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Biotransformación

La biotransformación es la modificación bioquímica de un compuesto químico o de una mezcla de compuestos químicos. Las biotransformaciones pueden llevarse a cabo con células enteras, sus lisados ​​o enzimas purificadas. [1] Cada vez más, las biotransformaciones se efectúan con enzimas purificadas . Las principales industrias y tecnologías que salvan vidas dependen de las biotransformaciones. [2] [3]

Ventajas y desventajas

En comparación con la producción convencional de sustancias químicas, las biotransformaciones suelen resultar atractivas porque su selectividad puede ser elevada, lo que limita la coproducción de coproductos indeseables. Muchas biotransformaciones, que generalmente funcionan a temperaturas y presiones moderadas en soluciones acuosas, son "ecológicas" . Los catalizadores, es decir, las enzimas, se pueden mejorar mediante manipulación genética. [ cita requerida ]

La biotecnología suele estar limitada por el alcance del sustrato. Los productos petroquímicos, por ejemplo, no suelen ser susceptibles de biotransformaciones, especialmente en la escala requerida para algunas aplicaciones, por ejemplo, los combustibles. Las biotransformaciones pueden ser lentas y, a menudo, son incompatibles con las altas temperaturas, que se emplean en la síntesis química tradicional para aumentar las velocidades. Las enzimas generalmente solo son estables a <100 °C y, por lo general, a temperaturas mucho más bajas. Las enzimas, como otros catalizadores, son venenosas. En algunos casos, el rendimiento o la reciclabilidad se pueden mejorar mediante el uso de enzimas inmovilizadas . [ cita requerida ]

Histórico

La elaboración de vino y cerveza son ejemplos de biotransformaciones que se han practicado 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 requerida ]

Ejemplos modernos

Productos farmacéuticos

Los antibióticos betalactámicos , como la penicilina y la cefalosporina, 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 galones de volumen. Se utilizan azúcares, metionina y sales de amonio como fuentes de C, S, N. Para la producción de penicilina se utiliza Penicillium chrysogenum modificado genéticamente. [4]

Algunos esteroides se hidroxilan in vitro para producir fármacos.

Azúcares

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 .

Aminoácidos

Los aminoácidos se producen a veces industrialmente mediante transaminasas . En otros casos, los aminoácidos se obtienen mediante biotransformaciones de péptidos utilizando peptidasas . [ cita requerida ]

Acrilamida

Con acrilonitrilo y agua como sustratos, las enzimas nitrilo hidratasas se utilizan para producir acrilamida , un monómero valioso . [ cita requerida ]

Biocombustibles

Muchos tipos de combustibles y lubricantes se producen mediante procesos que incluyen biotransformaciones a partir de precursores naturales como grasas , celulosa y azúcares . [ cita requerida ]

Véase también

Referencias

  1. ^ "Biotransformación". IUPAC Goldbook . 2014. doi : 10.1351/goldbook.B00667 . Consultado el 14 de febrero de 2022 .
  2. ^ Andrés Liese; Karsten Seelbach; Christian Wandrey (2006). Liese, Andreas; Seelbach, Karsten; Wandrey, cristiano (eds.). Biotransformaciones industriales (2 ed.). Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/3527608184. ISBN 978-3-527-31001-2.
  3. ^ Kamm, Birgit; Gruber, Patrick R.; Kamm, Michael (2016). "Biorrefinerías-Procesos y Productos Industriales". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. págs. 1–38. doi :10.1002/14356007.l04_l01.pub2. ISBN 978-3-527-30673-2.
  4. ^ Elander, RP (2003). "Producción industrial de antibióticos β-lactámicos". Applied Microbiology and Biotechnology . 61 (5–6): 385–392. doi :10.1007/s00253-003-1274-y. PMID  12679848. S2CID  43996071.
  5. ^ Hobbs, Larry (2009). "21. Edulcorantes a partir de almidón: producción, propiedades y usos". En BeMiller, James N.; Whistler, Roy L. (eds.). Almidón: química y tecnología (3.ª ed.). Londres: Academic Press/Elsevier. págs. 797–832. doi :10.1016/B978-0-12-746275-2.00021-5. ISBN 978-0-12-746275-2.