Imobilização de lipase de Candida antarctica fração B em espuma de poliuretano

Transcrição

1 Imobilização de lipase de Candida antarctica fração B em espuma de poliuretano Eliane P. Cipolatti; Gabrieli Nicoletti; Natalia T.G. Carbonera; Raquel Loss, Maria J.A. Silva; Débora de Oliveira; Jorge L. Ninow

2 Introdução Lipases Triacilglicerol éster hidrolases (EC ); Maior atividade sobre substratos insolúveis em água; Largamente distribuídas na natureza; Papel fundamental no metabolismo de lipídios dos seres vivos (como enzimas digestivas, na deposição e mobilização dos tecidos de reserva energética e no metabolismo intracelular, atuando sobre as membranas celulares.

3 Introdução Aplicação industrial Maturação acelerada de queijos Panificação Produção de óleos e gorduras estruturados (uso nutricional e tecnológico) Produção de surfactantes não iônicos Síntese de aromas Produção de compostos opticamente ativos Monoglicerídios e resolução de racematos Ésteres de açúcar Formulação de detergentes Lisolecitina Tratamento de efluentes

4 Introdução Candida antarctica lipase B (CalB) Estrutura globular; 317 resíduos de aminoácidos; Massa molecular de 33 kda; ph ótimo entre 7 e 8; pi = 6,0; Termoestabilidade; Estabilidade em phs ácidos.

5 Tabela 1. Aplicações industriais de lipases de Candida antarctica. Área Industrial Aplicações Referências Indústrias de cosméticos e fármacos Indústria alimentos Indústria de biodiesel síntese de compostos opticamente ativos; síntese de oleato de cetila; síntese de butirato de butil em meios orgânicos. síntese de ésteres de aromas; síntese de lactato de butila; síntese de ésteres de vitaminas; síntese de açúcares (glicidol). óleos vegetais modificados através da reação de transesterificação; melhor viscosidade. Arroyo et al. (2000); Lozano et al. (2002); Adamczak et al. (2005); Zhang et al. (2007); Mellou et al. (2006); Lue et al. (2008); Chromatogr (2008); Shimada et al. (2007); Samukawa et a.l (2000)

6 Tabela 2 Vantagens e desvantagens da imobilização de enzimas. Vantagens Reuso Estabilização Resistência à transferência de Desvantagens Custo do processo de fabricação Aplicação em larga escala Separação do meio reacional massa (nano) Carga eficaz de enzima (Adaptado de Cipolatti et al., 2013)

7 Introdução Imobilização de lipases Fig. 1. Esquema dos métodos gerais de imobilização de lipase de Candida antarctica fração B (CalB). (A) Adsorção da CalB em silica; (B) Ligação covalente da CalB em quiitosana,; (C) CalB encapsulada em gel. (A) (B) (C) (Cipolatti et al., 2013)

8 Introdução Espumas de poliuretano Fig. 2. Esquema representativo das etapas para formação da espuma de PU. (Vilar, 2013)

9 Objetivo Imobilizar a lipase comercial de Candida antarctica fração B (CalB) em espuma de poliuretano.

10 Material e Métodos Fig 3. Esquema da metodologia utilizada. Lipase CalB Poliol Adição de isocianato Polimerização Enzima imobilizada Atividade de esterificação Bradford

11 Resultados e Discussão Tabela 3. Características da enzima livre e imobilizada em PU. AE (U/mg) AE (U/mg prot) % imobilização % recuperação Enzima livre 1,8 3, Enzima imobilizada Reuso 46,0 94, x!!! 75 % AR

12 Resultados e discussão Fig 4. Lipase imobilizada em espuma de poliuretano. 5:3 6:2

13 Resultados e discussão Fig 5. Microscopias da espuma de poliuretano (PU) sem enzima (a) e (b) e com (a) enzima (c) e (d). (b) (c) (d)

14 Fig 6. Avaliação da estabilidade da lipase CalB livre e imobilizada em função do tempo de exposição à altas temperaturas. Resultados e discussão Atividade residual (%) EI EL 40ºC Atividade residual (%) EI EL 60ºC Tempo (dias) Tempo (dias) 110 Atividade residual (%) EI 80ºC EL Tempo (dias)

15 Tabela 4. Conversões reacionais obtidos nas reações catalisadas pela CalB imobilizada em PU na esterificação de geraniol com ácido oleico e propiônico do ácido oleico e etanol. Ésteres Conversão (%) Oleato de etila 83,4 Geranil oleato 31,2 Geranil propionato 18,3

16 Conclusões A proporção poliol:isocianato de 5:3 foi definida como adequada para os posteriores experimentos, por apresentar maior homogeneidade da espuma. A enzima imobilizada em poliuretano apresentou atividade 25 vezes superior à enzima livre (1,8 U/mg livre e 46 U/mg imobilizada) e possibilitou uma recuperação de 100% e ainda seu reuso. imobilização. A estabilidade da enzima também foi aumentada com a A CalB imobilizada em espuma de poliuretano é promissora com relação a aplicação em reações de interesse na indústria de alimentos.

17 Próximas etapas: Aplicação: Glicerólise Produção de ésteres de aroma Biodiesel Melhoramento da imobilização (cross-linking)

18 Agradecimentos

19 Referências bibliográficas Y. CUI, Y.Li, Y. Yang, X. Liu, L. Lei, L. Zhou, F. Pan, J. Biotechnol. 150 (2010) W. D. VILAR. Química e tecnologia dos poliuretanos. Disponível em Acesso em setembro de KOBLITZ, M.G.B. Bioquímica de Alimentos: Teoria e Aplicações Práticas. Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, R. A. SHELDON, S. van Pelt, Chem. Soc. Rev. 42 (2013) R. DALLA-VECHIA, M.G. NASCIMENTO,. V. SOLDI. Aplicações de lipases imobilizadas em polímeros. Química Nova, v. 27, p , E. P. CIPOLATTI, M. J. A. Silva, M. Klein, V. Feddern, M. M. C. Feltes, J. Vladimir Oliveira, Jorge L. Ninow, D. de Oliveira Current status and trends in enzymatic nanoimmobilization. Journal of Molecular Catalysis B:Enzymatic, Aceito para publicação, 2013.

20 Obrigada!!