Biocatalytic production of flavors and fragrances

Producción biocatalítica de sabores y fragancias

La producción de fragancias es bastante exigente; las restricciones actuales exigen que los perfumes estén exentos de sustancias químicas tóxicas, lo cual es bastante lógico, y además demandan que la pureza de los compuestos utilizados debe ser sumamente alta. Todos estos aspectos hacen costosos los procesos, y en muchos casos obligan a aumentar los precios de los productos para compensar los costos de producción. De esta manera, se requieren métodos catalíticos para aumentar esta eficiencia, y es así como las enzimas juegan un papel importante en este campo, logrando buenas velocidades, buenas selectividades y condiciones de operación mucho más amables. Los compuestos preparados en este trabajo son ácidos grasos de cadena ramificada, la formación de terpenos y esencias frutales, y también la formación de antioxidantes fenólicos.

Para establecer un catalizador efectivo en cada una de las reacciones, es necesario caracterizar las enzimas y, según el tipo de compuesto, se establecen las condiciones de operación, las cantidades, etc. Algunas reacciones requieren estudios de selectividad de forma, en especial las que involucran enantiomeros. Es así para la producción de ácidos grasos de cadena ramificada, donde se deben utilizar relaciones acido-etanol sumamente altas.

En el caso de las enzimas, el estudio químico es más complejo que si se utilizaran catalizadores heterogéneos; en estos es posible conocer el fenómeno de superficie y los mecanismos de reacción que, aunque son suposiciones y no representan en un cien por ciento el fenómeno real, si dan una idea general de la forma en la cual es posible llegar al producto, siendo entonces posible establecer un parámetro de selectividad. En cambio, en el caso de las enzimas, el efecto bioquímico es sumamente complejo por la estructura que poseen.

En este estudio no sólo se analizó el fenómeno de la reacción, sino que se evaluó todo el proceso productivo, incluyendo las etapas de cambios de temperatura y fase (transferencia de calor), los cambios de presión en el sistema, y un aspecto tan fundamental como lo es el sistema de separación; ésta se realizó mediante un proceso de absorción, reteniendo el producto deseado en el liquido con altísima pureza. Parte de la mezcla que queda de la absorción se trata nuevamente con una membrana de copolímero para eliminar agua y regresar al proceso en forma de reciclo; de esta manera se tiene un proceso continuo y con eficiencia creciente.

Esencia floral a partir de residuos orgánicos (pétalos de flores)

Floral essence from organic waste (flower petals)

Los aromas utilizados en los perfumes se extraen de los pétalos secos; de esta manera es posible la fabricación del producto de manera sintética con la ayuda de otros compuestos que mantengan cierta presión de vapor para lograr la difusión del aroma, pero que ésta no sea muy baja y se pierda el efecto muy rápido. En los procesos de extracción se utilizan gran número de técnicas, como la destilación y la maceración; en algunos casos se requieren variaciones a estos procesos para aumentar su eficiencia o lograr un objetivo específico. A partir de un análisis y prácticas de laboratorio se compararon diversos métodos de extracción floral buscando cuál de ellos podría ser el más eficiente para el tratamiento de pétalos residuales; para esto se utilizaron procedimientos físicos y químicos. El procedimiento físico consistía en filtrar, decantar, sedimentar, destilar, y extraer, ya sea por maceración o por absorción. Estos productos obtenidos deben cumplir con las normas de calidad establecidas en México; éstas establecen parámetros sobre la irritación de la piel y las consecuencias ambientales que pueden tener. Los parámetros que afectan la producción pueden ser sumamente variados, pero uno de los mas importantes es la temperatura en al extracción, tratando de buscar un valor óptimo para obtener la fragancia de características organolépticas particulares. El trabajo realizado llega a las siguientes conclusiones: Los métodos aplicados fueron sencillos y no generan alto costo de producción, por lo que pueden ser una alternativa rentable. La extracción con aceite de oliva aumentó significativamente el costo de producción, pero se vio validado con la obtención de un aroma sumamente agradable y de excelente aceptación en las pruebas. La mezcla ente el fijador y el ácido graso es la que permite estos efectos. El fijador vegetal utilizado se obtuvo de manera natural e inofensiva para el medio ambiente. Las técnicas utilizadas consumen poco solvente (agua) y poca cantidad de energía, además de no utilizar contaminantes tóxicos. El desarrollo en el campo de los aromas fue significativo y genera incertidumbres para posibles trabajos en el futuro.