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<article-title xml:lang="es"><![CDATA[ESTUDIO DE LA PRODUCCIÓN DE JARABES GLUCOSADOS A PARTIR DE MALTODEXTRINAS EMPLEANDO DOS ENZIMAS COMERCIALES]]></article-title>
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<abstract abstract-type="short" xml:lang="en"><p><![CDATA[Hydrolyzed starch with a high-dextrose equivalent is extensively used in the food industry and as a source of fermentable sugars. In order to obtain a better yield in this process more efficient enzymes had been continuously developed. Dextrozyme GA® (DGA) has been released recently in the market to replace AMG 300L® (AMG) enzyme. In this paper yields and hydrolysis rates were evaluated as a function of maltodextrin concentration between 60 and 180 g/L and enzymes concentration between 0.188 and 0.75 AGU/mL. DGA allows enhancing hydrolysis rates up to 26 times more than those using AMG. Also DGA generates conversion of maltodextrin up to 95% in less than 60 minutes, in comparison with AMG which produces conversions up to 50% in 8 h. Among the values of substrate and enzyme concentration studied it was found that a substrate concentration of 130.2 g/L and enzyme concentration of 0.55 AGU/mL were optimal values. DGA is inhibited by uncompetitively product and is highly affected at a low enzyme concentration. We developed a mathematical model that successfully reproduces the experimental data. These results could be used in reactors design for syrup glucose enzymatic production.]]></p></abstract>
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</front><body><![CDATA[  		<font size="2" face="Verdana">      <p align="right"><b>BIOTECNOLOG&Iacute;A</b></p> 	    <p align="right">&nbsp;</p> 	</font> 		    <p><font size="4" face="Verdana"><b>ESTUDIO DE LA PRODUCCI&Oacute;N DE JARABES GLUCOSADOS A PARTIR DE MALTODEXTRINAS EMPLEANDO DOS ENZIMAS COMERCIALES</b></font></p> 	    <p>&nbsp;</p> 	<font size="2" face="Verdana"></font> 		    <p><font size="3" face="Verdana"><b>STUDY OF GLUCOSE SYRUP PRODUCTION FROM MALTODEXTRINES USING TWO COMERCIAL ENZYMES</b></font></p> 	<font size="2" face="Verdana"></font>    <p>&nbsp;</p>    <p>&nbsp;</p>  	    <p><font size="2" face="Verdana"> 		Luz A. BETT&Iacute;N S.<sup>1</sup>; 		Juan C. QUINTERO D.<sup>1</sup><a href="#ab">*</a><a name="a"></a>	    <br> 	 <sup>1</sup>Grupo de Bioprocesos, Departamento de Ingenier&iacute;a Qu&iacute;mica. Universidad de Antioquia. A.A. 1226. Medell&iacute;n, Colombia.    ]]></body>
<body><![CDATA[<br>   		</font></p>  	<font size="2" face="Verdana">    <p>&nbsp;</p>    <p>&nbsp;</p></font> 	<hr size="1" noshade>  	<b><font size="2" face="verdana">RESUMEN</font></b> <font size="2" face="Verdana"> 		    <p>El almid&oacute;n hidrolizado con alto equivalente de dextrosa tiene amplio uso en la industria de alimentos y como fuente de az&uacute;cares fermentables. Para mejorar el rendimiento de este proceso se desarrollan continuamente enzimas m&aacute;s eficientes. La enzima Dextrozyme GA&reg; (DGA) ha salido recientemente al mercado pretendiendo substituir a la enzima AMG 300L&reg; (AMG). En este trabajo se evaluaron los rendimientos y velocidades de conversi&oacute;n en funci&oacute;n de concentraciones de enzima entre 0,188-0,75 AGU/mL y maltodextrinas entre 60-180 g/L. La enzima DGA permiti&oacute; desarrollar velocidades de reacci&oacute;n 26 veces superiores a las observadas con AMG 300L&reg;. As&iacute; mismo gener&oacute; conversiones de hasta el 95% en tiempos de tratamientos menores a 60 minutos, en comparaci&oacute;n con conversiones del 50% en 8 h para AMG. En el rango de valores de sustrato y enzima evaluados, se encontr&oacute; que una concentraci&oacute;n de sustrato de 130,2 g/L y de enzima de 0,55 AGU/mL fueron los valores &oacute;ptimos. DGA present&oacute; inhibici&oacute;n por producto del tipo anticompetitivo, mayor a bajos niveles de enzima. Un modelo matem&aacute;tico tipo Michaelis-Menten con inhibici&oacute;n permiti&oacute; simular los datos experimentales. Estos resultados podr&iacute;an ser usados para el dise&ntilde;o de reactores donde se lleven a cabo procesos de obtenci&oacute;n enzim&aacute;tica de jarabes glucosados.</p> 		    <p><b>Palabras Clave:</b>enzimas, jarabes glucosados, glucoamilasa, maltodextrinas, hidr&oacute;lisis.