La creciente demanda por parte de la industria alimentaria de grasas sólidas y
semisólidas con distintas propiedades reológicas y organolépticas ha impulsado el
desarrollo de diversas tecnologías y procesos industriales, minimizando la producción
de compuestos perjudiciales para la salud del consumidor. Un proceso relativamente
nuevo, principalmente a escala industrial, es el de interesterificación enzimática, el
cual consiste en utilizar lipasas como biocatalizadores para intercambiar los ácidos
grasos constituyentes de los triglicéridos de al menos dos sustratos de naturaleza
oleosa, generalmente diferenciados por sus relaciones de ácidos grasos saturados e
insaturados.
En esta tesis se analiza el comportamiento cinético de la reacción de
interesterificación enzimática desde distintos puntos de vista, utilizando mezclas de
aceite de soja y aceite de soja hidrogenado como sustratos y dos lipasas inmovilizadas
comerciales, Lipozyme RM IM y Lipozyme TL IM, como biocatalizadores.
En el Capítulo 1 se hace una introducción general al tema de estudio junto con
la revisión bibliográfica. Los materiales utilizados y los métodos empleados, algunos de
ellos implementados durante el desarrollo de la presente tesis, se describen en el
En el Capítulo 3 se analiza, a través de un diseño experimental incompleto, el
efecto que tienen las variables operativas y del sistema más relevantes sobre la
composición de triglicéridos (agrupados según su grado de insaturación) y de
subproductos (diglicéridos, monoglicéridos y ácidos grasos libres), y sobre el punto de
fusión de los productos de reacción.
En el Capítulo 4 se realiza el análisis de la evolución en el tiempo de las
concentraciones de las diferentes especies involucradas en la reacción en estudio, para
los factores definidos anteriormente como más significativos. También se presentan
experiencias en sistemas en presencia de hexano y se discute el efecto del solvente
sobre la cinética de la reacción.
En vista de los resultados obtenidos en el capítulo anterior, en el Capítulo 5 se
analiza en más detalle la distribución de ácidos grasos saturados e insaturados en los
glicéridos, principalmente en la posición sn-2. En virtud de los resultados obtenidos
con este estudio, se realiza un análisis detallado de la distribución de los diglicéridos
entre los isómeros 1(3),2-DAG y 1,3-DAG, que permite discutir el efecto de la acil
migración En el Capítulo 6 se desarrollan diferentes modelos teóricos que podrían
representar la variación de las concentraciones de reactivos y productos, teniendo en
cuenta las reacciones de hidrólisis y de reesterificación. El desarrollo de los mismos se
realizó planteando dos hipótesis: rápido equilibrio y estado estacionario, y diferentes
formas de complejación de la enzima, así como también distintos pasos en los cuales la
molécula de agua ingresa al esquema de reacción. Estos modelos involucran el
conocimiento de diversos parámetros cinéticos y de equilibrio, que deben obtenerse
mediante la resolución de los mismos y su correlación con los datos experimentales.
Además, se desarrolla un modelo considerando la distribución de los ácidos grasos
saturados e insaturados en los distintos glicéridos.
Por último, en el Capítulo 7 se presentan las conclusiones generales derivadas
del estudio experimental y teórico desarrollado en la presente tesis y las propuestas
futuras de trabajo. / The food industry demands more oil and fat products with different rheological
and organoleptic properties. Therefore, several new technologies and industrial
processes have been developed lately to satisfy these needs, minimizing the
production of compounds that harms the consumer health. Enzymatic
interesterification is a relatively novel industrial process consisting in lipase-catalyzed
reactions that interchange the fatty acids of the structure of the triacylglycerols from
two oil products, with different composition in the concentration of saturated and
unsaturated fatty acids. The main objective of this thesis was to study the kinetic behavior of the
enzymatic interesterification reaction, using blends of refined soybean oil and
hydrogenated soybean oil as substrates, and two commercial immobilized lipases,
Lipozyme RM IM y Lipozyme TL IM, as biocatalysts. A general introduction to the subject and the bibliographic revision is presented. in Chapter 1. The materials and methods used in the experimental studies carried out. in the thesis are described in Chapter 2.
Chapter 3 presents the analysis of the effect of different reaction parameters
and operating variables on the composition of triacylglycerols groups (defined in terms
of its unsaturation degree) and byproducts (diacylglycerols, monoacylglycerols and
free fatty acids), and on the melting point of the reaction products.
The effect of the most significant parameters on the reaction kinetics,
measured as the evolution of the concentration of the different species during the
reaction time, is presented in Chapter 4. Experiences in presence of hexane were
carried out in order to study the effect of the solvent on the reaction kinetics; they are
also presented and discussed in these chapter.
Taking into account the results obtained in the previous study, the distribution
of saturated and unsaturated fatty acids in the position sn-2 of the triacylglycerols is
analyzed in Chapter 5. In addition, a detailed study of the diacylglycerols distribution
between the 1(3),2-DAG y 1,3-DAG isomers is presented, which allows to discuss the
effect of the acyl migration.
Several theoretical models to represent the variation in the concentration of
the species during reaction are developed in Chapter 6, taking into account the
hydrolysis and esterification reactions. The derivation of the models was performed
using two different approaches: rapid equilibrium and steady state, considering
different manners in which the enzyme can undergo complexation and steps in which
water molecule enters the reaction scheme. These models require knowledge of the
value of different kinetic and equilibrium parameters, which have to be determined
through the model solution and its correlation with experimental data. A more
complete model that considers the distribution of saturated and unsaturated fatty
acids in the acylglycerol species is also presented.
Finally, Chapter 7 summarizes the overall conclusions derived of the
experimental and theoretical studies presented in the thesis, and suggests future work
on the research topic.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uns.edu.ar/oai:repositorio.bc.uns.edu.ar:123456789/470 |
| Date | 23 March 2012 |
| Creators | Pacheco, Consuelo |
| Contributors | Crapiste, Guillermo Héctor, Carrín, María Elena |
| Publisher | Universidad Nacional del Sur |
| Source Sets | Universidad Nacional del Sur |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
| Rights | 0 |
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