Produção de mono e diacilgliceróis a partir da glicerólise enzimática de óleo de oliva

Abstract

Este trabalho apresenta dados experimentais referentes à glicerólise de óleo de oliva usando a enzima Novozym 435 em sistema com solvente orgânico terc-butanol na produção de monoacilgliceróis (MAGs) e diacilgliceróis (DAGs). Os experimentos foram desenvolvidos em sistema batelada para o estudo das cinéticas das reações e avaliação dos efeitos da temperatura (40 a 70ºC), concentração de enzima imobilizada (2,5 a 15%, m/m, em relação aos substratos), relação molar de glicerol:óleo (0,33:1; 0,8:1; 3:1; 6:1 e 9:1) e relação volumétrica de solvente:substratos de 1:1 e 5:1 (v/v). Os resultados mostraram que a glicerólise catalisada por lipase em meio com terc-butanol pode ser uma potencial rota para a produção de altos conteúdos de MAGs e DAGs. Os resultados também mostraram que é possível maximizar a produção de MAGs e/ou DAGs, dependendo da relação molar de glicerol:óleo utilizada no sistema reacional. Altos conteúdos de MAGs (~73% m/m) e DAGs (~56% m/m) foram obtidos usando relação molar de glicerol:óleo de 9:1 e 0,8:1, e concentrações de enzima de 15 e 10% (m/m), respectivamente, ambos em 12 horas de reação a 55ºC e 600 rpm. Os maiores conteúdos da mistura de MAGs + DAGs (~89% m/m) foram obtidos utilizando relação molar de glicerol:óleo de 6:1, a 70ºC, 600 rpm e concentração de enzima de 10% (m/m). Este trabalho também apresenta um estudo de modelagem matemática dos dados experimentais. Reações paralelas de glicerólise e hidrólise foram consideradas para estimar as constantes da velocidade por minimização da função objetivo. De um modo geral, correlações satisfatórias foram obtidas entre os dados experimentais e os modelos propostos, obtendo-se assim, um melhor entendimento da cinética da reação. A única condição que não apresentou boa correlação dos dados experimentais com o modelo foi o uso da relação molar de glicerol:óleo de 9:1. Isto aconteceu, provavelmente, pelos diversos fenômenos que envolvem o uso do excesso de glicerol em reações enzimáticas.

This work reports experimental data regarding the glycerolysis of olive oil using Novozym 435 in tert-butanol organic system aiming at the production of monoacylglycerols (MAGs) and diacylglycerols (DAGs). Experiments were performed in batch mode, recording the reaction kinetics and evaluating the effects of temperature (40 to 70ºC), immobilized enzyme concentration (2.5 to 15wt%), glycerol:oil molar ratio (0.33:1; 0.8:1; 3:1; 6:1 and 9:1) and using tert-butanol:oil/glycerol volume ratio of 1:1 and 5:1 (v/v). Experimental results showed that lipase-catalyzed glycerolysis in tert-butanol might be a potential route for the production of high contents of MAGs and DAGs. Results also showed that it is possible to maximize the production of MAGs and/or DAGs, depending on the glycerol to oil molar ratio employed in the reactional system. Higher contents of MAGs (~73wt%) and DAGs (~56wt%) were achieved using glycerol to oil molar ratio of 9:1 and 0.8:1, and enzyme concentration of 15 and 10wt%, respectively, both in 12 hours of reaction at 55ºC and 600 rpm. Higher contents of the mixture of MAGs + DAGs (~ 89%wt%) were achieved using glycerol to oil molar ratio of 6:1, at 70ºC, 600 rpm, enzyme concentration of 10% (wt%). This work also reports the kinetic modeling of experimental data. The glycerolysis and hydrolysis parallel reactions were considered with rate constants estimated by minimizing a maximum likelihood function. In general, a satisfactory agreement between experimental data and model results was obtained, thus allowing a better understanding of the reaction kinetics. The condition that did not present a good correlation between the experimental data and the proposed kinetic model was the relationship molar glycerol:oil of 9:1. This occured, probably, because the several phenomena involved in the use of excess glycerol in enzymatic reactions.