ES2767579T3 - Preparación enzimática acuosa aislada y su uso para la funcionalización de la superficie de papel o sustratos celulósicos - Google Patents
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Abstract
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
DESCRIPCIÓN
Preparación enzimática acuosa aislada y su uso para la funcionalización de la superficie de papel o sustratos celulósicos.
Campo de la invención
La presente invención se refiere preferentemente al campo del papel y los sustratos celulósicos. La presente invención se refiere particularmente a una preparación enzimática acuosa aislada y a su uso para la funcionalización de la superficie de papel o sustratos celulósicos.
Antecedentes de la invención
La funcionalización consiste en añadir grupos químicos funcionales en una superficie con el fin de modificar o mejorar sus propiedades. Algunas de estas propiedades pueden ser hidrofobicidad, capacidad antioxidante y/o bacteriostática, altas resistencias mecánicas, etc. 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 los productos de papel (por ejemplo, vasos de papel, bolsas de papel, cajas de embalaje o recipientes para líquidos), y también para la capacidad de ejecución de los procesos de fabricación de papel, por ejemplo, en prensa de encolado o impresión (1, 2). Los fabricantes de papel realizan procesos para reducir la tasa de absorción de líquido en la estructura del papel tratando la suspensión fibrosa con sustancias hidrófobas (3); Esta operación se conoce como "dimensionamiento interno". En contraste con el dimensionamiento interno está el "dimensionamiento externo", cuyo propósito es mejorar las propiedades de la superficie (tales como suavidad, permeabilidad, capacidad de impresión, etc.) del sustrato para su posterior uso en diferentes procesos, por ejemplo, papeles para imprimir y escribir. Este proceso consiste en aplicar productos químicos (por ejemplo, almidón, entre otros) sobre la superficie del papel (prensa de encolado, recubrimiento, etc.) durante el proceso de fabricación del papel. Con respecto a las capacidades antioxidantes y antimicrobianas, se sabe que muchos alimentos se deterioran y pierden calidad durante el transporte, procesamiento y almacenamiento, siendo dichos alimentos contaminados por microorganismos, reacciones químicas y cambios físicos. Entre estos modelos de degradación, el deterioro microbiano y las reacciones de oxidación tienen el mayor impacto. La propiedad antioxidante y antimicrobiana en el papel es de interés desde el punto de vista de la conservación de alimentos, porque el papel con propiedades antioxidantes o antimicrobianas podría implementarse en la fabricación de un envase de contención con propiedades avanzadas (4).
Ya se ha descrito el caso específico de funcionalizar fibras de celulosa individuales mediante procesos biotecnológicos usando enzimas, por ejemplo, para la hidrofobización de fibras (5), o la incorporación de fenoles naturales susceptibles de conferir propiedades antioxidantes o bacteriostáticas, o para aumentar la resistencia mecánica (6). De hecho, hay dos patentes en las que una enzima oxidorreductasa (lacasa) se aplica directamente a la suspensión de fibras, es decir, antes de que se forme el sustrato. Una de estas patentes es para mejorar la resistencia en húmedo del papel (documento US 6.610.172 B1), y la otra patente es para el dimensionamiento interno del papel (documento WO 11/009979). Estos tratamientos enzimáticos en la industria de fabricación de papel están diseñados para aplicarse en la suspensión fibrosa, en las cajas de mezcla y antes de formar la hoja. Esto conlleva varios inconvenientes desde el punto de vista industrial, tales como, por ejemplo: i) una limitación en las condiciones de trabajo (pH, temperatura, consistencia, tiempo de reacción, etc.) que deben ser adecuadas para una acción enzimática óptima, ii) alto consumo del reactivo transferido, iii) posibles interferencias en enlaces entre fibras o con otros productos del proceso, y iv) dificultad para recircular los efluentes generados. Estos inconvenientes significan que dichos tratamientos enzimáticos descritos hasta ahora son industrialmente inviables.
Una posible solución que reduciría el consumo de reactivo transferido, no afectaría a la capacidad de unión entre las fibras y eliminaría la dificultad para recircular los efluentes sería realizar tratamientos enzimáticos sobre la superficie del sustrato celulósico en lugar de en la suspensión fibrosa. Sin embargo, realizar un tratamiento enzimático directamente sobre la superficie de un sustrato celulósico es inviable debido a las condiciones en las que debe tener lugar la reacción enzimática, tales como, por ejemplo, largos tiempos de reacción. De hecho, la bibliografía no describe ninguna aplicación de sistemas enzimáticos para fines de funcionalización que se aplique directamente sobre la superficie del papel en la mesa de formación, antes del secado, o una vez que la hoja ya se ha formado. Hay referencias sobre biotratamientos superficiales en madera (7) y en tejidos terminados (8). Sin embargo, en estos tratamientos la presencia del sustrato (madera o tela) es necesaria en el momento de la reacción enzimática. Para un proceso de fabricación de papel, no hay referencias a biotratamientos superficiales aplicados en el papel, es decir, en una hoja previamente formada.
Por lo tanto, con el fin de superar los inconvenientes indicados anteriormente, los autores de la presente invención proporcionan un nuevo producto, llamado preparación post-enzimática, para su aplicación directamente sobre la superficie del sustrato celulósico que ya se ha formado, que proporciona las siguientes ventajas:
1. - Este producto es una formulación simple y versátil que es fácil de aplicar sobre la superficie del sustrato celulósico.
2. - Se pueden preparar diferentes preparaciones o productos post-enzimáticos para conferir diferentes propiedades al sustrato cambiando solo un compuesto/compuestos naturales o sintéticos en la formulación.
3. - Las condiciones del proceso enzimático no varían mucho de acuerdo con el compuesto natural o sintético. 4. - Por lo tanto, esta formulación varía de acuerdo con la propiedad final que se adquirirá en el sustrato, pero sin necesidad de modificar las condiciones de reacción, dependiendo solo de si se necesitan o no las técnicas para facilitar la desagregación/dispersión del compuesto a transferir.
5. - No es necesario que se prepare in situ en el momento de la aplicación, por lo que se puede suministrar como un producto formulado.
6. - La reacción enzimática en la preparación del producto a aplicar tiene lugar antes de usarlo sobre el sustrato, lo que permite su aplicación sobre la superficie en diferentes puntos de la máquina papelera, tales como por ejemplo en la mesa de formación, antes de la sección de secado, después del sección de secado e incluso en el producto acabado.
7. - Las condiciones de alta temperatura en la máquina papelera no afectan/ponen en peligro la reacción enzimática porque dicha reacción tiene lugar fuera del punto de aplicación y, por lo tanto, fuera del proceso de fabricación del sustrato.
8. - Dado que el producto no se aplica hasta que la hoja ya está formada, el tratamiento enzimático no afecta a la capacidad de unión de las fibras o al propio proceso para formar la hoja de papel.
9. - Dado que este producto post-enzimático puede aplicarse sobre la superficie, las cantidades de compuesto natural o sintético se reducen y, además, dicho compuesto permanece más sobre la superficie, por lo que es más efectivo.
10. - Las propiedades reológicas de la preparación post-enzimática permiten su aplicación sobre la superficie mediante diferentes métodos: prensa de encolado, pulverizadores, barra dosificadora, impregnación por inmersión, etc.
11. - El uso de este producto en la fábrica no implica una inversión adicional en maquinaria porque se pueden usar sistemas ya existentes en la máquina papelera, y si ese no es el caso, la inversión no es desproporcionada porque solo serían necesarios los pulverizadores y un tanque de almacenamiento para la preparación postenzimática.
12. - El producto puede prepararse en forma concentrada para posteriormente diluirse justo antes de su uso, reduciendo así los costes de transporte y almacenamiento, el tamaño de las instalaciones para preparar el producto y la energía consumida para prepararlo.
El producto de la presente invención, por lo tanto, permite proporcionar al sustrato diferentes propiedades de acuerdo con el compuesto natural o sintético usado en la formulación del producto. Este innovador producto consiste en una preparación "post-enzimática", es decir, es una preparación resultante de una reacción enzimática, cuyas condiciones y características reológicas finales permiten su posterior aplicación sobre la superficie por medio de diferentes sistemas dosificadores, sin interferir en el proceso de fabricación del sustrato.
