¿Cómo impacta la biotecnología enzimática en mi vida cotidiana?

Aquí hay algunos ejemplos de biotecnología de enzimas que puede usar todos los días en su propio hogar. En muchos casos, los procesos comerciales primero explotaron las enzimas naturales. Sin embargo, esto no significa que las enzimas utilizadas sean tan eficientes como podrían ser. Con el tiempo, la investigación y los métodos mejorados de ingeniería de proteínas, muchas enzimas se han modificado genéticamente para que sean más eficaces a las temperaturas deseadas, al pH o en otras condiciones de fabricación que son típicamente inhibidoras de la actividad enzimática (p. Ej.

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químicos fuertes), haciéndolos más adecuados y eficientes para aplicaciones industriales o domésticas.

Eliminación de pegajosidad

Las enzimas son utilizadas por la industria de la pulpa y el papel para eliminar "pegajosidades", pegamentos, adhesivos y revestimientos que se introducen en la pulpa durante el reciclado del papel. Los pegajosos son materiales orgánicos pegajosos, hidrofóbicos y flexibles que no solo reducen la calidad del papel final, sino que también pueden obstruir la maquinaria de la fábrica de papel y costar horas de inactividad. Los métodos químicos para eliminar las partículas adhesivas, históricamente, no han sido 100% satisfactorios.

Los adhesivos se mantienen unidos por enlaces éster, y el uso de enzimas esterasas en la pulpa ha mejorado enormemente su eliminación. Las esterasas cortan las partículas adhesivas en compuestos más pequeños, más solubles en agua, lo que facilita su eliminación de la pulpa. Desde la primera mitad de esta década, las esterasas se han convertido en un enfoque común para el control de las adherencias. Sus limitaciones son que, al ser enzimas, generalmente solo son efectivas a temperatura y pH moderados.

Además, ciertas esterasas solo pueden ser efectivas contra ciertos tipos de ésteres y la presencia de otras sustancias químicas en la pulpa puede inhibir su actividad. La búsqueda de nuevas enzimas y modificaciones genéticas de las enzimas existentes, para ampliar su temperatura efectiva y los rangos de pH, y las capacidades del sustrato.

Detergentes

Las enzimas se han usado en muchos tipos de detergentes durante más de 30 años desde que fueron introducidas por primera vez por Novozymes. El uso tradicional de enzimas en los detergentes para el lavado de ropa involucra a aquellas que degradan las proteínas que causan manchas, como las que se encuentran en las manchas de césped, el vino tinto y el suelo. Las lipasas son otra clase útil de enzimas que se pueden usar para disolver manchas de grasa y limpiar trampas de grasa u otras aplicaciones de limpieza a base de grasa.

Actualmente, un área popular de investigación es la investigación de enzimas que pueden tolerar, o incluso tener actividades más altas, en temperaturas cálidas y frías. La búsqueda de enzimas termotolerantes y crio-tolerantes se ha extendido por todo el mundo. Estas enzimas son especialmente deseables para mejorar los procesos de lavado en ciclos de agua caliente y / o a bajas temperaturas para lavar colores y tintes oscuros.También son útiles para procesos industriales donde se requieren altas temperaturas, o para la biorremediación en condiciones difíciles (por ejemplo, en el Ártico). Se buscan enzimas recombinantes (proteínas modificadas genéticamente) usando diferentes tecnologías de ADN, tales como mutagénesis dirigida al sitio y barajado de ADN.

Textiles

Las enzimas ahora se usan ampliamente para preparar las telas de las que están hechas su ropa, muebles y otros artículos para el hogar.

Las crecientes demandas para reducir la contaminación causada por la industria textil han impulsado los avances biotecnológicos que han reemplazado a las sustancias químicas agresivas con enzimas en casi todos los procesos de fabricación de textiles. Las enzimas se usan para mejorar la preparación del algodón para tejer, reducir las impurezas, minimizar los "tirones" en la tela o como pretratamiento antes de morir para reducir el tiempo de enjuague y mejorar la calidad del color. Todos estos pasos no solo hacen que el proceso sea menos tóxico y respetuoso con el medio ambiente, sino que también reducen los costos asociados con el proceso de producción y el consumo de recursos naturales (agua, electricidad, combustibles) y mejoran la calidad del producto textil final.

