Negli ultimi decenni, i rifiuti di prodotti agricoli-alimentari sono diventati una preoccupazione crescente, in quanto possono causare significativi problemi ambientali a causa di uno stoccaggio improprio. Infatti, sulla base delle informazioni provenienti dall'Unione Europea (UE), il totale dei rifiuti alimentari nel 2012 è stato di circa 88 milioni di tonnellate, dove oltre il 72% derivava da scarti domestici. In particolare, i sottoprodotti dell'uovo( guscio e membrana) sono stati generalmente trascurati ,non trattati e accumulati. Tuttavia fino ad oggi la membrana dell¿uovo è stata utilizzata in campo chimico per la sintesi delle nanoparticelle, come adsorbente di metalli pesanti e solo recentemente come supporto per l'immobilizzazione enzimatica. In questo contesto l'uso di rifiuti agroalimentari come supporti enzimatici potrebbe essere una valida alternativa, sia per ridurre i loro problemi di smaltimento sia per un significativo beneficio economico per l'applicazione di enzimi su larga scala, come in ambito alimentare o nelle biotecnologie. A tale scopo, con il seguente progetto di ricerca si intende di impiegare i prodotti derivanti da scarto domestico, in particolare quelli dell'uovo, in modo da rivalorizzali, utilizzando questi come supporti low-cost e biocompatibili per l'immobilizzazione enzimatica.
La biocatalisi, da parte di enzimi, è oggi una tecnica consolidata negli usi biotecnologici e rappresenta una strategia cruciale nella chimica sostenibile o green come conseguenza del ridotto tempo di processo, assunzione di input a bassa energia, non tossicità e per una straordinaria chemio-, regio - e enantioselettività. Di conseguenza, già da diversi anni, per es. l'uso della laccasi nei processi industriali è aumentato, ad esempio nel settore alimentare [1], farmaceutico [2], cosmetico [3], tessile [ 4], industria della cellulosa e della carta [5]. Tuttavia, l'uso dell'enzima libero è ancora limitato a causa della sua instabilità, della sua incapacità di recupero e della perdita del prodotto e dei suoi costi.
L'ingegneria proteica, accoppiata alla possibilità di immobilizzare enzimi su opportuni supporti, può consentire di superare la instabilità in condizioni drastiche, di temperatura, di solventi e di pH .Le tecniche di immobilizzazione enzimatica su materiali insolubili rappresentano un ulteriore costo, ma consentono il recupero dell'enzima alla fine del processo, lo sviluppo di un sistema con reazioni multienzimatiche, maggiore precisione per il controllo del processo catalitico e una maggiore stabilità enzimatica contro agenti denaturanti e proteolisi. Inoltre, gli enzimi immobilizzati sono ideali anche per il funzionamento in continuo e possono offrire notevoli possibilità di applicazione nel campo industriale e clinico. Tuttavia anche se i loro usi sono notevoli, gli enzimi immobilizzati rappresentano solo una piccola parte del mercato globale degli enzimi, specialmente per gli alti costi dei supporti. Vari supporti stabili in condizioni estreme sono stati utilizzati e riportati in letteratura, ma molte volte non sono facilmente disponibili e/o particolarmente economici. Infatti materiali di supporto come ad es. il chitosano (100 g) 224 euro; nanotubi di carbonio (10 g) 339 euro; materiali a porosità controllata (100 mg) 182 euro, nanoparticelle di oro (100mL) 300 euro, risultano essere molto costosi. Quindi, solo con nuovi supporti e protocolli, che devono essere economici e facilmente disponibili, insieme a un'elevata riusabilità, possono favorire l¿impiego degli enzimi immobilizzati. In questo contesto la strategia di utilizzare i rifiuti agroindustriali, come per es. i sottoprodotti dell¿uovo, per l'immobilizzazione enzimatica potrebbe essere una valida alternativa sia per un significativo beneficio economico per il processo enzimatico che per la riduzione dei problemi del loro smaltimento. In particolare quindi la possibilità di immobilizzare la laccasi , un enzima 'green' che ha come caratteristiche quelle di catalizzare l'ossidazione di diversi composti fenolici e non, con riduzione dell¿ossigeno in acqua ed un alto potenziale redox ,rappresenta una possibile valida alternativa per la rimozione di inquinanti ambientali ed industriali.
[1]Y .Zhang, S. He, B.K. Simpson, Curr. Opin Food Sci, (2018) 19, 30-35.
[2]M. Naghdi, M. Taheran, S.K. Brar, A. Kermanshahi-pour, M. Verma, R.Y. Surampalli, Environ. Pollut., (2018) 234, 190-213.
[3]D.M. Mate, M. Alcalde, Microb Biotechnol. (2017) 10,1457-1467.
[4] A.Madhu, J.N.Chacraborty, J. Cleaner Prod., (2017) 145,114-133.
[5] G. Singh S. Kumar Arya Int. J. Biol.l Macromol. (2019) 134, 1070-1084.