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Title in Portuguese: Estudo da interação do polifosfato de sódio com íons metálicos divalentes e quitosana com aplicação em biocatálise.
Title: Study of the interaction of sodium polyphosphate with divalent and chitosan metal icons with application in biocatalysis.
Author: Melo, Ana Danielle de Queiroz
Advisor(s): Dias Filho, Francisco Audísio
Keywords: polifosfato
quitosana
coacervato
imobilização
lipase
Issue Date: 2018
Citation: MELO, A. D. de Q. (2018)
Abstract in Portuguese: A interação eletrostática existente entre as espécies, o polifosfato de sódio e os íons metálicos pode ser confirmada pela promoção do coacervato no meio reacional, tanto nos testes de coacervação simples (interação entre o polifosfato de sódio e um sal divalente), como nos testes de coacervação mista (interação entre o polifosfato de sódio e dois sais divalentes). Em ambos os casos foi observado uma dependência das propriedades dos coacervatos obtidos coma a escolha do (s) sal (is) escolhido (s). As propriedades de raio iônico e entalpia de hidratação demonstraram ser essenciais ao entendimento da interação estabelecida entre o polifosfato de sódio e os cloretos de Ca2+, Mg2+, Mn2+, Co2+, Cu2+ e Zn2+, onde íons que formaram coacervatos naturalmente foram nomeados de íons formadores - Ca2+, Mg2+ e Mn2+- com valores de entalpia que revelam baixa interação deles com a água. Enquanto que os íons não formam coacervato naturalmente foram reunidos em outro grupo- Co2+, Cu2+ e Zn2+. Porém, quando adicionados na forma combinada íon formador – íon não formador houve a formação do coacervato para a maioria dos testes sem a necessidade de aditivos. As enzimas funcionam como biocatalisantes para inúmeras reações importantes; no entanto, sua aplicação apresenta limitações, o que pode ser superado usando estratégias apropriadas de imobilização. Nesse sentido, é proposto um novo suporte para imobilização de enzimas. Esse suporte orgânico-inorgânico híbrido é composto por quitosana, um biopolímero natural não tóxico, biodegradável e comestível, e o polifosfato de sódio, um componente inorgânico. A lipase Candida antarctica (CAL B) foi imobilizada em microesferas por encapsulação utilizando esses polímeros. A caracterização dos compósitos (por espectroscopia infravermelha, análise termogravimétrica e microscopia confocal Raman) confirmou a natureza híbrida do suporte, cuja parte externa consiste em polifosfato e núcleo composto de quitosana. A enzima imobilizada apresentou as seguintes vantagens: possibilidade de reutilização enzimática, recuperação fácil do biocatalisador, aumento da resistência às variações de temperatura (atividade diminuída de 60°C e enzima inativada a 80°C) e aumento da atividade catalítica nas reações de transesterificação. As enzimas encapsuladas foram utilizadas como biocatalisantes para reações de transesterificação para produzir o composto responsável pelo aroma de jasmim.
Abstract: The electrostatic interaction between species, sodium polyphosphate and metal ions can be confirmed by the promotion of coacervate in the reactive environment, both in the simple coacervation tests (interaction between sodium polyphosphate and a divalent salt), as well as in the tests of mixed coacervation (interaction between sodium polyphosphate and two divalent salts). In both cases a dependence of the properties of the coacervates obtained with the choice of the salt(s) chosen was observed. The properties of ionic radius and enthalpy of hydration have been shown themselves to be essential to understand the interaction between sodium polyphosphate and the chlorides of Ca2+, Mg2+, Mn2+, Co2+, Cu2+ and Zn2+, where ions that formed coacervates were naturally named as forming ions - Ca2+, Mg2+ and Mn2+ - with enthalpy values that reveal low interaction with water, while the ions that do not form coacervate were assembled together into another group - Co2+, Cu2+ and Zn2+. However, when added in the combined form (nonionic formator - ion formator), it happened the formation of coacervate for most of the tests without the need of additives. Enzymes serve as biocatalysts for many important reactions; however, their application has limitations, which could be overcome by using appropriate immobilization strategies. Here, a new support for immobilizing enzymes is proposed. This hybrid organic-inorganic support is composed of chitosan—a natural, nontoxic, biodegradable, and edible biopolymer—and sodium polyphosphate, the inorganic component. Lipase from Candida antarctica (CAL B) was immobilized in microspheres by encapsulation using these polymers. The characterization of the composites (by infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, and confocal Raman microscopy) confirmed the hybrid nature of the support, whose external part consisted of polyphosphate and the core is composed of chitosan. The immobilized enzyme had the following advantages: possibility of enzyme reuse, easy biocatalyst recovery, increased resistance to variations in temperature (activity declined from 60°C and the enzyme was inactivated at 80°C), and increased catalytic activity in the transesterification reactions. The encapsulated enzymes were used as biocatalysts for transesterification reactions to produce the compound responsible for the jasmine aroma.
Description: MELO, Ana Danielle de Queiroz. Estudo da interação do polifosfato de sódio com íons metálicos divalentes e quitosana com aplicação em biocatálise. Autor. 2107. 130f. Tese (Doutorado em química)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza,2018.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/34479
metadata.dc.type: Tese
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