?url_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rft.title=Estudio+y+preparaci%C3%B3n+de+biocatalizadores+basados+en+lipasa+inmovilizada+en+diferentes+soportes.+Aplicaci%C3%B3n+a+la+obtenci%C3%B3n+de+biodiesel&rft.creator=Garc%C3%ADa+Gonz%C3%A1lez%2C+Sergio&rft.contributor=Fern%C3%A1ndez+L%C3%B3pez%2C+Mar%C3%ADa+Ascensi%C3%B3n&rft.subject=Industrial+Engineering&rft.subject=Environment&rft.subject=Chemistry&rft.description=El+empleo+de+biocatalizadores+es+una+pr%C3%A1ctica+cada+vez+m%C3%A1s+extendida+en+la+industria+farmac%C3%A9utica%2C+alimentaria+y+qu%C3%ADmica+debido+a+la+alta+selectividad%2C+alta+especificidad+y+los+beneficios+medioambientales+de+las+enzimas.+A+pesar+de+estas+ventajas+tienen+el+gran+inconveniente+de+presentar+arquitecturas+complejas+que+las+hacen+l%C3%A1biles+e+inestables+sobre+todo+en+las+condiciones+de+reacci%C3%B3n+qu%C3%ADmica+donde+se+pretenden+utilizar+sus+excelentes+propiedades+catal%C3%ADticas.+%0D%0ASe+hace+necesario%2C+por+tanto%2C+estudiar+formas+de+mejora+de+la+estabilidad.+La+estrategia+de+estabilizaci%C3%B3n+m%C3%A1s+utilizada+es+la+inmovilizaci%C3%B3n%2C+que+consiste+en+limitar+el+movimiento+de+las+enzimas+en+el+medio+de+reacci%C3%B3n.+La+inmovilizaci%C3%B3n+se+realiza+generalmente+sobre+soportes+s%C3%B3lidos+obteniendo+as%C3%AD+un+catalizador+insoluble+que+facilita+su+manipulaci%C3%B3n+y+permite+la+reutilizaci%C3%B3n%2C+siendo+esta+%C3%BAltima+otra+importante+ventaja.+Sin+embargo+como+consecuencia+de+esta+mejora+de+estabilidad+se+produce%2C+en+mayor+o+menor+extensi%C3%B3n%2C+p%C3%A9rdida+de+actividad+enzim%C3%A1tica+debido+a+la+heterogeneidad+de+uniones+al+soporte+y+efectos+difusionales+en+su+cin%C3%A9tica%2C+siendo+esta+la+principal+desventaja+de+los+biocatalizadores+inmovilizados.+%0D%0AEl+objetivo+principal+de+este+trabajo+es+la+preparaci%C3%B3n+de+derivados+inmovilizados+de+lipasa+de+Candida+rugosa+en+dos+soportes+diferentes.+Para+posteriormente+realizar+el+estudio+y+caracterizaci%C3%B3n+de+sus+propiedades+catal%C3%ADticas+en+la+reacci%C3%B3n+de+hidr%C3%B3lisis+de+los+%C3%A9steres+implicados+en+la+obtenci%C3%B3n+de+biodiesel.+%0D%0ALas+lipasas+se+han+utilizado+con+%C3%A9xito+en+una+gran+variedad+de+reacciones+de+inter%C3%A9s+industrial.+En+este+trabajo+la+enzima+seleccionada+es+la+lipasa+de+Candida+rugosa%2C+se+trata+de+un+tipo+de+enzima+hidrol%C3%ADtica+cuya+funci%C3%B3n+natural+es+catalizar+la+hidr%C3%B3lisis+de+triacilglic%C3%A9ridos+siendo+esta+la+reacci%C3%B3n+que+tiene+lugar+en+el+proceso+de+s%C3%ADntesis+de+biodiesel.+Presentan+una+ventaja+importante+frente+a+otras+enzimas+hidrol%C3%ADticas+y+es+su+capacidad+de+actuar+en+la+interfase+que+se+forma+entre+un+medio+org%C3%A1nico+y+un+medio+acuoso.