Alimentos y bebidas

Esta es la aplicación doméstica para la tecnología de enzimas con la que la mayoría de la gente ya está familiarizada. Históricamente, los seres humanos han estado utilizando enzimas durante siglos, en las primeras prácticas biotecnológicas, para producir alimentos, sin realmente saberlo.

Era posible hacer vino, cerveza, vinagre y quesos, por ejemplo, debido a las enzimas en las levaduras y bacterias que se utilizaron.

La biotecnología ha permitido aislar y caracterizar las enzimas específicas responsables de estos procesos. Ha permitido el desarrollo de cepas especializadas para usos específicos que mejoran el sabor y la calidad de cada producto. Las enzimas también se pueden usar para hacer que el proceso sea más económico y más predecible, por lo que se garantiza un producto de calidad con cada lote preparado. Otras enzimas reducen el tiempo requerido para el envejecimiento, ayudan a aclarar o estabilizar el producto o ayudan a controlar el contenido de alcohol y azúcar.

Durante años, las enzimas también se han usado para convertir el almidón en azúcar. Los jarabes de maíz y trigo se utilizan en toda la industria alimentaria como edulcorantes. Usando tecnología de enzimas, la producción de estos edulcorantes puede ser menos costosa que usar azúcar de caña de azúcar. Las enzimas se han desarrollado y mejorado utilizando métodos biotecnológicos, para cada paso del proceso.

Cuero

En el pasado, el proceso de curtir pieles en cuero utilizable implicaba el uso de muchos productos químicos nocivos. La tecnología enzimática ha avanzado de tal manera que algunos de estos productos químicos pueden ser reemplazados y el proceso es más rápido y más eficiente. Hay enzimas que se pueden aplicar a los primeros pasos del proceso donde se eliminan la grasa y el pelo de las pieles. Las enzimas también se usan durante la limpieza y la eliminación de queratina y pigmento, y para mejorar la suavidad de la piel. También ayudan a estabilizar el cuero durante el proceso de curtido para evitar que se pudra.

Plástico biodegradable

Los plásticos fabricados con métodos tradicionales provienen de recursos de hidrocarburos no renovables.Consisten en largas moléculas de polímero que están estrechamente unidas entre sí y no pueden descomponerse fácilmente descomponiendo microorganismos. Los plásticos biodegradables se pueden fabricar utilizando polímeros vegetales de trigo, maíz o patatas, y consisten en polímeros más cortos y más fácilmente degradados.

Dado que los plásticos biodegradables son más solubles en agua, muchos productos actuales que los contienen son una mezcla de polímeros biodegradables y no degradables. Ciertas bacterias pueden producir gránulos de plástico dentro de sus células. Los genes de las enzimas involucradas en este proceso se han clonado en plantas que pueden producir los gránulos en sus hojas. El costo de los plásticos basados ​​en plantas limita su uso, y no se han reunido con la aceptación generalizada del consumidor.

Bioetanol

El bioetanol es un biocombustible que ya ha recibido amplia aceptación pública. Es posible que ya esté usando bioetanol cuando agrega combustible a su vehículo. El bioetanol puede producirse a partir de materiales vegetales amiláceos utilizando enzimas capaces de realizar la conversión de manera eficiente. En la actualidad, el maíz es una fuente ampliamente utilizada de almidón, sin embargo, el creciente interés en el bioetanol está causando preocupación a medida que los precios del maíz aumentan y el maíz como fuente de alimento se ve amenazado. Otras plantas que incluyen trigo, bambú u otras hierbas son posibles fuentes candidatas de almidón para la producción de bioetanol.

Es discutible si el costo de producir bioetanol es menor que el consumo de combustibles fósiles, en términos de emisiones de gases de efecto invernadero. La producción de bioetanol (cultivos en crecimiento, envíos, fabricación) todavía requiere una gran cantidad de recursos no renovables. La investigación tecnológica y la manipulación de enzimas para hacer que el proceso sea más eficiente, requiriendo menos material vegetal o consumiendo menos combustibles fósiles, están en proceso para mejorar en esta área de la biotecnología.