Autor(es):
Ventura, Sónia Patrícia Marques 
Data: 2011
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10773/7023
Origem: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Assunto(s): Engenharia química; Lipases; Soluções iónicas; Fermentação; Biomoléculas; Separação química
Descrição
Novos processos fermentativos, designados por processos de Fermentação
Extractiva, são caracterizados por apresentarem etapas de produção e
extracção em simultâneo. A extracção líquido-líquido como técnica de
separação é amplamente usado na indústria química pela sua simplicidade,
baixo custo e facilidade de extrapolação de escala. No entanto o uso de
solventes orgânicos nestes processos potencia os riscos ocupacionais e
ambientais. Neste contexto, o uso de sistemas de duas fases aquosas
baseados em líquidos iónicos, apresenta-se como uma técnica eficaz para a
separação e purificação de produtos biológicos.
Este trabalho apresenta um estudo integrado sobre o uso de líquidos iónicos
não aromáticos foram determinados. A capacidade para a formação de
sistemas de duas fases foi estudada para uma vasta gama de líquidos iónicos
hidrofílicos com diferentes aniões, catiões e cadeias alqúilicas. A capacidade
de separação e purificação de um largo conjunto de líquidos iónicos foi
posteriormente investigada, recorrendo-se ao uso de várias biomoléculas
modelo de diferentes graus de complexidade, um amino-acido (L-triptofano) e
duas enzimas lipolíticas (enzima produzida pela bactéria Bacillus sp. e
Candida antarctica lipase B – CaLB). Esta última foi ainda usada para um
estudo de biocompatibilidade, tendo sido determinado o efeito de diferentes LIs
hidrofílicos na sua actividade enzimática. Este trabalho mostra um estudo
ecotoxicológico duma vasta gama de líquidos iónicos e espécies aquáticas,
inseridas em diversos níveis tróficos. A bioacumulação foi investigada através
do estudo dos coeficientes de distribuição 1-octanol-água (Dow). Novel fermentation processes characterized by the simultaneously production
and separation are known as Extractive Fermentations. Liquid-liquid extraction
is a separation technique that can be used for this purpose. These processes
are widely used in the chemical industry owing to its simplicity, low costs and
ease of scale-up. However, most extraction processes include the use of
organic solvents, which have both environmental and occupational risks
associated to their use. This makes these extraction systems inappropriate for
the development of environmental-friendly technologies. In this context, the use
of aqueous two-phase systems (ATPS) based in Ionic Liquids (ILs) appears as
an effective and viable method for the separation and purification of biological
products.
The present work reports an integrated study on the use of ILs as alternative
solvents in Fermentation processes. Original data on the solubility of nonaromatic
ILs in water are reported. The ability of several ILs for the formation of
aqueous two-phase systems was studied for a wide range of hydrophilic ILs
with different anions, cations and alkyl chains. The separation and purification
capacity of a large set of ILs was then investigated, using different
biomolecules as models with distinct structural complexities, one amino-acid (Ltryptophan)
and two lipolytic enzymes (an enzyme produced by the bacterium
Bacillus sp. and Candida antarctica lipase B – CaLB). CaLB was also used on
a study of biocompatibility, where the effect of various hydrophilic ILs on its
enzymatic activity was addressed.
Finally, this work reports an ecotoxicological study for a large number of ILs
and aquatic species, included in different trophic levels. The bioaccumulation
data was investigated by the study of the 1-octanol-water distribution
coefficients (Dow). Doutoramento em Engenharia Química
Tipo de Documento
Tese de Doutoramento
Idioma
Inglês
Orientador(es)
Coutinho, João Manuel da Costa e Araújo Pereira; Ferreira, Isabel Maria Delgado Jana Marrucho
