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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79318| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Avaliação do potencial da lipase amano de Pseudomonas fluorescens imobilizada em Octil-agarose no tratamento de efluentes industriais ricos em lipídios |
| Autor(es): | Bessa, Juliana Maria Rabeilo |
| Orientador: | Gonçalves, Luciana Rocha Barros |
| Coorientador: | França, Ítalo Waldimiro Lima |
| Palavras-chave em português: | Enzimas hidrolíticas;Lipólise;Laticínios;Enzimas - Reuso |
| Palavras-chave em inglês: | Hydrolytic enzymes;Lipolysis;Dairying;Enzymes - Recycling |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
| Data do documento: | 2024 |
| Citação: | BESSA, Juliana Maria Rabeilo. Avaliação do potencial da lipase amano de Pseudomonas fluorescens imobilizada em Octil-agarose no tratamento de efluentes industriais ricos em lipídios. 2024. 83 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024. |
| Resumo: | Os efluentes da indústria de laticínios são ricos em lipídios, que contribuem para altas demandas bioquímica e química de oxigênio, responsáveis pela eutrofização dos ecossistemas aquáticos. Nesse sentido, lipases (EC 3.1.1.3) microbianas apresentam alta versatilidade, disponibilidade e têm sido empregadas na biorremediação por requererem condições de processo brandas, como temperatura ambiente e pH neutro. Contudo, sua estabilidade é limitada e para melhorá-la, é possível imobilizá-las em octil-agarose por adsorção, sendo um benefício desse suporte sua capacidade de hiperativar a lipase por ativação interfacial. Além disso, é possível incrementar a estabilidade através da reticulação com glutaraldeído, contudo, a toxicidade desse aldeído estimula a sua comparação a alternativas, como a dextrana aldeído. Assim, esse trabalho teve como objetivo o estudo de biocatalisadores produzidos por adsorção da lipase amano de Pseudomonas Fluorescens (PFL) em octil-agarose, reticulados ou não com aldeídos, visando seu emprego na hidrólise de efluentes industriais ricos em lipídios, com ênfase em laticínios. Inicialmente, a PFL foi imobilizada por adsorção em octil-agarose em pH 7,0 por 1 h a 25 °C sob agitação constante para obtenção de O-P (octil-agarose-PFL). Para os demais biocatalisadores esse processo foi seguido pela reticulação por glutaraldeído 1% ou dextrana aldeído 33% (1:5 m/v) e, em sequência, uma segunda camada de PFL foi imobilizada, obtendo-se O-P-G-P e O-P-D-P, respectivamente. Posteriormente, os biocatalisadores foram caracterizados por Espectrofotometria de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), estabilidade térmica (60 °C e 70 °C) e de pH’s (5,0 e 7,0), e resistência à dessorção em Triton X-100 4%. A atividade hidrolítica foi estudada frente a diferentes efluentes formulados à base de azeite, óleo de soja e leite. A estabilidade operacional foi avaliada através da hidrólise do efluente formulado de leite. A análise de FTIR sugeriu a presença de ligações covalentes em O- P-D-P, esse resultado refletiu no maior tempo meia-vida à 70 °C e pH 7,0 para O-P-D-P. Além disso, O-P-G-P e O-P-D-P resistiram à dessorção total em Triton X-100 4% por 2 h. O tamanho das cadeias de entrecruzamento interferiu na interação de O-P-G-P e O-P- D-P com os substratos. Entretanto, o biocatalisador O-P-D-P apresentou atividade de cerca de 70% até dois ciclos reacionais. Assim, os biocatalisadores mostraram-se resistentes termicamente e apresentaram potencial para o tratamento de efluentes ricos em lipídios, além de demonstrarem a utilidade da dextrana aldeído como alternativa atóxica ao uso do glutaraldeído para reticulação. |