Los autores de la presente invención patentaron previamente, de acuerdo con el documento de patente ES2352495B1, un método en el cual el dimensionamiento interno del papel se logró por medio de un sistema mediador enzimático. Como se indica en los ejemplos de dicha patente, el proceso consistió en mezclar previamente las fibras de celulosa (que posteriormente formarán el papel) con un compuesto (mediador), y posteriormente añadir una enzima de tipo lacasa de modo que la reacción enzimática tenga lugar durante un tiempo específico en presencia de las fibras de celulosa y, por lo tanto, desarrollar la propiedad de dimensionamiento interno en el papel una vez que se forma. Por lo tanto, la patente anterior no describía el producto aislado de la presente invención, que es el resultado de la reacción de un compuesto, como se define en la presente invención, y una enzima oxidorreductasa, sin la presencia de fibras de celulosa. Además, este producto descrito que se obtiene una vez que la reacción enzimática ha finalizado, se aplica sobre la superficie del sustrato, y además proporciona diferentes propiedades.
La presente invención permite obtener un producto derivado de la reacción enzimática sin la presencia de fibras de celulosa (un agente externo en general) y fuera del proceso de fabricación de papel, pudiendo posteriormente aplicar el producto sobre la superficie del papel. Por lo tanto, este producto puede fabricarse fuera de la industria de fabricación de papel como un aditivo químico y, posteriormente, ser usado por la empresa de fabricación de papel, usando la tecnología actual y sin poner en peligro el proceso de fabricación del sustrato.
Además, a diferencia de la patente anterior (ES2352495B1), el producto obtenido en la presente invención es una preparación (producto post-enzimático) derivada de la reacción enzimática; en contraste, el producto obtenido en el documento ES2352495B1 consiste en fibras de celulosa modificadas en una suspensión acuosa cuya producción siempre ha estado dentro del proceso de fabricación de papel, lo que conlleva inconvenientes significativos que hacen inviable su aplicación industrial. Sin embargo, la presente invención no implica ningún inconveniente para ser aplicada a nivel industrial.
Además, la patente anterior (ES2352495B1) menciona la producción de un dimensionamiento interno, mientras que en la presente invención se logran diferentes propiedades (hidrofobicidad, capacidad antioxidante y antimicrobiana, resistencia en húmedo, entre otras).
El documento WO 2005/061791 se refiere a un proceso para producir materiales compuestos de fibra. En particular, esta solicitud de patente proporciona una forma novedosa de producir materiales compuestos biodegradables que comprenden un material polimérico hidrófobo y un componente de refuerzo de fibras derivadas de materiales vegetales.
El documento WO 2011/073531 desvela una composición adhesiva y un método para producirla. Un primer componente adhesivo que comprende polifenol y otro componente adhesivo que comprende un derivado de almidón, se disuelven o dispersan en agua. El polifenol y el derivado de almidón se añaden al agua en una relación en peso que es aproximadamente 1:50...50:1, en cuyo caso las cantidades de polifenol y derivado de almidón añadidas son tales que el porcentaje de materia seca de la composición adhesiva es al menos el 40 % en peso. La composición es particularmente adecuada para pegar productos fibrosos, tales como productos laminados o basados en enchapado.
El documento científico "A new procedure for the hydrophobization of cellulose fibre using laccase and a hydrophobic phenolic compound" (Un nuevo procedimiento para la hidrofobización de fibra de celulosa usando lacasa y un compuesto fenólico hidrófobo) desvela un procedimiento biotecnológico que usa lacasa en combinación con un compuesto fenólico hidrófobo (galato de laurilo) para la hidrofobización de las fibras de celulosa y el dimensionamiento interno del papel. Las fibras de celulosa de pasta kraft de madera de frondosas se incubaron con lacasa (Lac), en combinación con galato de laurilo (LG). El tratamiento Lac-LG dio como resultado el dimensionamiento interno del papel, y también una reducción significativa de la penetración de agua en las hojas hechas a mano y la humectabilidad de la superficie del papel. Se descubrió que el papel no se volvió efectivamente hidrófobo solo por LG.
El documento científico "Enzymatic treatments of paper surface using laccase, hydrophobic compounds and lignin" (Tratamientos enzimáticos de la superficie del papel usando lacasa, compuestos hidrófobos y lignina) demuestra el potencial de aplicar tratamientos enzimáticos superficiales sobre hojas de papel acabadas para mejorar sus características físicas. En este trabajo se presentó un método para lograr el dimensionamiento enzimático de la superficie en hojas de papel acabadas. Un papel de filtro comercial y hojas de eucalipto hechas a mano se dimensionaron superficialmente con lacasa derivada de Trametes villosa, galato de laurilo (LG) como compuesto hidrófobo y lignina soluble. Además, este estudio mostró la influencia positiva de la lignina sulfonada, ya que actúa como dispersante, mejorando la distribución homogénea del LG a lo largo de la hoja de papel.
El documento científico "Antioxidant Activity of Dodecyl Gallate" (Actividad antioxidante del galato de dodecilo) desvela que el galato de dodecilo (C12) exhibe actividad antioxidante preventiva y de ruptura de cadena potente. El resto pirogalol es responsable de ambas actividades. El galato de dodecilo (laurilo) evita la generación de radicales superóxido por la xantina oxidasa, y esta actividad proviene de su capacidad para inhibir la enzima. La cinética de inhibición analizada por los gráficos de Lineweaver-Burk descubrió que el galato de dodecilo es un inhibidor no competitivo para la generación del anión superóxido. El galato de dodecilo también inhibe la formación de ácido úrico. La cinética de inhibición analizada por los gráficos de Lineweaver-Burk descubrió que el galato de dodecilo es un inhibidor competitivo para esta oxidación.
El documento científico "Purification and characterization of the laccase secreted by the white rot fungus Perenniporia tephropora and its role in the decolourization of synthetic dyes" (Purificación y caracterización de la lacasa secretada por el hongo de la pudrición blanca Perenniporia tephropora y su papel en la decoloración de los colorantes sintéticos) tiene como objetivo la caracterización del hongo de la pudrición blanca Perenniporia tephropora con respecto a su lacasa y poner a prueba su capacidad para decolorar colorantes sintéticos. Este estudio es el primer informe sobre la purificación y la caracterización de la lacasa del hongo de pudrición blanca P. tephropora. Los altos niveles de lacasa secretados por esta cepa de hongos, así como su estabilidad, sugieren que podría ser una herramienta útil para aplicaciones ambientales.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 muestra un diagrama de bloques de una fábrica de papel.
La figura 2 muestra la progresión de la propiedad hidrófoba medida a partir del WDT mediante condiciones de proceso variables. Est. se refiere al tratamiento estándar; LGx2 se refiere al tratamiento estándar que duplica la
dosis del compuesto fenólico; Est. tratamiento térmico se refiere al tratamiento estándar que aplica el curado a temperatura; LGx2 tratamiento térmico se refiere a la combinación del curado y la duplicación de la dosis del compuesto fenólico.
La figura 3 muestra la hidrofobicidad de las hojas de papel de filtro medida con el goniómetro de ángulo de contacto. Papel no tratado (a) y papel tratado en la superficie con la preparación post-enzimática (b).
La figura 4 muestra la variación del ángulo de contacto a lo largo del tiempo para el papel de filtro tratado y no tratado (a) y la comparación de la absorción-evaporación con respecto al papel tratado y TEFLON® (b).
La figura 5 muestra el ángulo de contacto de los papeles tratados con compuestos capaces de hacer que las hojas de papel sean catiónicas y posteriormente funcionalizadas por medio del producto post-enzimático.
Resumen de la invención
La presente invención desvela una preparación enzimática acuosa aislada obtenida de la reacción de al menos una enzima oxidorreductasa, preferentemente una lacasa, y al menos un producto natural o sintético, preferentemente un compuesto natural, comprendiendo dicho producto natural o sintético, en su estructura, al menos un grupo fenol o alcohol, que opcionalmente tiene una o más cadenas hidrófobas, o al menos un grupo esterol, en el que la reacción se realiza en ausencia de un agente externo (por ejemplo, fibras de celulosa).
En un aspecto, la presente invención se refiere al uso de dicha preparación enzimática acuosa aislada en la funcionalización de la superficie de papel o sustratos celulósicos poniendo en contacto la preparación enzimática acuosa aislada sobre la superficie de papel o sustratos celulósicos por medio de técnicas de impregnación por inmersión, pulverización, prensa de encolado o barra dosificadora.
De acuerdo con la presente invención, dichos papel o sustratos celulósicos incluyen un sustrato obtenido a partir de fibras de madera y no de madera, fibras blanqueadas y no blanqueadas, pastas mecánicas, químicas y semiquímicas, fibras recicladas, películas de microfibra de celulosa, películas de nanofibra de celulosa, cristales de nanocelulosa, o películas de lignina. Se pueden usar diferentes estructuras para dicho compuesto natural o sintético como se indica en la reivindicación 1.
