PRESENTACIN DEL INFORME FINAL RESPECTO AL CURSO:BIOTECNOLOGA AGROINDUSTRIALAPLICACION DE LA BIOTECNOLOGIA Y EL USO DE LA INGENIERIA GENETICA DE USO AGROINDUSTRIAL

ALUMNOS:ESPINOZA ZETA, JULIO CSARSUNCION ALEMAN, ADRIANAZEVALLOS MARCHAN, CESAR

TUMBES PER2014INDICE

I. INTRODUCCION. II. BIOTECNOLOGIA..2.1. Qu es la biotecnologa?2.2. Qu relacin tiene la biotecnologa y los alimentos?2.3. Qu relacin tiene la biotecnologa y los alimentos?2.4. Qu diferencias existen entre la produccin de alimentos por biotecnologa tradicional o por biotecnologa moderna?2.5. En qu puntos de la cadena de produccin de un alimento se puede emplear la biotecnologa?

III. INGENIERIA GENTICA: CONCEPTO Y APLICACIONES GENERALES..3.1. Para qu se utiliza la Ingeniera Gentica?

IV. LOS MICROORGANISMOS Y LA PRODUCCIN DE ALIMENTOS4.1. Microbios como alimento4.2. Biomolculas4.3. Edulcorantes

V. DESARROLLO DE NUEVOS PRODUCTOS AGRCOLAS MEDIANTE LA BIOTECNOLOGA.

VI. BIOTECNOLOGA EN LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA..6.1. Sector lcteo 6.2. Sector crnico6.3. Sector de bebidas y enzimas

VII. APLICACIONES EN EL SECTOR INDUSTRIAL.7.1. Biocatlisis: aplicacin de las enzimas en el sector industrial7.2. El mercado de las enzimas7.3. Enzimas para un desarrollo sostenible7.4. La biorremediacion7.5. Produccin de biogs y alcohol

VIII. CASOS PRACTICOS

IX. BENEFICIOS DE LA BIOTECNOLOGIA Y CONCLUSIONES.

X. BIBLIOGRAFIA..

I. INTRODUCCION

Con el invento de la ingeniera gentica, que permiti el aislamiento y manipulacin de los genes, se empez a perfilar una profunda revolucin tcnico-econmica en todas las actividades basadas en productos y procesos biolgicos. Sus impactos sern especialmente importantes en las industrias relacionadas con la salud humana, la agricultura y agroindustria y, en general, todas aquellas basadas en la utilizacin de seres vivos o sus productos (OECD 1989). Aun cuando la concrecin comercial de la biotecnologa ha sido ms lenta que las predicciones iniciales, hoy en da, algunos de los impactos y cambios previstos se han hecho realidad.

En el caso de la agricultura y agroindustria, en particular, la biotecnologa claramente ofrece la posibilidad de un nuevo crecimiento de la productividad de la agricultura primaria, mediante la superacin de limitaciones biolgicas bsicas de plantas y animales a travs de la manipulacin de su base gentica.

De esta forma, pueden superarse los topes de aumento de la productividad de los principales cultivos que se han venido alcanzando en los ltimos aos, debido al agotamiento del potencial gentico explotable mediante tecnologas tradicionales.

Pero quiz tan o ms importante, es la posibilidad que ofrece la biotecnologa de desarrollar patrones de produccin ms sustentables ambientalmente. La reduccin del uso de insumos energticos y qumicos manteniendo la productividad, y la posibilidad de extender la agricultura a zonas marginales o de aumentar su productividad en ellas, son algunas alternativas que ilustran este potencial.

La viabilidad de pasar del patrn de produccin de la Revolucin Verde, basado en la maximizacin del potencial gentico del cultivo de aprovechar nutrientes y otros insumos, a un nuevo patrn agro-ecolgico, donde se explota ms bien el potencial del sistema de produccin en su conjunto, va a depender en gran medida de los avances de la biotecnologa.

Uno de los efectos ms profundos de la biotecnologa es el haber facilitado la apropiacin privada del conocimiento y tecnologas que tradicionalmente eran del dominio pblico. Ella permite una mayor valorizacin comercial de la informacin biolgica bsica, as como su mayor y mejor control, lo que ha impulsado la extensin de la propiedad intelectual a nuevos mbitos como, por ejemplo, seres vivos.

