Conociendo a

OTTO KARL JULIUS RÖHM

Primer químico que aisló y utilizó enzimas en aplicaciones técnicas. Esto provocó una revolución en la producción y el uso de detergentes en 1914.

En el estado de Darmstadt, Alemania se encuentra la compañía Burnus GmbH reconocida en el país teutón y el mundo por ser una de las primeras compañías en la historia en hacer uso de enzimas en sus detergentes y otros productos de limpieza. La historia de esta compañía se remonta al siglo XIX cuando nació de una empresa de fabricación de velas y jabón que August Jacobi había establecido originalmente bajo su propio nombre como una pequeña empresa de artesanía en Landwehrstraße en Darmstadt. Por otra parte, en el mismo espacio temporal se encontraba el Dr. Otto Röhm el cual trabajaba con productos químicos en la empresa Röhm und Haas, establecida a principios del siglo XX. Se tienen registros que muestran que él es el primero en utilizar enzimas en los detergentes las cuales extraía del estómago de las vacas.

EL GENIO TEUTÓN

Otto Karl Julius Röhm nació en el Reino de Württemberg (ahora conocido como Baden Württemberg) el 14 de marzo de 1876.

En 1891, a la edad de 15 años, completó sus estudios y comenzó un aprendizaje como asistente de farmacia. Pudo completar su licenciatura en farmacia en 1899, para luego asistir a la Universidad de Tübingen en donde obtuvo su doctorado en química. Röhm se caracterizaba por ser una persona extremadamente dedicada en su proyecto, y plenamente interesada en el mundo que lo rodeaba, esta misma sed de saber lo encaminó a consagrarse a nivel mundial con el título de “inventor” . El inicio de sus grandes invenciones se dio en la compañía Urban Gaisworks en Gaisburg, en donde en una visita inesperada con un químico de curtiduría, que lo llevó a reconocer las similitudes en los olores que se encontraban dentro de su área laboral, le dio la oportunidad de crear un producto que eliminaría los excrementos de animales utilizando otros medios que podrían hacer el mismo trabajo. Llamó a su primer invento OROPON® .

RÖHM UND HASS

Röhm, al no estar satisfecho con su trabajo en Urban Gaisworks, decidió con su amigo y banquero Otto Hass abrir su propia compañía en 1907 llamada Röhm und Hass. El objetivo de la empresa era la “explotación de cebos inventados por el socio Röhm para la curtiduría, así como el comercio al por menor de productos químicos” . La empresa Röhm und Hass poco a poco logró expandirse, y esto dio cabida a nuevas invenciones entre ellas la más reconocida y por la cual la compañía Burnus GmbH acuñó ese nombre, el BURNUS.

LÓGICA EXITOSA

Su esposa originalmente tenía la idea de que las sustancias que son capaces de disolver la grasa en la piel de los animales también deberían ser adecuadas como quitamanchas para la ropa. Fue entonces que Röhm solicitó una patente para el primer detergente enzimático.El nombre que le dio a dicha sustancia, BURNUS, es la palabra alemana para el atuendo blanco que se usa en los países árabes, y el producto se presenta por primera vez en forma de tabletas. Poco después su empresa, Röhm und Haas, compra la fábrica de jabón, ahora llamada August Jacobi and Son, como planta de producción de detergentes. y se convierten en los únicos distribuidores de BURNUS.

Después, la empresa August Jacobi and Son se reestructura como August Jacobi AG y se hace cargo de la distribución de Burnus. La empresa también produce jabones y enfriadores de tortas de jabón. Años más tarde, tras haber inventado el plexiglás, Otto Röhm perdió interés en BURNUS y cede la distribución a la empresa Fattingerin Berlin, que es una subsidiaria del conglomerado Scheidemantel.

