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Type: TESE
Title: Sintese enzimatica de lipidios estruturados : aplicação da tecnologia de membranas e CO2SC na obtenção e purificação
Title Alternative: Enzymatic synthesis of structured lipids, application of membrane and SCCO2 technology for obtention and purification
Author: Moura, Juliana Maria Leite Nobrega de
Advisor: Gonçalves, Lireny Aparecida Guaraldo, 1951-
Abstract: Resumo: Lipídios estruturados específicos (LE) constituem uma fonte lipídica de elevado valor nutricional em função das modificações ocorridas em sua composição e distribuição específica de ácidos graxos na molécula do glicerol, visando aplicações médicas, nutricionais e alimentícias. Este trabalho teve como objetivo a obtenção enzimática de LE a partir da interesterificação entre triacilgliceróis de cadeia média (TCM) e ésteres etílicos de ácidos graxos de cadeia longa (EEAGCL), aplicando a tecnologia de membranas, associada ou não à tecnologia de fluido supercrítico, durante a síntese e/ou purificação dos LE. As condições de obtenção dos EEAGCL, utilizados como substratos na obtenção dos LE, foram otimizadas através de planejamento experimental 23. Obteve-se taxa de conversão máxima de 95%, a 40°C, 1% de NaOH, 36% de etanol anidro, tempo de reação de 5 minutos e agitação de 600 rpm. Parâmetros reacionais como, diferentes valores de atividade de água (aw), uso de peneira molecular (10%p/p), razão molar de substratos de 1:2 e 1:4 (TCM/EEAGCL) e diferentes enzimas (Lipozyme TL 1Me RM 1M)foram avaliados na cinética de interesterificação do LE em reator por batelada, a 60°C. Verificou-se maior cinética para a enzima Lipozyme TL 1M,para aw entre 0,30 - 0,43 e razão molar de 1:4. O uso de peneira molecular (10% p/p) conferiu discreto aumento na incorporação de EEAGCL nos TCM. No sistema de reator de interesterificação piloto foram avaliados o efeito do condicionamento da enzima na mistura reacional (TCM + EEAGCL) e a influência da razão molar de substratos. A enzima agindo com aw original (0,33) conferiu maior incorporação quando comparada com a enzima previamente condicionada na mistura reacional, para 30 horas de reação, 67 e 48%, respectivamente. Quando se passou a razão molar dos substratos de 1:3 para 1:4 houve aumento no percentual de incorporação e o tempo necessário para a incorporação máxima no TCM (-66,6%) foi reduzido de 30 para 10 horas. A aplicação da tecnologia de membranas no sistema de obtenção enzimático de LE foi avaliada em reator de membrana plana (poliméricas) a 60°C, com agitação de 600 rpm, utilização da enzima Lipozyme TL 1M (5% peso/substrato) e razão molar de 1:3 - TCM/EEAGCLo. uso de membranas favoreceu a incorporação de EEAGCL nos TCM a partir de 54 horas de reação e ao final de 102 horas foi de 70 e 57%, com e sem membrana, respectivamente. Os teores de AGE w-6 e w-3 observados foram de 23,5 e 11,7%, respectivamente. No entanto, a razão entre os AGE ro-6/ro-3 não apresentou variação significativa. A associação do processo de membrana enzimática e fluidificação por dióxido de carbono supercrítico (C02SC) também foi avaliada. A enzima Candida antartica foi imobilizada por ligação covalente a uma camada de biopolímero (Gelatina/PEI), adsorvida na membrana tubular (aalumina). Os experimentos foram conduzidos a 60°C e pressão transmembrana de 0,05MPa. Pressões de C02 (PC02) de 6, 12 e 18MPa foram avaliadas. Verificou-se uma grande influência da PC02 sobre a cinética de interesterificação, tendo a PC02 de 18MPa permitido incorporação máxima de 34,5% de EEAGCL no TCM; dentre os quais 24,7% de ácidos graxos essenciais. Experimentos foram conduzidos com o objetivo de purificar o LE através da extração por C02SC dos subprodutos do meio reacional e retenção seletiva do LE através de membrana de osmose reversa. Foram avaliadas diferentes pressões de CO2 (9, 11 e 13MPa) e pressões transmembranas (1, 2, 3 e 4MPa), a 40°C. A membrana de osmose reversa BW-30 apresentou boa resistência às pressões utilizadas e maior retenção de triacilgliceróis nos testes seletivos. Incrementos na PC02 de 9 a 13MPa ocasionaram decréscimos no fator de retenção de triacilgliceróis devido ao aumento na solubilização dos solutos e consequente redução na seletividade da extração. O fator máximo de retenção de triacilgliceróis foi obtido com baixa PCO2 (9MPa) e baixa pressão transmembrana (0,7MPa). A membrana apresentou, no período de estabilização, um fator de retenção de triacilgliceróis médio de 95% e máximo a partir de 3 horas de filtração. A utilização de baixa temperatura (40°C) na extração e purificação do LE confere boa proteção aos ácidos graxos poliinsaturados contra a oxidação e migração acila

