Anche a 100 °C l’enzima racchiuso è rimasto attivo. A questa temperatura ha addirittura funzionato a una velocità circa doppia rispetto a quella a temperatura ambiente. L’enzima protetto, utilizzato come biocatalizzatore, ha mantenuto la propria efficacia anche dopo ripetuti utilizzi. In un setup sperimentale volto a studiarne il riutilizzo, la sua efficacia è rimasta pressoché invariata a 100 °C per oltre dodici cicli di reazione.

«All’inizio del lavoro ci si è posti la domanda fondamentale: con quali metodi è possibile impedire l’apertura delle strutture degli enzimi anche a temperature elevate e in condizioni di reazione difficili?», afferma la dott.ssa Jianing Yang, prima autrice dello studio. «È emerso che gli enzimi, grazie all’integrazione su misura in composti a gabbia, presentano le proprietà desiderate.»

Nella serie research_tv il Prof. Dr. Harald Gröger e il Dr. Jianing Yang illustrano come il loro nuovo approccio reattivo superi i limiti termici nei processi biocatalitici.

Rilevanza per l'industria chimica

Il vantaggio dell’elevata stabilità termica va oltre l’enzima stesso. Alcune sostanze chimiche di partenza sono solide a temperatura ambiente e fondono solo a temperature pari o superiori a 100 °C. Finora, per le reazioni enzimatiche, tali sostanze dovevano spesso essere prima miscelate con un solvente, il che rendeva il processo più complesso.

Con il nuovo procedimento, invece, i ricercatori possono utilizzare le sostanze direttamente allo stato fuso. Nei loro esperimenti sono riusciti, tra l’altro, a ottenere una reazione a 110 °C. Ulteriori esperimenti hanno dimostrato che il metodo funziona anche a temperature fino a 120 °C. Le reazioni si sono svolte senza l’utilizzo di solventi organici.

Questo è interessante per l'industria chimica: un possibile campo di applicazione è la produzione di esteri. Questi sono necessari, tra l'altro, per prodotti cosmetici, profumi e materie plastiche, dove molte delle materie prime hanno punti di fusione superiori a 100 °C.

Utilizzare gli enzimi dove finora non era possibile

«Il nostro obiettivo era rendere i processi biocatalitici utilizzabili in modo efficiente anche in ambiti in cui finora ciò era ritenuto impossibile», afferma Gröger, responsabile del gruppo di lavoro di chimica organica industriale e biotecnologia presso l’Università di Bielefeld e coautore dello studio. «Vogliamo sviluppare la ricerca in modo coerente verso l’applicazione e promuovere il trasferimento nei processi industriali».

Hütten, professore emerito di fisica a Bielefeld e anch’egli coautore dello studio, ha esaminato insieme al suo team, tra le altre cose, la struttura del materiale e il modo in cui l’enzima è racchiuso al suo interno. «Abbiamo esaminato la struttura del materiale con un microscopio elettronico a trasmissione ad alta risoluzione, ottenendo così informazioni sull’interno della struttura polimerica porosa», afferma il ricercatore. «È stata una sfida particolare, poiché il materiale non presenta una struttura regolare come quella di un cristallo». Le analisi sono state fondamentali per comprendere come è costituita la struttura porosa e in che modo l’enzima vi è racchiuso.

Prospettive

Questa collaborazione dimostra anche come da una questione scientifica fondamentale possa nascere una potenziale applicazione industriale. I ricercatori hanno nel frattempo avviato colloqui con aziende operanti in diversi settori produttivi. L’obiettivo è quello di perfezionare il processo ed estenderlo ad altri enzimi e processi industriali. A tal fine sono ancora necessarie ulteriori ricerche, tra l’altro sulla stabilità a lungo termine dei biocatalizzatori e sul trasferimento del processo su scala industriale.

La ricerca è già stata premiata all’inizio del 2026 con il Jörg Schwarzbich Inventor Award 2025. Il premio, del valore di 40.000 euro, viene assegnato dalla Società Universitaria di Bielefeld e dall’Università di Bielefeld e riconosce le invenzioni scientifiche con un elevato potenziale di innovazione e applicazione.

Pubblicazione originale: Jianing Yang, Inga Ennen, Judith Bünte, Andreas Hütten, Harald Gröger: Sintesi efficiente catalizzata da lipasi a ≥100 °C tramite l’intrappolamento del biocatalizzatore in un polimero organico poroso, Angewandte Chemie Novit, pubblicato il 21 luglio 2026; DOI: 10.1002/anov.70023,