Descripción detallada de la invención
La presente invención desvela una preparación enzimática acuosa aislada obtenida de la reacción de al menos una enzima oxidorreductasa, preferentemente una lacasa, y al menos un producto natural o sintético, preferentemente un compuesto natural, comprendiendo dicho producto natural o sintético, en su estructura, al menos un grupo fenol o alcohol, que opcionalmente tiene una o más cadenas hidrófobas, o al menos un grupo esterol, en el que la reacción se realiza en ausencia de un agente externo (por ejemplo, fibras de celulosa). Dicha preparación enzimática acuosa aislada también se denomina en la presente invención "producto o preparación post-enzimática" porque es una preparación resultante de una reacción enzimática.
Dicho compuesto natural o sintético se selecciona preferentemente del grupo que consiste en las siguientes estructuras:
• Estructura A
donde R3 puede ser -H o un alquilo > Ci, preferentemente entre Ci y C34, y Ri, R2 pueden ser:
i) Ri = -OH y R2 = -H;
ii) Ri y R2 = -H, ésteres del ácido 3,4-dihidroxibenzoico; o
iii) Ri = -H y R2 = -CH3, ésteres de ácido vanílico
• Estructura B-i: tocoferol
donde Ri, R2 y R3 pueden ser:
i) Ri = R2 = R3 = -CH3;
ii) Ri = R3 = -CH3 ; R2 = -H;
iii) R2 = R3 = -CH3 ; Ri = -H; o
iv) Ri = R2 = -H; R3 = -CH3
Estructura B-2: tocotrienoles
donde R1, R2 y R3 pueden ser:
i) Ri = R2 = R3 = -CH3;
ii) Ri = R3 = -CH3; R2 = -H;
iii) R2 = R3 = -CH3; Ri = -H; o
iv) Ri = R2 = -H; R3 = -CH3
Estructura C
donde R1, R2 y R3 pueden ser:
i) Ri = -H, R3 = -OH y R2 = alquilo > Ci, preferentemente entre Ci y C34;
ii) R2 = -H, R3 = -OH y Ri = alquilo > Ci, preferentemente entre Ci y C34; o iii) Ri = -H, R3 = -H y R2 = alquilo > Ci , preferentemente entre Ci y C34 Estructura D: 2,4,6-tris(i-feniletil)fenol
• Estructura E: 4-[4-(trifluorometil)fenoxi]fenol
En las estructuras anteriores, se entiende que el término "alquilo" incluye grupos alquilo lineales y ramificados alifáticos o alicíclicos, y que a su vez pueden estar saturados o insaturados (por ejemplo, parcialmente insaturados o completamente insaturados) que tienen al menos un átomo de carbono en la estructura, preferentemente entre 1 (Ci) y 34 (C34) átomos de carbono en la estructura. Los ejemplos de grupos alquilo saturados incluyen, pero no se limitan a, metilo (C1), etilo (C2), propilo (C3), butilo (C4), pentilo (C5), hexilo (C6) y heptilo (C7). Los ejemplos de grupos alquilo ramificados saturados incluyen, pero no se limitan a, iso-propilo (C3), iso-butilo (C4), sec-butilo (c4), terc-butilo (C4), iso-pentilo (C5) y neo-pentilo (C5).
Los ejemplos preferidos de compuestos naturales o sintéticos que, después de la reacción enzimática, proporcionan a la preparación resultante la capacidad de conferir propiedades hidrófobas son:
- 3,4,5-trihidroxibenzoato de dodecilo (galato de laurilo)
- éster octílico del ácido 3,4,5-trihidroxibenzoico (galato de octilo)
- 3,4,5-trihidroxibenzoato de etilo (galato de etilo)
- 3,4,5-trihidroxibenzoato de propilo (galato de propilo)
- ácido (E)-3-(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 (tristirilfenol)
- 1-(4-hidroxi-3-metoxifenil)etanona (acetovanillona)
- 3-(4-hidroxi-3,5-dimetoxifenil)prop-2-enal (sinapil-aldehído)
- líquido de cáscara de anacardo destilada (cardanol)
Los ejemplos preferidos de compuestos naturales o sintéticos que, después de la reacción enzimática, proporcionan a la preparación resultante la capacidad de conferir propiedades antioxidantes son:
- 1-(4-hidroxi-3-metoxifenil)etanona (acetovanillona)
- 3-(4-hidroxi-3,5-dimetoxifenil)prop-2-enal (sinapil-aldehído)
- 3,4,5-trihidroxibenzoato de etilo (galato de etilo)
- éster octílico del ácido 3,4,5-trihidroxibenzoico (galato de octilo)
- 3,4,5-trihidroxibenzoato de dodecilo (galato de laurilo)
- 3,4,5-trihidroxibenzoato de propilo (galato de propilo)
- (2R)-2,5,7,8-tetrametil-2-[(4R,8R)-(4,8,12-trimetiltridecil)]-6-cromanol (alfa tocoferol)
- 2,4,6-tris(1-feniletil)fenol (tristirilfenol)
- 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-dimetoxibenzaldehído (siringaldehído)
- ácido (E)-3-(4-hidroxifenil)-2-propenoico (ácido para-cumárico)
- 4-hidroxi-3-metoxibenzaldehído (vainillina)
- ácido (E)-3-(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-dimetoxifenil)prop-2-enoico (ácido sinápico)
- 2,4,5,6(1H,3H)-pirimidinatetrona 5-oxima (ácido violúrico)
- 4-hidroxi-3,5-dimetoxibenzoato de metilo (siringato de metilo)
- 17-(5-etil-6-metilheptano-2-il)-10,13-dimetil-2,3,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17-dodecahidro-1H-ciclopenta[a]fenantren-3-ol ( P -sitosterol)
- 4-[4-(trifluorometil)fenoxi]fenol
- o-hidroxibenzoato de 3-metilbutilo (salicilato de isoamilo)
Los ejemplos preferidos de compuestos naturales o sintéticos que, después de la reacción enzimática, proporcionan a la preparación resultante la capacidad de conferir propiedades antimicrobianas son:
- 3,4,5-trihidroxibenzoato de dodecilo (galato de laurilo)
- 4-hidroxi-3,5-dimetoxibenzaldehído (siringaldehído)
- ácido 4'-hidroxi-3',5'-dimetoxiacetofenona (acetosiringona)
- ácido (E)-3-(4-hidroxifenil)-2-propenoico (ácido para-cumárico)
La dosis de enzima a usar está entre un mínimo de 20 U/l y un máximo que depende de la concentración del producto natural o sintético usado; el intervalo de dosis de enzima está preferentemente entre 50 U/l y 3000 U/l. El compuesto natural o sintético que se hace reaccionar se aplica a dosis que dependen de la solubilidad del compuesto y del grado de propiedad a alcanzar. Dicho intervalo de dosificación está entre un mínimo de 0,1 g/l y un máximo que depende de los siguientes factores: solubilidad del producto y la cantidad máxima de producto que puede mantenerse en suspensión homogénea, ya sea por medio de una emulsión estable o por medio de agitación. El intervalo de dosificación está, preferentemente, entre 0,1 y 30 g/l. El compuesto natural o sintético se selecciona de acuerdo con las propiedades a conferir mediante la preparación post-enzimática. Algunos ejemplos de propiedades son: hidrofobicidad, poder antioxidante, capacidad bactericida, capacidad antimicrobiana, propiedad de barrera a gases, propiedad de barrera al agua o generalmente líquidos, y propiedad de barrera a aceites o grasas. En una realización preferida, la preparación enzimática acuosa aislada se obtiene por medio de la reacción de al menos dos compuestos naturales o sintéticos con al menos una enzima oxidorreductasa, para por lo tanto conferir diversas propiedades al papel y a los sustratos celulósicos basándose en una única preparación post-enzimática. El tiempo de duración de la preparación enzimática acuosa aislada depende de la combinación de enzima y compuesto natural o sintético usada.
Los tratamientos enzimáticos pueden realizarse bajo presión o a presión atmosférica de acuerdo con la eficacia o las necesidades de la enzima.
