ES2387426B1 - Preparación enzimática acuosa aislada y uso para la funcionalización de la superficie del papel o soportes celulósicos - Google Patents

Abstract

Preparación enzimática acuosa aislada y uso para la funcionalización de la superficie del papel o soportes celulósicos.#En un primer aspecto, la presente invención se refiere a una preparación enzimática acuosa aislada obtenida a partir de la reacción de por lo menos una enzima oxidorreductasa, preferiblemente una lacasa, y por lo menos un producto natural o sintético, preferiblemente un compuesto natural, cuyo producto natural o sintético comprende en su estructura por lo menos un grupo fenol o alcohol, que opcionalmente tiene una o más cadenas hidrofóbicas, o por lo menos un grupo esterol.#En un segundo aspecto, la presente invención se refiere a la utilización de dicha preparación enzimática acuosa aislada en la funcionalización de la superficie del papel o soportes celulósicos.

Description

Preparación enzimática acuosa aislada y uso para la funcionalización de la superficie del papel o soportes celulósicos

Campo de la invención

La presente invención se refiere preferiblemente al campo del papel y soportes celulósicos. En particular la presente invención se refiere a una preparación enzimática acuosa aislada y a su uso para la funcionalización de la superficie del papel o soportes celulósicos.

Antecedentes de la invención

La funcionalización consiste en la adición de grupos químicos funcionales sobre una superficie con la finalidad de modificar o mejorar sus propiedades. La funcionalización de fibras de celulosa mediante procesos biotecnológicos utilizando enzimas ya ha sido descrita, por ejemplo, para la hidrofobización de las fibras (1), o la incorporación de fenoles naturales susceptibles de conferir propiedades antioxidantes, bacteriostáticas, o de incremento de la resistencia mecánica (2). De hecho, existen dos patentes donde se aplica el sistema lacasa-mediador en masa, una para mejorar la resistencia en húmedo del papel (US 6, 610,172 B1) y otra para realizar el encolado interno del papel (WO 11/009979). En general, la mayoría de estos tratamientos enzimáticos en la industria papelera son comúnmente diseñados para ser aplicados sobre la suspensión fibrosa, en las tinas de mezcla y antes de la formación de la hoja. Esto conlleva unos inconvenientes desde el punto de vista industrial como son por ejemplo una limitación en las condiciones de trabajo (pH, temperatura, consistencia, tiempo de reacción, etc) que deben ser adecuadas para una óptima acción de la enzima, un consumo elevado del reactivo transferido, posibles interferencias en los enlaces entre fibras o con otros productos del proceso y dificultad en la recirculación de los efluentes generados.

Una posible solución que disminuiría el consumo de reactivo transferido y que no afectaría a la capacidad de enlace entre fibras sería realizar los tratamientos enzimáticos superficialmente en lugar de en masa (en suspensión fibrosa). Pero la realización de un tratamiento enzimático en la superficie de un soporte celulósico resulta inviable debido a las condiciones en que tiene que tener lugar la reacción enzimática. De hecho, en la bibliografía no se describe ninguna aplicación de sistemas enzimáticos con la finalidad de funcionalizar que se aplique directamente sobre la superficie de un papel durante su formación o ya formado. Existen referencias sobre biotratamientos superficiales en madera (3) y en tejidos ya acabados (4). No obstante, en estos tratamientos la presencia del sustrato (madera o tejido) es necesaria en el momento de la reacción enzimática. Para un proceso papelero no existen referencias sobre biotratamientos superficiales aplicados sobre el papel, es decir, sobre una hoja previamente formada.

Algunas de las propiedades que se pueden conferir al soporte mediante dicha funcionalización son la hidrofobicidad, la capacidad antioxidante, la capacidad antimicrobiana, resistencia en húmedo, resistencia en seco, propiedades barrera, protección de rayos UV, entre otras.

En cuanto a la propiedad de hidrofobicidad, la absorción de líquidos en la estructura del papel es un factor clave para el uso final de productos de papel (p.ej. vasos de papel, bolsas de papel, cajas para packaging o contenedores de líquidos) y asimismo para la maquinabilidad de los procesos papeleros, p.ej. en “size press” o impresión (5, 6). Los fabricantes de papel llevan a cabo procesos para reducir la tasa de absorción de líquidos en la estructura del papel, tratando la suspensión fibrosa con sustancias hidrófobas (7); esta operación es la que denominamos “encolado interno”. En contraste con el encolado interno tenemos el “encolado superficial”, cuya finalidad es la mejora de las propiedades superficiales (tales como, la lisura, la permeabilidad, la imprimibilidad, etc) del soporte para su posterior utilización en el proceso de impresión i escritura. Este proceso consiste en aplicar agentes de encolado (por ejemplo, almidón entre otros) en la superficie del papel en la sección de secado del proceso papelero. Diversos estudios de investigación han descrito recientemente que es posible realizar el encolado interno del papel, utilizando métodos biotecnológicos aplicados en masa, en los que el producto hidrófobo utilizado permanece “acoplado” a las fibras (1). Sin embargo no existen datos sobre la realización de encolado superficial del papel mediante métodos biotecnológicos.

Con respecto a las capacidades antioxidante y antimicrobiana, se sabe que muchos alimentos se deterioran y pierden calidad durante el transporte, procesado y almacenado contaminándose éstos a través de microorganismos, reacciones químicas, y cambios físicos. Entre estos modelos de degradación el deterioro microbiano y las reacciones de oxidación son las que ejercen un mayor impacto. La propiedad antioxidante y antimicrobiana en un papel es interesante desde el punto de vista de la conservación de alimentos, ya que un papel con propiedades antioxidantes o antimicrobianas podrá ser implementado en la fabricación de un packaging de contención con propiedades avanzadas (8).

Con el fin de superar las objeciones indicadas anteriormente, los presentes inventores proporcionan un nuevo producto para su aplicación que presenta todo un conjunto de ventajas:

1.- Es una formulación sencilla y versátil según la propiedad a adquirir, sin necesidad de modificar excesivamente las condiciones de aplicación, únicamente si necesita o no las técnicas para facilitar la disgregación/dispersión del compuesto a transferir.

2.- No necesita ser preparado in-situ en el momento de ser aplicado, por lo que perfectamente puede ser suministrado como producto formulado.

3.- Se pueden preparar diferentes productos o soluciones post-enzimáticas que aporten diferentes propiedades al soporte, únicamente cambiando el/los compuesto/s natural o sintético en la formulación.

4.- Las condiciones del proceso enzimático no varían excesivamente en función del compuesto natural o sintético.

5.- La reacción enzimática en la preparación (producto) a aplicar tiene lugar antes de ser utilizada sobre el soporte permitiendo su aplicación superficial en diferentes puntos de la máquina de papel, como por ejemplo en la mesa de formación, antes de la sequería, después de la sequería e incluso en el producto acabado.

6.- Las condiciones elevadas de temperatura en la máquina de papel no afectan/perjudican a la reacción enzimática ya que ésta tiene lugar fuera del punto de aplicación.

7.- Al poderse aplicar este producto post-enzimático superficialmente, se reducen las cantidades de compuesto natural o sintético y además éste queda más superficial siendo más efectivo.

8.- Como el producto no se aplica hasta que la hoja ya está formada, el tratamiento enzimático no afecta a la capacidad de enlace de las fibras ni al proceso en sí de formación de la hoja de papel.

9.- Las propiedades reológicas de la preparación post-enzimática permite que sea aplicada superficialmente mediante diferentes métodos: size press, sprayers, metering bar, inmersión-impregnación, etc.

10.- La introducción de este método en fábrica no supone una inversión adicional de maquinaria puesto que se pueden aprovechar los sistemas ya existentes en la máquina de papel, y en caso de que no sea así, la inversión no es desmesurada puesto que únicamente se necesitarían unos pulverizadores y un depósito de almacenaje de la preparación post-enzimática.

11.- El producto puede prepararse de forma concentrada para ser diluido posteriormente en el momento antes de su utilización, reduciendo de esta forma los costes de transporte, almacenamiento, dimensiones de las instalaciones de preparación del producto y energía consumida en la preparación.