</p> 	</font> 	 	<b><font size="2" face="verdana">ABSTRACT</font></b> <font size="2" face="Verdana"> 		    <p>Hydrolyzed starch with a high-dextrose equivalent is extensively used in the food industry and as a source of fermentable sugars. In order to obtain a better yield in this process more efficient enzymes had been continuously developed. Dextrozyme GA&reg; (DGA) has been released recently in the market to replace AMG 300L&reg; (AMG) enzyme. In this paper yields and hydrolysis rates were evaluated as a function of maltodextrin concentration between 60 and 180 g/L and enzymes concentration between 0.188 and 0.75 AGU/mL. DGA allows enhancing hydrolysis rates up to 26 times more than those using AMG. Also DGA generates conversion of maltodextrin up to 95% in less than 60 minutes, in comparison with AMG which produces conversions up to 50% in 8 h. Among the values of substrate and enzyme concentration studied it was found that a substrate concentration of 130.2 g/L and enzyme concentration of 0.55 AGU/mL were optimal values. DGA is inhibited by uncompetitively product and is highly affected at a low enzyme concentration. We developed a mathematical model that successfully reproduces the experimental data. These results could be used in reactors design for syrup glucose enzymatic production.</p>		    <p>		    <p><b>Keywords:</b>enzymes, glucose syrup, glucoamylase, maltodextrynes, hydrolysis.</p> 		 	</font> 	 	<hr size="1" noshade><font size="2" face="Verdana">    <p>&nbsp;</p>    <p>&nbsp;</p></font> 	 	    ]]></body>
<body><![CDATA[<p><font size="3" face="Verdana"><b>INTRODUCCI&Oacute;N</b> </font></p><font size="2" face="Verdana"> 	     <p>La glucoamilasa (glucano 1,4-&#945;-glucosidasa) es una enzima f&uacute;ngica, extracelular, producida comercialmente con <i>Aspergillus niger</i> o <i>Rhizopus</i> sp., que libera unidades de d-glucosa de los extremos no reductores del almid&oacute;n y de oligosac&aacute;ridos como las maltodextrinas. Esta habilidad de degradaci&oacute;n del almid&oacute;n a glucosa tiene una gran aplicaci&oacute;n industrial en el proceso de producci&oacute;n de jarabes de glucosa, materia prima en panader&iacute;a, en la industria de bebidas y en infinidad de procesos biotecnol&oacute;gicos de los cuales los m&aacute;s representativos son la producci&oacute;n de fructosa y etanol (1). La industria del almid&oacute;n es la segunda consumidora de enzimas, con el 33% de la demanda global, cuyo mercado para 2005-2006 ascendi&oacute; a 3,75 billones de d&oacute;lares (2).</p>     <p> Se han llevado a cabo un gran n&uacute;mero de estudios empleando glucoamilasa para obtener jarabes glucosados de almid&oacute;n con enzimas comerciales y enzimas de cepas aisladas; igualmente se han probado sistemas de inmovilizaci&oacute;n, sistemas de retenci&oacute;n por membrana, etc., con el fin de mejorar la econom&iacute;a del proceso (3-5). En muchas de estas investigaciones se han empleado enzimas comerciales; sin embargo, la din&aacute;mica de incorporaci&oacute;n de nuevas enzimas al mercado hace que en el curso de pocos a&ntilde;os los resultados alcanzados sean mejorados con nuevas enzimas. La tradicional enzima amiloglucosidasa AMG 300L&reg;, de Novozymes, es una de las m&aacute;s empleadas para la sacarificaci&oacute;n de maltodextrinas (6,7). Con esta enzima se han alcanzado conversiones de maltodextrinas hasta del 90% en az&uacute;cares reductores en 72 h de tratamiento, empleando concentraciones de AMG 300L&reg; de 0,75 AGU/mL para tratar soluciones de hasta 60 g de maltodextrinas/L (7, 8). Los modelos matem&aacute;ticos propuestos para describir la sacarificaci&oacute;n de almidones se representan con cin&eacute;ticas tipo Michaelis- Menten e incluyen fen&oacute;menos de inhibici&oacute;n por sustrato y por glucosa como producto final (9, 10). Esto indica que una alta carga de maltodextrinas, deseable para mejorar la productividad del proceso, no es conveniente porque pueden ocurrir los siguientes fen&oacute;menos de inhibici&oacute;n: altas concentraciones de sustrato de diferente grado de polimerizaci&oacute;n, como son las maltodextrinas, compiten por el dominio activo de la enzima dificultando su acoplamiento; adem&aacute;s, ocasionan restricciones en la transferencia de masa limitando la velocidad de reacci&oacute;n y, por &uacute;ltimo, altas concentraciones de glucosa como producto causan inhibici&oacute;n competitiva de la enzima (11).