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Tipo do documento: Dissertação
Título: Preparação e caracterização de partículas de sílica da casca de arroz funcionalizada na imobilização de lipase e aplicação na síntese de ésteres
Autor: MACHADO, Natália Boscariol 
Primeiro orientador: MENDES, Adriano Aguiar
Primeiro coorientador: LUIZ, Jaine Honorata Hortolan
Primeiro membro da banca: HIRATA, Daniela Battaglia
Segundo membro da banca: SILVA, José Maurício S. Ferreira da
Resumo: Sílica de casca de arroz foi extraída por um processo termoquímico e funcionalizada com trietóxi(octil)silano (OCTES) para a preparação de um suporte hidrofóbico (Octil–SiO2) para ser usado na imobilização de lipase de Thermomyces lanuginosus (LTL) via ativação interfacial. Diferentes técnicas tais como distribuição de tamanho de par-tícula, difração de Raio-X (DRX), análise termogravimétrica (ATG), microscopia ele-trônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (MFA), fisissorção de N2 e adsorção de corante Rosa de Bengala (teste de hidrofobicidade) foram realizadas na qual confirmaram a sua funcionalização. O efeito de importantes parâmetros como pH de incubação, temperatura, carregamento inicial de proteína e tempo de contato no processo de adsorção da enzima e propriedades catalíticas dos biocatalisadores pre-parados foi avaliado. De acordo com os resultados obtidos, a funcionalização melho-rou a capacidade de adsorção do suporte. Nas condições ótimas de adsorção (pH 5,0 tampão acetato de sódio 5 mM, 25°C e 150 min de incubação), máxima concentração de proteína imobilizada de 21,9 ± 0,1 mg/g de suporte foi observado. O biocatalisador preparado exibiu máxima atividade na hidrólise de azeite de oliva emulsificado de 630,3 ± 5,8 UI/g. A adsorção de LTL em Octil-SiO2 foi um processo espontâneo e de fisissorção (–20,4 kJ/mol ≤ ΔG ≤ –7,6 kJ/mol). Os dados experimentais de adsorção foram bem ajustados ao modelo de isoterma de Langmuir (R2 = 0,9952). A atividade catalítica do biocatalisador preparado em reações em meio orgânico foi também ava-liada na síntese de ésteres cetílicos (octanoato de cetila, estearato de cetila e oleato de cetila) por reação de esterificação em meio de hexano. A síntese de estearato de cetila, éster selecionado neste estudo, foi otimizada empregando um delineamento composto central rotacional (DCCR). Nas condições ótimas de reação (64°C, concentração de biocatalisador 21% m/v, 170 rpm e razão equimolar ácido:álcool – 1:1), máxima porcentagem de conversão da ordem de 90% foi observado após 60 min de reação. Após 9 ciclos sucessivos de reação, o biocatalisador reteve 90% de sua atividade inicial. Estes resultados mostram a promissora aplicação do suporte preparado em adsorção de lipase e aplicação em biocatálise (reações de hidrólise e esterificação).
Abstract: Rice husk silica (RHS) has been extracted by a hydrothermal process and functionali-zed with triethoxy(octyl)silane (OCTES) to produce a hydrophobic support (Octyl–SiO2) to be used in the immobilization of lipase from Thermomyces lanuginosus (TLL) via interfacial activation. The support was characterized by particle size, X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), scanning electronic microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), elemental analysis (CHN), N2 physisorption analysis and Rose Bengal dye adsorption, thus confirming their functionalization. Effect of pH, temperature, initial protein loading and contact time on the adsorption process has been systematically evaluated. According to results, RHS functionalization improved the TLL adsorption capacity. Under optimal conditions (5 mM buffer sodium acetate pH 5.0, 25 °C and 150 min of incubation), maximum immobilized protein loading of 21.9 ± 0.1 mg/g of support was observed. Maximum catalytic activity in olive oil emul-sion hydrolysis was 630.3 ± 5.8 IU/g. TLL adsorption was a spontaneous and phy-sisorption process (–20.4 kJ/mol ≤ ΔG ≤ –7.6 kJ/mol). Experimental data on Octyl–SiO2 adsorption were well-fitted to Langmuir isotherm model (R2 = 0.9952). It was also examined whether these biocatalysts could synthesize cetyl esters (cetyl octanoate, cetyl estearate and cetyl oleate) via esterification reaction. It was found that cetyl stea-rate synthesis required a reaction time of 100-110 min to attain maximum conversion percentage. Cetyl estearate synthesis was optimized using a central composite rota-table design (CCDR). Under optimal experimetal conditions (64 °C, biocatalyst concentration of 21% m/v, 170 rpm and acid:alcohol equimolar ratio – 1:1), maximum ester conversion percentage of around 90% after 60 min of reaction was observed. After nine successive cycles of reaction in a batch system, the biocatalyst retained 90% of its original activity. These results show the potential application of the support obtained in lipase immobilization and its use as biocatalyst in hydrolysis and esterification reac-tions.
Palavras-chave: Sílica - arroz
Lipase
Adsorção
Lubrificante - Recursos Renováveis
Área(s) do CNPq: QUIMICA::QUIMICA ORGANICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Alfenas
Sigla da instituição: UNIFAL-MG
Departamento: Instituto de Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Citação: MACHADO, Natália Boscariol. Preparação e caracterização de partículas de sílica da casca de arroz funcionalizada na imobilização de lipase e aplicação na síntese de ésteres. 2018. 74 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Alfenas, 2018.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/1172
Data de defesa: 25-Mai-2018
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