Tratamientos de sueros lácteos mediante un biorreactor con lactasa inmovilizada

TRATAMIENTO
DE SUEROS LÁCTEOS
MEDIANTE UN BIORREACTOR
CON ß-GALACTOSIDASA INMOVILIZADA

Realizado por:
Fco Javier Martín Jiménez

Bioquímica Industrial

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ÍNDICE

1. RESUMEN

Página 4

2. OBJETIVO DEL PROYECTO

Página 5

3. INTRODUCCIÓN

Página 5

4. METODOLOGÍA

Página 8

5. RESULTADOS

Página 16

6. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Página 347. CONCLUSIONES

Página 38

8. BIBLIOGRAFÍA

Página 40

ANEXO 1

Página 41

ANEXO 2

Página 44

ANEXO 3

Página 48

ANEXO 4

Página 52

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1. RESUMEN
Una de las alternativas para el aprovechamiento de los sueros lácteos procedentes
de la elaboración del queso es la hidrólisis de la lactosa, teniendo una infinidad de
aplicaciones tanto en laindustria alimentaria como en la producción de la enzima para
otros ámbitos en la industria.
Se estudió las condiciones óptimas de trabajo para la hidrólisis de la lactosa en un
biorreactor con β-galactosidasa de Aspergillus oryzae inmovilizada en amberlita IRC50, usando varios protocolos de medida. Se llegó a la conclusión de que a pH 4 y a una
temperatura de entre 50 y 55ºC, la enzima tienesu máximo de actividad, teniendo una
vida media de aproximadamente 200 min.
Se usó ONPG como sustrato con la enzima en disolución obteniéndose las
siguientes constantes cinéticas:
𝑉𝑚𝑎𝑥 = 0,119 𝑚𝑀/𝑚𝑖𝑛

𝐾𝑚 = 2,391 𝑚𝑀

𝑘𝑐𝑎𝑡 = 22,46 s −1

𝐾𝑚 = 2,275 𝑚𝑀

𝑘𝑐𝑎𝑡 = 11,44 s −1

Usando lactosa como sustrato:
𝑉𝑚𝑎𝑥 = 0,405 𝑚𝑀/𝑚𝑖𝑛

Para los dos ensayos se usó galactosa como inhibidor,agregándose para el caso de
ONPG, obteniéndose las siguientes constantes:
𝐾𝑖 𝑂𝑁𝑃𝐺 = 4,75 𝑚𝑀

𝐾𝑖 𝑙𝑎𝑐𝑡𝑜𝑠𝑎 = 3,65 𝑚𝑀

Se llegó a 59,7 % de inmovilización de la enzima en amberlita con una porosidad
de 0,465. Y una conversión de hidrólisis máxima en el biorreactor del 95% a bajos
caudales y concentraciones de suero lácteo.
En definitiva la β-galactosidasa procedente de Aspergillus oryzae es adecuadapara
la hidrólisis de la lactosa a nivel industrial, pudiéndose barajar otras posibilidades con
respecto al soporte de inmovilización de la enzima.

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2. OBJETIVO DEL PROYECTO
Estudio de las condiciones óptimas de trabajo para la hidrólisis de la lactosa en un
biorreactor con β-galactosidasa de Aspergillus oryzae inmovilizada en amberlita IRC50, para el tratamientode sueros lácteos.
3. INTRODUCCIÓN
Los sueros lácteos son el principal subproducto en la industria quesera,
constituyendo entre el 80 y 90% del volumen total de leche procesada. El 80% de las
proteínas de la leche se retienen en el queso mientras que el 20% restantes permanecen
en el suero, denominadas proteínas séricas o whey proteins. [1] Sin embargo, en los
quesos se retiene alrededor del10% de la lactosa proveniente de la leche procesada, por
lo que el suero lácteo es muy rico en lactosa, además de otras proteínas solubles,
vitaminas y minerales. [2] Así mismo, la lactosa constituye el principal agente
contaminante del suero lácteo, teniendo una concentración aproximadamente de 50 𝑔/𝑙,
lo que supone concentraciones altas de DQO y DBO. [1] El suero lácteo, según su
acidez, sedividen en suero dulce (pH > 5,8), suero medio ácido (pH 5.8-5) y suero
ácido (pH < 5). [5]
Existen nuevos estudios relacionados con el aprovechamiento del lactosuero por sus
múltiples aplicaciones en el campo de la alimentación, cambiando el enfoque del
mismo, de un subproducto desechado a un gran abanico de posibilidades en la industria,
siendo su tratamiento, por otro lado, una obligaciónambiental.
Se está dedicando gran interés de investigación al uso del suero lácteo para la
producción de jarabes de lactosa hidrolizada. La lactosa se hidroliza a glucosa y
galactosa mediante las β-galactosidasas (EC 3.2.1.23) o lactasa como vemos en la
siguiente figura:

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Estas enzimas hidrolizan de forma específica los enlaces 1-4 β-glicosídicos, siendo...