Larger-Scale Study Design: study in the lab

El uso de diglicéridos (DAG) como emulsionantes no iónicos en alimentos, cosmética y farmacia es bien conocido, y a menudo una mezcla de monoglicéridos (MAG) y DAG se utiliza para estas aplicaciones debido al menor costo y el correcto desempeño de la misma [1,2].

Los DAG son también un componente natural menor de diversos aceites comestibles [3]. Desde 1999, un aceite de cocina compuesto principalmente por diglicéridos se encontró disponible en el mercado japonés. En enero de 2005 fue lanzado en Estados Unidos un aceite constituido aproximadamente por un 80% de diglicéridos y el resto triglicéridos [4]. Lamentablemente, debió ser retirado del mercado por problemas asociados a la presencia de un compuesto no triglicérido.

Estudios recientes sobre las propiedades nutricionales y la influencia del consumo de aceites basados en DAG han demostrado algunos efectos beneficiosos. Análisis comparativos de la ingesta de aceites basados en diglicéridos y aceites convencionales en animales y humanos han mostrado una reducción de la concentración de grasa corporal y en el hígado después de la ingesta de los aceites compuestos principalmente por DAG [5-8]. Los DAG están presentes en varias formas isoméricas, sn-1,2 (2,3)-DAG y sn-1,3-DAG, con una relación isomérica natural de aproximadamente 3:7. La forma 1,3-DAG es responsable de los efectos beneficiosos

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dado que esta se metaboliza a lo largo de una ruta metabólica diferente de los triglicéridos y 1,2-DAG [5].

Aceites compuestos por una combinación de mono- y diglicéridos pueden obtenerse químicamente usando altas temperaturas (220-260 °C) y catalizadores inorgánicos, basados en sodio, potasio o calcio [9]. Otro enfoque es el uso de reacciones catalizadas por lipasas, que proporcionan varias ventajas tales como mayor selectividad, mayor pureza y calidad del producto, menor consumo energético y evitan el empleo de catalizadores tóxicos.

La síntesis de acilgliceroles parciales catalizada por lipasas se ha estudiado, principalmente con el objetivo de obtener MAG con un alto rendimiento [10-12]. Sin embargo, son pocos los informes disponibles que reportan la síntesis de DAG como objetivo primario.

En el presente capítulo, se sintetizó 1,3-dicaproilglicerol por esterificación directa del glicerol con ácido cáprico (C) en un solvente orgánico usando una forma inmovilizada

comercial de lipasa de Rhizomucor miehei (Lipozyme RM IM) como catalizador. Siendo

glicerol un subproducto de bajo costo de la industria del biodiesel, emplearlo como sustrato es altamente eficiente en términos económicos. Además, ya que ésta es una reacción de esterificación con sustratos simples, tales como glicerol y ácido cáprico, la complejidad del medio de reacción y aspectos analíticos se reducen considerablemente. En esta síntesis se estudió el efecto de los parámetros seleccionados (alimentación de glicerol, dosaje de enzima y temperatura de reacción)

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en la conversión de ácido, selectividad y rendimiento a diglicéridos, así como en el proceso de migración de acilo. El estudio se realizó con un diseño factorial de cribado de tres factores y tres niveles.

Algunos estudios en la literatura se han focalizado en la síntesis de 1,3-DAG mediante esterificación catalizada por una lipasa [13,14], pero sin incluir en esos trabajos un cuidadoso análisis de los efectos de la adsorción del ácido graso o el monoglicérido en la sílice (utilizada como reservorio de glicerol). Tampoco fue considerado ni discutido el impacto del procedimiento de toma de muestras en los resultados. El efecto de errores en la toma de muestra puede ser muy importante en el caso de sistemas libres de solvente o en sistemas con sustratos o solventesvolátiles. El mecanismo de la reacción de migración de acilos, considerando la participación de las enzimas en la misma, no se ha descripto con el nivel de detalle presentado en esta tesis. Watanabe y colaboradores [15] estudiaron la síntesis de 1,3-DAG a partir de una mezcla de ácidos grasos utilizando la lipasa inmovilizada de R. miehei en un sistema libre de solvente. Fue analizada la cinética de la síntesis de 1,3-DAG a partir de ácido graso y glicerol. Los autores destacaron que la enzima es regioselectiva a posiciones sn-1,3, pero también reportan que los tiempos de reacción largos, altas temperaturas y altas concentraciones de enzima inmovilizada aumentaron la migración de acilo, la producción de triglicéridos y la reducción de la pureza de 1,3-DAG. La pureza se redujo de 94% a 68% cuando el contenido de lipasa inmovilizada se varió de 2,5% a 20%, sin embargo no se incluyó ningún análisis de la migración de acilo de las posiciones sn-1 o sn-3 a sn-2. Tampoco se discute si la migración de acilo, responsable de la generación de los triglicéridos, fue inducida por el soporte de la lipasa inmovilizada o por la misma

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lipasa. Otros autores [16,17] estudiaron las condiciones de reacción para la esterificación catalizada por Lipozyme RM IM. Reducciones en el rendimiento del diglicérido específico se encontraron debido a la migración de acilo causada por la cantidad de biocatalizador, pero no fue incluida ninguna discusión de las causas de esta reacción.

En este capítulo de la presente tesis se han considerado (a) los problemas de la utilización de gel de sílice y los errores que pueden estar presentes de no llevar a cabo correctamente las tomas de muestras (se pueden encontrar errores de hasta el 20% o más en la conversión de ácidos grasos debido a la adsorción de éstos en la sílice, un fenómeno no tenido en cuenta o por lo menos no informado adecuadamente en la literatura publicada), (b) una nueva explicación del mecanismo de migración de acilo (del cual no se registran antecedentes en la revisión bibliográfica realizada), y (c) un cuidadoso análisis de la distribución de isómeros de 1,3-DAG con cromatografía de gases.