El grupo de investigación de la Universidad de Burgos, Biotecnología Industrial y Medioambiental (BIOIND) ha estudiado los efectos del tratamiento con CO2 supercrítico sobre la actividad de varias enzimas, obteniendo resultados prometedores para su utilización como biocatalizadores en medio supercrítico.

Figura 1. Las enzimas fueron tratadas con CO2-SC a distintas condiciones de presión, tiempo y temperatura. En la imagen, de izqda. a dcha., las enzimas estudiadas: Lipozyme RM IM, Lipozyme 435, Palatase 20000 L y Lipozyme CALB L junto con una reproducción de una molécula de CO2 mediante impresión 3D.
Figura 1. Las enzimas fueron tratadas con CO₂-SC a distintas condiciones de presión, tiempo y temperatura. De izqda. a dcha., enzimas estudiadas: Lipozyme RM IM, Lipozyme 435, Palatase 20000 L y Lipozyme CALB L junto con una reproducción de una molécula de CO₂ mediante impresión 3D.

 

Resumen:

El dióxido de carbono supercrítico (CO2-SC) es CO2 en condiciones de presión y temperatura por encima de sus valores críticos (TC = 31,2 °C; pC = 73,8 bar). En estas condiciones, el fluido presenta propiedades intermedias entre líquido y gas, lo que permite su utilización como agente de extracción y fraccionamiento de aceites y grasas vegetales, antioxidantes naturales, alcaloides, aromas y especias, etc. Estos procesos se encuentran implem1entados a nivel industrial desde hace décadas en sectores como el químico, agroalimentario, petroquímico o farmacéutico.

En los últimos años se ha propuesto la utilización de CO2-SC como medio de reacción no acuoso. A diferencia de los disolventes orgánicos que se emplean actualmente, el CO2-SC es accesible y barato y no es tóxico ni inflamable. Además es un gas en condiciones ambientales, por lo que se elimina por despresurización sin dejar ningún residuo.

1-s2.0-S0896844614X00124-cov150hEl CO2-SC se puede utilizar en reacciones catalizadas por enzimas, moléculas proteicas que actúan como catalizadores biológicos y que presentan una elevada especificidad, resultando en un proceso que incorpora los principios de la Química Verde.

En este trabajo, y como paso previo al estudio de la reacción enzimática en CO2-SC, se planteó el estudio de los efectos del tratamiento con CO2-SC sobre la actividad de distintos preparados de enzimas disponibles a nivel comercial. Se utilizaron 2 enzimas inmovilizadas: Lipozyme RM IM de Rhizomucor miehei (RM) y Lipozyme 435 de Candida antárctica (435); y sus equivalentes en forma libre: Palatase 20000L (PAL) y Lipozyme CALB L (CALB), respectivamente.

Se ha comprobado que el tratamiento con CO2-SC disminuye ligeramente la actividad residual de las enzimas inmovilizadas estudiadas (RM y 435), posiblemente por deshidratación parcial de la enzima y su soporte.

En el caso de las enzimas libres (PAL y CALB), se observó un aumento de actividad residual tras el tratamiento en condiciones suaves. El posterior análisis del espectro fluorescente de las enzimas reveló que las enzimas tratadas presentaban una estructura más abierta, con el centro activo (zona catalítica) más accesible a los sustratos, lo que explicaría el aumento de actividad.

El estudio, publicado en la principal revista internacional especializada en fluidos supercríticos, es fundamental para elegir el tipo de biocatalizador y las condiciones experimentales más adecuadas para llevar a cabo reacciones enzimáticas en CO2-SC. Una de las aplicaciones que nuestro Grupo está estudiando actualmente es la modificación de aceites y grasas ricos en omega 3 para obtener concentrados de estos compuestos beneficiosos para la salud.

Palabras clave: Dióxido de carbono supercrítico; Enzima

Referencia bibliográfica del artículo:

Melgosa, R., Sanz, M. T., Solaesa, A. G., Bucio, S. L., & Beltran, S. (2015). Enzymatic activity and conformational and morphological studies of four commercial lipases treated with supercritical carbon dioxide. Journal of Supercritical Fluids, 97, 51-62. doi: 10.1016/j.supflu.2014.11.003

Dirección de contacto con el autor:

Rodrigo Melgosa Gomez (rmgomez@ubu.es). Universidad de Burgos. Departamento Biotecnología y Ciencia de los Alimentos. Ingeniería Química. Grupo de investigación Biotecnología Industrial y Medioambiental (BIOIND)

Datos de la revista:

Journal of Supercritical Fluids  (Elsevier). ISSN: 0896-8446,  eISSN: 1872-8162.

  • Revista indexada en  Science Citation Index (WOS)
  • Factor de impacto (2013): 2,571  Q1 posición 27/133 en la categoría Engineering Chemical. (Fuente consultada Journal Citation Report®)
  • SCImago Journal Rank (SJR): 1,141   Q1 posición 33/333 en la categoría Chemical Engineering

Otra información relevante:

Rubio-Rodríguez, N., Beltrán, S., Jaime, I., de Diego, S.M., Sanz, M.T., Carballido, J.R. (2010). Production of omega-3 polyunsaturated fatty acid concentrates: A review. Innov. Food Sci. Emerg. Technol., 11, 1–12. doi: 10.1016/j.ifset.2009.10.006

 Resumen redactado por Rodrigo Melgosa Gomez.