</p>     <p> Recientemente ha salido al mercado un nuevo producto enzim&aacute;tico de Novozymes para la sacarificaci&oacute;n de almidones, denominado Dextrozyme GA&reg; (DGA), una glucoamilasa de <i>Aspergillus niger</i> con mayor capacidad de hidr&oacute;lisis que AMG 300L&reg;, que se ha usado ampliamente. El presente trabajo pretende evaluar y comparar la capacidad de hidr&oacute;lisis de los dos preparados comerciales y cuantificar el nivel de mejoramiento en la obtenci&oacute;n de az&uacute;cares reductores a partir de maltodextrinas. As&iacute; mismo, optimizar la concentraci&oacute;n de sustrato empleado, alcanzando el balance entre los fen&oacute;menos de inhibici&oacute;n de la reacci&oacute;n por alta carga de sustrato y la productividad del proceso.</p>	 	</font> 	 	    <p><font size="3" face="Verdana"><b>MATERIALES Y M&Eacute;TODOS</b> </font></p><font size="2" face="Verdana"> 	     <p><b>Reactivos</b></p>     <p>Se emplearon las enzimas AMG 300L&reg; y dextrozyme GA&reg;, ambas de Novozymes Corp., con 300 AGU/mL y 270 AGU/g respectivamente. Estas enzimas fueron suministradas por Coldanzimas S.A., representante en Colombia Novozymes Corp. Las maltodextrinas, un digerido enzim&aacute;tico de almid&oacute;n de ma&iacute;z con un 25% de az&uacute;cares reductores, fueron adquiridas en la empresa GMP&reg; Productos Qu&iacute;micos S.A.</p>     <p><b>Sacarificaci&oacute;n enzim&aacute;tica de maltodextrinas</b></p>      <p>Con el fin de evaluar el efecto de la concentraci&oacute;n de enzima y de sustrato sobre la formaci&oacute;n de az&uacute;cares reductores y la velocidad de reacci&oacute;n, y para ampliar el rango de la investigaci&oacute;n de Flores y Uribe, 2001 (8), se evaluaron tres niveles de concentraci&oacute;n de maltodextrinas (60, 120 y 180 g/L) y tres niveles de concentraci&oacute;n de enzima (0,1875; 0,375 y 0,75 AGU/mL). Como la concentraci&oacute;n de az&uacute;cares reductores en las maltodextrinas es del 25%, las concentraciones reales de sustrato cuando se adicionan 60, 120 y 180 g/L de maltodextrina son: 45, 90 y 135 g/L respectivamente. La secuencia de experimentos se efectu&oacute; de manera aleatoria y con cinco r&eacute;plicas en el punto central, siguiendo un dise&ntilde;o experimental factorial que incluye dos factores a tres niveles, creado con el software Design – Expert 5.0.7&reg; versi&oacute;n de prueba.</p>      <p>Las reacciones de sacarificaci&oacute;n se llevaron a cabo a 60&deg;C en erlenmeyers de 100 mL con 50 mL de volumen de reacci&oacute;n en una soluci&oacute;n buffer de acetato (0,1 M) pH 4,3. Se tomaron muestras del sistema en diferentes tiempos y se llevaron a un ba&ntilde;o de ebullici&oacute;n por 5 min para inactivar la enzima y detener la reacci&oacute;n. Se efectuaron ensayos control con sustrato en las diferentes concentraciones a evaluar, sin la adici&oacute;n de las enzimas, con el fin de determinar alguna posible hidr&oacute;lisis no enzim&aacute;tica de la maltodextrina. Los resultados del dise&ntilde;o factorial se trataron estad&iacute;sticamente mediante un an&aacute;lisis de varianza.</p>     ]]></body>
<body><![CDATA[<p><b>Determinaci&oacute;n de az&uacute;cares reductores</b></p>     <p> La determinaci&oacute;n de az&uacute;cares reductores se realiz&oacute; por el m&eacute;todo de &aacute;cido 3,5-dinitrosalic&iacute;lico (DNS) (12). Una vez detenida la reacci&oacute;n, cada muestra se centrifug&oacute; a 5000 rpm durante 5 minutos, y a 1 mL del l&iacute;quido claro se le adicion&oacute; 1 mL de soluci&oacute;n de DNS. La mezcla se calent&oacute; durante 5 minutos hasta ebullici&oacute;n, se enfri&oacute; en un ba&ntilde;o de hielo y se midi&oacute; la absorbancia de la muestra a 540 nm en un espectrofot&oacute;metro.</p>      <p><b>Modelo matem&aacute;tico</b></p>      <p>La reacci&oacute;n de hidr&oacute;lisis del almid&oacute;n se puede representar por la ecuaci&oacute;n <a href="#eq01">1</a>, de donde se obtiene que 1 g de almid&oacute;n hidrolizado producir&aacute; 1,111 g de glucosa.</p>      <p align="center"><img src="img/revistas/vitae/v17n2/v17n2a08eq01.gif"><a name="eq01"></a></p>     <p>Como para la sacarificaci&oacute;n se emplearon maltodextrinas con un contenido de az&uacute;cares reductores del 25%, se considera que la reacci&oacute;n de sacarificaci&oacute;n, en su m&aacute;xima eficiencia, realizar&aacute; una conversi&oacute;n del 75% con respecto al almid&oacute;n original. Por cada 1 g de maltodextrinas usado, s&oacute;lo 0,75 g corresponder&aacute;n al sustrato hidrolizable. Si este sustrato fuese s&oacute;lo mol&eacute;culas de almid&oacute;n, su estequiometr&iacute;a ser&iacute;a de 1g de almid&oacute;n por 1,111 g de glucosa formada, pero como las mol&eacute;culas de maltodextrinas son oligosac&aacute;ridos, se considera una estequiometr&iacute;a de 1g de sustrato hidrolizado por 1,083 g de glucosa formada.