¿Qué encontrarás en esta sección?

Una gran muestra de los tantísimos productos biotecnológicos que actualmente disfrutamos y utilizamos en nuestro día a día: los yogures, la cerveza, los billetes de euro… ¿Y por qué son productos biotecnológicos? Porque para su producción se han utilizado organismos, partes de los mismos o incluso procesos propios de ellos.

BIOPRODUCTOS ALIMENTICIOS

CERVEZA

¿Por qué la cerveza es un producto biotecnológico?

Porque para su producción se requieren levaduras, concretamente de la especie Saccharomyces cerevisiae. Este tipo de levadura es la encargada de realizar la fermentación alcohólica, el proceso clave en la fabricación de cerveza.

El proceso comienza con los granos de cebada, los cuales, tras germinar, se cuecen en agua aumentando gradualmente la temperatura. El objetivo de elevar la temperatura es que las propias enzimas de los granos se activen y transformen el almidón de la cebada en maltosa y posteriormente, en glucosa (otros dos tipos de azúcares).

Tras una filtración, al contenido líquido resultante se le añade el lúpulo y las levaduras. Es entonces, cuando comienza la fermentación alcohólica, el proceso por el que Saccharomyces cerevisiae transforma la glucosa en alcohol y dióxido de carbono (el gas de la cerveza). Tras dicho proceso, la cerveza se deja madurar antes de poder ser envasada y distribuida.

*La fermentación es un proceso metabólico que realizan las levaduras y algunas bacterias para obtener energía. Del mismo modo que nosotros nos alimentamos, estos microrganismos consumen glucosa para sobrevivir. ¿Qué hemos hecho nosotros? Aprovechar esta capacidad de las levaduras para generar un producto de nuestro interés: la cerveza.

YOGUR

¿Por qué el yogur es un alimento biotecnológico?

Porque para su producción se requieren dos especies de bacterias: Lactobacillus delbrueckii subspecie bulgaricus y Streptococcus thermophilus. Estas bacterias realizarán una fermentación láctica que trasformará la lactosa de la leche en ácido láctico. Será este ácido láctico el que permite conservar en perfectas condiciones un yogur durante un largo periodo de tiempo, ya que la acidez controla el crecimiento de los microrganismos patógenos.

El proceso de producción comienza con la leche pasteurizada, la cual sufre una serie de tratamientos previos de homogeneización, estandarización de la materia grasa entre otros. Una vez obtenidas las características deseadas en la leche, se le añaden las dos especies bacterianas. Estas utilizarán la lactosa, principal azúcar de la leche, para generar ácido láctico. El ácido láctico hará que el pH de la leche baje. La bajada del pH, por un lado provocará la rotura de las proteínas de la leche (caseínas), lo que supondrá su coagulación y la obtención de la textura de gel típica del yogur. Y a su vez, le proporcionará al yogur el típico sabor ácido.

Este proceso se produce a temperaturas de 40-45ºC, y tras 3-4 horas el producto se enfriará rápidamente con el fin de parar la fermentación (los microrganismos solo actúan alrededor de 40ºC) y controlar el ácido del yogur.

Un dato curioso es que para que un yogur puede denominarse de tal forma los microorganismos productores de la fermentación han de estar viables en el producto final en una cantidad mínima. Por este motivo, aparte de considerar el yogur como un producto biotecnológico dado la utilización de microorganismos para su producción, también puede considerarse como un producto vivo.

*Tal y como comentábamos en el caso de la cerveza, la fermentación es un proceso metabólico que realizan las levaduras y algunas bacterias para obtener energía. Del mismo modo que nosotros nos alimentamos, estos microrganismos consumen azucares (glucosa, lactosa…) para sobrevivir, generando, a su vez, otros productos de desecho. ¿Qué hemos hecho nosotros? Aprovechar la capacidad de las bacterias para generar ácido láctico, para producir yogur.

QUESO

¿Por qué el queso es un producto biotecnológico?

Porque para su producción se requieren diferentes tipos de microorganismos: bacterias (diferentes especies del género Lactobacillus), y en algunos tipos de quesos, también hongos. Pero además, en su producción, se necesitan otros componentes de origen biológico como el famoso cuajo.

El proceso de producción se inicia con la recepción de la leche pasteurizada, a la que se le realizan algunos tratamientos previos como filtraciones para eliminar posibles impurezas. Tras ello, se le añaden bacterias que se encargan de realizar una fermentación láctica. La fermentación láctica es un proceso que transforma el azúcar de la leche (lactosa) en ácido láctico. Esta sustancia, acidifica la leche lo que conlleva su coagulación, adquiriendo una textura de yogur.

