Aquí hay algunos ejemplos de biotecnología enzimática que puede usar todos los días en su propia casa. En muchos casos, los procesos comerciales primero explotaron enzimas naturales. Sin embargo, esto no significa que la (s) enzima (s) que se utilizan fueran tan eficientes como podrían ser.
Con el tiempo, la investigación y los métodos mejorados de ingeniería de proteínas, muchas enzimas se han modificado genéticamente. Estas modificaciones les permiten ser más efectivos a las temperaturas, pH u otras condiciones de fabricación deseadas, normalmente inadecuadas para la actividad enzimática (por ejemplo, productos químicos agresivos). También son más aplicables y eficientes para aplicaciones industriales o domésticas.
Eliminación de adhesivos
Enzimas son utilizados por la industria de la pulpa y el papel para la remoción de "pegajosos", los pegamentos, adhesivos y revestimientos que se introducen en la pulpa durante el reciclaje del papel. Los adhesivos son materiales orgánicos pegajosos, hidrófobos y flexibles que no solo reducen la calidad del producto de papel final, sino que pueden obstruir la maquinaria de la fábrica de papel y costar horas de inactividad.
Históricamente, los métodos químicos para eliminar los pegajosos no han sido 100% satisfactorios. Las adherencias se mantienen unidas por enlaces éster y el uso de enzimas esterasas en la pulpa ha mejorado enormemente su eliminación.
Las esterasas cortan los pegajosos en compuestos más pequeños y solubles en agua, lo que facilita su eliminación de la pulpa. Desde principios de la mitad de esta década, las esterasas se han convertido en un método común para controlar las adherencias.
Detergentes
Las enzimas se han utilizado 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 ropa involucró a aquellos que degradan las proteínas causando manchas, como las que se encuentran en las manchas de césped, vino tinto y tierra. 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 de investigación popular es la investigación de enzimas que pueden tolerar, o incluso tener actividades más altas, en temperaturas frías y calientes. La búsqueda de enzimas termotolerantes y criotolerantes 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.
También son útiles para procesos industriales donde se requieren altas temperaturas o para la biorremediación en condiciones difíciles (por ejemplo, en el Ártico). Se están buscando enzimas recombinantes (proteínas manipuladas) utilizando diferentes tecnologías de ADN, como la mutagénesis dirigida al sitio y la mezcla de ADN.
Textiles
En la actualidad, las enzimas se utilizan ampliamente para preparar las telas de las que están hechas la ropa, los muebles y otros artículos del hogar. Las crecientes demandas para reducir la contaminación causada por la industria textil ha impulsado la biotecnología avances que han reemplazado los productos químicos agresivos con enzimas en casi toda la fabricación textil Procesos.
Las enzimas se utilizan para mejorar la preparación del algodón para tejer, reducir las impurezas, minimizar los “tirones” en la tela o como tratamiento previo antes de teñir para reducir el tiempo de aclarado y mejorar la calidad del color.
Todos estos pasos no solo hacen que el proceso sea menos tóxico y ecológico, sino que también reducen los costos asociados con el proceso de producción; y reducir el consumo de recursos naturales (agua, electricidad, combustibles) mejorando al mismo tiempo la calidad del producto textil final.
Alimentos y Bebidas
Es la aplicación doméstica de la tecnología enzimática con la que la mayoría de la gente ya está familiarizada. Históricamente, los seres humanos han estado usando enzimas durante siglos, en prácticas biotecnológicas tempranas, para producir alimentos, sin saberlo realmente.
En el pasado, era posible con menos tecnología hacer vino, cerveza, vinagre y quesos, porque las enzimas en la levadura y las bacterias presentes lo permitían.
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.
Reducción de costos y azúcar
Las enzimas también se pueden utilizar para hacer que el proceso sea más económico y predecible, por lo que se garantiza un producto de calidad con cada lote elaborado. Otras enzimas reducen el tiempo necesario para el envejecimiento, ayudan a aclarar o estabilizar el producto o ayudan a controlar el contenido de alcohol y azúcar.
Durante años, se han utilizado enzimas para convertir el almidón en azúcar. Los jarabes de maíz y trigo se utilizan en toda la industria alimentaria como edulcorantes. Usando tecnología enzimática, 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 en el proceso de producción de alimentos.
Cuero
En el pasado, el proceso de curtir las pieles para convertirlas en cueros utilizables implicaba el uso de muchos productos químicos nocivos. La tecnología enzimática ha avanzado de tal manera que algunos de estos productos químicos pueden reemplazarse al tiempo que se aumenta la velocidad y la eficiencia del proceso.
Las enzimas se pueden aplicar en los primeros pasos donde se eliminan la grasa y el pelo de las pieles. También se utilizan durante la limpieza y la eliminación de queratina y pigmentos, y para mejorar la suavidad de la piel. El cuero también se estabiliza durante el proceso de curtido para evitar que se pudra al usar ciertas enzimas.
Plástico biodegradable
Los plásticos fabricados por métodos tradicionales provienen de recursos de hidrocarburos no renovables. Consisten en moléculas de polímero largas que están estrechamente unidas entre sí y no pueden descomponerse fácilmente mediante la descomposición de microorganismos.
Plásticos biodegradables se pueden fabricar utilizando polímeros vegetales de trigo, maíz o patatas, y consisten en polímeros más cortos y que se degradan más fácilmente. Dado que los plásticos biodegradables son más solubles en agua, muchos de los 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 de origen vegetal limita su uso y no han tenido una amplia aceptación por parte de los consumidores.
Bioetanol
El bioetanol es un biocombustible que ya ha tenido una amplia aceptación pública. Es posible que ya esté usando bioetanol cuando agregue combustible a su vehículo. El bioetanol se puede producir a partir de materiales vegetales con almidón utilizando enzimas capaces de realizar la conversión de manera eficiente.
En la actualidad, el maíz es una fuente de almidón muy utilizada; sin embargo, el creciente interés en el bioetanol genera preocupación a medida que aumentan los precios del maíz y el maíz como suministro de alimentos se ve amenazado. Otras plantas como el trigo, el bambú o tipos de pastos son posibles fuentes candidatas de almidón para la producción de bioetanol.
Limitaciones enzimáticas
Como enzimas, tienen sus limitaciones. Por lo general, solo son efectivos a temperatura y pH moderados. Además, es posible que ciertas esterasas solo sean efectivas contra ciertos tipos de ésteres y la presencia de otros químicos en la pulpa puede inhibir su actividad.
Los científicos siempre están buscando nuevas enzimas y modificaciones genéticas de las enzimas existentes; para ampliar sus rangos de temperatura y pH efectivos y sus capacidades de sustrato.
Algunos pensamientos al concluir
En términos de emisiones de gases de efecto invernadero, se debate si el costo de producir y usar bioetanol es menor que el de refinar y quemar combustibles fósiles. La producción de bioetanol (cultivo, transporte, fabricación) todavía requiere una gran cantidad de recursos no renovables.
Biotecnología y las enzimas han cambiado mucho la forma en que funciona el mundo y cómo se mitiga la contaminación humana. En la actualidad, queda por ver cómo las enzimas seguirán afectando la vida cotidiana; sin embargo, si el presente es un indicio, es probable que se sigan utilizando enzimas para lograr cambios positivos en nuestra forma de vida.