Uso de lipase vegetal a partir de sementes de mamona para a hidrólise enzimática de óleo de crambe

Lipases are a class of enzymes responsible for breaking down the ester bonds of triglycerides; they can derivate from microbial, animal or vegetal origin, the last ones can be found mainly from the germination processes of oilseeds. Castor bean seeds have the advantage of having lipases in its compo...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2018
Main Author: Tavares, Fernanda lattes
Orientador/a: Silva, Edson Antonio da lattes
Co-advisor: Borba, Carlos Eduardo lattes
Banca: Silva, Edson Antonio da lattes, Palú, Fernando lattes, Rodrigues, Maria Luiza Fernandes lattes, Teleken, Joel Gustavo lattes, Colombo, Karina Graciella Fiametti lattes
Format: Tese
Language:por
Published: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Toledo
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500
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Department: Centro de Engenharias e Ciências Exatas
Assuntos em Português:
Assuntos em Inglês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:http://tede.unioeste.br/handle/tede/4003
Citação:TAVARES, Fernanda. Uso de lipase vegetal a partir de sementes de mamona para a hidrólise enzimática de óleo de crambe. 2018. 114 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Toledo, 2018.
Resumo Português:Lipases são uma classe de enzimas responsáveis pela quebra de ligações éster de triglicerídeos e podem ser de origem microbiana, animal ou vegetal, sendo que as ultimas podem ser encontradas principalmente a partir do processo de germinação de sementes oleaginosas. As sementes da mamona possuem a vantagem de conterem lipase em sua composição mesmo em fase não germinativa. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o uso da semente de mamona como fonte de lipase na hidrólise de triglicerídeos para obtenção de ácidos graxos livres empregando ultrassom e sistema de agitação orbital, investigando o uso das sementes in natura e sementes após o processo de extração de óleo, para viabilizar seu uso comercial. Além disso, busca-se empregar o óleo de crambe, um óleo rico em ácidos graxos monoinsaturados, de fácil obtenção e que não é usado na cadeia alimentar. Empregando planejamentos experimentais DCCR verificou-se ponto ótimo para sementes in natura na condição de 33°C de temperatura, 0,87 solução tampão/óleo (m/m) e 0,31 catalisador/substrato (m/m) no qual atingiu-se 91% de rendimento após 4 horas de reação; para as sementes incubadas o ponto ótimo foi nas condições de 43,8°C de temperatura, 1,8 solução tampão/óleo (m/m) e 0,07 catalisador/substrato (m/m) no qual atingiu-se aproximadamente 88% de rendimento após 4 horas de reação. Visando otimizar as condições reacionais, foi avaliado o uso de ultrassom na hidrólise enzimática, as condições ótimas foram de aproximadamente 70% de potência do ultrassom, 1,79 tampão/óleo (m/m), 0,25 catalisador/substrato (m/m) para as sementes in natura, atingindo se aproximadamente 86% de rendimento após 5 minutos de reação em ultrassom e 91% após mais 30 minutos de reação com agitação mecânica-orbital e para as sementes incubadas aproximadamente 68% de potência do ultrassom, 1,67 tampão/óleo (m/m), 0,06 catalisador/substrato (m/m), atingindo se aproximadamente 73% de rendimento após 5 minutos de reação em ultrassom e 77% após mais 30 minutos de reação com agitação mecânica. Verificou-se, portanto, um melhor rendimento com a utilização das sementes in natura, que não passam por nenhum processo de preparo, e possuem componentes emulsificantes que auxiliam na hidrólise de triglicerídeos. Além disso, um modelo matemático foi proposto e foi satisfatório para predição dos dados experimentais das hidrólises enzimáticas do óleo de crambe empregando sementes in natura e incubadas em reações com agitação mecânica-orbital e em ultrassom. Dessa forma, o presente trabalho contribui de forma a melhorar o entendimento do mecanismo da reação de hidrólise enzimática de triglicerídeos com utilização de lipases vegetais a partir da semente de mamona, empregando um óleo ainda pouco utilizado e estudado, o crambe.
Resumo inglês:Lipases are a class of enzymes responsible for breaking down the ester bonds of triglycerides; they can derivate from microbial, animal or vegetal origin, the last ones can be found mainly from the germination processes of oilseeds. Castor bean seeds have the advantage of having lipases in its composition even in non-germinated state. In this sense, the present work aims to evaluate the use of castor bean as a source of lipase in the hydrolysis of triglycerides to obtain free fatty acids, employing sonication and orbital agitation system, investigating the use of in natura seeds and seeds after oil extraction process, to enable its commercial use. In addition, the crambe oil is employed, an oil that is rich in monosaturated free fatty acids, easy obtainment and it is has no use in the food chain. Using CCRD experimental designs an optimum point was found for in natura seeds in the condition of temperature of 33 °C, 0.87 buffer/oil (m/m) and 0.31 catalyst/substrate (m/m) reaching a yield of 91% after 4 hours of reaction; for the incubated seeds the optimum condition was in the temperature of 43.8 °C, 1.8 buffer/oil (m/m) and 0.07 catalyst/substrate (m/m) in which approximately 88% yield was achieved after 4 hours of reaction. In order to optimize the reaction conditions, the use of ultrasound in the enzymatic hydrolysis was evaluated, as optimal conditions were approximately 70% of ultrasound power, 1.79 buffer/oil (m/m), 0.25 catalyst/substrate (m/m) for the in natura seeds, achieving approximately 86% of yield after 5 minutes of ultrasonic reaction and 91% after more 30 minutes of reaction with mechanical stirring and for incubated seeds approximately 68% of ultrasound power, 1.67 buffer/oil (m/m), 0.06 catalyst/substrate (m/m), reaching 73% of yield after 5 minutes of ultrasonic reaction and 77% after more 30 minutes of reaction with mechanical stirring. The best yield, therefore, was verified when in natura seeds were employed; these seeds don’t go through any preparation process and have emulsifying components that can help in the triglycerides hydrolysis. Besides that, a mathematical model was proposed and it was satisfactory to predict the experimental data of crambe oil enzymatic hydrolysis when in natura and incubated seeds were employed in mechanical-orbital agitation reactions and with ultrasonic emulsification. In this sense, the contribution of the present work is to give a better understanding for the enzymatic hydrolysis of triglycerides with the utilization of vegetal lipases from castor seeds, and employing an oil that has not been yet well studied and utilized.