Produção de lipase por Aspergillus niger em farelo de algodão, trigo e óleo de mamona: desenvolvimento de biocatalisadores imobilizados

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Ribeiro, Tatiane de Souza
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
• Palavras-chave em Português: Lipase; Aspergillus niger; Cultivo em estado sólido; Engenharia química; Solid-state fermentation; Chemical engineering; ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23608

A busca por soluções sustentáveis e de baixo custo na produção de enzimas tem ganhado destaque, especialmente com a utilização de coprodutos agroindustriais. Nesse contexto, o Cultivo em Estado Sólido (CES) mostra-se promissor para a produção de lipases. As cepas de Aspergillus niger são reconhecidas pela produção de lipases extracelulares e classificadas como “Geralmente Reconhecidas como Seguras” (GRAS). Este estudo teve como objetivo desenvolver e avaliar uma estratégia de produção de lipase por Aspergillus niger em CES, utilizando farelo de algodão e uma mistura de farelo de algodão e trigo, ambos com e sem suplementação de óleo de mamona. Além disso, preparar biocatalisadores heterogêneos baseados na imobilização das lipases obtidas por CES em copolímero de estireno-divinilbenzeno (Sty-DVB) e avaliar preliminarmente o emprego deste biocatalisador na hidrólise enzimática do óleo de mamona. Os experimentos da produção de lipase foram conduzidos em diferentes teores iniciais de umidade, suplementados com 2% de óleo de mamona e inoculados com 10⁷ conídios/mL, a 32 °C por 48 horas. O copolímero Sty-DVB foi sintetizado por polimerização em suspensão aquosa, empregando como diluente uma mistura dos solventes tolueno e n-heptano (20:80 v/v), visando preparar partículas porosas. A imobilização da lipase no suporte Sty-DVB foi conduzida empregando as lipases produzidas por CES, além de uma solução comercial de lipase de A. niger para controle. O rendimento de imobilização (RI) e a atividade recuperada (Ra) foram determinados. Os biocatalisadores imobilizados foram submetidos a testes de hidrólise do óleo de mamona, realizando análise comparativa do desempenho entre os biocatalisadores produzidos neste trabalho e biocatalisadores heterogêneos comerciais, incluindo Lipozyme TL (Thermomyces lanuginosus), RM (Rhizomucor miehei) e 435 (lipase B de Candida antarctica). Os resultados mostraram que o suporte Sty-DVB apresentou uma área específica de 285,8 m²/g, sendo classificado como mesoporoso. A produção de lipase por A. niger em CES, utilizando farelo de algodão e óleo de mamona com 54,0% de umidade inicial, resultou na atividade máxima do estudo, atingindo 93,0 U/gmassa seca. Quando imobilizada no copolímero Sty-DVB, está lipase apresentou um rendimento de imobilização de 85,6%, Ra de 30% e eficiência de conversão na hidrólise do óleo de mamona de 45,0%. Dentre as lipases derivadas da composição de farelo de algodão, trigo e óleo de mamona com 58% de umidade inicial, obteve-se a maior atividade de 39,9 U/gmassa seca. A imobilização desta lipaseno copolímero Sty-DVB resultou em um RI de 98,2%, Ra de 17,1% e conversão na hidrólise do óleo de mamona de 36,0%. Esses resultados comparam-se aos alcançados para a imobilização da lipase comercial de A. niger no copolímero Sty-DVB, que resultou em um RI de 94,9%, Ra de 18,0% e conversão de 17,7% na hidrólise do óleo de mamona. Estes resultados indicam que as lipases de A. niger em CES e imobilizadas no suporte Sty-DVB mostraram-se competitivas frente à lipase comercial. A pesquisa enfatiza a importância da escolha de coprodutos e condições de CES na maximização da produção de lipases, destacando a sustentabilidade proporcionada pela utilização de coprodutos agroindustriais e óleo de mamona, promovendo princípios de economia circular.