9º Encontro Nacional de Tecnologia Química
Realizado em Goiânia/GO, de 19 a 21 de Setembro de 2016.
ISBN: 978-85-85905-20-0

TÍTULO: IDENTIFICAÇÃO DE SOLUBILIDADE DE GALACTOSE EM LÍQUIDOS IÔNICOS PRÓTICOS PARA APLICAÇÃO EM SÍNTESE ENZIMÁTICA DE BIOSSURFACTANTES

AUTORES: Lima, K.L. (UFBA) ; Ferreira, G. (UFBA) ; Pereira, S. (UFBA) ; Iglesias, M. (UFBA)

RESUMO: Os ésteres graxos de carboidratos são biossurfactantes importantes para aplicação na indústria por serem insípidos, atóxicos e biodegradáveis. Há um grande interesse em encontrar substâncias ambientalmente amigáveis para o processo de produção de biossurfactantes por rota enzimática visando a substituição dos solventes orgânicos utilizados por líquidos iônicos, uma vez que as lipases que catalisam reações de esterificação são mais eficientes na presença de líquidos iônicos do que em meios orgânicos. Neste trabalho é proposto investigar a solubilidade de galactose em cinco líquidos iônicos próticos visando identificar um meio de reação para o processo de síntese do biossurfactante oleato de galactose sem produzir efeitos deletérios sobre a atividade catalítica das lipases.

PALAVRAS CHAVES: Líquidos Iônicos Próticos; Catálise Enzimática; Biossurfactantes

INTRODUÇÃO: Devido a preocupação com questões ambientais, tem-se buscado o desenvolvimento de métodos bioquímicos eficientes no que se refere a processos sustentáveis e ambientalmente seguros (Ruela et al., 2013). Ainda que a literatura seja vasta para a síntese de ésteres graxos de açúcares em solventes orgânicos, há comprometimento do poder catalítico das enzimas ao tentar alcançar solubilidade favorável dos carboidratos nestes solventes. Os carboidratos são solúveis em solventes orgânicos polares, os quais geralmente são tóxicos, inflamáveis, além de desestabilizar a conformação das enzimas, inativando-as. Deu-se, então, início o emprego de líquidos iônicos (LIs), conhecidos como solventes potenciais "verdes" que apresentam propriedades únicas em diversos processos enzimáticos. Já existem estudos com líquidos iônicos apróticos (LIAs) sendo utilizados como solventes na síntese de ésteres graxos de açúcares (Lee et al., 2008; Yang & Huang, 2012; Lin et al., 2015) mas, ainda não há na literatura estudos investigando estas síntese usando líquidos iônicos próticos (LIPs) que apresentam vantagens em relação aos LIAs, uma vez que são mais econômicos, apresentam baixa toxicidade e potencial biodegrabilidade (Iglesias et al., 2010; Alvarez et al., 2011; Achinivu et al., 2014; Cota et al., 2014). Este trabalho objetiva analisar a solubilidade da galactose em cinco LIPs (2-Hidróxi Dietanolamina Formiato (2-HDEAF), 2-Hidróxi Dietanolamina Lactato (2-HDEAL), 2-Hidróxi Dietanolamina Salicilato (2-HDEASa), 2-Hidróxi Dietanolamina Oxalato (2-HDEAOx) e 2-Hidróxi Dietanolamina Maleato (2- HDEAMa) ) a fim de validá-los como potenciais substitutos dos solventes orgânicos tradicionais nas reações sintéticas do biossurfactante oleato de galactose sem depreciar o poder catalítico dos biocatalisadores.

MATERIAL E MÉTODOS: Determinação da solubilidade da galactose O processo de investigação da solubilidade da galactose em LIPs foi realizado com a galactose fornecida pela empresa Dinâmica®. Todo o procedimento foi realizado para cada um dos cinco líquidos iônicos próticos em estudo, sendo estes: 2-Hidróxi Dietanolamina Formiato (2-HDEAF), 2-Hidróxi Dietanolamina Lactato (2-HDEAL), 2-Hidróxi Dietanolamina Salicilato (2-HDEASa), 2-Hidróxi Dietanolamina Oxalato (2-HDEAOx) e o 2- Hidróxi Dietanolamina Maleato (2-HDEAMa). De princípio, foi pesada uma massa de aproximadamente 2,0 g de cada LIP em tubos de ensaio e posteriormente foi adicionada massas de galactose, inicialmente cerca de 10% do valor da massa de LIP foi agregada até a obtenção de uma mistura saturada de LIP + carboidrato. As misturas preparadas foram agitadas manualmente por alguns minutos e colocadas em um banho termostático, previamente aquecido a 60 °C, para repouso por um período de 9 horas (as massas do carboidrato eram adicionadas a mistura à medida que a mesma solubilizava). Após o período de nove horas de agitação e solubilização obteve-se uma mistura saturada de galactose em cada LIP nos tubos de ensaio. Posteriormente essas misturas foram submetidas a uma filtração à vácuo fazendo uso de álcool etílico para separação da fase sólida (galactose não solubilizada) e líquida, uma vez que este carboidrato é pouco miscível em etanol (Montañés et al., 2007). Após a realização da filtração, a massa da galactose na mistura saturada, separada do LIP por filtração, foi pesada sendo possível o cálculo da solubilidade da mesma para cada LIP.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: O estudo realizado com os seguintes LIPs: 2-Hidróxi Dietanolamina Formiato (2-HDEAF), 2-Hidróxi Dietanolamina Lactato (2-HDEAL), 2-Hidróxi Dietanolamina Salicilato (2-HDEASa), 2-Hidróxi Dietanolamina Oxalato (2- HDEAOx) e o 2-Hidróxi Dietanolamina Maleato (2-HDEAMa) apresentou bons resultados comparado com dados de solubilidade da galactose em LIAs no trabalho de Mohan et al. (2015). Na sequência (Tabela 23), têm-se os resultados dos testes de solubilidade realizados. Destaque para o líquido iônico 2-Hidróxi Dietanolamina Formiato (2-HDEAF), o qual foi o LIP que mais solubilizou a galactose, alcançando um percentual mássico de 20,44%. A título de comparação, na literatura o estudo da solubilidade da galactose no LIA, 1-Ethyl-3-methylimidazolium ethylsulfate – [emim][EtSO4], apresentou um percentual mássico de 14% (a 55 ⁰C, temperatura encontrada mais próxima da temperatura de estudo) de acordo com o trabalho de Carneiro et al., (2012). Segundo Mohan et al (2015), em seu trabalho, a solubilidade da galactose nos LIs, 1-Ethyl-3- methylimidazolium thiocyanate [EMIM][SCN] e o Tris(2- hydroxyethyl)methylammonium methylsulfate [TMA][MeSO4], a 60 ⁰C, são em % mássico, 11,94 e 2,20 respectivamente. Com isso, é possível classificar os resultados de solubilidade da galactose nos LIPs obtidos neste trabalho, a 60 ⁰C, como bons.

