Lipase of Pachira speciosa seeds immobilized in chitosan beads: a recyclable bio-catalytic system

Plant lipases are highly versatile biocatalysts due to their chemo-selectivity, enantio-selectivity, and region-selectivity. The purpose was to obtain a recyclable biocatalytic system from Pachira speciosa seed lipases, applicable to lipid biotransformation. A partially purified lipase was obtained from P. speciosa seed extracts, by gel filtration chromatography on Sephadex G-100; the specific lipase activity (LAS) was determined by free fatty acid titration method. A Box-Behnken response surface design was applied to establish conditions that maximize lipase immobilization to three supports: chitosan beads (Ch), calcium alginate beads coated with chitosan (Alg-Ch), and chitosan-Fe(OH)3 magnetic beads (Ch-Fe). The highest LAS of the free enzyme was 0.49±0.01 U/mg at 40 °C and pH 9. The immobilization percentage and LAs of each biocatalytic system was: EQ = 90.6 % and 3.74±0.3 nKat/mg; Alg-Q = 88.5 % and 3.62±0.1 nKat/mg; EQ-Fe = 76.4 % and 2.88±0.1 nKat/mg. The most stable biocatalytic system was lipase immobilized in Ch, with 85 % retention of LAS until the third catalytic cycle. Future studies will be focused on establishing the kinetic parameters of the new biocatalyst.
Las lipasas vegetales son biocatalizadores altamente versátiles debido a su quimioselectividad, enantioselectividad y regioselectividad. El propósito fue obtener un sistema biocatalítico reciclable a partir de lipasas de semillas de Pachira speciosa, aplicable a la biotransformación de lípidos. Se obtuvo una lipasa parcialmente purificada de extractos de semillas de P. speciosa, mediante cromatografía de filtración en gel en Sephadex G-100; la actividad específica lipasa (ALe) se determinó por el método de titulación de ácidos grasos libres. Se aplicó un diseño de superficie de repuesta Box-Behnken para establecer las condiciones que maximizan la inmovilización de la lipasa a tres soportes: esferas de quitosano (Q), esferas de alginato de calcio cubiertas con quitosano (Alg-Q) y esferas magnéticas de quitosano-Fe(OH)3 (Q-Fe). La mayor ALe de la enzima libre fue 0,49±0,01U/mg, a 40 °C y pH 9. El porcentaje de inmovilización y la ALe de cada biocatalízador fue: Q = 90,6 % y 3,74±0,3 nKat/mg; Alg-Q = 88,5 % y 3,62±0,1 nKat/mg; EQ-Fe = 76,4 % y 2,88±0,1 nKat/mg. El sistema biocatalítico más estable fue la lipasa inmovilizada en quitosano, con 85 % de rentención de la ALe hasta el tercer ciclo catalítico. Estudios futuros estarán enfocados a establecer los parámetros cinéticos del nuevo biocatalizador.