Síntese enzimática de ésteres de ácidos graxos a partir de diferentes matérias graxas utilizando as lipases Eversa Transform e Eversa Transform 2.0

Abstract

Neste trabalho foi investigado o processo de produção de ésteres de ácidos graxos, utilizando as lipases Eversa® Transform e Eversa® Transform 2.0 em suas formas livres e imobilizadas, a partir de diferentes matérias-primas, em modo batelada alimentada em escala laboratorial e piloto. Primeiramente foi realizado o estudo da lipase livre Eversa® Transform na produção de FAME, utilizando os distintos substratos, onde, o óleo ácido residual teve o melhor desempenho (89,01% FAME). Porém, as melhores condições com esse substrato foram com álcool etílico comercial (93,57%) (95% FAEE): na razão molar etanol/óleo ácido residual de 3,5:1, Eversa® Transform 1% (m/m, em relação ao substrato), incubado em shaker por 8 h (35°C/250 rpm), com reuso da lipase por até 4 ciclos . Como o óleo ácido residual teve destaque, foi aplicado juntamente com a gordura ácida residual na produção de FAME em escala piloto utilizando a lipase Eversa® Transform nas condições reacionais: matéria graxa (550 kg), água 2% (m/m, em relação ao substrato), lipase 0,7% (m/m, em relação ao substrato) e a razão molar metanol/óleo de 4,5:1, com 35 °C em 13 h para ácido graxo residual. Com a gordura ácida residual os melhores resultados (94,1% FAME) foram com 0,3% de lipase Eversa® Transform 2.0 em 16 h de reação. No estudo da imobilização das lipases Eversa® Transform e Eversa® Transform 2.0, a máxima produção de FAEE foi com a lipase Eversa® Transform 2.0 nas reações de transesterificação de óleo de girassol em meio com solvente orgânico, foram: 0,3 g de lipase imobilizada em Sepabeads-C18, razão molar álcool/óleo de girassol de 4:1, 4,1 ml de hexano, 0,2 g de peneira molecular, a 40 °C e 150 rpm, em 3 h, onde foi possível sua reutilização por 4 ciclos. No estudo da síntese de ésteres em meio livre de solvente orgânico as melhores condições reacionais para a produção de FAEE (>98% FAEE) foram: 0,5 g de lipase Eversa® Transform 2.0 imobilizada em Sepabeads-C18, 0,2 g de peneira molecular, razão molar etanol/óleo de girassol de 3,25:1, 40 °C e 150 rpm de agitação em 3 h de reação,com a possibilidade de reuso da lipase por até 5 ciclos. Ambos os biocatalisadores Eversa® Transform e Eversa® Transform 2.0 demonstraram que são potenciais para uso em reações de produção de ésteres de ácidos graxos utilizando diferentes matérias-primas em distintos meios reacionais.<br>

Abstract : In this work the enzymatic process of fatty acid esters production was investigated, using as biocatalyst the lipases Eversa® Transform and Eversa® Transform 2.0 in their free and immobilized forms, from different raw materials, in fed-batch on a laboratory and pilot scale. Firstly, a study was carried out regarding the use of free lipase Eversa® for FAME production using the different substrates, with the residual acid oil affording the best performance (89.01 wt% FAME). However, the best conditions with this raw material was obtained with ethyl alcohol (93.57 wt%) leading to 95 wt% FAEE at following conditions: molar ratio ethanol to acid oil of 3.5: 1, Eversa® Transform 1 wt% relative to raw material, orbital shaker for 8 h (35 °C / 250 rpm). As the acid oil was highlighted, it was applied together with the fat acid for the production of FAME in a pilot scale using the Eversa® Transform lipase under the reaction conditions of acid oil (550 kg), water 2 wt% relative to raw material, lipase 0.7 wt%, relative to raw material and the molar ratio methanol to oil of 4.5: 1, at 35 °C for 13 h reaction. For the fatty acid the best results (94.1 wt% FAME) was reached using 0.3% Eversa® Transform 2.0 in 16 h of reaction. In the immobilization study of Eversa® Transform and Eversa® Transform 2.0 lipases, the maximum production of FAEE was found with Eversa® Transform 2.0 lipase in the transesterification reactions of sunflower oil with organic solvent for: 0.3 g of lipase immobilized on Sepabeads-C18, molar ratio 4:1 alcohol to sunflower oil, 4.1 ml hexane, 0.2 g molecular sieve at 40 °C and 50 rpm at 3 h, for which it was possible to reuse the enzyme for 4 cycles. Regarding the synthesis of esters in organic solvent-free system the best reaction conditions for the production of FAEE (> 98 wt% FAEE) were: 0.5 g of Eversa® Transform 2.0 lipase immobilized on Sepabeads-C18, 0.2 g molecular sieve, ethanol to sunflower oil molar ratio of 3.25:1, 40 °C and 150 rpm stirring at 3 h of reaction, with the possibility of lipase reuse for 5 cycles. Both the Eversa® Transform and Eversa® Transform 2.0 biocatalysts have demonstrated great potential for use in fatty acid esters production reactions using different feedstocks in different reaction media.