En una realización preferida, la preparación enzimática acuosa aislada de la presente invención se obtiene de la reacción de al menos una enzima oxidorreductasa, preferentemente una lacasa, y al menos un producto natural o sintético, preferentemente un compuesto natural, comprendiendo dicho producto natural o sintético, en su estructura, al menos un grupo fenol o alcohol, que opcionalmente tiene una o más cadenas hidrófobas, o al menos un grupo esterol, a un pH entre 4 y 10, y una temperatura entre temperatura ambiente y 90 °C. Dicho pH preferentemente varía entre 4 y 7. Dicha temperatura también varía preferentemente entre 30 °C y 60 °C.
Si el compuesto natural o sintético que se hace reaccionar con la enzima es insoluble en medio acuoso, se pueden usar varias técnicas para obtener una buena desagregación/dispersión. Entre dichas técnicas se puede destacar las siguientes:
- Desintegración ultrasónica: para romper los agregados de compuestos insolubles, antes de realizar la reacción enzimática, se sumerge una punta ultrasónica en una preparación enzimática acuosa que comprende el compuesto insoluble. Se puede usar cualquier punta ultrasónica, por lo tanto, el nivel de potencia de sonicación y el tiempo de reacción se establecen de acuerdo con la punta usada y la complejidad de desagregación del compuesto. Con esta técnica se obtiene un tamaño de partícula más pequeño y una distribución más homogénea del compuesto insoluble.
- Uso de un tensioactivo natural o sintético: en la preparación enzimática acuosa aislada, puede ser necesario añadir un tensioactivo natural o sintético para reducir la tensión superficial de la preparación de reacción y mejorar la distribución del compuesto insoluble. La dosis a usar depende del tipo de tensioactivo y del compuesto natural o sintético. Como se indicó anteriormente, dicho tensioactivo es iónico, más preferentemente aniónico, y un ejemplo de un tensioactivo útil en la presente invención es el sulfonato de lignina.
Por lo tanto, en una realización preferida, en la reacción para obtener la preparación enzimática de la presente invención entre al menos una enzima oxidorreductasa, preferentemente una lacasa, y al menos un producto natural o sintético, preferentemente un compuesto natural, comprendiendo dicho producto natural o sintético, en su estructura, al menos un grupo fenol o alcohol, que opcionalmente tiene una o más cadenas hidrófobas, o al menos un grupo esterol, también se añade un tensioactivo natural o sintéti
compuesto natural o sintético antes de la reacción con la enzima. Dicho tensioactivo es preferentemente iónico, más preferentemente aniónico. Un ejemplo de un tensioactivo útil en la presente invención es el sulfonato de lignina. En otra realización preferida, en la reacción para obtener la preparación enzimática de la presente invención entre al menos una enzima oxidorreductasa, preferentemente una lacasa, y al menos un producto natural o sintético, preferentemente un compuesto natural, comprendiendo dicho producto natural o sintético, en su estructura, al menos un grupo fenol o alcohol, que opcionalmente tiene una o más cadenas hidrófobas, o al menos un grupo esterol, se usan ultrasonidos para desagregar/dispersar el compuesto natural o sintético antes de la reacción con la enzima.
En una realización preferida, primero se realiza la desintegración ultrasónica y luego se realiza la adición de un tensioactivo.
La desintegración ultrasónica y/o la adición de un tensioactivo siempre se llevan a cabo antes de la adición de la enzima.
Una vez que se ha obtenido la preparación post-enzimática acuosa aislada, se puede almacenar para su uso posterior.
Este producto post-enzimático se puede obtener en forma concentrada, usando altas concentraciones de los componentes iniciales, de modo que se puede preparar, transportar y/o almacenar en pequeños volúmenes y posteriormente se puede diluir justo antes de ser usado. El grado de dilución estará determinado por el nivel o la cantidad de la propiedad a obtener.
Cabe señalar que, a diferencia de otros productos del estado de la técnica, este producto post-enzimático se obtiene sin la presencia de fibras de celulosa (o cualquier agente externo en general) y fuera del proceso de fabricación de papel, pudiéndose aplicar posteriormente sobre la superficie del papel (véase a continuación en uso del mismo). Por lo tanto, este producto puede fabricarse fuera de la industria de fabricación de papel como un aditivo químico y posteriormente ser usado por una empresa de fabricación de papel, sin modificar o interferir en el proceso de fabricación del sustrato.
Adicionalmente, el producto de la presente invención se distribuye sobre la superficie del papel una vez que se ha aplicado (véase a continuación en uso del mismo).
Un aspecto de la invención se refiere al uso de una preparación post-enzimática acuosa aislada obtenida de la reacción de al menos una enzima oxidorreductasa y al menos un producto natural o sintético que comprende, en su estructura, al menos un grupo fenol o alcohol, que opcionalmente tiene una o más cadenas hidrófobas, o al menos
un grupo esterol, y cualquiera de sus variantes preferidas, en la funcionalización de la superficie de papel o sustratos celulósicos. Dicha funcionalización de la superficie se logra por medio de la aplicación de dicho producto postenzimático sobre la superficie de papel o sustratos celulósicos.
El sustrato celulósico útil en la presente invención incluye, pero no se limita a, sustrato obtenido de fibras de madera y no de madera, fibras blanqueadas y no blanqueadas, pastas mecánicas, químicas y semiquímicas, fibras recicladas, películas de microfibra de celulosa, películas de nanofibra de celulosa, cristales de nanocelulosa, películas de lignina u otros tipos de películas y sustratos. Además, también se pueden usar sustratos comerciales. Se pueden usar diferentes técnicas para modificar la carga superficial iónica del sustrato celulósico y, por lo tanto, mejorar la fijación del producto post-enzimático sobre la superficie del mismo. Específicamente, se realizan tratamientos con productos catiónicos tales como resinas catiónicas de poliamidoamina-epiclorhidrina (PAAE), quitosana, almidón catiónico u otros para la fijación de algunos productos post-enzimáticos.
En una realización preferida, la preparación enzimática acuosa de la presente invención se aplica sobre la superficie de papel o sustratos celulósicos por medio de impregnación por inmersión, pulverización, prensa de encolado, barra dosificadora, entre otras, que son técnicas de aplicación superficial comúnmente usadas en la fabricación de sustratos celulósicos. Una vez que el papel o sustrato ha entrado en contacto con el producto acuoso postenzimático, se deja secar completamente a temperatura ambiente o bajo calor.
La prensa de encolado consiste en dos rodillos dispuestos horizontalmente que aplican una presión específica juntos. El líquido a transferir al papel o sustrato está dispuesto en el lado de contacto superior, y este líquido pasa a través de los cilindros. Por lo tanto, el líquido es transferido a la superficie del papel o sustrato. Los parámetros que afectan la cantidad de líquido transferido son la velocidad y la presión.
Los rociadores consisten en cabezales de rociadores donde el líquido a transferir es enviado a alta presión y, debido a la geometría de los orificios de salida, generan microgotas que se depositan en forma de una capa delgada sobre el papel o sustrato.
La barra dosificadora consiste en un cilindro giratorio sumergido en un recipiente con la preparación a transferir al papel o sustrato, de modo que una determinada cantidad de producto se dispone en una de las caras del papel o sustrato. Un segundo cilindro ranurado y calibrado (barra dosificadora) elimina después el exceso de producto, dejando el grosor deseado del producto. El tratamiento solo se realiza en una de las caras del papel o sustrato en este sistema.
En el proceso de impregnación por inmersión, el papel o sustrato se sumerge y se hace pasar a través de un recipiente lleno del líquido a transferir al papel o sustrato. La velocidad de paso y la superficie expuesta determinarán la cantidad de producto que se absorbe. Se pueden disponer barras dosificadoras en la salida para controlar el exceso de líquido transferido.
En otra realización preferida, la preparación enzimática acuosa se aplica sobre el papel o los sustratos celulósicos en el área de formación, en la sección de secado, en la prensa de encolado, en el área de recubrimiento, en el producto final, o entre dichas operaciones (figura 1).
A continuación se proporciona un conjunto de ejemplos que solo pretenden ilustrar la invención sin limitar el alcance de la misma.
Ejemplo 1
El presente ejemplo ilustra la obtención de un producto que, cuando se aplica sobre la superficie del sustrato preformado o acabado, aumenta el carácter hidrófobo de dicho sustrato. Dicho producto consiste en una preparación post-enzimática usando una enzima lacasa de Trametes villosa y galato de laurilo (LG) como compuesto hidrófobo. Dosis y condiciones para obtener el producto post-enzimático
La enzima usada fue la lacasa de Trametes villosa con una actividad de 588 U/ml.