Por consiguiente, el producto de la presente invención permite aportar al soporte diferentes propiedades en función del compuesto natural o sintético utilizado en la formulación del producto. Este producto innovador consiste en una preparación “post-enzimática”, es decir como resultado de una reacción enzimática, cuyas características y condiciones reológicas permiten su aplicación en superficie mediante distintos sistemas de dosificación.

Los presentes inventores patentaron previamente, según el documento ES2352495B1, un procedimiento en el que se conseguía un encolado interno del papel mediante un sistema enzima-mediador. Tal como se indica en los ejemplos de esta patente, dicho sistema consistía en mezclar, previamente, las fibras de papel con un compuesto (mediador) y, posteriormente, adicionar una enzima tipo lacasa para que tuviera lugar la reacción enzimática durante un tiempo determinado, y de esta manera desarrollar la propiedad de encolado interno del papel. Por tanto, en la anterior patente no se describía el producto aislado de la presente invención, el cual es resultante de la reacción de un compuesto, tal como se define en la presente invención, y una enzima oxidorreductasa, así como su posible aplicación, y que además proporcione diferentes propiedades.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 representa un esquema en bloques de una fábrica de papel.

Figura 2: Evolución de la propiedad hidrófoba medida a partir del WDT variando las condiciones de proceso. St. Hace referencia al tratamiento standard; LGx2 hace referencia al tratamiento standard duplicando la dosis de compuesto fenólico; St.+Tratamiento térmico hace referencia al tratamiento standard aplicando un curado a temperatura; LGx2+Tratamiento térmico hace referencia a la combinación del curado y la duplicación de dosis de compuesto fenólico.

Figura 3: Hidrofobicidad de las hojas de papel de filtro medidas con el goniómetro de ángulo de contacto. Papel sin tratar (a) y papel tratado superficialmente con la preparación post-enzimática (b).

Figura 4. Variación del ángulo de contacto a través del tiempo para el papel de filtro tratado y sin tratar (a), y comparación de la absorción-evaporación entre el papel tratado y el TEFLON®(b).

Figura 5. Ángulo de contacto de los papeles tratados con compuestos capaces de conferir cationicidad a las hojas de papel y posteriormente funcionalizados mediante el producto post-enzimático.

Descripción resumida de la invención

En un primer aspecto, la presente invención se refiere a una preparación enzimática acuosa aislada obtenida a partir de la reacción de por lo menos una enzima oxidorreductasa, preferiblemente una lacasa, y por lo menos un producto natural o sintético, preferiblemente un compuesto natural, cuyo producto natural o sintético comprende en su estructura por lo menos un grupo fenol o alcohol, que opcionalmente tiene una o más cadenas hidrofóbicas, o por lo menos un grupo esterol.

En un segundo aspecto, la presente invención se refiere a la utilización de una preparación enzimática acuosa aislada obtenida a partir de la reacción de por lo menos una enzima oxidorreductasa y por lo menos un producto natural o sintético que comprende en su estructura por lo menos un grupo fenol o alcohol, que opcionalmente tiene una o más cadenas hidrofóbicas, o por lo menos un grupo esterol, en la funcionalización de la superficie del papel o soportes celulósicos.

Descripción detallada de la invención

En un primer aspecto, la presente invención se refiere a una preparación enzimática acuosa aislada obtenida a partir de la reacción de por lo menos una enzima oxidorreductasa, preferiblemente una lacasa, y por lo menos un producto natural o sintético, preferiblemente un compuesto natural, cuyo producto natural o sintético comprende en su estructura por lo menos un grupo fenol o alcohol, que opcionalmente tiene una o más cadenas hidrofóbicas, o por lo menos un grupo esterol. A dicha preparación enzimática acuosa aislada también se hace referencia en la presente invención como “producto o preparación post-enzimático/a” puesto que es una preparación resultante de una reacción enzimática

Preferiblemente, dicho compuesto natural o sintético se selecciona del grupo que consiste en las estructuras:

• Estructura A

donde R3 puede ser un –H o bien un alquil ; C1, preferiblemente entre C1 y C34, y R1, R2 pueden ser: i) R1= –OH y R2= –H; ii) R1 y R2= –H, ésteres del 3,4-dihidroxi-ácido benzoico; o iii) R1= –H y R2= –CH3, ésteres del ácido vainíllico

• Estructura B-1: tocoferol

donde R1, R2 y R3 pueden ser: i) R1 = R2 = R3= –CH3; ii) R1 = R3= –CH3; R2= –H; iii) R2= R3= –CH3; R1 = –H; o iv) R1 = R2= –H; R3 = –CH3

• Estructura B-2: tocotrienoles

donde R1, R2 y R3 pueden ser:

i) R1= R2= R3= –CH3; ii) R1 = R3= –CH3; R2 = –H; iii) R2= R3= –CH3; R1 = –H; o iv) R1 = R2= –H; R3 = –CH3

• Estructura C

donde R1, R2 y R3 pueden ser: i) R1= –H, R3= –OH y R2 = alquil ; C1, preferiblemente entre C1 y C34; ii) R2 = –H, R3= –OH y R1 = alquil ; C1, preferiblemente entre C1 y C34; o iii) R1 = –H, R3= –H y R2 = alquil ; C1, preferiblemente entre C1 y C34

•

Estructura D: 2,4,6-tris(1-feniletil)fenol

•

Estructura E: 4-[4-(Trifluorometil)fenoxi]fenol

En las estructuras anteriores, por el término “alquil” se entiende que incluye grupos alquilo lineales y ramificados, ya sean alifáticos o alicíclicos, y a su vez pueden ser saturados o insaturados (por ejemplo, parcialmente insaturado o totalmente insaturado) que presentan como mínimo un átomo de carbono en la estructura, preferiblemente entre 1 (C1) y 34 (C34) átomos de carbono en la estructura. Ejemplos de grupos alquilo saturados incluyen, pero sin limitación, metilo (C1), etilo (C2), propilo (C3), butilo (C4), pentilo (C5), hexilo (C6) y heptilo (C7). Ejemplos de grupos alquilo ramificados saturados incluyen, pero sin limitación, iso-propilo (C3), iso-butilo (C4), sec-butilo (C4), tert-butilo (C4), iso-pentilo (C5), y neo-pentilo (C5).

Algunos ejemplos preferentes de compuestos naturales o sintéticos que tras la reacción enzimática proporcionan la capacidad a la preparación resultante de conferir propiedades hidrofóbicas son:

-

Dodecilo 3,4,5-trihidroxibenzoato (LAURIL GALATO)

-

Éster octílico del ácido 3,4,5-trihidroxibenzoico (OCTIL GALATO)

-

Etilo 3,4,5-trihidroxibenzoato (ETIL GALATO)

-Propilo 3,4,5-trihidroxibenzoato (PROPIL GALATO) -(E)-3-Ácido(4-hidroxi-3-metoxifenil)prop-2-enoico (ÁCIDO FERÚLICO)

-

(2R)-2,5,7,8-Tetrametil-2-[(4R,8R)-(4,8,12-trimetiltridecil)]-6-cromanol (ALFA TOCOFEROL)

-

2,4,6-tris(1-feniletil)fenol (TRIESTIRILFENOL)

-

1-(4-Hidroxi-3-metoxifenil)etanona (ACETOVANILLONA)

-

3-(4-Hidroxi-3,5-dimetoxifenil)prop-2-enal (SINAPIL-ALDEHÍDO)

-

Distilled Cashew Nut Shell Liquid (CARDANOL)

Algunos ejemplos preferentes de compuestos naturales o sintéticos que tras la reacción enzimática proporcionan la capacidad a la preparación resultante de conferir propiedades antioxidantes son:

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1-(4-Hidroxi-3-metoxifenil)etanona (ACETOVANILLONA)

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3-(4-Hidroxi-3,5-dimetoxifenil)prop-2-enal (SINAPIL-ALDEHÍDO)

-

Etilo 3,4,5-trihidroxibenzoato (ETIL GALATO)

-

Éster octílico del ácido 3,4,5-trihidroxibenzoico (OCTIL GALATO)

-

Dodecilo 3,4,5-trihidroxibenzoato (LAURIL GALATO)

-

Propilo 3,4,5-trihidroxibenzoato (PROPIL GALATO)

