Inmovilización de Biocatalizadores: Métodos, Ventajas y Aplicaciones en Biotecnología

Inmovilización de Biocatalizadores: Métodos, Ventajas y Aplicaciones

Ventajas de la Inmovilización

• Diseño de reactores específicos: Permite el uso de cargas elevadas de biocatalizador, lo que aumenta la velocidad de reacción.
• Tamaño reducido del reactor.
• Mayor pureza y estabilidad del producto.
• Condiciones de reacción más suaves.
• Control de las concentraciones de intermediarios.

Inmovilización Física por Atrapamiento

• Método general y sencillo.
• Poca pérdida de actividad.
• Gran viabilidad.
• Se requiere poca cantidad de enzima.
• El biocatalizador no sufre alteraciones en su estructura.
• Fácil de obtener distintas geometrías.
• Control de las condiciones de polimerización.
• Desventajas: Se puede perder proteína. Los geles pueden disolverse con quelantes de Ca. Baja resistencia (se pueden usar endurecedores).

Inclusión en Membranas

Se retiene el biocatalizador en un espacio limitado por una membrana semipermeable que permite el paso del sustrato y producto, pero no del biocatalizador.

Tipos de Membrana

• Microencapsulación: El biocatalizador queda retenido en la suspensión dentro de partículas esféricas. Sistema bifásico. Líquido emulsionado en solución acuosa (polimerización de la interfase).

• Membranas Preformadas: Membranas fabricadas en donde se introduce el biocatalizador. El sistema más utilizado son las fibras huecas. El tamaño del poro permite el paso de nutrientes y productos, reteniendo el biocatalizador. Existen dos espacios distintos: el del biocatalizador y el del medio de reacción.

Unión Química por Adsorción

• Sencillo.
• No hay cambios conformacionales, se mantiene la actividad específica.
• Coste moderado.
• Desventajas: Debilidad en las fuerzas de unión. Reversibilidad. Contaminación del producto. Corta vida media.

Tindalización

Se realiza en 3 sesiones consecutivas de calentamiento a temperatura entre la temperatura mínima letal (TML) para la forma vegetativa y los 100ºC, solo por el tiempo necesario para su destrucción (60 min). Intervalos de tiempo de incubación adecuados para la germinación de esporas (24 h). Para medios termolábiles (resistentes a la temperatura) o cuando el contaminante es una bacteria esporulante.

Proceso General de Obtención y Purificación de Productos Biotecnológicos

Caldo de cultivo → Separación de insolubles (centrifugación/filtración) →

• Producto extracelular
• Producto intracelular

Rotura celular (disrupción celular)

Separación de restos celulares (centrifugación/floculación/sedimentación/filtración)

Separación o concentración (extracción/destilación/adsorción)

Purificación (cromatografía/precipitación/operaciones de membrana)

Refinado (cristalización/secado)