Tonetto, Gabriela Marta

Tonetto, Gabriela M.

Investigadora Independiente - CONICET
Profesora Adjunta - Universidad Nacional del Sur
Catálisis

Email: gtonetto@plapiqui.edu.ar
Telefono: (0291) 486 1700 int. 262
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Síntesis en dos etapas de triglicéridos estructurados del tipo general MLM utilizando reacciones enzimáticas ó químico-enzimáticas

Se planea diseñar un procedimiento de síntesis en dos etapas de triglicéridos estructurados saturados del tipo MLM, en particular siendo M ácido caprílico (C8), cáprico (C10) ó láurico (C12) y L ácido palmítico (C16) ó esteárico (C18). Este procedimiento involucra
-en una primer etapa la glicerólisis de un triglicérido modelo, con el cual se pueda obtener el diglicérido MGM. Una alternativa que se considera evaluar es la síntesis de MGM por
esterificación de glicerol con el ácido graso M ó con el éster de un ácido graso M con un sistema de adsorción del agua producida presente en el medio de reacción.
-en una segunda etapa, y luego de la separación adecuada del medio de reacción de la etapa 1 del producto deseado, la esterificación de la posición sn-2 del diglicérido obtenido en la etapa 1 para dar el triglicérido estructurado MLM. Ambas reacciones se harán en un solvente orgánico de fácil separación debido a su alta presión de vapor a bajas temperaturas (heptano, hexano), comúnmente utilizado en la industria alimenticia.
Se optimizará la separación del producto de la reacción de la primera etapa, de tal manera de obtener el sustrato para la segunda etapa en forma lo más purificada posible, mediante técnicas sencillas de separación. Por ejemplo se aplicará la separación mediante el uso de solventes de distinta polaridad en distintas proporciones y con distinto número de etapas (del grupo de solventes hidrofílicos e hidrofóbicos de baja toxicidad y costo: etanol, hexano, heptano) y/ó mediante el uso de métodos de separación sólido-líquido. Se estudiarán las variables que maximicen la selectividad y actividad del catalizador seleccionado hacia los productos deseados en la primera y segunda etapa. Se considera prioritario el estudio de metodologías de separación del agua generada en ambas etapas, para minimizar la hidrólisis como reacción secundaria.
Se seleccionarán las lipasas comerciales disponibles más adecuadas para la primera etapa. Se estudiará Lipozyme IM RM como el biocatalizador. Lipozyme es el preparado comercial inmovilizado de la lipasa específica 1,3 proveniente de Rhizomucor miehei y provista por la empresa Novo. Es uno de los biocatalizadores más eficientes para la síntesis directa desde glicerol o por glicerólisis de TAGs de diglicéridos 1,3 MGM.
Se planean estudiar las variables más importantes que minimicen la migración de acilo (de la posición sn-1 a la sn-2 del diglicérido) y la hidrólisis como producto secundario,y maximicen la obtención del diglicérido 1,3 deseado (temperatura en el rango de 30 a 70°C, cantidad de biocatalizador-no más de 15 % p/p en base a sustratos totales, relación molar de glicerol a triglicérido modelo en el rango de 2 a 6 y cantidad de adsorbente agregado según cantidad de agua máxima prevista en la reacción).
Se estudiará la selectividad y actividad del catalizador heterogéneo básico en la reacción de esterificación de la posición sn-2 del diglicérido obtenido en la primer etapa, considerando en particular detalle el rol del contenido de agua en el catalizador y las distintas formas de adsorber en el medio de reacción el agua generada por la esterificación (contenido de agua del catalizador, relación molar ácido graso a diglicérido- de 1 a 3-, contenido de catalizador heterogéneo no más del 15 % p/p en base a sustratos totales, temperatura, cantidad de adsorbente agregado). También se analizará el impacto de la adsorción del ácido graso y del diglicérido en el catalizador heterogéneo como reacciones secundarias.
Se caracterizarán apropiadamente adsorbentes de distintos tipos (silica gel, tamices moleculares 13X y otros) en forma aislada o combinados con flujo de nitrógeno (efecto del caudal) en la selectividad y productividad en base al producto deseado, tanto en la primera como en la segunda etapa de la reacción. Se planea aplicar técnicas de diseño de experimentos utilizando el software Statgraphics Centurión XV. Como herramienta adicional se planea emplear conjuntamente métodos experimentales y teóricos (tipo Mecánica molecular y PM3, DFT) para maximizar el análisis de los datos obtenidos, sea mediante la simulación de los medios de separación por solventes como por el estudio teórico de la adsorción y reacción de los sustratos para cada etapa de la reacción global planteada.
Se planea implementar cromatografía gaseosa con un detector FID e inyector on-column, utilizando una columna Elite-5MS de muy bajo sangrado, de 60 m largo, ID 0.25 mm y
0.25 um de espesor de film para identificar y cuantificar apropiadamente el MGM generado en la primera etapa. A pesar de ser un sistema simple no se excluye la posibilidad de la generación del diglicérido 1,2 por hidrólisis, además del diglicérido 1,3 deseado por glicerólisis. Se estudiará esta reacción secundaria de hidrólisis, apropiadamente. Si la reacción es una esterificación, es posible seguirla por metodología analítica convencional (titulación simple), ya que consume ácido graso (M ó L). Se caracterizará mediante cromatografía gaseosa con detector FID e inyector on-column, utilizando una columna DB-17ht, 30m x 0.32 mm I.D., 0.15μm aquellas reacciones que generen mayor conversión del ácido graso para identificar apropiadamente y cuantificar el triglicérido MLM deseado. La utilización de un espectrómetro de masa permitirá la determinación de los lípidos estructurados de los que no se tiene patrón.

Se investigarán posibles reacciones paralelas ó consecutivas, como la reacción de hidrólisis del triglicérido y la migración de acilo con posterior hidrólisis. En el caso de las muestras básicas con metales alcalinos, se examinará la lixiviación de éstos y la posible formación de jabones. De no ser suficientemente viable esta ruta se planea explorar una forma alternativa, con una primer etapa de etanólisis enzimática selectiva 1,3 utilizando Novozym435 como catalizador en exceso de etanol, para generar el monoglicérido GLG y una segunda etapa de esterificación enzimática o química para producir el MLM, en un medio orgánico, con el mismo enfoque y objetivos planteados arriba.

Testeo de lipasas solubles e inmovilizadas en reacciones seleccionadas

Las reacciones test elegidas son hidrólisis de trioleína en emulsión, síntesis de oleato de etilo sin solvente y síntesis de heptil oleato en solvente orgánico. También se explora la síntesis quimio-enzimática de triglicéridos estructurados a partir de glicerol, en dos etapas.

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