Los romanos de la antigüedad no usaban jabones para lavar ropa, aunque ya sabían de su existencia, usaban orina y tenían trabajos para lavadores dedicados. La primera evidencia del uso de jabones y detergentes data a 2800BC por los babilonios. La importancia del jabón para lavar y limpiar no se reconoció hasta el siglo II d. C. El médico griego Galeno lo menciona como un medicamento para limpiar el cuerpo. Durante la pandemia del coronavirus 2020 la venta de detergentes aumentó entre 20-30%, por igual, las intoxicaciones por mezcla de productos subieron entre 15 y 20% en comparación a años anteriores. La industria actual de detergentes es relativamente moderna iniciando después de la primera guerra mundial con detergentes de alquilbencenosulfonatos siendo los más populares, luego reemplazados por alquilbencenosulfonatos lineales por ser más biodegradables.

Hoy en día el enfoque de las compañías de detergentes es producir productos más biodegradables y amigables al medio ambiente, entre 1940 y 1970 los detergentes tuvieron un impacto significativo en el ambiente. Estudios por la Universidad Simon Frasier encontraron que la exposición constante a productos de limpieza durante los 3 primeros meses de vida aumenta el riesgo de asma infantil. Investigadores de la Universidad de Minnesota, han inventado una molécula de jabón hecha de fuentes renovables que podría reducir drásticamente la cantidad de sustancias químicas en los productos de limpieza y su impacto en el medio ambiente, esta también es efectiva en agua fría y agua dura. La enzima fosfodiesterasa producida por bacteria de alga marina está siendo estudiada en la actualidad para lavar ropa, esta funciona más óptimamente en temperaturas frías ahorrando la energía requerida para detergentes comunes. El valor actual global de la industria de detergentes está estimado alrededor de 124.31 mil millones de dólares y está pronosticado a crecer a 181.39 mil millones de dólares para el 2026.

Lipasas: limpieza inteligente

En las últimas décadas, los avances tecnológicos han traído consigo el descubrimiento de incontables moléculas que han llamado la atención de los científicos y desarrolladores a lo largo y ancho del planeta. Una de estas moléculas, o, mejor dicho, algunas de estas moléculas, son conocidas como “enzimas” . Seguramente has escuchado hablar de ellas, pero, ¿qué pasaría si te dijera que muy probablemente se encuentran en tu jabón para trastes?

El término “enzima” fue acuñado en el año de 1900 por el fisiólogo alemán Wilhelm Kühne, y se utiliza para describir a aquellas moléculas, en su mayoría proteínas, que catalizan reacciones en las células. Esto de “catalizar” quiere en realidad decir “acelerar” el proceso de una reacción, de forma que las enzimas, básicamente, son proteínas que aceleran reacciones químicas en nuestra fisiología. Este tipo de proteínas no solamente se utilizan en las células de nuestro cuerpo, sino que actualmente

participan activamente en los procesos de producción de muchísimos productos. Comúnmente son utilizadas en el procesamiento de papel, la manufactura de alimentos, la producción de alcohol y la limpieza de ropa y platos en el hogar. ¡Sí! Así es, éstas microscópicas moléculas forman parte del jabón que utilizas para lavar tus prendas y también de aquel que se usa para los trastes, pero, ¿cómo es su participación en este proceso? Resulta que existen enzimas cuya función es la de catalizar reacciones que descomponen los componentes básicos de las manchas y de la suciedad que se acumula en la ropa y los platos, de forma que éstas se puedan eliminar más fácilmente. Es útil en este proceso el que una misma molécula de enzima pueda participar activamente sobre muchas moléculas de sustrato, siendo el sustrato en este caso las manchas y la suciedad de la que hablábamos, por lo que una pequeña cantidad de enzima que se le añada a los jabones que se utilizan para estas actividades puede significar un beneficio de limpieza significativo para el consumidor.

Las enzimas se encuentran en células de todo tipo: animales, vegetales e incluso bacterianas. Sin ellas, las actividades que suceden dentro de las células, tales como la producción de energía y la replicación de la información genética, no serían posibles. Para nombrarlas, generalmente se utiliza el sufijo “ -asa” .

