Hidrólisis enzimática de ceras naturales por medio de carboxilesterasas de bacillus sp para la obtención de alcoholes de alto peso molecular

Abstract

RESUMEN: Las ceras de origen animal y vegetal son materiales constituidos principalmente de mono, di y triésteres de ácidos grasos y alcoholes, en los que de manera natural puede encontrarse policosanol, que es una mezcla de alcoholes primarios alifáticos de cadena larga conformada principalmente por 1-octacosanol y 1-triacontanol. El policosanol se obtiene por medio de saponificación o extracción con solventes, no obstante estos métodos presenta algunas desventajas como la generación de productos indeseados debido a reacciones secundarias. Por lo que es importante la búsqueda de estrategias de producción más eficientes. El objetivo de este trabajo fue desarrollar un método de hidrólisis enzimático de ceras de origen animal para la producción de alcoholes de alto peso molecular. Tres cepas de Bacillus subtilis (Bs-1, Bs-2 y Bs-3) fueron evaluadas en la producción de enzimas lipolíticas en medio líquido, utilizando una composición minera (MM) y un medio nutriente (MN), encontrando que la producción de lipasas de Bs-1 es mayor durante la germinación utilizando MM y MN con una actividad de 1.16 U/ml, en comparación a los cultivos de propagación donde la expresión de esterasas fue mayor utilizando los mismos medios de cultivo, obteniendo un actividad de 1.3 U/ml. Por otro lado, al emplear el medio MM-1 carente de glucosa, se promovió la síntesis de lipasas de en las tres cepas de Bacillus, obteniendo una mayor expresión de la enzima durante las primeras 12 h de cultivo, donde la actividad enzimática fue de 1.16, 0.9 y 3.13 U/ml en Bs-1, Bs-2 y Bs-3 respectivamente. La hidrólisis química de la cera de abeja y coccerina también fue llevada a cabo, de lo cual se puede concluir que es posible obtener policosanol mediante saponificación, lo cual se favorece a altas temperaturas y tiempos de reacción, sin embargo por la naturaleza de la coccerina la implementación de esta técnica no es muy recomendable, ya que de acuerdo al análisis por espectroscopia FT-IR, la hidrólisis no se completa en su totalidad, por lo que se recomienda explorar alternativas como la hidrólisis ácida. ABSTRACT: Animal and vegetable waxes are materials principally consisting of mono, di- and tri-esters of fatty acids and alcohols, where in natural way policosanol can be contained. Policosanol is a long chain aliphatic primary alcohols mixture mainly consisting of 1-octacosanol and 1-triacontanol. It´s obtained by saponification or solvent extractions, however, these methods present some disadvantages as the unwanted products generation due secondary reactions. Therefore, it´s important to search efficient production strategies. The aim of this work was to develop a method of enzymatic hydrolysis of animal waxes for the production of high molecular weight alcohols. Three strains of Bacillus subtilis (Bs-1, Bs-2 and Bs-3) were evaluated on production of lipolytic enzymes in liquid media, using a mineral composition (MM) and nutrient medium (MN). It was found the lipases production from Bs-1 it`s high on the germination in MM and MN getting 1.16 U / ml, in comparison to propagation cultures where the esterases expression was increased using the same media, obtaining an activity of 1.3 U / ml. On the other hand, using MM-1 glucose-free medium, the lipase synthesis in three Bacillus strains was promoted, obtaining a higher expression of the enzyme before 12 h of culture, where the enzymatic activity was 1, 16, 0.9 and 3.13 U / ml in Bs-1, Bs-2 and Bs-3, respectively. The chemical hydrolysis of beeswax and coccerin was also carried out, from which it can be concluded it´s possible to obtain policosanol by saponification to high temperatures and reaction times, however by the nature of the coccerin, the implementation of this technique isn´t recommendable, inasmuch as according to the FT-IR spectroscopy analysis, the hydrolysis isn´t completely finished, so it´s recommended to explore alternatives such as acid hydrolysis.