</p>       <p> El modelo general propuesto para describir la hidr&oacute;lisis en un sistema por lotes se presenta en las ecuaciones <a href="#eq02">2</a> , <a href="#eq03">3</a>  y <a href="#eq04">4</a>. La expresi&oacute;n cin&eacute;tica de velocidad de hidr&oacute;lisis propuesta es tipo Michaelis- Menten.</p>      <p align="center"><img src="img/revistas/vitae/v17n2/v17n2a08eq02.gif"><a name="eq02"> </a></p>     <p align="center"><img src="img/revistas/vitae/v17n2/v17n2a08eq03.gif"><a name="eq03"></a></p>     <p align="center"><img src="img/revistas/vitae/v17n2/v17n2a08eq04.gif"><a name="eq04k"></a></p>     ]]></body>
<body><![CDATA[<p>Donde [s] y [p] son la concentraci&oacute;n de maltodextrinas y de az&uacute;cares reductores en g/L respectivamente. V<sub>max</sub>(g/L-h) y Km (g/L) son par&aacute;metros del modelo que representan la velocidad m&aacute;xima de formaci&oacute;n de az&uacute;cares reductores y la concentraci&oacute;n de sustrato a la cual se alcanza la mitad de la velocidad m&aacute;xima, respectivamente. La soluci&oacute;n del modelo se realiz&oacute; con el software MatLab 7.0&reg;</p>	 	</font> 	 	    <p><font size="3" face="Verdana"><b>RESULTADOS</b> </font></p><font size="2" face="Verdana"> 	     <p>Los resultados para la sacarificaci&oacute;n de maltodextrinas con las enzimas AMG 300L&reg; y DGA, a diferentes concentraciones de sustrato y de enzima, se presentan en la figura <a href="#fig01">1</a>, .</p>      <p align="center">Figura 1. Velocidad de hidr&oacute;lisis y conversi&oacute;n de maltodextrinas con las enzimas AMG 300L&reg; (A) y Dextrozyme GA&reg; (B). S&iacute;mbolos: (&#916;) 0,75 AGU/mL; (&#61608;) 0,375 AGU/mL; (O) 0,1875 AGU/mL.</p>     <p align="center"><img src="img/revistas/vitae/v17n2/v17n2a08fig01.gif"><a name="fig01"></a></p>     <p>En los tratamientos con la enzima AMG 300L&reg; se puede observar que elevando la concentraci&oacute;n de maltodextrinas se incrementa la velocidad de hidr&oacute;lisis con las tres concentraciones de enzima, siendo m&aacute;s marcado este fen&oacute;meno por encima de 90 g/L de sustrato (120 g/L de maltodextrinas). Con la conversi&oacute;n ocurre el fen&oacute;meno contrario: a una mayor concentraci&oacute;n de sustrato, disminuye la conversi&oacute;n. La m&aacute;xima conversi&oacute;n encontrada fue alrededor del 50%, para una concentraci&oacute;n de sustrato de 45 g/L (60 g/L de maltodextrinas) y de enzima de 0,75 AGU/mL. Los resultados de conversi&oacute;n de maltodextrinas con DGA se&ntilde;alan que al aumentar la concentraci&oacute;n de sustrato se incrementa la velocidad de hidr&oacute;lisis; sin embargo, a diferencia de la enzima AMG 300L&reg;, la velocidad aumenta de manera sostenida a partir de los 60 g/L de maltodextrinas, con valores de velocidad hasta 26 veces superiores. Esto se debe a que los tiempos de reacci&oacute;n con DGA para alcanzar las m&aacute;ximas conversiones fueron menores a 60 minutos, mientras que para AMG 300L&reg; fueron hasta de 8 h. Con DGA se alcanzaron conversiones hasta del 95%, a una concentraci&oacute;n de sustrato de 90 g/L (120 g/L de maltodextrinas), mientras que no se observ&oacute; una diferencia significativa en la conversi&oacute;n al trabajar con 0,375 y 0,75 AGU/mL de DGA. Los controles revelaron que en las condiciones de los ensayos no existe hidr&oacute;lisis de maltodextrina por factores t&eacute;rmicos, lum&iacute;nicos o qu&iacute;micos, sino puramente enzim&aacute;ticos.</p>      <p>Los resultados de la hidr&oacute;lisis de maltodextrinas con la enzima DGA fueron significativamente mayores en conversi&oacute;n y velocidad que con AMG 300L&reg;. En la figura <a href="#fig02">2</a>  se presentan los resultados obtenidos con DGA por medio de superficies de respuesta para la velocidad de reacci&oacute;n y la conversi&oacute;n en funci&oacute;n de la concentraci&oacute;n de sustrato y de enzima. Los valores que maximizan la velocidad de reacci&oacute;n corresponden a los mayores valores de concentraci&oacute;n de enzima y sustrato, mientras que los que maximizan la conversi&oacute;n son 120 g/L para maltodextrinas y 0,61 AGU/mL para la enzima. El an&aacute;lisis de varianza permiti&oacute; obtener un modelo estad&iacute;stico para cada variable respuesta, permitiendo as&iacute; predecir su valor para una pareja de datos de concentraci&oacute;n de enzima [E] y de sustrato [S] dentro del intervalo investigado (ecuaciones <a href="#eq05">5</a> y <a href="#eq06">6</a>). Las unidades de las variables corresponden a las que se observan en la figura <a href="#fig02">2</a>. Las variables independientes que se ense&ntilde;an en el modelo son las que presentaron un estad&iacute;stico P &lt; 0,05.