Estudo de celulases imobilizadas em suportes a base de quitosana/alginato aplicadas na hidrólise de diferentes resíduos agroindustriais

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dc.contributor.advisor1Pinheiro, Iara Rebouças
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8986864745281356
dc.contributor.authorFileti, Jorge Luis Santos
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0009-0008-0149-8679
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6365627426486599
dc.contributor.referee1Silva, Wellington Betencurte da
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6900925458823632
dc.contributor.referee2Carreira, Lilian Gasparelli
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/8151437321864971
dc.contributor.referee3Estumano, Diego Cardoso
dc.contributor.referee4Pinotti, Laura Marina
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000000250126811
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/5616576281329159
dc.date.accessioned2024-05-29T20:55:21Z
dc.date.available2024-05-29T20:55:21Z
dc.date.issued2023-06-21
dc.description.abstractThe pursuit of high-value energy production technologies has driven innovation and technology worldwide. One promising avenue is the production of ethanol from lignocellulosic materials, known as second-generation ethanol, through hydrolysis and subsequent alcoholic fermentation. Immobilizing cellulose on insoluble supports in the solution offers a viable approach, enabling enzyme reuse, a critical aspect of the process.Ð'dIn this study, CelluClast 1.5L (Novozymes A/S) was immobilized using chitosan and chitosan-alginate gels activated with glutaraldehyde, which proved to be the most widely adopted method. The research evaluated the immobilization yield, recovered activity, thermal stability, temperature, and optimal pH for enzymatic activity. Among the tested biocatalysts, the chitosan/alginate gel activated with glutaraldehyde demonstrated the best performance.Ð'dThe support material remained intact without fragmentation or structural damage during the hydrolysis of the filter paper. The biocatalyst exhibited an activity of 1.83 FPU/g of support, with a recovered activity of 8.26% and an immobilization yield of 87.72%. The optimal temperature for the derivatives was approximately 50°C, compared to 60°C for the free enzyme. The pH shifted from 4.0 (free enzyme) to 5.0 for the derivatives.Ð'dFor chitosan/alginate supports, a higher enzymatic load resulted in greater activity retained on the support, showing a 68% increase compared to chitosan supports. Specifically, under an enzymatic load of 1280mg of protein/g of support, the chitosan/alginate biocatalyst exhibited significantly enhanced performance. Notably, the hydrolysis of lignocellulosic residues proved to be 2.1 times more efficient using enzymes immobilized in chitosan/alginate with this higher protein load compared to the chitosan biocatalyst.Ð'dIn summary, this study provides a technical assessment of the immobilization process and its impact on enzymatic activity and the efficiency of ethanol production from lignocellulosic materials.
dc.description.resumoA procura por tecnologias que sejam viáveis para produção de energia de maior valor agregado tem movimentado o cenário mundial de inovação e tecnologia. Uma via é a produção de etanol através da hidrólise e posteriormente a fermentação alcoólica de materiais lignocelulósicos, o chamado etanol de segunda geração. A imobilização da celulase em suportes insolúveis na solução pode viabilizar essa rota de síntese de etanol, permitindo a reutilização da enzima, ponto chave no processo. Neste trabalho Celluclast 1.5L (Novozymes A/S) foram imobilizadas em géis de quitosana e quitosana-alginato ativados com glutaraldeído, sendo o método mais empregado. Foi avaliado rendimento de imobilização, atividade recuperada, estabilidade térmica, temperatura e pH ótimo de atividade enzimática. O biocatalisador que obteve o melhor desempenho foi a base de quitosana/alginato – 3,5% ativados com glutaraldeído. O suporte não sofreu nenhuma fragmentação ou ruptura em sua estrutura durante a hidrólise do papel de filtro. O biocatalisador teve sua atividade de 1,83 FPU/g de suporte, atividade recuperada de 8,26% e rendimento de imobilização de 87,72%. A temperatura ótima para os derivados foi cerca de 50°C, enquanto para enzima livre foi de 60°C. O pH deslocou-se de 4,0 (enzima livre) para 5 dos derivados. Os pontos ótimos de trabalho se mostram satisfatórios, são regiões brandas de trabalho. Para suportes de quitosana/alginato, a maior carga enzimática representou maior atividade retida no suporte, 68% superior à atividade retida em suportes de quitosana sob uma carga enzimática de 1280mg de proteína/g de suporte, com probabilidade de maior atividade com um fornecimento maior de enzimas. A hidrólise dos resíduos lignocelulósicos se mostrou mais eficiente nas enzimas imobilizadas em quitosana/alginato com carga de 1280mg de proteína/g de suporte, com desempenho de 2,1 vezes superior ao biocatalisador em quitosana.
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/12503
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Química
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Agrárias e Engenharias
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química
dc.rightsopen access
dc.subjectCelulases
dc.subjectImobilização
dc.subjectQuitosana
dc.subjectAlginato
dc.subject.cnpqEngenharia Química
dc.titleEstudo de celulases imobilizadas em suportes a base de quitosana/alginato aplicadas na hidrólise de diferentes resíduos agroindustriais
dc.typemasterThesis
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