Enzimas podem tornar reações químicas mais baratas e ecológicas

A xilose é uma substância presente no bagaço de cana de açúcar. Ela pode ser transformada em xilitol, de grande interesse nas áreas farmacêutica e alimentícia. Trata-se de um adoçante natural com sabor semelhante ao açúcar; mas, com 40% de calorias a menos, pode ser consumido por diabéticos e pessoas de todas as idades e, ainda por cima, inibe o crescimento da bactéria Streptococcus mutans, com isto reduzindo a susceptibilidade do consumidor à cárie.

“Existem basicamente dois processos para a produção do xilitol a partir da xilose – síntese química e fermentação do hidrolisado da madeira. Ambos não são baratos e não são amigáveis ao meio ambiente”, explica o professor Michele Vitolo, responsável pelo laboratório. “Já o método estudado pelo LABE é mais eficiente, mais limpo e de grande reprodutibilidade”, completa ele.

Enzimas

A “biocatálise enzimática”, que dá nome ao laboratório, é um processo no qual uma reação química é acelerada por meio da utilização de um catalisador (acelerador) de natureza biológica – ou seja, uma enzima. A vantagem é que utilizar enzimas como catalisador, em geral, torna o processo mais rápido, barato e ecologicamente correto.

A ênfase do laboratório desde sua criação, em 2000, tem sido a utilização de enzimas (invertase, glicose oxidase e catalase), separada ou simultaneamente, para converter a sacarose em outros produtos de interesse comercial, como a frutose (empregada industrialmente como adoçante), a glicose e o ácido glicônico (empregado nas indústrias químicas para limpeza de superfícies metálicas em processos de galvanoplastia, e usado na produção de gliconato de cálcio, empregado em medicamentos para o fígado). A sacarose é uma matéria-prima barata e abundante no País, enquanto a frutose, a glicose e o ácido glicônico são produtos de maior valor agregado. No momento, o Brasil importa 100% da frutose e 60% do ácido glicônico que consome.

O aspecto interessante da biocatálise enzimática estudada no LABE é que a separação da mistura frutose e ácido glicônico é feita pela passagem da solução por uma coluna contendo resinas de troca iônica da qual resultam duas soluções aquosas, uma contendo apenas frutose e a outra, ácido glicônico. A solução de ácido glicônico resultante já sai na forma comercial deste produto, restando apenas embalar. A frutose, por sua vez, é facilmente precipitada a partir da solução. Uma vez separada, é seca e embalada. “Uma usina de açúcar e etanol que venha a utilizar o processo poderá ter um meio alternativo para converter excesso de açúcar (sacarose) em produtos mais valiosos, como frutose e ácido glicônico”, diz o professor.

Patente

O LABE tem três pedidos de patente tramitando no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI), em fase de análise por especialista, sob a coordenação da Agência USP de Inovação: “Método de imobilização de enzima em suporte inerte e complexo resina-enzima assim obtido”; “Processo contínuo de obtenção de derivados da sacarose”; e “Processo de obtenção de xilitol a partir da xilose através de bioconversão enzimática em reator com membrana”.

O Laboratório de Biocatálise Enzimática atualmente conta com quatro pesquisadores – uma farmacêutica, uma bióloga e dois biotecnológos. Também tem atraído o interesse de alunos de graduação, para iniciação científica e execução de trabalhos de conclusão de curso, e de pós-graduandos, para aperfeiçoamento no manuseio de enzimas de interesse industrial. O objetivo principal do laboratório é a formação de mão de obra qualificada na manipulação de enzimas. “A maioria das pessoas formadas ao longo dos anos têm se direcionado ao setor acadêmico”, afirma o professor Michele Vitolo.