</p>      <p align="center">Figura 2. Superficie de respuesta de velocidad de hidr&oacute;lisis y conversi&oacute;n de maltodextrinas en az&uacute;cares reductores empleando la enzima Dextrozyme GA&reg;.</p>     <p align="center"><img src="img/revistas/vitae/v17n2/v17n2a08fig02.gif"><a name="fig02"></a></p>     <p align="center"><img src="img/revistas/vitae/v17n2/v17n2a08eq05.gif"><a name="eq05"></a></p>     ]]></body>
<body><![CDATA[<p align="center"><img src="img/revistas/vitae/v17n2/v17n2a08eq06.gif"><a name="eq06"></a></p>     <p>Donde [E] es la concentraci&oacute;n de la enzima DGA (AGU/mL) y [S] es la concentraci&oacute;n de maltodextrinas (g/L).</p>      <p>Utilizando la herramienta de predicci&oacute;n de &oacute;ptimos del software Design – Expert 5.0.7&reg; se obtuvieron valores para concentraci&oacute;n de maltodextrinas de 130,2 g/L, y para concentraci&oacute;n de enzima, de 0,55 AGU/mL (0,2% p/v), como los &oacute;ptimos, que permiten maximizar la velocidad de hidr&oacute;lisis y la conversi&oacute;n de manera simult&aacute;nea. Los valores de velocidad y de conversi&oacute;n predichos con los valores &oacute;ptimos fueron 7,58 g/L-min y 98,8%. En la figura <a href="#fig03">3</a> se muestran los resultados experimentales de la evaluaci&oacute;n de las condiciones &oacute;ptimas. La m&aacute;xima conversi&oacute;n que se alcanz&oacute; fue de 96,3% y la velocidad de reacci&oacute;n m&aacute;xima fue de 7,00 g/L-min, lo que da un porcentaje de error de 2,53% para la conversi&oacute;n y de 7,65% para velocidad con respecto a los resultados &oacute;ptimos predichos por el software, lo que demuestra la bondad de la predicci&oacute;n.</p>     <p align="center">Figura 3. Sacarificaci&oacute;n enzim&aacute;tica de maltodextrina con Dextrozyme GA&reg; empleando los valores &oacute;ptimos de concentraci&oacute;n de enzima y sustrato: 0,55 AGU/mL y 130,17 g/L. Los cuadrados representan los datos experimentales. La l&iacute;nea es la simulaci&oacute;n predicha por el modelo matem&aacute;tico de Michaelis-Menten.</p>     <p align="center"><img src="img/revistas/vitae/v17n2/v17n2a08fig03.gif"><a name="fig03"></a></p>     <p> Para emplear el modelo propuesto en las ecuaciones <a href="#eq02">2</a>, <a href="#eq03">3</a> y <a href="#eq04">4</a> se requiere la obtenci&oacute;n de los par&aacute;metros cin&eacute;ticos V<sub>max</sub>. y K<sub>m</sub>. En la figura <a href="#fig04">4</a>  se presentan los valores de velocidad de hidr&oacute;lisis y concentraci&oacute;n de sustrato en la forma sugerida por Lineweaver-Burk para la linealizaci&oacute;n de la ecuaci&oacute;n de Michaelis-Menten. Los valores obtenidos para los par&aacute;metros cin&eacute;ticos pueden apreciarse en la tabla <a href="#tb01">1</a>.</p>      <p align="center">Figura 4. Gr&aacute;fica de linealizaci&oacute;n de Lineweaver – Burk para los resultados de velocidad de hidr&oacute;lisis en funci&oacute;n de la concentraci&oacute;n de sustrato empleando la enzima DGA. Concentraci&oacute;n de enzima empleada: (&#916;) 0,75 AGU/mL; (&#61608;) 0,375 AGU/mL; (O) 0,1875 AGU/mL</p>     <p align="center"><img src="img/revistas/vitae/v17n2/v17n2a08fig04.gif"><a name="fig04"></a></p>     <p align="center">Tabla 1. Par&aacute;metros de la cin&eacute;tica de Michaelis Menten para cada concentraci&oacute;n de enzima.</p>     <p align="center"><img src="img/revistas/vitae/v17n2/v17n2a08tb01.gif"><a name="tb01"></a></p>     ]]></body>
