Inmovilización de Invertasa en Nanopartículas de Magnetita para la Generación Eficiente de Fructooligosacáridos: Un Análisis Cinético Integral y Estrategia de Diseño de Reactor
Autores: Polanía Melo, David; Hernández Bravo, Andrés; Cruz, Juan C.; Reyes, Luis H.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Inmovilización de Invertasa en Nanopartículas de Magnetita para la Generación Eficiente de Fructooligosacáridos: Un Análisis Cinético Integral y Estrategia de Diseño de Reactor
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Estudio
Invertasa
Nanopartículas de magnetita
Fructooligosacáridos
Cinética
Enzimas inmovilizadas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investigó la efectividad de inmovilizar invertasa (SInv) en nanopartículas de magnetita para producir fructooligosacáridos (FOS). Basado en la literatura existente y acompañado de la estimación de parámetros, se empleó un modelo cinético modificado para representar la cinética de la hidrólisis de sacarosa y la transfructosilación utilizando SInv inmovilizada en las superficies de nanopartículas de magnetita. Este modelo se utilizó para simular el rendimiento de reactores por lotes tanto para enzimas libres como inmovilizadas. La concentración máxima de FOS para la enzima libre se determinó en 123.1 mM, mientras que en el caso inmovilizado se logró una concentración ligeramente superior de 125.4 mM. Además, se desarrolló un modelo de reactor de tanque agitado continuo (CSTR) para la enzima inmovilizada, resultando en una concentración máxima de FOS de 73.96 mM en la salida del reactor y una tasa de dilución de 14.2 h. Para examinar el impacto de la inhibición de glucosa en la producción de FOS, se integró un mecanismo de reacción de glucosa oxidasa en el modelo teórico inmovilizado ajustado. En un reactor por lotes, la reducción o eliminación de glucosa en el medio reactivo llevó a un aumento del 2.1% en la producción de FOS. La inmovilización del biocatalizador mejoró el rendimiento general de SInv. Este enfoque de inmovilización de enzimas también tiene el potencial de acoplar glucosa oxidasa a nanopartículas funcionalizadas para minimizar la inhibición de glucosa, mejorando así la síntesis de FOS y facilitando la recuperación y reutilización óptimas de la enzima.
Descripción
Este estudio investigó la efectividad de inmovilizar invertasa (SInv) en nanopartículas de magnetita para producir fructooligosacáridos (FOS). Basado en la literatura existente y acompañado de la estimación de parámetros, se empleó un modelo cinético modificado para representar la cinética de la hidrólisis de sacarosa y la transfructosilación utilizando SInv inmovilizada en las superficies de nanopartículas de magnetita. Este modelo se utilizó para simular el rendimiento de reactores por lotes tanto para enzimas libres como inmovilizadas. La concentración máxima de FOS para la enzima libre se determinó en 123.1 mM, mientras que en el caso inmovilizado se logró una concentración ligeramente superior de 125.4 mM. Además, se desarrolló un modelo de reactor de tanque agitado continuo (CSTR) para la enzima inmovilizada, resultando en una concentración máxima de FOS de 73.96 mM en la salida del reactor y una tasa de dilución de 14.2 h. Para examinar el impacto de la inhibición de glucosa en la producción de FOS, se integró un mecanismo de reacción de glucosa oxidasa en el modelo teórico inmovilizado ajustado. En un reactor por lotes, la reducción o eliminación de glucosa en el medio reactivo llevó a un aumento del 2.1% en la producción de FOS. La inmovilización del biocatalizador mejoró el rendimiento general de SInv. Este enfoque de inmovilización de enzimas también tiene el potencial de acoplar glucosa oxidasa a nanopartículas funcionalizadas para minimizar la inhibición de glucosa, mejorando así la síntesis de FOS y facilitando la recuperación y reutilización óptimas de la enzima.