-

(2R)-2,5,7,8-Tetrametil-2-[(4R,8R)-(4,8,12-trimetiltridecil)]-6-cromanol (ALFA TOCOFEROL)

-

2,4,6-tris(1-feniletil)fenol (TRIESTIRILFENOL)

-

Ácido 3-(3,4-Dihidroxifenil)-2-propenoico (ÁCIDO CAFEICO)

-

Ácido 4-Hidroxibenzoico (ÁCIDO PARA-HIDROXIBENZOICO)

-

Ácido 3,4,5-trihidroxibenzoico (ÁCIDO GÁLICO) -4'-Hidroxi-3',5'-dimetoxiacetofenona (ACETOSIRINGONA)

-

4-Hidroxi-3,5-dimetoxibenzaldehido (SIRINGALDEHÍDO)

-

Ácido (E)-3-(4-hidroxifenil)-2-propenoico (ÁCIDO PARACUMÁRICO)

-4-Hidroxi-3-metoxibenzaldehído (VANILLINA) -(E)-3-Ácido(4-hidroxi-3-metoxifenil)prop-2-enoico (ÁCIDO FERÚLICO) -(E)-3-(4-hidroxi-3-metoxifenil)prop-2-enal (CONIFERIL ALDEHÍDO)

-

Ácido 3-(4-hidroxi-3,5-dimetoxifenyl)prop-2-enoico (ÁCIDO SINÁPICO)

-

2,4,5,6(1H,3H)-Pirimidinetetrona 5-oxima (ÁCIDO VIOLÚRICO)

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4-hidroxi-3,5-dimetoxibenzoato de metilo (SIRINGATO DE METILO)

- 17-(5-Etil-6-metilheptano-2-yl)-10,13-dimetil-2,3,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17-dodecahidro-1Hciclopenta[a]fenantren-3-ol (β-SITOSTEROL)

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4-[4-(trifluorometil)fenoxi]fenol

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3-Metilbutil o-hidroxibenzoato (SALICILATO DE ISOAMILO)

Algunos ejemplos preferentes de compuestos naturales o sintéticos que tras la reacción enzimática proporcionan la capacidad a la preparación resultante de conferir propiedades antimicrobianas son:

-

Dodecilo 3,4,5-trihidroxibenzoato (LAURIL GALATO)

-4-Hidroxi-3,5-dimetoxibenzaldehido (SIRINGALDEHÍDO) -4'-Hidroxi-3',5'-dimetoxiacetofenona (ACETOSIRINGONA)

-

Ácido (E)-3-(4-hidroxifenil)-2-propenoico (ÁCIDO PARACUMÁRICO)

La dosis de enzima a utilizar se sitúa entre un mínimo de 20U/L y un máximo que depende de la concentración del producto natural o sintético utilizado; preferiblemente el rango de dosis de la enzima oscila entre las 50U/L y las 3000U/L.

El compuesto natural o sintético que se hacer reaccionar se aplica en unas dosis que dependen de la solubilidad del compuesto, y del grado de propiedad a conseguir. Dicho rango de dosificación oscila entre un mínimo de 0,1g/L y un máximo que depende de los siguientes factores: la solubilidad del producto y la cantidad máxima de producto que se puede mantener en suspensión homogénea, ya sea mediante emulsión estable o mediante agitación. Preferiblemente, el rango de dosificación oscilaría entre los 0,1 y 30g/L. El compuesto natural o sintético se selecciona en función de las propiedades a conferir por la preparación post-enzimática. Algunos ejemplos de propiedades son: hidrofobicidad, poder antioxidante, capacidad bactericida, capacidad antimicrobiana, propiedad barrera a gases, propiedad barrera a agua o líquidos en general, propiedad barrera a aceites o grasas.

En una realización preferida, la preparación enzimática acuosa aislada se obtiene mediante la reacción de por lo menos dos compuestos naturales o sintéticos con por lo menos una enzima oxidorreductasa, para así conferir diversas propiedades al papel y los soportes celulósicos a partir de una sola preparación post-enzimática.

El tiempo de duración de la preparación enzimática acuosa aislada depende de la combinación de enzima y compuesto natural o sintético utilizados.

Los tratamientos enzimáticos pueden realizarse bajo presión o a presión atmosférica según necesidades o eficiencia de la enzima.

En una realización preferida, la preparación enzimática acuosa aislada de la presente invención se obtiene a partir de la reacción de por lo menos una enzima oxidorreductasa, preferiblemente una lacasa, y por lo menos un producto natural o sintético, preferiblemente un compuesto natural, cuyo producto natural o sintético comprende en su estructura por lo menos un grupo fenol o alcohol, que opcionalmente tiene una o más cadenas hidrofóbicas, o por lo menos un grupo esterol, a un pH entre 4 y 10, y una temperatura entre temperatura ambiente y 90ºC. Preferiblemente dicho pH varía entre 4 y 7. También preferiblemente, dicha temperatura varía entre 30ºC y 60ºC.

En el caso de que el compuesto natural o sintético que se hace reaccionar con la enzima sea insoluble, se pueden utilizar varias técnicas para obtener una buena disgregación/dispersión. Entre ellas podemos destacar las siguientes:

-

Desintegración por ultrasonidos: Con la finalidad de romper los agregados de compuestos insolubles, antes de realizar la reacción enzimática, se sumerge una punta de ultrasonidos en una preparación enzimática acuosa que comprende el compuesto insoluble. Se puede utilizar cualquier punta de ultrasonidos, con lo que la potencia de sonicación y el tiempo de reacción se establecen en función de la punta empleada y la complejidad de disgregación del compuesto. Con esta técnica se obtiene un tamaño de partícula menor y una distribución más homogénea del compuesto insoluble.

-

Utilización de un surfactante natural o sintético: En la preparación enzimática acuosa aislada según el primer aspecto de la invención puede ser necesario añadir un surfactante natural o sintético con la finalidad de reducir la tensión superficial de la preparación de reacción y mejorar la distribución del compuesto insoluble. La dosis a utilizar depende del tipo de surfactante y del compuesto natural o sintético. Tal como se ha indicado antes, dicho surfactante es iónico, más preferiblemente aniónico y como ejemplo de surfactante útil en la presente invención se puede indicar la lignina sulfonada.

Por consiguiente, en una realización preferida, en la reacción para obtener la preparación enzimática de la presente invención entre por lo menos una enzima oxidorreductasa, preferiblemente una lacasa, y por lo menos un producto natural o sintético, preferiblemente un compuesto natural, cuyo producto natural o sintético comprende en su estructura por lo menos un grupo fenol o alcohol, que opcionalmente tiene una o más cadenas hidrofóbicas, o por lo menos un grupo esterol, se añade además un surfactante natural o sintético para facilitar la disgregación/dispersión del compuesto natural o sintético antes de la reacción con la enzima. Preferiblemente dicho surfactante es iónico, más preferiblemente aniónico. Un ejemplo de surfactante útil en la presente invención es la lignina sulfonada.

En otra realización preferida, en la reacción para obtener la preparación enzimática de la presente invención entre por lo menos una enzima oxidorreductasa, preferiblemente una lacasa, y por lo menos un producto natural o sintético, preferiblemente un compuesto natural, cuyo producto natural o sintético comprende en su estructura por lo menos un grupo fenol o alcohol, que opcionalmente tiene una o más cadenas hidrofóbicas, o por lo menos un grupo esterol, se utilizan ultrasonidos para disgregar/dispersar el compuesto natural o sintético previamente a la reacción con la enzima.

En una realización preferida, se realiza primero la desintegración por ultrasonidos y posteriormente la adición de un surfactante.

La desintegración por ultrasonidos y/o la adición de un surfactante siempre se llevan a cabo antes de la adición de la enzima.

Una vez se ha obtenido la preparación enzimática acuosa aislada, ésta puede conservarse en la oscuridad en frío, a temperatura ambiente o bien puede congelarse.

Este producto post-enzimático puede obtenerse de forma concentrada, utilizando elevadas concentraciones de los componentes iniciales, de forma que se puede preparar, transportar y/o almacenar en volúmenes pequeños, y puede ser diluido posteriormente en el momento antes de ser utilizada. El grado de dilución vendrá determinado por el nivel o cantidad de propiedad que se quiera obtener.

