COMPARAÇÃO DE DETERMINAÇÕES DE LIPÍDIOS EM ESGOTO SANITÁRIO E INDUSTRIAL UTILIZANDO MÉTODO ENZIMÁTICO E MÉTODOS CONVENCIONAIS

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1 COMPARAÇÃO DE DETERMINAÇÕES DE LIPÍDIOS EM ESGOTO SANITÁRIO E INDUSTRIAL UTILIZANDO MÉTODO ENZIMÁTICO E MÉTODOS CONVENCIONAIS Carlos Eduardo Blundi (1) Professor Doutor do Departamento de Hidráulica e Saneamento - EESC - USP Licenciado e Bacharel em Química - Engenheiro Civil. Elizabeth A. Baraldi Farmacêutica Bioquímica, Mestre em Hidráulica e Saneamento - Doutoranda no Depto. de Hidráulica e Saneamento - EESC - USP. Endereço (1) : Av. Dr. Carlos Botelho - Escola de Engenharia de São Carlos - USP - Departamento de Hidráulica e Saneamento São Carlos - SP - CEP: Brasil - Tel: (16) Fax: (16) cblundi@.sc.usp.br. RESUMO O trabalho consiste na comparação de determinações de lipídios em esgoto sanitário e industrial utilizando um método enzimático-colorimétrico e métodos convencionais em águas residuárias. O método enzimático baseia-se na hidrólise dos lipídios a ácidos graxos utilizando a enzima lipase pancreática. Após hidrólise mede-se por colorimetria os ácidos graxos obtidos relacionando-se os valores com as curvas padronizadas (lipídos ou ácidos graxos). Assim sendo, o objetivo deste trabalho é apresentar uma comparação dos resultados obtidos na aplicação do método alternativo, ME, com métodos convencionais de DQO (Demanda Química de Oxigênio) e OG (Óleos e Graxas), em resíduos líquidos diferentes, sendo estes, industrial e esgoto sanitário. Para tanto, foram utilizadas amostras de esgoto sanitário da cidade de São Carlos (SP) e água residuária da industria MINASA TVP de maionese e molhos. PALAVRAS-CHAVE: Saneamento Básico, Águas Residuárias, Lipídios - Método, Enzima - Lipase. INTRODUÇÃO Este trabalho trata da pesquisa de um método bioquímico para quantificar lipídios em águas residuárias. Esta determinação é realizada de forma indireta, onde os lipídios presentes em uma amostra de água, sofrem hidrólise por ação da enzima lipase e liberam os ácidos graxos que são quantificados por colorimetria. Os lipídios podem ser de origem doméstica e de processos industriais e ocorrem na forma de suspensão em águas causando danos irreversíveis em estações de tratamento e em corpos d'água. Entretanto existe uma relativa escassez de dados sobre os níveis e as características 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 283

2 desses, provavelmente devido a problemas analíticos de indentificação e quantificação através dos métodos rotineiros. Portanto, o estudo e aplicação de um método alternativo para complementar os usualmente empregados possibilita uma análise mais específica de um dos constituintes da matéria orgânica presente nas águas. METODOLOGIA O método enzimático (ME) constou de três etapas, a hidrólise enzimática de lipídios a ácidos graxos corespondentes, a extração destes e posterior dosagem colorimétrica dos ácidos obtendo-se de forma indireta, a concentração de lipídios da amostra. Na degradação de lipídios a ácidos graxos foi usada lipase (E.C ) pancreática 25, que acordo com TAIPA et al.(1991) usada para catalisar reações reversas de sínteses e trocas de grupo ésteres e reações de hidrólise. Os lipídios não são solúveis em água como as lipases, portanto, é necessário promover uma emulsão da amostra de água contendo lipídio, pois um fator intrínseco da eficiência enzimática é a ligação da superfície ativa da enzima nas interfaces do substrato (TSAI & CHIANG, 199). Segundo WALDE (199) as propriedades físicas do substrato são os principais fatores que regem a cinética dessa reação. Após a hidrólise interrompeu-se a reação com álcool etílico, pois segundo MUKESH et al. (1993) o álcool inibe a atividade enzimática, e fez-se a extração de ácidos graxos com clorofórmio/metanol (2:1), mistura esta adequada, segundo KHOR & CHAN (1985). A determinação colorimétrica de ácidos graxos foi realizada removendo-se a mistura de solvente por evaporação, aplicando-se a metodologia descrita por LOWRY & TINSLEY (1976). Tal metodologia consiste em solubilizar em bezeno os ácidos graxos extraídos, adicionando uma solução de acetato cúprico como reagente de cor, obtendo-se um composto cuja a cor é lida em espectrofotômetro a 715nm. Os padrões utilizados foram ácido oleico, para ácidos graxos, e óleo de oliva para lipídios. O fluxograma da Figura 1 mostra o desenvolvimento do método. Para a comparação do método enzimático com os métodos convencionais foram utilizadas água residuária industrial e esgoto sanitário. As amostras constituíram-se de amostras pontuais e foram coletadas diariamente durante cinco dias. Foram utilizadas amostras de esgoto sanitário da cidade de São Carlos (SP) e água residuária da indústria MINASA TVP de Maionese e Molhos. Os resultados foram analisados através do modelo de regressão ajustados por mínimos quadrados. Procurou-se correlacionar os resultados referentes ao método enzimático com os métodos de DQO e OG para as amostras correspondentes a fim de estabelecer uma possível relação entre os métodos. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 284

