Nanopartículas magnéticas como suporte para imobilização de lipases - Rocha, Caroline Oliveira da [UNESP] (2016)
As enzimas são catalisadores de alto custo, sendo necessário a imobilização para que haja a recuperação e a reutilização tornando o processo viável economicamente. Além disso, a utilização de enzimas imobilizadas permite simplificar o modelo de reatores e o controle da reação. Assim, a imobilização é geralmente um requisito para a utilização de enzimas como biocatalisadores industriais. A escolha do suporte para imobilização depende das propriedades da enzima a ser imobilizada. Suportes sólidos podem interagir com a enzima por diferentes vias: por adsorção, ligação covalente ou encapsulamento. Um importante fator para imobilizar a enzima é que o suporte deve ser inerte e biocompatível ao ambiente, ou seja, não deve interferir na estrutura nativa da proteína e nem comprometer sua atividade biológica. Dentre as principais enzimas, as lipases hidrolisam triglicerídeos (TAG) em glicerol e ácidos graxos e por este motivo estão na classe das hidrolases. Uma proposta de imobilização destas enzimas consiste na utilização de nanoestruturas magnéticas como biocatalisadores da reação de transesterificação para a produção de biodiesel, devido à facilidade e a rápida separação das enzimas imobilizadas, a partir da mistura reacional, usando um campo magnético externo. As vantagens das enzimas imobilizadas em relação às enzimas livres surgem da sua maior estabilidade e facilidade de separação, o que acarreta economia significativa no custo global do processo, desde que o procedimento de imobilização não seja muito caro, haja boa recuperação da atividade enzimática e que a estabilidade operacional da enzima imobilizada seja suficientemente longa. O uso de enzimas imobilizadas permite a retenção do biocatalisador no reator; elevada concentração de catalisador no reator permitindo intensificar o processo; controle do microambiente da enzima; facilidade de recuperação e reutilização do catalisador, o que reduz os custos das enzimas; possibilidade de ser utilizado em sistemas contínuos. Utilizando a técnica de difração de raios X foi possível confirmar a fase magnetita nas sínteses propostas: método de coprecipitação e em meio orgânico. A funcionalização da superfície da NP e SP com APTS, foi comprovado por espectroscopia na região de infravermelho, apresentando bandas de –NH2. A técnica de DLS comprovou a funcionalização, pelo aumento dos diâmetros hidrodinâmicos das amostras NP-APTS e SP-APTS comparada a NP e SP. O ponto isoelétrico das amostras SP e SP-APTS apresentou aumento de 2,33 para 6,44. O derivado imobilizado apresentou bandas típicas de amidas. As lipases imobilizadas apresentaram diâmetros hidrodinâmicos maiores que NP-APTS e SP-APTS. Os resultados da atividade hidrolítica das enzimas suportadas foram satisfatórios, sendo que SP-APTS-LPP apresentou maior atividade. Pela análise termogravimétrica comprovou-se rendimento de imobilização de 22,86%. Determinou-se o pH ótimo da lipase imobilizada que mostrou maior atividade em pH 8 enquanto a LPP livre em pH 6,5. As medidas de temperatura ótima demostrou que o derivado imobilizado possui maior atividade que a LPP livre a 50 °C, favorecendo a utilização deste suporte em processos industriais de biodiesel que opera em altas temperaturas. Neste contexto, a síntese de suportes magnéticos porosos e a imobilização de lipases com este suporte, apresentou excelentes resultados para a aplicação em biocatálise na reação de transesterificação para a síntese de biodiesel.