Kinetic study of enzymatic hydrolysis of potato starch

Estudio cinético de la hidrólisis enzimática de almidón de papa

This article describes the kinetic study of potato starch enzymatic hydrolysis using soluble enzymes (Novo Nordisk). Different assays divided into four groups were used: reaction time (with which it was possible to reduce the 48-72 hour duration reported in the literature to 16 hours with comparable productivity levels); selecting the set of enzymes to be used (different types were evaluated -BAN and Termamyl as alfa-amylases during dextrinization stage, and AMG, Promozyme and Fungamyl for sacarification reaction- identifying those presenting the best performance during hydrolysis). Reaction conditions were optimized for the process's two stages (dextrinization and sacarification). Enzyme dose, calcium cofactor concentration, pH, temperature and agitation speed were studied for the first stage. Enzyme ratio, pH and agitation speed were studied for sacarification; the latter parameter reported values having no antecedents in the literature (60 rpm and 30 rpm for first and second reactions, respectively). Michaelis Menten kinetics were calculated once conditions had been optimized, varying substrate from 10%-50% P/V, obtaining km and Vmax kinetic parameters for each reaction. A kinetic model was found according to local working conditions which was able to explain potato starch conversion to glucose syrup, achieving 96 dextrose equivalents by the end of the reaction, being well within the maximum range reported in the literature (94-98). Laboratory equipment was constructed prior to carrying out assays which was able to reproduce and improve the conditions reported in the literature, making it a useful, reliable tool for use in assays returning good results.

A lo largo del artículo se describe el estudio cinético de la hidrólisis enzimática del almidón de papa utilizando enzimas en forma soluble de la firma fabricante Novo Nordisk. Para ello se efectuaron diversos ensayos, divididos en cuatro grupos: estudio del tiempo de reacción, con el cual fue posible disminuir su duración de 48-72 horas reportadas por la literatura, a 16 horas, con niveles de productividad comparables, selección del conjunto de enzimas que se van a utilizar en el cual se evaluaron diversos tipos BAN y Termarmyl como alfa-amilasas en la etapa de dextrinización, y AMG, Promozyme y Fungamyl para la reacción de sacarificación, identificando aquellas que presentaran mejor desempeño en la hidrólisis. Se optimizaron las condiciones de reacción para las dos etapas del proceso: dextrinización y sacarificación. Para la primera se estudiaron la dosis enzimática, la concentración de cofactor calcio, el pH, la temperatura y la velocidad de agitación, mientras que para la sacarificación se contemplaron la relación de enzimas, el pH y la velocidad de agitación; este último parámetro reportó valores sin antecedentes en la literatura, 60 r.p.m. y 30 r.p.m. para la primera y segunda reacciones, respectivamente. Con las condiciones optimizadas se realizó por último la cinética de Michaelis Menten, variando el sustrato de 10-50%P/V, obteniéndose los parámetros cinéticos km y Vmax, para cada reacción, encontrando un modelo cinético acorde con las condiciones locales de trabajo, capaz de explicar la conversión del almidón de papa a jarabe de glucosa y logrando equivalentes de dextrosa de 96 al final de la reacción, que se encuentran dentro del rango máximo reportado en la literatura (94-98). Para la realización de los ensayos se construyó previamente un equipo de laboratorio tipo banco, capaz de reproducir y mejorar condiciones de la literatura, convirtiéndose en una herramienta útil y confiable para realizar ensayos con buenos resultados.