Interesterificación enzimática: análisis del progreso de la reacción

PACHECO, CONSUELO; CARRIN, MARIA ELENA

San Rafael

Congreso; Congreso Latinoamericano de Ingeniería y Ciencias Aplicadas; 2012

Debido a la necesidad de la industria alimentaria de utilizar grasas plásticas o sólidas con bajo contenido de colesterol y de isómeros trans, la interesterificación se presenta como una alternativa válida para la obtención de dichos productos. Especialmente, la modificación de aceites catalizada por lipasas presenta selectividad y especificidad, además de poseer elevada actividad en condiciones de reacción suaves. Durante la interesterificación enzimática, inicialmente se mezclan dos sustratos distintos de triglicéridos y la incorporación de la enzima determina el comienzo del intercambio entre los ácidos grasos. El producto final resulta ser una nueva mezcla de triglicéridos, principalmente, diferentes de los sustratos originales, y una cierta cantidad de subproductos de la reacción. Dichos subproductos son ácidos grasos libres, glicerol, monoglicéridos y diglicéridos. En la literatura científica existen algunos planteos teóricos para este tipo de reacciones, con simplificaciones principalmente desde el punto de vista de la cantidad de especies reactantes y productos involucradas. El estudio experimental de la cinética de interesterificación, incluyendo la cuantificación de subproductos, es un tema aún no muy abordado. El principal objetivo de este trabajo es cuantificar los cambios de los compuestos participantes de la reacción (reactivos, productos y subproductos) para empezar a dilucidar el comportamiento cinético de estas reacciones enzimáticas complejas. Los sustratos originales utilizados fueron aceite de soja (líquido) y aceite de soja totalmente hidrogenado (sólido). Se evaluó el desempeño de 2 biocatalizadores inmovilizados comerciales: RM IM y TL IM (de NovoNordish). Se trabajó en reactores batch agitados, con distinta relación entre sustratos, carga enzimática y temperatura, con y sin solvente (hexano). Se evaluó la composición de triglicéridos y subproductos (ácidos grasos libres, glicerol, monoglicéridos y diglicéridos) por cromatografía gaseosa, y los resultados se agruparon por tipo de producto o subproducto y grado de insaturación para simplificar el análisis global. Los resultados experimentales muestran que los cambios más importantes en las composiciones de cada compuesto o grupo de compuestos considerado se dan en las primeras 6 h de reacción. En ningún caso se detectó formación de glicerol y los niveles de monoglicéridos siempre fueron bajos (menor 35 mM) comparados con los de diglicéridos (hasta 300 mM) y triglicéridos (hasta 850 mM), por lo cual se puede asegurar que en todos los casos existe la tendencia al equilibrio entre las reacciones de hidrólisis y de esterificación. La relación inicial de sustratos afecta el nivel de equilibrio logrado, independientemente del biocatalizador utilizado y de la presencia o no de solvente. Con TL IM se obtuvieron menores concentraciones de diglicéridos que con RM IM, lo cual en parte puede deberse al contenido distinto de agua que posee cada biocatalizador. La presencia de solvente afecta el comportamiento inicial de la reacción. El presente estudio aporta datos experimentales novedosos para el sistema de reacción estudiado, permitiendo a futuro plantear modelos matemáticos para representar dicho comportamiento. La obtención de los modelos cinéticos de reacción es fundamental para el desarrollo futuro de reactores afines.