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Tipo do documento: Dissertação
Título: Desenvolvimento de um processo enzimático para a produção de biolubrificantes a partir de óleo de soja refinado e de fritura.
Autor: CARVALHO, Wagner Carlos de Alcantara 
Primeiro orientador: MENDES, Adriano Aguiar
Primeiro coorientador: HIRATA, Daniela Battaglia
Primeiro membro da banca: SOARES , Cleide Mara Faria
Segundo membro da banca: PEREIRA , Ernandes Benedito
Resumo: Neste estudo, triésteres de trimetilolpropano – TMPTEs (biolubrificantes) foram produzidos por hidroesterificação enzimática dos óleos de soja refinado (OSR) e de fritura (OF). Na primeira etapa, a hidrólise enzimática foi realizada catalisada por extrato bruto em de lipase de Candida rugosa (LCR) na produção de ácidos graxos livre (AGL) em um sistema de emulsificantes. A hidrólise completa dos óleos foi obtida após 3 h de reação a 40°C, usando 3,2 g/L de LCR na forma em pó, agitação mecânica de 1500 rpm e razão mássica óleo/água de 40% e 50% para OF e OSR, respectivamente. Em seguida, LCR e as lipases de Thermomyces lanuginosus (Lipolase ® 100L e Eversa ® Transform 2.0) e Pseudomonas fluorescens (Amano AK) foram imobilizadas via ativação interfacial em partículas esféricas de poliestireno-divinilbenzeno (PSDVB). O procedimento de imobilização foi realizado pela mistura de extratos brutos de lipases com tampão acetato de sódio (5 mM) em pH 5,0 por 18 h de contato sob agitação mecânica (200 rpm) empregando um carregamento fixo de carga de proteína de 40 mg/g de suporte. Os diferentes biocatalisadores preparados obtiveram um alto rendimento de imobilização (acima de 85%). Em seguida, os extratos brutos de lipases (forma livre) e os biocatalisadores imobilizados preparados foram empregados na produção de TMPTEs via esterificação enzimática dos AGL produzidos na etapa de hidrólise com trimetilolpropano (TMP) em sistemas isentos de solventes orgânicos. De acordo com os resultados obtidos, a maior atividade catalítica na hidrólise da emulsão do azeite de oliva em pH 8,0 e 37ºC foi observada para o biocatalisador heterogêneo preparado pela imobilização de Lipolase ® 100L (255,9 ± 3,9 U/g). Entretanto, Eversa ® Transform 2.0 imobilizada em PSDVB foi o biocatalisador mais ativo na produção de TMPTEs e a máxima conversão de OH de ≈97% usando ambas as fontes de AGL foi alcançada após 4 h de reação conduzida em reatores abertos para a eliminação de moléculas de água formada durante a reação a 55°C, razão molar TMP:AGL de 1:3,25 (0,77 g TMP – 5,74 mmol; 5,23 g AGL – 18,77 mmol), agitação mecânica de 240 rpm e 15% da massa de biocatalisador por massa de materiais de partida. Nestas mesmas condições, a conversão de OH de ~25% após 5 h de reação foi obtida usando Novozym ® 435, um biocatalisador heterogêneo comercial amplamente usado em reações de biotransformação. Eversa ® Transform 2.0 imobilizada em PSDVB reteve acima de 90% de sua atividade original após 13 bateladas consecutivas de reação de 4 h cada, usando AGL de OSR e OF como materiais de partida. Os TMPTEs produzidos apresentaram boas propriedades em baixas temperaturas (pontos de fluidez entre –11 e –9 °C). Esses ésteres também exibiram valores de viscosidade cinemática semelhantes a 40ºC – 36,6 mm 2 /s para TMPTEs de OSR e 34,4 mm 2 /s para TMPTEs de OF. Estes resultados mostram que Eversa ® Transform 2.0 imobilizada via ativação interfacial em partículas de PSDVB pode ser uma opção interessante como biocatalisador heterogêneo para catalisar a produção de ésteres com propriedades lubrificantes em processos industriais devido à sua alta atividade catalítica e estabilidade após sucessivas bateladas de reação.
