Un equipo internacional de investigadores dirigido por el profesor asistente Yan Ning, quien es del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de la Universidad Nacional de Singapur (NUS), ha desarrollado un nuevo enfoque químico sostenible para producir una serie de aminoácidos a partir de derivados de biomasa leñosa. El trabajo es una colaboración con el grupo de investigación del profesor Wang Ye en la Universidad de Xiamen, junto con científicos de la Universidad de Kioto en Japón, Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah en Arabia Saudita, Laboratorio Nacional de Energías Renovables en EE.UU. y el Institut des Sciences et Ingénierie Chimiques en Suiza.

Los aminoácidos son esenciales para la vida. Son los componentes básicos de la biosíntesis de proteínas y tienen una amplia gama de aplicaciones industriales, incluido su uso en alimentos para humanos, en la alimentación animal, y como precursores de plásticos biodegradables, productos cosméticos, y productos farmacéuticos.

Limitaciones en la producción masiva de aminoácidos.

Los aminoácidos tienen estructuras químicas complejas y se producen principalmente a través de procesos de cultivo microbiano como la fermentación, que son costosos, consumen mucho tiempo y requieren extensos procesos de separación.

El desarrollo de métodos químicos eficientes para convertir material de partida abundante y renovable en aminoácidos tampoco ha tenido éxito hasta la fecha. El enfoque químico convencional actual para producir aminoácidos emplea compuestos químicos altamente tóxicos (cianuros) como fuentes de nitrógeno y compuestos orgánicos no renovables (aldehídos).

Gran avance en la síntesis química de aminoácidos

El equipo de investigación dirigido por NUS ha desarrollado un enfoque químico novedoso que puede producir rápidamente aminoácidos a partir de derivados de biomasa leñosa como el pasto, paja y astillas de madera de desechos agrícolas.

Este nuevo método implica descomponer la glucosa derivada de la biomasa vegetal en ácido láctico utilizando una base en un recipiente de reactor que se mantiene a temperatura ambiente. El ácido láctico producido se convierte luego en un aminoácido a 493 Kelvin (aproximadamente 220 grados Celsius) con la ayuda de un catalizador sintético creado por el equipo de Asst Prof Yan. Usando el innovador sistema químico del equipo de investigación, aproximadamente el 40 por ciento de la glucosa extraída se puede convertir en aminoácidos en unas pocas horas. A continuación, la solución rica en aminoácidos resultante se purifica mediante destilación por membrana.

Si bien solo se puede producir un aminoácido cada vez, el nuevo sistema es capaz de producir al menos seis tipos de aminoácidos, incluyendo leucina, Alanina ácido aspártico y fenilalanina. Leucina por ejemplo, es un aminoácido esencial para la síntesis de proteínas y diversas funciones metabólicas del organismo. Sin embargo, no puede ser producido naturalmente por el cuerpo humano y debe obtenerse de algunas fuentes alimenticias y dietéticas ricas en proteínas. Los suplementos de leucina pueden estimular el crecimiento muscular y ayudar a prevenir el deterioro de los músculos con la edad.

"Nuestro enfoque químico es potencialmente superior a los procesos de cultivo microbiano. El sistema robusto es capaz de producir aminoácidos de alta calidad, comparables con los producidos por procesos convencionales de cultivo microbiano. En tono rimbombante, nuestro sistema tiene un potencial adicional para convertir completamente toda la glucosa en el reactor y lograr un rendimiento de aminoácidos tan alto como el 100 por ciento. Esto no es posible para los procesos de cultivo microbiano porque se consume una cantidad sustancial de glucosa para el crecimiento de microorganismos o bacterias. "explicó el profesor asistente Yan.

"Prevemos que los agricultores y las industrias que dependen de los aminoácidos se beneficiarán más de nuestro avance. Nuestro nuevo método químico de producción de aminoácidos es mucho más rápido, y también es más estable y sostenible que los actuales procesos de cultivo microbiano. No necesitamos depender de microorganismos o bacterias que requieren condiciones estrictas de esterilidad para la conversión prolongada de glucosa en aminoácidos y podemos utilizar desechos agrícolas como una forma de materia prima de partida barata y sostenible. Es más, la biomasa leñosa restante que queda después de la extracción de glucosa se puede procesar posteriormente en productos como pulpa y papel, "Agregó el profesor asistente Yan.

Próximos pasos:Revolucionar la producción de aminoácidos, químicamente

El profesor asistente Yan y su equipo están optimizando y probando aún más el sistema para desarrollar aún más variedades de aminoácidos que tienen una alta demanda de la industria. El profesor asistente Yan también está trabajando en otro proyecto que investiga la conversión directa de biomasa vegetal en aminoácidos de alto valor como la tirosina y la L-DOPA. La tirosina y la L-DOPA son precursores de neurotransmisores como la dopamina y la adrenalina, que juegan un papel importante en el sistema nervioso simpático del cuerpo. Pueden usarse para tratar la enfermedad de Parkinson, entre otras aplicaciones.