En este caso específico, los tratamientos se realizaron en un reactor de 250 ml, cerrado herméticamente y agitado continuamente. Las condiciones generales de reacción fueron: pH 4, 0,12 % de galato de laurilo (compuesto hidrófobo), cantidad de tensioactivo 0,12 %, que en este caso era sulfonato de lignina, temperatura 40 °C y un tiempo de reacción de 4 horas. Después de la reacción, el producto post-enzimático obtenido se almacenó para su posterior aplicación sobre la superficie. La siguiente tabla muestra las dosis de tratamiento usadas para obtener la preparación de funcionalización (producto post-enzimático), así como los diferentes controles realizados:
Tabla 1. Dosis de tratamiento
imiento Dosis de enzima Dosis de galato de Dosis de Dosis de agua (ml) laurilo (LG) (g) tensioactivo 4 (ml)
(sulfonato de lignina)
(g)
A 0,00 0,06 0,00 49,94
B 0,00 0,06 0,06 49,88
C 0,00 0,00 0,06 49,94
D 0,102 0,06 0,00 49,84
E 0,102 0,00 0,06 49,84
F 0,102 0,06 0,06 49,78
Estudio de hidrofobicidad
Inicialmente se realizó la prueba de la gota de agua (WDT) Tappi estándar T835 om-08 para determinar la hidrofobicidad de los papeles de una manera simple. Esta prueba consiste en aplicar una gota de agua destilada por medio de una jeringa y medir el tiempo que tarda en ser absorbida por el papel.
También se analizó el ángulo de contacto inicial entre una gota de agua y la superficie de los papeles tratados y un modelo de absorción-evaporación de la gota de agua en la estructura del papel.
Aplicación del producto post-enzimático. Resultados.
Las soluciones post-enzimáticas obtenidas de acuerdo con la tabla 1 se aplicaron sobre la superficie del sustrato (en este caso, papel de filtro comercial) y se midió la progresión de la WDT (como un indicador del grado de hidrofobicidad). Dicha aplicación sobre la superficie se realizó por inmersión. Los resultados de WDT se muestran en la tabla 2.
Tabla 2. WDT de las muestras impregnadas
A 5 ± 1
B 6 ± 1
C 5 ± 1
D 187 ± 16
E 5 ± 1
F 3800± 213
Incluso cuando el uso del producto post-enzimático obtenido de la combinación de galato de laurilo (LG) y la enzima provoca un aumento significativo de la hidrofobicidad (tratamiento D, tablas 1 y 2), se puede ver que el aumento sustancial de dicha propiedad se produce claramente con el producto post-enzimático resultante de la reacción entre los tres elementos, es decir, LG, tensioactivo y enzima (tratamiento F, tablas 1 y 2). Los otros controles realizados (A, B, C y E) no producen un aumento de la hidrofobicidad en los sustratos.
La adición de sulfonato de lignina como tensioactivo cuando se prepara el producto post-enzimático tiene un efecto clave sobre la mejora de la hidrofobicidad en el sustrato. Esta mejora sustancial se puede atribuir a una mejor distribución del producto hidrófobo (LG) sobre la superficie del sustrato. Esto representa una novedad porque el uso de sulfonato de lignina como tensioactivo para mejorar la distribución de productos hidrófobos para la funcionalización no se ha descrito hasta ahora. La adición de sulfonato de lignina también ayuda a mantener la dispersión de LG en su forma oxidada y a preservar la estabilidad de la preparación funcionalizante a lo largo del tiempo.
Efecto de la desintegración ultrasónica
El compuesto fenólico LG es un sólido con una energía libre superficial muy baja que tiende a formar agregados y no se humedece con agua, lo que da como resultado una dispersión nula en el medio acuoso. El uso de ultrasonidos hace que estos agregados se rompan y obliga a las partículas de LG a introducirse en el medio acuoso. Como resultado de la aplicación de ultrasonidos, el LG se distribuye de manera homogénea en todo el medio, pero el tratamiento enzimático debe realizarse de inmediato porque, de lo contrario, el LG precipitará y tenderá a formar agregados nuevamente.
Efecto del tratamiento térmico y las dosis sobre la hidrofobicidad
Se realizaron diferentes pruebas duplicando la dosis del compuesto fenólico y aplicando tratamiento térmico a papeles funcionalizados para ver el efecto de la variación de estos parámetros sobre la hidrofobicidad. Se realizó un tratamiento estándar modificado según lo indicado. El tratamiento estándar se realizó con las siguientes condiciones: pH 4, cantidad de compuesto fenólico 0,12 %, cantidad de tensioactivo 0,12 %, temperatura 40 °C, tiempo 1 hora. La figura 2 muestra que tanto la duplicación de la dosis del compuesto fenólico como el tratamiento térmico provocan un aumento de la hidrofobicidad, y que ambos tienen un efecto sinérgico cuando se aplican juntos.
Ángulo de contacto y absorción
Las hojas de papel de filtro se trataron por inmersión en las soluciones de funcionalización (tabla 1) y se compararon con el papel sin tratar con respecto al ángulo de contacto (CA) entre el agua y la superficie del papel. El ángulo de contacto es un método que da una idea general de la hidrofobicidad de una superficie. En general, se supone que si el ángulo de contacto es inferior a 90°, la superficie es hidrófila, mientras que si este ángulo es superior a 90°, la superficie es hidrófoba. Las mediciones se tomaron usando un goniómetro de ángulo de contacto, colocando una gota de 4 |il sobre la superficie del papel y obteniendo un ángulo de contacto de aproximadamente 18° para el papel no tratado y del orden de 130° 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 permaneció sobre la superficie del papel durante un período de tiempo más largo antes de desaparecer por completo. Por esta razón, se monitorizó la progresión del ángulo de contacto a lo largo del tiempo. Los cambios en el ángulo de contacto después de colocar la gota se debieron a la disminución de su volumen y pueden ser causados básicamente por 2 fenómenos: absorción en la estructura de la hoja y evaporación. La evaporación se convierte en un factor cuando la desaparición de la gota ocurre durante largos períodos de tiempo.
Las mediciones del ángulo de contacto se tomaron a una velocidad de captura de 25 imágenes/minuto durante 2 horas después de colocar la gota sobre la superficie del papel. Para el papel de filtro sin ningún tratamiento de superficie, el ángulo de contacto cae rápidamente a 0° (menos de un segundo), mientras que para las hojas tratadas con los productos funcionalizantes, el ángulo de contacto tarda hasta una hora en caer a 0° (figura 4a).
Debido a estos largos tiempos de absorción, que demuestran un comportamiento altamente hidrófobo, las hojas tratadas se compararon con una hoja de TEFLON®, ya que éste es un material no absorbente en el que la desaparición del volumen de una gota de agua colocada sobre su superficie es única y exclusivamente debido a la evaporación. Se colocaron 4 |il de agua sobre la superficie de ambos materiales y se monitorizó el cambio en el volumen de la gota hasta que dicha gota desapareció por completo. La figura 4b muestra que las curvas obtenidas son muy similares, lo que indica que el fenómeno más importante que tiene lugar en el papel tratado es la evaporación. Por lo tanto, las hojas tratadas con los productos post-enzimáticos permiten obtener papeles altamente hidrófobos.
Tratamiento sobre sustratos celulósicos. Modificación del estado iónico superficial del sustrato.
Las hojas de papel se fabricaron por medio de un instrumento de formación de hojas de laboratorio a partir de pasta Kraft de eucalipto en bruto y blanqueada ECF. Diferentes compuestos en una suspensión fibrosa que son capaces de conferir una naturaleza catiónica a las hojas de papel se usaron al preparar dichas hojas (tabla 3). La adición de dicho tipo de compuestos es una práctica común en el proceso de fabricación de sustratos celulósicos. Una vez que se obtuvieron las hojas de papel, se aplicaron las soluciones post-enzimáticas de la tabla 1.
Tabla 3. Compuestos capaces de conferir una naturaleza catiónica al papel
Una vez que los papeles formados con los compuestos anteriores se impregnaron con una preparación post
enzimática, todos mostraron altos índices de hidrofobicidad. La figura 5 muestra el valor del ángulo de contacto para todos los papeles considerados. Se puede ver que los valores del ángulo de contacto obtenido cuando los papeles se tratan con los diferentes compuestos modificadores del estado iónico y posteriormente se impregnan con el producto post-enzimático son similares.
