dissabte, 6 de desembre del 2008

Aplicacións dels enzims en la industria

Gemma Freixes Prous Curs 2008-2009

Els enzims, cada dia més, són usats per la indústria en la fabricació de molts productes, ja que són més específics, són biodegradables (respectuosos amb el medi ambient), evita l’ús de compostos químics tòxics…
Els enzims s’han utilitzat des de sempre, sobretot en la industria alimentaria, en la producció del pa, cervesa, formatge, vi, etc. En la majoria d’aquestes aplicacions mil•lenàries l’encarregat de transformar el substrats és el llevat, gracies als enzims que conté.
A partir dels anys 80 gràcies al desenvolupament de la enginyeria genètica, enginyeria de proteïnes i enginyeria química l’ús dels enzims en la indústria creix en un camp on cada vegada són més importants.
S’utilitzen enzims en la indústria alimentaria, tèxtil, en els detergents, en la producció de biocarburants, en la indústria paperera, en la degradació del midó i la cel•lulosa per produir etanol, sector farmacèutic, síntesi química i química fina, etc.
Els enzims més importants en la indústria són les glicosil hidrolases, les proteases i les lipases.
Les glicosil hidrolases trenquen els enllaços glucosídics entre els monòmers dels oligosacàrids i polisacàrids o entre un monòmer i una part no glucosídica (Aglicó). Generalment els polisacàrids que tenen enllaços beta, com la cel•lulosa, tenen funcions estructurals, en canvi els que tenen enllaços alfa, com el midó o el glicogen, tenen funcions energètiques ( la lactosa és l’excepció amb enllaços beta).

Les principales glicosil hidrolases són: les alfa-amilases (3.2.1.1), les beta-amilases (3.2.1.2) i amiloglucosidases (3.2.1.3), les cel•lulases, xilanases, les beta-glucosidades i les beta-galactosidases.
Les alfa-amilases trenquen els enllaços alfa-1,4 interns a l’atzar, el producte de les beta-amilases és la maltosa, i les amiloglucosidades trenquen els enllaços terminals i alliberen glucosa. Els enllaços alfa-1,6 del midó i el glicogen són trencats per l’amilo-alafa(1,6)glucosidasa i també per la amiloglucosidasa.
Les alfa i beta amilases s’utilitzen en el processament del midó per a l’obtenció de sucres, per a l’obtenció de etanol..., en la indústria alimentaria (pa, cervesa, galetes...), en els detergents, en la indústria tèxtil...
Les amiloglucosidases són usades en la elaboració de la pasta de dents i en el processament del midó.

Les cel•lulases, que estan formades per les endoglucanases (3.2.1.4) i per les exoglucanases (3.2.1.91), i les xilanases (3.2.1.8), són els enzims encarregats de trencar els enllaços beta dels polisacàrids cel•lulosa i xilà, respectivament, tal i com suggereix el seu nom.
Les cel•lulases s’utilitzen en els detergents (en aquest cas estan presents en el producte final), en la indústria tèxtil, en l’alimentació animal, en l’obtenció de sucs de fruita...

Les cel•lulases i les xilanases conjuntament s’utilitzen en l’aprofitament de la biomassa i en la indústria paperera.

Les beta-glucosidases (3.2.1.21) trenquen l’enllaç beta de la cel•lobiosa, que és un disacàrid de glucosa beta-1,4.
Les beta-glucosidases s’utilitzen en l’aprofitament de la biomassa i en la millora de l’aroma primari dels vins blancs.

Les beta-galactosidades (3.2.1.23) són les encarregades de hidrolitzar la lactosa.
Tots aquests enzims poden tenir més d’una activitat enzimàtica. Molts d’ells estan formats per diferents dominis (domini catalític, domini enllaçant i domini d’unió a la cel•lulosa (cellulose binding domain, CBD)


Les proteases (3.4.x.x) són els enzims encarregats d’hidrolitzar els enllaços peptícics que hi ha en les proteïnes. Molts d’ells són específics pel lloc on tallen.
Les serin-proteases (tripsina, elastasa, quimiotripsina...) tenen tres aminoàcids catalítics: una serina, una Histidina i un Aspartat.
En canvi les tiol-proteases (papaïna, per exemple) enlloc d’una serina trobem una cisteïna.

Algunes de les aplicacions industrials de les proteases són en la indústria alimentària (en l’elaboració d’extractes de carn i peix, intensificadors del gust i de l’aroma...), en l’elaboració de productes làctics, com el formatge, les llets infantils, en els detergents, en el control de la terbolesa i l’escuma de la cervesa, en la indústria tèxtil (adobat de les pells), en l’alimentació animal, etc.


Les lipases (3.1.x.x) són enzims que trenquen els enllaços èster dels lípids. Catalitzen reaccions en una interfase lípid-aigua i per aquesta raó no segueixen una cinètica de Michaelis-Menten.

Sovint s’extreuen d’animals o microorganismes. Tenen una elevada enantioselectivita, són estables en medis orgànics i no necessiten cofactors per a fer la seva funció. Per aquests motius són enzims molts utilitzats en reaccions de síntesi en medis no aquosos.

S’utilitzen les lipases industrialment en la maduració de formatges, en els detergents, en l’alimentació animal, en productes cosmètics, en la producció d’oli, etc.