Producción de oligosacáridos de manosa (MOS) a partir de semillas de naidí usando enzima comercial inmovilizada

Abstract

En este estudio, se constató a través de análisis como FTIR, XRD y otros métodos fisicoquímicos que las semillas de açaí o naidí (Euterpe oleracea) -SN- presentan un alto contenido de hemicelulosa y manano. Para producir manano-oligosacáridos (MOS) a partir de estas semillas trituradas, se empleó un coctel enzimático con mananasa como actividad principal inmovilizada en una matriz de biopolímero compuesta por aceite de pino epoxidado y fibra de cápsula de achiote, dando como resultado un material enriquecido con MOS. La enzima inmovilizada fue preparada y caracterizada a través de técnicas como FTIR y SEM, alcanzando una eficiencia de inmovilización que superó el 75% y una notable estabilidad operativa de al menos 10 ciclos. La idoneidad de las semillas de naidí como materia prima para la generación de MOS se confirmó mediante pruebas de hidrólisis enzimática, tanto en fases homogéneas como heterogéneas. Estas pruebas tenían como objetivo identificar las condiciones óptimas de pH y temperatura para la producción de MOS, minimizando la formación de manosa. En la fase homogénea, se obtuvieron resultados favorables a 37°C, 36 U/g, un tiempo de reacción menor a 3 horas y un pH de 8.5, mientras que en la fase heterogénea se lograron a 59°C, 17.5 U/g, con un tiempo de reacción de 2.8 horas y un pH de 7.9. Se diseñaron configuraciones de procesos específicas para producir un pienso utilizando semillas hidrolizadas enriquecidas con MOS. Estas configuraciones se basaron en datos experimentales y fueron evaluadas con herramientas como SuperPro Designer V9.5 para el análisis tecnoeconómico y SimaPro para la evaluación ambiental. El análisis preliminar comparativo concluyó que el sistema biopolímero-mananasa es un eficiente biocatalizador para transformar de manera sostenible el SN de frutos cultivados en Chocó en un material rico en MOS, reduciendo así los impactos ambientales asociados a la etapa de hidrólisis y mostrando viabilidad económica (Texto tomado de la fuente)

In this study, it was confirmed through analyses such as FTIR, XRD, and other physicochemical methods that açaí or naidí (Euterpe oleracea) seeds - SN - exhibit a high content of hemicellulose and mannan. To produce mannan-oligosaccharides (MOS) from these crushed seeds, an enzymatic cocktail with mannanase as the principal immobilized activity was employed in a biopolymer matrix composed of epoxidized pine oil and annatto capsule fiber, resulting in a material enriched with MOS. The immobilized enzyme was prepared and characterized using techniques like FT-IR and SEM, achieving an immobilization efficiency exceeding 75% and notable operational stability for at least 10 cycles. The suitability of naidí seeds as a raw material for MOS generation was confirmed through enzymatic hydrolysis tests, both in homogeneous and heterogeneous phases. These tests aimed to identify the optimal pH and temperature conditions for MOS production, minimizing the formation of mannose. In the homogeneous phase, favorable results were obtained at 37°C, 36 U/g, a reaction time of fewer than 3 hours, and a pH of 8.5, while in the heterogeneous phase, these conditions were achieved at 59°C, 17.5 U/g, with a reaction time of 2.8 hours and a pH of 7.9. Specific process configurations were designed to produce feed using hydrolyzed seeds enriched with MOS. These configurations were based on experimental data and evaluated using tools like SuperPro Designer V9.5 for techno-economic analysis and SimaPro for environmental assessment. The preliminary comparative analysis concluded that the biopolymer-mannanase system is an efficient biocatalyst for sustainably converting SN from fruits grown in Chocó into a material rich in MOS, thereby reducing the environmental impacts associated with the hydrolysis stage and demonstrating economic viability.