Aplicación de b-galactosidasas de distinto origen en la producción de galactooligosacáridos (GOS) a partir de permeado de suero

Abstract

Los galactooligosacáridos (GOS) están compuestos por unidades de galactosa y, en general, una glucosa terminal, con diferente grado de polimerización (GP) (2-10). Se los clasifica como fibra prebiótica ya que son consumidos selectivamente por bifidobacterias y lactobacilos, impactando positivamente en la composición y actividad de la microbiota intestinal. Se producen por transgalactosilación utilizando soluciones concentradas de lactosa como sustrato y enzimas beta-galactosidasas como catalizador. El objetivo de este trabajo fue evaluar la capacidad de síntesis de GOS con beta-galactosidasas de distinto origen (Bacillus circulans, Kluyveromyces lactis, Aspergillus orizae), utilizando permeado de suero en polvo. Para ello, se partió de una solución de permeado de suero con una concentración de lactosa de 45-50% p/v. El pH (4,5-6,0), la temperatura (40-50°C), la relación enzima/sustrato y los tiempos de reacción (6-24hs) se ajustaron teniendo en cuenta las especificaciones para cada enzima. Las reacciones se detuvieron mediante inactivación enzimática por temperatura (85-90°C/10 min). A diferentes intervalos durante las reacciones se analizó la composición de carbohidratos por HPLC con detector de índice de refracción. Para comparar el comportamiento de cada catalizador se determinó el rendimiento en masa de GOS (YGOS, %), la conversión de lactosa (Xlac, %) y la productividad (PGOS, g/L min). Además, se determinaron el pH, color (CIE L*a*b*), °Brix y sólidos totales del producto final (jarabe). La evolución de la composición del medio durante la reacción permitió conocer los mecanismos de cada catalizador para la producción de GOS, lo cual influyó en el producto final obtenido. La enzima de B. circulans, comparativamente a las otras enzimas, produjo un mayor rendimiento de GOS (26,8±2,4%) pero su productividad fue la más baja (0,020±0,002 g/L min), debido a que requirió mayor tiempo de reacción. Las otras dos enzimas tuvieron valores de YGOS y PGOS similares: 19,8±2,4% y 0,055±0,005 g/L min para K. lactis y 21,8±8,3% y 0,050±0,017 g/L min para A. orizae, respectivamente. El perfil de GOS obtenido también varió con el tipo de catalizador empleado; K. lactis permitió la formación de GOS GP2 y GP3, mientras que B. circulans y A. orizae produjeron GOS de mayor tamaño (hasta GP5). La conversión de lactosa fue mayor a 65% en todos los casos, siendo la enzima de K. lactis la que permitió mayor conversión (73,1±0,4%). Se observó un leve descenso de pH con K. lactis y B. circulans, de 6,0±0,1 al inicio hasta 5,7±0,1 al finalizar la reacción, mientras que con A. oryzae el pH se mantuvo constante (4,6±0,1). El cambio de color global entre el inicio y el final de reacción [∆E*=(ΔL*2 + Δa*2 + Δb*2)/2] dependió de la enzima utilizada: 9,6, 6,6 y 13,1 para B. circulans, K lactis, y A. orizae, respectivamente. El contenido de sólidos estuvo en el rango 52,5-58,0% p/p y los °Brix de 46,8-48,2. Este estudio demostró la importancia del origen de las enzimas para el diseño del proceso de obtención de jarabe de GOS. Tanto el color como el perfil de sacáridos del producto final dependió del tipo de catalizador empleado.