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Title in Portuguese: Extração sólido-líquido de ficocianina de Arthospira platensis usando líquido iônico prótico (2-HEAF): modelagem dos dados experimentais
Author: Castro, Felipe Carolino de
Advisor(s): Rocha, Maria Valderez Ponte
Keywords: Ficocianina
Líquido iônico
Arthrospira (spirulina) plantesis
Issue Date: 2018
Citation: CASTRO, Felipe Carolino de. Extração sólido-líquido de ficocianina de Arthospira platensis usando líquido iônico prótico (2-HEAF): modelagem dos dados experimentais. 2018. 43 f. Monografia (Engenharia Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: O pigmento protéico ficocianina é um composto de alto valor agregado e de grande interesse da indústria farmacêutica devido as suas propriedades terapêuticas, como anti-inflamatório, antioxidante e hepatoprotetora, sendo ainda usando como corante natural de cor azul na indústria alimentícia, de cosméticos, além de outras aplicações como marcadores de fluorescência. A ficocianina é um grupo das ficobiliproteínas, que são pigmentos de natureza protéica que captam energia luminosa e a transferem para o centro reativo da fotossíntese. São encontrados na microalga marinha como, por exemplo, Arthrospira (Spirulina) plantesis. No entanto, a extração desse composto é dificultada devido às multicamadas da parede celular da microalga e da grande quantidade de contaminantes presentes. O solvente tradicionalmente utilizado na extração dessas biomoléculas é o tampão fosfato de sódio, no entanto, outros solventes como os líquidos iônicos estão ganhando notoriedade na comunidade científica, devido suas propriedades benéficas ao meio ambiente e ao processo de extração. A qualidade da cor, das propriedades da ficocianina e a eficiência da extração é influenciada pela temperatura, pH, solvente, entre outros. Diante disso, o presente trabalho de conclusão de curso teve como objetivo principal avaliar o efeito da temperatura e dos solventes utilizados, tampão fosfato de sódio a pH 7 e tampão de fosfato de sódio + líquido iônico prótico formiato de N-metil-2-hidroxietilamônio (2-HEAF) a pH 7,73 em razão biomassa:solvente de 2:30 m/v, no processo de extração sólido-líquido, além de obter os parâmetros cinéticos e termodinâmicos. Nas condições ótimas, as concentrações e rendimento obtidos foram de 1,29 g.L-¹ e 0,86 g.L-¹; 19,3 e 12,93 mg.g-¹ em tampão e tampão + (2-HEAF), respectivamente. A adição do líquido iônico no tampão aumentou a energia de ativação de 179,24 KJ.molˉ̄¹ para 225,93 KJ.mol-¹, diminuindo a velocidade da reação. O aumento da temperatura aumentou a taxa de extração, k, e a constante de equilíbrio, Ce, no entanto, o contínuo aumento mostrou degradação protéica da ficocianina. Os valores de entalpia de ativação, energia livre de Gibb’s e entropia de ativação mostraram que o tampão apresentava maior estabilidade do que o líquido iônico para o método utilizado.
Abstract: The phycocyanin protein’s pigment is a compound of high value. It has great interest of the pharmaceutical industry due to its therapeutic properties. It is an anti-inflammatory, antioxidant and hepatoprotective product, and also used as blue natural colorant in the food and cosmetic industry. Futhermore, this pigment has other applications, as fluorescence markers. Phycocyanin is a group of phycobiliproteins, which are pigments that capture light energy and transfer it to the reactive center of photosynthesis. They are found in the marine micro-algae, such as Arthrospira (Spirulina) plantesis. However, the extraction of this compound is difficult due to the multilayer cell wall of the microalga and the large amount of contaminants. The solvent traditionally used in the extraction of these biomolecules is sodium phosphate buffer. However, other solvents such as ionic liquids are gaining notoriety in the scientific community due to their beneficial properties to the environment and to the extraction process. The color quality, the phycocyanin properties and the efficiency of the extraction are influenced by temperature, pH, solvent and another parameters and properties. The aim of this work was to evaluate the effect of temperature and solvents. Sodium phosphate buffer at pH 7 and sodium phosphate buffer + protonic ionic liquid N-methyl-2- (2-HEAF) at pH 8 were used. The biomass/solvent ratio was 2:3 m / v in the solid-liquid extraction process. The kinetic and thermodynamic parameters were obtained. Under optimum conditions, the concentrations and yield obtained were 1.29 g L-1 and 0.86 g L-1; 19.3 mg g-1 and 12.93 mg g-1 in buffer and buffer + (2-HEAF), respectively. The addition of the ionic liquid in the buffer increased the activation energy from 179.24 KJ mol-1 to 225.93 KJ mol-1, slowing the reaction rate. The increase in temperature increased the extraction rate, k, and the equilibrium constant, Ce. However, the continuous temperature increase showed protein degradation. The enthalpy values of activation, free energy of Gibbs and entropy of activation showed that the buffer presented greater stability than the ionic liquid for the used method.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/40020
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