Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector ... - Fedit

actualmente empleados en la industria alimentaria. Su interés en productos de higiene
y cuidado personal deriva de sus propiedades anticariogénicas, ya que inhibe a las
bacterias que causan la caries, Streptococcus mutans y S. sobrinus, que son
incapaces de metabolizar este compuesto. A causa de ello, el xilitol se ha incorporado
a numerosos productos de higiene oral, tales como chicles, dentífricos y colutorios, a
los que proporciona, en conjunción con otros ingredientes, sus propiedades
protectoras de las piezas dentales.
En la actualidad el xilitol se produce a nivel industrial mediante hidrogenación
catalítica de la xilosa en condiciones de temperatura y presión elevadas. Este proceso
químico es laborioso, costoso, y con elevados requerimientos energéticos. Además, la
xilosa requerida deriva de hidrolizados de hemicelulosa procedente de materiales
lignocelulósicos, fracciones que contienen diversos azúcares y polímeros que
requieren costosos tratamientos y separaciones que dificultan y encarecen el proceso.
Como consecuencia de ello, se están estudiando estrategias alternativas de producir
xilitol de un modo más económico y eco-eficiente, y entre ellas la producción
microbiana mediante fermentación de xilosa se presenta como el procedimiento más
atractivo.
En este contexto, han sido realizados diversos estudios sobre la capacidad de
diferentes microorganismos para producir xilitol, y se ha encontrado que la mayoría de
ellos son levaduras pertenecientes al género Candida (C. boidinii, C. guilliermondii, C.
parapsilosis, C. pelliculosa, C. shehatae y C. tropicalis) y otros géneros emparentados
(Debaryomyces hansenii y Pichia stipitis). El xilitol es el producto principal de la
reducción de la xilosa por estas levaduras. Entre todas ellas, C. tropicalis, P. stipitis y
Saccharomyces cerevisiae recombinante han sido las principalmente utilizadas en la
producción de xilitol, con la ventaja para las dos primeras que son utilizadores
naturales de xilosa y que mantienen el balance redox durante la acumulación de xilitol.
En las levaduras productoras de xilitol, la xilosa es reducida a xilitol por una xilosa
reductasa dependiente de NADH o NADPH. El xilitol producido puede ser secretado
desde las células o, alternativamente, oxidado a xilulosa por una xilitol deshidrogenasa
dependiente de NAD o NADP. La relación entre las actividades xilosa reductasa y
xilitol deshidrogenasa, en conjunción con el sistema regenerador de los cofactores, es
el principal punto de regulación metabólica de la producción de xilitol. En general, la
formación de xilitol se encuentra favorecida bajo condiciones de limitación de oxígeno,
a causa de la acumulación de NADH y la subsecuente inhibición de la xilitol
deshidrogenasa dependiente de NAD. El crecimiento celular depende de alguno de los
productos metabólicos anteriores y es también necesario que el cofactor sea
regenerado. Por lo tanto, para obtener elevados rendimientos de xilitol, las cantidades
de xilosa convertida y de xilitol disponible para su posterior metabolismo deben
encontrarse bien balanceados.
Diversos aspectos nutricionales, fisiológicos, operacionales, genéticos y
metabólicos son importantes para la producción rentable de xilitol mediante
microorganismos a escala industrial. Muchos de ellos han sido ampliamente
estudiados y han dado como resultado grandes avances en el desarrollo de
procedimientos cada vez más eficientes de producción. Como consecuencia de estos
avances se han logrado procesos con unos rendimientos de xilitol que alcanzan
valores de hasta el 75-80% con respecto a la xilosa utilizada como sustrato.
Referencias: 60, 61.
Tendencias en el Uso de la Biotecnología en el Sector Químico 42/80