ÁREA: Química Analítica
TÍTULO: Caracterização da enzima polifenoloxidase extraída do buriti (Mauritia flexuosa) e o seu uso na degradação de azocorantes industriais
AUTORES: OLIVEIRA, J.C.; ORLANDA, J.F.F. (UEMA)
RESUMO: A polifenoloxidase foi extraída do fruto conhecido como buriti, utilizando tampão
fosfato 50mmol/L como solução extratora. Dentre as análises, determinou-se o pH ideal
para a extração em uma faixa de 3 a 10. O ensaio de inativação térmica
foi realizado variando-se a temperatura de 57 a 77 °C, nos tempos de 5 a 20 minutos.
Após a otimização da extração, foi utilizado o sobrenadante enzimático para degradar o
azocorante negro de eriocromo T, nas concentrações nas faixas de 3 a 8 mg/L. O
objetivo desse trabalho foi utilizar a atividade oxidante da enzima polifenoloxidase
para degradar o azocorante negro de eriocromo T. O pH ideal foi 7,0 e a inativação
térmica máxima foi de 60% a temperatura de 77°C durante 20 minutos. A degradação
azocorante foi de 50% após 24 horas de incubação.
PALAVRAS CHAVES: polifenoloxidase, negro de eriocromo t, degradação
INTRODUÇÃO: Os problemas ambientais relacionados com a indústria têxtil são numerosos e bem
documentados.Além dos problemas associados ao elevado volume de resíduos de à sua
elevada carga orgânica,surgem os inconvenientes relacionados com a liberação de
corantes não fixados e não-degradados nos processos convencionais de tratamento.A
presença desses corantes representa um elevado potencial de impacto ambiental,não
apenas em função da toxicidade associada, mas também em relação à interferência em
processos fotossintéticos(PERALTA-ZAMORA et al.,2002).O tratamento de efluentes
têxteis tem sido considerado uma das mais importantes categorias de controle da
poluição da água, devido à alta intensidade de cor e grandes concentrações de
contaminantes orgânicos(LEE et al.,1999).A crescente utilização de enzimas,nos
tratamentos de poluentes específicos, e recentes avanços biotecnológicos têm
possibilitado a produção de enzimas mais baratas e facilmente disponíveis através de
melhores procedimentos de isolamento e purificação. Nas últimas décadas, a utilização
de enzimas no tratamento de efluentes vem sendo objeto de inúmeros trabalhos. Como
exemplo,tem-se a enzima polifenoloxidase,que catalisa duas reações distintas:a
orto-hidroxilação de monofenóis, gerando catecóis e a desidrogenação de catecóis,
formando quinonas que,sendo instáveis em soluções aquosas, sofrem polimerização não
enzimática através de reações oxidativas e nucleofílicas(CAMMAROTA & COELHO,2001).
Assim,o presente trabalho visa avaliar o potencial de aplicação da enzima
polifenoloxidase extraída de frutas do Cerrado Maranhense para degradação de corantes
têxteis e determinar as melhores condições para uma melhor atuação da enzima no
corante variando fatores fundamentais,tais como:pH,temperatura e concentração do
corante.
MATERIAL E MÉTODOS: A extração da polifenoloxidase das frutas foi obtida a partir de uma massa de 25 g da
amostra de fruta e homogeneizado em um liquidificador com 100 mL de tampão fosfato 50
mmol/L variando-se o pH de 3 a 10.Em seguida,esse material foi filtrado, centrifugado
(9500 rpm) a 4 °C durante 5 minutos e o sobrenadante (fonte enzimática)foi
armazenada em refrigerador a 4 °C para posterior análise.A atividade da
polifenoloxidase foi determinada usando-se o substrato catecol, como descrito por
KHAN & ROBINSON(1994)com modificações.A mistura de 2,8 mL de solução catecol 50
mmol/L,foi previamente incubada em cubeta a temperatura ambiente durante 10 minutos
em espectrofotômetro Femto 800 XI.Em seguida foi adicionada 0,2 mL da enzima bruta.
