Estudio de la glicerólisis de trioleína para la producción de monoglicéridos vía enzimática con lipasas de Candida Rugosa y de Mucor Miehei

Abstract

Este trabajo se enfoca en el aprovechamiento de la glicerina, un importante residuo de la transformación oleoquímica y de la producción de biodiesel, como materia prima para la obtención de monoglicéridos, que tienen aplicación como emulsificantes para la industria alimenticia, farmacéutica y cosmética. Los procesos convencionales emplean catalizadores químicos, de notable impacto ambiental, baja selectividad y estrictas condiciones de reacción. Mediante el empleo de catálisis enzimática es posible contrarrestar estos inconvenientes, debido a que las lipasas manejan suaves temperaturas de reacción, aumentan la selectividad y son amigables con el medio. Sin embargo, suelen ser bastante costosas con respecto a los catalizadores químicos, por lo tanto es conveniente inmovilizarlas para lograr una mayor estabilidad y reutilización. Por lo tanto se optó trabajar con dos lipasas inmovilizadas, la lipasa de Candida rugosa inmovilizada en quitosano y la lipasa de Mucor miehei inmovilizada en resina de intercambio iónico macroporosa. Empleando un diseño experimental factorial 32 se evaluó el efecto de la temperatura entre 35 y 45°C, y la concentración de solventes acetona:isooctano entre 0,25:0,75 y 0,75:0,25 (v:v), en la actividad enzimática de las dos lipasas. Se encontró que la lipasa de Mucor miehei presentó la mayor actividad residual de 91% después de estar en contacto 24 horas con el solvente acetona:isooctano 0,75:0,25 (v:v) a 35°C. Mientras que la lipasa de Candida rugosa alcanzó una máximo de actividad residual alrededor de 56% después de estar 24 horas en contacto con acetona:isooctano 0,25:0,75 (v:v) entre 35 y 42°C. Con la lipasa de Mucor miehei a las mejores condiciones de estabilidad se condujo la glicerólisis de trioleína variando la actividad de agua inicial del biocatalizador (aw), la relación molar glicerina/trioleína y la cantidad de proteína según un diseño compuesto central rotatorio en cinco niveles y se siguió la producción de monoleína, dioleína y ácido oleico y la conversión de trioleína mediante diversas técnicas cromatográficas durante 24 horas de reacción, encontrando que a una aw=0.61, relación molar=2,88 y cantidad de proteína=90 mg se lograron rendimientos de 68% superiores al proceso comercial (40-60%) (Texto tomado de la fuente)

This work focuses on the use of glycerin, a major residue from oleochemical processing and biodiesel production, as feedstock for the production of monoglycerides, which have application as emulsifiers for the food, pharmaceuticals and cosmetics industries. Conventional processes employ chemical catalysts of considerable environmental impact, low selectivity and strong reaction conditions. Through the use of enzymatic catalysis, it is possible to counteract these disadvantages since lipases are handle with low reaction temperatures, its use increase the selectivity and are friendly to the environment. However, the lipases usually are quite expensive compared to chemical catalysts, so it is convenient to immobilize them to achieve greater stability and reusability. In this order of ideas, two lipases were selected to work with, lipase from Candida rugosa immoblilized on chitosan and lipase Mucor miehei immobilized on a macroporose ionic exchange resin. Using a 32 factorial experimental design, the effect of temperature between 35 and 45ºC and solvent concentrations of acetone:isooctane between 0,25:0,75 and 0,75:0,25 (v:v) were evaluated on the activity of the lipase. Lipase from Mucor miehei showed the higher residual activity (91%) after been in contact 24 h with the solvent acetone:isooctane 0,25:0,75 (v:v) at 35ºC. Meanwhile, lipase from Candida rugosa reached a maximum residual activity around 56% after 24 h contact with solvent acetone:isooctane 0,25:0,75 (v:v) between 35 and 45ºC. Using the best stability conditions for lipase from Mucor miehei, the glycerolysis of trioleína was carried out varying the biocatalyst initial water activity (aw), the molar ratio of glycerin/trioleína and the amount of protein using a rotating central composite design in five levels during 24 h. The production of monoolein, diolein and oleic acid were followed by several chromatographic techniques during the reaction, finding that at aw = 0,61, molar ratio = 2,88 and amount of protein = 90 mg, monoolein yields over 68% higher than the commercial process (40-60%) are obtained.