Ejemplo 2
El presente ejemplo ilustra el mantenimiento y la mejora de las propiedades fisicomecánicas de papeles tratados en la superficie con el producto ilustrado en el ejemplo 1, que consiste en un producto post-enzimático resultante de la reacción entre una enzima lacasa de Trametes villosa y galato de laurilo (LG) como compuesto fenólico (solución D, tabla 1). Los tratamientos superficiales se realizaron sobre muestras de papel de filtro.
Caracterización fisicomecánica
Los papeles usados para evaluar el efecto del producto del ejemplo 1 sobre las propiedades fisicomecánicas fueron papeles de filtro de laboratorio de calidad comercial. Se evaluaron la permeabilidad al aire de 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 dimensionamiento de Cobb60 (ISO 535) y la resistencia a la tracción con separación cero (ISO 15361). Se realizaron al menos diez repeticiones para cada prueba, obteniendo el valor medio y la desviación estándar.
Se evaluaron las hojas de papel sin tratar, las hojas tratadas solo con solución a pH 4 (véase el Ejemplo 1) y las hojas tratadas con el producto post-enzimático descrito en el Ejemplo 1 (solución D, Tabla 1).
Resultados
Los resultados obtenidos se proporcionan en detalle en la siguiente tabla:
Tabla 4. Propiedades físicas de papeles no tratados, papeles tratados con solución a pH 4 y hojas tratadas con el producto post-enzimático descrito en el ejemplo 1 (solución D, tabla 1)
La tabla 4 muestra cómo los resultados de las propiedades de estallido, desgarro, doble pliegue, tracción y separación cero son del mismo orden y no se alteran mediante el uso del producto post-enzimático. Incluso las propiedades de tensión en húmedo y el dimensionamiento de Cobb60 mejoran después de la aplicación superficial
del producto post-enzimático. En el caso del dimensionamiento de Cobb60, el papel no tratado y el papel tratado solo con solución a pH 4 lógicamente tienen una absorción de agua tan alta que era imposible medir el valor de Cobb60, mientras que el papel tratado en la superficie con el producto post-enzimático adquiere una naturaleza tan altamente hidrófoba que ahora es posible realizar la medición. La propiedad de tracción en húmedo aumenta en un 35 % con respecto al control. Estos resultados son de gran interés porque el sustrato se hace hidrófobo sin poner en peligro las propiedades de resistencia iniciales.
Ejemplo 3
El presente ejemplo ilustra la obtención de un producto que consiste en una preparación post-enzimática usando una enzima lacasa que difiere de los dos ejemplos anteriores, y galato de laurilo (LG) como compuesto fenólico. Dicho producto post-enzimático aplicado sobre la superficie del papel preformado o acabado aumentará la naturaleza hidrófoba de dicho papel. La enzima es una lacasa fúngica de un cultivo de Cerrena unicolor IBB303, producida por medio de fermentación sumergida. Las pruebas se realizaron en sustratos celulósicos de pasta Kraft de eucalipto en bruto y blanqueada ECF.
Dosis y condiciones para obtener el producto post-enzimático
La enzima fúngica de un cultivo de Cerrena unicolor IBB303 mostró una actividad de 1660 U/ml. En este caso, los tratamientos se realizaron en un reactor de 250 ml, cerrado herméticamente y agitado continuamente. Las condiciones generales de reacción fueron: pH 4, 0,12 % de galato de laurilo (compuesto fenólico), cantidad de tensioactivo del 0,12 %, que en este caso era sulfonato de lignina, temperatura 40 °C y un tiempo de reacción de 4 horas. Después de la reacción, la preparación se almacenó para su uso posterior en la funcionalización de la superficie. Debe señalarse que el compuesto fenólico, LG, se desintegró por medio de ultrasonidos como se expone en el ejemplo 1. La tabla 5 muestra las dosis usadas para obtener los productos post-enzimáticos.
Tabla 5. Dosis de tratamiento
Tratamiento Dosis de enzima Dosis de galato de Dosis de Dosis de agua a pH4
(ml) laurilo (LG) (g) tensioactivo
(sulfonato de lignina)
(g)
A 0,102 0,06 0,00 49,94
B 0,102 0,06 0,06 49,88
Estudio de hidrofobicidad
Se realizó la prueba de la gota de agua (WDT) Tappi estándar T835 om-08 explicada en el ejemplo 1 para determinar la hidrofobicidad.
Aplicación del producto post-enzimático. Modificación del estado iónico superficial del papel
Las soluciones post-enzimáticas del tratamiento con galato de laurilo y la enzima de Cerrena unicolor IBB303 (soluciones, tabla 5) se aplicaron sobre sustratos celulósicos obtenidos mediante un instrumento de formación de hojas de laboratorio. Estos sustratos celulósicos se hicieron a partir de pasta Kraft de eucalipto en bruto y blanqueada ECF, y se usó una resina de resistencia en húmedo, PAAE, en la suspensión fibrosa para conferir una naturaleza catiónica a los sustratos como se describe en el ejemplo 1.
Resultados
Las soluciones post-enzimáticas obtenidas de acuerdo con la tabla 5 se aplicaron sobre la superficie del sustrato (en este caso, papeles hechos de pasta Kraft de eucalipto en bruto y blanqueada ECF) y se midió la progresión de la WDT (como indicador del grado de hidrofobicidad). Dicha aplicación en la superficie se realizó por inmersión. Los resultados de la WDT se muestran en la tabla 6.
Tabla 6. WDT de las muestras impregnadas
Incluso cuando la aplicación del producto post-enzimático resultante de la reacción entre el galato de laurilo (LG) y la enzima provoca un aumento significativo de la hidrofobicidad (tratamiento A, tablas 5 y 6), se puede ver que el aumento sustancial de dicha propiedad es claramente producido con el producto funcionalizante resultante de la reacción en presencia de los tres elementos, es decir, LG, tensioactivo y enzima (tratamiento B, tablas 5 y 6).
Los resultados en este ejemplo son consistentes con los mostrados en el ejemplo 1, pero con la diferencia de que se usa una enzima oxidativa diferente.
Ejemplo 4
El presente ejemplo ilustra la obtención de 4 productos post-enzimáticos diferentes (usando una enzima lacasa de Trametes villosa y 4 compuestos) que, cuando se aplican sobre la superficie del sustrato preformado o acabado, aumentarán las propiedades antioxidantes de dicho sustrato.
Dosis y condiciones para obtener los productos post-enzimáticos
La enzima usada fue la lacasa de Trametes villosa con una actividad de 588 U/ml.
Los tratamientos se realizaron en un reactor de 250 ml, cerrado herméticamente y agitado continuamente. Las condiciones generales de reacción fueron: pH 4, 0,12 % de compuesto hidrófobo, temperatura 40 °C y un tiempo de reacción de 4 horas. Después de la reacción, la preparación se almacenó para su uso posterior en la funcionalización de la superficie.
Los compuestos usados para preparar los productos post-enzimáticos con el fin de conferir capacidad antioxidante a los sustratos son los siguientes:
- 2,4,6-tris(1-feniletil)fenol (tristirilfenol)
- éster octílico del ácido 3,4,5-trihidroxibenzoico (galato de octilo)
- 3,4,5-trihidroxibenzoato de dodecilo (galato de laurilo)
- ácido (E)-3-(4-hidroxi-3-metoxifenil)prop-2-enoico (ácido ferúlico)
Estudio de la capacidad antioxidante
Un método desarrollado por el Grupo de Investigación Papelero y Gráfico de la UPC (Universidad Politécnica de Cataluña) basado en los métodos de Van den Berg et al., 1999 (9) y Serpen et al. 2007 (10) se usó para el estudio de la capacidad antioxidante. Esta prueba se basa en la cuantificación de la decoloración del radical ABTS* debido a la interacción de las especies donantes de hidrógeno o electrones. El radical catiónico ABTS* es un cromóforo que absorbe a una longitud de onda de 415 nm, 654 nm o 754 nm y se genera por una reacción de oxidación de ABTS (2,2'-azino-bis(3-etilbenzotiazolina-6-sulfonato de amonio) con persulfato de potasio.
Aplicación superficial de los productos post-enzimáticos
Las preparaciones post-enzimáticas se aplicaron sobre la superficie de sustratos celulósicos. Estos sustratos celulósicos se prepararon en un instrumento de formación de hojas de laboratorio a partir de pasta Kraft de eucalipto en bruto y blanqueada ECF usando una resina resistente a la humedad en suspensión fibrosa, como se describe en el ejemplo 1.
