Produccion acido gluconico

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE QUILMES Departamento de Ciencia y Tecnología Bioprocesos II 2005 Segundo semestre

TRABAJO PRACTICO PRODUCCION DE ACIDO GLUCONICO Y SUS DERIVADOS
El ácido glucónico (pentahidroxicaproico) es el producto de oxidación de la D-glucosa en el C1.
COOH CH OH CH CH CH OH OH OH

Este ácido presenta un pKa = 3.7 En soluciones acuosas el ácido se encuentra en equilibrio con laδ y γ lactonas que son los productos directos de la deshidrogenación de la glucosa. Soluciones sobresaturadas de ácido glucónico rinden cristales del ácido (o el monohidrato de éste) a temperaturas inferiores a 300C, cristales de la δ lactona se obtienen entre 30 y 70 ºC y de la γ lactona a temperaturas superiores a los 70 ºC.

CH2 OH

Acido D-glucónico Usos El ácido glucónico no secomercializa en forma cristalina sino que se ofrece en soluciones al 50%. La δ lactona es comercializada en forma cristalina. Tanto el ácido, como sus lactonas, se utilizan fundamentalmente como acidulantes para alimentos. La δ lactona es usada universalmente como un ácido latente en polvos para hornear, sustancias leudantes para panificación y mezclas para preparar tortas. La sal sódica del ácidoglucónico es el derivado con mayor importancia comercial. Debido a sus excelentes propiedades como agente complejante se lo utiliza en soluciones lavadoras de material de vidrio, soluciones alcalinas de NaOH, particularmente en el caso de botellas retornables. Los carbonatos de metales di y trivalentes son fácilmente removidos por estas soluciones. También se utiliza el gluconato de sodio en cementosmezclas donde modifican las propiedades de fraguado e incrementan la dureza y resistencia al agua del cemento. El gluconato de calcio es ampliamente usado para el tratamiento de enfermedades que

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producen déficit de calcio o para suplir este metal durante el embarazo. El gluconato dehierro(II) es utilizado para suministrar este metal en casos de anemia.

Microorganismos empleados y rutas metabólicas Si bien es posible oxidar la D-glucosa a D-glucono-δ-lactona por métodos electroquímicos, químicos y enzimáticos, el método fermentativo es el actualmente utilizado por su bajo costo. Gran variedad de bacterias y hongos producen glucónico a partir de glucosa. Los más utilizados son loshongos y entre ellos cepas de Aspergillus níger siendo en general la cepa de elección la NRRL 3 debido a que no produce paralelamente ácidos cítrico y oxálico bajo condiciones de operación. Entre las bacterias la única utilizada industrialmente es Gluconobacter suboxydans. En A. níger la ruta metabólica que lleva a glucónico se observa en la figura:
α – D–Glucosa mutarrotasa o espontaneo β –D–Glucosa Glucosa deshidrogenasa glucosa oxidasa D–Glucono δ–lactona lactonasa o espontaneo Acido D–Glucónico

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La principal enzima involucrada en la oxidación de la δ -D-glucosa es la comúnmente llamada glucosa oxidasa. Esta enzima es una flavoproteína que remueve dos hidrógenos de la glucosareduciéndose. La forma reducida de la enzima luego se reoxida con oxígeno molecular dando agua oxigenada que es luego hidrolizada por una catalasa. La ecuación neta se puede escribir
D − Glu cos a + 0.5 O2  → Acido D − Gluconico + H 2 O

Se ha demostrado para A. níger que tanto la glucosa oxidasa como la catalasa se encuentran en peroxisomas evitándose de esta forma la toxicidad por H202. Elúltimo paso en la obtención de glucónico es la hidrólisis de la δ -lactona. Esta puede ocurrir espontáneamente o por intermedio de una lactonasa (que se halla presente en A. níger). La acumulación de la lactona reprime la producción de glucónico. La hidrólisis de la lactona ocurre espontáneamente a alta velocidad a pH neutro o alcalino. A pH ácidos es importante la actividad de la lactonasa....
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