¿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.

CAVA

¿Por qué el cava es un producto biotecnológico?

Porque para su elaboración no se necesitan ni 1 ni 2, si no 3 fermentaciones, procesos llevados a cabo por diferentes tipos de microorganismos. El cava (y champagne) tradicional se realiza a partir de vino blanco (aunque hoy en día se comercialicen cavas de otros tipos), por lo que el proceso de fabricación comienza de forma idéntica a la producción de vino.

*Podéis encontrar el proceso de fabricación del vino en el apartado anterior.

A este vino, conocido como vino base, se le añade un licor de tiraje compuesto de una mezcla de azucares y un cultivo de levaduras. Todos estos ingredientes serán introducidos ya en las características botellas del cava, las cuales serán cerradas con un tapón provisional, y colocadas de manera horizontal. Y es, precisamente en estas botellas, donde las levaduras añadidas, concretamente,  Saccharomyces cerevisiae y Saccharomyces bayanus, realizan una fermentación alcohólica, proceso por el que transforman el azúcar añadido en etanol y CO2.

Este proceso fermentativo es sumamente importante, ya que el CO2 producido será el que genere las burbujas de gas típicas de esta bebida. Además, cuanto más lento se de este proceso menor tamaño tendrán las burbujas de dióxido de carbono, algo que es indicador de gran calidad cuando hablamos de cava.

Una vez ha transcurrido la fermentación (1-3 meses), las levaduras comienzan a morir al no quedar azucares para alimentarse. Es entonces cuando las botellas son sometidas al removido, proceso por el que se van inclinando y girando lenta y progresivamente (más de 9 meses), con la finalidad de que todas esas levaduras muertas se acumulen en el cuello de la botella.

Transcurrido este proceso, el cuello de la botella se congela con una solución gelificante y se retira, rápidamente, el tapón provisional, de forma que gracias a la presión acumulada por el CO2 las levaduras, ahora congeladas, salen disparadas. A continuación, y de forma muy rápida, a las botellas se les añade el conocido como licor de expedición, una mezcla de azucares y vino base para ajustar el volumen perdido en el degüelle (el proceso anterior), y la dulzura de la bebida, en función del tipo de cava a producir.

Bioproductos_Cava_Maria_Iranzo_Biotec

Gramos de azucar por litro en función del tipo de cava (https://www.pinterest.cl/pin/460493130629764466/)

Tras finalizar todo ello, las botellas con el cava ya terminado, son selladas con el típico tapón de corcho.

*Tal y como comentábamos en el caso de la cerveza, el yogur, el queso o el vino, 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 levaduras para generar alcohol y CO2 para producir cava.

EMBUTIDOS

¿Por qué los embutidos (curados fermentados), tipo chorizo, salchichón o fuet, son productos biotecnológicos?

Porque en su proceso de elaboración intervienen varios microorganismos: desde hongos, a diferentes clases de bacterias.

Todo comienza con la selección de la carne, a la cual se le retiran los huesos y los tendones. Una vez enfriada, es picada y amasada para posteriormente ser embutida, ya sea en tripas naturales o artificiales. Además de la propia carne, a la masa se le añaden ingredientes como sal, nitritos y nitratos con acción bactericida y potenciadora del color, azúcar para favorecer el crecimiento bacteriano, condimentos, otros aditivos y algunos cultivos microbianos. Tras este proceso, el embutido se somete al estufaje (secado) y a la maduración.

¿Qué ocurre en la maduración? Los microorganismos añadidos a la masa (bacterias lácticas, Kocuria o Staphylococcus) conducen el proceso de maduración, generando los aromas, los sabores y los cambios fisicoquímicos típicos del producto. Además, en función del tipo de embutido se pueden adicionar también mohos que confieran la típica cubierta blanca o grisácea del exterior de algunos de estos productos.

ACEITUNAS

Posiblemente, de todos los alimentos de los que ya hemos hablado por ser considerados como productos biotecnológicos, las aceitunas serán las que más os sorprendan.

¿Por qué las aceitunas son un alimento biotecnológico? Porque para su producción se requiere una serie de microorganismos.