A reação foi acompanhada registrando-se o aumento na absorbância a 420 nm durante 5
minutos a 35 °C contra o branco. Uma unidade de atividade de polifenoloxidase foi
definida como a quantidade de enzima que causa um aumento de 0,001 unidades de
absorbância por minuto.Em tubos contendo 0,5 mL de solução enzimáticas foram
incubadas na faixa de temperatura de 57 a 77 °C durante faixas de tempo de 5, 10, 15
e 20 minutos em banhos de água termostatizados. Após o tratamento térmico as amostras
foram resfriadas em banho de gelo e a atividade residual da polifenoloxidase foi
determinada como descrito anteriormente. A atividade da enzima sem tratamento térmico
foi utilizada como controle (100% de atividade).Para avaliar a degradação do negro de
eriocromo T em meio aquoso, a oito erlenmeyers foi adicionado 100 mL de solução do
azocorante, variando as concentrações de 3 a 8 mg/L, depois foram adicionados 1 mL
de enzima em cada um. A degradação foi avaliada a cada 2 horas, uma alíquota foi
retirada, e feita a leitura da absorbância.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A otimização das condições experimentais de extração da enzima polifenoloxidase foi
avaliada empregando como fruta o buriti maduro, devido a presença da enzima
polifenoloxidase em elevada concentração. O pH ideal de extração foi o pH 7,0,
comprovando que a faixa de neutralidade permite a enzima uma condição ideal de
atividade (tabela 1).O estudo do tratamento térmico dos extratos concentrados nas
temperaturas de 57 a 77°C durante o período de 5, 10, 15 e 20 minutos,permitiu
verificar que a temperatura não foi eficiente para a inativação da polifenoloxidase,
observando-se máxima inativação 60% da atividade de polifenoloxidase, após 20 min de
tratamento a 77°C. A resistência ao aumento da temperatura e a facilidade de obtenção
das enzimas presentes nos frutos de buriti, permitem a sua utilização em biosensores
enzimáticos para detecção de compostos de interesse industrial. Foram obtidos
resultados satisfatórios da descoloração do negro de eriocromo T, como são
apresentados na Figura 1. Na concentração de 5 mg/L houve uma descoloração de 48,84%,
mostrando que o uso de enzimas para descoloração de azocorantes é possível. Durante
um tempo de 24 horas foi observado a cinética de degradação do corante negro de
eriocromo T. A porcentagem de descoloração durante a primeira hora de incubação não é
tão elevada.A descoloração torna-se satisfatória a partir de 18 horas de incubação,
com uma porcentagem de descoloração em média de 24%. Como foi observado na figura 1,
a taxa de degradação mais elevada ocorre depois de 24h, com taxas ao redor de 38%,
isso pode ser explicado pelo tempo de contato reacional entre a enzima e o corante.
De acordo com o estudo de MOHAN et al.(2005),em pH 2,0, foi obtido 68% de remoção do
corante ácido Black 10 BX, catalisado pela enzima HRP na forma livre.
CONCLUSÕES: A partir dos resultados obtidos com este trabalho, foi verificado a melhor atividade
enzimática em pH 7,0 a 4° C e após a primeira centrifugação a 9500 rpm durante 10
minutos. A enzima mostrou-se termoestável, isso foi comprovado após tratamento a 77 °C
durante 20 minutos. A degradação máxima observada foi de 48,84% e ocorreu na
concentração de 5 mg/L. Tendo em vista esses resultados, foi verificado a importância
dos frutos do Cerrado Meridional, sendo eles fontes de elevada concentração de enzimas
que podem estar sendo usadas nos processos de despoluição ambiental.
AGRADECIMENTOS: A UEMA pela bolsa de iniciação científica e ao Laboratório de Biotecnologia Ambiental
LABITEC pela oportunidade de estar realizando pesquisa.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CAMMAROTA, M. C; COELHO, M.A.Z. Tratamento Enzimático Para Remoção de Cor de Efluentes da Indústria Têxtil. Revista Química Têxtil, nº65, p. 40-47, 2001.
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LEE, B., LIAW, W., LOU, J. Photocatalytic decolorization of methylene blue in aqueous TiO2 suspension. Environmental Engineer Science, V. 16, p. 165-175, 1999.
WILBERG, K.Q. Oxidação de compostos fenólicos em solução aquosa com enzima peroxidase de extratos vegetais. Tese de Doutorado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de Materiais, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2003.