Resultados
La siguiente tabla muestra las mediciones de la progresión de la capacidad antioxidante como un porcentaje de inhibición (decoloración) del radical catiónico ABTs* de los sustratos tratados con los diferentes productos postenzimáticos de acuerdo con el compuesto fenólico usado al preparar el producto funcionalizante. Un mayor porcentaje de inhibición significa una mayor capacidad antioxidante.
Tabla 7. Capacidad antioxidante de los sustratos impregnados con los diferentes productos funcionalizantes Tratamiento Compuesto % de inhibición
A - 5
B Tristirilfenol 89 C Galato de octilo 99 D Galato de laurilo 73
E Ácido ferúlico 74
La tabla 7 muestra claramente que el papel por sí solo no tiene ninguna capacidad antioxidante (tratamiento A, tabla 7), mientras que el sustrato tratado con los diferentes productos post-enzimáticos aumenta su poder de inhibición del radical catiónico ABTS* en un intervalo que va del 73 % al 99 %. Debe señalarse el tratamiento con el compuesto galato de octilo (tratamiento C, tabla 7), que obtuvo un poder de inhibición prácticamente completo.
El estudio puede extenderse a otros compuestos susceptibles de mostrar capacidad antioxidante.
Ejemplo 5
El presente ejemplo ilustra la obtención de dos productos post-enzimáticos que consisten en preparaciones (usando una enzima lacasa fúngica de un cultivo de Cerrena unicolor IBB303 y dos compuestos) que, cuando se aplican sobre la superficie del sustrato preformado o acabado, aumentará las propiedades antioxidantes de dicho sustrato. En este ejemplo se usó una enzima diferente de la del ejemplo 4.
Dosis y condiciones para la preparación de los productos post-enzimáticos
La enzima usada fue lacasa fúngica de un cultivo de Cerrena unicolor IBB303 con una actividad de 1660 U/ml. Los tratamientos se realizaron en un reactor de 250 ml, cerrado herméticamente y agitado continuamente. Las condiciones generales de reacción fueron: pH 4, 0,12 % de compuesto fenólico, temperatura 40 °C y un tiempo de reacción de 4 horas. Después de la reacción, la preparación se almacenó para su uso posterior en la funcionalización de la superficie.
Se seleccionaron dos compuestos para conferir capacidad antioxidante a los sustratos basándose en los resultados de los ejemplos anteriores, y estos compuestos fueron:
- éster octílico del ácido 3,4,5-trihidroxibenzoico (galato de octilo)
- 3,4,5-trihidroxibenzoato de dodecilo (galato de laurilo) (este compuesto también proporciona propiedades hidrófobas)
Estudio de la capacidad antioxidante
El método descrito en el ejemplo 4 se usó para el estudio de la capacidad antioxidante.
Aplicación superficial de los productos post-enzimáticos
Las dos soluciones post-enzimáticas anteriores se aplicaron sobre sustratos celulósicos. Dichos sustratos celulósicos se prepararon en un instrumento de formación de hojas de laboratorio a partir de pasta Kraft de eucalipto en bruto y blanqueada ECF y se pretrataron usando una resina resistente a la humedad en suspensión fibrosa, como se describe en el ejemplo 1.
Resultados
La siguiente tabla muestra la medición de la progresión de la capacidad antioxidante como porcentaje de inhibición (decoloración) del radical catiónico ABTS* de los papeles tratados con las diferentes soluciones post-enzimáticas. Tabla 8. Capacidad antioxidante de las hojas impregnadas con los productos galato de octilo y galato de laurilo Tratamiento Compuesto % de inhibición
A - 5
B Galato de octilo 57 C Galato de laurilo 83
La tabla 8 muestra que el sustrato tratado con el producto post-enzimático derivado de la reacción entre la enzima fúngica de un cultivo de Cerrena unicolor IBB303 y el compuesto galato de laurilo (tratamiento C, tabla 8) confirió un alto poder antioxidante, del orden del 83 % de poder de inhibición del radical catiónico ABTS*. En el caso del galato de octilo (tratamiento B, tabla 8), se obtuvo un poder de inhibición menor, del orden del 57 %, pero aun así es alto en comparación con el papel sin tratamiento superficial (tratamiento A, tabla 8).
Estos resultados demuestran que es posible usar diferentes enzimas para obtener productos post-enzimáticos que;
cuando se aplican sobre el sustrato, confieren poder antioxidante a dicho sustrato.
Ejemplo comparativo 6
El presente ejemplo ilustra la obtención de un producto post-enzimático que consiste en una preparación que usa una enzima lacasa de Trametes villosa y galato de laurilo (LG) como compuesto hidrófobo. Dicho producto se obtiene de los mismos compuestos iniciales que se usan en la patente WO 2011/009979 A1 con el fin de funcionalizar fibras de celulosa individuales (en suspensión acuosa). No obstante, dichos compuestos reaccionan en ausencia de fibras de celulosa en la presente solicitud de patente con el fin de aplicarlas posteriormente (una vez que la reacción enzimática ha finalizado) sobre la superficie de un sustrato o hoja celulósica preformada para lograr su funcionalización.
El propósito del presente ejemplo es ver si el tratamiento de fibras de celulosa individuales usando el producto postenzimático en suspensión fibrosa también puede aumentar la hidrofobicidad del papel obtenido de dichas fibras de una manera similar a cuando se aplica sobre la superficie.
Dosis y condiciones para obtener el producto post-enzimático
La enzima usada fue la lacasa de Trametes villosa con una actividad de 588 U/ml.
En este caso específico, los tratamientos se realizaron en un reactor de 250 ml, cerrado herméticamente y agitado continuamente. Las condiciones generales de reacción fueron: pH 4, 0,12 % de galato de laurilo (compuesto hidrófobo), cantidad de tensioactivo del 0,12 %, que en este caso era sulfonato de lignina, temperatura 40 °C y un tiempo de reacción de 4 horas. Después de la reacción, la preparación se almacenó para su uso posterior en la funcionalización de la superficie.
La desintegración ultrasónica descrita en los ejemplos anteriores se usa en este ejemplo para romper los agregados de LG antes de la reacción enzimática. Como resultado de la aplicación de ultrasonidos, el LG se distribuye homogéneamente en todo el medio de reacción.
Tratamiento de fibras de celulosa con el producto post-enzimático y posterior producción de hojas de papel Se trataron fibras de celulosa de eucalipto (ECF), manteniéndolas en suspensión en el producto post-enzimático mediante agitación durante 10 minutos y con una consistencia del 3 %. La suspensión se diluyó luego para llevarla a una consistencia del 0,24 % para la fabricación de hojas de papel de laboratorio, estandarizada según ISO 5269-2: 2004 por medio de un instrumento de formación de hojas de laboratorio Rapid-Koten.
Estudio de hidrofobicidad
Se realizó la prueba de la gota de agua (WDT) Tappi estándar T835 om-08 para determinar la hidrofobicidad de los papeles obtenidos de una manera simple. Esta prueba consiste en aplicar una gota de agua destilada por medio de una jeringa y medir el tiempo que tarda en ser absorbida por el papel.
También se analizó el ángulo de contacto inicial entre una gota de agua y la superficie de los papeles tratados y un modelo de absorción-evaporación de la gota de agua en la estructura del papel.
Resultados
Se observó que la hidrofobicidad obtenida en los papeles fabricados a partir de las fibras tratadas con el producto post-enzimático y medida por medio de WDT fue inferior a un segundo, lo que significa que los papeles obtenidos no tienen hidrofobicidad en absoluto con respecto a la absorción de agua. Las hojas de papel obtenidas de las fibras de eucalipto no tratadas (ECF) también mostraron un valor de WDT de menos de un segundo.
Las hojas de papel obtenidas de fibras de eucalipto (ECF) tratadas en suspensión fibrosa con el producto postenzimático y fabricadas por medio del instrumento de formación de hojas de laboratorio Rapid-Koten se compararon con las hojas obtenidas de fibras de eucalipto no tratadas (ECF) con respecto al ángulo de contacto (CA) entre el agua y la superficie del papel. El ángulo de contacto obtenido fue de aproximadamente 23° para el papel obtenido de fibras de eucalipto no tratadas (ECF), y del orden de 29° para el papel obtenido de fibras de eucalipto (ECF) tratado en suspensión fibrosa con el producto post-enzimático. Los ángulos de contacto obtenidos indicaron que las hojas de papel no mostraron ningún tipo de carácter hidrófobo cuando las fibras se trataron en suspensión acuosa con el producto post-enzimático. La diferencia entre los ángulos de contacto observados entre el papel obtenido de las fibras tratadas y el papel obtenido de las fibras no tratadas no es significativa, y se puede afirmar que el tratamiento de las fibras en suspensión acuosa con el producto post-enzimático no aumenta la hidrofobicidad de las hojas. En general, y basándose los resultados del presente ejemplo, se puede concluir que la aplicación del producto postenzimático en las fibras de celulosa en suspensión fibrosa no puede conferir hidrofobicidad a dichas fibras; por lo tanto, tampoco es capaz de conferir hidrofobicidad al papel formado a partir de dichas fibras. Sin embargo, cuando el producto se aplica sobre la superficie de hojas de papel preformadas, el producto puede conferirles un carácter
hidrófobo como se expone en los ejemplos anteriores.