+%0D%0AEn+el+mecanismo+de+las+reacciones+de+hidr%C3%B3lisis+catalizadas+por+lipasas+interviene+una+triada+catal%C3%ADtica+t%C3%ADpica+de+estas+enzimas+formada+por+serina%2C+%C3%A1cido+asp%C3%A1rtico+o+glut%C3%A1mico+e+histidina%2C+amino%C3%A1cidos+que+conforman+su+centro+activo+e+intervienen+en+la+ruptura+del+enlace+sencillo+carbono-ox%C3%ADgeno+tanto+de+%C3%A1cidos+carbox%C3%ADlicos+como+%C3%A9steres.+Adem%C3%A1s%2C+el+centro+activo+se+encuentra+protegido+por+una+%E2%80%9Ctapadera%E2%80%9D+que+en+la+interfase+se+retira+cambiando+la+configuraci%C3%B3n+de+lipasa+cerrada+a+abierta+dejando+al+centro+activo+accesible+y+permitiendo+su+uni%C3%B3n+con+la+interfase.+La+configuraci%C3%B3n+cerrada+por+otra+parte%2C+protege+al+centro+activo+de+la+acci%C3%B3n+de+los+posibles+inhibidores.+%0D%0AEn+cuanto+a+los+soportes+de+inmovilizaci%C3%B3n+se+han+utilizado+dos+materiales+que+permiten+preparar+tres+biocatalizadores+diferentes+desde+el+punto+de+vista+de+su+uni%C3%B3n%2C+f%C3%ADsica+o+qu%C3%ADmica%2C+a+la+prote%C3%ADna.+%0D%0A-+Nylon-6+activado+previamente+por+reacci%C3%B3n+con+glutaraldeh%C3%ADdo+que+mediante+sus+grupos+aldeh%C3%ADdos+establece+uniones+covalentes+con+el+soporte+y+proporciona+el+brazo+espaciador++que+dar%C3%A1+lugar+a+la+uni%C3%B3n+covalente+con+los+grupos+amino+libres+de+la+superficie+de+la+enzima.+%0D%0A-+Nylon-6+parcialmente+hidrolizado+los+grupos+carbox%C3%ADlicos+libres+permiten+la+uni%C3%B3n+covalente+directa+con+los+grupos+amino+de+la+prote%C3%ADna+%0D%0A-+Amberlite+XAD7%2C+resina+sint%C3%A9tica+que+proporciona+una+inmovilizaci%C3%B3n+f%C3%ADsica.+La+macroestructura+porosa+y+el+car%C3%A1cter+hidrof%C3%B3bico+de+esta+resina+permiten+que+la+prote%C3%ADna+se+adsorba+en+su+superficie+a+trav%C3%A9s+de+fuerzas+de+uni%C3%B3n+tipo+dipolo.+%0D%0APara+poner+de+manifiesto+las+propiedades+catal%C3%ADticas+de+estos+derivados+y+su+posible+aplicaci%C3%B3n+en+reacciones+de+inter%C3%A9s+industrial%2C+se+decide+ejemplificar+su+estudio+a+trav%C3%A9s+de+la+reacci%C3%B3n+de+hidr%C3%B3lisis+de+un+%C3%A9ster%2C+que+permite+determinar+los+par%C3%A1metros+cin%C3%A9ticos+de+los+derivados+enzim%C3%A1ticos+preparados+y+estudiar+las+variables+que+afectan+a+la+reacci%C3%B3n.+%0D%0AEl+estudio+y+comparaci%C3%B3n+de+los+resultados+encontrados+para+cada+uno+de+los+derivados+inmovilizados+lleva+a+la+propuesta+del+biocatalizador+m%C3%A1s+adecuado+que+junto+con+las+condiciones+de+reacci%C3%B3n+determinadas+permitan+dise%C3%B1ar+una+propuesta+del+proceso+de+s%C3%ADntesis.+%0D%0ALa+s%C3%ADntesis+de+biodiesel+transcurre+en+tres+etapas+en+las+cuales+la+lipasa+ejerce+su+actividad+hidrol%C3%ADtica%2C+en+la+primera+se+forman+diglic%C3%A9ridos+en+la+siguiente+monoglic%C3%A9ridos+y+en+la+%C3%BAltima+glicerol+y+los+esteres+met%C3%ADlicos+que+conforman+el+biodiesel.