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Tipo: Dissertação
Título: Use of biomass waste for the production of an enzymatic biocatalyst and application in a reaction of industrial interest
Título em inglês: Use of biomass waste for the production of an enzymatic biocatalyst and application in a reaction of industrial interest
Autor(es): Simão Neto, Francisco
Orientador: Rios, Maria Alexsandra de Sousa
Coorientador: Santos, José Cleiton Sousa dos
Palavras-chave: Advanced Bibliometrics;Taguchi method;Molecular Docking;Enzymatic Immobilization;Bibliometria;Taguchi, Métodos (Controle de qualidade);Simulação de Acoplamento Molecular;Enzimas imobilizadas
Data do documento: 2023
Citação: SIMÃO NETO, Francisco. Use of biomass waste for the production of an enzymatic biocatalyst and application in a reaction of industrial interest. 2023. 131 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023
Resumo: A prática de reutilização de materiais descartados da indústria é importante para preservar os recursos naturais e reduzir a geração de resíduos. Nesse cenário os materiais lignocelulósicos estão se tornando cada vez mais relevantes como solução ambientalmente sustentável. Uma maneira de reaproveitá-los é através da imobilização enzimática, que aumenta a eficiência e segurança dos processos de produção, permitindo uma melhor estabilidade, reutilização e separação das enzimas. Nesse contexto, uma análise bibliométrica foi realizada. Para a análise bibliométrica, a base de dados foi adquirida do site WebOfScience e foi composta por 1.211 manuscritos, classificados como Artigos, Artigos de Conferência e Artigos de Revisão. Esses artigos são realionados a imobilização enzimática em materiais lignocelulósicos e foram publicados no período de 2000 a 2022. A partir da análise realizada, observou-se a cooperação entre China, EUA e Índia. A China detém 28,07% das publicações nessa área. A instituiçãobrasileira mais presente no assunto foi a Universidade de São Paulo (USP). Foi constatado que os campos de busca constantes eram o uso de biomassa microbiana como suporte enzimático e a imobilização enzimática. Considerandos os resultados observados, os próximos estudos devem focar em aplicações concretas desses novos suportes. Para alcançar esses objetivos, elabourou-se um estudo da produção do éster de aroma butirato de geranila, utilizando a lipase Eversa® Transform 2.0 numa reação de esterificação, realizada com planejamento estatístico utilizando o método Taguchi, variando os parâmetros de temperatura de 30 a 50°C, razão molar entre ácido e álcool de 1:1 a 1:9, porcentagem de biocatalisador 5% a 15% e tempo de reação de 2 a 6 horas. O tempo de reação foi o fator mais influente sob o processo com percentual de contribuição igual a 74,4%. Os níveis ideias para a reação obtidos após o tratamento estatístico foram: L3 (6 horas) para o tempo, L3 (50°C) para a temperatura, L2 (1:5 ácido/álcool) para a razão molar e L3 (15%) para a porcentagem de biocatalisador, nessas condições, a conversão teórica foi de 95,9%. Após a realização da reação proposta, notou-se uma conversão de 85,2±0,1%. Finalmente, um estudo de docking e dinâmica molecular foi conduzido para avaliar a estabilidade dos complexos formados entre o ligante e a Eversa. Com a imobilização da lipase Eversa® Transform 2.0 na bagana da carnaúba (Copernicia prunifera), resultou num aumento do rendimento de sintese do butirato de geranila para 91,8±0,7%.
Abstract: The practice of reusing discarded materials from the industry is important to preserve natural resources and reduce waste generation. In this scenario, lignocellulosic materials are becoming increasingly relevant as an environmentally sustainable solution. One way to reuse them is through enzymatic immobilization, which increases the efficiency and safety of production processes, allowing for better stability, reuse and separation Versão 5 - Atualizado em 02/12/2021. of enzymes. In this context, a bibliometric analysis was performed. For the bibliometric analysis, the database was acquired from the WebOfScience website and consisted of 1,211 manuscripts, classified as Articles, Conference Articles and Review Articles. These articles are related to enzymatic immobilization in lignocellulosic materials and were published in the period from 2000 to 2022. From the analysis carried out, cooperation between China, USA and India was observed. China holds 28.07% of publications in this area. The Brazilian institution most involved in the subject was the University of São Paulo (USP). It was found that the constant search fields were the use of microbial biomass as enzymatic support and enzymatic immobilization. Considering the observed results, the next studies should focus on concrete applications of these new supports. To achieve these objectives, a study was carried out on the production of the aroma ester of geranyl butyrate, using the lipase Eversa® Transform 2.0 in an esterification reaction, carried out with statistical planning using the Taguchi method, varying the temperature parameters from 30 to 50 °C, molar ratio between acid and alcohol from 1:1 to 1:9, percentage of biocatalyst from 5% to 15% and reaction time from 2 to 6 hours. The reaction time was the most influential factor in the process with a contribution percentage equal to 74.4%. The ideal levels for the reaction obtained after the statistical treatment were: L3 (6 hours) for the time, L3 (50°C) for the temperature, L2 (1:5 acid/alcohol) for the molar ratio and L3 (15%) for the percentage of biocatalyst, under these conditions, the theoretical conversion was 95.9%. After carrying out the proposed reaction, a conversion of 85.2±0.1% was observed. Finally, a docking and molecular dynamics study was conducted to evaluate the stability of the complexes formed between the ligand and Eversa. With the immobilization of the Eversa® Transform 2.0 lipase on the carnauba berry (Copernicia prunifera), it resulted in an increase in the synthesis yield of geranyl butyrate to 91.8±0.7%.
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://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/72950
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