Desenvolvimento de biocatalisadores enzimáticos utilizando suportes híbridos de quitosana e agarose contendo lipase Eversa Transform 2.0 e sua aplicação na síntese de biolubrificantes

Abstract

Neste estudo a lipase Eversa® Transform 2.0 (EVS) foi imobilizada em um suporte híbrido formado por quitosana (QUI) e agarose (AGA) através do método de ligação covalente, utilizando o glutaraldeído (GA) como agente ativador. O processo foi otimizado pelo método Taguchi e sob condições otimizadas (5mM, 1 hora, GA 1% e carga de 5mg de enzima por grama de suporte), o biocatalisador produzido apresentou atividade de 74,39 ± 0,48 U/g e rendimento de imobilização de 74,20 ± 0,28%. O biocatalisador produzido foi caracterizado por Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Termogravimetria (TGA), Espectroscopia Dispersiva de Energia (EDS) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), que indicaram a junção QUI/AGA, a incorporação de glutaraldeído ao suporte e a imobilização da lipase na matriz. O biocatalisador também foi avaliado quanto ao seu desempenho em diferentes temperaturas e pH’s em comparação à enzima solúvel, e ainda foram realizados testes de capacidade de carga do suporte, dessorção, capacidade de armazenamento e efeito de diferentes solventes. O biocatalisador produzido perdeu apenas 15,3% da sua atividade após 61 dias de armazenamento, teve sua atividade elevada em 96,70% ± 0,76, 27,34% ± 2,34 e 84,35% ± 1,68 na presença dos solventes orgânicos hexano, ciclohexano e metanol, respectivamente, apresentou maior atividade em temperaturas acima de 50ºC e ainda reteve quase 30% de sua atividade total em 70ºC, enquanto a enzima livre praticamente já não tinha mais atividade significativa. No estudo do efeito do pH, percebeu-se que a imobilização contribuiu para o aumento da atividade enzimática em pH’s alcalinos, elevando a atividade da Eversa® Transform 2.0 até 140% em pH 9. O ensaio de dessorção revelou que não houve desprendimento enzimático do suporte mesmo após 60 min na presença de tampão 25mM pH 7, NaCl 1M e Triton X-100 0,1% (v/v). Por fim, o suporte QUI/AGA apresentou o derivado de maior atividade em uma carga máxima de 23mg de enzima por g de suporte. O biocatalisador mostrou-se satisfatório na síntese de biolubrificantes alcançando uma conversão de 40,3% e os espectros de RMN revelaram sinais característicos de um éster metílico. Os estudos de docking molecular apresentaram as estruturas da lipase e mostraram que o ácido oleico pode se ligar próximo ao sítio ativo da enzima com a melhor energia livre de -5,4 kcal/mol. Nesse contexto, o estudo revelou um novo biocatalisador QUI/AGA/GLU/EVS, com excelentes propriedades e com características promissoras na síntese de biolubrificantes.