En la industria de los detergentes, distintas enzimas se han utilizado con estos objetivos. Históricamente, las primeras en usarse ampliamente fueron las proteasas, las cuales se empezaron a añadir en detergentes para ropa debido a su capacidad de descomponer otras proteínas en moléculas más pequeñas conocidas como aminoácidos. Posteriormente, se empezaron a utilizar también las amilasas (descomposición de almidones) y las celulasas (descomposición de celulosa en pelusas), pero el grupo de enzimas que más destacó por su uso comercial fueron las lipasas.

¿QUÉ SON LAS LIPASAS?

Como todo objeto de estudio de gran tamaño, las enzimas se subdividen en familias que permiten conocer más sobre la función catalítica que éstas tienen, es decir, sobre la reacción que aceleran. Una de esas familias es la de las hidrolasas: enzimas capaces de catalizar la hidrólisis (rompimiento por medio de agua) de un enlace químico. Las lipasas forman parte de esta familia, pues catalizan la reacción de enlaces éster carboxílicos con la ayuda de una molécula de agua. Los enlaces éster carboxílicos, cabe mencionar, son bien conocidos por formar parte de los triglicéridos, de forma que, si las lipasas son enzimas que rompen estos enlaces, . en realidad estamos hablando de que son enzimas que catalizan la descomposición de los triglicéridos en nuestro cuerpo, transformándolos en moléculas más sencillas como diglicéridos, monoglicéridos, ácidos grasos simples y glicerol.

Es por esta razón que las lipasas constituyen el grupo más importante de biocatalizadores para aplicaciones en la biotecnología, ya que, al agregarlas a detergentes de uso doméstico e industrial, participan en la eliminación de residuos grasos y en la limpieza de desagües obstruidos, aumentando el “poder limpiador” del detergente. Hablando incluso sobre las prendas, cuando un material graso queda atrapado dentro de fibras de algodón, éste puede dar lugar a manchas decoloradas en la ropa, por lo que el uso de lipasas para descomponerlos es efectivo y permite una limpieza sencilla en donde los vuelven más fáciles de eliminar de las prendas. Ahora, ¿de dónde y cómo obtenemos estas proteínas para adicionarlas a nuestros detergentes?

En 1913, la empresa Röhm und Hass patentó el uso de enzimas pancreáticas como aditivo en detergentes para limpieza de ropa, posterior a lo cual desarrolló el primer detergente que contuviera enzimas. La formulación que se agregaba a este detergente se conoce como “pancreatina” y contiene enzimas con actividad de proteasa (degradadoras de proteínas), lipasa (degradadoras de lípidos) y amilasas (degradadoras de almidón).

Con el paso del tiempo, estas formulaciones dejaron de extraerse directamente de los órganos de distintos animales debido a la necesidad de

un mayor control de las enzimas para fines industriales, de forma que el enfoque se cambió a la tecnología de ingeniería genética y ADN recombinante. Esta tecnología permite la modificación genética de microorganismos, generalmente bacterias, para producir una enzima de interés en condiciones específicas. Esto es importante, pues nos ayuda a producir un tipo particular de enzima, o bien, mejorar la cantidad y calidad de enzima producida a partir del microorganismo recombinante único. Cuando usamos la palabra “recombinante” nos referimos a que tiene un genoma producto de la combinación de secuencias genéticas distintas, de forma que podemos producir una enzima de interés incluso si ésta no se produce naturalmente en el organismo inicial. Este hecho ha dirigido la atención hacia la comprensión de la estructura de

las enzimas para su modificación, de forma que se puedan tener beneficios incluso superiores a los ya mencionados. La modificación de estas enzimas se conoce como Ingeniería de Proteínas, y es por esto que actualmente se están llevando a cabo estudios sobre formas de cómo modificar la

estructura de las proteínas, y, por consiguiente, su función.Pero, antes de todo esto, si las lipasas entonces las producimos en microorganismos, ¿de dónde salen éstas originalmente? Hay varias respuestas a esta pregunta.

