Los jeans que usa, el jugo de naranja que bebe, el detergente que usa: Ninguno sería posible sin la actividad de las enzimas. Actualmente, las enzimas utilizadas en la industria se producen a través de un proceso costoso y laborioso, que requiere almacenamiento en frío. Pero unUn nuevo enfoque innovador, introducido por la investigación de la Facultad de Medicina Dental de Penn, está abriendo una forma completamente nueva de producir estas valiosas proteínas.
Dos nuevos estudios, dirigidos por el bioquímico de Penn Dental Medicine, Henry Daniell, revelan que las enzimas cultivadas en plantas pueden ser tan efectivas como la enzima tradicional derivada de microbios en la realización de una serie de tareas industriales, desde limpiar la pulpa de naranja del equipo de jugo, limpiar la ropamanchas, eliminación de tinte de textiles o desapilamiento de telas. Dichas enzimas cultivadas en plantas tienen el beneficio adicional de ser más baratas de producir y estables en forma de polvo, sin necesidad de refrigeración.
"Algunas de nuestras enzimas son aún más eficientes que los procesos actuales porque evita todas las etapas que se requieren para procesar los productos microbianos: fermentación, purificación y almacenamiento y transporte en frío", dice Daniell. "Estoy emocionado de tenerfue pionera en la producción de tecnología que forma parte de las actividades cotidianas y puede marcar una gran diferencia en la asequibilidad ".
La tecnología ha llevado al lanzamiento de Phyllozyme, una empresa emergente que ahora ocupa espacio de laboratorio en el Centro Pennovation, un entorno de incubación que alberga a unos 350 innovadores en el desarrollo de Pennovation Works de la Universidad.
En el primer estudio, los investigadores de Penn usaron esta técnica para producir cinco nuevas enzimas derivadas de plantas y las compararon con otros 15 productos enzimáticos comerciales que ahora se derivan de microbios, generalmente levadura. Todos se usan comúnmente en la industria textil.Muchos se usan en detergentes; las enzimas como la lipasa y la mananasa pueden descomponer las moléculas complejas que están presentes en las manchas, como los aceites, el chocolate y el jugo.Otras enzimas se usan para permitir que la tela absorba o libere el tinte y para evitar la tela."pilling"
Al comparar los productos elaborados con plantas con los demás, una diferencia importante fue el poder de permanencia. Las enzimas disponibles comercialmente necesitaban mantenerse refrigeradas, y su actividad disminuyó a un pH o temperaturas más altas. En contraste, los productos elaborados a base de plantas fueronestable en almacenamiento a temperatura ambiente por hasta 16 meses, y se mantuvo efectivo en un amplio rango de valores de pH y temperaturas.
El equipo de Penn puso las enzimas en acción en "una comparación directa", dice Daniell, probando su capacidad para eliminar el tinte índigo del denim "biolavado", tejido de punto sin pastillas "biopulido",y eliminar las manchas de chocolate y aceite de mostaza. En todos los casos, las enzimas filozimas correspondientes lograron resultados comparables, y en algunos casos mejores, que sus contrapartes producidas por microbios. Experimentos en Penn Dental Greenhouse, ubicado en Pennovation Works, y enla planta de cultivo hidropónico Fraunhofer demostró que la producción de enzimas en plantas de tabaco o lechuga podía generar rendimientos significativos, y que los productos enzimáticos resultantes eran efectivos y activos, incluso cuando las plantas se cosechaban en varios puntos de tiempo.
En un segundo documento, que examinó específicamente las pectinasas, que son enzimas que descomponen la pectina, un componente natural de las frutas, un aditivo para ciertos alimentos y un componente de la fibra de algodón. Los fabricantes de jugos usan pectinasas para mantener su equipo libre de pulpaacumulación. Los fabricantes de textiles lo usan para romper el revestimiento del algodón que bloquea la absorción de agua. Contraintuitivamente, la fibra de algodón natural no absorbe agua hasta que las enzimas eliminan la pectina.
Al igual que en el otro estudio, los investigadores de Penn colaboraron con científicos de otras instituciones para enfrentar las pectinasas derivadas de plantas contra ocho pectinasas líquidas producidas por microbios disponibles en el mercado. Como antes, las enzimas de origen vegetal fueron estables hasta 16 meses y funcionaronen un amplio rango de temperaturas y pH. Las pectinasas líquidas perdieron actividad a un pH más alto.
Utilizando equipos normalmente apalancados en la industria textil, el equipo dirigido por Penn demostró que las enzimas de origen vegetal podrían descomponer de manera más efectiva la pectina en la tela de algodón, permitiendo que el agua se absorba más rápido, en un proceso llamado biodetección. Este es un paso necesario.en teñido de tela también.
También probaron las enzimas derivadas de las hojas para clarificar el jugo de naranja, un paso que permite que el jugo se licue más fácilmente y también libera sabor y nutrientes de la pulpa de la fruta. Aquí, también, las enzimas derivadas de las plantas eran iguales si nomejor que las producciones comerciales derivadas de microbios. Daniell señala que un cóctel de diferentes enzimas puede permitir a los fabricantes de jugos darse cuenta aún más de los beneficios nutricionales del jugo, liberando más nutrientes que de otra manera no serían digeribles de la pulpa.
Daniell está entusiasmado con el potencial de estos productos para remodelar los procesos industriales, particularmente porque las prácticas actuales, por ejemplo en la industria textil, implican la producción de una gran cantidad de contaminantes químicos que pueden dañar las vías fluviales alrededor de las instalaciones textiles.espera que esta tecnología pueda abordar otras cuestiones clave.
"La tecnología actual para producir enzimas no ha avanzado durante décadas", dice Daniell. "No ha habido movimiento en el costo o la estabilidad. Si estamos vendiendo estas enzimas a algo así como una compañía de jugos, sería una granventaja de tener un producto seguro, económico y estable al que puedan recurrir como alternativa a las enzimas disponibles actualmente ".
Las enzimas de origen vegetal también sirven como un hito en el campo de la ingeniería genética, como el primer producto proteico hecho en hojas para uso comercial.
"Es increíble presenciar un producto comercial que impactará a tantas personas y procesos que emergen de nuestra escuela", dice Mark Wolff, decano de Penn Dental Medicine de Morton Amsterdam. "Henry está ayudando a trazar un camino de innovación que sé que 'Veré a muchos otros profesores y estudiantes en los próximos años ".
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Materiales proporcionados por Universidad de Pennsylvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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