Monitoring Commitments, Orders, and Obligations.

La principal característica de la síntesi orgànica assistida per microones és la reducció dels temps de reacció. Addicionalment, l’elevat nombre de publicacions al respecte, mostren altres aspectes interessants per a la síntesi química, com són la utilització de condicions de reacció amb temperatures moderades, l’obtenció de rendiments elevats i l’augment de la puresa dels productes obtinguts mitjançant la reducció de reaccions secundàries. La combinació de condicions de reacció en absència de solvent i la irradiació amb microones suposen clars avantatges per a l’anomenada química verda (De Cozar et al., 2010).

Els tipus de reaccions orgàniques assistides per microones inclouen, entre d’altres, reaccions de Diels-Alder, racemitzacions, hidrogenacions, hidròlisis, deshidratacions, esterificacions, cicloaddicions, epoxidacions, reduccions, condensacions i reaccions de protecció i desprotecció (Taylor et al., 2005), a més de nombroses reaccions catalitzades per enzims com lipases, proteases, cel·lulases o fosfolipases (Roy and Gupta, 2003).

27

Antecedents

29 La present tesi doctoral sorgeix com una derivació de l’activitat científica del grup de recerca on s’ha portat a terme el treball que es presenta en aquesta memòria.

El primer precedent és un estudi de rastreig de fongs endofítics amb activitat lipàsica isolats de diferents plantes mediterrànies (Torres et al., 2003a). En aquest treball es va aïllar, a partir de mostres de fonoll (Foeniculum vulgare), una soca de R. oryzae amb activitat lipàsica, tant hidrolítica (va mostrar capacitat d’hidrolitzar tributirina durant el seu cultiu en medi sòlid) com sintètica (el miceli liofilitzat va mostrar capacitat de catalitzar la síntesi d’oleat de propil a partir d’àcid oleic i 1-propanol en isooctà a 26 ºC).

Posteriorment, es va utilitzar el miceli liofilitzat d’aquesta soca de R. oryzae per portar a terme una extracció reactiva d’acilglicèrids continguts en llavors oleaginoses i en marro de cafè (Torres et al., 2003b). Els resultats d’aquest estudi van mostrar una bona capacitat del miceli liofilitzat per a l’obtenció dels èsters de metil (rendiments elevats) i de solketal (rendiments moderats) dels àcids grassos continguts en llavors de gira-sol i colza, en sistemes en presència de solvent (isooctà o hexà) i en absència de solvent, amb un temps total de reacció de 96 h i a una temperatura de 50 ºC. Els rendiments van ser superiors per als sistemes amb solvent.

Els resultats del treball anterior van portar al desenvolupament d’un procés per a l’obtenció d’acilglicèrids de llavors oleaginoses en un sistema amb presència de solvent mitjançant un reactor de columna en dos etapes: una primera etapa d’extracció i hidròlisi dels triglicèrids continguts a les llavors i una segona d’esterificació dels àcids grassos amb diferents alcohols (Méndez et al., 2006). Els resultats d’aquest estudi van permetre optimitzar diferents paràmetres del procés d’obtenció d’èsters de solketal, com el flux d’addició de solketal i la temperatura de reacció. A més, es va assajar el comportament del biocatalitzador amb diferents llavors i amb diferents alcohols per a l’esterificació.

Els dos treballs anteriors van ser recollits a una tesi doctoral (Méndez, 2004), que inclou també un estudi cinètic de l’esterificació de l’àcid palmític amb 1- propanol, publicat l’any 2009 (Méndez et al., 2009). Els resultats d’aquest treball mostren que el comportament del miceli liofilitzat de R. oryzae s’ajusta a un mecanisme de reacció Ping-Pong Bi-Bi. Aquesta mateixa tesi abans citada, inclou un altre treball on es va combinar la capacitat regioselectiva del miceli liofilitzat de R. oryzae amb la capacitat estereoselectiva de la lipasa comercial Novozym 435 per a l’obtenció de (R)-4-clor-2-butanol.

Els diferents estudis realitzats amb miceli liofilitzat de R. oryzae, junt amb la necessitat mediambiental de reduir l’ús de dissolvents orgànics va motivar la realització d’un estudi exhaustiu de l’adequació d’aquest biocatalitzador en l’obtenció de productes d’alt valor com són els monoglicèrids. L’estratègia es va centrar en un procediment de dues etapes: una primera etapa d’extracció i esterificació amb alcohols protegits dels àcids grassos continguts en llavors oleaginoses i una segona etapa de desprotecció dels alcohols amb l’obtenció de monoglicèrids.

30

Les condicions de reacció suaus associades a les reaccions enzimàtiques van fer pensar que era possible un grau elevat de conservació dels tocoferols, abundants en llavors oleaginoses, durant tot el procés d’obtenció de monoglicèrids. D’aquesta manera, el producte final així obtingut seria un concentrat de monoglicèrids ric en tocoferols i, per tant, caldria esperar dues propietats, emulsionant i antioxidant, molt valuoses a la indústria alimentària.

31

Objectius

33 Es va plantejar com a objectiu general d’aquesta tesi doctoral l’establiment d’un procediment d’obtenció d’extractes rics en monoglicèrids a partir de llavors oleaginoses mitjançant dues etapes: una primera etapa d’hidròlisi dels triglicèrids vegetals i esterificació dels àcids grassos amb glicerols protegits, emprant miceli liofilitzat de R. oryzae com a biocatalitzador en absència de dissolvent i una segona etapa de desprotecció dels èsters de glicerols protegits mitjançant un mètode químic.

Per tal d’aconseguir aquest objectiu general, es van establir els següents objectius específics:

 El desenvolupament d’un mètode de determinació de l’activitat lipàsica del miceli liofilitzat de R. oryzae utilitzat com a biocatalitzador de la primera etapa.

 La determinació de les condicions òptimes de les reaccions de la primera etapa d’hidròlisi dels triglicèrids i esterificació dels àcids grassos de les llavors de sèsam i soja amb solketal i glicidol, emprant miceli liofilitzat de R. oryzae com a biocatalitzador i en condicions d’absència de dissolvent.

 L’establiment d’un mètode químic per a la consecució de la segona etapa de desprotecció dels èsters de glicerols protegits mitjançant dos tipus d’escalfament, amb microones i convencional, que permeti l’obtenció d’1-monoglicèrids.

 La comparació, en termes de rendiments de reacció, dels mètodes químics desenvolupats per a la segona etapa amb altres mètodes de referència reportats a la bibliografia.

 El seguiment del contingut en alfa, gamma i delta-tocoferol del material vegetal al llarg de les dues etapes d’obtenció d’1-monoglicèrids.

35