Además, a la leche se le añade el CUAJO, una sustancia compuesta por enzimas (concretamente peptidasas) encargadas de cuajar la leche; cloruro de calcio una sustancia química con la misma función; o bien ambos. En este punto, se pueden añadir más aditivos como colorantes o conservantes, aunque es totalmente prescindible para la fabricación de este alimento.

Una vez la leche ha adquirido composición de cuajada, esta se corta para facilitar el desuerado (la perdida de agua) y se deposita en moldes donde se prensa. Tras ello el queso se sala. Una vez salados los quesos se disponen en salas donde se dejan madurar. El proceso de maduración permite, además de reducir la cantidad de agua por evaporación, potenciar los sabores del queso. Este proceso durará más o menos tiempo en función del tipo de queso a producir.

En este punto destacar que, a algunos quesos, en el proceso de maduración se les añade otro tipo de microrganismos. Por ejemplo, en el caso del queso camembert, se inocula moho blanco que recubrirá toda la parte externa. Y en el caso del queso azul, se harán pequeñas incisiones en la pieza para generar canales por los que diferentes mohos azules puedan penetrar generando ese aspecto característico que presenta esta variedad.

*Tal y como comentábamos en el caso de la cerveza y el yogur, la fermentación es un proceso metabólico que realizan las levaduras y algunas bacterias para obtener energía. Del mismo modo que nosotros nos alimentamos, estos microrganismos consumen azucares (glucosa, lactosa…) para sobrevivir, generando, a su vez, otros productos de desecho. ¿Qué hemos hecho nosotros? Aprovechar la capacidad de las bacterias para generar ácido láctico, para acidificar y coagular la la leche para así producir queso.

*El cuajo, tradicionalmente se obtenía del estómago de pequeños rumiantes (vacas, ovejas…), hoy en día existen otras alternativas: de origen vegetal, de origen microbiano o de síntesis química. En la mayoría de los casos es una sustancia de origen biológico      que también contribuye a que el queso sea considerado un producto biotecnológico.

VINO

¿Por qué el vino es un producto biotecnológico?

Por dos procesos clave e importantísimos para su producción. En primer lugar, porque al igual que ocurre con la cerveza, se requiere que ciertas levaduras realicen una fermentación alcohólica que transforme los azucares de la uva en alcohol. Pero por si fuera poco, el vino requiere un segundo proceso fermentativo, esta vez llevado a cabo por bacterias.

Todo comienza con la recepción de la uva la cual se somete al proceso de despalillado y estrujado. Con el primero se eliminan los rapones de la uva, y con el segundo los hollejos y las pepitas, obteniendo como producto el mosto.

A continuación se producen, prácticamente en paralelo, la maceración y la fermentación, fases que se prolongan entre 6 y 10 días. En la maceración el mosto permanece en contacto con las partes solidas de la uva, es decir el hollejo, con la finalidad de que le aporte color y aromas. A la misma vez comienza la fermentación alcohólica, en la que el azúcar del mosto (glucosa y fructosa) se trasforma en alcohol. En este proceso intervienen las levaduras del género Kloeckera y Hanseniospora que de forma natural se encuentran en las propias uvas, pero además se pueden añadir de forma exógena dos especies, Saccharomyces cerevisiae y  Saccharomyces bayanus que acaben el proceso de fermentación.

A continuación, se retira definitivamente todo el contenido solido del vino (proceso de descubre) y tras ello se produce la segunda fermentación o fermentación maloláctica, proceso que transforma el ácido málico de las uvas en ácido láctico para dar acidez más al vino. Este tipo de fermentación, que se alarga entre 10 y 20 días, es realizado por bacterias lácticas que de forma natural se encuentran también en la uva.

Tras la segunda fermentación se eliminan las lías, todo los pequeños componentes sólidos que se acumulan en el fondo de los tanques de fermentación. Después, el vino se somete al proceso de clarificación que elimina todas las partículas en suspensión, y se realiza una filtración para terminar de retirar cualquier tipo de impureza. Por último, se procederá a la famosa crianza del vino, proceso en el que el vino envejece y madura en barricas. Tras semanas o años, en función del tipo de vino, este es embotellado y comercializado.

