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Title in Portuguese: Estudo de imobilização da lipase do tipo B de Candida antarctica em silicato mesoporoso nanoestruturado (SBA-15) visando a aplicação em reações de elevado interesse industrial
Title: Lipase immobilization Study Type B of Candida antarctica in nanostructured mesoporous silicate (SBA-15) targeting the application of high industrial interest reactions
Author: Rios, Nathalia Saraiva
Advisor(s): Gonçalves, Luciana Rocha Barros
Co-advisor(s): Silva Júnior, Ivanildo José da
Keywords: Engenharia química
Enzimas
Glutoral
Divinilsulfona
Issue Date: 24-Feb-2016
Citation: RIOS, N. S. Estudo de imobilização da lipase do tipo B de Candida antarctica em silicato mesoporoso nanoestruturado (SBA-15) visando a aplicação em reações de elevado interesse industrial. 107 f. 2016. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
Abstract in Portuguese: A lipase do tipo B de Candida antarctica recombinante expressa em Pichia pastoris pela inserção de um DNA externo (LIPB) foi imobilizada em sílica mesoporosa nanoestruturada (SBA-15) pelo método da adsorção (SBA-15-LIPB) e ligação covalente (SBA-15-APTES-GA-LIPB e SBA-15-APTES-DVS-LIPB). A influência do tempo de contato enzima-suporte e do pH do meio foram avaliados para a produção dos biocatalisadores. A estabilidade térmica das enzimas imobilizadas foi avaliada e os resultados mostraram que o SBA-15-APTES-GA-LIPB possui maior estabilidade térmica com um t1/2 = 36,91 min enquanto o derivado SBA-15-APTES-DVS-LIPB teve t1/2= 11,83 min e o SBA-15-LIPB teve t1/2= 8,5 min, a 50 ºC. No entanto, o SBA-15-LIPB possui maior estabilidade em solventes orgânicos do que os biocatalisadores produzidos por ligação covalente. Assim, o biocatalisador SBA-15-LIPB (Condições otimizadas: 100 % de atividade recuperada em um tempo de contato de 1 hora, pH 7) foi aplicado em uma reação modelo de esterificação, que é a síntese de ésteres de cadeia curta, o butirato de metila e etila. Os resultados mostraram que, em condições otimizadas de esterificação (temperatura: 37 ᵒC, tipo de solvente: hexano para o butirato de metila e iso-octano para a síntese do butirato de etila, a concentração de substrato: 0,2 M, proporção molar de substratos de 1: 1, tempo de reação: 12 h), as conversões foram: 79,25% para a síntese de butirato de metila e 86,52% para a síntese de butirato de etila. O biocatalisador SBA-15-LIPB exibiu elevada atividade e estabilidade operacional na síntese do butirato de metila e butirato de etila, por esterificação, depois de cinco e seis ciclos sucessivos de 12 horas cada, respectivamente. Os biocatalisadores SBA-15-APTES-GA-LIPB e SBA-15-APTES-DVS-LIPB foram aplicados em uma reação modelo de hidrólise, que é a resolução cinética do acetato de feniletila. Os dados experimentais mostraram que foram obtidos resultados positivos para ambos os biocatalisadores, mas o biocatalisador SBA-15-APTES-GA-LIPB foi mais eficiente, produzindo excessos enantioméricos de 99 %, conversão de 50 % e razão enantiomérica de 1057.
Abstract: A recombinant Candida antarctica lipase B expressed in Pichia pastoris by insertion of an external DNA (LIPB) was i mmobilized in nanostructured mesoporous silicas of SBA - 15 type by physical adsorption (SBA - 15 - LIPB) and covalent attachment (SBA - 15 - APTES - GA - LIPB e SBA - 15 - APTES - DVS - LIPB ) . Influence of contact time enzyme - support and the medium pH were ev aluated to the production of biocatalyst s . T he thermal stability of immobilized enzymes were evaluated and the results showed that the SBA - 15 - APTES - GA - LIPB has the best thermal stability with t 1/2 = 36,91 min while the SBA - 15 - APTES - DVS - LIPB has t 1/2 = 11,83 min and the SB A - 15 - LIPB has t 1/2 = 8,5 min, a t 50 ºC . However, the SBA - 15 - LIPB has high stability in organic solvents than the biocatalysts produced by covalent attachment. Therefore, the biocatalyst SBA - 15 - LIPB (Optimized conditions: 100 % of the recovery activity an 1 hour of contact time, pH 7) was applied in a model esterification reaction in the short chain esters synthesis, the methyl and ethyl butyrate. The results showed that in optimized conditions of esterification (temperatur e: 37 ᵒ C, solvent type: hexane for the methyl butyrate and isooctane for ethyl butyrate synthesis, substrate concentration: 0,2 mol/L, molar ratio of substrates 1:1, time of reaction: 12 h) the conversions were: 79.25 % for the methyl butyrate synthesis an d 86.52 % for ethyl butyrate synthesis. The biocatalyst SBA - 15 - LIPB exhibited high activity and operational stability on the methyl and ethyl butyrate synthesis by esterification after five and six successive cycles of 12 h each, respectively. The biocatalysts SBA - 15 - APTES - GA - LIPB and SBA - 15 - APTES - DVS - LIPB were applied in a model hydrolysis reaction in the kinetic resolution of the phenylethyl acetate . The experimental data showed that were obtained positive results for both biocatalysts, but t he biocatalyst SBA - 15 - APTES - GA - LIPB was more efficient, producing enantiomeric excess 99 %, conversio n 50 % and enantiomeric ratio 1057.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/15880
metadata.dc.type: Dissertação
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