¿DE DÓNDE OBTENEMOS LAS LIPASAS QUE SE UTILIZAN EN DETERGENTES?O DE HISTORIA

Las lipasas que se utilizan en los detergentes deben de cumplir con ciertas características para poder ser añadidas a éstos. La primera característica es que éstas deben tener una baja especificidad de sustrato, ¿qué quiere decir esto? Existen enzimas que solamente trabajan con un solo sustrato, es decir, una sola molécula a la cual se pueden unir para catalizar la reacción en la que ésta participe. A estas enzimas se les conoce como enzimas con una alta especificidad de sustrato, pues son tan específicas que solamente pueden trabajar con una molécula. Por otro lado, hay enzimas que pueden trabajar con muchos sustratos, de forma que no son tan específicas. A nosotros nos interesa que las lipasas que añadiremos a nuestro detergente sean de este tipo, ya que significará que puede trabajar con más tipos de grasas y por lo tanto ser más eficiente a la hora de la limpieza.

Asimismo, necesitamos lipasas que sean activas y estables en condiciones alcalinas, de baja temperatura y en presencia de tensoactivos (sustancias utilizadas en detergentes para mantener una emulsión). Esto es debido a que, al trabajar en esas condiciones, se reducirá el consumo de energía (temperaturas bajas) y el desgaste de las fibras textiles (alcalinidad), de forma que se mantendrá la textura y calidad de las prendas que se laven.

Coincidentemente, las lipasas que cumplen con estas características suelen obtenerse de bacterias. Un ejemplo es la lipasa producida por Acinetobacter radioresistens, una bacteria resistente a la radioactividad que produce una lipasa activa a pH alcalino y estable a bajas temperaturas, la cual, al usarse en combinación con diferentes detergentes convencionales disponibles comercialmente, mostró un gran potencial para ser utilizada en la industria de los detergentes,

Es común en el área de la biotecnología el tomar genes de un organismo para insertarlos en otro, de forma que podamos producir una determinada proteína que, naturalmente, no se produciría en ese organismo.

Asimismo, también se han obtenido lipasas provenientes de hongos, pues en 1988, la empresa Novo Nordisk facilitó la producción de una lipasa producida hongos de la especie Humicola, para lo cual se extrajo el gen que codifica para esta lipasa en los organismos de esta especie y se insertó en otro hongo (Aspergillus oryzae) debido a que éste, a diferencia de los Humicola, podía producir las lipasas en grandes cantidades, facilitando su generación.

DETERGENTES COMERCIALES ENZIMÁTICOS

Claro, no estaríamos escribiendo todo este artículo de no ser porque existen detergentes que se pueden comprar en cualquier supermercado, después de todo, si utilizas jabón líquido de la marca comercial Salvo para lavar tus trastes, ya estás utilizando un detergente adicionado con enzimas (es en serio, ¡revisa los ingredientes!). Sin embargo, creemos más interesante contar el caso de una empresa que es líder mundial en soluciones biológicas: Novozymes.

Novozymes es una compañía biotecnológica a nivel global que tiene su sede en Dinamarca y cuyo foco es la investigación, desarrollo y producción de enzimas para su uso en la industria. No es sorpresa que una empresa de este calibre haya desarrollado también un detergente con bases enzimáticas.

