Gergelim como fonte biocatalítica em biotransformações

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Produtos Naturais

Autores

Sousa, D.Y.X. (UFCA) ; Peixoto, L.P. (UFCA) ; Moraes, M.I. (UNESP) ; Oliveira, J.D.F. (UFCA) ; Caldas, F.R.L. (IFCE) ; Pereira, A.K.L.S. (UFCA)

Resumo

O uso de vegetais como biocatalisadores em reações orgânicas, oferecem uma excelente alternativa na investigação de reações na obtenção de produtos de interesse, considerando economia e sustentabilidade. Foram realizadas reações de biorreduções de cetonas, com a espécie Sesamum indicum, popularmente conhecido como gergelim, cujo objetivo é analisar a atividade catalítica das enzimas presentes no vegetal. A metodologia fundamenta-se na redução de cetonas aromáticas e alifáticas a partir de enzimas redutases presentes nas células íntegras do gergelim, buscando seus respectivos álcoois. Os bioprodutos foram analisados por CCD e IV. As biotransformações apresentaram resultados satisfatórios.

Palavras chaves

Sesamum indicum; Álcoois; Biocatálise

Introdução

As reações de biotransformações de substâncias orgânicas, podem ser entendidas como o uso de catálise enzimática para realizar pequeno número de modificações em substâncias orgânicas, devido à grande diversidade e número de enzimas disponíveis na natureza (OLIVEIRA, 2012). Estudos nessa área baseiam-se na busca por maior rendimento, devido a utilização de produtos estereoespecíficos, pois eles reduzem a geração de resíduos poluentes, e isto resulta em ganhos na produção industrial. Isto porque, a biocatálise oferece uma grande seletividade do ponto de vista estereoquímico. Consequentemente, possui grande importância no setor industrial, visto que o conceito de sustentabilidade cresce com o passar dos anos, e este processo está incluso nos princípios da Química Verde (ASSUNÇÃO, 2009; OMORI, 2011). O uso da biocatálise baseia-se em melhorar as propriedades farmacológicas, devido ao fato de que estas substâncias podem ser modificadas estruturalmente através de maneira versátil, através das reações de biotrasnsformação (OLIVEIRA, 2012). O objetivo dessa pesquisa é de explorar potenciais biocatalíticos. Para tal, foi utilizado o gergelim como biocatalisador devido ao vasto cultivo na região Nordeste. Este é plantado em pequenas áreas, e possui como aplicações o ramo alimentício (farinhas e doces), produto medicinal, e da exploração do óleo. Esta planta tem um enorme mercado potencial principalmente pela grande quantidade de óleo de excelente qualidade na sua semente (BELTRÃO, 1986).

Material e métodos

Nas biorreduções, o biocatalizador utilizado foi sementes de gergelim (Sesamum indicum) comprado no mercado do Pirajá no município de Juazeiro do Norte. Os substratos utilizados foram 2-octanona (1), 1-acetonaftona (2) e acetilacetona (3). A metodologia a ser empregada foi aquela desenvolvida por Machado (2006). Em erlenmeyeres (250 mL) foram adicionados o biocatalisador (sementes de gergelim, 24 g), os substratos (200 mg) e 150 mL de água destilada, permanecendo em agitação por 72 h em um orbital shaker (150 rpm). 4 A mistura foi filtrada, submetida à extração líquido-líquido com AcOEt (3 x 50 mL), a fase orgânica foi seca com Na2SO4 anidro e concentrada em rota-evaporador, chegando ao extrato bruto da biorredução. Os bioprodutos: octan-2-ol (1a), 1-naftiletanol (2a) e pentan-2,4-diol (3a) foram purificados por coluna de gel de sílica. Os produtos das reações foram analisados por CCD [tendo como eluente hexano:acetato (8v:2v) e revelada em solução de vanilina] e infravermelho.