Otro aspecto de la invención se refiere a la utilización de una preparación enzimática acuosa aislada obtenida a partir de la reacción de por lo menos una enzima oxidorreductasa y por lo menos un producto natural o sintético que comprende en su estructura por lo menos un grupo fenol o alcohol, que opcionalmente tiene una o más cadenas hidrofóbicas, o por lo menos un grupo esterol, y cualquiera de sus variantes preferentes, en la funcionalización de la superficie del papel o soportes celulósicos. Dicha funcionalización superficial se consigue mediante la aplicación de dicha preparación enzimática acuosa sobre la superficie del papel o soportes celulósicos.

El soporte celulósico útil en la presente invención, aunque sin limitarse a los mismos, incluye soporte obtenido de fibras madereras y no madereras, fibras blanqueadas y sin blanquear, pastas mecánicas, químicas y semi-químicas, fibras recicladas, films de microfibras de celulosa, films de nanofibras de celulosa, cristales de nanocelulosa, films de lignina u otros tipos de films y soportes. Asimismo, se pueden utilizar también soportes de tipo comercial.

Para modificar la carga iónica superficial del soporte celulósico y mejorar así la fijación del producto post enzimático en su superficie se pueden utilizar distintas técnicas. Concretamente, para la fijación de algunos productos postenzimáticos se realizan tratamientos con productos catiónicos tales como resinas catiónicas (PAAE), quitosano, almidón catiónico u otros.

En una realización preferida, la aplicación de la preparación enzimática acuosa de la presente invención sobre la superficie del papel o soportes celulósicos se realiza mediante inmersión-impregnación, pulverizado, “size press” o “metering bar”. Una vez el papel o soporte ya ha entrado en contacto con la preparación enzimática acuosa se deja secar completamente a temperatura ambiente o bajo calor.

El “size-press” consiste en dos rodillos dispuestos horizontalmente, que ejercen una determinada presión entre ellos. En el lado superior del contacto se dispone el líquido que se desea transferir al papel o soporte, y éste pasa a través de los cilindros. De esta forma el líquido se transfiere superficialmente al papel o soporte. Los parámetros que influyen en la cantidad de líquido transferida son la velocidad y la presión.

Los pulverizadores consisten en unos cabezales pulverizadores en los que se envía el líquido a transferir a elevada presión, y debido a la geometría de los orificios de salida generan unas microgotas que se depositan en forma de fina capa sobre el papel o soporte.

El “metering bar” consiste en un cilindro que gira inmerso dentro de una cubeta con la preparación que se quiere transferir al papel o soporte, de forma que una cierta cantidad de producto se dispone en una de las caras del papel

o soporte. A continuación, un segundo cilindro ranurado y calibrado (metering bar) elimina el exceso de producto dejando el espesor de producto deseado. En este sistema, solo se realiza el tratamiento en una de las caras del papel o soporte.

En el proceso de inmersión-impregnación, el papel o soporte pasa sumergido por el interior de una cubeta llena con el líquido que se quiere transferir al papel o soporte. La velocidad de paso y la superficie expuesta determinarán la cantidad de producto absorbido. A la salida, se pueden disponer unas “metering bars” para controlar el exceso de líquido transferido.

En otra realización preferida, la aplicación de la preparación enzimática acuosa sobre el papel o soportes celulósicos e realiza en la zona de formación, en la sequería, en la “size press”, en la zona de estucado, en el producto final, o entre las citadas operaciones (Figura 1).

A continuación, se proporcionan un conjunto de ejemplos que únicamente pretenden ilustrar la invención sin que el alcance de la misma quede limitado por los mismos.

EJEMPLO 1

El presente ejemplo ilustra la obtención de un producto consistente en una preparación post-enzimática utilizando una enzima lacasa de Trametes Villosa, y Lauril Galato (LG) como compuesto natural, que aplicado superficialmente sobre el soporte pre-formado o acabado, aumentará el carácter hidrofóbico de éste.

DOSIS Y CONDICIONES PARA LA OBTENCIÓN DEL PRODUCTO POST-ENZIMÁTICO

La enzima utilizada fue la lacasa de Trametes villosa con una actividad de 588U/mL.

En este caso concreto, los tratamientos se realizaron en reactores de 250mL de capacidad, cerrados herméticamente y con agitación continua; y las condiciones generales de la reacción fueron las siguientes: pH 4 (utilizando como tampón solución de tartrato sódico 50mM), 0,12% de Lauril Galato (compuesto natural), 0,12% de cantidad de surfactante, que en este caso fue una lignina sulfonada, 40ºC de temperatura y 4h de tiempo de reacción. Después de la reacción, la preparación se conservó en frío a 4ºC y en la oscuridad.

ESTUDIO DE LA HIDROFOBICIDAD

Inicialmente, con el fin de determinar de una manera sencilla la hidrofobicidad de los papeles, se realizó el test de lagota de agua (WDT) Tappi standard T835 om-08. Éste consiste en disponer una gota de agua destilada mediante una jeringuilla y medir el tiempo que tarda en ser adsorbida por el papel.

También se analizó el ángulo de contacto inicial entre una gota de agua y la superficie de los papeles tratados, así como una modelización de la absorción-evaporación de la gota de agua en la estructura del papel.

APLICACIÓN DEL PRODUCTO POST-ENZIMÁTICO. RESULTADOS.

La aplicación del producto post-enzimático en el soporte se realizó por inmersión.

En la siguiente tabla se muestran las dosis de tratamiento utilizadas para la obtención de la preparación de funcionalización (producto post-enzimático), así como los distintos controles realizados, y la medición de la evolución del WDT (como indicador del grado de hidrofobicidad) para cada uno de ellos, una vez aplicada la preparación postenzimática sobre el papel de filtro comercial.

Tabla 1. Dosis de los tratamientos y WDT de las muestras impregnadas.

Tratamiento

Dosis enzima Dosis de Dosis surfactante. Dosis agua Tiempo de

(mL)

compuesto a Lignina sulfonada. tamponada absorción

transferir Lauril

(g) (mL) (WDT) (s)

Galato (LG) (g)

A 0,00 0,06 0,00 49,94 5±1 B 0,00 0,06 0,06 49,88 6±1 C 0,00 0,00 0,06 49,94 5±1 D 0,102 0,06 0,00 49,84 187±16 E 0,102 0,00 0,06 49,84 5±1 F 0,102 0,06 0,06 49,78 3800±213

Aún cuando la utilización del producto post-enzimático obtenido de la combinación del lauril galato (LG) y la enzima produce un aumento significativo de la hidrofobicidad (tratamiento D, tabla 1), se aprecia que el aumento sustancial de dicha propiedad se produce claramente con el producto post-enzimático resultante de la reacción entre los tres elementos LG, surfactante y enzima (tratamiento F, tabla 1). Los otros controles realizados (A,B,C y E) no producen un aumento de la hidrofobicidad en los soportes.

La adición de lignina sulfonada como surfactante en la preparación del producto post-enzimático tiene un efecto clave en la mejora de la hidrofobicidad en el soporte. Esta mejora sustancial puede atribuirse a la mejor distribución del producto hidrófobo a lo largo de la superficie del soporte. Este hecho representa una novedad, ya que la utilización de lignina sulfonada como surfactante para mejorar la distribución de productos de funcionalización no ha sido descrita hasta este momento. Así mismo, la adición de la lignina sulfonada ayuda a mantener la dispersión del LG en su forma oxidada y a conservar la estabilidad de la preparación funcionalizadora a lo largo del tiempo.

EFECTO DE LA DESINTEGRACIÓN POR ULTRASONIDOS

El compuesto fenólico LG, es un sólido con una energía libre de superficie muy baja que tiende a formar agregados y no es mojado por el agua, resultando en una nula dispersión en el medio acuoso. La utilización de ultrasonidos provoca una destrucción de estos agregados y fuerza a las partículas de LG a introducirse en el medio acuoso. Como resultado de la aplicación de los ultrasonidos, se consigue distribuir homogéneamente el LG en el medio, pero debe realizarse inmediatamente el tratamiento enzimático ya que de lo contrario, éste precipita y tiende a formar agregados de nuevo.

