Un avance sin precedentes en la biocatálisis, área que utiliza enzimas para acelerar reacciones químicas de manera eficiente y sostenible, fue logrado por investigadores de la Universidad Nacional de Colombia, UNAL Sede Manizales en colaboración con la Universidad de Zaragoza, España. Por primera vez, se comprobó que los Campos Eléctricos Pulsados (PEF) no solo pueden aumentar hasta en un 50% la actividad de enzimas inmovilizadas, sino también reactivar aquellas que habían perdido rendimiento tras varios ciclos de uso.

Una tecnología que “despierta” enzimas agotadas

El estudio —publicado en Innovative Food Science and Emerging Technologies— trabajó con dos enzimas de uso industrial: lipasa, clave en la producción de biodiésel, y mananasa, empleada para obtener prebióticos en alimentos.

“Lo más sorprendente fue observar que una enzima que había reducido su actividad después de múltiples usos pudo reactivarse con el tratamiento PEF, incluso superando su actividad inicial. Esto no se había reportado antes para enzimas inmovilizadas”, afirma Juan David Galvis-Nieto, investigador del Grupo de Investigación en Alimentos de la UNAL Manizales y autor principal.

Las enzimas fueron inmovilizadas en una espuma de resina epóxica, un material altamente resistente y cuya aplicación para inmovilizar enzimas fue desarrollada por la UNAL. Posterior a la inmovilización, las enzimas inmovilizadas fueron sometidas a diferentes combinaciones de intensidad, duración y frecuencia de campos eléctricos pulsados. Las pruebas revelaron que intensidades moderadas (2–3 kV/cm) aumentaban significativamente la actividad enzimática, mientras que intensidades más altas (4 kV/cm) disminuían su desempeño.

Tras 10 ciclos de uso —momento en el que las enzimas usualmente pierden entre 15 y 20% de actividad—, los investigadores aplicaron PEF. El resultado dejó en evidencia la novedad del hallazgo: la actividad no solo se recuperó, sino que llegó temporalmente a superar el 100% del valor inicial.

“Esto abre la posibilidad de extender la vida útil de los biocatalizadores y reducir costos en procesos de alto volumen, algo especialmente relevante para las industrias químicas y alimentarias”, señala el profesor Carlos E. Orrego, director del Instituto de Biotecnología y Agroindustria de la UNAL Sede Manizales.

Más estables, duraderas y eficientes

Además de la reactivación, las enzimas tratadas con PEF mostraron efectos inesperados durante el almacenamiento. La lipasa alcanzó hasta 507% de su actividad inicial después de una semana, mientras que la mananasa llegó al 207%, aunque estos incrementos son temporales. Este comportamiento sugiere que la tecnología de inmovilización desarrollada por la UNAL ayuda a estabilizar los cambios inducidos por los campos eléctricos pulsados.

Otros parámetros también fueron evaluados:

• Duración de los pulsos: para la lipasa, 10 microsegundos fue el más favorable; para la mananasa, funcionaron bien 10 y 60 microsegundos.
• Frecuencia: 1 Hz resultó más efectiva que 10 Hz para ambas enzimas.

Estos resultados no solo optimizan el uso de PEF, sino que también aportan evidencia sobre cómo las enzimas responden a tecnologías no térmicas, un campo cada vez más relevante en la industria.

Aplicaciones industriales y proyección del hallazgo

El trabajo abre posibilidades directas en procesos que hoy son costosos, lentos o generan grandes cantidades de desechos:

• Producción de biodiésel: La lipasa reactivada podría reducir costos y mejorar la eficiencia en la producción de biocombustibles, ya que permite “aprovechar” aceites y grasas usados sin recurrir a químicos agresivos. En otras palabras, la enzima realiza la misma función depuradora, pero sin generar residuos contaminantes, lo que la convierte en una alternativa más limpia y ambientalmente responsable.
• Alimentos funcionales y para mascotas: La mananasa optimizada permite producir prebióticos a mayor escala y con mejor rendimiento, lo que abre la puerta a ingredientes funcionales más accesibles para la industria alimentaria. Al mejorar la eficiencia del proceso, se facilita la elaboración de productos que favorecen la salud intestinal sin incrementar significativamente los costos de producción.

A pesar de que la implementación de sistemas PEF exige inversión en equipos especializados, los investigadores insisten en su potencial. “Las tecnologías no térmicas permiten intervenir enzimas sin dañarlas, y este estudio demuestra que también pueden recuperarlas. Es un avance con impacto real en la sostenibilidad industrial”, asegura el profesor Orrego.

Este proyecto fortalece la cooperación científica entre la UNAL Sede Manizales y la Universidad de Zaragoza, y posiciona a la biocatálisis como una herramienta clave para el desarrollo de procesos eficientes, seguros y ambientalmente responsables.