La biotransformación es la modificación bioquímica de un compuesto químico o una mezcla de compuestos químicos. Las biotransformaciones se pueden realizar con células enteras, sus lisados o enzimas purificadas. [1] Cada vez más, las biotransformaciones se realizan con enzimas purificadas . Las principales industrias y tecnologías que salvan vidas dependen de las biotransformaciones. [2] [3]
En comparación con la producción convencional de productos químicos, las biotransformaciones suelen ser atractivas porque sus selectividades pueden ser altas, lo que limita la coproducción de coproductos indeseables. Generalmente operando bajo temperaturas y presiones suaves en soluciones acuosas, muchas biotransformaciones son "verdes" . Los catalizadores, es decir, las enzimas, se pueden mejorar mediante manipulación genética. [ cita necesaria ]
La biotecnología suele estar limitada por el alcance del sustrato. Los productos petroquímicos, por ejemplo, a menudo no son susceptibles de biotransformaciones, especialmente en la escala requerida para algunas aplicaciones, por ejemplo, los combustibles. Las biotransformaciones pueden ser lentas y a menudo incompatibles con las altas temperaturas, que se emplean en la síntesis química tradicional para aumentar las tasas. Las enzimas generalmente sólo son estables <100 °C y, por lo general, mucho más bajo. Las enzimas, al igual que otros catalizadores, son venenosas. En algunos casos, el rendimiento o la reciclabilidad se pueden mejorar mediante el uso de enzimas inmovilizadas . [ cita necesaria ]
La elaboración de vino y cerveza son ejemplos de biotransformaciones que se practican desde la antigüedad. El vinagre se produce desde hace mucho tiempo mediante fermentación, que implica la oxidación del etanol a ácido acético . La elaboración de queso tradicionalmente depende de microbios para convertir los precursores lácteos. El yogur se produce inoculando leche tratada térmicamente con microorganismos como Streptococcus thermophilus y Lactobacillus bulgaricus . [ cita necesaria ]
Los antibióticos betalactámicos , como la penicilina y las cefalosporinas , se producen mediante biotransformaciones en una industria valorada en varios miles de millones de dólares. Los procesos se llevan a cabo en recipientes de hasta 60,000 gal de volumen. Como fuentes de C,S,N se utilizan azúcares, metionina y sales de amonio. Para la producción de penicilina se utiliza Penicillium chrysogenum genéticamente modificado . [4]
Algunos esteroides se hidroxilan in vitro para dar medicamentos.
El jarabe de maíz con alto contenido de fructosa se genera mediante la biotransformación del almidón de maíz , que se convierte en una mezcla de glucosa y fructosa . La glucoamilasa es una enzima utilizada en el proceso. [5]
Las ciclodextrinas son producidas por transferasas .
En ocasiones, los aminoácidos se producen industrialmente mediante transaminasas . En otros casos, los aminoácidos se obtienen mediante biotransformaciones de péptidos utilizando peptidasas . [ cita necesaria ]
Con acrilonitrilo y agua como sustratos, las enzimas nitrilo hidratasa se utilizan para producir acrilamida , un monómero valioso . [ cita necesaria ]
Muchos tipos de combustibles y lubricantes se producen mediante procesos que incluyen biotransformaciones a partir de precursores naturales como grasas , celulosa y azúcares . [ cita necesaria ]