| Abstract: | The enzymatic biotransformation of terpenic alcohols present in Cymbopogon winterianus (citronella) essential oil enables the selective production of new compounds with improved bioactivity. This is an alternative in the production of more sustainable and biodegradable pesticides, with a greater spectrum of action and efficiency against agricultural pests. However, only a few studies have been performed using enzymatic catalysts, primarily immobilized on materials derived from natural sources. In this context, lipase B from Candida antarctica was immobilized on lignin support (extracted from cashew apple bagasse) conjugated with magnetic nanoparticles to be applied in the biotechnological synthesis of terpenic esters using either commercial alcohol or C. winterianus essential oil. Subsequently, the bioactive potential of the synthesized compounds was evaluated through antimicrobial and pesticide assays. The immobilization process took place predominantly by adsorption by interfacial activation followed by covalent bonds, and the enzymatic load of 5 mg PROTEIN /g SUPPORT was chosen, as it generated a biocatalyst (Lig-MNPs_CALB) with high catalytic activity (12.6 ± 0.7 U/g) and good immobilization yield (71.5 ± 1.2 %). Furthermore, Lig-MNPs_CALB showed great stability at 50 °C, maintaining 65 % of its activity after 96 h of exposure, and it was more stable in heptane, retaining 49.3 ± 1.3 % of its activity after 48 h. The biocatalyst obtained also showed good storage stability at 4 °C, with retention of 73 % of its activity after 60 days. For the synthesis of citronellyl butyrate ester using free and immobilized CAL-B, and synthetic alcohol as a substrate, the optimal esterification conditions were 50 °C, 1:1 molar ratio (alcohol:acid), 10 mg of either free enzyme or biocatalyst/mL of solution, and 200 RPM. The esterification yield was higher when catalyzed by the immobilized enzyme, achieving 96.4 ± 2.1 % compared to the yield obtained with free CAL-B (55 ± 3.9 %) after 24 h of reaction. The catalytic activity of Lig-MNPs_CALB was maintained after 10 reactional cycles, with a citronellyl butyrate synthesis yield exceeding 95 %, which makes this process promising to biopesticides industry. The essential oil extracted from the Cymbopogon winterianus plant was characterized and also evaluated as an alternative and low-cost source for the synthesis of terpenic esters. The major compounds present in the oil investigated were citronellal (40.32 % (v/v)), geraniol (26.77 % (v/v)), and citronellol (8.64 % (v/v)). Esterification reactions using Lig-MNPs_CALB resulted in yields of 96.1 ± 0.6 % for citronellyl butyrate and 96.9 ± 0.3 % for geranyl butyrate within 24 h of reaction, indicating that there was no enzyme inhibition due to the presence of other components. The biocatalyst also remained stable among the complex composition of the essential oil during five consecutive reaction cycles. Additionally, the antibacterial activity of citronellyl butyrate ester was superior to that of its respective alcohol for both strains of Escherichia coli and Staphylococcus aureus, with the respective ester also showing an improvement in its antifungal activity against Fusarium graminearum, decreasing its half maximal inhibitory concentration (IC 50 ) value by 66.8 %. Furthermore, geranyl butyrate ester reduced its antifungal activity (F. graminearum) by 30.1 % compared to geraniol, and also exhibited antibacterial activity against Pseudomonas syringae pv. tomato, which adds this valuable property to its industrial applications. Lastly, the esterified C. winterianus essential oil, at the highest concentration evaluated (43372 µg/mL), decreased in 87.5 % the disease incidence and thus the disease severity of Botrytis cinerea B05.10 infection in French bean plants (Phaseolus vulgaris). Therefore, a more cost-effective approach with reduced environmental impact was developed to obtain new bioproducts with improved properties which hold the potential to be applied as biopesticides for sustainable agriculture. |
| Descrição: | Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79318 |
| ORCID do(s) Autor(es): | https://orcid.org/0000-0003-2351-0575 |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/3130921203047030 |
| ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0003-0012-8971 |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/2577657690021566 |
| ORCID do Coorientador: | https://orcid.org/0000-0002-7866-5462 |
| Currículo Lattes do Coorientador: | http://lattes.cnpq.br/3008840064214547 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | DEQ - Dissertações defendidas na UFC |
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| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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| 2024_dis_jmrbessa.pdf | 1,85 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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