un resumen de las enzimas aplicadas en procesos industriales
Respuestas a la pregunta
Respuesta:
Las enzimas industriales más utilizadas son carbohidrasas, proteasas y lipasas, aunque también se emplean oxidorreductasas e isomerasas. ... El producto obtenido de la hidrólisis enzimática de la sacarosa se denomina “azúcar invertido”, y es más estable que los jarabes de glucosa ya que no suele cristalizar.
Explicación:
Un resumen de las enzimas aplicadas en procesos industriales.
Las enzimas son proteínas especializadas capaces de acelerar la velocidad de una reacción química, promoviendo así la transformación de diferentes moléculas en productos específicos. La alta especificidad con la que se llevan a cabo dichas transformaciones, el volumen reducido de desechos que generan dichos procesos y las condiciones poco agresivas en las que se operan, han permitido que estos biocatalizadores se posicionen como elementos preponderantes en diversos sectores industriales. En efecto, se considera que en aquellos sectores industriales en donde está involucrada al menos una reacción química, existe la posibilidad de integrar una enzima al proceso de transformación.
No obstante que las enzimas se han utilizado desde hace varios siglos en industrias como la cervecera, láctea, de panificación o peletera, es hasta finales del siglo XIX y principios del XX que se establece su naturaleza o mecanismo de acción. De hecho, aun cuando la compañía Röhm (Alemania) utilizó por primera vez en 1914 la enzima tripsina en la industria de detergentes, la naturaleza proteica de las enzimas fue probada hasta 1926 por Sumner. Más aún, se considera que su producción por fermentación a gran escala la inició formalmente la compañía Novo Industri (actualmente Novozymes) en la primera parte de los años sesenta, al producir una glucoamilasa útil en la transformación de almidón en glucosa.
En este sentido, es apartir de los años ochenta que se desarrollan nuevas herramientas fermentativas para la producción y comercialización de enzimas a gran escala, dando lugar a una industria de las enzimas con valores netos de comercialización en el orden de los miles de millones de dólares (POLANA y MACCABE, 2007). Al mismo tiempo, mediante las técnicas del ADN recombinante, se establecen las estrategias necesarias para expresar de manera heteróloga enzimas de diferentes orígenes (animal, vegetal o microbiano) en organismos huéspedes y aumentar de manera significativa las concentraciones de enzima en los cultivos (AEHLE, 2007). Actualmente, con el desarrollo de áreas como la genómica y la proteómica y de herramientas útiles para el análisis y la manipulación de la estructura de proteínas, es posible no solamente tener acceso a un extenso universo de nuevas actividades enzimáticas de diferente origen, sino también manipular, diseñar y mejorar las actividades enzimáticas nuevas y tradicionales. Las enzimas en solución generalmente son utilizadas una sola vez debido a la dificultad que representa su recuperación al término de una reacción. Esta limitante las convierte a las enzimas en un gasto fijo e impacta directamente el costo total del proceso. Ante este panorama, una de las grandes preguntas planteadas a lo largo del desarrollo de la enzimología industrial ha sido ¿Las enzimas se pueden reutilizar eficientemente? Es claro que un biocatalizador no soluble que sea fácil de recuperar, no pierda su efectividad, se pueda reutilizar y/o permita su operación en procesos continuos a escala industrial impactará de manera positiva la economía de un proceso.
El desarrollo de procesos industriales utilizando enzimas inmovilizadas se ha incrementado de manera sustancial en las últimas décadas. Esto se debe a que no sólo se ha comprobado que la inmovilización de las enzimas permite reciclar el catalizador, sino que, además, la inmovilización contribuye de manera importante a incrementar la estabilidad operacional biocatalizador, permite un diseño más racional del reactor y en algunos casos, a mejorar incluso su eficiencia catalítica.
En la actualidad (2013), se calcula que el mercado global de las enzimas es de alrededor de 4.5 billones de dólares y se espera que crezca para el 2020 a un ritmo del 8.3% y alcance cifras de más de 7.5 billones de dólares (GRAND VIEW RESEARCH, 2014). Dentro de este mercado se estima que las enzimas destinadas al procesamiento de alimentos y bebidas captan alrededor de 40% del mercado global y que dentro de este sector al menos 45% están destinadas a la modificación de carbohidratos, particularmente, aquellas destinadas a la transformación de almidones. En segundo lugar, se calcula que la industria de los detergentes capta alrededor del 30% del mercado, la industria textil y la industria del papel entre del 12 y el 10% del mercado respectivamente y el resto del mercado se divide en aplicaciones diversas para industria química, farmacéutica y biológica.