Producción de 1,3-diacilglicéridos con ácidos alfa-linolénico, gamma-linolénico y estearidónico obtenidos a partir de un concentrado derivado de aceite de semilla de echium plantagineum, mediante síntesis enzimática

Abstract

Los lípidos estructurados son moléculas lipídicas que han sido modificadas con fines tecnológicos o nutricionales. Los 1,3-diacilglicéridos presentan un grupo hidroxilo libre en la posición sn-2, que los distingue de los triacilglicéridos. Existen estudios que sugieren que el reemplazo de triacilglicéridos por 1,3-diacilglicéridos en la dieta favorece la pérdida de peso, la disminución de lípidos séricos y del síndrome metabólico. Por otra parte, se ha observado que los ácidos grasos n-3 α-linolénico y estearidónico, presentes en aceites de semillas y hongos, ambos precursores del ácido eicosapentaenoico y docosahexaenoico y el ácido γ- linolénico, sintetizado a partir del ácido linoleico (serie n-6) presente en la leche humana y en aceites de borraja, cáñamo y viborera (Echium plantagineum) son precursores de mediadores lipídicos con actividad antiinflamatoria. El aceite de semilla de E. plantagineum es una de las pocas fuentes comerciales con cantidades significativas de ácido α-linolénico, γ-linolénico y estearidónico. La metodología más utilizada para producir lípidos estructurados es la síntesis química, sin embargo, ésta requiere de un catalizador inorgánico y elevadas temperaturas que pueden dañar las moléculas lipídicas alterando, además, sus propiedades sensoriales. Es por esto que la industria y la comunidad científica trabajan en metodologías más limpias y eficientes como la biocatálisis enzimática. El objetivo de esta investigación fue producir, a escala de laboratorio, 1,3-diacilglicéridos con contenido mayoritario de ácidos α-linolénico, γ-linolénico y estearidónico, mediante una lipasa regioespecífica, empleando como sustratos glicerol y un concentrado de ácidos grasos libres procedentes de aceite de semilla de viborera. Tras una etapa preliminar de selección de la lipasa, se combinaron las variables “relación molar entre sustratos”, “cantidad de lipasa” y “tiempo de reacción”, empleando el método de Taguchi, con el objetivo de alcanzar el mayor rendimiento posible en los productos de interés, para finalmente escalar el proceso y purificar el producto. Finalmente, se observó que la enzima Lipozyme® 435 fue más eficiente que Lipozyme® RM-IM en la incorporación de los ácidos grasos γ-linolénico y estearidónico en las posiciones sn-1 y sn-3 de la molécula, incorporándolos como ácidos grasos mayoritarios. También se demostró que la saponificación es efectiva para retirar los compuestos de mayor polaridad de los productos de reacción, obteniéndose un lípido estructurado con un 88 % de diacilglicéridos, con 1,3-diacilglicéridos como fracción lipídica principal.

Structured lipids are lipidic molecules that have been changed for technological or nutritional purposes. The 1,3-diacylglycerides are structured lipids with a free hydroxyl group at the sn-2 position, which distinguishes them from triacylglycerides. Previous studies suggest that the replacement of dietary triacylglycerides by 1,3-diacylglycerides promotes weight loss, lowering serum lipids and metabolic syndrome. On the other hand, it has been observed that fatty acids α-linolenic and stearidonic acids, available in seed oils and mushrooms, both precursors of eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid, and γ-linolenic acid, synthesized from linoleic acid (n-6 series) which is found in human milk and seed oils from borage, hemp and purple viper's bugloss (Echium plantagineum), among others are precursors of lipid mediators with anti-inflammatory activity. E. plantagineum seed oil is one of the few commercial sources with significant amounts of α-linolenic, γ-linolenic and stearidonic acids. The most common method to produce structured lipids is chemical synthesis, however, this requires an inorganic catalyst and high temperatures that can damage lipid molecules, also altering their sensory properties. Therefore, the industry and the scientific community work on cleaner and more efficient methodologies such as enzymatic biocatalysis. The aim of this research was to produce, on a laboratory scale, 1,3-diglycerides with α-linolenic, γ-linolenic and stearidonic acid as main fatty acids, by a regiospecific lipase, using glycerol and a concentrate of free fatty acids from purple viper's bugloss oil as substrates. After a preliminary stage of lipase selection, the variables "molar ratio between substrates", "lipase amount" and "reaction time" were combined, using the Taguchi method, with the aim of achieving the highest possible yield in the products of interest, to finally scale the process and purify the product. It was found that Lipozyme® 435 was more efficient than Lipozyme® RM-IM in incorporating γ-linolenic and stearidonic acids in sn-1 and sn-3 positions, in addition to showing better performance. It was also shown that saponification was an effective procedure to remove free fatty acids and monoacylglycerides from the reaction products, obtaining a structured lipid with a 88 % diglycerides, with 1,3-diglycerides as the main lipid fraction.