Estudo de adsorção de lipase de Candida rugosa em palha de milho e óxido de nióbio para aplicação em reação de hidrólise

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Ferreira, Renata Deda Mendonça
• Orientador(a): Rocha, Raquel Dalla Costa da
• Banca de defesa: Rocha, Raquel Dalla Costa da, Souza, Fernanda Batista de, Pereira, Ernandes Benedito
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Pato Branco
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Alimentos - Biotecnologia; Nióbio; Milho; Adsorção; Food - Biotechnology; Niobium; Corn; Adsorption
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4065

Com o avanço da tecnologia, vem sendo cada vez mais possível modificar processos, considerando a coexistência dos três pilares da sustentabilidade: meio ambiente, economia e sociedade; e o aumento do mercado consumidor enzimático é um reflexo dessa mudança. As enzimas são proteínas capazes de catalisar diversas reações de modo específico, reduzindo a produção de subprodutos e, consequentemente, a necessidade de aplicação de tratamentos ao final das reações. Dentre elas, as lipases são importantes na catálise da hidrólise de triglicerídeos, podendo participar na síntese de diversos compostos, inclusive biodiesel. Entretanto, as enzimas ainda são produtos de custo elevado, o que abre espaço para a pesquisa na intenção de encontrar soluções que as tornem mais atrativas economicamente. A imobilização surge como uma proposta de redução de custos, pois confere maior resistência à enzima sem fazê-la perder sua atividade catalítica. Este trabalho, portanto, visa ao estudo da imobilização de lipase de Candida rugosa por adsorção em óxido de nióbio e palha de milho, através da caracterização inicial das matrizes por meio de análises como BET, MEV, ATG, DRX, IVTF e PCZ, seguido de um planejamento DCCR para avaliar a influência das variáveis pH, agitação e razão enzima/suporte através da medida de recuperação de proteína. Em posse da melhor condição, foi feito o estudo de adsorção através da cinética, equilíbrio químico e termodinâmica de adsorção, seguido da avaliação dos derivados imobilizados por meio do estudo da influência da temperatura, pH, concentração de substrato na atividade residual, bem como estabilidade térmica e de estocagem. O planejamento do tipo 2³ com 6 pontos axiais e 4 repetições no ponto central, totalizando 18 ensaios para cada matriz, utilizou pH 4, 5, 6, 7 e 8, agitação de 100, 125, 150, 175 e 200 rpm, e razão enzima/suporte de 8000, 10000, 12000, 14000 e 16000 U∙gsuporte-1. A melhor condição de imobilização obtida para a palha de milho foi pH 4, agitação 150 rpm e razão enzima/suporte 12000 U∙gsuporte-1, e para o óxido de nióbio, o melhor resultado foi para o Nb600, pH 6, agitação 150 rpm, e razão enzima/suporte 8000 U∙gsuporte-1. O estudo cinético para a palha de milho resultou num melhor ajuste à cinética de pseudo-segunda ordem, enquanto que para o Nb600 o melhor ajuste foi à cinética de pseudo-primeira ordem. Para ambos os derivados imobilizados, a isoterma de Langmuir foi a que melhor se ajustou aos dados. A termodinâmica de adsorção mostrou que para ambos os derivados imobilizados a adsorção foi favorável, sendo que a adsorção em palha de milho aproximou-se de quimiossorção, e a adsorção em Nb600 aproximou-se de fisiossorção. A imobilização elevou a temperatura ótima de atuação de ambos os derivados de 40 para 50 e 45 °C para o DIPM e DINb600, respectivamente; reduziu o pH ótimo de 7,5 para 6,5; alterou a energia de ativação apenas para o Nb600, e atuou diminuindo a afinidade do biocatalisador pelo substrato, apresentando kM igual a 241,4 μmolmL-1 para a enzima livre, 309,8 μmolmL-1 para o DIPM, e 300,9 μmolmL-1 para o DINb600 . Ambos os derivados imobilizados demonstraram boa estabilidade térmica, preservando mais de 50 % de sua atividade residual após 60 minutos de incubação a 60 °C para o DIPM e 50 °C para o DINb600. Quanto à estabilidade de estocagem, houve perda de aproximadamente 12 % de atividade para o DIPM após 60 dias de estocagem a 4 °C, e 45 % para o DINb600 sob as mesmas condições.