<body><![CDATA[<p>Las l&iacute;neas obtenidas por la linealizaci&oacute;n de Lineweaver – Burk son rectas y aproximadamente paralelas, y se&ntilde;alan que para esta enzima se presenta un fen&oacute;meno de inhibici&oacute;n anticompetitiva (13), con una mayor inhibici&oacute;n a bajas concentraciones de enzima, dado que los valores de V<sub>max.</sub> y K<sub>m</sub> son menores al disminuir la concentraci&oacute;n de enzima. Se obtuvo un ajuste para los valores de V<sub>max.</sub> y K<sub>m</sub> en funci&oacute;n de la concentraci&oacute;n de enzima (e), de acuerdo a las ecuaciones <a href="#eq07">7</a> y <a href="#eq08">8</a>. Estos ajustes se introducen en la ecuaci&oacute;n <a href="#eq04">4</a> para obtener el modelo cin&eacute;tico de la hidr&oacute;lisis de maltodextrinas correspondiente a la ecuaci&oacute;n <a href="#eq09">9</a>.</p>      <p align="center"><img src="img/revistas/vitae/v17n2/v17n2a08eq07.gif"><a name="eq07"></a></p>     <p align="center"><img src="img/revistas/vitae/v17n2/v17n2a08eq08.gif"><a name="eq08"></a></p>     <p align="center"><img src="img/revistas/vitae/v17n2/v17n2a08eq09.gif"><a name="eq09"></a></p>     <p>Como la maltodextrina conten&iacute;a un 25% de az&uacute;cares reductores, los valores iniciales para el producto P corresponden al 25% de la masa de maltodextrinas empleada en cada ensayo. Para las concentraciones de maltodextrina de 60, 120 y 180 g/L, los valores de az&uacute;cares reductores iniciales corresponden a 15, 30 y 45 g/L respectivamente. Los resultados de la simulaci&oacute;n para una concentraci&oacute;n de enzima DGA de 0,1875 AGU/mL se pueden observar en la figura <a href="#eq05">5</a>. En la figura <a href="#eq03">3</a> se observa el ajuste del modelo al perfil obtenido en las condiciones &oacute;ptimas</p>     <p align="center">Figura 5. Producci&oacute;n de az&uacute;cares reductores a partir de maltodextrinas empleando la enzima DGA a una concentraci&oacute;n de 0,1875 AGU/mL. S&iacute;mbolos para las concentraciones de maltodextrinas: (&#61608;) 60 g/L; (O) 120 g/L; (&#916;) 180 g/L. Los s&iacute;mbolos representan los datos experimentales, las l&iacute;neas son la simulaci&oacute;n predicha por el modelo.</p>     <p align="center"><img src="img/revistas/vitae/v17n2/v17n2a08fig05.gif"><a name="fig05"></a></p>		 	</font> 	  	 	    <p><font size="3" face="Verdana"><b>DISCUSI&Oacute;N</b> </font></p><font size="2" face="Verdana"> 		 		    <p>La enzima DGA tiene una actividad mucho mayor para hidrolizar maltodextrinas que la AMG 300L&reg;, lo que demuestra que la primera es un producto mejorado de Novozymes para el proceso de producci&oacute;n de jarabes glucosados. Con la enzima AMG 300L&reg; las velocidades iniciales de hidr&oacute;lisis, aunque cerca de 30 veces menores que con DGA, son superiores a 0,07 g/L-min., reportado en la literatura (3). Estos autores obtuvieron conversiones superiores al 90% empleando un reactor de membrana, mientras que en el presente trabajo las mayores conversiones fueron cercanas al 50% en sistemas por lotes durante 8 h de tratamiento. En un sistema de membrana, los az&uacute;cares producidos que generan inhibici&oacute;n a la enzima son retirados del sistema, lo que explica las mayores conversiones alcanzadas. En otros trabajos, empleando alfa-amilasa y la enzima glucoamilasa AMG 300L&reg; sobre almid&oacute;n, se han obtenido conversiones hasta del 35% en az&uacute;cares reductores despu&eacute;s de 24 h de tratamiento (14). Esos valores son similares a los obtenidos en este trabajo, que se&ntilde;alan la baja eficiencia de la enzima AMG 300L&reg; para tiempos cortos de exposici&oacute;n. De otro lado, con DGA se han encontrado conversiones de hasta 96% en la sacarificaci&oacute;n de almid&oacute;n en 48 h de incubaci&oacute;n (15). Con DGA se observa un valor &oacute;ptimo para la sacarificaci&oacute;n de 120 g/L de maltodextrinas, y una concentraci&oacute;n de enzima de 0,61 AGU/mL. No se aprecia un incremento significativo en la conversi&oacute;n al elevar la concentraci&oacute;n de enzima de 0,375 a 0,75 AGU/mL, probablemente porque las bajas concentraciones de sustrato residual, obtenidas por altas conversiones, generan muy bajas velocidades de reacci&oacute;n. De otro lado, el descenso en la conversi&oacute;n, de 95 a 85%, a altas concentraciones de maltodextrinas (180 g/L), es evidencia de la inhibici&oacute;n de la glucoamilasa por los az&uacute;cares reductores, fen&oacute;meno que tambi&eacute;n ha sido observado por diversos investigadores (16). Este fen&oacute;meno de inhibici&oacute;n tambi&eacute;n se observ&oacute; al aplicar la linealizaci&oacute;n de Lineweaver- Burk para encontrar los par&aacute;metros cin&eacute;ticos de la enzima, como se observa en la figura <a href="#tb04">4</a>. La relaci&oacute;n entre los az&uacute;cares producidos y la concentraci&oacute;n de enzima para cada tratamiento es una medida