Estudio de procesos de biosíntesis enzimática de ésteres aromáticos para su uso en cosméticos naturales

Resumen

Esta Tesis Doctoral, como hipótesis de partida, se basa en el hecho de que es posible realizar la síntesis biocatalítica de diferentes aditivos aromáticos, mediante procesos más respetuosos con el medio ambiente, para su uso en productos cosméticos que puedan ser clasificados como "naturales". Asimismo, este estudio aborda modelos cinéticos para las reacciones implicadas, y, conjuntamente, establecer un método sistemático para determinar las cinéticas de los procesos, y entender los mecanismos mediante los cuales transcurre la reacción de síntesis enzimática. Para ello, se han seleccionado como aromas principales de este estudio el acetato de 2-feniletilo, que se relaciona con el aroma de rosas, y el acetato de 1-fenietilo, por su relación con el aroma de gardenia. Ambos acetatos se sintetizan enzimáticamente mediante reacciones de transesterificación. Los objetivos específicos de esta Tesis Doctoral son: - Seleccionar un dispositivo experimental donde alcanzar la síntesis de ésteres aromáticos mediante transesterificación enzimática. - Estudiar la influencia de los reactivos y biocatalizadores comerciales en la obtención de estos aromas. - Para los sistemas enzima/sustrato que hayan proporcionado buenos resultados, estudiar la influencia en el rendimiento de la reacción de las variables de operación más importantes del sistema. - Proponer modelos cinéticos que predigan el avance de las reacciones con el tiempo, ajustando los datos experimentales a tales modelos. - Realizar los estudios cinéticos correspondientes con el fin de obtener los parámetros cinéticos que posibiliten la simulación del sistema a otros niveles. Para la consecución de estos objetivos específicos, la metodología empleada en esta investigación se ha desarrollado en tres niveles. En un nivel teórico-conceptual, se han desarrollado todas las actividades que corresponden con las fases del planteamiento de la investigación y de la formulación de las hipótesis de partida. Este nivel concluye con la planificación del trabajo a realizar en los niveles siguientes. En un nivel técnico-metodológico, se desarrollan las actividades realizadas en el laboratorio con la finalidad de obtener una recopilación de datos experimentales. Las actividades realizadas en este nivel están expuestas en dos grupos, las correspondientes al método operativo de los ensayos a realizar, y las correspondientes al método analítico de los mismos, para obtener la información necesaria de ellos. En un nivel estadístico-analítico, se desarrollan las actividades que conllevan el tratamiento estadístico de los datos obtenidos para analizar, estudiar y obtener las conclusiones de la investigación. En base a los resultados obtenidos, se plantea y contrasta un modelo cinético que permita ajustar los datos teóricos a los datos experimentales conseguidos. Las conclusiones más importantes recogidas en esta Tesis Doctoral son las siguientes: - El reactor tanque discontinuo, es un dispositivo experimental adecuado para la biosíntesis de los ésteres acetato de 2-feniletilo y acetato de 1-feniletilo. - El derivado inmovilizado comercial Novozym¿ 435 presenta los mejores resultados en la síntesis de ambos ésteres, para las condiciones estudiadas. - Bajo las mismas condiciones de reacción, la síntesis de acetato de 2-feniletilo presenta mejores resultados que la síntesis de acetato de 1-feniletilo. También se ha estudiado el efecto de la concentración del catalizador sobre la conversión obtenida. - Un modelo cinético basado en la ecuación de velocidad para el mecanismo Bi Bi Ping-Pong, permite obtener una ecuación simplificada que predice el avance de la reacción en función del tiempo. - Se han obtenido los conjuntos de constantes cinéticas intrínsecas más importantes en la síntesis por transesterificación enzimática de estos dos ésteres. - Ha sido posible ajustar los datos experimentales a la ecuación propuesta presentando buenos coeficientes de correlación. - La ecuación completa del modelo cinético permite la simulación del proceso para entender mejor como influyen las variables más importantes del sistema.