*Tal y como comentábamos en el caso de la cerveza, el yogur o el queso, la fermentación es un proceso metabólico que realizan las levaduras y algunas bacterias para obtener energía. Del mismo modo que nosotros nos alimentamos, estos microorganismos consumen azucares (glucosa, lactosa…) u otros compuestos (ácido málico…) para sobrevivir, generando, a su vez, otros productos de desecho. ¿Qué hemos hecho nosotros? Aprovechar la capacidad de las levaduras para generar alcohol y de las bacterias para generar ácido láctico, para producir vino.

BIOPRODUCTOS MÉDICOS

INSULINA

¿Por qué la insulina es un producto biotecnológico?

Porque para su producción se utilizan bacterias, concretamente la famosa Escherichia coli o E. coli para los amigos.

La insulina es una hormona que produce nuestro páncreas y cuya función es controlar los niveles de glucosa en sangre. Las personas diabéticas, por el contrario, o no la fabrican, o sí la fabrican pero no responden a ella. Por este motivo, se requiere la producción de insulina para resolver algunos tipos de diabetes.

Antiguamente la insulina se obtenía a través de páncreas de cerdos y toros. El problema es que  a día de hoy se necesitan tales cantidades de insulina para abastecer todas las necesidades mundiales que esta ya no es la manera más adecuada para producirla.

Hoy, la insulina se produce gracias a la biotecnología y la ingeniería genética. Lo que se hace es modificar genéticamente bacterias E. coli, introduciéndoles el gen productor de insulina humana. ¿El resultado? Las bacterias producen insulina humana. Con grandes cultivos bacterianos y la posterior purificación de la insulina, se ha conseguido obtener las grandes cantidades necesarias hoy en día.

ANTIBIÓTICOS

¿Por qué los antibióticos son un producto biotecnológico? Porque para su producción se usa, directamente, un cultivo de bacterias u hongos, los encargados de sintetizar y liberar el antibiótico.

Los antibióticos, como ya muchos sabréis, son sustancias que destruyen microorganismos, ya que, como su nombre indica son: anti-vida. Tal y como dijo el premio Nobel en Fisiología y Medicina, Selman Waksman, un antibiótico es cualquier sustancia química producida por un microorganismo que es antagonista del crecimiento de otros microorganismos.

Los antibióticos son producidos de forma natural por algunos microorganismos como el hongo Penicillium (del que se aisló el primer antibiótico: la penicilina), o el género bacteriano Streptomyces (productor de antibióticos como la neomicina o la eritromicina), como mecanismo de defensa frente a otros organismos que puedan resultarles una amenaza para su supervivencia.

Actualmente en el mercado existen tres tipos de antibióticos: naturales, semi-sintéticos y sintéticos. Solo los naturales serían un producto biotecnológico estrictamente hablando. ¿Por qué? Para su producción se necesitan inmensos cultivos de bacterias u hongos, cuya especie dependerá del antibiótico a producir. Estos microorganismos serán cultivados en condiciones de estrés para que acaben sintetizando dicho antibiótico de forma natural. Tras ello, este se aislará y purificará, y tras darle la forma farmacéutica se comercializará.

Por otro lado, la producción de antibióticos semi-sintéticos comienza de forma idéntica. Sin embargo, tras ser aislados del cultivo bacteriano sufren algunas modificaciones químicas antes de ser comercializados. Podríamos decir, por tanto, que serían un producto “semi-biotecnológico”, ya que los microorganismos solo se usan en una fase de producción. Y por último los antibióticos sintéticos, que como os imaginareis, son producidos químicamente de forma íntegra, por lo que no podrían ser clasificadas como un producto biotecnológico.

Microorganismos_Antibioticos_Maria_Iranzo_Biotec

Ejemplo de antibióticos y los microorganismos productores (https://es.slideshare.net/jarconetti/tema-461).

VACUNAS RECOMBINANTES

Las vacunas, como muchos ya sabréis, son sustancias que se utilizan para provocar que nuestro sistema inmune genere memoria contra un patógeno (virus, bacteria…) específico. De esta forma, si tras la vacunación se entra en contacto con este microorganismo el sistema inmunitario será capaz de controlar rápidamente la infección y acabar con ella sin problemas.

Aunque existen unos cuántos tipos de vacunas (en el NUEVO POST de esta semana hablaremos de todas ellas y descubriremos otros tipos también considerados productos biotecnológicos), hay un tipo concreto, las vacunas recombinantes que entran en la categoría de producto biotecnológico. ¿Por qué las vacunas recombinantes son un producto biotecnológico? Porque están basadas en combinar uno o varios genes de diferentes microorganismos.

