Preparação e caracterização de triacetato de celulose a partir da polpa Kraft: aplicação na imobilização de lipase e catálise de reações de transesterificação

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Francielle Batista da
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/20392
http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.15
Resumo: The use of natural and /or semi-synthetic polymers as carriers for enzymes is a strategy for stabilizing enzymes, increasing the catalytic activity and removal of the enzyme from the reaction medium. In this work, cellulose triacetate (TAC) was produced by homogeneous acetylation reaction of Kraft pulp and a commercial phospholipase Lecitase Ultra® (LU) was immobilized in TAC by physical adsorption. TAC and LU immobilized in TAC (LU-CTA) were characterized by Infrared Spectroscopy (FTIR), High Angle X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Thermogravimetry (TGA). TAC production was confirmed by degree of substitution obtained by FTIR, equal to 2.7 and melting temperature of 306 oC. LU-TAC presented catalytic activity of 975.8 U/g, thermal stability, especially at temperatures between 35 and 40 oC, with inactivation of 24 and 19.3%, respectively, in 8 hours of experiment. LU-TAC also showed stability throughout a studied pH range. In the presence of n-hexane, in the first 6 h of incubation, LU-CTA showed increase in enzymatic activity. In the desorption studies, we observed a removal of 84.5% of lipase in the presence of a 0.02% Triton X-100 aqueous solution. The kinetic parameters, Km and Vmax, were obtained for LU (0.24 mmol/L and 11.07 μmol / min / mL, respectively) and LU-TAC (0.41 mmol/L and 7.09 μmol / min / mL, respectively). Results show changes in catalytic activity that may be associated with the interaction of the support to an enzyme. LU-TAC reuse tests indicated that the relative enzyme activity remained above 50% for two cycles. The performance of the LU-CTA system was evaluated in transesterification reactions of soybean oil with methanol for biodiesel production. Biodiesel production process was optimized, leading to an optimum working station: temperature of 34.2 °C, 21.9 % of LU-TAC and 7.7 % of water. A percentage of total esters obtained under these conditions was 48.4%, maintaining fixed molar ratio of oil / methanol 1: 4 and concentration of n-hexane equal to 0.5mL / g of oil. The results shown that the use of TAC stabilizes the enzyme and favors the use in biodiesel production.
id UFU_5fd2824f167c786fd080d4e769f66344
oai_identifier_str oai:repositorio.ufu.br:123456789/20392
network_acronym_str UFU
network_name_str Repositório Institucional da UFU
repository_id_str
spelling Preparação e caracterização de triacetato de celulose a partir da polpa Kraft: aplicação na imobilização de lipase e catálise de reações de transesterificaçãoLecitase ultraImobilizaçãoTriacetato de celuloseBiodieselÓleo de sojaLecitase ultraImmobilizationCellulose triacetateSoybean oilBiodieselCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICAThe use of natural and /or semi-synthetic polymers as carriers for enzymes is a strategy for stabilizing enzymes, increasing the catalytic activity and removal of the enzyme from the reaction medium. In this work, cellulose triacetate (TAC) was produced by homogeneous acetylation reaction of Kraft pulp and a commercial phospholipase Lecitase Ultra® (LU) was immobilized in TAC by physical adsorption. TAC and LU immobilized in TAC (LU-CTA) were characterized by Infrared Spectroscopy (FTIR), High Angle X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Thermogravimetry (TGA). TAC production was confirmed by degree of substitution obtained by FTIR, equal to 2.7 and melting temperature of 306 oC. LU-TAC presented catalytic activity of 975.8 U/g, thermal stability, especially at temperatures between 35 and 40 oC, with inactivation of 24 and 19.3%, respectively, in 8 hours of experiment. LU-TAC also showed stability throughout a studied pH range. In the presence of n-hexane, in the first 6 h of incubation, LU-CTA showed increase in enzymatic activity. In the desorption studies, we observed a removal of 84.5% of lipase in the presence of a 0.02% Triton X-100 aqueous solution. The kinetic parameters, Km and Vmax, were obtained for LU (0.24 mmol/L and 11.07 μmol / min / mL, respectively) and LU-TAC (0.41 mmol/L and 7.09 μmol / min / mL, respectively). Results show changes in catalytic activity that may be associated with the interaction of the support to an enzyme. LU-TAC reuse tests indicated that the relative enzyme activity remained above 50% for two cycles. The performance of the LU-CTA system was evaluated in transesterification reactions of soybean oil with methanol for biodiesel production. Biodiesel production process was optimized, leading to an optimum working station: temperature of 34.2 °C, 21.9 % of LU-TAC and 7.7 % of water. A percentage of total esters obtained under these conditions was 48.4%, maintaining fixed molar ratio of oil / methanol 1: 4 and concentration of n-hexane equal to 0.5mL / g of oil. The results shown that the use of TAC stabilizes the enzyme and favors the use in biodiesel production.