Utilização de sólido fermentado obtido por cepas do Gênero Rhizopus como catalisador para modificação de óleos e gorduras

Orientadora : Profa. Dra. Nadia KriegerTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica. Defesa: Curitiba, 25/01/2012Bibliografia: fls. 157-170Resumo: Lipídios estruturados, basicamente compostos por triacilgliceróis (TAG), tem sido sintetizados com a incorporação de novos ácidos no glicerol ou reestruturados para alterar a composição dos ácidos graxos do seu estado natural. Estas gorduras modificadas apresentam alto valor nutricional por apresentarem ácidos essenciais em sua composição ou valor calórico reduzido. Neste trabalho, as lipases de Rhizopus oryzae e Rhizopus microsporus foram produzidas por fermentação em estado sólido (bagaço de cana e farinha de semente de girassol). A produção de lipases por R. oryzae foi otimizada utilizando um delineamento fatorial 23, tendo como variáveis a umidade, temperatura e concentração de substratos, tornando possível obter atividades de hisrólise de 150 a 380 U por grama de susbtrato seco em trioleína e tricaprilina respectivamente, e a atividade de esterificação entre o etanol e o ácido oléico de 11 U por grama de substrato seco. Os sólidos fermentados secos foram então utilizados como catalisadores para a produção de lipídios estruturados, obtidos por transesterificação ácida do óleo de oliva extra virgem como o ácido butírico, ácido caprílico e cáprico em meio livre de solvente. Após 24 h de reação, a incorporação observada dos ácidos foi maior com o aumento do comprimento de cadeia carbônica. A reação de transesterificação, utilizando ácido cáprico e o óleo de oliva como substratos, foi otimizada por meio de um delineamento fatorial 22, sendo as melhores condições estabelecidas como 30ºC e 55 % (m/m) de ácido cáprico com incorporação de 26 % (m/m) deste ácido. Os sólidos fermentados também foram utilizados para a interesterificação de estearina de palma, óleo de palmiste e um concentrado rico em ácidos graxos ômega-3 (EPAX 4510TG), dando origem a um produto com as caracterísitcas físicas adequadas para a produção de margarinas. As reações foram realizadas em meio livre de solvente, monitorando-se o teor de gordura sólida 35ºC (SFC35ºC) por ressonância magnética nuclear. As melhores condições estabelecidas foram 65ºC, 38 % de estearina de palma e 15 % de EPAX para o sólido fermentado por R. oryzae. O produto final apresentou um teor de SFC 35ºC DE 2 %. Estes resultados sugerem que o sólido fermentado pode ser utilizado como alternativa de baixo custo às lipases comerciais para a produção de lipídios estruturados.Abstract: Structured lipids are triacylglycerols that are produced either through the esterification of new fatty acids with glycerol or through the modification of fatty acid composition of natural fats or oils. These modified fats have a high nutritional value because they contain either essential fatty acids or have a high nutritional value because they contain either essential fatty acids or have a reduced calorifc value. In the current work the lipases of Rhizopus oryzae and Rhizopus microsporus were produced in solid-state fermentation using a solid substrate based on a mixture of sugarcane bagasse and sunflower seed meal. The production of lipases by R. oryzae was optimized through a 23 factorially designed experiment, giving an esterification activity (using ethanol and oleic acid) of 11 U per gram of dry solid and hydrolytic activities of 150 and 380 U per gram of dry solid against triolein and tricaprylin, respectively. The fermented dried solids were used as catalyst to produce structured lipids through the acidolysis of extra virgin olive oil with butyric, caprylic or capric acids in a solvent-free reaction medium. The longer the carbon chain of the fatty acid, the greater the degree of incorporation after a 24 h reaction time. The acidolysis reaction with capric acid and olive oil as substrates was optimized with a 22 factorially designed experiment. The best reaction condictions, namely a temperature of 30ºC and 55 % (w/w) of the acid, gave 26 % (w/w) incorporation of the capric acid. The fermented solids were also used to catalyze the incorporation of palm stearin, palm oil and a concentrate rich in omega-3 fatty acids (EPAX), producing a final product that was free of trans fatty acids and with appropiate physical characteristics for production of margarines. The reaction were done in a sovent-free medium, with the solid fat content at 35ºC (SFC 35ºC), being monitored during the reaction by nuclear magnetic ressonance. The reaction condictions that gave the lowest final SFC35 ºC were 65ºC, 38 % palm stearin and 15 % EPAX for R. oryzae fermented solid. The final product had SFC35ºC, value of 2 %. These results suggest that the fermented solid is a potential low cost alternative to commercial lipases for the production of structured lipids