Reações de biorreduções utilizando amendoim como biocatalizador

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

Atualmente, enzimas são empregadas industrialmente em diversos processos de produção como, por exemplo, produção de papel, fármacos, tecidos, detergentes, alimentos, couro, cosméticos, biocombustíveis e produtos de química fina. O objetivo da pesquisa é estudar o potencial biocatalítico de espécies vegetais, particularmente as da família Fabaceae, por exemplo, o amendoim, Arachis hypogaea L., para a biorredução de cetonas. A metodologia está fundamentada na redução de cetonas aromáticas e alifáticas a partir de enzimas redutases presentes em células íntegras do amendoim, a fim de obtermos seus álcoois correspondentes. Os bioprodutos foram analisados através de Cromatografia em Camada Delgada (CCD) e infravermelho (IV). As biotransformações apresentaram bons resultados.

Palavras chaves

Arachis hypogaea L.; biorredução; cetonas

Introdução

Os catalisadores biológicos apresentam propriedades que os diferem dos catalisadores químicos, estão diretamente ligados aos princípios da Química Verde. A demanda por produção sustentável e verde de produtos sintéticos e produtos químicos finos de recursos renováveis aumenta continuamente a fim de substituir as rotas químicas comuns que são dependentes de matérias-primas fósseis (OMORI, PORTAS, DE OLIVEIRA, 2012; LIMA, ANGNES, 1999). As reações biocatalíticas podem ser aplicadas na fitoterapia de poluentes orgânicos (ANDRADE et al.2006), lactonização enzimática (ORDEN et al., 2009; ANDRADE et al., 2006), hidrólise de ésteres (ORDEN et al., 2009; BIZERRA et al., 2010) além de hidroxilação (ISHIHARA et al., 2003) e a glicosilação (GIRI et al., 2001). O amendoim (Arachis hypogaea L.), é uma leguminosa tropical caracterizada por elevada diversidade genética e elevado potencial de produção, que se adaptam às mais diferentes condições ambientais, mas desenvolve-se melhor nos trópicos úmidos e quentes, sendo amplamente distribuído pelas Américas (OLIVEIRA et al, 2014). O objetivo é estudar o potencial biocatalítico de espécies vegetais, particularmente as da família Fabaceae, por exemplo, o amendoim, Arachis hypogaea L., para a biorredução de cetonas. Observa-se, nos últimos anos um emprego industrial crescente de processos biocatalíticos, principalmente em áreas como química fina e farmacêutica. Entretanto, após mais de 60 anos desde a primeira biotransformação industrial de enzimática de esteróides, estamos muito longe de explorar todo o potencial da biocatálise (MARSAIOLI, 2013). Porém, hoje, a biocatálise é um dos campos mais promissores dentro das novas tecnologias para síntese de compostos de alto valor agregado.

Material e métodos

O biocatalisador utilizado para a realização das biorreduções foi sementes de amendoim (Arachis hypogaea) 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 amendoim, 24 g), os substratos (200 mg) e 150 mL de água destilada, permanecendo em agitação por 72 h em um orbital shaker (150 rpm). 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

Análise por cromatografia em camada delgada permitiu verificar 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 3.400 cm-1; não se observa banda de carbonila de cetona, próximo de 1.715 cm-1. Sugerindo que a reação de biorredução da 2-octanona (1) ao seu álcool, octan-2-ol (1a), ocorreu com êxito, pois não há indícios de cetona no bioproduto. Análise do espectro de IV do bioproduto 2a revelou a presença de banda de hidroxila de álcool próximo de 3.208 cm-1 e ausência de banda de carbonila de cetona conjugada, em torno de 1.680 cm-1. O que nos sugere que a reação de biorredução da 1-acetonaftona (2) ao seu álcool, 1-naftiletanol (2a), ocorreu com êxito, pois não há indícios de cetona no bioproduto. O espectro de IV do bioproduto 3a revela a presença de banda de hidroxila de álcool próximo de 3.200 cm-1; a banda de carbonila que se observa é referente à carbonila de éster alifático em aproximadamente 1.746 cm-1, é provavelmente do acetato de etila, o solvente que foi extraído o bioproduto por partição líquido-líquido. O que nos sugere que a reação de biorredução da acetilacetona (1) ao seu álcool, pentan-2,4-diol (3a), ocorreu.

Conclusões

As biotransformações, nas quais o amendoim é fonte enzimática, apresentam resultados de conversões de cetonas a seus álcoois correspondentes. Percebe-se isso através da análise das CCDs e análise dos espectros de IV dos bioprodutos octan-2-ol (1a), 1-naftiletanol (2a) e pentan-2,4-diol (3a) indicando que a reação de biorredução acontece com sucesso nos substratos: 2-octanona (1), 1-acetonaftona (2) e acetilacetona (3). Assim, podemos afirmar que o amendoim atua como um promissor biocatalisador em biorreduções de cetonas.

Agradecimentos

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

Referências

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