Proceduri pentru obținerea lipidelor purtătoare ca sisteme de eliberare a ingredientelor

Proceduri pentru obținerea lipidelor purtătoare ca sisteme de eliberare a ingredientelor alimentare bancare

Autori:Daniel Tenllado van Der Reijden
Directorii tezei:Carlos Torres Olivares (dir. Tes.), Guillermo Reglero Rada (codirer. Tes.)
Citind: La Universitatea Autonomă din Madrid (Spania) în 2013
Idiom: Spaniolă
Curtea de calificare a tezei:Tiziana Fornari (președinte), Luis Vázquez de Frutos (secret), Ana Ramírez de Molina (purtător de cuvânt), E. Ibáñez Ezequiel (purtător de cuvânt), Rosa María Blanco Martín (purtător de cuvânt)
Textul complet nu este disponibil (Aflați mai multe.)
rezumat
Sinteza unei lipide structurate sau transportul lipidic al unei substanțe cu interes biologic trebuie să se bazeze pe diverse tehnologii care trebuie realizate. Aceste tehnologii trebuie să fie scalabile industrial, ieftine și curate, atât pentru mediu, cât și pentru a obține un produs final fără impurități.

În timpul procesului de sinteză, este necesar să se cunoască în orice moment compoziția probelor cu care se lucrează, pentru care grupul în care a lucrat doctorandul a publicat metode de analiză [1] și cu care lucrează în mod regulat.

Cu scopul de a avea un nou instrument de analiză și de a face cuantificarea probelor mai robustă, s-a realizat dezvoltarea unei noi metode de cromatografie a gazelor. Scopul a fost împărțirea probei în cromatograf pe clase de lipide și posibilitatea de a le cuantifica fără a fi necesară efectuarea unei pregătiri anterioare a probei, pentru care s-a făcut o injecție directă în coloană. Pentru cuantificarea probelor injectate, dodecanul și hexadecanul au fost utilizate ca standarde interne. Un factor de răspuns a fost obținut pentru fiecare dintre analiții studiați prin intermediul a cinci injecții succesive de standarde pure la concentrații cunoscute [2]. În toate cazurile, rezoluția diferitelor vârfuri a fost mai mare de 3,5, ceea ce indică o separare completă a tuturor componentelor studiate.

Biocataliza enzimatică s-a dovedit a fi un instrument eficient, selectiv și curat, atât pentru sinteză, cât și pentru cataliza unei lipide. Utilizarea enzimelor într-o anumită etapă industrială implică un cost ridicat al procesului, astfel încât reutilizarea biocatalizatorului este esențială. La rândul său, reutilizarea enzimei trebuie făcută în așa fel încât produsul obținut să fie întotdeauna același, indiferent de ciclul de reutilizare a aceluiași lot de biocatalizator. Pentru aceasta este necesar să se modeleze cinetica reacției enzimatice, considerând dezactivarea enzimei ca fiind unul dintre parametrii cheie.

După diferite teste folosind enzime diferite în condiții de reacție multiple, sa decis să se lucreze cu lipaza de la Pseudomona cepacia (reclasificată recent ca Burkhoderia cepacia) în reacții de alcooliză, deoarece a produs o conversie ridicată a trigliceridelor (90%) în timp redus iar reutilizarea sa a fost fezabilă, deoarece dezactivarea reacțiilor de alcooliză a fost foarte scăzută. Pentru a lucra cu această lipază, a fost dezvoltată o metodă de imobilizare care a permis recuperarea enzimei după fiecare ciclu de reacție.

S-a putut vedea cum concentrațiile de FAEE prezente în amestecul de reacție au variat în timpul ciclurilor 2, 5, 10 și 15. Concentrația FAEE la 6 ore de reacție în ciclurile 2, 5, 10 și 15 a fost 1104,3, 897,7, 613,9 și respectiv 441,8 mM. Aceste rezultate au indicat faptul că inactivarea lipazei a avut un efect semnificativ asupra producției de FAEE. Dacă dezactivarea ar fi neglijabilă, s-ar fi obținut niveluri similare de FAEE în cele patru cicluri studiate. Pentru a descrie pierderea activității enzimatice în timp, un model de dezactivare a fost încorporat în modelul cinetic. Pentru a îmbunătăți calitatea potrivirii, a fost utilizată o expresie matematică pentru a descrie dezactivarea enzimatică care considera un mecanism de dezactivare ireversibil însoțit în paralel de o rearanjare ireversibilă a lipazei producând o formă activă stabilă. Valorile obținute cu acest model de dezactivare a enzimei au oferit o potrivire bună a valorilor obținute cu datele experimentale.

Acest rezultat a indicat că mecanismul cel mai probabil pentru dezactivarea lipazei a urmat două procese paralele care duc la o formă stabilă și activă de lipază și o formă inactivă. Datorită acestui fapt, acest model de dezactivare a fost utilizat în predicția timpilor de reacție pentru reutilizarea optimă a biocatalizatorului. Încorporarea acestui termen de dezactivare a enzimei a făcut posibilă utilizarea conceptului de timp de pseudo-reacție, care transformă timpul de reacție al fiecărui ciclu în noile lor valori corespunzătoare, adică cele care ar fi fost obținute dacă enzima nu ar fi fost parțial dezactivat.

Conceptul de timp de pseudo-reacție răspunde la inactivarea lipazei și permite ajustarea datelor cinetice ale diferitelor reacții efectuate cu același lot de lipază, dar cu grade diferite de dezactivare. O aplicație importantă a acestui concept a fost aceea de a putea prezice cât timp amestecul de reacție a trebuit să rămână în contact cu lipaza, pentru a obține un anumit grad de alcooliză, în funcție de gradul de dezactivare a lipazei utilizate.

O primă predicție a fost făcută cu același lot de lipază utilizat în ultimele 15 teste. Acest lot a corespuns unei lipaze imobilizate care a funcționat în reacții de alcooliză timp de 90 de ore. Scopul a rămas să se obțină o conversie de 90% a TAG-urilor, rezultând o concentrație FAEE de 933,7mM, care a fost stabilită ca țintă. Această concentrație trebuia atinsă fără a lua în considerare activitatea reziduală a lipazei utilizate. Conform modelului de dezactivare propus, timpul de pseudo-reacție produs de această concentrație de FAEE a fost t * = 2.772 h. În cele din urmă, utilizând ecuația obținută cu modelul cinetic, a fost posibil să se prezică timpul necesar pentru a dura cel de-al 16-lea ciclu pentru a obține concentrația molară țintă a FAEE. Acest timp de reacție s-a dovedit a fi de 19,7 ore. Al 16-lea ciclu de alcooliză a fost efectuat experimental timp de 19,7 ore, obținându-se o concentrație FAEE de 876,0mM. Acest rezultat a relevat o concordanță rezonabilă între conversia experimentală și cea prezisă de modelul cinetic.

Ca exemplu de transport al lipidelor unei substanțe de interes biologic și industrial, s-a efectuat studiul esterificării tirozolului cu acid gras oleic. Acest studiu s-a axat pe cunoașterea efectului diferitelor variabile care au intervenit în proces. Reacția a fost efectuată în condiții echimolare și într-un mediu de reacție fără solvent. Au fost studiate efectele dimensiunii particulelor de tirozol, a temperaturii, a concentrației biocatalizatorului și a presiunii reduse. În plus, au fost efectuate studii de reutilizare a biocatalizatorilor, precum și activitatea antioxidantă prin testul rancimat. Toate aceste studii au fost efectuate comparând candida antarctică lipază imobilizată în aglomerate de octil-silice cu Candida antarctică lipază imobilizată de Novozym (435).