Técnica para mejorar la eficacia de las enzimas: Inmovilización

Para disminuir la sensibilidad de la enzima se suele inmovilizar la enzima. Una enzima inmovilizada es una enzima que se ha englobado en un material inerte e insoluble. Entre otros beneficios, las enzimas inmovilizadas:

  • La inmovilización aumenta la estabilidad de las enzimas ante los cambios de temperatura y pH, con lo que se reduce la tasa a la que se degradan y han de ser reemplazadas.
  • Permite la separación de la enzima de la mezcla de la reacción y permite su reutilización, por lo que es un proceso más eficiente y más económico y por eso es ampliamente utilizado en la industria para las reacciones catalizadas por enzimas.
  • Los sustratos pueden exponerse a concentraciones enzimáticas más altas que cuando las enzimas están disueltas, lo que acelera las tasas de reacción.

Entre los métodos de inmovilización enzimática encontramos su atrapamiento en esferas de alginato de calcio (esferificación), que es uno de los métodos más simples. Este método de atrapamiento es rápido, seguro, barato y versátil.

La esferificación se debe a la gelificación de la solución debido a la unión entre moléculas de alginato con los iones de calcio. Todas las uniones que se producen entre las cadenas de moléculas del alginato y los átomos de calcio se disponen formando una malla con forma de “caja de huevos”.[1]

El alginato es un polisacárido natural derivado de la pared celular de las algas pardas. Estructuralmente, el alginato es un polisacárido lineal poliónico e hidrofílico, formado a partir de dos monómeros de ácidos urónicos: β-D-manuronato (M) y α-L-guluronato (G), unidos por enlaces glucosídicos beta y alfa (1à 4). Estos monómeros pueden ordenarse dentro del polímero en cadenas de M consecutivos (M-block), de G consecutivos (G-block) o alternados (MG-block).

Los alginatos se encuentran disponibles de forma comercial como sales de sodio solubles en agua y se han utilizado durante años en las industrias farmacéuticas y alimentarias como espesantes, emulsionantes y gelificantes. La mayor parte de la producción de alginato mundial es a partir de macroalgas, siendo los géneros Laminaria, Macrocystis y Ascophyllum.[2]

El otro compuesto que interviene en la gelificación es la solución de calcio. Generalmente se usa el cloruro de calcio (CaCl2) ya que es un gran donador de iones calcio, permitiendo una esferificación casi instantánea.[3]

El alginato de calcio es una sustancia gelatinosa e insoluble en agua que se crea mediante la reacción del alginato de sodio y el cloruro de calcio. Se obtiene al añadir la solución de alginato de sodio sobre la solución de cloruro de calcio, produciéndose una polimerización instantánea y la precipitación de las esferas de alginato de calcio seguida de una gelificación gradual del interior según penetren los iones de calcio. El gel resultante es inerte bioquímicamente y estable mecánicamente, presentando espacios intersticiales adecuados para la inmovilización enzimática. Tiene una textura fibrosa y, al ser insoluble en agua, se puede recuperar por filtración con un colador.

 

[1] Diaz, T. (11 de marzo de 2015). Esferificación, la técnica que inició la gastronomía molecular. Obtenido de Una bióloga en la cocina.: https://unabiologaenlacocina.wordpress.com/2015/03/11/esferificacion-la-tecnica-que-inicio-la-gastronomia-molecular/

 

[2] Lagos Susaeta, D. (2016) “PRODUCCIÓN DE ÁCIDO PIRÚVICO Y GLICERALDEHÍDO A PARTIR DE ALGINATO MEDIANTE INMOVILIZACIÓN ENZIMÁTICA EN SUPERFICIE CELULAR.” Universidad de Chile. Facultad de ciencias físicas y matemáticas de departamento de ingeniería química y biotecnología.

 

[3] Diaz, T. (11 de marzo de 2015). Esferificación, la técnica que inició la gastronomía molecular. Obtenido  de Una bióloga en la cocina.: https://unabiologaenlacocina.wordpress.com/2015/03/11/esferificacion-la-tecnica que-inicio-la-gastronomia-molecular/

 

 

 

 

 

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