Obtención de triacilglicéridos ricos en ácido palmítico y ácido docosahexanoico en posicion central.Obtaining triacylglycerols rich in palmitic acid and docosahexaenoic acid at centralposition

Resumen

Investigación centrada en la producción de lípidos estructurados (SLs) mediante reacciones catalizadas por lipasas. Se presentan los resultados más relevantes para la producción de triacilglicéridos estructurados (STAGs) ricos en: a) ácido palmítico (PA) en posición central (sn-2), b) PA en sn-2 y ácido olecio (OA) en posiciones extremas (sn-1,3) y c) PA y DHA (ácido docosahexaenoico) en sn-2 y OA en sn-1,3 a partir de estearina de palma (PS) y aceite de atún (TO). Estos STAGs pueden ser de utilidad para la preparación de grasas sustitutas de la leche materna (HMFS). Los lípidos contenidos en la leche materna (98% TAGs) representan la mayor fuente de energía para los recién nacidos. PA y OA son los dos ácidos grasos (FAs) mayoritarios. PA representa 20-25% de la totalidad de los FAs y se encuentra principalmente localizado en sn-2 (>60%), mientras que las sn-1,3 están ocupadas principalmente por OA. Así, el TAG mayoritario de la lecha materna (HM) es el 1,3-dioleoil-2-palmitoilglicerol, OPO. Existen evidencias de la importancia de esta estructura para la absorción de grasas y minerales en los bebés. El DHA está también presente en la HM (0.1-1.8%), encontrándose también más del 66% del total esterificado en sn-2. Se cree que una provisión suficiente de DHA es esencial para un óptimo desarrollo visual y neurológico durante las etapas más tempranas. La síntesis de STAGs tales como OPO requiere reacciones posicionalmente específicas, para lo cual es efectivo el uso de lipasas regioespecíficas. Con todas estas consideraciones, esta investigación se ha dirigido en las siguientes tareas: 1) Elección de un aceite natural rico en PA y OA que sirva como a) material de partida para la síntesis enzimática de TAGs ricos en PA en sn-2 y b) fuente para obtener fracciones de ácidos grasos libres (FFAs) ricas en PA y OA. 2) Producción de TAGs ricos en PA en sn-2 mediante reacciones de acidolisis entre el aceite seleccionado y fracciones de FFAs ricas en PA, catalizadas por lipasas no regioespecíficas. 3) Purificación de los TAGs ricos en PA en sn-2. 4) Producción de STAGs ricos en PA en sn-2 y OA en sn-1,3 mediante acidólisis entre los TAGs enriquecidos en PA y fracciones de FFAs ricas en OA, catalizadas por lipasas sn-1,3 específicas, y purificación de estos TAGs. 5) Producción desde un aceite rico en DHA (localizado principalmente en sn-2) de STAGs ricos en PA y DHA en sn-2 y OA en sn-1,3. La PS fue elegida como aceite de partida por presentar un alto contenido en PA y OA (60 y 29% respectivamente). Desde este aceite y mediante saponificación, acidificación, extracción de FFAs y posterior cristalización a baja temperatura se obtuvieron fracciones de FFAs ricas en PA (75%) y en OA (73-88%). Posteriormente, la producción de TAGs ricos en PA en sn-2 fue llevada a cabo mediante reacciones de acidolisis entre PS y fracciones de FFAs ricas en PA o PA comercial (98%) catalizadas por lipasas posicionalmente no específicas como Novozym 435 (Candida antárctica) y QLM y QLC (Alcaligenes sp.) Las reacciones fueron llevadas a cabo tanto con las lipasas dispersas en reactores tanque agitado en discontinuo (STRs) como en reactores lecho empacado (PBRs) operando con recirculación total de la mezcla de reacción. Para todo ello fueron ensayadas distintas temperaturas (37, 50 y 65ºC), relaciones de hexano/mezcla de reacción (10-0 mL/g), purezas de PA (60, 75 y 98%), ratios molares FFA/PS (desde 1:1 a 6:1) e intensidades de tratamiento (desde 0.4 a 19.2 g lipasa x h/g PS), todo ello dirigido a alcanzar un alto contenido de PA en sn-2 en los TAGs obtenidos. Posteriormente la purificación de los TAGs obtenidos fue realizada mediante la neutralización de FFAs con soluciones hidroetanólicas de KOH y posterior extracción de los TAGs. Así mismo, fue estudiada la estabilidad de las lipasas bajo las condiciones de operación ensayadas. Con todo ello, se obtuvieron TAGs con más de un 75% de PA en sn-2. A partir de estos TAGs y mediante el uso de varias lipasas sn-1,3 específicas, se emplearon varias fracciones de FFAs ricas en OA (72-90%) para reemplazar el PA localizado en sn-1,3 por OA, manteniendo el PA localizado en sn-2. La lipasa DF de Rhizopus oryzae fue seleccionada debido a que proporcionó la más alta incorporación de OA a las sn-1,3 de los TAGs y el mayor contenido relativo de PA en sn-2 a bajas intensidades de tratamiento. Los ensayos proporcionaron STAGs con 65-74% de PA en sn-2 y 50-67% de OA en sn-1,3. Finalmente la producción de STAGs ricos en PA y DHA en sn-2 y OA en sn-1,3 fueron llevados a cabo a partir de TO (22% PA igualmente distribuido entre las tres posiciones y 18.4% DHA, principalmente localizado en sn-2). El proceso empleado estuvo basado en los estudios previos llevados a cabo con PS. En primer lugar, TO fue enriquecido en PA mediante acidólisis con Novozym 435 y posteriormente el PA localizado en sn-1,3 sustituido por OA mediante el empleo de la lipasa DF. En este caso las reacciones fueron llevadas a cabo tanto en reactores tanque agitados con la enzima dispersa en el medio como con esta contenida en cartuchos filtrantes adjuntos a la varilla agitadora. Ambas localizaciones dieron los mismos resultados, STAGs con más de 52% de PA y 15% de DHA en sn-2 y hasta el 67% de OA en sn-1,3. Con todo lo descrito, los experimentos permitieron obtener STAGs con una composición y distribución de PA y OA similar a las grasas de la leche materna. Así mismo, fueron obtenidos STAGs ricos en DHA, principalmente localizado en sn-2.