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Tipo: Tese
Título: Cashew apple bagasse lignin as support for immobilization of lipase B from Candida antarctica
Título em inglês: Cashew apple bagasse lignin as support for immobilization of lipase B from Candida antarctica
Autor(es): Serpa, Juliana de França
Orientador: Rocha, Maria Valderez Ponte
Coorientador: Macedo, André Casimiro de
Palavras-chave: Pré-Tratamento;Bagaço de caju - Lignina;Biocatalisador;Imobilização enzimática;Bacacu de caju - Pré-Tratamento;Suco de caju - Industria;Lignina
Data do documento: 2020
Citação: SERPA, Juliana de França. Cashew apple bagasse lignin as support for immobilization of lipase B from Candida antarctica. 2020.118f. Tese (Doutorado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Química, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Fortaleza_CE, 2020.
Resumo: O caju (Anacardium occidentale L.) é um pseudofruto tropical com um papel econômico destacado devido à exportação da castanha de caju. A indústria de suco de caju produz 15% (m/m) de bagaço, e esse material é composto de celulose, hemicelulose e lignina. Sua estrutura é altamente recalcitrante à biotransformação microbiana e enzimática, o que limita seu uso e torna sua conversão em produtos de valor agregado inviável economicamente. Assim, os pré-tratamentos são necessários para romper as estruturas recalcitrantes do material lignocelulósico para aumentar a digestibilidade do material antes da conversão em produto de valor agregado. Durante o pré-tratamento do bagaço de caju, a lignina é descartada e se torna um co-produto. No entanto, é uma matéria-prima potencial para a produção de diferentes materiais. Nesse contexto, esta pesquisa teve como objetivo extrair e caracterizar a lignina do CAB (Bagaço de Caju), para ser utilizado em um novo material. As condições de pré-tratamento para extração de lignina foram estudadas a partir de diferentes hidrolisados ​​obtidos pelos pré-tratamentos com ácido diluído (A), ácido / alcalino (AA) e peróxido de hidrogênio alcalino (AHP). A porcentagem de extração da lignina dos hidrolisados obtidos pelos pré-tratamentos AA e AHP foram de 98,0% e 96,9%, respectivamente, atingindo alto rendimento de extração e ligninas com maior estabilidade térmica. A lignina AA foi escolhida para as próximas etapas deste estudo. Novos materiais compostos magnetita-lignina foram sintetizados usando lignina obtida do pré-tratamento AA subproduto, extraído do CAB e nanopartículas de magnetita (Fe3O4), bem conhecidas por suas propriedades não tóxicas e magnéticas. Esse material, denominado MNs/Lig, foi utilizado como suporte para a imobilização da lipase B de Candida antarctica (CAL-B), com o objetivo de obter um biocatalisador ativo e estável e com fácil recuperação do meio reacional. Os MNs/Lig suportes e os biocatalisadores produzidos foram caracterizados por Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Difração de raios-X (DRX), Magnetômetro de Amostra Vibratória (VSM), Termogravimetria (TGA), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e raios X dispersivos em energia espectroscopia (EDS). Os biocatalisadores preparados foram avaliados para a síntese de ésteres utilizando ácido oleico como substrato, avaliando o álcool da reação, álcool etílico (1: 1) e 2-etil-1-hexanol (1: 1). As conversões obtidas foram de 88,2% e 76,7%, utilizando 2-etil-1-hexanol e álcool etílico, respectivamente, avaliando 5 ciclos de reutilização e não foi observado perda de catalisador. Portanto, essa nova estratégia para obter um biocatalisador a partir de híbridos sintetizados (MNs / Lig) pode ser um veículo promissor para imobilização enzimática de lipases, além de ser considerado ambientalmente correto, visando seu uso em reações de interesse industrial.
Abstract: Cashew apple (Anacardium occidentale L.) is a tropical pseudofruit with an outstanding economic role due to the cashew apple nut exportation. The industry of juice from cashew apple produces 15% (w/w) of bagasse, and this material is composed of cellullose, hemicelulose and lignin. Its structure is highly recalcitrant to microbial and enzymatic biotransformation, thus limiting its use and making its conversion into value-added products not economically feasible. So, the pretreatments are needed to disrupt the recalcitrant structures of the lignocellulosic material to increase the digestibility of the material prior to the conversion into value-added product. During the pretreatment of cashew apple bagasse, lignin is discarded and becomes a co-product. Though, it is a potential raw for production of different materials. In this context, this research aimed to extract and characterize lignin from CAB (Cashew Apple Bagasse), be used a new material. Pretreatment conditions for lignin extraction were studied from different hydrolysates obtained by diluted acid (A), acid/alkali (AA) and alkaline hydrogen peroxide (AHP) pretreatments. Lignin removals through AA and AHP pretreatments were 98.0% and 96.9%, respectively, achieving high extraction yield, and lignins with higher thermal stability. The lignina AA was chosen for the next steps of this study. Novel magnetite-lignin composite materials were synthesized using the by-product lignin from by AA pretreatment, extracted from CAB and nanoparticles of magnetite (Fe3O4), well-known for its nontoxicity and magnetic properties. This material, named MNs/Lig, was used as support for the immobilization of Lipase B from Candida antarctica (CAL-B), aiming to obtain an active and stable biocatalyst and with easy recovery of the reactional medium. The MNs/Lig supports and biocatalysts produced were characterized by Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), Vibrating Sample Magnetometer (VSM), Thermogravimetric analysis (TGA), Scanning Electron Microscopy (SEM). The biocatalysts prepared were used in evaluated for the synthesis of esters using oleic acid as substrate and ethyl alcohol (1:1) and 2-ethyl-1-hexanol (1:1) as alcohol. The conversions obtained were 88.2% and 76.7% using 2-ethyl-1-hexanol and ethyl alcohol, respectively, being evaluating 5 cycles of reuse and it did not observe loss catalyst. Then, this new strategy to obtain a biocatalyst from synthesized hybrids (MNs/Lig) may be a promising carrier for enzymatic immobilization of lipases, in addition to being considered environmentally benign, aiming its use in reactions of industrial interest.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/56205
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