Resumen de Obtención de compuestos aromáticos por oxidación de lignina con lacasa inmovilizada en alginato

Ayerim Domínguez González, Rosa Hernández Soto, Juan Manuel Salgado Román, Alba Nelly Ardila Arias, José Alfredo Hernández Maldonado

• español

  La lignina es un biopolímero abundante en la naturaleza, por su estructura polimérica es una fuente potencial de compuestos aromáticos con alto valor añadido en la industria química, alimentaria y farmacéutica. La lignina puede aprovecharse con procedimientos químicos y biológicos que la despolimerizan de forma gradual y selectiva. Las peroxidasas y lacasas son enzimas usadas como agentes oxidantes en procesos de despolimerización oxidativa; pero el uso de H 2 O 2 como aceptor secundario de electrones para incrementar el efecto oxidante de lacasa inmovilizada no se ha reportado.

  El objetivo de este estudio fue evaluar la capacidad catalítica de lacasa inmovilizada (1.25 mUI) en perlas de alginato, con diámetro de partícula (Dp) de 3 mm, para obtener compuestos aromáticos por oxidación de lignina. Las reacciones se mantuvieron con agitación y temperatura controlada, el pH se varió y como aceptor secundario de electrones se utilizó H 2 O 2 . El diseño experimental fue factorial 3x4: tres valores de pH (5.8, 6.5 y 8.6) y cuatro concentraciones de H 2 O 2 (25, 50, 75 y 100 mM); las pruebas se realizaron por triplicado.

  Con los datos se realizó ANDEVA y pruebas de comparación de medias (Tukey, p £ 0.05). Con pH de 8.6 se obtuvo la mayor conversión de lignina a compuestos aromáticos: ácido benzoico (63.5 %), ácido vainillínico (25 %) y vainillina (11.5 %). El soporte de inmovilización de la enzima se desintegró y se disolvió en el medio en las reacciones catalizadas con pH superior a 7.0. Los resultados permiten sugerir que el grado de despolimerización de lignina con lacasa inmovilizada depende directamente de la concentración de H 2 O 2 y del pH del medio.

• English

  Lignin is an abundant biopolymer in nature; because of its polymeric structure, it is a potential source of aromatic compounds with high added value in the chemical, food and pharmaceutical industries. Lignin can be used with chemical and biological procedures that depolymerize it in a gradual and selective manner. Peroxidases and laccases are enzymes used as oxidizing agents in processes of oxidative depolymerization; however, the use of H 2 O 2 as secondary electron acceptor to increase the oxidizing effect of immobilized laccase is not reported so far. The objective of this study was to evaluate the catalytic capacity of laccase (1.25 mUI) immobilized in alginate pearls, with a particle diameter (Dp) of 3 mm, in order to obtain aromatic compounds from lignin oxidation. The reactions were kept with agitation and controlled temperature, the pH varied and H 2 O 2 was used as secondary electron acceptor. The experimental design was factorial 3 x 4: three pH values (5.8, 6.5 and 8.6) and four concentrations of H 2 O 2 (25, 50, 75 and 100 mM); the trials were performed in triplicate. ANDEVA was carried out with the data as well as means comparison tests (Tukey, p £ 0.05).

  The highest conversion of lignin to aromatic compounds was obtained with a pH of 8.6: benzoic acid (63.5 %), vanillic acid (25 %) and vanillin (11.5 %). The immobilizing support for the enzyme was disintegrated and dissolved in the medium in the reactions catalyzed with a pH over 7.0. The results allow suggesting that the degree of lignin depolymerization with immobilized laccase depends directly on the concentration of H 2 O 2 and the medium’s pH.