Comercialización y aplicación industrial de la trehalosa CAS#99-20-7
La trehalosa es un disacárido estable y no reductor compuesto por dos moléculas de glucosa unidas por un enlace glucosídico α,α-1,1. Fue aislada por primera vez del cornezuelo del centeno y posteriormente se descubrió su amplia distribución en la naturaleza: en plantas, animales y microorganismos, particularmente hongos, algas, musgos e invertebrados. La trehalosa se presenta en forma de cristales blancos; cada molécula contiene dos moléculas de agua de cristalización. Es soluble en agua, ácido acético glacial y etanol caliente, pero insoluble en éter y acetona. Al calentarse a 130 °C, pierde su agua de cristalización y se vuelve anhidra.
Función biológica y significado
La trehalosa presenta notables propiedades protectoras en los organismos vivos. Bajo condiciones ambientales extremas —como altas temperaturas, congelación, deshidratación o alta presión osmótica— forma una película protectora única en la superficie celular. Esta película ayuda a estabilizar proteínas, membranas celulares y otras estructuras biológicas, previniendo la desnaturalización y la inactivación. Otros azúcares naturales, como la sacarosa o la glucosa, carecen de esta capacidad. Por esta razón, en la comunidad científica se suele denominar a la trehalosa como el «azúcar de la vida».
La trehalosa abunda en diversos organismos, como helechos inferiores, algas, bacterias, hongos, levaduras, insectos e invertebrados. Entre estos, las levaduras y los mohos contienen niveles particularmente altos, hasta un 20 % de su peso seco. Debido a sus propiedades únicas y su amplia presencia biológica, los investigadores se han centrado durante mucho tiempo en métodos de extracción eficientes y en la producción industrial a gran escala de trehalosa.
Métodos de preparación actuales
En la actualidad, se han desarrollado varios métodos para la producción de trehalosa, entre los que se incluyen la síntesis química, la extracción microbiana, la fermentación microbiana, la síntesis enzimática y la ingeniería genética.
1. Método de extracción microbiana
Este método utiliza microorganismos como levaduras, bacterias lácticas y mohos que contienen trehalosa de forma natural. Al modificar las condiciones de crecimiento, se incrementa la acumulación de trehalosa dentro de las células, tras lo cual se extrae mediante técnicas apropiadas. Sin embargo, este método presenta importantes inconvenientes —un ciclo de producción prolongado, un bajo rendimiento y un alto coste—, lo que dificulta su producción industrial a gran escala.
2. Método de fermentación microbiana
En este método, la trehalosa se produce mediante fermentación microbiana y posteriormente se extrae y purifica del caldo de fermentación. La clave reside en la selección de cepas de alto rendimiento mediante mutagénesis, fusión celular o recombinación genética. La empresa japonesa Ajinomoto Co., Ltd. ha logrado con éxito la producción de trehalosa a escala industrial utilizando cultivos in vitro de bacterias productoras de aminoácidos. Sin embargo, la eficiencia de conversión sigue siendo relativamente baja y se generan numerosos subproductos durante el proceso.
3. Síntesis enzimática
Este método emplea sustratos como glucosa, maltosa o almidón, que se convierten en trehalosa mediante reacciones enzimáticas. A pesar de su simplicidad conceptual, el proceso presenta desafíos como el alto consumo energético y la inestabilidad de las enzimas fosforilasas, lo que limita su potencial para la implementación a escala industrial.
4. Ingeniería genética
Mediante modificación genética, se introducen genes de trehalosa sintasa en microorganismos o plantas, lo que permite la producción de trehalosa por cepas modificadas genéticamente o especies transgénicas. Esta técnica resulta prometedora para una producción de trehalosa eficiente y sostenible, si bien aún se encuentra principalmente en fase de investigación y desarrollo.
5. Síntesis química
La trehalosa también puede sintetizarse químicamente mediante una reacción de adición de óxido de etileno entre la 2,3,4,6-tetraacetilglucosa y la 3,4,6-triacetil-1,2-dehidro-D-glucosa. Sin embargo, este método presenta bajos rendimientos y procesos de separación complejos. Por consiguiente, la síntesis química se mantiene principalmente en el ámbito de la investigación de laboratorio, en lugar de aplicarse industrialmente.
Conclusión
La trehalosa, a menudo llamada el «azúcar de la vida», es un disacárido excepcional con potentes efectos protectores en los sistemas biológicos. Si bien existen diversos métodos de producción, desafíos como el bajo rendimiento, el alto costo y la limitada escalabilidad siguen restringiendo la producción industrial a gran escala. Se espera que los avances en biotecnología, ingeniería enzimática y modificación genética allanen el camino para una producción a gran escala de trehalosa más eficiente y sostenible en un futuro próximo.
