Biotrasformazioni

Le biotrasformazioni consistono nella modificazione di molecole grazie all'ausilio di enzimi di origine batterica o fungina (funghi, muffe, lieviti). Il principio è analogo ai processi metabolici che avvengono in qualsiasi organismo. In questo genere di interventi biotecnologici, vengono selezionati specifici enzimi, i quali vengono posti nelle condizioni ottimali per catalizzare reazioni su determinate molecole.

Si parte infatti da precursori la cui produzione è abbondante e relativamente semplice, di conseguenza a basso costo, e si arriva ad ottenere prodotti di alto valore.

E' possibile procedere sia con un sistema aperto, ovvero continuamente rinnovato, sia con un sistema chiuso, con ricambio del materiale una volta giunti all'esaurimento del precursore. Esistono anche sistemi misti.

Alcuni esempi di biotrasformazioni

1) Produzione di cortisone: utilizzando le muffe Rhizopus arrhizus e R. nigricans sulla diosgenina, una molecola steroidea ricavata dalle radici di Dioscorea villosa, si ottiene un intermedio sul quale vengono poi effettuati altri passaggi chimici (molto inferiori alle precedenti tecniche). Rispetto alle precedenti modalità di produzione il costo del cortisone è sceso da 200 a 6 dollari al grammo.

Dioscorea villosa

2) Acido citrico: colture di Aspergillus niger in terreni fortemente arricchiti di saccarosio e produzione diretta di acido citrico.

3) Produzione di acidi ustilagici da Aspergillus niger, poi utilizzati in profumeria in seguito ad altre trasformazioni.

4) Penicillium decumbense, in appropriati terreni di coltura produce miscele di alcoli caratterizzati da aroma di pino e di sapone.

5) Trametes odorata origina una miscela dall'aroma di rose grazie a geraniolo, metilfenilacetato e p-metossifenilacetato.

La conversione chimica del substrato avviene dunque, analogamente a quanto succede nei processi metabolici all'interno del nostro organismo, grazie alla catalizzazione da parte di enzimi.

I più frequenti interventi si esplicitano con:

- reazioni di ossido-riduzione;

- idrosssilazione (aggiuntadi un OH);

- epossidazione (inserimento di un O in un ciclo a 3);

- glicosilazione (legame con uno zucchero);

- esterificazione (alcol + acido carbossilico);

- metilazione e demetilazione (gruppi -CH3);

- isomerizzazione (es. cis -> trans);

- deamminazione, transaminazione (gruppi amminici).