Producción y aplicaciones medioambientales de enzimas ligninolíticas y lipolíticas

Zusammenfassung

La creciente concienciación medioambiental reclama sistemas de producción y de tratamiento de residuos cada vez más cuidadosos y respetuosos con la naturaleza. En este sentido, la sustitución de los métodos tradicionales por procesos biotecnológicos puede reducir el impacto medioambiental producido por el desarrollo industrial. En el presente trabajo se pretendió investigar alternativas biológicas en el tratamiento de diversos tipos de contaminantes y residuos, estudiando la utilización de microorganismos cuyas enzimas pueden servir para el tratamiento de residuos. El estudio está dividido en dos partes, la primera dedicada a las enzimas ligninolíticas y la segunda a las enzimas lipolíticas. Los hongos ligninolíticos se caracterizan por ser los únicos que poseen un sistema enzimático capaz de degradar un polímero tan complejo como la lignina, pero además, debido a su baja especificidad, ese sistema ligninolítico podría utilizarse para la degradación de otros compuestos recalcitrantes como tintes industriales, compuestos organoclorados o hidrocarburos aromáticos policíclicos. Aunque en los últimos años los hongos ligninolíticos han sido objeto de numerosos estudios, la complejidad del sistema degradativo y la mala adaptación de estos hongos filamentosos al cultivo sumergido hacen necesario un estudio más profundo de la producción y aplicación de las enzimas ligninolíticas para que puedan ser utilizadas a nivel industrial. El principal reto en el cultivo de este tipo de microorganismos será encontrar aquellas condiciones que favorezcan el funcionamiento del sistema ligninolítico o maximicen la producción de enzimas clave implicadas en el proceso degradativo. Se trabajará con dos de los hongos de podredumbre blanca más conocidos, Phanerochaete chrysosporium y Trametes versicolor, ya que su comportamiento puede considerarse representativo de los demás hongos de podredumbre blanca al poseer sistemas ligninolíticos ligeramente distintos, el primero basado en las enzimas LiP y MnP y el segundo basado fundamentalmente en la lacasa. Esta última enzima presenta la ventaja de poder ser utilizada más fácilmente y con buenos resultados en procesos de degradación en ausencia de biomasa. Las enzimas lipolíticas por su parte, pueden resultar útiles a la hora de romper enlaces éster, paso clave en la degradación de compuestos grasos y poliésteres. A diferencia de las enzimas ligninolíticas, todos los organismos vivos son capaces de producir sus propias enzimas lipolíticas. Desde el punto de vista de la producción industrial se prefiere utilizar microorganismos para la obtención de estas enzimas. Las características de cada enzima lipolítica van a condicionar sus posteriores aplicaciones, siendo necesario tener en cuenta propiedades como la especificidad y la estabilidad. En el presente trabajo se estudiarán las enzimas lipolíticas producidas por dos tipos de microorganismos muy diferentes: una levadura mesófila como es Yarrowia lipolytica y algunas bacterias termófilas del género Thermus. En cada caso se analizarán las condiciones de cultivo para tratar de mejorar la producción enzimática. Se valorará la posible aplicación de Y. lipolytica a la degradación de aceite usado de fritura, ya que este residuo debería ser un buen sustrato para las lipasas producidas por esta levadura. Además se investigará la capacidad de las enzimas lipolíticas producidas por algunas cepas del género Thermus para romper los enlaces éster que onforman un poléster, dado que lo interesante en este tipo de reacciones degradativas es que las enzimas pueden emplearse a temperaturas altas, próximas a las temperaturas de fusión de los poliésteres.