Aplicaciones de la Biotecnología en la Industria

1. Productos Microbioanos de Interés Industrial

Biomasa

Utiliza microorganismos que no están presentes como células vivas en el producto alimentario. Estos microorganismos se modifican genéticamente y se seleccionan según sus características, con el fin de aplicarlos a las industrias alimentarias.

Polímeros

Son estabilizadores de los alimentos. El biopolímero más sintetizado es el xantano, fabricado por las Xanthomonas. Los biopolímeros son mejores que los polímeros químicos, ya que son degradables.

Para que se forme el biopolímero es necesario que haya condiciones de saturación de oxígeno y que la relación entre C y N se decante hacia el C. El polímero se forma unido a un nucleótido, atraviesa la membrana hasta llegar al medio, el cual se espesa y la producción baja.

Polímeros de mayor interés:

• Dextranos: los primeros. Cepas más usadas: Klebsiella, Acetobacter y la que se utiliza en producción comercial Leuconostoc. Producción discontinua. En todos los procesos de síntesis de dextranos, se sintetizan dextranos más sacarosa. La sacarosa se recupera y puede devolverse al medio como sustrato o aprovecharse para otros usos. El sustrato para la síntesis de dextranos puede ser cualquiera, solo se necesita la aireación y el déficit de N.
• Microfibrillas de celulosa: las produce la Acetobacter. Producción baja. En la industria alimentaria se usa para hacer capas de cobertura y estabilizar texturas de alimentos.
• Pululano: producido por el hongo Aurobasidium pullulans (Pullularia pullulans). Tiene un papel especial. Se usa como revestimiento alimentario, en sustitución del almidón, para que los productos tengan una determinada forma y se desmolden con facilidad. Ventaja frente al almidón: se usa menos para conseguir el mismo efecto, está más normalizado, no tiene problemas de heterogeneidad.
• Alginato: sirve para hacer agar. En la industria alimentaria su uso está limitado.
• Curdlano: producido por Alcaligenes faecalis var. myxogenes. Se hincha en presencia de agua, no es digerible. En la industria alimentaria se usa para enriquecer productos con fibra.
• Ciclodextrina: producción piloto. Polímero estable, con un núcleo hidrófobo. Problema: lo hacen organismos termófilos y anaerobios, cultivo complejo, requiere un exceso de oxígeno para inducir la síntesis de polímeros. Es un emulsionante. Se usa en laboratorios.

Metabolitos Primarios y Secundarios

Los metabolitos primarios son compuestos relacionados con la síntesis de células microbianas y participan en la fase de crecimiento. Incluyen aminoácidos, proteínas, nucleótidos, ácidos orgánicos, vitaminas, azúcares, grasas y alcoholes. Desde el punto de vista comercial, los más importantes son los alcoholes (etanol), los aminoácidos, los ácidos orgánicos, las vitaminas y las enzimas.

Las enzimas obtenidas pueden emplearse para catalizar reacciones químicas en las industrias (biocatálisis, catálisis enzimática o biotransformación). Por ejemplo, la enzima pectinasa se usa en la industria alimentaria para la elaboración de jugos de fruta. Permite optar por versiones resistentes al calor, pH bajos, solventes o altas concentraciones salinas. Son biodegradables y sustituyen procesos físicos o químicos contaminantes, corrosivos y que requieren más energía.

Los metabolitos secundarios se acumulan durante el periodo posterior a la fase de crecimiento activo. No tienen relación directa con la síntesis de las materias celulares ni con el crecimiento normal del microorganismo. Los más importantes son: antibióticos, pigmentos, toxinas, inhibidores enzimáticos y alcaloides.

2. Energía

Producción de energía a partir de recursos renovables (biomasa) para generar fuentes de energías limpias.

• Bioetanol: se obtiene a partir de la fermentación de la biomasa. La producción biotecnológica de etanol se basa en la acción fermentativa de las levaduras sobre un sustrato adecuado. Se utiliza la ingeniería genética para obtener microorganismos más productivos y tolerantes al etanol, o capaces de fermentar diferentes materias primas.
• Biodiesel: se produce por transformación química de aceites vegetales. Es un combustible formado por ésteres (etílicos o metílicos) producidos a partir de la reacción química entre aceites vegetales y alcohol. Puede usarse solo o mezclado con biodiesel convencional.
• Biogás: gas producido por la digestión microbiana de la materia orgánica en un biorreactor. Puede usarse como fuente de energía térmica, eléctrica o como combustible para transporte automotor. El proceso fermentativo (biodigestión) se desarrolla sobre residuos rurales, agroindustriales, domésticos, municipales y sobre plantas.