Use of alcohol dehydrogenase and alcohol oxidase to convert alcohols in two valuable products: chlorolactone and vanillin
Els enzims presenten una sèrie d’avantatges catalítiques respecte als catalitzadors químics emprats en síntesis química clàssica: especificitat, selectivitat i la possibilitat de treballar en condicions suaus de temperatura i pressió. No obstant, també presenten una sèrie de limitacions com són la b...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2021 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/673116 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/673116 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Oxidoreductases Oxidoreductasas Immobilització Inmovilización Immobilization Enzims Enzimas Enzymes Tecnologies 57 |
| Sumario: | Els enzims presenten una sèrie d’avantatges catalítiques respecte als catalitzadors químics emprats en síntesis química clàssica: especificitat, selectivitat i la possibilitat de treballar en condicions suaus de temperatura i pressió. No obstant, també presenten una sèrie de limitacions com són la baixa estabilitat i les baixes productivitats. En el present treball es combinen dues tècniques per tractar d’optimitzar les reaccions d’interès seleccionades: la immobilització i l’enginyeria de reacció. Les reaccions objectiu d’aquest treball són reaccions d’oxidoreducció centrades en la biosíntesis de molècules, de mitjà i alt valor afegit, d’alt interès industrial. En la primera part de la tesis s’ha utilitzat una alcohol deshidrogenasa (ADH99) per a la oxidació de l’alcohol chlorolactol a chlorolactona i una NAD(P)H oxidasa (NOX) com a sistema de regeneració del cofactor. La chlorolactona és un precursor per a la síntesis d’estatines les quals són fàrmacs utilitzats per a la reducció del LDL-colesterol ja que inhibeixen l’enzim encarregat de la seva biosíntesis. Ambdós enzims van ser immobilitzats eficientment en diferents suports, dels quals es van seleccionar els tres que van mostrar major activitat retinguda. Seguidament es va estudiar l’estabilitat dels derivats immobilitzats en condicions de reacció i es va determinar la càrrega enzimàtica màxim per a cada enzim. Es va descartar l’ús de la NOX immobilitzada ja que no es va millorar l’estabilitat amb cap suport. Posteriorment es van optimitzar les condicions de reacció amb un disseny experimental (DoE) amb l’ADH99 soluble però utilitzant la quantitat màxima d’ADH99 que es pot afegir a la reacció quan es fa servir el l’ADH99 immobilitzada en epoxy-agarosa-UAB M2. Finalment es va estudiar la capacitat de reutilització del derivat immobilitzat, on es va poder millorar 1.5 vegades tant el producte obtingut com el rendiment del biocatalitzador. No obstant, la millor configuració va resultar ser la utilització dels dos enzims en forma soluble. La segona part d’aquesta tesis es va centrar en la reacció d’oxidació de l’alcohol vainillínic a vanil·lina biocatalitzada per l’eugenol oxidasa (EUGO). La vanil·lina és la molècula que dona les propietats organolèptiques a la vainilla, el segon aromatitzant més car del món. La síntesi de vanil·lina via biotecnològica és d’un gran interès industrial ja que pot etiquetar-se com a natural. L’EUGO va ser immobilitzada eficientment en diferents suports dels que es van seleccionar els tres que van retenir més activitat i se’n van estudiar els mateixos paràmetres de l’apartat anterior. En aquest cas els tres derivats immobilitzats van ser utilitzats per a realitzar la reacció de síntesi, amb l’objectiu de seleccionar el més estable operacionalment. Tots els derivats van permetre ser reutilitzats 5 vegades conservant una elevada conversió en l’últim cicle. L’epoxy-agarosa-UAB M2 va ser el suport que millor estabilitat va mostrar. Els bons resultats obtinguts en el segon apartat d’aquest treball van permetre aprofundir en aquesta reacció. Pel que, en el tercer apartat, es va realitzar una optimització de les condicions de reacció des del punt de vista de millorar les mètriques del procés i també amb l’objectiu de fer el procés més sostenible ambientalment. A l’hora d’escollir les noves condicions de reacció es van tenir en compte l’activitat de la EUGO i la seva estabilitat. Ambdues condicions van ser testades en la reacció objectiu amb l’EUGO soluble i immobilitzada. En les noves condicions es va poder millorar la productivitat volumètrica 5.7 i 6.6 vegades respectivament, en comparació a les condicions prèvies. Finalment, en el reciclatge de l’enzim immobilitzat es van poder realitzar 5 cicles de reacció en les primeres condicions i 18 cicles de reacció en les noves condicions on es va poder millorar el rendiment del biocatalitzador 3.9 i 12.4 vegades respectivament. |
|---|