Evaluación de un sistema multienzimático inmovilizado para la producción de galacto-oligosacáridos a partir de lactosuero

Abstract

El lactosuero es un subproducto de la industria láctea que, debido a su elevada carga orgánica, puede emplearse como materia prima para la obtención de sustancias de alto valor agregado. En este trabajo se aprovechó su contenido de lactosa para la síntesis enzimática de galacto-oligosacáridos (GOS), compuestos prebióticos destinados al mercado de alimentos funcionales. La síntesis de los GOS se realizó con β-galactosidasas aisladas de Aspergillus oryzae y Aspergillus niger; ésta es de naturaleza reversible y se inhibe por la acumulación de glucosa en el medio. Para reducir dicha inhibición se evaluó la adición de glucosa oxidasa (GOx), logrando un menor contenido final de monosacáridos, la obtención de ácido glucónico y un rendimiento incrementado de prebióticos, que alcanzó los 128 g/L. Considerando el alto costo que representan estos catalizadores respecto al lactosuero, también se estudiaron métodos de inmovilización mono y multienzimáticos con el fin de reutilizarlos en múltiples ciclos de reacción. Para esto, se evaluó el atrapamiento en esferas de alginato y la formación de agregados enzimáticos entrecruzados. La inmovilización individual de β-gal por entrecruzamiento redujo el rendimiento de GOS a 22.8% (91 g/L), pero permitió su uso por 20 veces sin una degradación considerable de las enzimas. Por otra parte, los sistemas multienzimáticos co-inmovilizados aumentaron el rendimiento hasta en un 36%, consiguiendo 125 gGOS/L en el primer uso. De igual forma, generaron concentraciones de prebióticos superiores a los sistemas monoenzimáticos hasta por 13 ciclos de reacción, aunque con menor estabilidad en usos posteriores. (Texto tomado de la fuente).

Whey is a by-product of the dairy industry that, due to its high organic load, can be used as a raw material for obtaining high value-added substances. In this work, its lactose content was used for the enzymatic synthesis of galacto-oligosaccharides (GOS), prebiotic compounds targeted to the functional food market. The synthesis of GOS was carried out with β-galactosidases isolated from Aspergillus oryzae and Aspergillus niger; this is a reversible process and is inhibited by the accumulation of glucose in the medium. To reduce such inhibition, the addition of glucose oxidase (Gox) was evaluated, achieving a lower final content of monosaccharides, obtaining gluconic acid and an increased yield of prebiotics, which reached 128 g/L. Considering the high cost of these catalysts compared to whey, mono- and multi-enzymatic immobilization methods were also evaluated, in order to reuse them in multiple reaction cycles. For this purpose, the entrapment in alginate spheres and the formation of crosslinked enzyme aggregates were evaluated. Individual immobilization of β-gal by crosslinking reduced the yield of GOS to 22.8% (91 g/L), but allowed its use for 20 times without considerable enzyme degradation. On the other hand, co-immobilized multienzyme systems (β-gal+Gox) increased the yield by up to 36%, achieving 125 gGOS/L on the first use. Furthermore, they generated higher concentrations of prebiotics compared to the mono-enzymatic systems for up to 13 reaction cycles, although with lower stability in subsequent uses.