de la cantidad de inhibidor presente; por ejemplo: para una concentraci&oacute;n de maltodextrina de 120 g/L, las cantidades de az&uacute;cares reductores presentes al final del tiempo de hidr&oacute;lisis por unidad de enzima DGA fueron de 544, 308 y 154 (mg/AGU), para concentraciones de enzima de 0,188; 0,375 y 0,75 AGU/mL respectivamente. De acuerdo con estos valores, las concentraciones de producto por unidad de enzima son mayores a bajas concentraciones de enzima, por lo que el mayor efecto de inhibici&oacute;n se encuentra a bajas concentraciones de enzimas, y disminuye al incrementar la concentraci&oacute;n de enzima. Este efecto es equivalente a la inhibici&oacute;n anticompetitiva, la cual muestra que a mayor nivel de inhibici&oacute;n, se reducen la velocidad m&aacute;xima de formaci&oacute;n de producto y la constante K<sub>m</sub>, tal como se observa en los resultados que aparecen en la tabla <a href="#tb01">1</a>.</p>       <p>Los altos valores de K<sub>m</sub> que se encontraron en este trabajo permiten indicar que los ensayos se hicieron a muy bajas concentraciones de sustrato, muy por debajo de los valores de K<sub>m</sub>. Esto quiere decir que si se incrementa la concentraci&oacute;n de maltodextrinas por encima de 180 g/L, a valores altos de enzima, se podr&iacute;an obtener mayores velocidades de hidr&oacute;lisis y, por consiguiente, menores tiempos de tratamiento. Esta tendencia puede apreciarse tambi&eacute;n por la superficie de respuesta para la velocidad de hidr&oacute;lisis, en la figura <a href="#fig02">2</a>. Con estas condiciones, sin embargo, se reducir&iacute;a considerablemente la conversi&oacute;n, como es evidente en la figura <a href="#fig02">2</a>, para la superficie de respuesta en funci&oacute;n de la conversi&oacute;n, de donde se concluye la importancia de optimizar estas dos variables respuesta simult&aacute;neamente. Por &uacute;ltimo es interesante se&ntilde;alar que los resultados experimentales sobre las condiciones &oacute;ptimas predichas permitieron validar el modelo estad&iacute;stico, y sobre estos resultados y los obtenidos en la experimentaci&oacute;n a las diferentes concentraciones de enzima DGA y sustrato, el modelo matem&aacute;tico mostr&oacute; un alto nivel de ajuste (r<sup>2</sup>=0,97). Otros autores tambi&eacute;n han mostrado modelos de inhibici&oacute;n por producto para la sacarificaci&oacute;n de maltodextrinas con glucoamilasa. La inhibici&oacute;n encontrada es del tipo competitivo (11,13), mientras que en este trabajo se observ&oacute; una de tipo anticompetitivo. En la inhibici&oacute;n anticompetitiva, el inhibidor se enlaza al centro activo de la enzima despu&eacute;s de que el sustrato lo ha hecho. Esta descripci&oacute;n coincide con el fen&oacute;meno donde la enzima y el sustrato (oligosac&aacute;rido) se unen y forman una mol&eacute;cula de producto que, a su vez, se puede unir a la enzima generando un complejo ESI (enzima-sustrato-inhibidor) inactivo, reduciendo la hidr&oacute;lisis del restante oligosac&aacute;rido. El producto de la hidr&oacute;lisis de maltodextrinas inhibe anticompetitivamente a la enzima DGA, y este fen&oacute;meno es mayor a bajas concentraciones de enzima. En la figura 5 se presentan los resultados de la simulaci&oacute;n, junto con los datos experimentales obtenidos para la menor concentraci&oacute;n de enzima, alcanzando ajustes con coeficientes de correlaci&oacute;n (r<sup>2</sup>) de 0,97.</p>  		</font> 	     ]]></body>
<body><![CDATA[<p><font size="3" face="Verdana"><b>CONCLUSIONES</b> </font></p><font size="2" face="Verdana"> 		 		    <p>De este trabajo se puede concluir que la enzima DGA es mucho m&aacute;s eficiente que la enzima AMG 300L&reg; para la sacarificaci&oacute;n de maltodextrinas, dado que con la primera se alcanzan altas velocidades de conversi&oacute;n con rendimientos superiores al 95%. Dentro de las condiciones estudiadas se hall&oacute; que una concentraci&oacute;n de sustrato de 130,2 g/L y de enzima de 0,55 AGU/mL, son los valores &oacute;ptimos para obtener una alta velocidad de reacci&oacute;n y producci&oacute;n de az&uacute;cares reductores. Este trabajo, adem&aacute;s de demostrar las bondades de la enzima DGA, permiti&oacute; optimizar el proceso de hidr&oacute;lisis, identificando los niveles de los factores m&aacute;s relevantes del proceso, como son la carga de sustrato y de enzima, entre los cuales existe una relaci&oacute;n que