Biotransformación de cetonas cíclicas empleando líquidos iónicos en un biorreactor de partición Public Deposited
Se estudió la biocompatibilidad de dos líquidos iónicos, sobre la cepa Escherichia coli TOP10 pQR239, la cual expresa la enzima recombinante ciclohexanona monooxigenasa. Se utilizaron dos líquidos iónicos: (Trioctilmetilamonio bis[(trifluorometil)sulfonil] imida [OMA][BTA] y Butilmetilpirrolidinium bis[(trifluorometil)sulfonil]imida) [MeBuPyrr][BTA]. Se encontró que el líquido iónico [OMA][BTA] resultó ser significativamente más biocompatible que el [MeBuPyrr][BTA]. Se llevó a cabo la caracterización fisicoquímica (coeficiente de partición, viscosidad, tensión interfacial) de los líquidos iónicos utilizados. También, se realizaron estudios de hidrodinámica del sistema trifásico. En estos estudios de hidrodinámica se obtuvieron dos correlaciones matemáticas para expresar el coeficiente de transferencia de oxígeno (kLa) y el diámetro promedio de gota Sauter (d32) en función de las variables de operación (agitación, aireación y fracción de fase dispersa). Se desarrolló un modelo cinético de reacción para el biocatalizador E. coli TOP10 pQR239, este modelo permite predecir la tasa de biotransformación Baeyer-Villiger de la cetona bicíclica (±)-cis-biciclo [3.2.0]hept-2-en-6-ona. La productividad de la biotransformación se favoreció con la adición de una segunda fase (líquido iónico [OMA][BTA]) empleando un biorreactor de partición de tres fases (acuosa-líquido iónico- aire). Finalmente se desarrolló un modelo matemático que considera la transferencia de masa, hidrodinámica y la cinética de biotransformación. Este modelo fue capaz de predecir y describir el proceso de biotransformación. Se observó una buena concordancia entre valores calculados y datos experimentales obtenidos en un biorreactor de partición operado en lote.
Ionic liquids biocompatibility on the strain Escherichia coli TOP10 pQR239, which expresses the recombinant enzyme cyclohexanone monooxygenase, was studied. Two ionic liquids (Trioctilmetilamonium bis [(trifluoromethyl) sulfonyl] imide, [OMA] [BTA] and Butilmetilpirrolidinium bis [(trifluoromethyl) sulfonyl] imide), [MeBuPyrr] [BTA], were used. [OMA] [BTA] was found to be significantly more biocompatible than [MeBuPyrr] [BTA]. The physicochemical characterization (partition coefficient, viscosity, interfacial tension) of ionic liquids used were carried out. Hydrodynamic of three-phase system for both ionic liquids was studied. In these studies two mathematical correlation were obtained to express the oxygen transfer coefficient (kLa) and the Sauter mean drop diameter (d32) in terms of operating variables (agitation, aeration and dispersed phase fraction). A reaction kinetic model for the biocatalyst E. coli TOP10 pQR239 was developed, this mathematical model predicts Baeyer-Villiger biotrasformation rate of bicyclic ketone (±)- cis-bicyclo [3.2.0] hept-2-en-6-one. The biotransformation productivity was increased by addition of a second phase (ionic liquid [OMA] [BTA]) using a partitioning bioreactor of three phases (aqueous-ionic liquid-air). Finally, a mathematical model considering mass transfer, hydrodynamic and the biotransformation kinetic was developed. This model was able to predict and describe the biotransformation process. Good agreement between calculated values and experimental data obtained from a batch partitioning bioreactor was observed.
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