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Tipo do documento: Dissertação
Título: Produção de nanopartículas magnéticas e aplicação na imobilização da lipase de Geotrichum candidum
Autor: SILVA, Milena Rocha Lopes da 
Primeiro orientador: HIRATA, Daniela Battaglia
Primeiro coorientador: FIGUEIREDO, Eduardo Costa de
Primeiro membro da banca: VIRTUOSO, Luciano Sindra
Segundo membro da banca: PEREIRA, Ernandes Benedito
Resumo: As lipases atuam na hidrólise de triacilgliceróis, produzindo ácidos graxos livres em meios aquosos, mas podem também catalisar reações de síntese em meios isentos ou com baixa quantidade de água. Sua aplicação possui alto interesse industrial, porém sua utilização em larga escala tem o fator econômico como desvantagem, sendo necessária a busca por alternativas que visam superar essa limitação. Uma estratégia para melhorar a relação custo/benefício é o emprego da técnica da imobilização enzimática, a qual proporciona um aumento da estabilidade da enzima no meio reacional, além de auxiliar na sua recuperação, possibilitando a reutilização do biocatalisador. O emprego de nanopartículas magnéticas de óxido de ferro (SPIONs) como suporte na imobilização apresenta vantagens como: a fácil produção, facilidade para modificar a superfície (funcionalização), o que auxilia na imobilização e estabilização da enzima para aplicação, apresentam elevada área superficial e podem ser separadas facilmente do meio de reação com aplicação de um campo magnético. No presente trabalho, o suporte nanomagnético Fe3O4 foi sintetizado, submetido ao recobrimento com sílica (Fe3O4@SiO2), funcionalizado com grupamentos amino (Fe3O4@SiO2-NH2) e por fim ativado com glutaraldeído (Fe3O4@SiO2-CHO) para imobilização da lipase produzida por fermentação submersa pelo Geotrichum candidum (LGC), que foi comparada com três lipases comerciais de fontes distintas, Candida rugosa (LCR), Pseudomonas fluorescens (LAK), de pâncreas suíno (LPP) também imobilizadas no mesmo suporte. A caracterização das SPIONs e suas modificações foram realizadas por análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e análise de área de superfície (BET). As propriedades biocatalíticas para a LGC imobilizada (derivado) foram caracterizadas, sendo determinados pH e temperatura ótimos e estabilidade térmica a 40°C. Observou-se uma atividade ótima para pH 8 e 40oC, tanto para a enzima livre, quanto para a imobilizada. A 40oC o tempo de meia vida (t1/2) da LGC imobilizada foi de 223 min, equivalendo a um aumento da estabilidade térmica em aproximadamente 5 vezes quando comparada a LGC livre. O derivado foi aplicado na síntese do éster de cera acetato de cetila, sendo utilizado um planejamento completo central rotacional (DCCR) para a otimização da reação. A máxima conversão obtida foi de 35,56 ± 1,56 % m/v para o tempo de 120 min de reação utilizando-se uma concentração de derivado de 8% (m/v) e temperatura de 40oC. O derivado manteve praticamente toda a sua atividade inicial após 6 ciclos de reutilização.
Abstract: Lipases catalyzes the hydrolysis of triacylglycerols, producing free fatty acids in aqueous media, but they can also catalyze synthesis reactions in media free or with a low amount of water. Its application has high industrial interest, but its use on a large scale has the economic factor as a downside, making it necessary to search for alternatives that aim to overcome this limitation. A strategy to improve the cost/benefit ratio is the use of the enzymatic immobilization technique, which increases the stability of the enzyme in the reaction medium and assists in its recovery, allowing the reuse of the biocatalyst. The use of magnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) as support in immobilization has advantages since SPIONs are easy to obtain, allowing modifications on their surface (functionalization) that help in the immobilization and stabilization of the enzyme for its application, have a high area surface and can be easily separated from the reaction medium by applying a magnetic field. In the present work, the Fe3O4 nanomagnetic support was synthesized, subjected to silica coating (Fe3O4@SiO2), functionalized with amino groups (Fe3O4@SiO2-NH2) and finally activated with glutaraldehyde (Fe3O4@SiO2-CHO) for lipase immobilization produced by submerged fermentation by Geotrichum candidum (GCL), which was compared with three commercial lipases from different sources, Candida rugosa (CRL), Pseudomonas fluorescens (AKL), from porcine pancreas (PPL) also immobilized on the same support. The characterization of SPIONs and their modifications were performed by scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and surface area analysis (BET). The biocatalytic properties for the immobilized (derived) GCL were characterized, determining optimal pH and temperature and thermal stability at 40°C. Optimum activity was observed at pH 8 and 40oC, both for free and immobilized enzymes. At 40oC, the half-life (t1/2) of immobilized GCL was 223 min, equivalent to an increase in thermal stability of approximately 5 times when compared to free GCL. The derivative was applied in the synthesis of cetyl acetate wax ester, using a central composite rotational design (CCRD) for the optimization of the reaction. The maximum conversion obtained was 35.56 ± 1.56% m/v for a reaction time of 120 min using a derivative concentration of 8% (m/v) and temperature of 40oC. The derivative retained virtually all of its initial activity after 6 reuse cycles.
Palavras-chave: Geotrichum candidum
Nanopartículas
Acetato de cetila
Área(s) do CNPq: BIOQUIMICA::ENZIMOLOGIA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Alfenas
Sigla da instituição: UNIFAL-MG
Departamento: Instituto de Ciências Exatas
Programa: Programa de Pós-graduação em Biotecnologia
Citação: SILVA, Milena Rocha Lopes da. Produção de nanopartículas magnéticas e aplicação na imobilização da lipase de Geotrichum candidum. 2023. 66 f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) - Universidade Federal de Alfenas, Alfenas, MG, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Embargado
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/2269
Data de defesa: 12-Abr-2023
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