Abstract: Specific-structured lipids (SL) are a lipid source with high nutritional value due to changes in its glycerol backbone's fatty acid composition and specific distribution aiming medical, nutritional and food applications. This study had as objective the production of SL through enzymatic interesterification between medium chain triacylglycerol (MCT) and long chain fatty acid ethyl esters (LCFAEt) applying membrane technology, with or without supercritical fluid technology for synthesis and/or SL purification. The production conditions of LCFAEt, used to obtain SL, were optimized according to an experimental planning (23). Ethyl esters' conversion rate was 95%, at 40°C, 1% NaOH, 36% ethanol, running 5 minutes under 600rpm stirring speed. Reaction parameters like water activity (aw), moisture absorbent (10%w/w), molar ratio between substrates of 1:2 e 1:4 (MCT/LCFAEt) and types of enzymes (Lipozyme TL 1Mand RM 1M)were evaluated according to their influences on the SL interesterification in the batch reactor, at 60°C. The best incorporation results were obtained using Lipozyme TL 1Mwith aw between 0,30- 0,43.and molar ratio of 1:4. 10% (p/p) of moisture absorbent the interesterification kinetic presented a discreet increase. The impact of the enzyme conditioning process in the blend and the influence of the molar ratio of substrates were evaluated in the pilot reactor system. The usage of the enzyme with original water activity (0,33) provided higher kinetic incorporation in comparison with the conditioned enzyme, for a reaction time of 30 hours, 67 and 48%, respectively. The increase in the molar ratio of substrates from 1:3 to 1:4 improved the kinetic incorporation and reduced the maximum incorporation reaction time (66,6%) from 30 to 10 hours. The usage of membrane technology in the enzymatic system to obtain SL was evaluated in a plain membrane reactor (polymeric) under 60°C temperature; 600rpm stirring speed; Lipozyme TL 1M enzyme (5% based on substrates' weight) and molar ratio of substrates of 1:3(MCT/LCFAEt). The application of membranes increased the kinetic incorporation of LCFAEt in the MCT afier 54 hours of reaction. In the end of 102 hours incorporation was 70 and 57%, with and without membrane in the reactor, respectively. The final SL, obtained with and without membrane, showed fatty essential acids composition of 23,5 and 11,7%, respectively. However, the ratio between the essential fatty acids 00-6/00-3was not significantly different. The coupling of the membrane filtration process and fluidification by supercritical carbon dioxide (SCCO2) was also evaluated. The enzyme (Candida antartica) was immobilized on the membrane support (a-alumina) by covalent attachment to a gelatin/PEI layer previously adsorbed. Tests were performed at 60°C and O,O5MPa of transmembrane pressure. CO2 pressures (PCO2) of 6, 12 and 18MPa were evaluated. This parameter showed a high influence in the kinetic interesterification, with highest incorporation value of LCFAEt in the MCT (34,5%) at 18MPa, being 24,7% of essential fatty acids. Tests to purify the SL by SCCO2extraction of the undesired solutes and triacylglycerol retention by reverse osmosis and nanofiltration membrane were also performed. PCO2 of 9, 11 and 13MPa and transmembrane pressure of 1, 2, 3 and 4MPa were evaluated at temperature of 40°C. Reverse osmosis membrane (BW-30) demonstrated good resistance to the pressure conditions and higher triacylglycerol retention. The increment in the PCO2 from 9 to 13MPa reduced the triacylglycerol retention factor by increasing solute's solubilization. The highest triacilglicerol retention factor was obtained at the lowest PCO2 (9MPa) and at low transmembrane pressure (O,7MPa). The membrane showed, in the initial time, triacylglycerol retention factor of 95% and the maximum value with 3 hours of filtration. The low temperature (40°C) usage in SL extraction and purification reactions provided good protection to the polyunsaturated fatty acids against the oxidation and acyl migration
Subject: Lipidio estruturado
Membranas
Interesterificação enzimatica
Dioxido de carbono supercritico
Ácidos graxos essenciais
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2006
Appears in Collections:FEA - Tese e Dissertação

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