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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Emprego de derivados celulósicos esterificados na imobilização da fosfolipase Lecitase® Ultra
Alternate title (s): Employment of sterified cellulosic derivates in the immobilization of Lecitase® Ultra phospholipase
Author: Rodrigues, Lucas Pires
First Advisor: Assunção, Rosana Maria Nascimento de
First member of the Committee: Filho, Guimes Rodrigues
Second member of the Committee: Morais, Luis Carlos
Summary: Processos enzimáticos se destacam diante de outros processos catalíticos devido a elevada seletividade, atividade das enzimas, eficiência e condições experimentais mais brandas, como temperaturas de trabalho próximas à temperatura ambiente, e meios ácido ou básico com baixa concentração. Entretanto, as enzimas livres são bastante instáveis no meio reacional e de difícil recuperação. Diante disto, a imobilização das enzimas em suportes poliméricos pode oferecer a estabilidade necessária para a realização de vários ciclos catalíticos. Neste trabalho, matrizes celulósicas esterificadas – diacetato de celulose (DAC), triacetato de celulose (TAC) e acetato butirato de celulose (ABC) – bem como a polpa celulósica Kraft (CELP) e a celulose microcristalina (CELM) foram testadas para imobilização por adsorção física da fosfolipase comercial Lecitase® Ultra (LU). As matrizes celulósicas foram avaliadas em relação a presença dos grupos funcionais por espectroscopia na região do infravermelho, onde observa-se que o TAC apresenta maior grau de substituição devido a baixa intensidade da banda que indica a presença de hidroxilas e a elevada intensidade da banda de carbonila. Este derivado apresentou maior retenção de atividade enzimática em relação aos demais derivados. O TAC foi submetido à otimização da metodologia de imobilização por delineamento composto central rotacional (DCCR), tendo como alvo de investigação a concentração de LU na solução tampão de imobilização, pH e temperatura e a interação entre esses fatores. Foram feitas regressões múltiplas a partir dos dados experimentais obtidos na matriz do DCCR e construídas superfícies de resposta para o rendimento da imobilização e para a concentração de enzima no derivado bioativo obtido pela imobilização. Tendo como objetivo uma alta carga enzimática sobre a superfície do TAC, identificou-se como região ótima de trabalho, um pH inferior a 4,00, temperaturas superiores a 40ºC e uma concentração de LU na solução tampão superior a 350 mg de proteína/g de suporte. A maior concentração de enzima sobre o TAC foi encontrada em uma concentração de LU no tampão de 370,94 mg de proteína/g de suporte, 45,2ºC e pH de 1,95, obtendo, experimentalmente, um derivado bioativo de 251,41 mg de proteína/g de suporte. Esse derivado bioativo otimizado foi utilizado para degomagem de óleo de soja, permitindo a remoção das gomas e levando ao aumento da acidez devido a hidrólise dos triglicerídeos nesta condição mostrando que tanto a enzima livre como imobilizada tem elevada atividade enzimática. Entretanto, a enzima imobiliza promove menor hidrolise o que pode estar relacionada a uma possível modulação da sua atividade, no sentido de amenizar sua ação hidrolítica sobre ácidos graxos de triglicerídeos, identificada pela análise do índice de acidez do óleo de soja bruto e degomado. Os resultados mostraram que o uso do TAC como suporte para adsorção da LU provou-se promissor, pela alta capacidade de retenção enzimática e manutenção da atividade catalítica da enzima após imobilização.
Abstract: Enzymatic processes stand out from other catalytic processes due to high selectivity, enzyme activity, efficiency and milder experimental conditions, such as working temperatures close to ambient temperature, and acidic or basic media with low concentration. However, the free enzymes are quite unstable in the reactional environment and difficult to recover. In view of this, immobilization of the enzymes in polymeric supports can provide a stability necessary for the accomplishment of several catalytic cycles. In this work, esterified cellulosic matrices - cellulose diacetate (CDA), cellulose triacetate (CTA) and cellulose acetate butyrate (CAB) - as well as Kraft pulp cellulose (PCEL) and microcrystalline cellulose (MCEL) were tested for immobilization by physical adsorption of the comercial phospholipase Lecitase® Ultra (LU). The cellulosic matrices were evaluated in relation to the presence of the functional groups by infrared spectroscopy, where it is observed that the CTA has a higher degree of substitution due to the low intensity of the band indicating the presence of hydroxyls and the high intensity of the carbonyl band. This presented higher retention of enzymatic activity in relation to the other derivatives. The CTA was subjected to optimization of the immobilization methodology by Central Rotational Composite Design (CRCD), with the objective of investigating the concentration of LU in the immobilization buffer solution, pH and temperature and the interaction between these factors. Multiple regressions were made from the experimental data obtained in the CRCD matrix and response surfaces were constructed for immobilization yield and enzyme concentration in the bioactive derivative obtained by immobilization. A high enzymatic loading on the surface of the CTA was identified as an optimal working region, a pH lower than 4.00, temperatures higher than 40ºC and a concentration of LU in the buffer solution greater than 350 mg of protein/g support. The highest enzyme concentration on CTA was found at a concentration of LU in the buffer of 370.94 mg protein/g support, 45.2°C and pH of 1.95, obtaining a bioactive derivative of 251.41 mg protein/g support, experimentally. This optimized bioactive derivative was used to deguminate soybean oil, allowing the removal of the gums and leading to an increase in acidity due to the hydrolysis of the triglycerides in this condition showing that both the free and immobilized enzyme has high enzymatic activity. However, the enzyme immobilizes promotes less hydrolysis, which may be related to a possible modulation of its activity, in order to reduce its hydrolytic action on triglyceride fatty acids, identified by the acidity index of crude and degummed soybean oil. The results showed that the use of TAC as support for adsorption of LU proved promising, due to the high capacity of enzymatic retention and maintenance of the catalytic activity of the enzyme after immobilization.
Keywords: imobilização enzimática
éster de celulose
fosfolipase
Lecitase Ultra
triacetato de celulose
enzymatic immobilization
cellulose ester
phospholipase
cellulose triacetate
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Química
Quote: RODRIGUES, Lucas Pires. Emprego de derivados celulósicos esterificados na imobilização da fosfolipase Lecitase® Ultra - Uberlândia. 2018. 79 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.201
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/20949
Date of defense: 31-Jan-2018
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