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APLICACIÓN DE UNA TECNOLOGÍA EMERGENTE PARA LA PRODUCCIÓN DE GALACTOOLIGOSACÁRIDOS Y ÁCIDO GLUCÓNICO A TRAVÉS DE SISTEMAS MULTI-ENZIMÁTICOS
Resumen
En la búsqueda de alimentos nutricionalmente más completos y que contribuyan a mejorar el estilo de vida cada vez más agitado, un sector importante de la industria de alimentos ha enfocado su trabajo de las últimas décadas a la producción de alimentos altamente especializados, los cuales no solo cumplen con su rol de cubrir las necesidades nutricionales del consumidor, sino que, además proporciona algún beneficio para la salud. Dentro de este diverso grupo de alimentos se encuentran los carbohidratos prebióticos, que en 2015 reportaron ventas anuales por 29 billones de dólares [1]. Adicionalmente, la industria láctea colombiana ha tenido un importante crecimiento en la última década, debido a factores como la diversificación y aumento del consumo de este tipo de productos y políticas de libre comercio implementadas por el gobierno [2]. La industria láctea produce una amplia gama de productos de alta demanda comercializados en todo el mundo que, según reportes de la FAO, en 2014 superaron los 700 millones de toneladas [3]. Junto con éste incremento en la producción, también se incrementan los subproductos generados, entre ellos el lactosuero producido durante la producción de queso (87% del total de la leche empleada) [4]. Un grupo importante de prebióticos, los galactooligosacáridos (GOS), pueden ser producidos a partir de la lactosa presente en el lactosuero. Los GOS son cadenas de galactosa (entre 2 y 9 unidades), que pueden o no estar unidas a una glucosa terminal. Estos oligosacáridos no son digeridos en el intestino delgado, por lo que llegan al colon donde son metabolizados selectivamente por bacterias de los géneros Bifidobacterium y Lactobacillus, confiriéndoles el carácter prebiótico [5]. Aunque se encuentran naturalmente en la leche humana y bovina, su cantidad es mínima. Por lo que se ha buscado su producción a través de procesos de síntesis enzimática usando β-galactosidasa de origen microbiano [6]. El consumo frecuente de GOS permite que los microorganismos probióticos regulen el pH del intestino, ya que producen ácidos grasos de cadena corta que favorecen el crecimiento y diferenciación de las células epiteliales [7], entre otros efectos comprobados. Además, los GOS tienen propiedades tecnológicas como mejoradores del sabor, baja sensación dulce, son incoloros y estables en amplios rangos de pH y temperatura, por lo que se pueden emplear en numerosas aplicaciones en la industria alimentaria [8]. La reacción de transgalactosilación (oligomerización de la galactosa) compite con la hidrólisis, en la cual, a bajas condiciones de sustrato, la hidrólisis está termodinámicamente favorecida [9]. A pesar de esto, a altas concentraciones de lactosa el equilibrio se desplaza hacia la transgalactosilación, [8]. No obstante, se ha encontrado que la generación de monosacáridos (glucosa y la galactosa) inhibe la reacción de transgalactosilación reduciendo los rendimientos de producción y requiriendo procesos costosos de purificación. [10]. Al ser un producto no deseado de la transgalactosilación, la glucosa puede ser empleada para producir ácido glucónico, un ácido producido por oxidación enzimática con glucosa oxidasa [11]. Este ácido es de gran valor industrial por su funcionalidad no solo en la industria de alimentos, sino en otras industrias como la farmacéutica, textil y de curtiembres [12]. Además, se ha reportado que el uso de tecnologías emergentes, como el ultrasonidos (US) permite acelerar la velocidad de reacción en gran variedad de compuestos químicos, reduciendo tiempos de procesamiento [13]. Particularmente, se ha estudiado el efecto del US en las reacciones enzimáticas encontrando resultados variables, favorables y desfavorables, durante la síntesis de diferentes compuestos [14], [15]. Con este trabajo se pretende evaluar los rendimientos de producción de GOS en un sistema multi-enzimático asistido por US que permita oxidar la glucosa generada a ácido glucónico facilitando su purificación
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