EFECTO DEL TRATAMIENTO TÉRMICO Y LAS DOSIS EN LA HIDROFOBICIDAD

Se realizaron diferentes pruebas duplicando la dosis de compuesto fenólico y aplicando un tratamiento térmico sobre papeles funcionalizados, para ver la influencia de la variación de éstos parámetros sobre la hidrofobicidad. Se realizó un tratamiento standard, que se modificó según lo indicado. El tratamiento base se realizó con las siguientes condiciones: pH 4 (tampón solución de tartrato sódico 50mM), cantidad de compuesto fenólico 0,12%, cantidad de surfactante 0,12%, temperatura 40ºC, tiempo 1h. En la figura 2 se observa que tanto la duplicación de la dosis de compuesto fenólico como el tratamiento térmico producen un aumento de la hidrofobicidad, y que ambos tienen un efecto sinérgico cuando se aplican conjuntamente.

ÁNGULO DE CONTACTO Y ABSORCIÓN

Hojas de papel de filtro se trataron por inmersión con las disoluciones funcionalizadoras y se compararon con el papel sin tratar en términos del ángulo de contacto (AC) entre el agua y la superficie del papel. El ángulo de contacto es un método que da una idea de la hidrofobicidad de una superficie. Generalmente se asume que si el ángulo de contacto es menor de 90º, tenemos una superficie hidrófila, mientras que si éste ángulo es mayor de 90º, estamos delante de una superficie hidrófoba. Las mediciones se llevaron a cabo utilizando un goniofotómetro de ángulo de contacto, depositando una gota de 4µL en la superficie del papel, y obteniendo un ángulo de contacto de alrededor de los 18º para el papel sin tratar y del orden de 130º para el papel tratado con las preparaciones post-enzimáticas (Figura 3).

La experiencia con los papeles obtenidos mostró que, para los papeles tratados, la gota de agua permanecía por un período de tiempo muy largo en la superficie del papel antes de desaparecer por completo. Por este motivo se monitorizó la evolución del ángulo de contacto a lo largo del tiempo. Los cambios en el ángulo de contacto después de la deposición de la gota fueron debidos a la disminución de su volumen y promovidos básicamente por 2 fenómenos: la absorción en la estructura de la hoja y la evaporación. La evaporación entra en juego cuando la desaparición de la gota se produce en periodos largos de tiempo.

Se tomaron medidas del ángulo de contacto a una velocidad de captura de 25 imágenes/minuto durante 2 horas después de la deposición de la gota en la superficie del papel. Para el papel de filtro sin tratamiento superficial, el ángulo de contacto cae rápidamente hacia 0º (menos de un segundo) mientras que para las hojas tratadas con los productos funcionalizadores, el ángulo de contacto tarda hasta una hora en caer a 0º (Figura 4a).

Debido a estos largos tiempos de absorción, que evidencian un elevado comportamiento hidrófobo, se compararon las hojas tratadas con una lámina de TEFLON®, por tratarse éste de un material no-absorbente en el cual la desaparición del volumen de una gota de agua depositada en su superficie se debe única y exclusivamente a la evaporación. Se depositaron 4µL de agua en la superficie de ambos materiales y se monitorizó el cambio en el volumen de la gota hasta la completa desaparición de ésta. La figura 4b muestra que las curvas obtenidas son muy similares, indicando que el mayor fenómeno que tiene lugar en el papel tratado es la evaporación. Así pues, las hojas tratadas con los productos post-enzimáticos permiten obtener papeles altamente hidrófobos.

TRATAMIENTO SOBRE SOPORTES CELULÓSICOS. MODIFICACION DEL ESTADO IÓNICO SUPERFICIAL DEL SOPORTE

Se aplicaron las soluciones post-enzimáticas sobre hojas de papel obtenidas mediante un formador de laboratorio. Se realizaron hojas a partir de pasta kraft de eucalipto cruda y blanqueada ECF.

Se obtuvieron nuevas hojas (tanto de eucalipto crudo como blanqueado) utilizando en masa los siguientes compuestos capaces de conferir cationicidad a las hojas de papel:

Tabla 2. Compuestos capaces de conferir cationicidad al papel.

Compuesto

Dosis

Agente de resistencia en húmedo, resina PAAE

0,7% de sólidos en fibra

Quitosano

Preparación al 2%

Almidón catiónico

1% respecto peso de fibra

Una vez los papeles tratados con los compuestos anteriores fueron impregnados con preparación post-enzimática, todos ellos presentaron elevados índices de hidrofobicidad. La figura 5 muestra el valor del ángulo de contacto para todos los papeles considerados. Se observa que los valores del ángulo de contacto obtenidos tratando los papeles con los distintos compuestos modificadores del estado iónico y posterior impregnación con el producto postenzimático son similares.

EJEMPLO 2

El presente ejemplo ilustra el mantenimiento y mejora en las propiedades fisicomecánicas de papeles tratados con el producto ilustrado en el ejemplo 1, consistente en un producto post-enzimático resultante de la reacción entre una enzima lacasa de Trametes Villosa, y Lauril Galato (LG) como compuesto fenólico. Los tratamientos superficiales se realizaron sobre muestras de papel de filtro.

CARACTERIZACIÓN FISICOMECÁNICA

Los papeles utilizados para evaluar el efecto del producto del ejemplo 1 sobre las propiedades fisicomecánicas fueron papeles de filtro de laboratorio de grado comercial. Se evaluaron la permeabilidad Bendtsen (ISO 5636), la resistencia al estallido (ISO 2758), la resistencia al desgarro (ISO 1974), la resistencia al doble pliegue (ISO 5626),

la resistencia a la tracción (ISO 1924), la resistencia a la tracción en húmedo (ISO 3781), el encolado Cobb60 (ISO 535) y la tracción Zero-Span (ISO 15361). Se realizaron un mínimo de diez repeticiones para cada ensayo, obteniéndose el valor medio y la desviación estándar. Se evaluaron las hojas de papel sin tratar, tratadas solamente con la solución tampón (ver ejemplo 1), y las hojas

5 tratadas con el producto post enzimático descrito en el ejemplo 1.

RESULTADOS

Los resultados obtenidos se detallan en la siguiente tabla: 10 Tabla 3. Propiedades físicas de los papeles sin tratar, tratados con solución tampón, y hojas tratadas con el producto post enzimático descrito en el ejemplo 1.

Hojas sin tratar

Hojas tratadas con solución tampón Hojas tratadas con producto post enzimático

Indice de Estallido [kN/g]

2,23 2,36 2,41

Desv. Estándar

0,23 0,31 0,25

Indice de Desgarro [mNm2/g]

12,36 11,58 11,95

Desv. Estándar

1,44 0,5 0,92

Doble Pliegue [log nº]

3 3 3

Desv. Estándar

0,3 0,1 0,1

Indice de Tracción [Nm/g]

38,38 46,03 36,77

Desv. Estándar

5,43 3,23 4,06

Indice de Tracción en húmedo [N]

6,72 6,56 9,10

Desv. Estándar

0,73 0,83 2,55

Cobb60 [g/m2]

- - 22

Desv. Estándar

- - 2,07

Zero-Span [N/cm]

73 85 79

Desv. Estándar

9 6 6

En la tabla 3 puede apreciarse como los resultados de las propiedades de Estallido, Desgarro, Doble pliegue, Tracción, y Zero-Span son del mismo orden y no se ven alteradas por utilización del producto post enzimático. Incluso, las propiedades de Tracción en húmedo y encolado Cobb60 mejoran después del tratamiento. En el caso del

20 encolado Cobb60, lógicamente el papel sin tratar y el papel tratado únicamente con solución tampón presentan una absorción de agua tan elevada que no fue posible medir el valor del Cobb60, mientras que una vez tratado el papel, éste adquiere un carácter hidrofóbico tan elevado que ya es posible realizar la medida. En cuanto a la tracción en húmedo, ésta aumenta un 35% con respecto al control. Estos resultados son muy interesantes puesto que se consigue hidrofobizar el soporte sin perjudicar las propiedades de resistencia iniciales.

EJEMPLO 3

El presente ejemplo ilustra la obtención de un producto consistente en una preparación post-enzimática utilizando una enzima lacasa diferente a los dos ejemplos anteriores, y Lauril Galato (LG) como compuesto fenólico que,

30 aplicado superficialmente sobre el papel pre-formado o acabado, aumentará el carácter hidrofóbico de éste. La enzima es una lacasa fúngica procedente de un cultivo de Cerrena Unicolor IBB303, producida en fermentación sumergida. Los ensayos se realizaron en soportes celulósicos pasta kraft de eucalipto cruda y blanqueada ECF.

