Obtención, caracterización y aplicación de un biocatalizador para la reducción del contenido de fenilalanina en hidrolizados proteicos

Abstract

En la presente tesis se aborda el estudio y desarrollo de una metodología biotecnológica novedosa para la producción de fórmulas o suplementos alternativos para pacientes con fenilcetonuria. Dicha metodología se basa en el empleo de un biocatalizador, particularmente de la enzima L-Fenilalanina amonio liasa (PAL, EC 4.3.1.25), producida a partir del cultivo de Rhodosporidium toruloides NBRC 0559. PAL cataliza la desaminación no oxidativa de L-Fenilalanina (L-Phe) en ácido trans-cinámico. Esta enzima fue aplicada para la reducción o deprivación del contenido de fenilalanina, empleando como modelo hidrolizados proteicos comerciales de diferente origen. La metodología desarrollada consiste en una primera etapa basada en la obtención del biocatalizador. Ésta incluyó, por un lado, la optimización de los componentes del medio de cultivo a emplear, mediante diseños experimentales, con la finalidad de incrementar la actividad PAL. Seguidamente, se procedió a la recuperación del biocatalizador de dos maneras. Por un lado, se obtuvieron células conteniendo PAL, las cuales se permeabilizaron adecuadamente para funcionar como un microreactor y se caracterizaron como tal. Por otro lado, se contrastó el biocatalizador obtenido con PAL purificada, obtenida a partir de un protocolo estándar de purificación. En una segunda etapa, se inmovilizaron las células catalíticas por inclusión en polímeros, empleando alginato de calcio. Las mismas se caracterizaron para determinar su factibilidad de uso, teniendo en cuenta su potencial aplicación industrial. A su vez, este sistema se contrastó con la enzima purificada inmovilizada por inclusión en membranas celulósicas. Finalmente, en una tercera etapa, el biocatalizador seleccionado se empleó en el tratamiento de hidrolizados proteicos comerciales, como modelo de aplicación. A su vez, se empleó como alternativa PAL parcialmente purificada, libre en solución. De acuerdo al biocatalizador, se evaluó la necesidad del pretratamiento de los sustratos, así como también, las condiciones óptimas de operación para lograr la mayor reducción en menor tiempo. A partir de los estudios llevados a cabo en la presente tesis, se logró demostrar la factibilidad del método propuesto, en la reducción del contenido de L-Phe en hidrolizados proteicos. Estos estudios son la base para el desarrollo de fórmulas para pacientes con fenilcetonuria, obtenidas por métodos biotecnológicos. Futuros estudios requerirán un abordaje más tecnológico a escala piloto para su transferencia a la industria local.