involucra obtener una alta velocidad de reacci&oacute;n y una m&aacute;xima conversi&oacute;n, minimizando as&iacute; el efecto de inhibici&oacute;n identificado en el proceso. El conocimiento de las propiedades superiores de la enzima DGA sobre la AMG 300L&reg;, la identificaci&oacute;n de las condiciones &oacute;ptimas para esta enzima y el planteamiento de un modelo cin&eacute;tico que describe la formaci&oacute;n de producto en el proceso de hidr&oacute;lisis, son resultados de gran valor para un adecuado dise&ntilde;o del proceso y de los biorreactores en una planta de producci&oacute;n de jarabes glucosados. Sin embargo, habiendo identificado un fen&oacute;meno de inhibici&oacute;n por producto en el proceso, es conveniente el dise&ntilde;o de reactores con eliminaci&oacute;n de producto simult&aacute;neamente, como en procesos de sacarificaci&oacute;n y fermentaci&oacute;n simult&aacute;nea para obtenci&oacute;n de diferentes productos qu&iacute;micos, como etanol por ejemplo, o en sistemas de membrana, donde puedan permear los monosac&aacute;ridos formados cuando se pretenda obtener solamente los jarabes.</p>		 		</font>      <p><font size="3" face="Verdana"><b>AGRADECIMIENTOS</b> </font></p><font size="2" face="Verdana"> 		 		    <p>Los autores agradecen a la empresa COLDANZIMAS S.A., representante para Colombia de Novozymes&reg;, por el suministro de las enzimas. Este trabajo se desarroll&oacute; con el apoyo del proyecto sostenibilidad CODI-UdeA SOS07-1-01.</p>		 		</font>  	 	    <p><font size="3" face="Verdana"><b>REFERENCIAS BIBLIOGR&Aacute;FICAS</b> </font></p><font size="2" face="Verdana"> 	     <!-- ref --><p>1. Jennylynd AJ, Byong HL. Glucoamylases: Microbial Sources, Industrial Applications and Molecular Biology — A Review. J Food Biochem. 1997 Dec; 21 (6): 1-52.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000078&pid=S0121-4004201000020000800001&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p>2. Comyns AE. Industrial enzymes – New products to flood the market. Focus Catalysis. 2006 Nov 1; 2006 (11): 2.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000079&pid=S0121-4004201000020000800002&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p>3. Agudelo B, S&aacute;nchez C, Figueroa C. Producci&oacute;n de jarabe glucosado mediante sacarificaci&oacute;n enzim&aacute;tica. Empleo de un reactor con membrana. Ingenier&iacute;a Qu&iacute;mica. 2004 Jul; 415: 197-199.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000080&pid=S0121-4004201000020000800003&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p>4. Kaur P, Satyanarayana T. Production and starch saccharification by a thermostable and neutral glucoamylase of a thermophilic mould Thermomucor indicae-seudaticae. World J Microb Biot. 2004 Jun; 20 (4): 419-425.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000081&pid=S0121-4004201000020000800004&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p>5. Kovalenko GA, Perminova LV, Plaksin GV, Chuenko TV, Komova OV, Rudina NA. Immobilized glucoamylase: A biocatalyst of dextrin hydrolysis. Appl Biochem Micro. 2006 Mar; 42 (2): 145-149.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000082&pid=S0121-4004201000020000800005&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p>6. Nebesny E, Rosicka J, Tkaczyk M. Influence of Conditions of Maize Starch Enzymatic Hydrolysis on Physicochemical Properties of Glucose Syrups. starch. 2004 Apr; 56 (3-4): 132-137.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000083&pid=S0121-4004201000020000800006&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p>7. Mera I, Carrera CJ. Obtenci&oacute;n de glucosa a partir de almid&oacute;n de yuca Manihot sculenta. 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Modelling of potato starch saccharification by an Aspergillus niger glucoamylase. Biochem Eng J. 2004 Apr; 18(1): 57-63.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000088&pid=S0121-4004201000020000800011&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p>12. Miller GL. Use of DNS for determination of reducing sugar. Anal Chem. 1959; 31 (3): 426-428.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000089&pid=S0121-4004201000020000800012&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p>13. Cepeda E, Hermosa M, Ballesteros A. Optimization of maltodextrin hydrolysis by glucoamylase in a batch reactor. 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