Enzimas

BIOCATALIZADORES INMOVILIZADOS

1. Biocatalizadores
El uso de biocatalizadores para llevar a cabo biotransformaciones, es un área de la biotecnología en continua expansión. El término biocatalizador puede referirse tanto a enzimas aisladas como a células enteras. El uso de células enteras evita las etapas de extracción y purificación necesarias en el caso de enzimas aisladas, que acarreaninactivación y aumento de los costos.
A pesar de sus excelentes propiedades catalíticas, en muchas ocasiones  las enzimas no poseen todas las propiedades necesarias para su implantación como catalizadores en reactores industriales. Las enzimas son catalizadores solubles, generalmente inestables y muy a menudo altamente inhibidos por altas concentraciones de substratos y productos de reacción, ademáslos procesos de recuperación son caros y por lo tanto no se pueden reutilizar. Con los procesos de inmovilización se han podido superar estos inconvenientes, permitiendo que el proceso biotecnológico sea económicamente rentable.


2. Biocatalizadores inmovilizados: Definición

Según la definición de la European Federation of Biotchnology (1983), los biocatalizadores inmovilizados son:

“Enzimas océlulas enteras, confinados o localizados en cierta región definida del espacio, con retención de su actividad catalítica y si es necesario de su viabilidad y que pueden ser utilizados de modo repetido y continuo”.

El primer intento por inmovilizar enzimas ocurrió en 1916, año en el que Nelson y Griffith adsorbieron una invertasa en carbón activado y alúmina.

3. Ventajas de los biocatalizadoresinmovilizados
3.1. Aumento de la estabilidad de la enzima o célula inmovilizada:
Tanto las células como las enzimas inmovilizadas están protegidas por el soporte frente a los cambios de pH, T, fuerza iónica etc. en el seno del solvente, lo que se refleja en un aumento de la estabilidad.

3.2. Aumento de la productividad enzimática: La gran ventaja del uso de biocatalizadores inmovilizados estárelacionada con la fácil separación del catalizador del medio de reacción sin pérdida de actividad y por lo tanto con la posibilidad de reutilización. Esto permite aumentar notablemente la productividad por unidad de enzima con respecto al uso de enzima soluble, disminuyendo así los costos del proceso.

3.3. Aumento de la facilidad de recuperación y purificación de los productos.
Dado que elproducto se puede separar fácilmente del biocatalizador, se elimina la etapa de inactivación de la enzima necesaria para los solubles, a los efectos de detener la reacción

3.4. Posibilidad de diseñar un reactor enzimático de fácil manejo y control, adaptado a la aplicación de la enzima inmovilizada. Se pueden utilizar reactores que operen en batch o en continuo (tanque agitado, lecho fluidizado,lecho empaquetado).

4. Desventajas de los biocatalizadores inmovilizados
4.1. Pérdida de la actividad enzimática: lamentablemente durante el proceso de inmovilización el enzima pierde algo de su actividad, debido a la desnaturalización por el calor, cambios de pH, radicales libres etc. generados durante el proceso.

4.2. Aumentan los problemas difusionales: relacionado con la facilidad de acceso delos reactivos hacia el catalizador, es un problema de transferencia de masa.

4.3. Se aumenta el costo del proceso: cuando se trata de enzimas inmovilizadas el principal factor en contra es el precio: al alto coste que supone el aislamiento y purificación del enzima, hay que añadir el costo del soporte y del proceso de inmovilización.

5. Soportes utilizados

Los soportes a ser utilizado en losprocesos de inmovilización deben cumplir las siguientes características:
▪ Alta área superficial
▪ Alta capacidad de carga
▪ Buena permeabilidad
▪ Ser insoluble en las condiciones de reacción
▪ Presentar buena estabilidad química, mecánica, térmica
▪ Comercialmente accesible en cuanto a costo y disponibilidad

Los soportes se pueden clasificar en inorgánicos y orgánicos...