Cinética de hidrólisis enzimática de partículas pre-tratadas de palo blanco (Ipomoea arborescens)

Abstract

La presente investigación tiene como objetivo describir la cinética de la hidrólisis enzimática de celulosa de tallos de la planta de palo blanco (Ipomoea arborecens) a 40°C y a un pH de 4.5, y obtener los parámetros de dicha cinética como son la velocidad máxima de reacción (Vm) y la constante de Michaelis-Menten (Km) obtenidos por los métodos diferenciales (Lineweaver-Burk, Eadie-Hoofstee, Hanes-Woolf y Regresión No Lineal). Estos parámetros se obtuvieron de la cinética enzimática, al momento de hidrolizar la celulosa de dicha biomasa. La biomasa de palo blanco primeramente fue sometida a un pretratamiento de hidrólisis ácida y posteriormente el residuo obtenido de la hidrólisis ácida y posteriormente el residuo obtenido de dicha hidrólisis fue sometido a una hidrólisis enzimática. Para el pretratamiento de hidrólisis ácida se utilizó un reactor PARR con un volumen de reacción de 1000 ml, se utilizaron 10 gramos de la biomasa triturada de Ipomoea arborecens de -25 +35 mallas con ácido sulfúrico con concentración 0.15 M a la temperatura de 120°C y presión de 1.96 atm el cual fue monitoreado cada 10 minutos durante un tiempo total de una hora. De este tratamiento ácido fue obtenido un residuo el cual se sometió a una hidrólisis enzimática en un volumen de reacción de 1000 ml de agua destilada a la que previamente se le ajusto el pH a 4.5 a una temperatura constante de 40°C, agregando por último 0.5 g de la enzima celulasa de Aspergillus niger, este sistema se monitoreo cada hora por un tiempo total de seis horas. Las muestras obtenidas de la hidrólisis ácida y enzimática se analizaron en un sistema de cromatografía liquida de alta presión (HPLC).Los resultados obtenidos por la hidrólisis ácida mostraron que la glucosa y xilosa tiene un tiempo de retención de 14.96 min y 15.88 min, respectivamente. La xilosa es producida a una rapidez de 0.0124 mol/(L*h) y la glucosa a una rapidez de 0.002 mol/(L*h), en la hidrólisis ácida del palo blanco. En la hidrólisis enzimática únicamente se espera obtener glucosa por lo que se pudo obtener gráfica en la cual se representaba la concentración de la glucosa con respecto al tiempo. Posteriormente al utilizar los distintos métodos diferenciales para la descripción de los análisis de resultados, el método de regresión no lineal fue el que mejor se adecuo a los datos experimentales. El cual arrojó valores de Km= 8.75x10-6 mol/L de celulosa y Vm=1.01x10-3 mol/(L*h) de glucosa. El estudio de las dos hidrólisis nos permito obtener la eficiencia de los dos procesos, para la hidrólisis ácida el porcentaje de eficiencia fue de 49.48%, sin embargo el porcentaje de eficiencia para el proceso de la hidrólisis enzimática fue de 17%..