+La+biocat%C3%A1lisis+resulta+especialmente+atractiva+debido+a+sus+propiedades+respetuosas+con+el+medioambiente+adem%C3%A1s+de+suponer+una+alternativa+al+agotamiento+de+los+actuales+combustibles+f%C3%B3siles.+%0D%0ALa+metodolog%C3%ADa+para+llevar+a+cabo+este+trabajo+se+basa+en+la+hidr%C3%B3lisis+catal%C3%ADtica+de+un+sustrato+modelo+como+es+el+4-Nitrofenil+palmitato.+Los+puntos+clave+de+esta+metodolog%C3%ADa+son+la+puesta+a+punto+de+los+protocolos+de+inmovilizaci%C3%B3n+de+la+lipasa+en+ambos+soportes+as%C3%AD+como+el+estudio+de+las+condiciones+que+permitan+una+comparaci%C3%B3n+entre+ellos+y+la+lipasa+libre.+%0D%0AA+trav%C3%A9s+de+esta+metodolog%C3%ADa%2C+se+ha+realizado+un+trabajo+experimental+en+el+laboratorio+que+conduce+a+la+preparaci%C3%B3n+de+tres+nuevos+derivados+inmovilizados+de+los+que+se+han+determinado+sus+propiedades+catal%C3%ADticas.+En+primer+lugar%2C+se+llevan+a+cabo+estudios+de+actividad+y+estabilidad+frente+a+variables+como+la+temperatura%2C+el+pH%2C+el+tiempo+de+reacci%C3%B3n+para+ser+comparados+con+el+estudio+de+la+enzima+libre.+Posteriormente+se+determina+la+carga+enzim%C3%A1tica+sobre+los+soportes+como+par%C3%A1metro+importante+de+la+inmovilizaci%C3%B3n+y+su+efecto+sobre+la+actividad.%0D%0AUna+vez+efectuada+toda+la+parte+experimental+se+obtienen+algunos+datos+de+inter%C3%A9s+que+corroboran+las+hip%C3%B3tesis+y+resultados+descritos+en+otros+estudios+y+ponen+de+manifiesto+algunas+propiedades+de+los+biocatalizadores+inmovilizados+que+se+desconoc%C3%ADan.+Las+condiciones+m%C3%A1s+adecuadas+para+la+reacci%C3%B3n+catal%C3%ADtica+de+lipasas+son+temperaturas+de+35-40%C2%BAC+y+pH+neutro%2C+condiciones+a+las+que+acostumbran+a+actuar+en+sus+organismos+de+procedencia.+Se+observa+en+la+Figura+A.+%0D%0AEl+soporte+de+Amberlite+XAD7+sufre+una+desorci%C3%B3n+cuando+el+tiempo+de+inmovilizaci%C3%B3n+es+lo+suficientemente+alto+para+que+se+sature+de+lipasa+y+el+equilibrio+de+adsorci%C3%B3n+sufra+una+inversi%C3%B3n.+La+uni%C3%B3n+covalente+entre+el+Nylon-6+y+la+lipasa+es+directamente+proporcional+al+tiempo+de+inmovilizaci%C3%B3n+en+los+periodos+de+incubaci%C3%B3n+estudiados.+%0D%0ALa+actividad+catal%C3%ADtica+de+la+lipasa+inmovilizada+en+el+Nylon-6+es+mejor+que+la+del+Amberlite+XAD7+para+las+condiciones+%C3%B3ptimas+de+reacci%C3%B3n%2C+es+decir%2C+cuando+la+concentraci%C3%B3n+de+sustrato+est%C3%A1+saturada.+%0D%0ACon+estos+resultados%2C+se+corroboran+tanto+las+ventajas+de+estabilidad+y+reutilizaci%C3%B3n+de+los+derivados+inmovilizados+as%C3%AD+como+la+desventaja+de+la+p%C3%A9rdida+de+actividad+frente+a+la+lipasa+libre.+Tras+el+transcurso+de+150+minutos%2C+el+porcentaje+de+actividad+residual+de+los+soportes+se+mantiene+entorno+al+65%25+mientras+que+el+de+la+lipasa+libre+ha+descendido+hasta+el+25%25%2C+poniendo+de+manifiesto+la+estabilizaci%C3%B3n+de+la+prote%C3%ADna+mediante+la+inmovilizaci%C3%B3n.