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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23838
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Desenvolvimento de biocatalisadores à base de lipase B de Candida antarctica imobilizada em poli(estireno-co-divinilbenzeno) magnético para aplicação em reações de esterificação |
Título(s) alternativo(s): | Development of biocatalysts based on lipase B from Candida antarctica immobilized in magnetic poly(styrene-co-divinylbenzene) for application in esterification reactions |
Autor: | Teixeira, Sabrina Santos ![]() |
Primeiro orientador: | Costa, Luciana da Cunha |
Primeiro coorientador: | Costa, Marcos Antonio da Silva |
Segundo coorientador: | Cipolatti, Eliane Pereira |
Primeiro membro da banca: | Moraes, Marcela Cristina de |
Segundo membro da banca: | Ferreira, Luciana Spinelli |
Resumo: | Os biocatalisadores magnéticos combinam propriedades magnéticas à atividade catalítica das enzimas o que viabiliza o desenvolvimento de biocatalisadores com fácil recuperação e reutilização em reações de esterificação de relevância industrial. Nesta Dissertação, copolímeros de poli(estireno-co-divinilbenzeno) contendo magnetita foram sintetizados por polimerização em semissuspensão aquosa. Estes copolímeros foram empregados como suportes para a imobilização de lipase B de Candida antarctica (CALB). Diferentes diluições em n-heptano (S1 = 50 %, S2 = 100 % e S3 = 150 %) foram empregados na síntese destas partículas, a fim de variar a estrutura do suporte magnético e estudar a relação da morfologia dos suportes com os parâmetros de imobilização e o desempenho dos biocatalisadores. Os suportes magnéticos obtidos foram caracterizados por microscopia ótica, FTIR, TG-DTG, SEM-EDS, XRD, ASAP e VSM. O suporte preparado com 100% de diluição em n-heptano (S2) foi o único obtido com morfologia esférica e integridade das partículas. A cinética de imobilização foi acompanhada por meio da atividade hidrolítica (U/mL) e da concentração de proteínas (mg/gsuporte) no sobrenadante. Não foi possível observar variação do rendimento de imobilização dos biocatalisadores em função da variação do grau de diluição. Os biocatalisadores magnéticos obtidos (BioS1, BioS2 e BioS3) apresentaram conversões de oleato de etila 30,5±6,0; 63,0±10,8 e 66,0±5,2 %, respectivamente. Estudos de avaliação da influência da temperatura e da influência do tamanho de cadeia carbônica dos ácidos graxos na esterificação foram conduzidos com o biocatalisador BioS2, obtido a partir do suporte S2, com melhor integridade estrutural. BioS2 apresentou percentuais de conversão do oleato de etila maiores em todas as temperaturas avaliadas (30, 40, 50 e 60 °C), em comparação a CALB livre, sugerindo que o suporte conferiu maior estabilidade térmica às enzimas. O biocatalisador BioS2 apresentou maiores conversões que a CALB livre nas reações de esterificação dos ácidos palmítico, esteárico e oleico. Porém, o percentual de conversão em éster na reação de esterificação do ácido cáprico foi maior para a CALB livre. Estes resultados sugerem que a imobilização favoreceu a conversão em éster de ácidos graxos com maiores tamanhos de cadeia, em comparação a CALB livre. Foram conduzidos 5 ciclos de uso do biocatalisador magnético BioS2, que manteve 50% do percentual de conversão de oleato de etila inicial. Pode-se afirmar que um novo biocatalisador magnético foi obtido à base de CALB imobilizada em poli(estireno-co-divinilbenzeno) magnético e demonstrou ser adequado para reações de esterificação de ésteres etílicos a partir de ácidos graxos alifáticos com diferentes tamanhos de cadeia carbônica. |
Abstract: | Magnetic biocatalysts combine magnetic properties with the catalytic activity of enzymes, which enables the development of biocatalysts that are easy to recover and reuse in esterification reactions of industrial relevance. In this Dissertation, poly(styrene-co-divinylbenzene) copolymers containing magnetite were synthesized by polymerization in aqueous semisuspension. These copolymers were used as supports for the immobilization of Candida antarctica lipase B (CALB). Different dilutions in n-heptane (S1 = 50%, S2 = 100% and S3 = 150%) were used in the synthesis of these particles, in order to vary the structure of the magnetic support and to study the relationship between the morphology of the supports and the immobilization parameters and the performance of the biocatalysts. The obtained magnetic supports were characterized by optical microscopy, FTIR, TG-DTG, SEM-EDS, XRD, ASAP and VSM. The support prepared with 100% dilution in n-heptane (S2) was the only one obtained with spherical morphology and particle integrity. The immobilization kinetics were monitored by means of the hydrolytic activity (U/mL) and the protein concentration (mg/gsupport) in the supernatant. It was not possible to observe any variation in the immobilization yield of the biocatalysts as a function of the variation in the degree of dilution. The magnetic biocatalysts obtained (BioS1, BioS2 and BioS3) presented ethyl oleate conversions of 30,5±6,0; 63,0±10,8 and 66,0±5,2%, respectively. Studies evaluating the influence of temperature and the influence of the carbon chain size of fatty acids on esterification were conducted with the BioS2 biocatalyst, obtained from the S2 support, with better structural integrity. BioS2 presented higher ethyl oleate conversion percentages at all temperatures evaluated (30, 40, 50 and 60 °C), compared to free CALB, showing that the support conferred greater thermal stability to the enzymes. The biocatalyst BioS2 showed higher conversions than free CALB in the esterification reactions of palmitic, stearic and oleic acids. However, the percentage of conversion into ester in the esterification reaction of capric acid was higher for free CALB. These results suggest that immobilization favored the conversion into esters of fatty acids with larger chain sizes, compared to free CALB. Five cycles of use of the magnetic biocatalyst BioS2 were conducted, which maintained 50% of the initial ethyl oleate conversion percentage. It can be stated that a new magnetic biocatalyst was obtained based on CALB immobilized in magnetic poly(styrene-co-divinylbenzene) and demonstrated to be suitable for esterification reactions of ethyl esters from aliphatic fatty acids with different carbon chain lengths. |
Palavras-chave: | Polímeros Polímero magnético Biocatalisador magnético Lipase imobilizada Esterificação Polymers Magnetic polymer Magnetic biocatalyst Immobilized lipase Esterification |
Área(s) do CNPq: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::POLIMEROS E COLOIDES |
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 Química |
Citação: | TEIXEIRA, Sabrina Santos. Desenvolvimento de biocatalisadores à base de lipase B de Candida antarctica imobilizada em poli(estireno-co-divinilbenzeno) magnético para aplicação em reações de esterificação. 2025. 139 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2025. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23838 |
Data de defesa: | 19-Fev-2025 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Química |
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CRN - Sabrina Santos Teixeira - 2025.pdf | 292,51 kB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar Solictar uma cópia | |
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