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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36833
Título: | Nanoencapsulação de lipase de botryosphaeria ribis ec-01 |
Título(s) alternativo(s): | Nanoencapsulation of lipase from botryosphaeria ribis ec-01 |
Autor(es): | Marini, Thaylla Amanda de Oliveira |
Orientador(es): | Andrade, Milena Martins |
Palavras-chave: | Enzimas Fermentação Nanopartículas Enzymes Fermentation Nanoparticles |
Data do documento: | 18-Mar-2025 |
Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
Câmpus: | Apucarana |
Citação: | MARINI, Thaylla Amanda de Oliveira. Nanoencapsulação de lipase de botryosphaeria ribis ec-01. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Apucarana, 2025. |
Resumo: | As enzimas desempenham um papel crucial em uma variedade de processos naturais e são como alternativas ecológicas viáveis para os catalisadores convencionais. Suas características distintivas incluem alta eficiência catalítica, especificidade de substrato, produção mínima de subprodutos e baixo consumo energético. Essas propriedades fazem das enzimas, alvos altamente atrativos para investigação acadêmica e aplicação industrial. Em particular, as lipases têm se destacado devido à sua versatilidade, podendo catalisar diversas reações, como por exemplo a hidrólise. Contudo, os altos custos associados à produção e utilização dessas enzimas muitas vezes inviabilizam sua aplicação em larga escala. Um dos principais fatores que contribuem para esses custos é o preço das matérias-primas utilizadas na produção das enzimas. Para reduzir esses custos, estratégias como a utilização de coprodutos agroindustriais na produção da enzima e a sua imobilização têm sido exploradas. A utilização das enzimas em sua forma livre frequentemente é prejudicada pela tendência à desnaturação e inativação durante os processos reacionais. Busca-se, então, por alternativas que aumentem sua estabilidade e, uma solução promissora é sua nanoencapsulação. O presente estudo teve como objetivo nanoencapsular lipases em uma matriz composta por zeína-caseinato de sódio visando aumentar a estabilidade enzimática. As lipases foram produzidas por fermentação submersa utilizando o fungo filamentoso Botryosphaeria ribis EC-01, em condições otimizadas, empregando como substratos farelo de soja, coproduto da indústria de óleo de soja e glicerol. As nanopartículas de zeína-caseinato de sódio foram sintetizadas utilizando o método de precipitação antissolvente, sendo realizada em diferentes proporções volumétricas de etanol:água 80:20/solução de lipase: 65/35 (35%), 75/25 (25%) e 85/15 (15%). Os sistemas coloidais foram caracterizados pela técnica de espalhamento dinâmico de luz (DLS), quanto ao diâmetro hidrodinâmico, potencial zeta e índice de polidispersidade (PDI), durante 35 dias de estocagem a 4 ºC, eficiência de encapsulação (EE), capacidade de carga (CC), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e análise termogavimétrica (TGA/DTG). A atividade lipolítica foi realizada a partir da hidrólise do palmitato de pnitrofenila (pNPP) a 55 ºC, pH 8, durante 2 minutos e 410 nm. Com base nos resultados obtidos durante os 35 dias, as propriedades de diâmetro hidrodinâmico, PDI e potencial zeta não foram influenciadas pela concentração da lipase, não demonstrando diferença significativa entre seus valores, indicando estabilidade e homogeneidade do sistema coloidal. A maior EE foi encontrada para as nanopartículas preparadas com 25% e 35% de lipase e a CC não apresentou diferença significativa para as três proporções de lipase. As análises dos espectros FTIR e TGA/DTG confirmaram a encapsulação da lipase. Com base nos resultados obtidos, as concentrações de 25% e 35% de lipase podem ser usadas para preparar sistemas coloidais nanoparticulados de zeína revestida com caseinato de sódio com alta eficiência. |
Abstract: | Enzymes are crucial in various natural processes and are viable, environmentally friendly alternatives to conventional catalysts. Their distinctive features include high catalytic efficiency, substrate specificity, minimal by-product production, and low energy consumption. These properties make enzymes highly attractive targets for academic research and industrial applications. In particular, lipases have stood out due to their versatility, being able to catalyze several reactions, such as hydrolysis. However, the high costs associated with the production and use of these enzymes often make their large-scale application unfeasible. One of the main factors contributing to these costs is the price of the raw materials used to produce enzymes. Strategies such as the use of agro-industrial by-products in the production of the enzyme and its immobilization have been explored to reduce these costs. The use of enzymes in their free form is often hampered by their tendency to denaturation and inactivation during the reaction processes. Therefore, alternatives that increase their stability are sought, and a promising solution is their nanoencapsulation. The present study aimed to nanoencapsulate lipases in a sodium zein-caseinate matrix to increase enzymatic stability. The lipases were produced by submerged fermentation using the filamentous fungus Botryosphaeria ribis EC-01, under optimized conditions, using soybean meal, a by-product of the soybean oil industry, and glycerol as substrates. The sodium zein-caseinate nanoparticles were synthesized using the antisolvent precipitation method, being carried out in different volumetric proportions of ethanol: water 80:20/lipase solution: 65/35 (35%), 75/25 (25%), and 85/15 (15%). The colloidal systems were characterized by dynamic light scattering (DLS) technique regarding hydrodynamic diameter, zeta potential and polydispersity index (PDI) during 35 days of storage at 4 °C, encapsulation efficiency (EE), load capacity (CC), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and thermogavimetric analysis (TGA/DTG). The lipolytic activity was performed from the hydrolysis of p-nitrophenyl palmitate (pNPP) at 55 °C, pH 8, for 2 minutes, and at 410 nm. Based on the results obtained during the 35 days, the properties of hydrodynamic diameter, PDI, and zeta potential were not influenced by the lipase concentration, demonstrating no significant difference between their values, indicating stability and homogeneity of the colloidal system. The highest EE was found for the nanoparticles prepared with 25% and 35% lipase, and the CC did not show a significant difference for the three lipase proportions. The FTIR and TGA/DTG spectra analyses confirmed the encapsulation of lipase. Based on the results obtained, 25% and 35% lipase concentrations can be used to prepare nanoparticulate colloidal systems of zein coated with sodium caseinate with high efficiency. |
URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36833 |
Aparece nas coleções: | AP - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
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