Biorreactor continuo de lecho fijo para producción de fructooligosacáridos (FOS)

VALDEÓN DH; PEROTTI NI; DAZ M; ARAUJO, PZ

Montevideo

Simposio; II Simposio Latinoamericano de Biocatálisis y Biotransformaciones; 2016

Fac. de Química - Gral. Flores - Montevideo - Uruguay

Biorreactor continuo de lecho fijo para producción de fructooligosacáridos (FOS) Daniel H. Valdeón1, Paula Z. Araujo1, Mirta Daz2,3, Nora I. Perotti1,41DIPyGI, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología, Universidad Nacional de Tucumán, Argentina; 2INIQUI-CONICET, Argentina; 3Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Nacional de Salta, Argentina; 4PROIMI-CONICET, Argentina. dvaldeon@herrera.unt.edu.arIntroducciónLos prebióticos son ingredientes alimentarios no digeribles que afectan benéficamente al huésped mediante la estimulación selectiva del crecimiento y/o actividad de algunas especies de bacterias ya residentes en el colon, contribuyendo a la mejora de la salud del huésped [1]. Los fructooligosacáridos (FOS) son reconocidos y usados como prebióticos habiendo alcanzado el estatus de GRAS (Generally Regarded As Safe) en Estados Unidos y el de FOSHU (Foods for Specified Health Use) en Japón [2,3]. Los FOS están formados por una unidad de glucosa en el extremo no reductor y de 2 a 10 unidades de fructosa enlazadas por uniones glicosídicas β(2→1).Los FOS se pueden sintetizar a partir de sacarosa por la acción de enzimas con actividad de transfructosilación, y el gran desafío en los últimos años ha sido explorar las diferentes estrategias de producción. Los métodos de inmovilización de enzimas con rendimientos significativos posibilitan el desarrollo de procesos productivos rentables. En estos términos, el diseño de biocatalizadores y su implementación en reactores continuos, tubulares o en tanques, juegan un papel importante en los procesos industriales, presentando una gran ventaja tecnológica. La producción de FOS a escala industrial puede realizarse en procesos en lotes o continuos, siendo estos últimos preferibles dada su alta productividad, mayor rendimiento del producto y posibilidad de un mayor control sobre el proceso. La implementación de los reactores continuos para la producción FOS exige un estudio minucioso de las propiedades del biocatalizador y de las condiciones óptimas del proceso. En este trabajo se presenta un estudio de un biorreactor a escala laboratorio para la producción de FOS, utilizando sacarosa como materia prima y fructofuranosidasa de Aureobasidium sp. como catalizador enzimático inmovilizado sobre la base de un soporte inorgánico (TiO2), entrecruzado con polietilenimina (PEI) y encapsulado en gelano.ResultadosSe montaron dos reactores continuos de lecho fijo para la producción de FOS. Los sistemas fueron mantenidos a 40°C, temperatura óptima del biocatalizador según estudios previos. Se trabajó con el reactor 2 en producción continua por 30 días, con un caudal de 0,12 mL min-1, velocidad ascensional 0,3 cm min-1 y tiempo de residencia hidráulica (TRH) de 66,7 min. El biocatalizador no presentó distorsiones mecánicas ni pérdida de la enzima encapsulada. No se detectó canalización ni tortuosidad de las corrientes ascensionales. El gelano se mantuvo estable, sin muestras de empaquetamiento y sin disrupción de las esferas en la columna de lecho fijo. El porcentaje de conversión de sacarosa fue del 52 % promedio durante los 30 días de régimen continuo, con alimentación entre 26-28 % de sacarosa. La productividad del proceso fue de 830 gFOS día-1L-1.Conclusiones?El biocatalizador soportado en PEI/TiO2/Gelano demostró ser estable en las condiciones óptimas de trabajo.?El biorreactor montado para la producción de FOS a partir de sacarosa comercial, ha mostrado excelente productividad luego de 30 días continuos de trabajo.?Proyecciones. Escalamiento del biorreactor. Análisis de otras matrices de soporte más económicas.