La Biotecnologia

Definiendo la biotecnología

en términos generales, la biotecnología se puede definir como un conjunto de técnicas en que se utilizan organismos vivos, partes de ellos o moléculas derivadas de organismos vivos para fabricar o modificar productos. además, comprende aquellas técnicas de modificación genética de variedades de plantas, animales o microorganismos para su utilización con un propósito específico.

las principales disciplinas que se aplican en el ámbito de la biotecnología son la microbiología, la bioquímica y la ingeniería genética.

la biotecnología posee la capacidad de cambiar la comunidad industrial del siglo xxi debido a su potencial para producir cantidades prácticamente ilimitadas de:

· sustancias de las que nunca se había dispuesto antes

· productos que se obtienen normalmente en cantidades pequeñas

· productos con costo de producción mucho menor que el de los fabricados por medios convencionales

· productos que ofrecen mayor seguridad que los hasta ahora disponibles

· productos obtenidos a partir de nuevas materias primas más abundantes y baratas

Objetivos de la biotecnología de alimentos

el objetivo fundamental de la biotecnología de alimentos es la investigación acerca de los procesos de elaboración de productos alimenticios mediante la utilización de organismos vivos o procesos biológicos o enzimáticos, así como la obtención de alimentos genéticamente modificados mediante técnicas biotecnológicas.

Areas de aplicación

los aportes de la biotecnología para apoyar los procesos productivos de la industria alimentaria y agroalimentaria se enfocan a dos grandes líneas prioritarias de investigación:

1. tecnología enzimática y biocatálisis

2. alimentos genéticamente modificados

1. tecnología enzimática y biocatálisis

el área de tecnología enzimática y biocatálisis incluye el extenso campo de las fermentaciones en procesamiento de alimentos, así como la mejora genética de microorganismos de aplicación en tecnología de alimentos y la producción de proteínas y enzimas de uso alimentario.

Fermentaciones

la fermentación es la transformación de una sustancia orgánica (generalmente un carbohidrato) en otra utilizable, producida mediante un proceso metabólico por microorganismos o por enzimas que provocan reacciones de oxidación-reducción, de las cuales el organismo productor deriva la energía suficiente para su metabolismo. las fermentaciones pueden ser anaeróbicas, si se producen fuera del contacto con el aire, o aeróbicas, que sólo tienen lugar en presencia de oxígeno.

las fermentaciones más comunes en la industria de alimentos son la del azúcar, con formación de alcohol etílico, en la elaboración de vino, cerveza, sidra; la del alcohol, con formación de ácido acético, en la elaboración del vinagre; y la fermentación láctica, en la elaboración de quesos y yogures.

actualmente en la industria fermentativa se utilizan tanques de fermentación en los que ésta se realiza en condiciones controladas de temperatura y presión y que permiten regular constantemente la entrada y salida de productos.

los diversos tipos de fermentaciones en la industria de alimentos se pueden clasificar de la siguiente manera:

- fermentaciones no alcohólicas

· panadería (fermentación por levaduras de panadería)

· vegetales fermentados (encurtidos en general)

· ensilado (fermentación de forraje)

- fermentaciones alcohólicas

· vino (fermentación alcohólica y maloláctica)

· cerveza

· sidra

· destilados

· vinagre (transformación de alcohol en ácido acético por fermentación con acetobacter)

- fermentaciones cárnicas

· embutidos crudos curados (salame, chorizo español, etc.)

· jamón serrano (producto curado)

· productos de pescado fermentado (fermentación en filetes de pescado ahumado)

- fermentaciones lácticas

· leches fermentadas en general

· yogur (fermentación de leche con microorganismos acidificantes, como lactobacillus)

· quesos (fermentación con determinados cultivos bacterianos inoculados)

· bebidas lácticas alcohólicas (kefir)

- fermentaciones locales especiales

· salsa de soya

· miso

· tofu

· otros productos

Otras aplicaciones en tecnología enzimática y biocatálisis

- mejora genética de microorganismos

obtención de cepas recombinantes de microorganismos de utilidad en tecnología de alimentos, mediante técnicas de ingeniería genética. se obtienen así microorganismos como levaduras industriales que poseen una mayor adaptación y eficacia en los procesos fermentativos, o bacterias capaces de producir determinadas enzimas de utilidad en procesamiento de alimentos.