Abstract: In this study, trimethylolpropane triesters – TMPTEs (biolubricants) have been produced by a two-step enzymatic hydroesterification process using refined soybean (RSO) or used soybean cooking (USCO) oils as starting materials. In the first step, enzymatic hydrolysis was performed catalyzed by a crude free lipase extract from Candida rugosa (CRL) to produce free fatty acids (FFAs) in an emulsifier-free system. Complete hydrolysis of the oils were achieved after 3 h of reaction at 40 °C, using 3.2 g/L of CRL, mechanical agitation using an overhead motor stirrer at 1500 rpm and oil/water mass ratio of 40% and 50% for USCO and RSO, respectively. After, CRL, and the lipases from Thermomyces lanuginosus (Lipolase ® 100L and Eversa ® Transform 2.0) and Pseudomonas fluorescens (Amano AK) were immobilized via interfacial activation on polystyrene-divinylbenzene (PSty-DVB) beads. The immobilization procedure has been performed by mixing crude lipase extracts with 5 mM buffer sodium acetate at pH 5.0 for 18 h of contact under mechanical stirring (200 rpm) using a fixed protein loading of 40 mg/g of support. High enzyme loaded biocatalysts (immobilization yield above 85%) were obtained for all lipase preparations. Then, free lipases (liquid or powder forms) or immobilized biocatalysts were used to produce TMPTEs via enzymatic esterification of the produced FFAs with trimethylolpropane (TMP) in solvent-free systems. According to results, the highest activity in olive oil emulsion hydrolysis at pH 8.0 and 37 ºC was observed when using Lipolase ® 100L (255.9 ± 3.9 U/g). On the other hand, immobilized Eversa ® Transform 2.0 was the most active biocatalyst in TMPTEs production and maximum OH conversion of ≈97% using both FFA sources was achieved after 4 h of reaction conducted in open reactors in order to eliminate the formed water during the reaction at 55 °C, TMP:FFA molar ratio of 1:3.25 (0.77 g TMP – 5.74 mmol; 5.23 g FFA – 18.77 mmol), mechanical stirring rate of 240 rpm, and 15% of mass of biocatalyst per mass of starting materials. Under similar conditions, OH conversion of ~25% after 5 h of reaction was obtained using Novozym ® 435, a commercial immobilized lipase widely used in biotransformation reactions. Immobilized Eversa ® Transform 2.0 retained above 90% of its original activity after 13 consecutive reaction batches of 4 h each using both FFA from RSO and USCO as starting materials. The produced TMPTEs presented good cold temperature properties (pour point values between –11 and –9 °C). These esters also exhibited similar kinematic viscosity values at 40 ºC – 36.6 mm 2 /s for TMPTEs from RSO and 34.4 mm 2 /s for TMPTEs from USCO. These results show that Eversa ® Transform 2.0 immobilized via interfacial activation on PSty-DVB particles can also be an interesting option as heterogeneous biocatalyst to catalyze the production of synthetic esters with lubricant properties in industrial processes due to its high catalytic activity and reusability.
Palavras-chave: Óleo de Soja – análise
Lubrificantes
Imobilização
Enzimas - biossíntese.
Área(s) do CNPq: OUTROS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Alfenas
Sigla da instituição: UNIFAL-MG
Departamento: Instituto de Ciências Biomédicas
Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação
Programa: Programa de Pós-graduação em Biotecnologia
Citação: CARVALHO, Wagner Carlos de Alcantara. Desenvolvimento de um processo enzimático para a produção de biolubrificantes a partir de óleo de soja refinado e de fritura.. 2021. 92f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) - Universidade Federal de Alfenas, Alfenas, MG, 2021.
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/1842
Data de defesa: 28-Mai-2021
Aparece nas coleções:Mestrado

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