Síntese de ésteres de geraniol catalisada por micélio de Aspergillus tubingensis com elevada atividade lipolítica
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Data
2024-04-11
Autores
Orientador
Paula, Ariela Veloso de 
Coorientador
Carvalho, Ana Karine Furtado de
Pós-graduação
Biociências e Biotecnologia Aplicadas à Farmácia - FCF 33004030081P7
Curso de graduação
Título da Revista
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Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
Nos últimos anos, o micélio de fungos filamentosos tem emergido como um protagonista promissor na área da biotransformação. Essa rede intricada de filamentos, conhecida como micélio, desempenha um papel crucial na absorção de nutrientes do ambiente e, mais recentemente, tem sido explorado por sua capacidade catalítica. Uma das áreas de interesse é a esterificação de terpenos, componentes aromáticos encontrados em muitas plantas e presentes em óleos essenciais, utilizados desde a antiguidade para o tratamento de diversas doenças. Descobriu-se que a esterificação de terpenos resulta em uma molécula mais estável, menos tóxica e com propriedades similares aos seus álcoois constituintes. Aliado a isso, a esterificação enzimática catalisada por lipases é mais sustentável, pois reduz drasticamente o uso de reagentes químicos e processos pouco sustentáveis. Assim, neste estudo, utilizaram-se lipases ligadas ao micélio de Aspergillus tubingensis em um reator de tanque agitado operando em modo batelada, para síntese de éster terpênico. Os substratos utilizados foram geraniol (álcool) e ácido acético (acil doador). O objetivo deste trabalho foi desenvolvimento do micélio de A. tubingensis a fim de se obter uma biomassa com maior potencial catalítico, e a otimização da produção de acetato de geranila. A partir dos tratamentos efetuados no micélio, a priori foram obtidos resultados elevados de atividade hidrolítica 955,73 ± 31,65 U/g e de esterificação 989,08 ± 30,33 U/g. Em seguida, o micélio foi caracterizado com relação aos valores de pH e temperatura ótimos, resultando em pH ótimo de 7,0 e temperatura ótima de 37 ºC. Com relação aos parâmetros cinéticos, foram obtidos Km de 280,2 Mm e Vmáx de 2000 U/g, demonstrando que o micélio segue a cinética de Michaelis-Menten. Visando à otimização da produção de acetato de geranila, realizaram-se planejamentos fatoriais, com as variáveis independentes: temperatura, razão molar e carga enzimática. A produção do acetato de geranila foi otimizada, alcançando 100% m/m de conversão nas condições razão molar 1:5 (geraniol/ácido acético), temperatura 45 ºC e carga enzimática 5% (% m/m) em 24 h de reação. Resultados obtidos revelam que as novas abordagens aplicadas ao micélio como biocatalisador aumentaram seu potencial de forma significativa. De forma notável, o micélio de A. tubingensis demonstrou boa resistência a ambientes ácidos. Além disso, sua capacidade de alcançar uma conversão de 100% de ésteres de geraniol é um marco significativo. Essa realização, até então inédita na literatura cientifica, abre novas perspectivas para a aplicação do micélio como um biocatalisador eficiente. A possibilidade de produzir moléculas bioativas com a conversão obtida é promissora e pode revolucionar a indústria biotecnológica e outras áreas de pesquisa.
Resumo (inglês)
In recent years, the mycelium of filamentous fungi has emerged as a promising protagonist in the field of biotransformation. This intricate network of filaments, known as mycelium, plays a crucial role in absorbing nutrients from the environment and, more recently, has been explored for its catalytic ability. One of the areas of greatest interest is the esterification of terpenes, aromatic components found in many plants and basic components of essential oils, which have been used since ancient times for the treatment of various diseases. It has been found that the esterification of terpenes results in a more stable molecule, less toxic, with properties like its constituent alcohols. In this sense, enzyme-catalyzed esterification by lipases drastically reduces the use of chemical reagents and unsustainable processes. Thus, in this study, lipases linked to the mycelium of Aspergillus tubingensis were used in a stirred tank reactor operating in batch mode for the synthesis of terpene ester. The substrates used were geraniol (alcohol) and acetic acid (acyl donor). The objective of this work was the development of A. tubingensis mycelium to obtain biomass with higher catalytic potential, and the optimization of geranyl acetate production. From the treatments performed on the mycelium, initially high results of hydrolytic activity of 955.73 ± 31.65 U/g and esterification of 989.08 ± 30.33 U/g were obtained. Then, the mycelium was characterized with respect to optimal pH and temperature values, resulting in an optimal pH of 7.0 and an optimal temperature of 37 °C. Regarding kinetic parameters, Km of 280.2 Mm and Vmax of 2000 U/g were obtained, demonstrating that the mycelium follows Michaelis-Menten kinetics. To optimize geranyl acetate production, factorial designs were performed, with the independent variables: temperature, molar ratio, and enzyme loading. Geranyl acetate production was optimized, achieving 100% m/m conversion under the conditions of 1:5 molar ratio (geraniol/acetic acid), temperature of 45 °C, and enzyme loading of 5% (m/m) in 24 h of reaction. Results obtained reveal that the new approaches applied to mycelium as a biocatalyst have significantly increased its potential. Remarkably, A. tubingensis mycelium demonstrated surprising resistance in acidic environments, surpassing expectations. Furthermore, its ability to achieve 100% conversion of geraniol esters is a significant milestone. This achievement, hitherto unprecedented in scientific literature, opens new perspectives for the application of mycelium as a highly efficient biocatalyst. The possibility of producing bioactive molecules with this success rate is promising and could revolutionize industry and other areas of research.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português