Un grupo de investigación de la Universidad Complutense de Madrid estudia cómo hacer más estable térmica y quÃmicamente a la xilanasa, una proteÃna de potencial importancia biotecnológica en el blanqueamiento del papel.
Cuando utilizamos una hoja de papel no pensamos en el proceso de fabricación del mismo, salvo en lo relativo a la materia prima de la que procede, la madera, experimentando una vaga sensación de contribuir a deforestar el planeta, para desecharla a continuación. Solemos preferir que el papel sea blanco, pero no pensamos en las consecuencias que el blanqueamiento de la pasta de papel tiene para el medio ambiente.
La pasta de papel contiene celulosa, hemicelulosa y lignina siendo la lignina la responsable de su color marrón oscuro. Su blanqueamiento quÃmico tradicional combina un pretratamiento con álcali con un preblanqueamiento con oxÃgeno resultando una pasta de papel amarillenta. El blanqueo definitivo se realiza con productos quÃmicos que pueden generar residuos organoclorados muy tóxicos, lo que lleva a las fábricas de papel a efectuar tratamiento de vertidos.
En la pasta de papel, la lignina se encuentra anclada a la hemicelulosa, por lo que si eliminamos esta, la lignina se desprende de la pasta con facilidad y al necesitarse menos agentes quÃmicos para blanquearla, disminuye la toxicidad de los vertidos. Nuestro objetivo es quitarle ese anclaje a la lignina y para hacerlo hay que conseguir degradar el xilano, que es el componente mayoritario de la hemicelulosa. La clave está en una proteÃna: la xilanasa.
Blanqueamiento de la pasta de papel con xilanasa.
Pero ¿cómo obtenemos la xilanasa? La historia se remonta a 1944, cuando la investigadora del ejército de los Estados Unidos, Mary Mandels, aisló el hongo filamentoso Trichoderma reesei de los uniformes de los soldados destinados en las islas Salomón, que se llenaban de agujeros. Los uniformes eran de algodón (celulosa prácticamente pura) y el hongo crecÃa a base de fabricar unas proteÃnas, las celulasas, con las que “digerÃa†los uniformes. En la década de los 80 se envió una muestra de un mutante de este hongo hiperproductor de celulasas (Trichoderma reesei QM 9414) a la Universidad Complutense de Madrid.
Los departamentos de BioquÃmica y de IngenierÃa QuÃmica de la Facultad de QuÃmicas comenzaron a estudiar las celulasas que producÃa el hongo cuando crecÃa, no sobre telas de algodón, sino sobre paja de trigo. Al sustituir el algodón por la paja se obtenÃa el hongo y al mismo tiempo se daba salida a los residuos agrÃcolas generados tras cosechar el trigo. Pero la utilización de paja presentaba una ventaja adicional ya que además de celulosa, contiene xilano y el hongo producÃa xilanasa para digerirlo. Este hecho ha permitido dar un golpe de timón en la década actual y comenzar a obtener la xilanasa en el departamento de BioquÃmica bajo la dirección de la Dra. Pilar Estrada.
Puesto que la utilización industrial de la xilanasa se hace complementando los procesos quÃmicos tradicionales, la xilanasa debe funcionar a temperaturas altas y en medios que la inactivan. Nuestros estudios se centran en su estabilización buscando aditivos que la hagan más estable a temperaturas altas, como los polialcoholes (xilitol, sorbitol, etc.) y más resistente a productos quÃmicos agresivos.
Además del blanqueamiento de la pasta de papel, la xilanasa favorece la digestibilidad de los piensos animales al reducir su viscosidad, aumenta el volumen del pan al hacer que la harina sea más ligera y el pan más blando, elimina el aspecto fangoso de la cerveza al disminuir su viscosidad y clarifica los zumos de frutas por el mismo motivo. Finalmente, su utilización en la industria textil para blanquear las fibras permite reducir el tratamiento quÃmico convencional y disminuir los vertidos tóxicos. Por todo esto, la xilanasa es, hoy en dÃa, una de las proteÃnas más interesantes desde el punto de vista industrial y nuestros estudios sobre su estabilidad quÃmica y térmica contribuirán a mejorar sus aplicaciones biotecnológicas y por tanto a preservar el medioambiente.
Esta noticia ha sido merecedora de uno de los premios en la modalidad de noticia cientÃfica del III Concurso de Divulgación CientÃfica de la Universidad Complutense de Madrid (2010).
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Referencias bibliografÃas:
Cobos A., Estrada P. (2003), Effect of polyhydroxylic cosolvents on the thermostability and activity of xylanase from Trichoderma reesei QM 9414. Enzyme Microb. Technol. 33:810-818. DOI:10.1016/S0141-0229(03)00220-5.
López G., Bañares-Hidalgo A., Estrada P. (2011), Xylanase II from Trichoderma reesei QM 9414: conformational and catalytic stability to Chaotropes, Trifluoroethanol, and pH changes. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 38:113-125. DOI:10.1007/S10295-010-0836-0.
Fuente: Universidad Complutense de Madrid