Enzimas industriales

XXX Aniversario de Biotecnología y Bioingeniería

Enzimas con aplicación industrial
Ma. del Carmen Montes Horcasitas e Ignacio Magaña Plaza
Las enzimas son catalizadores biológicos, es decir, proteínas que tienen la capacidad de acelerar ciertas reacciones químicas. En los últimos años su uso en gran cantidad de industrias ha adquirido gran relevancia. La enzimología o ciencia encargada delestudio de las enzimas siempre será un tema de actualidad en la biotecnología. En los últimos años, esta ciencia ha experimentado grandes avances al igual que sus aplicaciones en la industria alimentaria, farmacéutica, de detergentes, panadería y papelera, entre otras. Los procesos catalizados por enzimas en la industria son cada día más numerosos, ya que presentan ventajas frente a loscatalizadores no biológicos. La historia de las enzimas se originó en 1897, cuando Eduard Buchner pudo llevar a cabo la fermentación de azúcares en un caldo por medio de levaduras rotas. En aquel tiempo se le llamó zymase al fermento libre de células. Pero el término de “fermentos” o “enzimas” ya había sido postulado por Wilhelm Küne en 1867. En 1926 James B. Sumner cristalizó la ureasa y cuatro años mástarde John H. Northrop aisló y purificó la pepsina y la tripsina del jugo duodenal. Se sabe que la actividad catalítica de las enzimas ha sido utilizada por el hombre desde tiempos remotos en fermentaciones y elaboración de quesos. Sin embargo, no fue sino hasta 1960 cuando se hizo la descripción de las estructuras enzimáticas en términos químicos comenzando con la deducción de las secuencias deaminoácidos de la ribonucleasa. Las aplicaciones comerciales de las enzimas se conocen en todo el mundo. Uno de los campos con un éxito sin 279

La Dra. Ma. del Carmen Montes Horcasitas es investigadora del Departamento de Biotecnología y Bioingeniería del Cinvestav. El Dr. Ignacio Magaña Plaza falleció el pasado mes de mayo. Dirección electrónica: cmontes@mail.cinvestav.mx

Avance y Perspectivavol. 21

precedentes, desde el punto de vista microbiológico, enzimológico, bioquímico, químico y farmacéutico, fue la transformación de esteroides por vía enzimática en la década de los años 40 a los 50. La utilización de microorganismos completos con actividad catalítica para la deshidrogenación, aromatización del anillo A, eliminación de cadenas laterales y la hidroxilación en la moléculaesteroidal dio lugar a la síntesis químico-biológica de importantes hormonas como los cortico-esteroides; así floreció una de las industrias mas rentables en esa época. Los procesos biocatalíticos normalmente involucran el cultivo y uso de microorganismos y el uso de enzimas aisladas solubles o inmovilizadas en medios acuosos o inorgánicos que contienen compuestos orgánicos como substrato. En estosprocesos las enzimas alteran la estructura de los substratos o sintetizan nuevos compuestos. Estos procesos pueden ser llevados a cabo a pequeña escala, como por ejemplo en la producción de esteroides, o bien a gran escala como sería la utilización de invertasa para la obtención de jarabes fructosados. Desde hace varias décadas se dispone de enzimas relativamente puras y con una gran variedad deaplicaciones en los distintos procesos industriales. La producción de una enzima por los métodos de la biotecnología clásica incluye dos etapas principales: la de fermentación, en la que se multiplica el microorganismo productor de la enzima, y la de recuperación y purificación, en la que se aísla la enzima y se lleva al grado de pureza adecuado para su uso. El desarrollo de técnicas y métodos parael desarrollo de estos procesos han sido un importante requisito para el avance en la enzimología en las últimas tres décadas y por muchos es considerada como un arte. El Dr. Ignacio Magaña Plaza, fundador de nuestro departamento, estuvo siempre al frente del Laboratorio de Biocatálisis, en el cual se llevaron a cabo la obtención, purificación y caracterización de algunas enzimas, entre ellas...