Las aceitunas, como ya sabréis, no son consumidas de formar directa tras ser recolectadas de los olivos. ¿Cómo son tratadas antes de llegar a nuestras mesas? En primer lugar, son lavadas con una solución compuesta por una especie de lejía (sosa caustica). Y tras ello, son puestas en salmuera (una solución de agua y sal principalmente). Es en este punto cuando entran en juego ciertos microorganismos, concretamente, bacterias lácticas (L. pentosus) y algunas levaduras.

Estos microorganismos (que aparecen y se multiplican de forma natural en la salmuera, o que pueden ser añadidos en forma de forma exógena) llevan a cabo una fermentación que proporcionará  las aceitunas la propiedades organolépticas finales. L. pentosus, en concreto, realiza una fermentación láctica, en la que transforma los azucares en ácido láctico. Este ácido disminuye el pH de la solución, permitiendo la correcta conservación de las aceitunas al inhibir el crecimiento de otros microorganismos contaminantes.

Tras ello, las aceitunas están listas para las últimas fases de producción, como por ejemplo el deshuesado.

*Tal y como comentábamos en el caso de la cerveza, el yogur, el queso o el vino, 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 L. pentosus para generar ácido láctico y compuestos que mejoren las propiedades organolépticas de las aceitunas.

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 microrganismo 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 utilizar genes de microorganismos patógenos.

Para la producción de las vacunas recombinantes se usa, tal y como su propio nombre indica, la tecnología del DNA recombinante. Esta consiste en aislar un fragmento de DNA e insertarlo en otra construcción genética, en el caso de las vacunas, con finalidad de vacunar. Todos los fragmentos aislados 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. Estos plásmidos son entonces insertados o bien, en grandes cultivos de bacterias, o bien en plantas, para que estos mismos produzcan grandes cantidades de la proteína de interés. Esta será aislada y utilizada, posteriormente, como vacuna.

En la actualidad existen diferentes tipos de vacunas recombinantes además de utilizar las proteínas aisladas. Se puede utilizar directamente el plásmido como vacuna, o bien usar bacterias o virus atenuados (sin capacidad de infección) para contener en su interior el plásmido con el DNA recombinante a modo de vacuna. 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 MIERCOLES!

HORMONA DEL CRECIMIENTO

La hormona del crecimiento, una proteína sintetizada de forma natural en la adenohipófisis, y tiene la función de estimular el crecimiento, la reproducción celular y la regeneración, tanto en animales como en humanos. ¿Qué ocurre si tenemos déficit de esta hormona? Aparecen problemas en el crecimiento y el desarrollo normal. Por este motivo es importante disponer de esta hormona producida artificialmente, para poder solucionar trastornos de este tipo.

Hasta los años 80, la hormona del crecimiento se obtenía de la adenohipófisis de cadáveres. Su utilización se detuvo debido a las posibles infecciones que esto podía suponer en las personas tratadas. Hoy en día, la hormona del crecimiento se produce de forma recombinante, es decir, combinando genes en un sistema receptor.

¿Por qué la hormona del crecimiento es un producto biotecnológico?

Porque para su producción se requieren células vivas, ya sean de mamífero, o bacterias como Escherichia Coli.  Para su producción, se requiere modificar genéticamente las células seleccionadas, para introducirles el gen encargado de producir esta hormona. Tras ello, las células bacterianas, o animales, ya transgénicas (tienen un gen de otra especie), son cultivadas en grandes biorreactores. Allí, se encargaran de sintetizar la hormona y nosotros solo deberemos aislarla y purificarla.

¿Quieres conocer un poco más este proceso? Aquí te dejo el link de un vídeo que lo resume:

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/

BIOCOMBUSTIBLES

BIOETANOL

El bioetanol es un producto idéntico al etanol, con la única diferencia de que es obtenido a través de biomasa (materia orgánica), razón por la que se le añade el prefijo bio-.

Aclarado este detalle, ¿por qué el bioetanol es un producto biotecnológico?

Porque se obtiene a partir de biomasa y porque además, para su producción, se requiere de un proceso fermentativo llevado a cabo por levaduras.

Todo comienza con restos vegetales, los cuales deben contener un alto contenido en azucares como la sacarosa (caña de azúcar o remolacha), o ser ricos en almidón (maíz, patata) o en celulosa (madera y otros residuos agrícolas).

