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O Imparcial (Presidente Prudente, SP)

Professor do IQ realiza pesquisas de grande interesse industrial

Publicado em 10 junho 2003

Professor Assistente Doutor do Departamento de Bioquímica e Tecnologia do Instituto de Química, Henrique Celso Trevisan produziu sílica que tem aplicação em imobilização de enzimas e cromatografia. Orientou pesquisas com enzimas imobilizadas aplicadas na preparação de um tipo de açúcar mais doce e solúvel que o refinado, chamado de açúcar invertido, pesquisou processo para aproveitamento do soro do leite (subproduto da produção de queijo) e atualmente co-orienta pesquisa relacionada com a utilização de enzima da acerola. O professor tem projeto aprovado na FAPESP que visa aplicação de enzima de rim de porco na síntese de produtos de interesse farmacêutico; seu desenvolvimento depende da abertura das importações e em parte de alunos interessados. Envolvido em projetos como o Ricinius (biodiesel) e nos estudos para implementação dos cursos de engenharia da UNESP em Araraquara, o professor tem uma produção científica que merece ser conhecida. Formado em Engenharia Química na UNICAMP, ao iniciar seus estudos de pós-graduação o Prof. Henrique decidiu trabalhar com imobilização de enzimas. Os suportes para enzimas imobilizadas mais comuns são resinas de troca iônica (polímero sintético) ou suportes inorgânicos (sílica por exemplo). " Embora já existissem suportes poliméricos ou de sílica esferoidal, não se tinha e ainda é restrito o acesso a eles, devido ao alto custo e ao uso cativo para algumas empresas", explicou o professor. Assim, o Prof. Henrique desenvolveu um método de produção de sílica de porosidade controlada e avaliou sua utilização na imobilização de enzimas, durante seus estudos de doutoramento, também na UNICAMP em 1993. Em projeto financiado pela FAPESP, CNPq e FUNDUNESP, o método foi aprimorado no IQ, chegando-se a processo para preparação de sílica esférica de porosidade controlada (Leia box). Foi na Universidade de Iowa, Estados Unidos, fazendo pós-doutorado que Henrique iniciou seus estudos com enzimas imobilizadas aplicadas à síntese assimétrica orgânica. Os principais alvos deste tipo de produção são fármacos e agroquímicos (herbicidas e produtos envolvidos no metabolismo da planta). Quando se utilizam enzimas para síntese assimétrica os produtos podem ser enantiomericamente mais puros (o processo está descrito no box), devido à alta seletividade; além disso, as reações ocorrem em condições mais brandas, minimizando degradação e reações paralelas. Os processos com enzimas imobilizadas também têm utilização industrial em larga escala. Na década de 70, o Japão já utilizava método para produção de aminoácidos com conotação de síntese assimétrica. Outro processo importante que utiliza enzimas imobilizadas é a produção de xarope de glicose-frutose em grande escala nos Estados Unidos, por produzir o "açúcar" presente nos refrigerantes. Similar a este açúcar, o açúcar invertido pode ser produzido por via ácida ou enzimática, sendo que a segunda alternativa foi alvo das pesquisas de Alexandre A. Vicente, orientando do Prof. Henrique que concluiu em 2000 sua dissertação de mestrado. No trabalho de Alexandre foi avaliada a preparação de xarope de açúcar invertido por meio da enzima invertase imobilizada, em reator contínuo. Em algumas aplicações industriais exige-se o açúcar invertido, enquanto em outras têm-se vantagens, por ser mais solúvel e mais doce, exigindo menor quantidade. Também é melhor para o metabolismo, pois é produto da quebra da sacarose em glicose e frutose, tendo características físicas similares ao mel de abelha. "Em laboratório nós tivemos problemas com a presença de quantidades mínimas de impurezas no açúcar refinado, resultando em entupimento do reator após cerca de uma semana de operação. A aplicação do processo em maior escala exige um pouco mais de estudos numa etapa de purificação da solução antes da solução entrar no reator enzimático", explicou Henrique. O interesse na produção surgiu porque "com a alta do açúcar e baixo custo na produção o açúcar invertido apresentaria vantagens econômicas com relação ao refinado". O objetivo da imobilização é poder reutilizar a enzima e também aumentar a estabilidade da mesma, que é muito frágil, principalmente em relação ao aumento de temperatura; com o tempo ela vai se desnaturando e perdendo atividade catalítica (acelerar a velocidade de formação do produto). No processo de imobilização, a molécula da enzima fica presa ao suporte por ligação covalente, o que é feito colocando um grupo quimicamente ativo na superfície do suporte, que depois reage com a enzima, formando a ligação química covalente. Este método permite aumentar a estabilidade