DOSIS Y CONDICIONES PARA LA OBTENCIÓN DEL PRODUCTO POST-ENZIMÁTICO

35 La enzima fúngica procedente de un cultivo de Cerrena Unicolor IBB303 tenía una actividad de 1660U/mL. En este caso, los tratamientos se realizaron en reactores de 250mL de capacidad, cerrados herméticamente y con agitación continua, y las condiciones generales de la reacción fueron las siguientes: pH 4 (utilizando como tampón solución de tartrato sódico 50mM), 0,12% de Lauril Galato (compuesto fenólico), 0,12% de cantidad de surfactante,

40 que en este caso fue una lignina sulfonada, 40ºC de temperatura y 4h de tiempo de reacción. Después de la reacción, la preparación se conservó en frío a 4ºC y en la oscuridad. Indicar que el compuesto fenólico LG, se desintegró mediante ultrasonidos tal como se ha expuesto en el ejemplo 1.

ESTUDIO DE LA HIDROFOBICIDAD

Para la determinación de la hidrofobicidad, se realizó el test de la gota de agua (WDT) Tappi standard T835 om-08, explicado en el ejemplo 1.

5 TRATAMIENTO SOBRE SOPORTES CELULÓSICOS. MODIFICACION DEL ESTADO IÓNICO SUPERFICIAL DEL PAPEL

Se aplicaron las soluciones post-enzimáticas del tratamiento con Lauril Galato y la enzima de Cerrena Unicolor

10 IBB303 sobre soportes celulósicos obtenidos mediante un formador de laboratorio. Se realizaron soportes a partir de pasta kraft de eucalipto cruda y blanqueada ECF. Con el propósito de conferir cationicidad a los soportes, se utilizó en masa una resina de resistencia en húmedo PAAE, tal como se describe en el ejemplo 1.

RESULTADOS

15 En la siguiente tabla se muestran las dosis de tratamiento utilizadas para la obtención de la preparación de funcionalización (producto post-enzimático), así como los dos controles realizados, y la medición de la evolución del WDT (como indicador del grado de hidrofobicidad) para cada uno de ellos, una vez aplicada la preparación postenzimática sobre los papeles.

20 Tabla 4. Dosis de los tratamientos y WDT de las muestras impregnadas.

Tratamiento

Dosis enzima (mL) Dosis de compuesto a transferir Lauril Galato (LG) (g) Dosis surfactante. Lignina sulfaonada. (g) Dosis agua tamponada (mL) Tiempo de absorción (s)

A B

0,102 0,102 0,06 0,06 0,00 0,06 49,94 49,88 3770 4965

Aún cuando la aplicación del producto post-enzimático resultante de la reacción entre el lauril galato (LG) y la

25 enzima produce un aumento significativo de la hidrofobicidad (tratamiento A, tabla 4), se aprecia que el aumento sustancial de dicha propiedad se produce claramente con el producto funcionalizador resultante de los tres elementos LG, surfactante y enzima (tratamiento B, tabla 4).

Los resultados en este ejemplo están en la misma línea que los mostrados en el ejemplo 1, pero con la diferencia de 30 que se utiliza una enzima oxidativa diferente.

EJEMPLO 4

El presente ejemplo ilustra la obtención de 4 productos diferentes consistentes en diversas preparaciones post35 enzimáticas (utilizando una enzima lacasa de Trametes Villosa, y 4 compuestos) que, aplicados superficialmente sobre el soporte pre-formado o acabado, aumentarán las propiedades antioxidantes de éstos.

DOSIS Y CONDICIONES PARA LA OBTENCIÓN DE LOS PRODUCTOS POST-ENZIMÁTICOS

40 La enzima utilizada fue la lacasa de Trametes villosa con una actividad de 588U/mL.

Los tratamientos se realizaron en reactores de 250mL de capacidad, cerrados herméticamente y con agitación continua. Las condiciones generales de la reacción fueron las siguientes: pH 4 (utilizando como tampón solución de tartrato sódico 50mM), 0,12% de compuestonatural, 40ºC de temperatura y 4h de tiempo de reacción. Después de la

45 reacción, la preparación se conserva en frío a 4ºC y en la oscuridad.

COMPUESTOS UTILIZADOS

Los compuestos utilizados para conferir capacidad antioxidante a los soportes son los siguientes: 50

-

2,4,6-tris(1-feniletil)fenol (TRIESTIRILFENOL)

-Éster octílico del ácido 3,4,5-trihidroxibenzoico (OCTIL GALATO) -Dodecilo 3,4,5-trihidroxibenzoato (LAURIL GALATO) -(E)-3-Ácido(4-hidroxi-3-metoxifenil)prop-2-enoico (ÁCIDO FERÚLICO)

55 ESTUDIO DE LA CAPACIDAD ANTIOXIDANTE

Para el estudio de la capacidad antioxidante se ha utilizado un método desarrollado por el Grupo de Investigación Papelero y Gráfico de la UPC, basado en los métodos de Van der Berg et al. 2009 (9), y Serpen et al. 2007 (10).

5 Este ensayo se fundamenta en la cuantificación de la decoloración del radical ABTS* debido a la interacción de especies donantes de hidrógeno o de electrones. El radical catiónico ABTS* es un cromóforo que absorbe a una longitud de onda de 415nm, 654nm o 754nm, y se genera por una reacción de oxidación del ABTS (ácido 2,2’-azinobis(3ethylbenzthiazoline-6-sulfonato de amonio)) con persulfato de potasio.

10 TRATAMIENTO SOBRE SOPORTES CELULÓSICOS. MODIFICACION DEL ESTADO IÓNICO SUPERFICIAL DEL SOPORTE

Se aplicaron las preparaciones post-enzimáticas sobre soportes celulósicos obtenidos mediante un formador de laboratorio. Se realizaron hojas a partir de pasta kraft de eucalipto cruda y blanqueada ECF. Se pre-trataron los 15 soportes utilizando en masa una resina de resistencia en húmedo, tal como se describe en el ejemplo 1.

RESULTADOS

En la siguiente tabla se muestran los compuestos utilizados para la obtención de las preparaciones de

20 funcionalización (producto post-enzimático), y la medición de la evolución de la capacidad antioxidante como porcentaje de inhibición (decoloración) del radical catiónico ABTS*. Un mayor porcentaje de inhibición significa una mayor capacidad antioxidante.

Tabla 5. Capacidad antioxidante de los soportes impregnados con los distintos productos funcionalizadores. 25 Tratamiento Compuesto a transferir % de inhibición

A -5 B Triestirilfenol 89 C Octil galato 99 D Lauril galato 73 E Ácido Ferulico 74

En la tabla 5 se observa claramente que el papel por sí solo no presenta capacidad antioxidante alguna (Tratamiento A, tabla 5), mientras que el soporte tratado con los distintos productos post enzimáticos aumentan su poder de inhibición en un rango que va des del 73% al 99% de poder de inhibición del radical catiónico de ABTS*. Cabe

30 destacar el tratamiento con el compuesto Octil Galato (tratamiento C, tabla 5), con el cual se obtuvo un poder de inhibición prácticamente total.

El estudio se puede hacer extensivo a otros compuestos susceptibles de presentar capacidad antioxidante.

35 EJEMPLO 5

El presente ejemplo ilustra la obtención de dos productos consistentes en preparaciones post-enzimáticas (utilizando una enzima lacasa fúngica procedente de un cultivo de Cerrena Unicolor IBB303 y dos compuestos) que, aplicados superficialmente sobre el soporte pre-formado o acabado, aumentarán las propiedades antioxidantes de éste. En el

40 presente ejemplo se ha utilizado una enzima diferente a la del ejemplo 4.

DOSIS Y CONDICIONES PARA LA PREPARACIÓN DE LOS PRODUCTOS POST-ENZIMÁTICOS

La enzima utilizada fue la lacasa fúngica procedente de un cultivo de Cerrena Unicolor IBB303, con una actividad de 45 1660 U/mL.

