ÁREA: Bioquímica e Biotecnologia
TÍTULO: Síntese enzimática de éster de açúcar não-ionico derivado de óleo vegetal
AUTORES: MEDEIROS, S.I.G. (UFRN) ; COSTA, M. (UFRN) ; BORGES, M.R. (UFRN) ; SANTOS, J.A. (UFRN) ; MARQUES, N.N. (UFRN) ; GARCIA, R.B. (UFRN)
RESUMO: Surfactantes são moléculas anfipáticas constituídas por porção hidrofílica e hidrofóbica. Em função desse caráter, tendem a se concentrar nas interfaces óleo/água formando filmes moleculares e proporcionando redução das tensões interfacial e superficial. Neste trabalho descreve-se a síntese enzimática de biosurfactante derivado do óleo de mamona e D-glicose. Para avaliação de seu desempenho e possível aplicação, foram realizados testes de formação e estabilidade de espuma, tensão superficial e CMC (concentração micelar crítica). Nas concentrações estudadas, o éster obtido apresenta eficiência na redução da tensão superficial da água de 72 mN/m para 34 mN/m, mas atua brandamente como agente espumante.
PALAVRAS CHAVES: biosurfactante, formação de espuma, tensão superficial
INTRODUÇÃO: Os surfactantes apresentam propriedades peculiares em conseqüência de sua estrutura anfipática. Estas propriedades fazem com que os surfactantes sejam adequados para um grande número de aplicações industriais, como detergência, emulsificação, lubrificação, capacidade espumante, capacidade molhante, solubilização e dispersão de fases. Seu principal uso é, ainda, na indústria de produtos de limpeza, sabão, detergente, cosméticos e produtos de higiene (MORAES & REZENDE, 2004; TARAHOMJOO & ALEMZADEH, 2003).
Recentemente, o uso de surfactantes de origem microbiana (biosurfactantes) tem despertado cada vez mais interesse. Seu emprego apresenta inúmeras vantagens em relação aos produtos similares sintetizados quimicamente: biodegradabilidade, baixa toxidade, biocompatibilidade, aceitação ecológica e, ainda, são eficientes em condições severas de temperatura, pH e salinidade (LIMA & ANGNES, 1999). Adicionalmente, os biosurfactantes, podem ser obtidos a partir de matérias-primas abundantes originadas a partir de hidrocarbonetos, carboidratos e/ou lipídios, fator importante que se deve levar em consideração na produção em larga escala (NITSCHKE & PASTORE, 2002; DESAI & BANAT, 1997).
MATERIAL E MÉTODOS: A mistura constituída de D-glicose (0,125 mol/L), solubilizada em N,N-dimetilformamida (DMF), 0,5mol/L de óleo de mamona e 40mg/mL do catalisador(protease de Bacillus subtilis alcalina) foi mantida sob agitação em uma incubadora, com controle de temperatura (60ºC) e agitação (175rpm), durante 7 dias. A reação foi monitorada por CCD (cromatografia de camada delgada) e, após o término da reação, o produto foi filtrado em papel para a retirada do catalisador, insolúvel no meio reacional. O filtrado foi concentrado no evaporador rotatório a vácuo, a 60ºC, para a retirada do solvente. Obteve-se então, duas fases, uma mais viscosa e outra mais fluida (sobrenadante), removida com pipeta. A análise por CCD mostra que a fase fluida contém óleo de mamona, que não reagiu. A camada mais viscosa foi solubilizada em acetona para separação da D-glicose residual. A solução de acetona contendo o biosurfactante foi resfriada, filtrada em papel e, em seguida, concentrada no evaporador rotatório a vácuo, a 50ºC.
Os ensaios para determinação das tensões superficiais e CMC dos biosurfactantes foram realizados utilizando o método da placa de Wilhelmy em um aparelho Thermo Cahn - Contact Angle & Surface Tension-Radian Series 300. As concentrações da solução aquosa do biosurfactante variaram de 0,05-12g/L.
