Desarrollo de bioprocesos con enzimas y levaduras libres e inmovilizadas para la síntesis del edulcorante funcional D-tagatosa
- Autores: Fadia Cervantes Domínguez
- Directores de la Tesis: Francisco José Plou Gasca (dir. tes.), Lucía Fernández Arrojo (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2021
- Idioma: español
- Número de páginas: 150
- Tribunal Calificador de la Tesis: María Fernández Lobato (presid.), Francisco Javier Moreno Andújar (secret.), Bárbara Rodriguez Colinas (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biociencias Moleculares por la Universidad Autónoma de Madrid
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
- Resumen
La D-tagatosa es actualmente uno de los edulcorantes funcionales bajos en calorías más prometedores, este azúcar ha sido propuesto como un potencial prebiótico. Además, la D-tagatosa es capaz de modular el metabolismo de lípidos y reducir los síntomas asociados con la diabetes tipo 2, la hiperglucemia. Esta Tesis se centra en el desarrollo de una metodología totalmente biocatalítica para la obtención de D-tagatosa.
Se propuso la biotransformación secuencial del permeato de suero en D-tagatosa y se estudió cuidadosamente cada paso, con el fin de desarrollar la metodología con las mejores condiciones de reacción para cada caso.
El primer paso estudiado fue la hidrólisis del permeato de suerocon una nueva β-galactosidasa comercial de Bifidobacterium bifidum (Saphera).
Para el segundo paso, se propusieron dos enfoques diferentes para la transformación/eliminación de la D-glucosa del medio de reacción. Uno de ellos fue el uso de una glucosa isomerasa de Caldicoprobacter algeriensis (GICA) para transformar una parte de la D-glucosa en D-fructosa. También se llevó a cabo la inmovilización de esta enzima y el biocatalizador inmovilizado en Sepabeads EC-HA se utilizó con éxito en un biorreactor de perlas empaquetadas con una productividad de 1080 g L-1día-1.
El uso de Pichia pastoris fue la segunda opción para el tratamiento del permeato de suero hidrolizado; este microorganismo fue capaz de eliminar completamente la D-glucosa sin generar subproductos. P. pastoris se inmovilizó mediante atrapamiento con alginato de sodio y se pudo reutilizar eficazmente durante 13 ciclos.
Para la isomerización de D-galactosa en D-tagatosa, se utilizó la L- arabinosa isomerasa de Bacillus stearothermophilus. Se buscaron las mejores condiciones de reacción para obtener el azúcar deseado.
También se evaluó la inmovilización de esta enzima con diferentes soportes. El mejor fue un soporte de polimetacrilato (Sepabeads) activado con grupos etilamino (EC-EA). Posteriormente se desarrolló un biorreactor de lecho empacado, obteniendo una productividad inicial de D-tagatosa de 77 g L-1día-1.
El siguiente paso, fue la búsqueda de un microorganismo capaz de consumir D-galactosa sin consumir D-tagatosa eficientemente. De los 19 microorganismos analizados, elegimos la levadura no convencional, Schwanniomyces occidentalis. Con este microorganismo se probaron las mejores condiciones para consumir la D-galactosa y, posteriormente, se prepararon perlas de gel de alginato con S. occidentalis atrapado. Con este biocatalizador inmovilizado se realizaron con éxito 3 ciclos de 5 h cada uno.
Finalmente realizamos una reacción secuencial partiendo del permeato de suero como fuente de lactosa, utilizando las mejores condiciones de cada reacción previamente estudiada. Demostramos que es posible obtener un jarabe de D-tagatosa utilizando un residuo industrial como reactivo de partida, siguiendo una metodología completamente biocatalítica con enzimas y células completas.