- producción de proteínas y enzimas de uso alimentario

producción de enzimas con una actividad enzimática dada, a partir de células microbianas. esta actividad se vale de varias disciplinas, como la microbiología, la ingeniería genética, ingeniería de proteínas e ingeniería bioquímica. se obtienen así enzimas que transforman el azúcar en polímeros, enzimas que hidrolizan la lactosa de la leche para hacerla más digerible, enzimas que se utilizan en enología, etc.

- diseño de procesos enzimáticos

con los catalizadores disponibles o desarrollados, enzimas o células, libres o inmovilizadas, se pueden llevar a cabo procesos enzimáticos o fermentativos en reactores de diversas características, las que se determinarán para cada proceso específico. así, se ha desarrollado, por ejemplo, una línea de procesos de extracción enzimática de principios activos vegetales para la transformación de materias primas. tal es el caso de un proceso biológico para la extracción de aceite de coco, sin usar solventes ni extractores mecánicos.

Líneas de investigación en tecnología enzimática y biocatálisis

en la actualidad se están llevando a cabo diversos avances en los campos de investigación referentes a tecnología enzimática y biocatálisis, en particular el estudio del metabolismo y mejoramiento genético de levaduras industriales, así como la expresión de enzimas específicas mediante cepas microbianas recombinantes.

algunas de las líneas de investigación en desarrollo actual son las que se describen a continuación:

- bacterias lácticas

· utilización de técnicas y desarrollo de métodos para la detección e identificación de bacterias lácticas, utilizadas como cultivos iniciadores de fermentaciones alimentarias.

· estudios sobre el metabolismo de bacterias lácticas, incluyendo metabolismo de azúcares, regulación de la glucólisis e incidencia en la producción de volátiles y la calidad de productos lácteos.

- biología molecular de levaduras industriales

· estudio de mecanismos moleculares implicados en la fisiología de levaduras industriales durante los procesos fermentativos que llevan a cabo.

· estudio de los mecanismos moleculares de la respuesta a estrés osmótico en levaduras industriales.

· modificación genética de cepas de levaduras industriales para conseguir una mayor adaptación y eficacia en los procesos fermentativos.

- enzimas y levaduras vínicas

· utilización de técnicas de selección e identificación de levaduras vínicas.

· estudios de la fisiología de levaduras vínicas durante los procesos de fermentación.

· modificación genética de levaduras vínicas.

· estudios sobre la aplicación de enzimas en enología.

· producción de enzimas de interés enológico.

- estructura y función de enzimas

· estudios de la relación entre estructura y función de proteínas.

· producción heteróloga de enzimas por cepas microbianas.

- levaduras de panadería

· aislamiento y caracterización de microorganismos con aplicación potencial en la industria de panadería.

· estudios sobre el metabolismo de levaduras de panadería.

· expresión heteróloga de genes que codifican enzimas de interés en los procesos de panificación.

- taxonomía molecular

· aplicación de técnicas moleculares para la detección e identificación de bacterias en alimentos. detección e identificación de bacterias patógenas por pcr.

2. Alimentos genéticamente modificados

Qué son los alimentos genéticamente modificados

la demanda de alimento global ha aumentado la necesidad de cultivos mejorados. la biotecnología ofrece la tecnología necesaria para producir alimentos más nutritivos y de mejor sabor, rendimientos más altos de cosecha y plantas que se protegen naturalmente contra enfermedades, insectos y condiciones adversas.

la tecnología de alimentos genéticamente modificados (también llamados alimentos transgénicos) permite efectuar la selección de un rasgo genético específico de un organismo e introducir ese rasgo en el código genético del organismo fuente del alimento, por medio de técnicas de ingeniería genética. esto ha hecho posible que se

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