A eficiência do biosurfactante como agente espumante foi avaliada segundo Salvani (2006). Cerca de 50mL de solução aquosa de biosurfactante com concentração 1g/ L foram mantidos sob agitação mecânica com um agitador de hélice tripla por 3 minutos. Em seguida, o líquido foi transferido para uma proveta graduada de 1000mL, verificado o volume inicial da espuma formada e sua degradação por um período de 90 minutos. A eficiência de formação de espuma foi medida através da Equação 1.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Determinação da tensão superficial e da concentração micelar crítica (CMC)
O éster de mamona (biosurfactante) foi eficaz na redução da tensão superficial da água, que mudou de 72 mN/m para aproximadamente 34 mN/m (Tabela 1).
A CMC foi obtida através da observação do ponto de inflexão das curvas adquiridas com a variação da tensão superficial em função da concentração do biosurfactante, como mostra a Figura 1. Com uma melhor observação do ponto de inflexão na Figura 1 podemos observar que os valores da concentração micelar crítica foi de aproximadamente 0,10 g/L.
Eficiência dos biosurfactantes como agente espumante
Para a avaliação do biosurfactante como agente espumante, foi escolhida uma concentração acima da concentração micelar crítica (CMC), pois neste ponto, o volume de espuma permanece praticamente constante (SALAGER et al, 2003). Além da eficácia na geração de espuma, outro parâmetro importante está relacionado com a estabilidade da espuma gerada pelo biosurfactante, que pode ser aferida através do tempo necessário para a drenagem da fase líquida da espuma (ROSEN, 1979).
De acordo com Salvini (2006), 50 mL de solução aquosa contendo 1 g/L de olefinas sulfonadas produz 400mL de espuma estável, o que caracteriza um bom agente espumante. Baseado nesse dado e tomando como base a olefina sulfonada, o produto da reação foi testado (Tabela 2/Equação 1).
Partindo-se de mesmo volume (e mesma concentração) empregada por Salvini (2006), observa-se que, de modo comparativo, a espuma produzida pelo éster de mamona não tem estabilidade (degrada com o tempo) e que este não se caracteriza como um bom agente espumante, apresentando volume de espuma bastante inferior aos compostos padrões descrito por Salvini (2006).
CONCLUSÕES: O estudo de tensão superficial mostra que o desempenho do biosurfactante obtido a partir do óleo de mamona e D-glicose é comparável aos produtos sintéticos (aniônicos e não iônicos) comercialmente disponíveis. O biosurfactante não apresenta eficiência quanto à formação e estabilidade de espuma. Este resultado pode ser considerado satisfatório quando se busca aplicações para as quais a presença de espuma é um fator indesejável.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem PRH-30/ANP/MCT pelo apoio financeiro e a BIOVET (Bulgária) pela doação das enzimas.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: DESAI, J.D.; BANAT, I.M.; Microbiol. Mol. Biol. Rev.: Microbial production of surfactants and their commercial potential, v. 61, n. 1, p. 47-64, 1997.
LIMA, A.W.O.; ANGNES, L.; Quim. Nova: Biocatálise em meios aquo-restritos: Fundamentos e aplicações em química analítica, v. 22, n. 2, p. 229-245, 1999.
MORAES, S. L.; REZENDE, M. O. O.; Quim. Nova: Determinação da concentração micelar crítica de ácidos húmicos por medidas de condutividade e espectroscopia, v. 27, n. 5, p. 701-705, 2004.
NITSCHKE, M; PASTORE, G.M.; Quim. Nova: Biosurfactantes: propriedades e aplicações, v. 25, n. 5, p. 772-776, 2002.
ROSEN, M.J.; Book Review: Surfactants and interfacial phenomena, v. 18, n. 5, p. 419-420, 1979.
SALAGER, J.L.; ANDEREZ, J.M.; FORGIARINI, A.; Cuaderno FIRP 263-A - modulo de enseñanza en fenomenos interfaciales: Influencia de la Formulacion sobre las Espumas, FIRP, Mérida, 2003.
SALVINI, V. R.; Garcia, J. R.; Oliveira, I. R. de; Pandolfelli, V. C.; Cerâmica: Agente espumante e seus efeitos nas propriedades físicas de alumina porosa, v.52, pp. 57-62, 2006.
TARAHOMJOO, S.; ALEMZADEh, I.; Enzyme and Microbial Technology: Surfactant production by an enzymatic method, v. 33, p. 33-37, 2003.
