Biotecnología y Microbiología Industrial: Producción de Alimentos, Bebidas y Fármacos

Biotecnología y Microbiología Industrial: Fundamentos y Aplicaciones

La biotecnología se define como el conjunto de procesos tecnológicos que utilizan organismos vivos, sus capacidades metabólicas o sus derivados para crear productos de interés. La microbiología industrial, por su parte, engloba una serie de procesos tecnológicos donde se obtiene una sustancia de interés comercial. Estos procesos industriales se llevan a cabo en fermentadores, recipientes que mantienen el cultivo en condiciones determinadas.

Producción de Alimentos y Bebidas Fermentadas

Fabricación del Vino

La fabricación del vino se basa en la fermentación alcohólica llevada a cabo por la levadura Saccharomyces cerevisiae. Este proceso transforma los azúcares presentes en el zumo de la uva (mosto) en etanol y CO₂. El proceso industrial se puede resumir en los siguientes pasos:

1. Vendimia y prensado: Recolección de la uva y obtención del mosto mediante prensado.
2. Fermentación: El mosto se introduce en una cuba de fermentación donde se añaden levaduras, incluyendo cepas patentadas que mejoran la calidad y el rendimiento.
3. Sedimentación: El vino se separa del sedimento en una cuba de sedimentación.
4. Envejecimiento: El vino se envejece en barricas, donde adquiere su aroma y sabor característicos.
5. Clarificación y embotellado: El vino se filtra para eliminar impurezas y finalmente se embotella.

Es importante destacar que en la producción de vinos blancos el proceso es más corto y se elimina la piel de la uva, mientras que en los tintos, el prensado se realiza con la piel.

Fabricación de la Cerveza

La cerveza también es el resultado de una fermentación alcohólica. El proceso implica:

1. Malteado y maceración: Se obtiene la malta y se mezcla con agua en una cuba de maceración, donde actúan enzimas hidrolíticas.
2. Cocción y lupulado: Se añade lúpulo y se cuece el producto para inactivar enzimas y eliminar microorganismos contaminantes.
3. Filtración y fermentación: Se retira el lúpulo, se filtra el mosto y se incorpora la levadura para la fermentación alcohólica.

Fabricación del Vinagre

El vinagre es el resultado de un proceso de oxidación (respiración aeróbica) en el que bacterias acéticas, como Acetobacter, producen ácido acético a partir de etanol. Estas bacterias son aerobias estrictas. Existen diferentes métodos de producción:

• Método de Orleans: Proceso artesanal que produce vinagre de alta calidad, pero en menor cantidad.
• Método de goteo: El sustrato se vierte goteando sobre un generador de vinagre.
• Método de burbujeo: Se lleva a cabo en fermentadores con aireación forzada.

El vinagre no solo se utiliza como condimento, sino también como conservante natural.

Fabricación de Productos Lácteos

La fermentación láctica, llevada a cabo por bacterias presentes en la leche (como Lactobacillus y Streptococcus), transforma los azúcares de la leche en ácido láctico. En la elaboración del queso, este proceso se combina con la adición de la enzima renina (cuajo), que coagula las proteínas de la leche. Posteriormente, se añade sal y se procede a la maduración, que varía según el tipo de queso.

Producción de Fármacos: Vacunas y Antibióticos

Producción de Vacunas

La producción de vacunas ha evolucionado significativamente:

• Vacunas atenuadas: Inicialmente, se fabricaron a partir de microorganismos vivos atenuados, pero presentaban un riesgo potencial.
• Vacunas inactivadas: Posteriormente, se desarrollaron vacunas con organismos inactivados (muertos) mediante formaldehído u otras sustancias.
• Toxoides: Se utilizan para inactivar toxinas producidas por microorganismos patógenos.
• Vacunas recombinantes: La tendencia actual es utilizar vacunas obtenidas por ingeniería genética, utilizando antígenos de superficie, polisacáridos capsulares o toxoides. Se clona el gen de una proteína inmunogénica en un hospedador, generando vacunas de antígeno recombinante.
• Vacunas de péptidos sintéticos Se desarrollan péptidos sintéticos que representan alguno de los determinantes antigénicos de la proteína.

Producción de Antibióticos

El descubrimiento de la penicilina por Alexander Fleming en 1929 marcó un hito en el tratamiento de enfermedades bacterianas. La penicilina es producida por el hongo Penicillium. Actualmente, se emplean penicilinas semisintéticas, más eficaces y menos tóxicas. Otros antibióticos de importancia industrial incluyen:

• Cefalosporinas: Estructura química similar a las penicilinas.
• Estreptomicina: Producida por el actinomiceto Streptomyces griseus.
• Eritromicina: Otro antibiótico de origen microbiano.