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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22967
Tipo do documento: | Tese |
Título: | Produção, caracterização e imobilização de lipase de Aspergillus niger 11T53A14 em nanopartículas magnéticas de ferrita de níquel e carvão ativado |
Título(s) alternativo(s): | Production, characterization and immobilization of lipase from Aspergillus niger 11T53A14 on magnetic nickel ferrite nanoparticles and activated carbon |
Autor: | Veloso, Elizabeth Cristina Tavares ![]() |
Primeiro orientador: | Langone, Marta Antunes Pereira |
Segundo orientador: | SantAna, Gizele Cardoso Fontes |
Primeiro membro da banca: | Nascimento, Felipe Valle do |
Segundo membro da banca: | Aguieiras, Erika Cristina Gonçalves |
Terceiro membro da banca: | Cipolatti, Eliane Pereira |
Quarto membro da banca: | Brackmann, Rodrigo |
Quinto membro da banca: | Santos, Tamires Carvalho dos |
Resumo: | Este trabalho teve como objetivo produzir e imobilizar a lipase de Aspergillus niger 11T53A14. A produção foi realizada por Cultivo em estado sólido (CES) conduzido a 32°C por 40h, em meio contendo farelo de trigo (96,48 % m/m) e a borra de café (3,52 % m/m) como indutor, enriquecido com 0,6 % de nitrogênio, 55% de umidade e inoculado com 107 conídios/g. Primeiramente, foram avaliados o tipo de borra de café (tipo A, B -grãos 100% arábica e C - arábica/ robusta/ conilon ou mistura deles) e, posteriormente, foi avaliado o tipo de reator usado no CES (placa de petri e frasco erlenmeyer). Adicionalmente, o CES foi realizado em reator de leito fixo (38,0 cm x 4,5 cm) variando a taxa de aeração com ar umedecido (0,2; 0,35; 0,5; 1,0; e 1,5 volume de ar/volume de meio/ minuto - vvm). Amostras foram retiradas de três regiões diferentes do biorreator: base (h= 10,5 cm), meio (h= 21 cm) e topo (h= 31,5 cm). A imobilização da lipase foi realizada por adsorção física usando como suporte ferrita de níquel e o carvão ativado. Os resultados obtidos revelaram que a maior atividade lipásica (120 U/g) foi obtida com a borra de café A (17,3% de lipídios). Em relação ao tipo de reator usado no CES, com o erlenmeyer foi obtida maior produção com 140,6 U/g. Com a borra de café A selecionada, foi estudada a CES em reator de leito fixo sendo a maior atividade lipásica (156,1 U/g) obtida com 0,5 vvm. A concentração do extrato enzimático bruto (EEB) foi feita por precipitação com sulfato de amônio nas condições de saturação (40, 50, 60, 70, 80 e 90%) e através de ultrafiltração com uso da membrana Amicon®, onde foram testados os tamanhos de 10, 30, 50 e 100 kDa. A concentração EEB foi mais eficaz usando a membrana Amicon® com 50 kDa obtendo uma atividade 3,0 vezes maior do que a inicial. A lipase apresentou atividade ótima a pH 6,0 e a temperatura de 50 °C. Para os testes de imobilização por adsorção foi obtido que o melhor tempo de contato foi 120 min a 25°C. A imobilização usando o carvão ativado alcançou uma eficiência de imobilização superior, atingindo 89 %, entretanto com a ferrita de níquel (NiFe2O4), nas mesmas condições, obteve cerca de 20 %. A fim de melhorar o processo de imobilização usando a NiFe2O4, foi realizada uma modificação do suporte com APTMS, seguida de uma ligação covalente utilizando glutaraldeído como agente ligante. As condições da imobilização covalente foram: 24 h de tempo de contato e 5°C de temperatura. A imobilização covalente utilizando a NiFe2O4 modificada resultou em uma eficiência de 99 %. |
Abstract: | This work aimed to produce and immobilize lipase from Aspergillus niger 11T53A14. Production was carried out by Solid State Cultivation (CES) conducted at 32°C for 40h, in a medium containing wheat bran (96.48% m/m) and spent coffee grounds (3.52% m/m) as inducer, enriched with 0.6% nitrogen, 55% moisture and inoculated with 107 conidia.mL-1. Firstly, the type of coffee grounds was evaluated (type A, B - 100% Arabica beans and C - Arabica/ Robusta/ Conilon or a mixture thereof) and, subsequently, the type of reactor used in the CES (Petri dish and Erlenmeyer flask). Additionally, the CES was carried out in a fixed bed reactor (38.0 cm x 4.5 cm) varying the aeration rate with humidified air (0.2; 0.35; 0.5; 1.0; and 1.5 volume of air/volume of half/minute - vvm). Samples were taken from three different regions of the bioreactor: base (h= 10.5 cm), middle (h= 21 cm), and top (h= 31.5 cm). Lipase immobilization was carried out by physical adsorption using nickel ferrite and activated carbon as support. The results revealed that the highest lipase activity (120 U.g-1) was obtained with coffee grounds A (17.3% lipids). About the type of reactor used at CES, with the Erlenmeyer flask, a higher production was obtained with 140.6 U.g-1. With the selected coffee grounds A, CES was studied in a fixed bed reactor, with the highest lipase activity (156.1 U.g-1) obtained at 0.5 vvm. The concentration of the crude enzyme extract (EEB) was done by precipitation with ammonium sulfate under saturation conditions (40, 50, 60, 70, 80, and 90%) and through ultrafiltration using the Amicon® membrane, where the sizes of 10, 30, 50 and 100 kDa. The EEB concentration was more effective using the Amicon® membrane with 50 kDa, obtaining an activity 3.0 times greater than the initial one. The lipase showed optimal activity at pH 6.0 and a temperature of 50 °C. For the adsorption immobilization tests, the best contact time was found to be 120 min at 25°C. Immobilization using activated carbon achieved a higher immobilization efficiency, reaching 89%, however with nickel ferrite (NiFe2O4), under the same conditions, it achieved around 20%. To improve the immobilization process using NiFe2O4, a modification of the support was carried out with APTMS, followed by a covalent bond using glutaraldehyde as a binding agent. The covalent immobilization conditions were: 24 h contact time and 5°C temperature. Covalent immobilization using modified NiFe2O4 resulted in an efficiency of 99%. |
Palavras-chave: | Cultivo em estado sólido Imobilização de lipase Aspergillus niger Biocatálise Solid state fermentation Immobilized lipase Biocatalysis |
Área(s) do CNPq: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
Citação: | VELOSO, Elizabeth Cristina Tavares. Produção, caracterização e imobilização de lipase de Aspergillus niger 11T53A14 em nanopartículas magnéticas de ferrita de níquel e carvão ativado. 2024. 155 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Instituto de Química. Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2024. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22967 |
Data de defesa: | 26-Jun-2024 |
Aparece nas coleções: | Doutorado em Engenharia Química |
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