Avaliação da atividade catalítica da enzima horseradish
peroxidase na oxidação de diferentes derivados
fenólicos**. Ciências matemáticas e naturais.
Everton
1 Universidade
1,2
Skoronski*(PG) ,
Felipe Gomes Santos
1
(IC) *[email protected]
do Sul de Santa Catarina, Grupo de Pesquisas em Catálise Enzimática e Síntese Orgânica – GRUCENSO, Av. José Acácio Moreira, 787, CEP 88704-900, Tubarão,
SC
2 Universidade Federal de Santa Catarina, Laboratório de Engenharia Bioquímica - EQA, Campus Universitário, Trindade, Caixa Postal 476, CEP 88040-900, Florianópolis, SC.
**Trabalho de pesquisa vinculado a bolsa de pesquisa do artigo 170.
.
Introdução
O presente trabalho tem por objetivo realizar um estudo sobre a
eficiência da enzima horseradish peroxidase na degradação de fenol, ácido
p-hidroxibenzóico e p-nitrofenol sendo que a atividade da enzima pode ser
alterada devido a presença de grupos substituíntes na molécula de fenol e
avaliar os efeitos cinéticos e de equilíbrio químico em todas as reações.
Metodologia
Foram preparadas amostras sintéticas distintas de águas
contaminadas com ácido p-hidroxibenzóico, fenol e p-nitrofenol em
concentrações de 10, 25, 50, 75 e 100 mg.L-1. Os experimentos foram
conduzidos nas temperaturas de 30, 40, 50 e 60°C sob agitação mecânica
em banho-maria do tipo DUBNOFF. Os mesmos foram alimentados com as
soluções preparadas pela adição de fenol, ácido p-hidroxibenzóico e pnitrofenol. Cada solução recebeu solução de peróxido de hidrogênio e
enzima horseradish peroxidade. As reações foram conduzidas em diferentes
condições de pH, temperatura e concentração de reagentes. As
concentrações de enzima e peróxido de hidrogênio foram mantidas
constantes. A quantidade de substrato remanescente no meio foi medida
através de análise de fenóis totais (NBR 10740).
Resultados
100
80
60
40
Fenol
20
p-nitrofenol
Ác. p-hidroxibenzóico
0
0
10
20
30
Tempo (min)
40
50
60
Figura 01 – Degradação dos compostos fenólicos em função do tempo, das reações a 40°C e de
concentração de 100ppm, onde obteve-se os melhores rendimentos.
Velocidade s iniciais (mg.L1.m-1)
Objetivos
Concentração (ppm)
Os composto fenólicos encontram-se presentes em efluentes de
diversas industrias tais como agroindústria, indústria de papel, indústria do
vinho, indústria farmacêutica, indústria petroquímica e indústria de
pesticidas. Estes poluentes além de serem extremamente tóxicos a vida
humana e ao meio ambiente aquático, inviabilizam os eficientes processos
biológicos de tratamento de efluentes já conhecidos, já que os compostos
fenólicos são bastante tóxicos aos microorganismos. Várias técnicas vêm
sendo estudadas a fim de degradar estes compostos presentes nos rejeitos
industriais. Dentre elas, o tratamento enzimático vem ocupando uma área
de destaque. Diversos estudos apresentados pela comunidade acadêmica
apresentam o potencial de enzimas na degradação de alguns compostos
químicos. Entretanto ainda existem poucos estudos mostrando a eficiência
de oxidação de derivados fenólicos, uma vez que os efluentes industriais
apresentam uma variedade de compostos fenólicos substituídos
Cinética das reações com concentração de 100ppm a 40°C
Curva de velocidades iniciais
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
fenol
ác. p-hidroxibenzóico
p-nitrofenol
0
10
20
30
40
50
60
70
Concentração (ppm)
80
90
100
110
Figura 02 – Curvas de velocidades iniciais que apontam que quanto maior a concentração de
enzima, maior a velocidade de degradação até atingirem o estado de equilíbrio.
Utilizando a modelagem de Michaelis-Menten pôde-se calcular
a
velocidade máxima de
oxidação dos composto fenólicos, onde a
velocidade de oxidação do fenol e do ácido p-hidroxibenzóico são 2,6372,
2,9069 mg.L-1.min-1
Conclusões
Com a realização desse trabalho foi possível observar que a
aplicação de enzimas horseradish peroxidase na degradação de ácido phidroxibenzóico e fenol pode ser uma atrativa metodologia visando a
otimização dos processos de tratamento de efluentes. Porém, a sua
eficiência deve ser testada em amostras de efluentes reais, onde a técnica
de imobilização enzimática se faz necessária.
Bibliografia
RUBIO, J. Removal of phenol by enzymatic oxidation and flotation. Brazilian Journal of
Chemical Engineering. 2000:4-7.
SCRIBAN, R. et al.Biotecnologia. São Paulo: Manole. p.489.
Com este método foi possível reduzir a concentração de ácido phidróxido benzóico 100 mg.L-1 para 45 mg.L-1 em 60 minutos, de fenol 100
mg.L-1 para 44 mg.L-1 em 30 minutos. Para o composto p-nitrofenol a
enzima não apresentou atividade. Observou-se que a enzima horseradish
peroxidase tem sua temperatura de maior eficiência de trabalho a 40°C e
com o aumento da mesma a enzima começa apresentar desnaturação e
como conseqüência tem sua atividade enzimática reduzida. Pôde-se
observar também que quanto maior a concentração de substrato, maior a
eficiência da enzima e logo maior a velocidade de oxidação até alcançar o
estado de equilíbrio.
WHITELEY, C. G; LEE, D. J. Enzyme Technology and Biological remediation. Enzyme
and Microbial Technolgy. 2006:291-316.
Wu, ET AL.. A model for the protective effect of additives on the activity of horseradish
peroxidase in the removal of phenol. Enzyme and Microbial Technology. 1998:315-322.
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