Para la producción de las vacunas recombinantes se usa, tal y como su propio nombre indica, la tecnología del DNA recombinante. Esta consiste en unir varios fragmentos de DNA, en el caso de las vacunas, con finalidad de vacunar. Todos estos fragmentos se encontrarán recogidos en un plásmido, una estructura de DNA circular que es capaz de multiplicarse de forma autónoma cuando es insertado en una célula.

DNA_Recombinante

https://es.khanacademy.org/science/biology/biotech-dna-technology/dna-cloning-tutorial/a/overview-dna-cloning

Los fragmentos de DNA tendrán la capacidad de producir proteínas antigénicas, es decir, proteínas propias del microorganismo del que se quiere vacunar, y que nuestro sistema inmune podrá reconocer y atacar generando la memoria de la que anteriormente hablamos.

En la actualidad existen diferentes tipos de vacunas recombinantes: aquellas que utilizan bacterias o virus atenuados (sin capacidad de infección) para contener en su interior el plásmido con el DNA recombinante; las que usan el material genético desnudo y la última novedad las vacunas comestibles. Todas ellas funcionan igual ya que al llegar a nuestro cuerpo los genes del plásmido producen las proteínas del microorganismo a vacunar; el sistema inmune las detecta y genera la respuesta inmune buscada, y que producirá la memoria que nos protegerá frente a futuras infecciones.

¿Quieres conocer más al detalle toda esta tecnología? ¿Quieres descubrir todos los tipos de vacunas que hoy en día usamos? ¡ESTATE MUY ATENTO AL NUEVO POST DE ESTE MIÉRCOLES!

CULTIVOS Y PRODUCTOS AGRÍCOLAS 

INSECTICIDAS Y MAÍZ BT

El maíz Bt es una variedad de maíz transgénico basado en la acción de una toxina bacteriana. Bacillus thuringiensis es una bacteria característica del suelo que tiene la capacidad, para defenderse, de producir una toxina que al ser ingerida por los insectos es capaz de acabar con ellos.

¿Por qué el maíz Bt es un producto biotecnológico? Por qué se ha modificado genéticamente para introducirle el gen bacteriano responsable de producir dicha toxina. De esta forma, la planta es capaz de producir, ella misma, la toxina y acabar con el insecto que vaya a parasitarla. Se consigue generar así, una variedad de maíz mucho más resistente a diferentes plagas, entre ellas al famoso taladro.

Además del cultivo Bt, existe otra alternativa que también aprovecha la capacidad de esta bacteria: insecticidas compuestos por esta sustancia tóxica. Estos insecticidas también serían considerados productos biotecnológicos ya que estarían fabricados con una parte de un organismo, la toxina de Bacillus thuringiensis.

¿Quieres conocer más al detalle estas tecnologías? ¡Te dejo un POST que te aclarará todas las dudas acerca del asunto! http://www.mariairanzobiotec.com/bacillus-thuringiensis-bioinsecticidas/

OTROS BIOPRODUCTOS 

DETERGENTES

Aunque el detergente no es un producto biotecnológico íntegramente, si posee un ingrediente biológico imprescindible: las enzimas. Las enzimas son proteínas que cambian, conducen y regulan casi todas las reacciones que ocurren en los organismos vivos, por lo que son producidas por ellos mismos.

A los detergentes se les añade, principalmente, una enzima denominada subtilisina que se obtiene, directamente, del microrganismo Bacillus licheniformis (de ahí que las enzimas sean un producto biotecnológico). Es decir, para producirla se preparan cultivos bacterianos de esta especie y se extraen las propias enzimas que las bacterias producen. Posteriormente, la subtilisina es añadida al detergente como un ingrediente más.

¿Cuál es la misión de esta enzima? Eliminar, literalmente, las manchas de nuestra ropa. La subtilisina es una protesta, un tipo de enzima cuya función es degradar proteínas. Si nos manchamos con algo proteico esta enzima será capaz de destruir esas proteínas adheridas a nuestra ropa, y hacer desaparecer así la mancha.

Actualmente, a los detergentes no solo se les añade proteasas como la subtilisina, sino también otros tipos enzimáticos como amilasas, cuya función es degradar restos de almidón, o lipasas para degradar lípidos (una mancha de aceite por ejemplo).