Biocatalizadores, del laboratorio a la industria

ELIZABETH LEWKOWICZ

Colección Nuevos enfoques en Ciencia y Tecnología, UNQ

Lugar: Bernal, Quilmes; Año: 2011 p. 215

978-987-558-221-7

En la biotecnología las enzimas desempeñan una función clave como catalizadores y esa función es aprovechada por muchas industrias que intentan satisfacer las necesidades humanas cotidianas. El amplio es-pectro de sus aplicaciones abarca desde la producción de alimentos procesados –pan, queso, jugos de fruta o cerveza– y productos farma-céuticos o de química fina hasta el procesamiento del cuero y textiles o como adyuvantes en detergentes e ingeniería ambiental. La llamada “biotecnología blanca” utiliza catalizadores biológicos, entre ellos células y enzimas, para garantizar una actividad más ecológica en los procesos industriales. Estos biocatalizadores presentan ventajas tales como alta especificidad, eficiencia, reducción de la contaminación y ahorro de energía, características que los hacen aptos para ser em-pleados en el desarrollo de nuevos procesos de producción sostenible, lo que ha representado un incentivo importante para el desarrollo de la biocatálisis y la tecnología enzimática. Un conocimiento exhaustivo de las enzimas como biocatalizadores requiere la integración de conocimientos de química, bioquímica, bio-logía e ingeniería, en particular de aspectos fisicoquímicos de cinéti-ca e interacciones moleculares, catálisis, biotransformaciones, sistemas heterogéneos, procesos de transferencia de masa, reactores y procesos de separación, de escalado y de tratamiento de residuos. Las estrategias utilizadas actualmente para la búsqueda de nuevos procesos quimioen-zimáticos seguros para el ambiente, que implican el uso de herramientas modernas de biología molecular y de ingeniería de proteínas, también desempeñan un papel importante en la obtención de biocatalizadores nuevos y más eficientes. En los siete capítulos de este libro se abordan algunos de estos temas con el objetivo de brindar una visión general, actualizada y concisa de los distintos pasos de un proceso biocataliza-do durante la transición del laboratorio a la planta. 14 | En el capítulo 1 se puede hallar un panorama general de los dis-tintos tipos de biocatalizadores, de sus usos y sus fuentes y también de las diversas técnicas de screeningy selección que permiten una rápida identificación de actividades enzimáticas con propiedades adecuadas para su aplicación en biocatálisis. En el capítulo 2 se presenta un aná-lisis particularmente detallado del uso de catalizadores de origen vege-tal, de sus diversas formas y de sus múltiples aplicaciones, que ofrecen alternativas únicas frente a otros sistemas. En la naturaleza los biocatalizadores desarrollan su actividad óptima en entornos acuosos y ambientes con pH neutro, temperaturas por debajo de 40 °C y presión osmótica baja. A la hora de optimizar una reacción, estas condiciones pueden resultar una complicación en cuanto a la relación es-pacio-tiempo-rendimiento o bien para obtener una alta concentración de producto a fin de facilitar el procesamiento posterior. Por ese moti-vo existe una búsqueda continua de condiciones alternativas que permi-tan lograr mejoras respecto de la solubilidad del sustrato, la selectividad, el rendimiento y la estabilidad del biocatalizador. El uso de medios no convencionales de reacción fue uno de los grandes hitos de la biocatálisis durante el siglo xx. Si bien los solventes orgánicos fueron los compuestos más utilizados, en los últimos años se han desarrollado medios más favo-rables en términos ambientales, los que se describen en el capítulo 3. Más recientemente la ingeniería de proteínas ha añadido nuevas y potentes herramientas para el desarrollo de biocatalizadores mejores. En el capítu-lo 4 se explica la forma de mejorar los procesos biocatalizados mediante el uso de enzimas fáciles de conseguir en cantidad y con propiedades que puedan ser modificadas a demanda. La bioinformática también ha contribuido a este propósito. El modelado molecular constituye una he-rramienta de gran utilidad pues permite interpretar de manera racional los procesos biocatalizados, como se describe en el capítulo 5. Finalmente, todos los avances mencionados han confluido para favore-cer la transformación del proceso biocatalizado desarrollado en el labora-torio en un proceso industrial. En los capítulos 6 y 7 se presentan diversos ejemplos de procesos industriales biocatalíticos rentables y sostenibles y se analizan sus requerimientos, sus características y sus motivaciones. Esta obra, dirigida a un público interdisciplinario y de habla caste-llana, ha sido diseñada como libro de texto para cursos de pregrado y posgrado sobre biocatálisis y temáticas relacionadas, aunque también se espera que sea de interés para todos los que trabajan en este campo