Resultado e discussão

A análise por cromatografia em camada delgada (CCD) revelou um halo em (1a, 2a e 3a) da mesma altura que o álcool padrão (A) de cada substrato que é produto de síntese química convencional de redução do substrato em questão, bem como ausência de halo da mesma altura que os substratos (1, 2 e 3), nos levando a concluir que a reação de biorredução aconteceu em cada uma das cetonas, produzindo seus respectivos álcoois. No infravermelho do bioproduto (1a) observou-se a presença de banda de hidroxila de álcool próximo de 3.200 cm-1; não se observou banda de carbonila de cetona, próximo de 1.715 cm-1. Sugerindo que a biorredução da 2-octanona (1) ao seu álcool, octan-2-ol (1a), ocorreu com êxito, pois não há indícios de cetona no bioproduto. O espectro de IV do bioproduto 2a revelou a presença de banda de hidroxila de álcool próximo de 3.209 cm-1; a banda de carbonila que se observa é referente à carbonila de éster alifático em 1.749 cm-1, provavelmente do acetato de etila, o solvente que foi extraído o bioproduto por partição líquido-líquido. Sugerindo que a biorredução da 1-acetonaftona (2) ao seu álcool, 1-naftiletanol (2a), ocorreu. O IV do bioproduto 3a revela a presença de banda de hidroxila de álcool próximo de 3.300 cm-1; a banda de carbonila que se observa é referente à carbonila de éster alifático em 1.741 cm-1, provavelmente do acetato de etila, o solvente que foi extraído o bioproduto por partição líquido-líquido. O que nos sugere que a biorredução da acetilacetona (3) ao seu álcool, pentan-2,4-diol (3a), ocorreu com sucesso.

Conclusões

As biorreduções das de cetonas, 2-octanona (1), 1-acetonaftona (2) e acetilacetona (3), nas quais o gergelim atuou como biocatalisador, aconteceram com sucesso. Podemos comprovar isso através das análises em Cromatografia em Camada Delgada pela presença de halos dos bioprodutos de mesmo RF dos álcoois padrões e através de espectroscopia no Infravermelho, com presença de bandas de hidroxilas de álcoois. Logo, os bioprodutos são os álcoois: octan-2-ol (1a), 1-naftiletanol (2a) e pentan- 2,4-diol (3a). Portanto, podemos afirmar que o gergelim atua como um potencial biocatalisador em reações de biorreduções, onde através da tecnologia chegaremos a produtos de valor agregado.

Agradecimentos

Ao CNPq, FAPEPI, UFPI, IFCE Campus Juazeiro do Norte e UFCA.

Referências

ASSUNÇÃO, J. C. C.; LEMOS, T. L. G.; MONTE, F. J. Q. Bioacetilação de álcoois catalisada por Saccharum officinarum. Química Nova, v.32, n.6, p.1549-1552, 2009.

BELTRÃO, N. E. M.; FREIRE, E. C. Cultura do gergelim (Sesamum indincum L.) no Nordeste do Brasil. Circular Técnica, n.12, p. 1-19, 1986.

MACHADO, L. L.; SOUZA, J. S. N.; MATTOS, M. C.; SAKATA, S. K.; CORDELL, G. A.; LEMOS, T. L. G. Bioreduction of Aldehydes and Ketones using Manihot species. Phytochemistry, v.67, p.1637-1643, 2006.

OLIVEIRA, A. E. S.; SIMEAO, M.; MOUSINHO, F. E. P.; GOMES, R. L. F. Desenvolvimento do feijão-fava (phaseulus lunatus l.) sob déficit hídrico cultivado em ambiente protegido holos, vol. 1, 2014, pp. 143-151 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte Natal, Brasil.

OMORI, A. T.; PORTAS, V. B.; DE OLIVEIRA, C. D. Enzymatic reduction of 4-(dimethylamino)benzaldehyde with carrot bits (Daucus carota): a simple experiment for understading biocatalysis. Química Nova, v.35, n.2, p.435-437, 2012.