da enzima mas dificulta a reutilização do suporte, que é viabilizada por outros tipos de imobilização, nos quais a enzima inativada pode ser removida e trocada por uma carga nova, sem necessidade de desmontar o reator. A sílica esférica de porosidade controlada desenvolvida pelo professor também pode ser usada para cromatografia e como suporte para catalisadores químicos. Para cada aplicação existem variações no diâmetro das esferas; o processo de produção da sílica apresenta limitações para produção de esferas muito pequenas, como as usadas nos equipamentos HPLC, tendo-se conseguido diâmetros mínimos médios de ~20 micra (1 milionésimo do metro). Em estudo realizado o professor avaliou o efeito do tamanho do poro, da partícula e da concentração de enzima na atividade da enzima imobilizada. Ele confirmou que cada enzima tem tamanho de poro ótimo para imobilização (que corresponde a 4 a 6 vezes o tamanho do diâmetro de giro da molécula). Pelos estudos feitos, constatou também que "não compensa fazer uma sílica diferente para cada enzima a ser imobilizada, porque isso implicaria em mudar as condições de tratamento para cada caso. Eu fiz uma avaliação quanto à amiloglicosidade e a perda foi de ~10% quando se usa sílica de 400Å no lugar de 300Å, que é o diâmetro ótimo". Atualmente o professor produz e utiliza sílica com diâmetro médio de 450Å (4,5x10-8m) "assim ganhamos em termos de eficiência do processo". Em cada lote pode ser produzido até 2 kg de sílica; a produção máxima do laboratório poderia ser de 1 lote/dia, caso fosse necessário e tivesse pessoal para isto, pois o processamento todo leva 1 semana. Atualmente eles só produzem o necessário para as pesquisas, que corresponde a cerca de 2 lotes /ano. Após o desenvolvimento da sílica esférica de porosidade controlada, o professor orientou trabalhos de mestrado que procuraram avaliar diversas condições do uso da sílica em processos enzimáticos, tendo a maioria deles utilizado enzimas comerciais. Além do trabalho envolvendo açúcar invertido, já citado, Marcela Panaro Mattioli concluiu em 2000 o estudou da hidrólise (quebra) da lactose do soro do leite em glicose e galactose, por meio de enzima imobilizada, como alternativa para ampliar as possibilidades do uso comercial desse subproduto dos laticínios. Leonice dos Reis, em 1999, estudou a imobilização de lipases (enzimas que degradam gorduras), visando aplicação em síntese orgânica. Henrique também co-orientou o trabalho de mestrado (concluído em 2000) e o doutorado em andamento de Sandra Aparecida de Assis, orientada pela Profa. Dra. Olga Maria M. de Faria Oliveira, que estuda a imobilização e utilização de uma enzima presente na acerola (pectinametilesterase). Em termos de imobilização enzimática, o professor conta que "a idéia agora é utilizar enzimas novas, que serão procuradas em microrganismos e plantas do cerrado - estudadas pelo Núcleo de Bioensaio, Biossíntese e Ecofisiologia de Produtos Naturais (NuBBE) do departamento de Química Orgânica. Uma vez que se tem o conhecimento químico da planta é possível prever qual tipo de enzima ela apresenta e qual substância química ela pode converter em produto". Esse produto pode ser utilizado com um fármaco, aditivo de alimento, corante de roupa. No sentido de utilizar a tecnologia de enzimas imobilizadas, o mais recente projeto do Prof. Henrique aprovado pela FAPESP, e temporariamente suspenso devido à alta do dólar, prevê a imobilização, estabilização e aplicação da enzima esterase de rim de porco em pelo menos 3 substratos já conhecidos, intermediários chave na síntese assimétrica. "Como o objetivo é estudar a imobilização, estou usando substratos conhecidos, pois caso contrário teria que estudar os substratos. Os substratos utilizados são matéria-prima na síntese de fármacos". Assim, a meta do professor é conseguir "com a sílica produzida no Brasil e enzimas nacionais/estaduais obter processos de síntese assimétrica usando tecnologia de enzimas 100% nacional". Além desta linha de imobilização de enzimas, o professor tem interesse no estudo da utilização de casca de arroz, que pode ter aplicação de valor agregado, em função dos seus componentes (sílica, pentosanas e celulose), seguindo a tendência atual de reutilização de subprodutos. No caminho da busca por energias alternativas, o professor está envolvido no projeto Ricinius que visa implantar um pólo tecnológico oleoquímico para o desenvolvimento do biodiesel em Araraquara. "A aplicação de tecnologias existentes, como no caso do biodiesel, depende de parcerias e apoio financeiro específico. Existe hoje interesse tanto do IQ como da Prefeitura de Araraquara. Para execução do projeto têm-se que encontrar um parceiro, na Prefeitura ou no setor privado, que invista no projeto". (Luciana Massi)