%0D%0ALa+reutilizaci%C3%B3n+es+otra+ventaja+caracter%C3%ADstica+de+los+derivados+inmovilizados+s%C3%B3lidos%2C+perdiendo+actividad+a+medida+que+aumentan+los+ciclos+de+uso+del+catalizador.+Como+se+expone+en+la+Figura+C%2C+la+actividad+de+la+lipasa+inmovilizada+sobre+Nylon-6+en+el+4%C2%BA+ciclo+es+el+50%25+de+la+inicial%2C+observ%C3%A1ndose+una+tendencia+a+mantenerse+en+este+rango+de+valores.%0D%0AEn+el+resto+de+ensayos+en+los+que+se+calcula+la+actividad+enzim%C3%A1tica+destaca+la+diferencia+de+valores+entre+la+lipasa+libre+y+los+derivados+inmovilizados%2C+llegando+a+ser+la+primera+3+veces+mayor+en+condiciones+%C3%B3ptimas+de+reacci%C3%B3n%2C+3%2C02+U%2Fmg+lipasa+libre+frente+a+las+0%2C99+U%2Fmg+lipasa+inmovilizada.+%0D%0APor+%C3%BAltimo%2C+las+caracter%C3%ADsticas+macrosc%C3%B3picas+de+los+derivados+inmovilizados%2C+teniendo+en+cuenta+las+condiciones+de+reacci%C3%B3n+determinadas+y+su+comportamiento+catal%C3%ADtico%2C+permiten+una+propuesta+de+biocatalizador+y+una+aproximaci%C3%B3n+de+biorreactor+para+el+proceso+de+obtenci%C3%B3n+de+biodiesel.+%0D%0AEl+biocatalizador+que+en+este+estudio+resulta+m%C3%A1s+factible+desde+el+punto+de+vista+de+su+manipulaci%C3%B3n+ser%C3%ADa+el+basado+en+lipasa+inmovilizada+en+Nylon-6+sin+hidrolizar+y+activado+previamente+con+glutaraldeh%C3%ADdo.+Cabe+destacar+que+no+se+debe+rechazar+el+derivado+inmovilizado+sobre+Nylon-6+parcialmente+hidrolizado%2C+debido+a+que+sus+resultados+de+actividad+son+prometedores%2C+pero+sus+caracter%C3%ADsticas+macrosc%C3%B3picas+dificultan+la+aplicaci%C3%B3n+del+protocolo+de+determinaci%C3%B3n+de+sus+propiedades+catal%C3%ADticas.+Siendo+este+posiblemente%2C+el+principal+punto+de+estudio+en+trabajos+futuros.+%0D%0ALa+carga+enzim%C3%A1tica+del+soporte+de+es+de+0%2C77+mg+de+lipasa%2Fmg+de+Nylon-6.+Las+condiciones+m%C3%A1s+adecuadas+de+la+reacci%C3%B3n+en+todos+los+casos+son+de+40%C2%BAC+y+pH%3D7.+Su+estabilidad+se+conserva+en+el+tiempo+en+un+65%25+y+la+reutilizaci%C3%B3n+lleva+hasta+4+ciclos+de+proceso+con+una+actividad+significativa.+%0D%0ALo+expresado+anteriormente+es+compatible+con+un+lecho+fijo+en+un+biorreactor+de+flujo+pist%C3%B3n.+La+ausencia+de+agitaci%C3%B3n+respeta+la+morfolog%C3%ADa+del+biocatalizador+y+la+continuidad+de+flujo+conduce+a+una+mayor+producci%C3%B3n+y+eliminaci%C3%B3n+de+medios+inhibidores+que+pudieran+desactivar+la+prote%C3%ADna.&rft.publisher=E.T.S.I.+Industriales+(UPM)&rft.rights=https%3A%2F%2Fcreativecommons.org%2Flicenses%2Fby-nc-nd%2F3.0%2Fes%2F&rft.date=2017-09&rft.type=info%3Aeu-repo%2Fsemantics%2FbachelorThesis&rft.type=Final+Project&rft.type=PeerReviewed&rft.format=application%2Fpdf&rft.language=spa&rft.rights=info%3Aeu-repo%2Fsemantics%2FopenAccess&rft.identifier=https%3A%2F%2Foa.upm.es%2F47807%2F