Su nombre es Lipoclean, y consiste en una alternativa a la tecnología actual de surfactantes (sinónimo de tensoactivos, que mencionábamos previamente se usan en los detergentes) que está adicionada con lipasas para obtener un detergente de alto rendimiento, más ecológico y que no compromete los costos de formulación. Esto se logra mediante el reemplazo (en un 25%) del sistema surfactante de un detergente, de forma que, cuando éste se esté formulando, se adicione con Lipoclean para tener un detergente más potente que además trabaja a bajas temperaturas de lavado. Este producto en específico es interesante debido a que las lipasas utilizadas en él son variantes genéticamente modificadas de una lipasa proveniente del hongo Thermomyces lanuginosus, de forma que ésta pudiera tener las características que se requerían para la formulación del detergente. Es así como Novozymes logra crear una tecnología que permite no solamente el lavado óptimo de prendas y platos con su formulación, sino que además lo hace ahorrando energía, gracias a su capacidad de trabajar a bajas temperaturas, además de que ese más biodegradable debido a su contenido natural.

En general, se puede asumir que, con cualquier producto de origen biológico, siempre habrá agencias y gobiernos asegurando que el uso del mismo esté regulado y certificado, de forma que, si éste es vendido comercialmente, es factible asegurar que su seguridad ha sido verificada.

PERO, ¿QUIÉN REGULA ESTOS PROCESOS DE PRODUCCIÓN?

Seguramente a lo largo de este artículo te preguntaste, ¿y las reglas? ¿quién me asegura que un detergente adicionado con enzimas es apto para su uso? Pues bien, no temas más, que aquí mismo te contestamos esa pregunta.

Primeramente, existen agencias dedicadas a la revisión de productos para su bioseguridad en el uso, tanto industrial como doméstico. Una de estas agencias es la Administración de Medicamentos y Alimentos, o FDA, por sus siglas en inglés. Esta agencia del gobierno de Estados Unidos es conocida por sus rigurosas pruebas a la hora de aprobar un producto biológico, y en el caso de detergentes enzimáticos no es la excepción. Tomando como ejemplo el caso de Lipoclean, de la empresa Novozymes, la FDA cuenta con una evaluación específica para la enzima lipasa que se utiliza en la formulación del producto: la fosfolipasa A1. En su evaluación, la agencia informa la cantidad máxima de enzima que puede contener la formulación para no presentar un riesgo a la salud de quienes la utilizan, además que mencionan que, en caso de que ciertos residuos como el medio de cultivo donde se produjo la enzima lleguen a terminar en el producto final,éstos no representarán un porcentaje considerable, de forma que es seguro de cualquier forma que una persona utilice el producto. Además de esto, también existen normas publicadas por distintas asociaciones para mantener la seguridad con el uso y producción de estos productos. Un ejemplo son las Normas de Exposición Ocupacional (OEGs por sus siglas en inglés) publicadas por la Asociación Internacional de Jabones, Detergentes y Productos de Limpieza (AISE por sus siglas en francés).

Estas normas establecen una guía sobre los niveles de exposición máximo de enzima a los cuales se puede someter una persona. Esto es debido a que, dado que las enzimas con las que se trabaja en la formulación de este tipo de productos no son de origen humano,

éstas pueden generar una respuesta inmune al ser inhaladas en grandes cantidades, llegando incluso a provocar una reacción alérgica. Es por esto que estas normas se ponen en pie, ya que además de regular la producción de los productos, aseguran la seguridad de quienes trabajan para producirlos y de quienes los utilizan finalmente.

EL FUTURO DE LOS DETERGENTES ENZIMÁTICOS

Incluso con los grandes avances que se han visto en la industria de los detergentes gracias a la incorporación de enzimas en sus formulaciones, aún existe la necesidad de seguir descubriendo nuevos microorganismos que tengan la capacidad de producir lipasas con actividades mejoradas en grandes cantidades, de forma que la producción pueda ser no sólo más rápida, sino también más sencilla.

Asimismo, es importante informar a la comunidad sobre las ventajas de los detergentes enzimáticos y por qué estos han cobrado importancia en los últimos años, así que, si estás leyendo esto, ¡compártelo! Es importante que todos sepamos que los avances en las tecnologías de la enzimología y la ingeniería genética han permitido que hoy puedas tener en tu casa un detergente quita grasas que funciona, sin que tu siquiera lo notes, con enzimas.

Risa científica

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