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoTese (Doutorado)O emprego de polímeros naturais e/ou semi-sintéticos como suportes para imobilização de enzimas é uma estratégia para estabilizar enzimas, permitindo aumento da atividade catalítica e remoção da enzima do meio reacional. Neste trabalho, estudou-se a produção de triacetato de celulose (TAC) através de reação de acetilação homogênea de polpa Kraft e a imobilização de fosfolipase comercial Lecitase Ultra® (LU) em TAC por adsorção física. TAC e a LU imobilizada em TAC (LU-TAC) foram caracterizados por Espectroscopia na região do Infravermelho (FTIR), Difração de raios-X de alto ângulo (DRX), Microscopia eletrônica de Varredura (MEV), e Termogravimetria (TGA). A produção de TAC foi confirmada através do valor do grau de substituição obtido por FTIR, igual a 2,7 e temperatura de fusão de 306 oC. LU-TAC apresentou atividade catalítica de 975,8 U/g, estabilidade térmica, especialmente nas temperaturas entre 35 e 40 oC, com inativação de 24 e 19,3%, respectivamente, em 8 horas de experimento. LU-TAC também apresentou estabilidade em toda a faixa de pH estudada, de 3 a 10. Na presença de n-hexano, nas primeiras 6 h de incubação, LU-TAC apresentou aumento de atividade enzimática. Nos estudos de dessorção, observou-se a remoção de 84,5% da lipase na presença de uma solução aquosa de Triton X-100 0,02%. Os parâmetros cinéticos, Km e Vmax foram obtidas para LU (0,24 mmol/L e 11,07 μmol/min/mL, respectivamente) e LU-TAC (0,41 mmol/L e 7,09 μmol/min/mL, respectivamente) os resultados mostram mudanças de atividade catalítica que podem estar associadas a interação do suporte com a enzima. Testes de reuso de LU-TAC indicaram que a atividade enzimática relativa se mantém acima de 50% por dois ciclos. O desempenho do sistema LU-TAC foi avaliado em reações de transesterificação de óleo de soja com metanol para produção de biodiesel. Para tanto, o processo de produção de biodiesel foi otimizado levando a condição ótima de trabalho: temperatura de 34,2 °C, 21,9 % de LU-TAC e 7,7 % de água. A porcentagem de ésteres totais obtida nessas condições foi de 48,4 %, mantendo fixas razão molar óleo/metanol 1:4 e concentração de n-hexano igual a 0,5mL/g de óleo. Os resultados obtidos mostram que o uso do TAC estabiliza a enzima e favorece o emprego desta na produção de biodiesel.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em QuímicaFaria, Anizio MárcioAssunção, Rosana Maria Nascimento deBarud, Hernane da SilvaCerqueira, Daniel AlvesLima, Renata Galvão dePasquini, DanielSilva, Francielle Batista da2018-01-26T17:33:00Z2018-01-26T17:33:00Z2017-11-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfSILVA, Francielle Batista da. Preparação e caracterização de triacetato de celulose a partir da polpa Kraft: aplicação na imobilização de lipase e catálise de reações de transesterificação. 2017. 123 f. Tese (Doutorado) - Curso de Química, Instituto de Química, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/20392http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.15porAn error occurred getting the license - uri.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2020-01-06T17:52:00Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/20392Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2020-01-06T17:52Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
dc.title.none.fl_str_mv Preparação e caracterização de triacetato de celulose a partir da polpa Kraft: aplicação na imobilização de lipase e catálise de reações de transesterificação
title Preparação e caracterização de triacetato de celulose a partir da polpa Kraft: aplicação na imobilização de lipase e catálise de reações de transesterificação
spellingShingle Preparação e caracterização de triacetato de celulose a partir da polpa Kraft: aplicação na imobilização de lipase e catálise de reações de transesterificação
Silva, Francielle Batista da
Lecitase ultra
Imobilização
Triacetato de celulose
Biodiesel
Óleo de soja
Lecitase ultra
Immobilization
Cellulose triacetate
Soybean oil
Biodiesel
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA
title_short Preparação e caracterização de triacetato de celulose a partir da polpa Kraft: aplicação na imobilização de lipase e catálise de reações de transesterificação
title_full Preparação e caracterização de triacetato de celulose a partir da polpa Kraft: aplicação na imobilização de lipase e catálise de reações de transesterificação
title_fullStr Preparação e caracterização de triacetato de celulose a partir da polpa Kraft: aplicação na imobilização de lipase e catálise de reações de transesterificação
title_full_unstemmed Preparação e caracterização de triacetato de celulose a partir da polpa Kraft: aplicação na imobilização de lipase e catálise de reações de transesterificação
