Cómo fabricar almidón más rápido que los cultivos agrícolas, sin utilizar células vivas

El almidón es el componente calórico más consumido en la alimentación humana y animal, y una importante materia prima industrial utilizada para productos que van desde el papel hasta los bioplásticos.

La síntesis natural del almidón en las plantas es un proceso complejo que convierte la glucosa procedente de la fotosíntesis en polímeros de amilosa y amilopectina que forman gránulos de almidón insolubles.

En la actualidad, la gran mayoría del suministro mundial de almidón procede de cultivos agrícolas. Sin embargo, los esfuerzos por mejorar la síntesis del almidón en las plantas se ven limitados por la complejidad e ineficacia de los procesos biológicos implicados. Y, aunque se considera una alternativa atractiva, la síntesis de almidón artificial sigue siendo un reto.

El equipo de Tao Cai, del Instituto de Biotecnología Industrial de Tianjin, dependiente de la Academia China de Ciencias, ha desarrollado un método novedoso y sin células para sintetizar almidón, el hidrato de carbono común de las plantas, a partir de dióxido de carbono (CO2) e hidrógeno, utilizando una combinación de catalizadores químicos y un conjunto de enzimas cuidadosamente seleccionadas en un enfoque sin células.

El nuevo método se basa en la vía anabólica del almidón artificial. Se trata de un proceso híbrido químico-bioquímico para la síntesis de almidón a partir de CO2 e hidrógeno sin el uso de células vivas.

Un vegetal agrícola rico en almidón. Puede que a partir de ahora la obtención de almidón ya no dependa tanto de los vegetales. (Foto: Larry Allain, U.S. Geological Survey)

El sistema quimioenzimático utiliza un catalizador inorgánico para reducir el CO2 a metanol que luego se convierte en azúcares mediante enzimas de bioingeniería y, posteriormente, en almidón polimérico. Según Cai y sus colegas, el proceso basado en la vía anabólica del almidón artificial puede convertir el CO2 en almidón a un ritmo de 22 nanomoles de CO2 por minuto y por miligramo de catálisis total, lo que equivale a un ritmo aproximadamente 8,5 veces mayor que la síntesis de almidón en los cultivos de campo.

Los resultados de este trabajo de investigación y desarrollo podrían proporcionar una vía hacia la futura biofabricación industrial de esta importante sustancia.

Cai y sus colegas exponen los detalles técnicos de su innovación en la revista académica Science, bajo el título “Cell-free chemoenzymatic starch synthesis from carbon dioxide”. (Fuente: AAAS)