Tabela Solubilidade

Solubilidade da galactose (% mássico) em LIPs a 60ºC.

CONCLUSÕES: A aplicação do método gravimétrico para obtenção de resultados do teste de solubilidade da galactose em LIP mostrou que os LIPs, de forma geral, podem ser potenciais substitutos dos solventes orgânicos tradicionais, pois além das vantagens ambientais e econômicas, os valores de solubilidade são relativamente adequados e não interferiria na atividade dos biocatalisadores. Ainda baseado nos resultados, o 2-HDEAF foi o LIP escolhido como mais provável a ser utilizado como solvente para a síntese enzimática do oleato de galactose, o que trará incrementos de conversão no bioproduto desejado.

AGRADECIMENTOS: À FAPESB pela bolsa de iniciação científica de Karine Souza. À PROPCI e à PROGRAD pelo financiamento para apresentação do trabalho no 9º ENTEQUI.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CARNEIRO, A. P.; RODRIGUEZ, O.; MACEDO, E. A. “Solubility of monosaccharides in ionic liquids – Experimental data and modeling”. Fluid Phase Equilibria, v. 314, pp. 22–28, 2012.
GALONDE, N.; NOTT, K.; DEBUIGNE, A.; DELEU, M.; JERÔME, C.; PAQUOT, M.; WATHELET, J. “Use of ionic liquids for biocatalytic synthesis of sugar derivatives”. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, v. 87, pp. 451-471, 2012.
IGLESIAS, M.; GONZALEZ-OLMOS, R.; COTA, I.; MEDINA, F. “Bronsted ionic liquids: Study of physico-chemical properties and catalytic activity in aldol condensations”. Chemical Engineering Journal, v. 162, pp. 802-808, 2010.
JIANG, T.; CHANG, Y. H.; ZHAO, G. Y.; HAN, B. X; YANG, G.Y. “Effect of ionic liquids on the chemical equilibrium of esterification of carboxylic acids with alcohols”. Synthetic Communications, v.34, pp.225-230, 2004.
LEE, S. H; DANG, D. T.; HA, S. H.; CHANG, W .J.; KOO, Y .M. “Lipase-catalyzed synthesis of fatty acid sugar ester using extremely supersaturated sugar solution in ionic liquids”. Journal of Biotechnology, v. 99, pp. 1-8, 2008.
MOHAN, M.; GOUD, V. V.; BANERJEE, T. “Solubility of glucose, xylose, fructose and galactose in ionic liquids: Experimental and theoretical studies using a continuum salvation model”. Fluid Phase Equilibria, v. 395, pp. 33-43, 2015.
MONTAÑÉS, F.; OLANO, A.; IBÁÑEZ, E.; FORNARI, T. “Modeling solubilities of sugars in alcohols based on original experimental data”. AIChE Journal, v. 53, pp. 2411-2418, 2007.
RUELA, S.; SUTILI, F.; LEAL, I.; CARVALHO, N.; MIRANDA, L.; DE SOUZA, R. “Lipase-catalyzed synthesis of secondary glucose esters under continuous flow conditions”. European Journal of Lipid Science and Technology, v. 115, pp. 464–467, 2013.
SABEDER, S.; HABULIN, M; KNEZ, Z. “Lipase-catalyzed synthesis of fatty acid fructose esters”. Journal of Food Engineering, v. 77, pp. 880-886, 2006.
VITISANT, T.; CHULALAKSANANUKUL, W.; PIUMTHONGKUM, R.; SINBUATHONG, N.; MEKTHONG, P.; CHULALAKSANANUKUL, S. “Synthesis of sugar ester by local yeast lipase in solvent free system”. International Journal of Science and Technology, v. 2, pp. 773-777, 2012.