[ca] Els enzims presenten una sèrie d'avantatges catalítiques respecte als catalitzadors químics emprats en síntesis química clàssica: especificitat, selectivitat i la possibilitat de treballar en condicions suaus de temperatura i pressió. No obstant, també presenten una sèrie de limitacions com són la baixa estabilitat i les baixes productivitats. En el present treball es combinen dues tècniques per tractar d'optimitzar les reaccions d'interès seleccionades: la immobilització i l'enginyeria de reacció. Les reaccions objectiu d'aquest treball són reaccions d'oxidoreducció centrades en la biosíntesis de molècules, de mitjà i alt valor afegit, d'alt interès industrial. En la primera part de la tesis s'ha utilitzat una alcohol deshidrogenasa (ADH99) per a la oxidació de l'alcohol chlorolactol a chlorolactona i una NAD(P)H oxidasa (NOX) com a sistema de regeneració del cofactor. La chlorolactona és un precursor per a la síntesis d'estatines les quals són fàrmacs utilitzats per a la reducció del LDL-colesterol ja que inhibeixen l'enzim encarregat de la seva biosíntesis. Ambdós enzims van ser immobilitzats eficientment en diferents suports, dels quals es van seleccionar els tres que van mostrar major activitat retinguda. Seguidament es va estudiar l'estabilitat dels derivats immobilitzats en condicions de reacció i es va determinar la càrrega enzimàtica màxim per a cada enzim. Es va descartar l'ús de la NOX immobilitzada ja que no es va millorar l'estabilitat amb cap suport. Posteriorment es van optimitzar les condicions de reacció amb un disseny experimental (DoE) amb l'ADH99 soluble però utilitzant la quantitat màxima d'ADH99 que es pot afegir a la reacció quan es fa servir el l'ADH99 immobilitzada en epoxy-agarosa-UAB M2. Finalment es va estudiar la capacitat de reutilització del derivat immobilitzat, on es va poder millorar 1.5 vegades tant el producte obtingut com el rendiment del biocatalitzador. No obstant, la millor configuració va resultar ser la utilització dels dos enzims en forma soluble. La segona part d'aquesta tesis es va centrar en la reacció d'oxidació de l'alcohol vainillínic a vanil·lina biocatalitzada per l'eugenol oxidasa (EUGO). La vanil·lina és la molècula que dona les propietats organolèptiques a la vainilla, el segon aromatitzant més car del món. La síntesi de vanil·lina via biotecnològica és d'un gran interès industrial ja que pot etiquetar-se com a natural. L'EUGO va ser immobilitzada eficientment en diferents suports dels que es van seleccionar els tres que van retenir més activitat i se'n van estudiar els mateixos paràmetres de l'apartat anterior. En aquest cas els tres derivats immobilitzats van ser utilitzats per a realitzar la reacció de síntesi, amb l'objectiu de seleccionar el més estable operacionalment. Tots els derivats van permetre ser reutilitzats 5 vegades conservant una elevada conversió en l'últim cicle. L'epoxy-agarosa-UAB M2 va ser el suport que millor estabilitat va mostrar. Els bons resultats obtinguts en el segon apartat d'aquest treball van permetre aprofundir en aquesta reacció. Pel que, en el tercer apartat, es va realitzar una optimització de les condicions de reacció des del punt de vista de millorar les mètriques del procés i també amb l'objectiu de fer el procés més sostenible ambientalment. A l'hora d'escollir les noves condicions de reacció es van tenir en compte l'activitat de la EUGO i la seva estabilitat. Ambdues condicions van ser testades en la reacció objectiu amb l'EUGO soluble i immobilitzada. En les noves condicions es va poder millorar la productivitat volumètrica 5.7 i 6.6 vegades respectivament, en comparació a les condicions prèvies. Finalment, en el reciclatge de l'enzim immobilitzat es van poder realitzar 5 cicles de reacció en les primeres condicions i 18 cicles de reacció en les noves condicions on es va poder millorar el rendiment del biocatalitzador 3.9 i 12.4 vegades respectivament.

[en] Enzymes have some catalytic advantages over chemical catalysts used in classical chemical synthesis: specificity, selectivity and the possibility to work under mild conditions of temperature and pressure. However, they also have some limitations such as low stability and low productivity. This work combines two techniques aiming to optimise the target reactions: immobilisation and reaction engineering. The target reactions of this work are redox reactions focused on the biosynthesis of molecules, of medium-high value, of industrial interest. In the first part of the thesis, an alcohol dehydrogenase (ADH99) was used, with an NAD(P)H oxidase (NOX) as a cofactor regeneration system, to oxidise a chlorolactol to chlorolactone. Chlorolactone is a precursor for the synthesis of statins which are drugs used to lower LDL-cholesterol by inhibiting the enzyme responsible for its biosynthesis. Both enzymes were efficiently immobilised on different supports, selecting the three that showed the highest retained activity. The stability of the immobilised derivatives under reaction conditions was studied and the maximum enzyme load for each enzyme also was determined. The use of immobilised NOX was discarded because no stability improvements were achieved with any support. The reaction conditions were optimised by design of experiments (DoE), using soluble ADH99 added at maximum loading onto an epoxy-agarose support. Finally, the reusability of the immobilised enzyme was studied, where both the total product obtained and the biocatalyst yield could be improved 1.5-fold. However, the best configuration resulted from the use of the two enzymes in soluble form. The second part of this thesis was focused on the oxidation reaction of vanillyl alcohol to vanillin catalysed by eugenol oxidase (EUGO). Vanillin is the molecule that gives vanilla its organoleptic properties. Vanillin biotechnological synthesis is of high interest industrially because it is the second most expensive flavouring in the world and the product can be labelled as natural. Similar to the previous section, EUGO was efficiently immobilised onto different supports, selecting the three that retained most activity. These supports were used to study the stability of the immobilised enzyme and the maximum EUGO load that can be immobilised. In this case, the three immobilised derivatives were used to perform the target reaction, in order to select the most stable operationally. All immobilised derivatives could be reused 5 times maintaining a high conversion in the last cycle. Epoxy-agarose-UAB M2 was the support that showed the best stability, improving the biocatalyst yield 3-fold. The encouraging results obtained in the second section of this work allowed us to deepen the study of this reaction. Therefore, in the third section, an optimisation of the reaction conditions was carried out to improve the process metrics and also aiming to make the process more environmentally sustainable. The EUGO activity and its stability were taken into account to choose the reaction conditions. Both conditions, maximum activity and maximum stability, were tested in the target reaction with soluble and immobilised EUGO. Using the new conditions, it was possible to improve the volumetric productivity 5.7 and 6.6-fold respectively, compared to the previous conditions. Finally, the reusability of the immobilised EUGO allowed us to perform 5 reaction cycles and 18 reaction cycles, with unoptimised and optimised reaction conditions respectively. This resulted in an improvement of the biocatalyst yield of 3.9 and 12.4-fold, respectively, compared to reactions with soluble enzyme under the same conditions.