Modificación enzimática de la goma de mezquite para la obtención de L-arabinosa Público Deposited
In this work a study about production of a biocatalyst that is responsible of the hydrolysis of mesquite gum to obtaining L-arabinose released and emulsifies agents was carried out. Production of crude enzymatic extracts obtained from Aspergillus niger has been reported for the degradation of arabinofuranosyl-glucosides, arabinans, arabinoxylans, etc. Growth of A. niger is well known in both submerged and solid stated fermentations. Growth parameters of A. niger 10 obtained were Xmax = 3.03 g L-1 and μmax = 0.07 h-1. α-L-Arabinofuranosidase (EC 3.2.1.55) is responsible of the hydrolysis attributable to the cleavage of the 1Æ3 and 1Æ5 bonds of the L-arabinose in distinct polysaccharides. Maximum enzymatic activity obtained was 65.93 U L-1. Optimal temperature and activation energy for the crude extract were 50 °C and 46.15 KJ mol-1 and for the commercial enzyme 40 °C and 52.76 KJ mol-1, respectively. Apparent kinetic parameters for the crude extract were compared with those obtained for a commercial enzyme over the mesquite gum. The Km-app and Vmax-app values to the crude extract were 4.87 g L-1 and 0.15 μmol min-1 g -1, and to commercial enzyme were 76.45 g L-1 and 3.85 μmol min-1 g-1, respectively. Yields of L-arabinose recovery for the crude extract and the commercial enzyme were 17.04 % and 2.78 %, respectively, based on the reported average content of L-arabinose in mesquite gum. Mesquite gum pretreatment with 24 h of enzymatic hydrolysis and mesquite gum without hydrolysis were fractioned by hydrophobic interaction column. Three fractions were obtaining in both cases and the sugar and protein contents were determinate to evaluate indirectly the hydrophilic-lipophilic balance. Mesquite gum pretreatment with 24 h of enzymatic hydrolysis and first fraction of mesquite gum pretreatment with 24 h of enzymatic hydrolysis and second fractions of mesquite gum without hydrolysis and with hydrolysis could be useful like emulsifier agents. In conclusion the use of mesquite gum to release L-arabinose via enzymatic is possible and at the same time is possible the obtaining of emulsifier agents with add high value.
En el presente trabajo se llevó a cabo un estudio sobre la producción de un biocatalizador que se encarga de hidrolizar la goma de mezquite, permitiendo por una parte la liberación de L-arabinosa, mientras que por otra parte se obtengan agentes emulsificantes mejorados a partir de la misma goma de mezquite. El interés de producir L-arabinosa recae en las aplicaciones potenciales que se le da a nivel industrial en la producción de bio-etanol y en cuanto a su uso como inhibidor no competitivo de la sacarosa intestinal evitando su absorción en el intestino delgado. La producción de extractos enzimáticos crudos obtenidos a partir de Aspergillus niger ha sido reportada para la degradación de arabinofuranosil-glucósidos, arabinanos, arabinoxilanos, etc. Dada esta producción y conocido el crecimiento de A. niger en fermentaciones en medio líquido y en medio sólido, se puede intuir que la goma de mezquite puede ser utilizada como substrato para obtener un biocatalizador enzimático a partir de A. niger. Los parámetros de crecimiento obtenidos para A. niger 10 sobre la goma de mezquite fueron: Xmax = 3.03 g L-1 y μmax = 0.07 h-1. La enzima de interés es la α-L-arabinofuranosidasa (EC 3.2.1.55), ya que es la encargada de hidrolizar los enlaces 1Æ3 y 1Æ5 de la L-arabinosa presente en distintos polisacáridos, obteniéndose una máxima actividad enzimática de 65.93 U L-1. Se determinó la temperatura óptima y la energía de activación para el extracto crudo y para una enzima comercial α-L-arabinofuranosidasa siendo éstos 50 °C y 46.15 KJ mol-1 y 40 °C y 52.76 KJ mol-1, respectivamente. Se compararon los parámetros cinéticos aparentes del extracto crudo con aquellos obtenidos para una enzima comercial sobre la goma de mezquite. Los valores de Km-app y Vmax-app para el extracto crudo fueron de 4.87 g L-1 y 0.15 μmol min-1 g-1, y para la enzima comercial fueron de 76.45 g L-1 y 3.85 μmol min-1 g -1, respectivamente. Los rendimientos de L-arabinosa con el extracto crudo y la enzima comercial fueron de 17.04 % y 2.78 %, respectivamente, basados en lo reportado para el contenido promedio de L-arabinosa en la goma de mezquite. Del fraccionamiento de la goma de mezquite y la goma de mezquite con 24 h de hidrólisis se obtuvieron tres fracciones en ambos casos. El análisis de la composición de azúcares y proteínas revela diferencias en el balance hidrofílico-lipofílico, las fracciones con una posible importancia para su utilización como agentes emulsificantes son la goma de mezquite con 24 h de hidrólisis, la fracción 1 de la goma de mezquite con 24 h de hidrolisis y las fracciones 2 de la goma de mezquite sin hidrolizar y con 24 h de hidrólisis. En conclusión, el uso de la goma de mezquite para la obtención de L-arabinosa vía enzimática es viable y al mismo tiempo es posible obtener agentes emulsificantes con alto valor agregado.
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