Data di Pubblicazione:
2019
Citazione:
PRODUCTION OF NATURAL AROMA COMPOUNDS BY BIOCATALYSIS / I. Chiarelli Perdomo ; tutor: F. Molinari ; coordinatore: E. Pagliarini. DIPARTIMENTO DI SCIENZE PER GLI ALIMENTI, LA NUTRIZIONE E L'AMBIENTE, 2019 Dec 06. 32. ciclo, Anno Accademico 2019. [10.13130/chiarelli-perdomo-igor_phd2019-12-06].
Abstract:
Gli esteri svolgono un ruolo rilevante nell'industria alimentare, sono tra i composti più importanti e versatili di aromi e fragranze naturali in alimenti, bevande e cosmetici. La loro preparazione da substrati naturali e l'utilizzo di bioprocessi (eg. fermentazione o reazioni enzimatiche) è attrattivo, perché il prodotto finale può essere etichettato e commercializzato in UE e USA come naturale. Pertanto, nuovi approcci biotecnologici per ottenere aromi sono desiderati, una volta che siano efficienti e sostenibili. Molti esteri con proprietà aromatiche possono essere ottenuti enzimaticamente usando lipasi che catalizzano reazioni di esterificazione, transesterificazione o interesterificazione. In questa tesi di dottorato abbiamo sviluppato due sistemi per la produzione di esteri con proprietà aromatiche: 1) Un metodo biocatalitico per la preparazione enzimatica di diversi esteri con proprietà aromatiche da alcoli primari (isoamilico, n-esilico, geranilico, cinnamilico, 2-feniletilico e benzilico) ed esteri etilici naturalmente disponibili (formiato, acetato, propionato e butirrato). Le biotrasformazioni sono catalizzate da un'aciltransferasi di Mycobacterium smegmatis (MsAcT) e precedute da eccellenti rese (80- 97%) e brevi tempi di reazione (30-120 minuti), anche quando sono state utilizzate concentrazioni di substrato elevate (fino a 0,5 M). Questa strategia enzimatica rappresenta un'alternativa efficace all'applicazione delle lipasi nei solventi organici e un miglioramento significativo rispetto ai metodi già noti in termini di uso ridotto di solventi organici, aprendo la strada a una preparazione sostenibile ed efficiente degli agenti aromatizzanti naturali. 2) Un metodo biocatalitico con la lipasi legata al micelio liofilizzato di Aspergillus oryzae che catalizza l'esterificazione diretta di alcoli e acido acetico in solvente organico. Ha mostrato un'elevata stabilità verso substrati e prodotti. L'acqua prodotta durante l'esterificazione non ha influenzato in modo significativo l'equilibrio della reazione, consentendo conversioni elevate. Queste caratteristiche sono state sfruttate per preparare esteri con proprietà aromatiche dell'acetato (isoamil e cinnamil acetato) in sistemi in batch e continui. È stato sviluppato un continuous stirred tank membrane reactor (CST-MR) ovvero un reattore continuo a membrana sotto agitazione per garantire una buona produttività e un'elevata stabilità del biocatalizzatore. Entrambi i sistemi di produzione sono promettenti, rappresentano due diverse alternative e possono essere ulteriormente ottimizzati e scalati per gli interessi del settore.
Tipologia IRIS:
Tesi di dottorato
Keywords:
Flavours; Flavors; Aromas; Flavor esters; enzymatic acylation; biocatalysis; acyltransferase; Mycobacterium smegmatis; MsAcT; Flavour esters; Aspergillus oryzae; continuous reactor
Elenco autori:
I. CHIARELLI PERDOMO
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