Los tratamientos se realizaron en reactores de 250mL de capacidad, cerrados herméticamente y con agitación continua. Las condiciones generales de la reacción fueron las siguientes: pH 4 (utilizando como tampón solución de tartrato sódico 50mM), 0,12% de compuesto fenólico, 40ºC de temperatura y 4h de tiempo de reacción. Después de

50 la reacción, la preparación se conservó en frío a 4ºC y en la oscuridad.

COMPUESTOS UTILIZADOS

En base a los resultados de los anteriores ejemplos se seleccionaron dos compuestos para conferir capacidad 55 antioxidante a los soportes y fueron:

-

Éster octílico del ácido 3,4,5-trihidroxibenzoico (OCTIL GALATO)

-

Dodecilo 3,4,5-trihidroxibenzoato (LAURIL GALATO) (éste compuesto además aporta propiedades hidrofóbicas)

5 ESTUDIO DE LA CAPACIDAD ANTIOXIDANTE

Para el estudio de la capacidad antioxidante se ha utilizado el método descrito en el ejemplo 4.

TRATAMIENTO SOBRE SOPORTES CELULÓSICOS. MODIFICACION DEL ESTADO IÓNICO SUPERFICIAL DEL 10 SOPORTE

Se aplicaron las dos soluciones post-enzimáticas anteriores sobre soportes celulósicos obtenidos mediante un formador de laboratorio. Se realizaron hojas a partir de pasta kraft de eucalipto cruda y blanqueada ECF. Se pretrataron los soportes utilizando en masa una resina de resistencia en húmedo, tal como se describe en el ejemplo 1.

15 RESULTADOS

En la siguiente tabla se muestran los compuestos utilizados para la obtención de las preparaciones de funcionalización (producto post-enzimático), y la medición de la evolución de la capacidad antioxidante como

20 porcentaje de inhibición (decoloración) del radical catiónico ABTS*.

Tabla 6. Capacidad antioxidante de las hojas impregnadas con los productos Octil Galato y Lauril Galato.

Tratamiento Compuesto a transferir % de inhibición

A -5 B Octil galato 57 C Lauril galato 83

25 En la tabla 6 se observa que el soporte tratado con el producto post-enzimático derivado de la reacción entre la enzima fúngica procedente de un cultivo de Cerrena Unicolor IBB303 y el compuesto Lauril Galato (tratamiento C, tabla 6) ha conferido un elevado poder antioxidante del orden del 83% de poder de inhibición del radical catiónico de ABTS*. En el caso en que el que el compuesto fue el Octil Galato (tratamiento B, tabla 6), se obtuvo un poder de inhibición menor, del orden del 57%, pero que es de todos modos interesante.

30 Éstos resultados demuestran que es posible utilizar distintas enzimas para la obtención de productos postenzimáticos que, aplicados sobre el soporte, le van a conferir a éste poder antioxidante.

BIBLIOGRAFÍA

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Claims (18)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Preparación enzimática acuosa aislada obtenida a partir de la reacción de por lo menos una enzima oxidorreductasa y por lo menos un producto natural o sintético que comprende en su estructura por lo menos un grupo fenol o alcohol, que opcionalmente tiene una o más cadenas hidrofóbicas, o por lo menos un grupo esterol.

2. 2.

   Preparación según la reivindicación 1, en la que dicho producto es un producto natural.

3. 3.

   Preparación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la enzima oxidorreductasa es una lacasa.

4. 4.

   Preparación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho producto natural o sintético se selecciona del grupo que consiste en las estructuras:

   • Estructura A

   donde R3 puede ser un –H o bien un alquil ; C1, preferiblemente entre C1 y C34, y R1, R2 pueden ser: i) R1= –OH y R2= –H; ii) R1 y R2= –H, ésteres del 3,4-dihidroxi-ácido benzoico; o iii) R1= –H y R2= –CH3, ésteres del ácido vainíllico

   • Estructura B-1: tocoferol

   donde R1, R2 y R3 pueden ser: i) R1 = R2 = R3= –CH3; ii) R1 = R3= –CH3; R2= –H; iii) R2= R3= –CH3; R1 = –H; o iv) R1 = R2= –H; R3 = –CH3

   • Estructura B-2: tocotrienoles

   donde R1, R2 y R3 pueden ser:

   j) R1= R2= R3= –CH3; ii) R1 = R3= –CH3; R2 = –H; iii) R2= R3= –CH3; R1 = –H; o iv) R1 = R2= –H; R3 = –CH3

   • Estructura C

   donde R1, R2 y R3 pueden ser:

   j) R1= –H, R3= –OH y R2 = alquil ; C1, preferiblemente entre C1 y C34; ii) R2 = –H, R3= –OH y R1 = alquil ; C1, preferiblemente entre C1 y C34; o iii) R1 = –H, R3= –H y R2 = alquil ; C1, preferiblemente entre C1 y C34

   •

   Estructura D: 2,4,6-tris(1-feniletil)fenol

   •

   Estructura E: 4-[4-(Trifluorometil)fenoxi]fenol

5. 5. Preparación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho producto natural o sintético se selecciona del grupo que consiste en

   -1-(4-Hidroxi-3-metoxifenil)etanona (ACETOVANILLONA)

   -3-(4-Hidroxi-3,5-dimetoxifenil)prop-2-enal (SINAPIL-ALDEHÍDO)

   -

   Éster octílico del ácido 3,4,5-trihidroxibenzoico (OCTIL GALATO)

   -

   Dodecilo 3,4,5-trihidroxibenzoato (LAURIL GALATO)

   -

   Etilo 3,4,5-trihidroxibenzoato (ETIL GALATO)

   -

   Propilo 3,4,5-trihidroxibenzoato (PROPIL GALATO)

   -

   (2R)-2,5,7,8-Tetrametil-2-[(4R,8R)-(4,8,12-trimetiltridecil)]-6-cromanol (ALFA TOCOFEROL)

   -

   2,4,6-tris(1-feniletil)fenol (TRIESTIRILFENOL)

   -

   Ácido 3-(3,4-Dihidroxifenil)-2-propenoico (ÁCIDO CAFEICO)

   -

   Ácido 4-Hidroxibenzoico (ÁCIDO PARA-HIDROXIBENZOICO)

   -

   Ácido 3,4,5-trihidroxibenzoico (ÁCIDO GÁLICO) -4'-Hidroxi-3',5'-dimetoxiacetofenona (ACETOSIRINGONA)

   -4-Hidroxi-3,5-dimetoxibenzaldehido (SIRINGALDEHÍDO)

   -

   Ácido (E)-3-(4-hidroxifenil)-2-propenoico (ÁCIDO PARACUMÁRICO)

   -4-Hidroxi-3-metoxibenzaldehído (VANILLINA) -(E)-3-Ácido(4-hidroxi-3-metoxifenil)prop-2-enoico (ÁCIDO FERÚLICO) -(E)-3-(4-hidroxi-3-metoxifenil)prop-2-enal (CONIFERIL ALDEHÍDO)

   -

   Ácido 3-(4-hidroxi-3,5-dimetoxifenyl)prop-2-enoico (ÁCIDO SINÁPICO)

   -

   2,4,5,6(1H,3H)-Pirimidinetetrona 5-oxima (ÁCIDO VIOLÚRICO)

   -

   4-hidroxi-3,5-dimetoxibenzoato de metilo (SIRINGATO DE METILO)

   - 17-(5-Etil-6-metilheptano-2-yl)-10,13-dimetil-2,3,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17-dodecahidro-1Hciclopenta[a]fenantren-3-ol (β-SITOSTEROL)

   -

   4-[4-(trifluorometil)fenoxi]fenol

   -

   3-Metilbutil o-hidroxibenzoato (SALICILATO DE ISOAMILO)

   -

   Distilled Cashew Nut Shell Liquid (CARDANOL)

6. 6.

   Preparación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la reacción enzimática se realiza a un pH entre 4 y 10, y una temperatura entre la temperatura ambiente y 90ºC.

7. 7.

   Preparación, según la reivindicación 6, en el que dicho pH es entre 4 y 7.

8. 8.

   Preparación, según la reivindicación 6 ó 7, en el que dicha temperatura es entre 30ºC y 60ºC.

9. 9.