Bibliografía
1. NEIMO, L. Papermaking science and technology, Vol. 4. Papermaking chemistry Finland: Finnish paper engineers' and Tappi Faper Oy, 1999 Internal Sizing of Paper., págs. 151-203.
2. HUBBE, M. Paper's Resistance to Wetting - A Review of Internal Sizing Chemicals and their Effect, 2007, vol. Bioresources 2, no. 1. págs. 106-145 ISSN 19302126.
3. Hossain, H., Uddin, M., Saifullah, K., Rashid, M., Mollah, M. Hydrophobic Property of Handmade Jute Paper Treated by Sizing Material 'Rosin'. Daffodil International University Journal of Science and Technology, 2010, vol. 5, no. 1.
4. MURAT, O. y JOHN D, F. Active Food Packaging Technologies. - Taylor & Francis, 10 de agosto de 2010, 2010 ISBN - 1040-8398. DOI - 10.1080/10408690490441578.
5. GARCIA-UBASART, J., et al. Enzymatic Treatments of Pulp using Laccase and Hydrophobic Compounds. Bioresource Technology, 2011, vol. 102, no. 3. págs. 2799-2803 ISSN 0960-8524.
6. ARACRI, E., COLOM, J.F. y VIDAL, T. Application of Laccase-Natural Mediator Systems to Sisal Pulp: An Effective Approach to Biobleaching Or Functionalizing Pulp Fibers?. Bioresource Technology, 2009, vol. 100, no.
23. págs. 5911-5916 ISSN 0960-8524.
7. KUDANGA, T., et al. Laccase-Mediated Wood Surface Functionalization. Engineering in Life Sciences, 2008, vol. 8, no. 3. págs. 297-302 ISSN 1618-0240.
8. HOSSAIN, K.M.G., GONZALEZ, M.D., JUAN, A.R. y TZANOV, T. Enzyme-Mediated Coupling of a Bi-Functional Phenolic Compound Onto Wool to Enhance its Physical, Mechanical and Functional Properties. Enzyme and Microbial Technology, 2010, vol. 46, no. 3-4. págs. 326-330 ISSN 0141-0229.
9. VAN DEN BERG, R., HAENEN, G.R.M.M., VAN DEN BERG, H. y BAST, A. Applicability of an Improved Trolox Equivalent Antioxidant Capacity (TEAC) Assay for Evaluation of Antioxidant Capacity Measurements of Mixtures. Food Chemistry, 9, 1999, vol. 66, no. 4. págs. 511-517 ISSN 0308-8146.
10. SERPEN, A., CAPUANO, E., FOGLIANO, V. y GOKMEN, V. A New Procedure to Measure the Antioxidant Activity of Insoluble Food Components. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2007, vol. 55, no. 19. págs.
7676-7681 SCOPUS.
Claims (10)
1. Uso de una preparación enzimática acuosa aislada en la funcionalización de la superficie de papel o sustratos celulósicos poniendo en contacto la preparación enzimática acuosa aislada sobre la superficie de papel o sustratos celulósicos por medio de técnicas de impregnación por inmersión, pulverización, prensa de encolado o barra dosificadora, en el que:
- dichos papel o sustratos celulósicos incluyen al menos un sustrato obtenido de fibras de madera y no de madera, fibras blanqueadas y no blanqueadas, pastas mecánicas, químicas y semiquímicas, fibras recicladas, películas de microfibra de celulosa, películas de nanofibra de celulosa, cristales de nanocelulosa o películas de lignina; y
- dicha preparación enzimática acuosa aislada se obtiene de la reacción de al menos una enzima oxidorreductasa, incluyendo una lacasa, y al menos un producto natural o sintético,
comprendiendo dicho producto natural o sintético, en su estructura, al menos un grupo fenol o alcohol, que opcionalmente tiene una o más cadenas hidrófobas, o al menos un grupo esterol,
realizándose dicha reacción en ausencia de un agente externo, siendo dicho agente externo fibras de celulosa, y
seleccionándose dicho producto natural o sintético del grupo que consiste en las siguientes estructuras:
• Estructura A
donde R3 puede ser -H o un alquilo > Ci, preferentemente entre Ci y C34, y Ri, R2 pueden ser:
i) Ri = -OH y R2 = -H;
ii) Ri y R2 = -H, ésteres del ácido 3,4-dihidroxibenzoico; o
iii) Ri = -H y R2 = -CH3, ésteres de ácido vanílico
• Estructura B-i: tocoferol
donde Ri, R2 y R3 pueden ser:
i) Ri = R2 = R3 = -CH3;
ii) Ri = R3 = -CH3 ; R2 = -H;
iii) R2 = R3 = -CH3; Ri = -H; o
iv) Ri = R2 = -H; R3 = -CH3
• Estructura B-2: tocotrienoles
i9
donde Ri, R2 y R3 pueden ser:
i) Ri = R2 = R3 = -CH3;
ii) Ri = R3 = -CH3 ; R2 = -H;
iii) R2 = R3 = -CH3; R1 = -H; o
iv) Ri = R2 = -H; R3 = -CH3
• Estructura C
donde R1, R2 y R3 pueden ser:
i) R1 = -H, R3 = -OH y R2 = alquilo > C1, preferentemente entre C1 y C34;
ii) R2 = -H, R3 = -OH y R1 = alquilo > C1, preferentemente entre C1 y C34; o
iii) R1 = -H, R3 = -H y R2 = alquilo > C1, preferentemente entre C1 y C34
• Estructura D: 2,4,6-tris(1-feniletil)fenol
• Estructura E: 4-[4-(trifluorometil)fenoxi]fenol
2. El uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho producto es un producto natural.
3. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el 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 (galato de octilo)
- 3,4,5-trihidroxibenzoato de dodecilo (galato de laurilo)
- 3,4,5-trihidroxibenzoato de etilo (galato de etilo)
- 3,4,5-trihidroxibenzoato de propilo (galato de propilo)
-(2R)-2,5,7,8-tetrametil-2-[(4R,8R)-(4,8,12-trimetiltridecil)]-6-cromanol (alfa tocoferol)
- 2,4,6-tris(1-feniletil)fenol (tristirilfenol)
- 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-dimetoxibenzaldehído (siringaldehído)
- ácido (E)-3-(4-hidroxifenil)-2-propenoico (ácido para-cumárico)
- 4-hidroxi-3-metoxibenzaldehído (vainillina)
- ácido (E)-3-(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-dimetoxifenil)prop-2-enoico (ácido sinápico)
- 2,4,5,6(1H,3H)-pirimidinatetrona 5-oxima (ácido violúrico)
- 4-hidroxi-3,5-dimetoxibenzoato de metilo (siringato de metilo)
- 17-(5-etil-6-metilheptano-2-il)-10,13-dimetil-2,3,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17-dodecahidro-1H-ciclopenta[a]fenantren-3-ol ( P -sitosterol)
- 4-[4-(trifluorometil)fenoxi]fenol
- o-hidroxibenzoato de 3-metilbutilo (salicilato de isoamilo)
- líquido de cáscara de anacardo destilada (cardanol)
4. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la reacción enzimática se realiza a un pH entre 4 y 10 y a una temperatura entre temperatura ambiente y 90 °C.
5. El uso de acuerdo con la reivindicación 4, en el que dicho pH está entre 4 y 7.
6. El uso de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, en el que dicha temperatura está entre 30 °C y 60 °C.
7. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que para su producción se usan ultrasonidos para desagregar/dispersar el compuesto natural o sintético antes de la reacción con la enzima.
8. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que para su producción se añade un tensioactivo natural o sintéti
de la reacción con la enzima.
9. El uso de acuerdo con la reivindicación 8, en el que dicho tensioactivo es un tensioactivo iónico, preferentemente aniónico.
10. El uso de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicho tensioactivo es sulfonato de lignina.
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