PRODUCCIÓN DE UN DETERGENTE ENZIMÁTICO

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Las proteínas alcalinas son enzimas capaces de hidrolizar proteínas en medios de pH mayo a 7, por lo que la utilización en detergentes es más eficiente, este tipo d enzimas son producidas por bacterias alcalofilas del genero Bacillus, especialmente el Bacillus licheniformis el cual segrega una enzima conocida como subtilisina.

Aunque numerosos microorganismos producen la enzima proteasa, la proteasa segregada por Bacillus licheniformis tiene ventaja ya que estas enzimas trabajan mejor en condiciones alcalinas que prevalecen en líquidos de limpieza, además no pierden su actividad en un entorno que contenga gran variedad de productos químicos potencialmente inhibidores por lo que rutinariamente están formulados en detergentes de lavandería tales como iones de agentes activos de superficie, perfumes y otros aditivos.

Las proteasas alcalinas hidrolizan los enlaces peptídico de las proteínas, con lo cual convierten una molécula grande (como lo es una proteína) en muchas moléculas de menor tamaño, facilitando con ello la formación de la esfera de solvatación en torno a ellas y por lo tanto su arrastre, lográndose que con menor cantidad de detergente sea retirada mayor cantidad de materia orgánica.

Como se mencionó anteriormente las enzimas son utilizadas en un amplio rango de procesos especialmente como aditivos en el desarrollo de productos detergentes estas se encargan de remover las manchas de materia orgánica específica, en este caso las proteasas remueven materia orgánicas de origen proteico, como lo son mancha de vino tinto, café o tomate, las cuales son difíciles de eliminar, ya que no se disuelven en agua con facilidad y a elevadas temperaturas tienden a actuar como un pegamento en las fibras textiles de la ropa arrastrando consigo otros componentes y dificultando su extracción.

2 Justificación

2.1 Social y ambiental

En la actualidad se ha visto incrementada la demanda de productos que tengan un bajo impacto ambiental y que a su vez se cumplan los estrictos requerimientos de diversos procesos, como son los de lavado, esto ha llevado a muchos investigadores a dedicar tiempo y recursos en la búsqueda de enzimas proteolíticas que satisfagan tanto las necesidades del mercado de los detergentes como el cumplimiento a las diferentes normas ambientales.

La producción de ciertos compuestos por medio de tecnologías enzimáticas puede llegar a minimizar el requerimiento energético hasta un 60% y disminuir el gasto de agua hasta el 80%. En cuanto a los residuos que se producen, suelen ser en cantidades relativamente pequeñas y además se trata de compuestos biodegradables que pueden ser reciclados o vertidos sin tratamientos excesivos.

2.2 Tecnológica

Las proteasas producidas por Bacillus han demostrado ser, desde hace años una herramienta biotecnológica útil, no solo para mejorar la eficacia de los detergentes, sino también han sido utilizadas ampliamente en otro tipo de industrias, alcanzando y/o superando los métodos tradicionales.

Por lo anterior, existe una necesidad de enzimas con propiedades de tolerancia mayores a las actuales que se puedan acoplar a las condiciones extremas de los procesos industriales y a los agentes químicos presentes en los productos.

Por esto se consideran especies modificadas del genero Bacillus altamente productoras de proteasas, que puedan ser activas en un amplio rango tanto de pH, como de temperatura y además son compatibles con las diversas sustancias químicas presentes en los detergentes.

2.3 Económica

Las ventas de enzimas industriales en la actualidad alcanza los 2, 000 millones de dólares americanos anuales, con más de 500 productos para más de 50 aplicaciones principales. Aproximadamente el 75% de estas enzimas son lo que se denominan enzimas técnicas, utilizadas en detergentes, industria textil, del procesado de almidón y en la producción de alimentos y piensos. Se trata principalmente de enzimas hidrolíticas como las proteasas.

3. Estado del arte

3.1 Propiedades químicas y físicas de las enzimas.

Una enzima es una molécula proteica globular capaz de catalizar y acelerar reacciones químicas específicas, en un factor de 1012 a 1020 respecto a las reacciones no catalizadas enzimáticamente (Madigan y col., 1999; Whitaker, 1994). La actividad molar de las enzimas es muy alto; una molécula de enzima puede transformar hasta 600,000 moléculas de sustrato por segundo, como es el caso de Anhidrasa carbónica, 12,500 para lactasa y 700 para invertasa (Fennema, 1993).

Las enzimas actúan en medios acuosos, en condiciones suaves de temperatura y pH, por lo que no requieren el uso de disolventes orgánicos potencialmente peligrosos o contaminantes, ni grandes aportes de energía para alcanzar temperaturas elevadas. En algunos casos, la producción de ciertos compuestos por medio de tecnologías enzimáticas puede llegar a minimizar el requerimiento energético hasta un 60% y disminuir el gasto de agua hasta el 80%. Por ejemplo, la fabricación de poliésteres y polímeros acrílicos utilizando procesos biocatalíticos basados en la utilización de lipasas reduce la temperatura de reacción de polimerización de 200 º C a 60 º C y se elimina el uso de disolventes orgánicos. En cuanto a los residuos que se producen, suelen ser en cantidades relativamente pequeñas y además se trata de compuestos biodegradables que pueden ser reciclados o vertidos sin tratamientos excesivos.

Aunque todas las enzimas inicialmente se producen en las células, algunas son excretadas a través de las paredes de éstas y funcionan en el medio celular; por lo que se pueden reconocer 2 tipos de enzimas según el sitio donde actúen: enzimas intracelulares o endoenzimas (funcionan en la célula), y enzimas extracelulares o exoenzimas (actúan fuera de la célula).

3.2 Historia de las enzimas

La ingeniería enzimática se inicia el siglo antepasado, cuando Takamine en 1873 patentó las amilasas (diastasas) producidas por hongos en fermentación sólida y Hansen inició, en 1875, una empresa para la extracción de renina de ternera. T (García y col., 1993).

Para el primer cuarto del siglo pasado, ya se usaban enzimas proteolíticas de origen animal y vegetal, habiéndose otorgado una patente a Wallerstein (1910) para el uso de papaína en la clarificación en frío de cerveza y la famosa patente de Rohm en 1913 para el uso de tripsina en detergentes. Así alrededor de