   Preparación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que para su obtención se utilizan ultrasonidos para disgregar/dispersar el compuesto natural o sintético previamente a la reacción con la enzima.

10. 10.

    Preparación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que para su obtención se añade un surfactante natural o sintético para facilitar la disgregación/dispersión del compuesto natural o sintético antes de la reacción con la enzima.

11. 11.

    Preparación según la reivindicación 10, en la que dicho surfactante es iónico, preferiblemente aniónico.

12. 12.

    Preparación según la reivindicación 11, en la que dicho surfactante es lignina sulfonada.

13. 13.- Utilización de una preparación enzimática acuosa aislada tal como se define en las reivindicaciones 1 a 12 en la funcionalización de la superficie del papel o soportes celulósicos.
14. 14.- Utilización según la reivindicación 13, que comprende aplicar dicha preparación sobre la superficie de papel o soportes celulósicos.

15. 15.

    Utilización, según cualquiera de las reivindicaciones 13 ó 14, en la que la aplicación de la preparación enzimática acuosa se realiza mediante inmersión-impregnación, pulverizado, “size press” o “metering bar”.

16. 16.

    Utilización, según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en la que la aplicación de la preparación enzimática

    acuosa se realiza en la zona de formación, en la sequería, en la “size press”, en la zona de estucado, en el producto

    final, o entre las citadas operaciones.

    Figura 1

    Figura 2

    Figura 3

    ab

    Figura 4

    a

    Más de 1 hora en caer a 0%

    b

    Figura 5

    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

    N.º solicitud: 201230852

    ESPAÑA

    Fecha de presentación de la solicitud: 04.06.2012

    Fecha de prioridad:

    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

    51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional

    DOCUMENTOS RELEVANTES

    Categoría

    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas

    X

    WO 2011/009979 A1 (UNIVERSITAT POLITECNICA CATALUNYA) , todo el documento 1-9,13-16

    X

    J. GARCIA-UBASART et al., “A new procedure for the hydrophobization of cellulose fibre using laccase and a hydrophobic phenolic compound”, Bioresource Technology, 2012 [accesible en línea ], vol. 112, páginas 341-344 1-9,13-16

    X

    A. FILLAT et al., “A new approach to the biobleaching of flax pulp with laccase using natural mediators”, Bioresource Technology, 2010, vol. 101, nº 11, páginas 4104-4110 1-10

    X

    J. GARCIA-UBASART et al., “Enzymatic treatments of pulp using laccase and hydrophobic compounds”, Bioresource Technology, 2011, vol. 102, nº 3, páginas 2799-2803 1-8,13-16

    X

    D. MOLDES et al., “Comparative study of the efficiency of synthetic and natural mediators in laccase-assisted bleaching of eucalyptus kraft pulp”, Bioresource Technology, 2008, vol. 99, nº 17, páginas 7959-7965 1-10

    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

    Fecha de realización del informe 31.08.2012

    Examinador E. Davila Muro Página 1/4

    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

    Nº de solicitud: 201230852

    CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD

    C12N9/02 (2006.01) D21H17/02 (2006.01) D21H17/06 (2006.01) D21H25/02 (2006.01)

    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)

    C12N, D21H

    Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados)

    INVENES, EPODOC, WPI, XPESP, CAPLUS, BIOSIS, MEDLINE

    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

    OPINIÓN ESCRITA

    Nº de solicitud: 201230852

    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 31.08.2012

    Declaración

    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

    Reivindicaciones Reivindicaciones 11,12 1-10,13-16 SI NO

    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

    Reivindicaciones Reivindicaciones 11,12 1-10,13-16 SI NO

    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

    Base de la Opinión.-

    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

    OPINIÓN ESCRITA

    Nº de solicitud: 201230852

    1. Documentos considerados.-

    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

    Documento

    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

    D01

    WO 2011/009979 A1 27.01.2011

    D02

    J. GARCIA-UBASART et al., Bioresource Technology, 2012 [accesible en línea ], vol. 112, pp. 341-344

    D03

    A. FILLAT et al., Bioresource Technology, 2010, vol. 101, nº 11, pp. 4104-4110

    D04

    J. GARCIA-UBASART et al., “Bioresource Technology, 2011, vol. 102, nº 3, pp. 2799-2803

    D05

    D. MOLDES et al., Bioresource Technology, 2008, vol. 99, nº 17, pp. 7959-7965

17. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

    La invención se refiere a una preparación enzimática acuosa obtenida a partir de la reacción de una enzima oxidorreductasa y un compuesto natural o sintético que tiene en su estructura un grupo fenol, alcohol o esterol y que opcionalmente tiene una o varias cadenas hidrofóbicas. El compuesto fenólico o alcohólico se corresponde con las estructuras A, B-1, B-2, C, D y E recogidas en la reivindicación dependiente 4 de la solicitud. La invención también se refiere a la utilización de la preparación enzimática en la funcionalización de la superficie del papel o soportes celulósicos.

    El documento D01 divulga un procedimiento para fabricación de papel con encolado interno que supone el tratamiento enzimático de las fibras celulósicas con un sistema enzima-mediador, siendo la enzima una lacasa Trametes villosa o Pycnoporus cinnabarinus y el mediador un compuesto de tipo fenol o alcohol cuya estructura se corresponde exactamente con las estructuras A,B-1,B-2,C,D,E y F de la invención. También en D01 se divulga el uso de dicho sistema enzimamediador para la fabricación de papel con encolado interno (ver ejemplos y reivindicaciones).

    El documento D02 divulga un procedimiento enzimático de hidrofobización de fibras celulósicas y encolado interno de papel en el que se utiliza un sistema enzima-mediador formado por la reacción de una lacasa y un compuesto fenólico hidrofóbico, en concreto lauril galato.

    El documento D03 divulga un sistema enzima-mediador formado por una enzima lacasa Pycnoporus cinnabarinus y un mediador natural que puede ser siringaldehído, acetosiringona y ácido p-cumárico. Los ensayos de estabilidad de la preparación enzimática se realizan a pH 4 y temperaturas entre 30º y 60ºC y en presencia del surfactante no iónico Tween
18. 80. Se utiliza para el blanqueo enzimático de pulpa de lino.

    El documento D04 divulga un tratamiento enzimático para el encolado interno del papel en el que se emplea una lacasa Trametes villosa y como mediador un compuesto hidrofóbico que puede ser etil galato, propil galato, octil galato, lauril galato, 1-sitosterol, a-tocoferol, 4-[4-(trifluorometil)fenoxi]fenol, salicilato de isoamilo y 2,4,6-tris(1-feniletil)fenol. La reacción enzimática se lleva a cabo a pH 4 y 50ºC.

    El documento D05 divulga un estudio comparativo de la eficacia de los mediadores naturales y sintéticos en los sistemas enzima-mediador para el tratamiento enzimático de pulpa kraft. Se utilizan compuestos fenólicos naturales como siringaldehído y vanillina, y se comparan con mediadores sintéticos como 1-hidroxi benzotriazol, ácido violúrico y promazina. La enzima utilizada es lacasa Trametes villosa y el tratamiento se lleva a cabo a pH 4, 50ºC y en presencia del surfactante Tween 80.

    En consecuencia, las características de las reivindicaciones 1-10,13-16 ya son conocidas a partir de lo que divulgan los documentos D01-D05, por lo que no se consideran nuevas ni con actividad inventiva a la vista del estado de la técnica conocido (artículos 6.1 y 8.1 LP 11/1986).

    No se han encontrado en el estado de la técnica documentos que recojan preparaciones enzimáticas acuosas formadas por el sistema enzima-mediador en los que se emplee un surfactante aniónico, en particular, lignina sulfonada. Aunque en el estado de la técnica se han encontrado documentos en los que se utiliza un surfactante no iónico (ver D03 y D05), a la vista de lo que queda recogido en los ejemplos de la invención, la adición en particular de lignina sulfonada como surfactante en la preparación enzimática lacasa-mediador tiene un efecto inesperado en la mejora de la hidrofobicidad del soporte celulósico. Por lo tanto, las características de las reivindicaciones dependientes 11-12 se consideran nuevas y con actividad inventiva y aplicación industrial según los artículos 6.1 y 8.1 LP 11/1986.

    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4