3 AMOSTRA DE ÁGUA (emulsão) tampão Incubação - (6min) enzima HIDRÓLISE DE LIPÍDIO álcool etílico Mistura contendo ácidos graxos EXTRAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS clorofórmio/metanol(2:1) evaporação do solvente benzeno Solução de extraído Ácido graxo acetato cúprico DOSAGEM COLORIMÉTRICA DE ÁCIDO GRAXO Relação entre ácidos graxos e lipídios (obtida a partir da curva referencial) Figura 1 - Fluxograma do método enzimático RESULTADOS No decorrer do texto, as concentrações de Lipídios e ácidos graxos, medidas através do método enzimático, encontram-se referidas em medidas de absorbância. Padronizou-se o método enzimático determinando-se experimentalmente as condições ótimas de ensaio, obtendo-se os seguintes resultados: temperatura de 37?C, ph de 7,3, tempo de incubação de 6 minutos e a solução de enzima de concentração de 3g/l. Em seguida obteve-se a curva de referência padrão para lipídios e para ácidos graxos - figura 2 e 3, respectivamente. A curva de referência padrão para lipídios ou seja, a concentração correspondente de ácidos graxos, liberados na hidrólise, mantiveram uma certa linearidade até a concentração de aproximadamente 25 mg/l de lipídios, apresentando posteriormente uma nova linearidade, com outra declividade, como mostra a Figura o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 285

4 Abs 715 nm,45,4,35,3,25,2,1 5, 1,5 Abs 715 nm, 1,9,8,7,6,5,4,3, Concentração de lipídios (mg/l) concentração de ácido oléico (mg/l) FIGURA 2 - Curva de referência para lipídios FIGURA 3 - Curva padrão de ácidos graxos Após a padronização, efetuou-se o ensaio no qual dois tipos de resíduos líquidos foram submetidos ao ME e os resultados foram relacionados com os resultados de DQO e OG para as mesmas amostras. Portanto, cinco amostras pontuais de esgoto sanitário e cinco de um resíduo industrial, foram analisadas através dos métodos de DQO, OG e ME. As Figuras 4 e 5 mostram a variação da concentração de DQO, OG e ME para as amostras estudadas. Com relação aos resultados obtidos referentes as amostras de esgoto sanitário, observou-se uma possível tendência a se obter uma correlação entre o método de DQO e ME. Este resíduo apresentou uma baixa concentração de matéria orgânica, a qual não sofreu grandes variações ao longo do tempo de amostragem. Pode-se, desta forma, determinar um coeficiente de correlação entre os resultados de DQO e ME bastante satisfatório, sendo este mais um indicativo de que para esgoto sanitário pode existir uma relação entre estas medidas DQO(mg/ OG(mg/l) ME( mg/l ) 4 Conc. (mg/l) Amostras FIGURA 4 - Resultados obtidos através dos métodos de DQO, OG e ME para cinco amostras de esgoto sanitário 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 286

5 DQO(mg/l) OG (mg/l) ME(mg/l) 25 2 Conc. (mg/l) amostras FIGURA 5 - Resultados obtidos através dos métodos de DQO, OG e ME para cinco amostras de esgoto industrial O fato das relações entre ME e OG, e DQO e OG não apresentarem um coeficiente de correlação tão satisfatório, pode estar relacionado à constatação de que, em resíduo com baixa concentração de matéria orgânica, como o esgoto sanitário, o método de OG parece não apresentar boa precisão. No caso das amostras de resíduo bruto de indústria de maionese e molhos, verificou-se uma correlação ligeiramente melhor entre o método de ME e OG do que em esgoto sanitário. Neste, caso, não foi obtido um bom coeficiente de correlação entre DQO e ME. Este fato, provavelmente, pode ser explicado devido a uma grande variação na constituição da matéria orgânica neste tipo de resíduo, apresentando resultados de DQO provenientes de outros compostos orgânicos presentes que não lipídios, por exemplo proteínas e carboidratos. Observa-se que para resíduo bruto de indústria a correlação entre ME e OG mostrou-se ligeiramente mais satisfatória do que para o esgoto sanitário. CONCLUSÕES Através resultados obtidos, pode-se concluir que, quando foram analisadas as amostras pontuais de esgoto sanitário, através dos métodos de DQO, OG e ME há uma possível tendência a se obter uma correlação melhor entre os métodos DQO e ME, o que pode indicar uma possível relação entre eles. No entanto, quando foram analisadas amostras pontuais de resíduo bruto de indústria de maionese e molhos (MINISA TVP), através dos resultados, observou-se que, neste caso, foi obtida uma relação ligeiramente melhor entre os métodos ME e OG, mas não se pode estabelecer uma relação entre os métodos apenas com estes ensaios, sendo que para tanto torna-se necessário um número maior de análises. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 287

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. KHOR, H.I. and CHAN, S.L. Comparative studies of three solvent mixtures for the extration of soybean lipids. J. Am. oil Chemistry Society. v.62.n1. p.98-99, LOWRY, R.R. and Tinsley,I.J. Rapid colorimetic determination of free fatty acids. Am. Oil Chemstry Society. v.53. p , MUKESH, D. et al Lipase catalysed transesterification of castor oil Biotechnology Letters, v.15, n.3, p , TAIPA, M.A. et al Purification of lipases Journal of Biotechnolysis, v.26, p , TSAI, S. W.; CHANG, C.S. Kinetics, mechanism, and time course analysis of lipasecatalyzed hydrolysis of lipids of high concentration olive oil AOT - Isooctane reversed micelles Journal Chemistry tecnology Biotechnolysis, v.57, p , WALDE, P. A colorimetric determination of fatty acids as a new assay of lipases in reverse micelles Journal of the American oil Chemistry Society, v.67, n.2, p , o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 288