Cinética enzimática da hidrólise do óleo de oliva em sistemas batelada e batelada alimentada

Abstract

Resumo: Um recente relatório publicado pela Organização Mundial da Saúde revelou que mais de 300 milhões de pessoas são obesas. Pesquisas com óleos e gorduras alimentícios vêm indicando que os produtos ricos em diacilgliceróis (DAG), ao invés de triacilgliceróis, apresentam ação benéfica sobre a saúde humana pois o diacilglicerol, diferente do triacilglicerol (TAG), não é absorvido como gordura, apesar destes apresentarem valores energéticos similares. Consequentemente, é possível reduzir o teor de gordura no sangue e, ao longo do tempo, combater a obesidade. Diante os problemas relacionados ao consumo de óleos e gorduras e ao mesmo tempo a importância deste consumo, é crescente a demanda por tecnologias de modificação de óleos e gorduras. Entre os processos de modificação de óleos de maior interesse industrial estão as reações de hidrólise do triacilglicerol catalisadas por lipases. Neste processo, a concentração de água é apontada em muitos trabalhos como um parâmetro significativo durante as reações de hidrólise. Ao mesmo tempo em que uma alta razão de alimentação de água/triacilglicerol é necessária para o deslocamento da reação no sentido dos produtos, o excesso de água reduz a velocidade de reação de hidrólise devido ao efeito de inibição reversível da enzima. O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito da concentração de água na hidrólise enzimática do óleo de oliva em sistema reacional em batelada e batelada alimentada visando a posterior produção de DAG. Os experimentos foram realizados em meio livre de solvente, na presença da enzima imobilizada Lipozyme RM IM. Ao final de 24 horas de reação em batelada, o maior rendimento em ácidos graxos livres (produto final da reação) foi obtido com uma alimentação de 20 m% de água em relação ao óleo. Verificou-se, entretanto, que para menores tempos de reação, maiores rendimentos foram obtidos com apenas 3 m% de água. A abordagem batelada alimentada não altera o equilíbrio da reação bioquímica, mas evita que a atividade enzimática seja inibida pelo excesso de água, uma vez que este substrato não é totalmente alimentado no início da reação. Um modelo matemático foi ajustado aos dados experimentais obtidos em sistema batelada e sua capacidade de prever os perfis cinéticos da reação em sistema de batelada alimentada foi validada.

Abstract: A recent report published by the World Health Organization showed that more than 300 million people are obese. Researches with food oils and fats have pointed that products rich in diacylglycerols (DAG) have beneficial effects on human health. Diacylglycerol, differently of the triacylglycerols, is not absorbed as fat even though they have similar caloric values. Consequently, it is possible to reduce the fat content in blood and it can to combat the obesity. Concerning the problems related to the oils and fats consumption, and at same time due to its importance, the interest on technologies involving modifications on oils and fats have been increased. Among the industrial processes for oils and fats modification lipases-catalyzed hydrolysis are the most important. In this process, the content of water is identified in several studies as a significant parameter for the hydrolysis reactions. High values of watertoTAG ratio is needed to shift the reaction towards the products, however the excess of water decrease the hydrolysis reaction rates due to the effect of reversible enzyme inhibition. The objective of this study was to evaluate the effect of water content on the enzymatic hydrolysis of olive oil. The experiments were performed in solvent -free medium with the immobilized Lipozyme RM IM. After 24 hours of batch reaction the yield in terms of free fatty acids (the end product of the reaction) was increased and it was obtained with a water content of 20 wt% related to the oil mass. It was found, however, that for shorter reaction times, higher yields were obtained with only 3 wt% of water content. The fed batch approach showed that the equilibrium of the biochemical reaction was not changed, but it can prevents enzymatic inhibition by the excess water.A mathematical model was fitted to the experimental data obtained in the batch system and its prediction capability for estimate the reaction profiles and kinetics in fed-batch system was validated.