Desarrollo de biocompuestos de alginato-sílice para reducir el ácido glucónico generado durante el tratamiento enzimático del mosto

Abstract

Este trabajo se centra en optimizar un tratamiento pre-fermentativo basado en la co-inmovilización de glucosa oxidasa (GOX) y catalasa (CAT) en biocápsulas de alginato-sílice para reducir la glucosa presente en el mosto y disminuir la acidificación excesiva generada por el ácido glucónico. Todo esto se ha llevado a cabo mediante un diseño experimental factorial variando las concentraciones de alginato (1,0 %, 1,5 % y 2,0 %) y las disoluciones de CaCl2 (0,1 M, 0,2 M y 0,5 M) en el que se obtuvieron un total de 9 biocápsulas diferentes. Se determinó el consumo de glucosa, la cantidad de ácido glucónico en el mosto después del tratamiento, el ácido glucónico retenido, así como el porcentaje de CAT retenida. Posteriormente se evaluó la estructura interna de la biocápsulas y su composición elemental (C, O, Na, Si, Cl y Ca) por ESEM y EDS, utilizando siempre diagramas de Pareto y gráficos de efectos principales para identificar las condiciones óptimas. Los resultados indican que condiciones altas de alginato (2,0 %) y medias de CaCl2 (0,2-0,3 M) ofrecen una mejor relación entre actividad enzimática, retención de producto y eficiencia de encapsulación. Mientras que la caracterización estructural corrobora cómo una mayor densidad de red y rigidez de la matriz influyen en la porosidad de las biocápsulas, favoreciendo una mayor retención y limitando la difusión del ácido glucónico hacia el medio externo

This study focuses on developing and refining a co-immobilization system for glucose oxidase (GOX) and catalase (CAT) within alginate-silica capsules to prefermentatively reduce glucose in must while preventing excessive acidification from gluconic acid. A factorial experiment design was applied, varying alginate concentrations (1,0 %, 1,5 % y 2,0 %) and CaCl2 solutions (0,1 M, 0,2 M y 0,5 M) resulting in a total of nine different biocapsule fomulations. Glucose consumption, gluconic acid concentration in the must after treatment, retained gluconic acid, and CAT retention percentage were determined. The internal structure of the biocapsules and their elemental composition (C, O, Na, Si, Cl y Ca) were subsequently analyzed by SEM-EDS and EDAX, using Pareto charts and main efects plots to identify optimal conditions. Results indicate that high alginate concentrations (2.0 %) combined with intermediate CaCl2 levels (0.2-0.3 M) provide the best balance between enzymatic activity, product retention, and encapsulation eficiency. Whereas structural characterization confirms that increased network density and matrix rigidity influence the porosity of the biocapsules, enhancing retention capacity and restricting the diffusion of gluconic acid into the external medium