Estos azucares son entonces utilizados por las levaduras para producir etanol y agua a través de una fermentación alcohólica. Eso sí, a excepción de los ricos en celulosa, los cuales deben ser tratados previamente para fragmentar este componente en unidades más pequeñas y utilizables por las levaduras: la glucosa. El etanol resultante solo debe ser aislado por un proceso de destilación, gracias al cual, por diferencias en el punto de ebullición, se pueden separar componentes de una mezcla.

Bioetanol_Bioproductos_Biotecnologia_Maria_Iranzo_Biotec

https://www.researchgate.net/figure/ESQUEMA-SIMPLIFICADO-DE-PRODUCCION-DE-BIOETANOL-A-PARTIR-DE-CANA-DE-AZUCAR_fig1_281208241

¿Para qué se utiliza el bioetanol? Aunque se puede usar como combustible puro, lo más común es utilizarlo con la misma finalidad, pero mezclado con gasolina.

*Tal y como comentábamos en el caso de la cerveza, el yogur, el queso o el vino, 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 levaduras para generar etanol y H2O para producir bioetanol.

BIODIESEL

Igual que ocurría con el bioetanol, el biodiesel es un combustible idéntico al diésel (químicamente un hidrocarburo), y que solo se diferencian en la materia prima a partir de la que se genera. El biodiesel se produce a partir de materia orgánica, y el diésel es obtenido de la destilación del petróleo.

¿Por qué el biodiesel es un producto biotecnológico? La necesidad de utilizar productos derivados de organismos vivos, en este caso plantas, animales o incluso algas para su producción, hace que sea considerado un producto biotecnológico.

Todo comienza con aceites vegetales o grasas animales que son sometidas a un pretratamiento para eliminar posibles impurezas del material de partida. Tras ello, el aceite o la grasa ya limpia, se somete a una reacción química de transesterificación. Esta reacción entre el aceite seleccionado y un alcohol como el metanol, genera el biodiesel y glicerina.

Biodiesel_BioProductos_Biotecnologia_Maria_Iranzo_Biotec

https://www.ceupe.com/blog/que-es-la-transesterificacion.html

Mientras que la glicerina se puede utilizar en industrias como la cosmética, el biodiesel obtenido puede funcionar sustituyendo totalmente al diésel tradicional, o bien mezclado con este mismo.

BIOGÁS

¿Por qué el biogás es considerado como un producto biotecnológico?

El biogás se trata de un combustible gas considerado como producto biotecnológico puesto que, no solo se origina a partir de materia orgánica, si no que para su producción, se requiere la actuación de varios tipos de microorganismos, concrétamente de bacterias.

El biogás, compuesto mayoritariamente de metano, y en menor medida de dióxido de carbono, puede ser utilizado para producir energía eléctrica, o directamente en sistemas de combustión a gas como calderas, estufas, hornos…

Todo comienza con una mezcla de materia orgánica y agua residual (desde estiércol y otros residuos animales, hasta grasas de origen vegetal y animal). Esta materia orgánica es sometida a una digestión anaeróbica, es decir, a un proceso llevado a cabo por microorganismos, y que consiste en descomponer la materia orgánica en ausencia de oxígeno.

Esta materia orgánica, en contacto con una serie de bacterias muy diversas (hidrolíticas, metanogénicas, homoacetogénicas…), es convertida, tras varias etapas, en la mezcla de metano y CO2 que nosotros llamamos biogás.

Biogas_Bioproductos_Biotecnologia_Maria_Iranzo_Biotec

https://www.ambientesoluciones.com/sitio/contenidos_mo.php?it=204

Este proceso, que se produce de forma normal en medios naturales como los pantanos, también puede reproducirse, de forma controlada, en biorreactores a partir de residuos biodegradables. De esta forma se puede sustituir el gás natural de origen fósil, y la contaminación que su combustión genera, por otra fuente de energía gás similar, y mucho menos contaminante.

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).

QUIMOSINA

La quimosina es una enzima (una proteína que acelera una determinada reacción) característica del cuarto estómago de los terneros, pero presente también en otros animales como el cerdo. Se trata de una enzima cuya función es fragmentar la caseína, proteína característica de la leche, y cuya rotura supone el cuajado de la misma.

¿Para qué se utiliza a nivel industrial? Para la coagulación de la leche en la elaboración de queso (puedes leer más en la primera parte de esta sección). Antiguamente, se utilizaba, directamente, el estómago de los terneros para la producción de queso, pero con el paso del tiempo, se empezó a aislar, únicamente, la enzima de este mismo órgano. Poco después, se consiguió sintetizar químicamente la quimosina, y a día de hoy, existe otra forma mucho más sencilla de producirla gracias a la biotecnología.

