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APLICAÇÕES TECNOLÓGICAS DE ENZIMAS

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Aplicações tecnológicas de enzimas

Biocatálise é um termo referente a processos enzimáticos

Enzimas purificadas e isoladas
Células íntegras

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Processos químicos X Bioprocessos

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Processos químicos X Bioprocessos
Enzimas apresentam quimio-, regio- e enantioseletividade
aumentam a velocidade da reação em uma ordem de 10⁸-10⁹ ou até mesmo 10¹² vezes – uso de pequena quantidades (10^-3-10^-4 mol%)

Problemas

Custo das enzimas
Instabilidade sob condições de processo

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Enzimas são catalisadores biológicos
As reações necessárias à vida só ocorrem em velocidade aceitável quando catalisadas por enzimas
As moléculas biológicas com atividade catalítica são proteínas

Exceção: ribozimas

Proteínas são macromoléculas de aminoácidos

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Ligações peptídicas

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Proteínas

Estrutura das proteínas

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Estrutura primária

Sequencia de aminoácidos

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Estrutura secundária

Arranjo espacial dos átomos na cadeia principal

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Estrutura terciária

Arranjo tridimensional das proteínas

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Estrutura quaternária

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Enzimas são proteínas globulares
Classificação

Lipases:

triacilglicerol acilhidrolases E.C.3.1.1.3

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Enzimas são específicas e seletivas

São catalisadores:

Modificam a velocidade das reações
Não modificam o equilíbrio

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Cinética enzimática

“Uma unidade (U) de atividade é a quantidade de enzima que catalisa a transformação de 1 micromol de substrato ou a formação de 1 micro mol de produto por minuto, nas condições de ensaio”.
Atividade específica = U/mg de proteína
Fatores que influenciam a velocidade de reações enzimáticas:

pH;
temperatura;
concentração das enzimas;
concentração dos substratos;
presença de inibidores.

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Cinética enzimática

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Cinética enzimática

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Imobilização de enzimas
A enzima é imobilizada em um suporte inerte como vidro poroso, bentonite, etc.

Imobilizadas

Reutilização
Maior estabilidade (faixas mais amplas de pH e temperatura)
Menor interferência de inibidores e/ou ativadores

Livres

Instabilidade
Rápida perda da atividade catalítica
Não podem ser recuperadas

Enzimas Livres versus Enzimas Imobilizadas

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Imobilização de enzimas

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Exemplos de aplicações

Ref: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4991975/

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Exemplos de aplicações

Biorrefinaria

Alguns autores apontam o açúcar como matéria prima do futuro
Além de etanol, podem-se obter substâncias como ácido lático, succínico, sorbitol, entre outras, que podem atuar como intermediários químicos

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Exemplos de aplicações

Biorrefinaria

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Exemplos de aplicações

Biorrefinaria

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Exemplos de aplicações

Biorrefinaria

Celulases
Processos fermentativos

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Exemplos de aplicações

Biodiesel

Produção a partir de óleos e gorduras
Definição: ésteres alquílicos de ácidos graxos, obtidos na reação de transesterificação de qualquer triglicerídeo com álcool de cadeia curta.

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Exemplos de aplicações

Biodiesel

Adaptabilidade aos motores ciclo diesel
Reduz significativamente a emissão de gases
Não contém enxofre e compostos aromáticos
Traz oportunidades para benefícios sociais e econômicos

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Exemplos de aplicações

Biodiesel

Soja
Mamona
Girassol
Canola
Palma
Babaçu
Amendoim
Algodão
Pequi

Sementes de gergelim

Buriti

Jojoba

Linhaça

Sebo bovino

Óleos de fritura

Pinhão manso

Resíduo da indústria de refino de óleo

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Exemplos de aplicações

Biodiesel

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Exemplos de aplicações

Biodiesel

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Exemplos de aplicações

Biodiesel

Catalisadores empregados

Bases (soda cáustica)
Ácidos
Heterogêneos: óxidos metálicos, lipase

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Exemplos de aplicações

Biodiesel

Lipase + etanol

óleo

Transesterificação

Separação da

mistura reacional

Ésteres de

etila

Lipase recuperada

Sistema bifásico

Evaporação

do etanol

Glicerol

etanol

lavagem