β - Glucosidasa: Una enzima con potencial biotecnológico

Escrito por Luis Pablo Pastrana-Quintana y Juan Carlos González-Hernández

Las enzimas como las β-glucosidasas tienen una gran variedad de aplicaciones en el ámbito industrial. Por ejemplo, tienen actividad tanto hidrolítica como transferasa, lo que hace que sea una enzima importante y de gran uso en la producción de etanol a partir de residuos agrícolas (maíz y caña). También es importante en la fabricación de vinos; sin embargo, debido a que su obtención a través de métodos químicos es complicada, a la vez que es contaminante para el ambiente, se han buscado otros procedimientos con el propósito de optimizar la producción de estas enzimas, siendo los métodos modernos biotecnológicos una alternativa potencial.

 

Actividad hidrolítica de la β-glucosidasas

Las β-glucosidasas son enzimas que poseen actividades hidrolíticas, ya que rompen los enlaces glucosídicos de oligosacáridos como los de la celobiosa, obteniendo como producto la glucosa la cual ayuda en gran medida a transformar mediante hidrólisis los residuos lignocelulósicos, como la paja de cereales y residuos de poda en azúcares reductores. Estos al fermentarse producen etanol, butanol, ácido acético, ácido láctico, acetona, entre otros.

Esta actividad enzimática es de gran importancia en la industria de vinos ya que cataliza la hidrólisis de terpenos glicosilados para potenciar el aroma de los vinos; también es importante su actividad transferasa debido a que realiza la transferencia de grupos funcionales de diversos compuestos químicos (linalol, geraniol, nerol, citronelol, α-terpineol, etc.), con el propósito de generar productos de mayor tamaño como agliconas.

Estas enzimas se encuentran en todos los dominios de los organismos vivos, las cuales comparten estructura, mecanismo de reacción y se unen al sustrato de manera semejante, aunque mayormente se encuentran en bacterias y hongos. Sin embargo, se pueden encontrar también en insectos como en las abejas y en plantas como vainilla, maíz, uva y arroz. Por su diversidad de aplicaciones industriales, las β-glucosidasas son objeto de estudio en el ámbito biotecnológico.

 

Usos de las β-glucosidasas

Esta enzima tiene una gran diversidad de funciones como la activación de fitohormonas, la liberación de compuestos aromáticos en plantas, la bioconversión de biomasa por microorganismos y una en especial, como la hidrólisis de elagitaninos para la producción del ácido elágico, un polifenol soluble en agua con propiedades benéficas que ayudan a solucionar problemas de salud, especialmente por su actividad antioxidante, además de que previene la formación de colesterolemias, previniendo problemas cardíacos y la obstrucción de venas, presenta actividad antiinflamatoria, antimicrobiana, antiviral, antimutagénica e inhibe la proliferación de células malignas de cáncer.

A continuación, exponemos diversas levaduras no convencionales que son fuente potencial biotecnológica de este tipo de enzimas.

 

¿Qué son las levaduras no convencionales?

Son aquellas que no pertenecen a la especie Saccharyomyces y que en los últimos años han adquirido importancia debido a su contribución en la fermentación de alimentos y bebidas. Algunos géneros destacados de estas levaduras son Kluyveromyces, Candida y Pichia, las cuales participan en la fermentación de sidra, vino, productos lácteos, masas de pan, entre otras bebidas y alimentos. Debido a que este tipo de levaduras no han sido tan estudiadas como las del género Saccharyomyces, de la mayoría de ellas no se tiene tanto conocimiento sobre sus características genéticas y físicas. Kluyveromyces lactis y Debaryomyces hansenii, son levaduras con un alto potencial biotecnológico para la producción de esta enzima hidrolítica.

Kluyveromyces lactis. Es una levadura con capacidad de utilizar la lactosa y convertirla en ácido láctico, por esta razón se ha hecho importante en el ámbito de la industria alimentaria, por ejemplo, en la producción de cuajo para la elaboración de quesos, sustituyendo al cuajo natural obtenido de animales sacrificados, por lo que cuenta con la capacidad de producir quimosina; asimismo, es utilizada en la producción de yogures y helados. En mamíferos es indispensable para eliminar la lactosa que entra al organismo a través de la leche. También presenta un potencial uso como prebiótico para la producción de galacto-oligosacáridos que contribuyen a la reducción del colesterol sanguíneo.

Debaryomyces hansenii. Esta levadura marina no convencional se encuentra mayormente en ambientes salinos como el agua de mar o algunos embutidos, presenta la capacidad de resistir a los efectos desnaturalizantes de la sal, cuenta con la capacidad de crecer en condiciones de pH cercanos a 7 o un poco menores, y también es capaz de crecer a bajas temperaturas. D. hansenii ha adquirido un especial interés industrial por su capacidad de metabolizar el ácido láctico y cítrico, lo que la hace útil en procesos como la maduración de quesos, la elaboración de embutidos y en las fermentaciones. También es importante por su capacidad para sintetizar a las enzimas β-glucosidasas y determinar su potencial biotecnológico.

Como vimos, las β-glucosidasas tienen una gran variedad de aplicaciones, razón por la cual la necesidad de sintetizarlas es esencial, tanto para el medio ambiente como para las industrias donde potencialmente se puedan utilizar, como la alimentaria y de bebidas. La alternativa biotecnológica es necesaria a través del cultivo de hongos, hongos levaduriformes y bacterias.

 

 

Para Saber Más: 

Porras-Reyes L.A. (2019). Bioprospección de β-glucosidasas novedosas a partir de metagenomas obtenidos de intestinos de escarabajos pasálidos de Costa Rica y respiraderos hidrotermales de la Isla Vulcano en Italia (Tesis), Costa Rica, Universidad de Costa Rica Sistema de Estudios de Posgrado, 2019.

http://repositorio.ucr.ac.cr/handle/10669/79792

 

Rodríguez-Mayor L. (2001). Hidrólisis de celobiosa con β-glucosidasa inmovilizada [tesis], Madrid, Universidad Complutense de Madrid, Servicio de Publicaciones, 1991.

https://eprints.ucm.es/2020/

 

Alarcón E.C., Manríquez N.R., Siles E.T. y Aliaga M.T.Á. (2011). «Producción de β-glucosidasas por cultivos de bacterias termófilas indígenas del altiplano boliviano». Revista Colombiana de Biotecnología, 13(1):66-72.

https://revistas.unal.edu.co/index.php/biotecnologia/article/view/22940

 

Luis Pablo Pastrana-Quintana. Estudiante de Ingeniería Bioquímica del Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico de Morelia.

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Juan Carlos González-Hernández. Profesor Investigador de Ingeniería Bioquímica del Tecnológico Nacional de México / Instituto Tecnológico de Morelia.

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