Cauê MachadoEuclides Formica

Guilherme MissumiKaren Aguilera

Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia

Apresentação de Artigo - Engenharia Enzimática

Jul-2015

Novembro - 2015

Cauê MachadoEuclides Formica

Guilherme MissumiKaren Aguilera

Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia

Apresentação de Artigo - Engenharia EnzimáticaEstabilidade e Produção em Reator

Enzimático, Leito Fixo e Contínuo, de Feruloil Glicerídeos de Soja

Jul-2015

Novembro - 2015

Feruloil Glicerídeos- Derivados do Ácido Ferúlico

(presentes em ceras de folhas e grãos)

- Propriedades antioxidantes

- Proteção de amplo espectro contra UV

- Estabiliza as vitaminas C e E

- Não causa irritação

- Formulações reduzem rugas após 6 semanas de uso

=> Atrativos para a indústria cosmética

Reação Química

Lipase B (CALB)+

• Altamente termoestável

• Alta seletividade para acilglicerol, independente de posição

• Elevada promiscuidade por diferentes substratos (cadeia linear, saturados, ácidos graxos cíclicos, com heteroátomo, ácidos carboxílicos aromáticos)

• Robusta atividade em meios não aquosos

• Disponível comercialmente imobilizada em diversos suportes

=> Foi usada a Novozym 435 (imobilizada em resina acrílica)

• Excelente para uso em processos industriais com biorreatores

Lipase B de Candida antarctica (CALB)

Preparo do Substrato• SOB/EF 1,27:1,00 mol:mol

• 20 kg óleo de soja (SOB) foi aquecido a 65-75 ºC por 10 min;

• Adicionou-se 4 kg de Etil Ferulato (EF) e agitou-se ocasionalmente por 4 h, até solubilizar-se por completo;

• A mistura foi deixada em repouso por 10 min para decantar a fase aquosa, que foi retirada;

• O substrato foi então transferido para um vaso de pressão e recirculado por 4-5 h, sob vácuo e um sistema de captura de água residual;

• Foi determinado a quantidade de água residual por titulação Kerl-Fisher;

Biorreator• Escala piloto: 1 ton/ano;

• Leito fixo, 4 colunas em série, operação em contínuo;

• Colunas em aço inoxidável: 9,8 cm diâmetro × 132 cm = 9,96 L

• Cabine termoestável com temperatura controlada por 3 aquecedores e 1 ventilador de circulação interna;

• Reabastecimento do tanque de alimentação a cada 6-8 dias;

• Tanque de alimentação: recirculação a 225-230 mL/min e mantido em atmosfera de nitrogênio;

• Alimentação: 2,5 mL/min

• Recirculação nas colunas: 15 ml/min

• Saída de Produto: 2,4 g/min (3,5 kg/dia)

Biorreator

Preparo das Colunas• Preparo da pasta enzimática: 2 kg de enzima + 6 kg SOB em agitação suave

(25 min);

• Preenchimento das colunas com 500 mL de pasta;

• Circulação de 500 mL de SOB;

• Adição de mais 250 mL de pasta;

• Preenchimento com lã de vidro e tela;

• Purgação da coluna com SOB;

• Recirculação de SOB por 5 dias antes do início da alimentação;

• Preparo da pasta enzimática: 2 kg de enzima + 6 kg SOB em agitação suave (25 min);

• Preenchimento das colunas com 500 mL de pasta;

• Circulação de 500 mL de SOB;

• Adição de mais 250 mL de pasta;

• Preenchimento com lã de vidro e tela;

• Purgação da coluna com SOB;

• Recirculação de SOB por 5 dias antes do início da alimentação;

Preparo das Colunas

Preparo das Colunas

Alimentação

Saída

Tela TriClamp, malha 0,11 cm

Tela TriClamp, malha 0,11 cm

Lã de Vidro (5 cm)

2ª Camada de Enzima (~250 mL)

1ª Camada de Enzima (~500 mL)

Métodos Analíticos

• HPLC para a quantificação das espécies de Feruloil Glicerídeos de Soja;

• RMN para a caracterização das espécies;

• Titulação Coulométrica de Karl Fischer para Concentração de água do substrato;

• Ensaio de DPPH (Huang et al., 2005) modificado, para determinação do potencial de eliminação de radicais livres do produto;

Resultados e Discussões• O biorreator operou continuamente por 4,5 meses;

• Foi realizada uma única carga de enzima;

• Aos 75 dias as colunas foram trocadas de posição (Cd -> Ca, Ca -> Cb, Cb -> Cc, e Cc -> Cd);

• Aos 115 dias, o fluxo de alimentação foi reduzido de 2,42 ± 0,13 para 1,47 ± 0,11 g/min;

• Testaram-se também:– A influência da água residual no substrato;– O potencial anti-oxidante e características físicas de lotes produzidos em 2009 e 2015, a

fim de caracterizar a estabilidade do produto;

Resultados e Discussões

Resultados e DiscussõesPerfil de composição do Produto

FDAG

FMAG

EF

FA

...

...

...

Conclusões• Demonstrou-se a síntese em escala piloto (1 ton/ano) de Feruloil Glicerídeos,

a partir da transesterificação de Etil Ferulato e Óleo de Soja, em processo contínuo;

• Demonstrou-se ainda que o produto formado é estável e possui propriedades de interesse para as indústrias de cosméticos e de cuidados da pele;

• A conversão média obtida foi de 65%;

• A redução da taxa de alimentação para a produção aumentou os rendimentos de conversão para 75%;

• Feruloil Glicerídeos de soja mostraram-se estáveis após 6 anos de armazenamento, preservando as propriedades de absorção UV capacidade antioxidante;