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28

Sep 2017

Nuevo microorganismo produce enzima de interés industrial con más sostenibilidad

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La Embrapa Agroenergia (DF) desarrolló un microorganismo genéticamente modificado que actúa como biofábrica capaz de producir un insumo utilizado en las industrias de biocombustibles, alimentos, bebidas, papel y tejidos. Eso insumo, las betaglicosidases, es un grupo de enzimas que actúan en la última etapa de la degradación de la celulosa de vegetales como algodón, caña-de-azúcar y eucalipto. El centro de investigación depositó pedido de patente de la tecnología, desarrollada conjuntamente con la Universidad Federal do Rio Grande (Furg).
Actualmente, la producción comercial de betaglicosidades es hecha principalmente por hongos o bacterias, que necesitan consumir azúcar u otra fuente de carbono para crecer. La novedad es que los investigadores consiguieron hacer con que esas enzimas sean producidas por otro tipo de microorganismo, una cianobacteria. Eso es ventajoso justamente porque ellas no precisan ser “alimentadas” con azúcares. Similares a microalgas, ellas son organismos unicelulares acuáticos que combinan características de microorganismos y plantas y realizan fotosíntesis. Por eso, precisan apenas de CO2 y luz para crecer y producir las enzimas.
El jefe de Investigación y Desarrollo de Embrapa Agroenergía, Bruno Brasil, explica que, por no precisar de azúcares u otras fuentes de carbono orgánico, las biofábricas de enzimas basadas en cianobacterias posen ventajas potenciales cuanto al costo de producción y capacidad de escalonamiento. La tecnología también es capaz de agregar más sostenibilidad a las cadenas productivas que emplean las enzimas, ya que, para crecer, esos organismos capturan CO2 de la atmosfera o de procesos productivos asociados. “Podrían consumir el CO2 que sale de las dornas de fermentación de usinas de azúcar y alcohol”, ejemplifica Brasil. Además, por no contener azúcares, los medios de cultivo de las cianobacterias son menos susceptibles a contaminaciones que reducen la productividad.
Gene amazónico
Mirando en esa ventaja de la sustitución de los hongos por cianobacterias, los investigadores depararon con el primer desafío: no se conocía, en la naturaleza, especies capaces de generar naturalmente cuantidades significativas de esas enzimas. Por eso, el equipo se dedicó logo a la modificación genética. Para aumentar la producción de betaglicosidases por la cianobacteria seleccionada, el grupo utilizó un gene encontrado en la comunidad bacteriana del suelo de la Foresta Amazónica. Eso gene había sido identificado anteriormente por otro equipo de Embrapa Agroenergía, que usa técnicas de Biología Molecular para acceder el DNA de microorganismos mismo sin cultivarlos en laboratorio.
Con eso nuevo gene siendo expreso, los científicos consiguieron multiplicar en hasta ocho veces el volumen de betaglicosidase producido por la cianobacteria. Embrapa y la Furg trabajan, ahora, para aumentar aún más esa productividad. Otra línea de desarrollo es la ingeniaría de enzimas. Con los protocolos de transformación desarrollado, el equipo quiere hacer con que los microorganismos generen betaglicosidases con nuevas propiedades, que potencialicen el rendimiento industrial. “La gente puede hacer con que eso microorganismo produzca una molécula ‘ingenierada’ del punto de vista molecular para que ella sea un producto mejor”, explica el profesor Luis Fernando Marins, de la Furg.
Mercado en crecimiento
El mercado global de enzimas es crecente: estimativas indican que ello debe atingir la cifra de US$ 5,4 billones en 2020. Actualmente, los fabricantes de detergentes son los mayores consumidores de esos insumos, que también son muy utilizados en la producción de raciones, alimentos y bebidas.
Investimentos para reducir el uso de petróleo y aumentar lo de materias-primas de origen renovable en la industria de transformación están abriendo espacio para las enzimas   que presentan acción en el proceso de degradación de la celulosa, grupo a que pertenecen las betaglicosidases. Lo que ellas hacen es deconstruir la estructura de la celulosa en varias etapas hasta reducirla a azúcares, como la glucosa, que, por su vez, pueden ser convertidos en diferentes productos – de etanol a fármacos. Perfeccionar la eficiencia y reducir el costo de esas enzimas son desafíos considerados piezas-clave para el crecimiento de la llamada bioeconomía.
Actualmente, betaglicosidases tiene sido utilizadas en las industrias de alimentos para blanqueamiento de sucos de frutas y para aumentar la calidad nutritiva de productos fermentados. Las cervecerías también as emplean, en procesos que facilitan la etapa de filtración. Ya en las industrias textiles, se encuentran diferentes aplicaciones sobre tejidos de algodón, como la restauración del brillo.
Búsqueda de aliados
Las biofábricas de betaglicosidases basadas en cianobacterias constituyen una de las 34 tecnologías en fase intermediaria de desarrollo que componen la Vitrina Tecnológica de  Embrapa Agroenergía. El centro de investigación busca aliado para las próximas etapas de trabajo con eso y otros activos. Bruno Brasil explica que la institución aposta en la innovación abierta para hacer las tecnologías llegar de forma más rápida y asertiva al mercado. “En el caso de las biofábricas de betaglicosidases, por ejemplo, actuar en cooperación con empresas en esas próximas etapas de desarrollo puede ayudarnos a direccionar la ingeniaría de las enzimas para diferentes segmentos industriales”, detalla. Para establecer las alianzas, industrias pueden valerse de recursos de la Empresa Brasileña de Investigación e Innovación Industrial (Embrapii), que puede arcar con hasta un tercio de los costos del proyecto.
Cianobaterias y microalgas constituyen una de las seis plataformas industriales en que Embrapa Agroenergía actúa. Para conocer esa y las otras, bien como los ejes de Investigación y Desarrollo de la institución, acceda la página de la Unidad y la Vitrina de Tecnologías, que está disponible para personas y empresas interesadas. Confiera también la edición de la Agroenergía en Revista sobre microalgas.
Fuente: Embrapa Agroenergía – www.embrapa.br

Texto traducido del portugués



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