Uso do sistema enzimático de Zymomonas mobilis para a produção de ácidos maltobiônico e lactobiônico
Abstract
Ácidos maltobiônico e lactobiônico são formados pela oxidação de maltose ou lactose, ao passo que, em base equimolar, sorbitol é formado pela redução de frutose, por meio da ação catalítica do complexo enzimático glicose-frutose oxidorredutase (GFOR) e glicono-δ-lactonase (GL), enzimas periplasmáticas de Zymomonas mobilis, os quais têm importantes aplicações na indústria farmacêutica e de cosméticos. Este trabalho objetivou avaliar a síntese biocatalítica de sorbitol e dos ácidos maltobiônico e lactobiônico pelo complexo enzimático GFOR/GL utilizando células/enzimas de Z. mobilis permeabilizadas livres ou imobilizadas em alginato de cálcio e empregando, além de maltose e lactose, matérias-primas complexas como xarope de maltose (42% maltose) e soro do leite (79% de lactose). Em ensaios enzimáticos utilizando maltose e frutose, 0,19 e 0,22mol/L foram obtidos, respectivamente, como constantes de Michaelis-Menten e Vmáx de 25 unidades de GFOR/GL por grama de células secas (U/g), onde U corresponde a mmol de produto formado por hora. As constantes cinéticas foram também definidas para xarope de maltose e frutose, com a obtenção de KM de 0,03 e 0,39 mol/L, respectivamente, e Vmáx de 56 U/g, indicando o efeito da maior afinidade relativa à presença de glicose no xarope. Em bioconversões de maltose e xarope de maltose com células permeabilizadas livres, foram atingidas concentrações dos ácidos orgânicos de 550 e 600 mmol/L, com rendimentos médios de 80 e 90%, respectivamente. Utilizando-se lactose ou soro do leite liofilizado, nas mesmas condições de processo, foram atingidas concentrações finais de ácidos orgânicos de 490 e 430 mmol/L, nessa ordem, com rendimentos aproximados de 76 e 66%. Foram conduzidas, também, bioconversões com células imobilizadas, a partir de maltose e xarope de maltose, resultando 570 e 580 mmol/L em concentração de produto e rendimentos aproximados de 90%. Empregando-se lactose e soro do leite, nas mesmas condições operacionais, obteve-se 490 e 430mmol/L de ácidos orgânicos com conversões de 76 e 65%, respectivamente. Frente aos resultados obtidos com maltose, avaliou-se o efeito do pH (entre 6,0 e 7,2) e da temperatura (de 36 a 47°C), com o sistema GFOR/GL imobilizado em alginato de cálcio. Condições mais favoráveis em termos de formação de produto foram pH 6,4 e 39°C. O controle do pH da bioconversão, por meio da adição de NaOH, resultou na formação dos sais de sódio, maltobionato ou lactobionato, de acordo com o substrato empregado. Esses sais foram precipitados com o uso de etanol, procedimento que demonstrou-se eficiente, favorecendo a recuperação/purificação dos produtos finais.