Producción y purificación de enzimas a nivel industrial

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Producción y purificación de enzimas a nivel industrial

Inmovilización de enzimas

Ventajas

Reutilización

Separación simple

Estabilidad física y térmica

Matriz sólida insoluble: Adherencia/adsorción

Disminución actividad enzimática

Falta movilidad enzima

Garantizar buen contacto

Solución problema

Pérdida: reactivo soluble

Separación: Alto costo

Purificación y aislamiento

Métodos escalados

Centrifugación diferencial

Movimiento angular y fuerza centrípeda

Principio: Densidad

Cromatografía

Tipos

Líquida de alta resolución (HPLC)

Afinidad (Unión a ligando)

Exclusión molecular

Intercambio iónico

Columna

Fase móvil

Enzima interés en solución tamponada

Fase estacionaria

Matriz sólida porosa

Electroforesis

Ventaja: mayor especificidad

Uso matriz porosa (Agar, dextrano, etc.)

Principio: Migración partículas por masa/carga

Ultrafiltración

Baja selectividad

Ventaja

No gran fluctuación T°

No cambios de fase

Membranas porosidad fina (20nm-0.1um)

Principio: Fuerza aspiración/presión

Diálisis

Uso membranas semipermeables

Importancia: Tamaño poro

Principio: Gradientes concentración

Precipitación

Desventaja

Riesgo denaturación

Cambios de fase

Fraccionamiento

Reducción solubilidad

Solventes orgánicos (baja T°)

Elevada concentración iónica

Adición sales (pH controlado)

Sulfato amonio

Principio: Solubilidad

Adsorción selectiva

Post-adsorción

Elución: cambio pH

Lavado: agua/solución salina

Uso columna

Control pH

Hidróxidos de hierro/aluminio

Métodos simples

Desecación

Producto sólido

Clarificación y concentración

Elaboración

Origen microbiano

Etapas

3. Post-incubación

Producto líquido

Purificación

Uso directo: Preparado enzimático

Separación

Sólidos

Cell debris

Biomasa

2. Cultivo

Materias primas: medio de cultivo

Coste variable: enzima interés

Favorecedores crecimiento

Componentes nitrógenados

Materias proteicas

Materias azucaradas o amiláceas

Establecer condiciones óptimas

Reactores fermentación

Lecho fijo o fluidizado

Tanques agitados

Cultivos profundidad

Medios líquidos/semisólidos

Factores

Agitación

Aireación

pH

Temperatura

Máxima obtención enzima

1. Selección microorganismo

Cultivo enriquecimiento: cepa seleccionada

Preferencia

Tipo degradativo y extracelular

Cultivos microorganismos seleccionados

Enzima específica

Cepas mutantes

Incrementar rendimiento

Ahorro costo/tiempo

Origen animal/vegetal

Jugos de expresión

Autólisis, plasmólisis, congelación

Trituración/disrupción tejidos: Papilla

Extracción:Solvente (agua, acetona, glicerina)

Fuentes

Microbiana

Animal

Vegetal

Historia: Uso insdustrial

Actualidad

Amplio uso industrial

Investigación biológica

Detergentes

Textiles

Fármacos

Alimentos

Fuente: 90% Microorganismos

Fácil extracción (extracelulares)

Controlables y estables

Grandes cantidades/bajo costo

50% recombinantes

Ingeniería enzimática

Siglo XX

1979

Producción insulina recombinante

Aprobación como medicamento (1982)

1973

Hito: Ingeniería genética

Organismos genéticamente mutados

Introducción genes de interés

1960

Enzimas comerciales

Fuente: 70% Animales y plantas

Grandes cantidades de fuente/poca enzima

Variación geográfica y estacional

Difícil obtención

1926

Hito: Purificación y cristalización ureasa

Escalado industrial

Desmiente vitalismo

Siglo XIX

1894

Patente takadiastasa

Medicamento digestivo: Amilasas y proteasas

Obtención esporas hongos

Obtención proteasas (gran cantidad)

Savia plantas tropicales

Ablandadores de carne

Cocteles enzimáticos: Enzimas digestivas

Método de obtención: Matanza animales

Antigüedad

Empíricamente: Extractos crudos

Fermentaciones (cerveza, pan, queso)