Microrreatores: uma ferramenta para a otimização de bioprocessos

Abstract

O trabalho iniciou-se com uma pesquisa bibliográfica sobre os microrreatores, a sua aplicação em processos enzimáticos, suportes, tipos de imobilização enzimática e sínteses de ésteres em meios não convencionais catalisadas por lipases. A primeira fase laboratorial iniciou com a obtenção das melhores condições de imobilização de lipase B da Candida antarctica (CALB) em celulose bacteriana (CB), tendo como variáveis a concentração enzimática e o tempo de contacto entre a solução e a CB. Estas condições ótimas foram selecionadas para imobilização por adsorção e por ligação covalente. As condições escolhidas foram a concentração de 4mg/mL com um tempo de exposição de 4 horas. Numa segunda fase foi testada a estabilidade operacional das imobilizações em meio aquoso, através da atividade enzimática em vários ciclos de utilização (hidrólise p-nitrofenol). No teste de estabilidade foram distinguidos dois grupos de imobilizações: as armazenadas no frigorífico (4ºC) e as armazenadas no congelador (-18ºC) para ambos os tipos de imobilização. As imobilizações do congelador apresentaram melhor resistência operacional. Não foi notada uma diferença significativa entre os dois tipos de imobilização, embora a adsorção tenha sido melhor nos primeiros ciclos e a ligação covalente ligeiramente superior nos ciclos finais. Na parte final, usando a imobilização por adsorção, foi tentada, sem sucesso, a síntese de dois ésteres, nomeadamente o propil galato e o eugenil benzoato, por serem duas moléculas com grande potencial de aplicação nas indústrias farmacêutica e alimentar. No entanto foi possível encontrar um método simples e rápido de deteção e análise dos ésteres por FTIR usando padrões. Foi também possível constatar que o propil galato e ácido gálico podem ser rapidamente detetados por titulação com hidróxido de sódio (sem indicador extra) através das diferentes cores que apresentam, amarelo e verde respetivamente.

The work began with a bibliographical research on the microrreactors, its application in enzymatic processes, supports, types of enzyme immobilization and syntheses of esters in non-conventional medium catalyzed by lipases. The first laboratorial phase began obtaining the best conditions of immobilization of Candida antarctica lipase B (CALB) at bacterial cellulose (BC). The variables was enzyme concentration and the contact time between the solution and the BC. These optimum conditions were selected for immobilization by adsorption and by covalent bond. The conditions chosen were the concentration of 4mg/mL with an exposure time of 4 hours. In a second phase was tested the operational stability of the immobilizations in an aqueous medium, by enzymatic activity in several cycles of utilization (hydrolysis p-nitrophenol). In the stability test were distinguished two groups of immobilizations: the stored in the fridge (4ºC) and stored in the freezer (-18ºC) for both types of immobilization. Freezer immobilizations presented best operating resistance. It was not noticed a significant difference between the two types of immobilization, although the adsorption has been better in the first cycles and the covalent bond slightly higher than in the final cycles. In the final part, using the adsorption, it was attempted, without success, the synthesis of two esters, in particular the propyl gallate and eugenil benzoate, because they are two molecules with great potential for application in the pharmaceutical and food industries. However, it was possible to find a simple and rapid method for detection and analysis of esters by FTIR, using patterns. It was also found that the propyl gallate and gallic acid can be quickly detected by titration with sodium hydroxide (without extra indicator), through the different colours present, yellow and green respectively.