title_sort Preparação e caracterização de triacetato de celulose a partir da polpa Kraft: aplicação na imobilização de lipase e catálise de reações de transesterificação
author Silva, Francielle Batista da
author_facet Silva, Francielle Batista da
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Faria, Anizio Márcio
Assunção, Rosana Maria Nascimento de
Barud, Hernane da Silva
Cerqueira, Daniel Alves
Lima, Renata Galvão de
Pasquini, Daniel
dc.contributor.author.fl_str_mv Silva, Francielle Batista da
dc.subject.por.fl_str_mv Lecitase ultra
Imobilização
Triacetato de celulose
Biodiesel
Óleo de soja
Lecitase ultra
Immobilization
Cellulose triacetate
Soybean oil
Biodiesel
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA
topic Lecitase ultra
Imobilização
Triacetato de celulose
Biodiesel
Óleo de soja
Lecitase ultra
Immobilization
Cellulose triacetate
Soybean oil
Biodiesel
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA
description The use of natural and /or semi-synthetic polymers as carriers for enzymes is a strategy for stabilizing enzymes, increasing the catalytic activity and removal of the enzyme from the reaction medium. In this work, cellulose triacetate (TAC) was produced by homogeneous acetylation reaction of Kraft pulp and a commercial phospholipase Lecitase Ultra® (LU) was immobilized in TAC by physical adsorption. TAC and LU immobilized in TAC (LU-CTA) were characterized by Infrared Spectroscopy (FTIR), High Angle X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Thermogravimetry (TGA). TAC production was confirmed by degree of substitution obtained by FTIR, equal to 2.7 and melting temperature of 306 oC. LU-TAC presented catalytic activity of 975.8 U/g, thermal stability, especially at temperatures between 35 and 40 oC, with inactivation of 24 and 19.3%, respectively, in 8 hours of experiment. LU-TAC also showed stability throughout a studied pH range. In the presence of n-hexane, in the first 6 h of incubation, LU-CTA showed increase in enzymatic activity. In the desorption studies, we observed a removal of 84.5% of lipase in the presence of a 0.02% Triton X-100 aqueous solution. The kinetic parameters, Km and Vmax, were obtained for LU (0.24 mmol/L and 11.07 μmol / min / mL, respectively) and LU-TAC (0.41 mmol/L and 7.09 μmol / min / mL, respectively). Results show changes in catalytic activity that may be associated with the interaction of the support to an enzyme. LU-TAC reuse tests indicated that the relative enzyme activity remained above 50% for two cycles. The performance of the LU-CTA system was evaluated in transesterification reactions of soybean oil with methanol for biodiesel production. Biodiesel production process was optimized, leading to an optimum working station: temperature of 34.2 °C, 21.9 % of LU-TAC and 7.7 % of water. A percentage of total esters obtained under these conditions was 48.4%, maintaining fixed molar ratio of oil / methanol 1: 4 and concentration of n-hexane equal to 0.5mL / g of oil. The results shown that the use of TAC stabilizes the enzyme and favors the use in biodiesel production.
publishDate 2017
dc.date.none.fl_str_mv 2017-11-30
2018-01-26T17:33:00Z
2018-01-26T17:33:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv SILVA, Francielle Batista da. Preparação e caracterização de triacetato de celulose a partir da polpa Kraft: aplicação na imobilização de lipase e catálise de reações de transesterificação. 2017. 123 f. Tese (Doutorado) - Curso de Química, Instituto de Química, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017.
https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/20392
http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.15
identifier_str_mv SILVA, Francielle Batista da. Preparação e caracterização de triacetato de celulose a partir da polpa Kraft: aplicação na imobilização de lipase e catálise de reações de transesterificação. 2017. 123 f. Tese (Doutorado) - Curso de Química, Instituto de Química, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017.
url https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/20392
http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.15
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv An error occurred getting the license - uri.
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv An error occurred getting the license - uri.
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
Brasil
Programa de Pós-graduação em Química
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
Brasil
Programa de Pós-graduação em Química
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFU
instname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron:UFU
instname_str Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron_str UFU
institution UFU
reponame_str Repositório Institucional da UFU
collection Repositório Institucional da UFU
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
repository.mail.fl_str_mv diinf@dirbi.ufu.br
_version_ 1813711506011848704