Produção e purificação da lipase de Burkholderia lata LBBIO-BL02, sua caracterização cinética e aplicação em reações de biocatálise de interesse farmacológico e industrial - Oliveira, Bruno Henrique de [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2017)
Com o desenvolvimento de uma metodologia de purificação não convencional de passo único (“MPU”) obteve-se um fator de purificação de 46,5 vezes e recuperação de 53%, observando-se banda única de 32 kDa na eletroforese SDS-PAGE. A enzima purificada apresentou atividade frente a ácidos graxos com cadeias entre 8 e 20 carbonos, destacando-se a seletividade para os ácidos palmítico (16:0) e oleico (18:1). A lipase apresentou ligeira regiosseletividade para as posições externas sn-1 e sn-3 (ésteres primários) do triacilglicerol. A cinética da reação demonstrou que a enzima segue uma cinética de Michaelis-Menten, com valor de Km de 22 mmol e Vmax de 12,7 mmol/min/mg. O valor de kcat foi de 225 s-1 e a eficiência catalítica de 104 mol-1.s-1. A temperatura para atividade máxima foi de 55 °C, sendo razoavelmente estável a 60 °C, mantendo 60% da atividade após 1 h. A atividade máxima foi obtida na faixa de pH entre 4 e 9, mantendo 100% da atividade inicial após incubação por 1 h na faixa de pH entre 2,2 e 10,0. A estabilidade em solventes orgânicos foi estudada por incubação da enzima em solventes miscíveis e imiscíveis em água. A enzima manteve 100% da atividade inicial em tolueno, n-hexano e n-heptano e apresentou estabilidade de 78%, 76% e 90% quando incubada com 50% (v/v) de metanol, etanol e isopropanol. Com relação às aplicações em reações de interesse industrial, a lipase de B. lata apresentou comportamento predominantemente de hidrolase (90%) em detrimento a ação de aciltransferase. Para a síntese de ésteres de aroma produz o éster caprilato de isoamila com 45% de rendimento (24 h e 50 °C em n-hexano). Para a síntese de um éster de cera (oleil oleato, C36), apresentou 87% de rendimento (30 h, 55 °C). A obtenção de ácidos graxos epoxidados alcançou rendimento de 44,4% em reação quimio-enzimática de epoxidação do oleato de metila (48 h, 40 °C e 10% (v/v) de H2O2). A atividade frente a galactolipídeos de espinafre in situ atingiu 2700 U/mg. Em ambientes gástricos simulados apresentou alta atividade e estabilidade em presença de proteases (pepsina e tripsina) em condições de baixo pH, além de demonstrar surpreendente ativação na presença de altas concentrações de sais biliares (NaTDC).

With the development of a non-conventional one-step purification methodology, was obtained a purification factor of 46.5 and recovery of 53%, noting single band of 32 kDa in SDS-PAGE. The purified enzyme showed activity against fatty acids with chains from 8 to 20 carbons, highlighting the preference for palmitic (16:0) and oleic acids (18:1). The lipase showed slight regioselectivity for external positions sn-1 and sn-3 (primary esters). The reaction kinetics showed that the enzyme follows a Michaelis-Menten model with Km value of 22 mmol and Vmax of 12.7 mmol/min/mg. The kcat value was 225 s-1 and the catalytic efficiency was 104 mol-1.s-1. The temperature for maximum activity was 55 °C, and reasonably stable at 60 °C, keeping 60% of activity after 1 h. The maximum activity was obtained at pH values between 4 and 9, maintaining 100% of the initial activity after 1 h incubation in a pH range from 2.2 to 10.0. Stability in organic solvents was studied by incubating the enzyme in miscible and immiscible solvents. The enzyme retained 100% activity in toluene, n-hexane and n-heptane and was 78%, 76% and 90% stable when incubated with 50% (v/v) methanol, ethanol and isopropanol, respectively. Regarding the applications in industrial interest reactions, B. lata lipase presented predominantly hydrolase behavior (90%) over acyltransferase action. For the flavor esters synthesis, the isoamyl caprylate ester is produced with 45% yield (24 h and 50 °C). For a wax ester synthesis (oleyl oleate, C36) showed 87% yield (30 h, 55 °C). The epoxidized fatty acids obtainment reached 44.4% yield in methyl oleate chemo-enzymatic epoxidation (48h, 40 °C and 10% (v/v) H2O2). The activity against spinach galactolipids in situ reached 2700 U/mg. In simulated gastric environment showed high activity and stability in the presence of proteases (pepsin and trypsin) in low pH conditions, besides demonstrating surprising activation in the presence of high concentrations of bile salts (NaTDC).
Production and purification of Burkholderia lata LBBIO-BL02 lipase, its kinetic characterization and application in biocatalysis reactions of pharmacological and industrial interest
Keywords: Lipase; Burkholderia lata; Purificação em passo único; Biocatálise industrial