Producción de Enzimas

Dimensiòn aproximada de fermentadores para diversos procesos

The development of commercial enzymes is a specialised business which is usually undertaken by a handful of companies which have high skills in screening for new and improved enzymes, fermentation for enzyme production, large scale enzyme purifications, formulation of enzymes for sale, customer liaison, and dealing with the regulatory authorities.

Biologically active enzymes may be extracted from any living organism. Of the hundred or so enzymes being used industrially, over a half are from fungi and yeast and over a third are from bacteria with the remainder divided between animal (8%) and plant (4%) sources. A very much larger number of enzymes find use in chemical analysis and clinical diagnosis. Non-microbial sources provide a larger proportion of these, at the present time. Microbes are preferred to plants and animals as sources of enzymes because: * they are generally cheaper to produce. * their enzyme contents are more predictable and controllable, reliable supplies of raw material of constant composition are more easily arranged, and plant and animal tissues contain more potentially harmful materials than microbes, including phenolic compounds (from plants), endogenous enzyme inhibitors and proteases. * attempts are being made to overcome some of these difficulties by the use of animal and plant cell culture.

Table 2.1. Some important industrial enzymes and their sources. Enzyme a a EC number b b Source Intra/ extra -ellular c c Scale of prodn d Industrial use Animal enzymes Catalase LiverI -Food Chymotrypsin PancreasE -Leather Lipase e e PancreasE -Food Rennet f f AbomasumE+Cheese Trypsin PancreasE-Leather b The EC number of the principal component. c I - intracellular enzyme; E - extracellular enzyme. d +++ > 100 ton year -1 ; ++ > 10 ton year -1 ; + > 1 ton year -1 ; - < 1 ton year -1.

Plant enzymes Actinidin Kiwi fruitE-Food  -Amylase Malted barleyE+++Brewing  -Amylase Malted barleyE+++Brewing Bromelain Pineapple latex E -Brewing  -Glucanase g g Malted barleyE ++Brewing Ficin Fig latexE-Food Lipoxygenase SoybeansI-Food Papain Pawpaw latexE++Meat

Bacterial enzymes  -Amylase BacillusE+++Starch  -Amylase BacillusE+Starch Asparaginase Escherichia coli I-Health Glucose isomerase h h BacillusI++ Fructose syrup Penicillin amidase BacillusI-Pharma Protease i i BacillusE+++Detergent Pullulanase j j KlebsiellaE-Starch

Fungal enzymes a-Amylase AspergillusE++Baking Aminoacylase AspergillusI-Pharma Glucoamylase k k AspergillusE+++Starch Catalase AspergillusI-Food Cellulase TrichodermaE-Waste Dextranase PenicilliumE-Food Glucose oxidase AspergillusI-Food Lactase l l AspergillusE-Dairy Lipase e e RhizopusE-Food Rennet m m Mucor miehei E++Cheese Pectinase n n AspergillusE++Drinks Pectin lyase AspergillusE-Drinks Protease m m AspergillusE+Baking Raffinase o o MortierellaI-Food

Stirred tank reactor (STR)

Tanque agitado El más versátil (cualquier producto) Ácido ascórbico Proteína Antibióticos Enzima Tanque agitado con recirculación (loop) Levadura Etanol Columna de burbujas Ácido cítrico Ácido acético Ácido láctico Esteroides Enzimas Air-lift Levadura Bacterias Células Vegetales Fermentadores más empleados en la Industria

Operaciones de separación y purificación en procesos biotecnológicos. Downstream Importancia económica de la purificación y de la formulación del producto Operaciones comunes a los procesos de la industria química: evaporación, destilación, secado, cristalización, extracción con solvente …. Tipo de producto: biológico o con actividad biológica; químico.

Estructura de la Pared Celular Sistemas Celulares de Secreción Métodos de Rompimiento Celular Métodos de Permeabilización Celular

PROTEINAS

Principio general: Precipitación (insolubilización) de un soluto por la acción de un agente precipitante con el fin de concentrarlo o separarlo de una mezcla La solubilidad de una molécula : f (temperatura, fuerza iónica, pH, constante dieléctrica) Teóricamente el soluto precipitado debe ser recuperado puro La precipitación se usa frecuentemente al inicio de las etapas de purificación El agente precipitante no debe desnaturalizar al soluto y en el mejor de los casos debe estabilizarlo La precipitación de las proteinas es una de las operaciones mas importantes en el proceso de purificación Precipitación de proteínas

Disminución de la solubilidad Precipitación por sales : Disminución de las interacciones de carga entre el soluto y el solvente [Sal] S LogS = A -m[conc sal] Interacciones de carga Soluto-solvente Solubilización por salado Inolubilización por salado Salting-in y Salting-out

Production of endocellular microbial enzymes