Desde 1990, la quimosina es producida biotecnológicamente, a partir de cultivos microbianos. Los hongos Aspergillus niger y Kluyveromyces lactis, y la bacteria Escherichia coli son modificados genéticamente con la finalidad de añadirles el gen bovino productor de la quimosina. ¿El resultado? Grandes cultivos bacterianos o fúngicos capaces de sintetizar esta enzima al medio donde son cultivados. Tras ello, nosotros solo debemos aislar y purificar la proteína para posteriormente utilizarla en la industria del queso.

Entonces, ¿por qué la quimosina es un producto biotecnológico?

Porque para su producción se requieren diversos organismos, en este caso bacterias y hongos.

ÁCIDO CÍTRICO

Aunque el ácido cítrico no os resulte demasiado familiar, es una molécula que además de estar presente de forma natural en frutas como el limón o la naranja, es utilizada como aditivo en la industria alimentaria al tener propiedades conservantes y antioxidantes. De hecho podéis ir a vuestra nevera y leer la etiqueta de bebidas, dulces, caramelos, conservas vegetales, algunos lácteos… y comprobar, vosotros mismos, en la gran cantidad de productos en los que está presente.

¿Por qué el ácido cítrico es un producto biotecnológico? Porque para su producción se utiliza un hongo, concretamente Aspergillus niger, el cual mediante una fermentación transforma un azúcar en este compuesto.

Todo comienza con la preparación de la melaza (restos de la producción de azúcar), la cual servirá como sustrato (o alimento) al hongo. Este, en grandes tanques de cultivo, realizará una fermentación que transformará el azúcar de la melaza, la sacarosa, en ácido cítrico. Tras ello, solo será necesario aislar, del cultivo fúngico, nuestro producto mediante técnicas químicas.

*Tal y como comentábamos en el caso de la cerveza, el yogur y otros alimentos, la fermentación es un proceso metabólico que realizan los hongos, las levaduras y algunas bacterias para obtener energía. Del mismo modo que nosotros nos alimentamos, estos microrganismos consumen azucares (glucosa, lactosa, sacarosa…), u otros compuestos para sobrevivir, generando, a su vez, otros productos de desecho. ¿Qué hemos hecho nosotros? Aprovechar la capacidad de Aspergillus niger para realizar una fermentación y generar ácido cítrico, producto que nosotros utilizaremos como conservante.

VITAMINA C

La vitamina C o ácido ascórbico es imprescindible para el correcto funcionamiento de nuestro organismo. Sin embargo, los humanos somos incapaces de sintetizarlo, por lo que todos los requerimientos se deben suplir de forma exógena a partir de los alimentos (brócoli, kiwi, perejil, pimiento rojo…) Aunque el principal uso comercial es, por tanto, como suplemento alimenticio, también se utiliza como aditivo, y en concreto como antioxidante, en algunos alimentos.

¿Por qué la vitamina C es un producto biotecnológico?

Porque para su producción no solo se requiere un microorganismo, si no que para la optimización de este proceso de produccion ha sido necesario aplicar técnicas de manipulación genética (propias de la biotecnología).

Inicialmente, se requerían dos especies bacterianas para producir esta vitamina. En primer lugar, la bacteria Erwinia herbicola transformaba la glucosa en un compuesto denominado 2,5-DKG. Después bacterias del género Corynebacterium transformaban este compuesto en 2-KLG, otra molécula, que de forma muy sencilla, es transformada químicamente a ácido ascórbico.

VitaminaC_Bioproductos_Biotecnologia_Maria_Iranzo_Biotec

https://naukas.com/2012/04/27/exitos-transgenicos-produccion-de-acido-ascorbico/

¿Qué se ha conseguido gracias a la ingeniería genética? Introducir el gen responsable de producir la enzima que permite a Corynebacterium transformar 2,5-DKG en 2-KLG, en la bacteria Erwinia herbicola. De esta forma, obtenemos un bacteria Corynebacterium transgénica que es capaz de producir, directamente a partir de la glucosa el precursor del ácido ascórbico, reduciendo la complejidad del proceso a nivel industrial.