Lipozyme tl im como catalisador na síntese de acetato de eugenila via acetilação do óleo essencial de cravo-da-índia (eugenia caryophyllata) em sistema livre de solvente

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2014Este trabalho objetivou o estudo das variáveis que interferem na síntese enzimática de acetato de eugenol em sistema livre de solvente. Eugenol, presente no óleo essencial de cravo-da-Índia, e anidrido acético foram empregados como substratos para a reação. Inicialmente, para a seleção do melhor biocatalisador, foram utilizadas as lipases comerciais Novozym 435, Lipozyme RM IM e Lipozyme TL IM, além de avaliar-se a influência da umidade das enzimas na produção de acetato de eugenila. Com o biocatalisador escolhido avaliou-se o efeito da velocidade de agitação na produção de acetato de eugenila. A partir dos planejamentos experimentais se obteve a maior conversão (83,54%) nas condições 1:5 de razão molar (mol de eugenol:mol de anidrido acético), 5% (m/m de substrato) de concentração de enzima e 70 ºC de temperatura. Através do primeiro estudo cinético considerou-se a concentração de 5% com 60 min (1 h) de tempo reacional como a melhor condição (90,73% atingido); para o segundo estudo cinético escolheu-se a razão molar 1:5 mol:mol em 120 min (2 h), já que atingiu 92,86% de acetato de eugenila. O reuso enzimático com Lipozyme TL IM apresentou uma elevada conversão de 94,32%. No segundo ciclo a conversão caiu para 75,18%, e no terceiro ciclo para 53,17%. Da amostra obtida na condição experimental otimizada e purificada confirmou-se através da RMN-1H que os espectros com seus respectivos deslocamentos dos átomos pertencem a uma molécula de acetato de eugenila. Na atividade antimicrobiana a média das bactérias Gram-negativas foi 17,55 mm, pelo qual foram mais sensíveis ao poder antimicrobiano do acetato de eugenila, em comparação das bactérias Gram-positivas, que tiveram uma média de 16,62 mm de halo de inibição. Estes resultados demonstram a importância da reação de esterificação enzimática para melhorar as propriedades do óleo essencial de cravo-da-Índia, para que o mesmo possa ser aplicado como antimicrobiano natural em alimentos e bebidas.Abstract: This work aimed to study the variables that interfere with the enzymatic synthesis of eugenyl acetate in a solvent free system. Eugenol, present in the essential oil of clove, and acetic anhydride were used as substrates for the reaction. Initially, for selection of the best biocatalyst were used commercial lipases as Novozym 435, Lipozyme RM IM and Lipozyme TL IM, besides assessing the influence of the humidity of the enzymes in the production of eugenyl acetate. Once the biocatalyst had been chosen, the effect of the velocity of agitation in the production of eugenyl acetate was evaluated. From the experimental design, the highest conversion (83.54%) reached was in terms of molar ratio 1:5 (mol of eugenol:mol of acetic anhydride), 5% (w/w of substrate) of enzyme concentration and 70 ºC of temperature. The first kinetic study permitted the selection of 5% of enzyme concentration and 60 min (1 h) of time as the best reaction condition (90.73%); from the second kinetic study was chosen as the best condition: 1:5 mol:mol of the molar ratio in 120 min, with 92.86% achievement of eugenyl acetate. Both kinetics show their specific rates, whose tendency was to decrease with the increment of the production of eugenila acetate. The enzyme Lipozyme TL IM reusability, firstly showed high conversion of 94.32%. In the second cycle the conversion dropped to 75.18%, and so for the third cycle 53.17%. The optimal experimental condition was purified and confirmed by 1H-NMR spectra, with the respective displacements of atoms belonging to a molecule of eugenyl acetate. In the antimicrobial activity, the mean was 17.55 mm for Gram-negative bacteria, whereby they were more sensitive to the antimicrobial power of eugenila acetate, compared to the mean obtained on Gram-positive bacteria which had an average 16.62 mm of inhibition halo. These results show the importance of an esterification reaction, to improve the properties of the essential oilof clove, so that it can be added as a natural antimicrobial agent in food and beverages