Estudo da lipase Eversa® Transform 2.0 nas formas livre e imobilizada e sua aplicação na reação de transesterificação da triacetina

Abstract

O presente trabalho investigou a reação de transesterificação enzimática para a produção de acetato de etila, fazendo uso da lipase Eversa® Transform 2.0 nas formas livre e imobilizada em esferas de alginato de cálcio. Inicialmente, a enzima foi caracterizada quanto à massa molar, por eletroforese; ao ponto isoelétrico, por titulação potenciométrica, e à estabilidade e ao tamanho, por potencial zeta. A massa molar foi de, aproximadamente, 30 kDa, o ponto isoelétrico 6,8. Posteriormente, foi realizado o processo de imobilização da lipase Eversa® Transform 2.0 por aprisionamento em microcápsulas de alginato de cálcio. Os resultados alcançados foram 14,6 % e 80 % para o rendimento e para a eficiência de imobilização, respectivamente. Os derivados imobilizados foram caracterizados por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), por meio da qual foram observadas enzimas aglomeradas quando comparados com esferas referência, ou seja, sem enzima. O processo de transesterificação da triacetina utilizando a lipase Eversa® Transform 2.0 nas formas livre e imobilizada foi avaliado utilizando um Delineamento Composto Central Rotacional com 5 repetições no ponto central, variando o tempo de reação (de 3,9 a 24,1 h) e os teores de enzima (de 0,5 a 3,0 % (v/v)) e de água (de 1,0 a 6,0 % (v/v)), tendo como variável resposta a porcentagem de rendimento em acetato de etila. Tanto para a enzima imobilizada quanto para a enzima livre, as maiores taxas de rendimento em acetato de etila se deram quando foi utilizada a condição de 2,5 % de enzima e 5 % de água, embora o tempo de reação tenha sido de 8 h usando a enzima livre e de 20 h para a imobilizada. Com a enzima livre, o rendimento em acetato de etila foi de 39,3 %, enquanto que para a enzima imobilizada, o rendimento máximo foi de apenas 5,8 %, sendo, neste caso, a variável tempo de reação a mais significativa (> 0,05) do que as variáveeis teores de enzima e de água, mostrando que o processo de imobilização não foi favorável ao rendimento em acetato de etila. Com relação ao reuso, foi possível observar que a atividade da enzima imobilizada foi mantida em 83,9 % da inicial, após o 1º ciclo, e que, após o 2º e 3º ciclos, as atividades foram de 39,0 e 23,8 %, das anteriores, respectivamente.The present work investigated the enzymatic transesterification reaction for the ethyl acetate production, by use of Eversa® Transform 2.0 lipase in its free and immobilized forms on calcium alginate beads. Initially, the enzyme was characterized as molar mass by electrophoresis; isoelectric point, by potentiometric titration, and stability and size, by zeta potential. The molar mass was approximately 30 kDa, the isoelectric point 6,8. Subsequently, the immobilization process of the Eversa® Transform 2.0 lipase was carried out by entrapment in microcapsules of calcium alginate. The results achieved were 14.6% for yield and 80% for immobilization efficiency. The immobilized derivatives were characterized by means of scanning electron microscopy (SEM), by which agglomerated enzymes were observed. The transesterification process of triacetin using Eversa® Transform 2.0 lipase in its free and immobilized forms was evaluated using a Rotational Central Compound Design with 5 replicates at the central point, varying the reaction time (from 3.9 to 24.1 h) and the enzyme contents (from 0.5 to 3.0% (v / v)), and water (from 1.0 to 6.0% v / v), having the response variable the percent conversion in ethyl acetate. For both the immobilized enzyme and the free enzyme, the highest conversion rate occurred when 2.5% of enzyme and 5% of water were used, although the reaction time was 8 h for the reaction using the free enzyme and from 20 h to immobilized. The free enzyme was able to convert up to 39.3% in ethyl acetate, while the immobilized one converted at the most only 5.8%, being, in this case, the most significant reaction time variable (> 0.05) of the than the variable enzyme and water, showing that the immobilization process was unfavorable to the conversion into ethyl acetate. With regard to reuse, it was possible to observe that the activity of the immobilized enzyme was maintained in 83.9% of the initial one after the 1st cycle, and that after the 2nd and 3rd cycles, the activities were 39.0 and 23.8%, of the above, respectively.