Enzymatic synthesis of the butyric flavor esters and valeric citronellyl by lipase of Rhizopus sp.

A capacidade catalítica da preparação bruta de lipase de Rhizopus sp foi testada comparando-se com outras lipases na síntese dos ésteres de aroma do álcool terpênico citronelol. A ação desta enzima foi comparada com as lipases de Fusarium 152 B, Fusarium 160 A1, Tricoderma sp e Alcaligenes sp. A lipase de Rhizopus sp pelo desempenho apresentado foi selecionada para este trabalho. Foi verificado o efeito do comprimento da cadeia carbônica do doador acila sobre o rendimento da reação, bem como o efeito da adição de solvente orgânico ao meio de reação. Foram verificadas melhores taxas de esterificação de acordo com o aumento do número de carbonos do ácido utilizado. Assim, os ésteres butirato e valerato de citronelila foram escolhidos para dar prosseguimento ao trabalho. Além disso, constataram-se as mesmas conversões molares tanto na presença de solvente orgânico (isooctano) quanto em meio livre de solvente. A etapa seguinte consistiu de um planejamento experimental fatorial completo com o intuito de otimizar a síntese dos ésteres em meio livre de solvente, tendo como parâmetros reacionais a razão molar entre os substratos (álcool/ácido) e a quantidade de enzima (% p/p em relação à massa de reagentes). Destes ensaios, verificou-se melhor habilidade catalítica da enzima quando se utiliza maior proporção de álcool (3:1) e maior quantidade de enzima (6%). Realizou-se a imobilização da lipase em celite a fim de verificar se a produtividade do sistema poderia ser aumentada através da reutilização. Este procedimentou resultou em um aumento das taxas de esterificação. Quando a enzima imobilizada foi aplicada sob as condições ótimas de razão molar entre os substratos e quantidade de enzima, obteve-se rendimentos de até 100% na síntese do butirato e do valerato de citronelila. Todavia, não obteve-se sucesso no que se refere à reutilização desta lipase imobilizada, tendo em vista que sua atividade caiu consideravelmente após poucos ciclos de uso. Os estudos realizados com a preparação de lipase bruta de Rhizopus sp demonstraram que a mesma não apresenta a propriedade de selecionar apenas um dos isômeros óticos do citronelol, apresentando baixa enantioseletividade nas condições analisadas.The enzymatic synthesis of citronellyl flavor esters with a non commercial lipase from Rhizopus sp was investigated. The results were compared with other lipases from Fusarium 152 B, Fusarium 160 A1, Tricoderma sp, and Alcaligenes sp. The lipase from Rhizopus sp was selected as better biocatalyst for the citronelyl ester synthesis. It was verified the effect of the acyl donor chain length as well as the use of organic solvent on the esterification rate. The ester production was higher for butyric and valeric acids. The same yield was observed in organic solvent (isooctane) and in solvent-free systems. A two level fatorial design was used to optimize the ester synthesis. The reaction parameters were substrate molar ratio (alcohol/acid) and enzyme amount (% for mass of reactants). This study showed that the lipase has the best catalytic activities with molar ratio 2,41:1 and enzyme amount, 6%. The behavior of the immobilized lipase on celite was studied and its esterification activity improved, mainly under the best operational conditions. However, immobilized lipase on celite is not appropriate with respect to reuse because its activity decreased after few cycles. During the study it was observed that the lipase has no enantioselectivity in the synthesis of citronellyl flavor esters