Expressão heteróloga de lipases modificadas para melhoramentodo processo de produção enzimática de biodiesel

Abstract

O biodiesel é uma fonte de energia ambientalmente menos impactante do que os combustíveis fósseis. Sua fabricação heterogênea por via enzimática é ambientalmente atraente pois exige menos passos para a purificação do que a catálise química atualmente usada industrialmente e permite a recuperação da lipase, que é o catalisador. Lipases já produzidas industrialmente para outros fins têm sido utilizadas para produção de biodiesel com pouco sucesso, uma vez que a presença de alcoóis de cadeia curta diminui drasticamente sua atividade, aumentando o tempo reacional. Outro fator relacionado ao seu uso é o seu alto custo de produção. Para reduzir os custos, estratégias como a imobilização enzimática (permite reutilização) e o uso de matérias-primas de baixo valor agregado podem ser usadas. Todavia, empregar óleos e gorduras residuais (OGRs) no atual processo alcalino de produção é um desafio, uma vez que, a alta acidez destes, facilita a produção de sabão e dificulta a remoção do subproduto glicerina o que não ocorre quando o catalisador é a lipase. No presente estudo, foi feita uma prospecção para avaliar o crescimento desta tecnologia no mundo. Paralelamente, lipases B de Pseudozyma antarctica mutantes foram projetadas por meio de substituição da região da tampa (lid), que cobre o sítio catalítico, por resíduos do aminoácido glicina. Estes mutantes foram submetidos à simulações de Dinâmica Molecular (DM). Os mutantes com substituições de 1 a 8 resíduos de glicina possuíram baixo valor de energia potencial sendo bons candidatos para os testes de expressão e atividade. O mutante PantΔlidG3, que possui sua tampa substituída por 3 resíduos de glicina, foi escolhido para os testes de expressão juntamente com a lipase selvagem de Pseudozyma antarctica. Tanto a lipase selvagem quanto a mutante foram expressas. Um novo e rápido método para produzir biodiesel é aqui exposto, utilizando matérias-primas residuais brutas. Esterificação de ácidos graxos livres (AGL) e transesterificação de triacilglicerois (TAG) são simultaneamente conduzidos em um meio reacional onde AGL agem como surfactantes impedindo a inativação da enzima por alcoóis de cadeia curta e glicerol. Uma equação empírica foi deduzida para determinar o comportamento da cinética em toda produção de biodiesel em função do tempo. A partir dos dados obtidos nas condições experimentais utilizadas poderá então ser realizado um escalonamento para a viabilização do processo industrial de forma economicamente viável, ou seja, com uso de baixas temperaturas, menor quantidade de álcool e tempo reacional reduzido, que leva a um custeio baixo da produção do biodiesel pela lipase. Os estudos sobre os mecanismos da catálise enzimática requerem aprofundamento para permitir o desenvolvimento de lipases mais específicas para a síntese de biodiesel.