La biotecnologa, en su acepcin ms amplia, es un conjunto de tcnicas para la utilizacin productiva de seres vivos y sus productos.Una definicin ms restringida incluye solo las tcnicas basadas en la biologa molecular y celular. Este grupo de tcnicas pueden diferenciarse entre aquellas de complejidad intermedia, de carcter ms tradicional como seran, el cultivo de tejidos y las tcnicas inmunolgicas de primera generacin, por ejemplo, y las complejas y ms modernas, generalmente de base molecular, como son el ADN recombinante, los hibridomas, el uso de enzimas de restriccin, etc.

Es importante distinguir entre las biotecnologas genricas o bsicas (cultivo de tejidos, ingeniera gentica, mapeo gentico, hibridomas, etc.) y biotecnologas especficas. Las primeras son tcnicas con un amplio espectro de aplicaciones, mientras la segunda es la incorporacin de las anteriores en procesos o productos especficos (por ejemplo, una variedad de algodn resistente a insectos producida por ingeniera gentica, un protocolo de micropropagacin de banano, una vacuna veterinaria por ingenieragentica).

El concepto de biotecnologas especficas destaca el hecho que ellas estn incorporadas en productos y procesos. En el caso de la biotecnologa agrcola se trata principalmente de insumos para la agricultura y la produccin y salud animal, tales como variedades vegetales, semillas, razas animales, biopesticidas, inoculantes, alimentos, vacunas, etc. El carcter biolgico de estos productos obliga, en muchos casos, a su adaptacin a condiciones ecolgicas locales.

II. BIOTECNOLOGIA2.1. Qu es la biotecnologa?Podemos entender por biotecnologa la serie de procesos industriales que implican el uso de organismos vivos, bien sean plantas, animales o microorganismos. La biotecnologa es la nueva revolucin industrial. La idea que subyace en ella es sencilla: por qu molestarse en fabricar un producto cuando un microbio, un animal o una planta (los verdaderos protagonistas de la biotecnologa) pueden hacerlo por nosotros. As, se pueden lograr desde combustibles a medicinas, pasando por plsticos, alimentos, vacunas, recursos minerales, etc. Millones de aos de evolucin les capacitan para ello.

Existen microorganismos para todo: los hay que son capaces de vivir en agua hirviendo, y los que habitan hielo, pasando por los que existen en el interior de la corteza terrestre. Son capaces de comer petrleo, madera, plstico, e incluso rocas slidas.

Pero pese a todo, no siempre es fcil encontrar el organismo o clula adecuados para producir un determinado producto. No hay problema: se crean.Para ello la biotecnologa cuenta con una poderossima herramienta, la ingeniera gentica. En muchas ocasiones, la propia biotecnologa se confunde con ella.

Algunas definiciones de biotecnologa recogidas en diversas bibliografas son:

La biotecnologa es un conjunto de poderosas herramientas que utiliza organismos vivos (o parte de estos organismos) para obtener o modificar productos, mejorar especies de plantas y animales o desarrollar microorganismos para determinados usos.La biotecnologa es la tcnica de manipulacin de formas vivas (organismos) para obtener productos tiles a la humanidad.La biotecnologa es la aplicacin de los principios de la ciencia y de la ingeniera al procesado de materiales mediante agentes biolgicos, con el fin de obtener productos y servicios.La biotecnologa es la integracin de las ciencias naturales y la ingeniera para conseguir aplicar organismos y clulas o partes de los mismos as como anlogos moleculares en la produccin de bienes y servicios.La biotecnologa es el uso industrial de organismos vivos o tcnicas biolgicas desarrolladas en la investigacin bsica. Los productos biotecnolgicos incluyen: antibiticos, insulina, interfern, ADN recombinante y anticuerpos monoclonales. Las tcnicas biotecnolgicas incluyen: ingeniera gentica, cultivos celulares, cultivos de tejidos, bioprocesados, ingeniera de protenas, biocatlisis, biosensores y bioingenieraAlgunos biotecnlogos definen la biotecnologa como una tecnologa que aplica las potencialidades de los seres vivos y su posibilidad de modificacin selectiva y programada a la obtencin de productos, bienes y servicios. Por tanto, la biotecnologa agrupa los fundamentos de un gran nmero de disciplinas, desde la biologa clsica (taxonoma), hasta la bioingeniera, pasando por la ingeniera gentica, la microbiologa, la bioqumica, la biologa celular y molecular, la inmunologa, etc. (Muoz, 1994)

Segn J. D. Bulock (1991), la biotecnologa es la aplicacin controlada y deliberada de agentes biolgicos simples clulas vivas o muertas, componentes celulares en operaciones tcnicas para la fabricacin de productos o para la obtencin de servicios.

2.2. Cundo se origin la biotecnologa de alimentos?LA BIOTECNOLOGA de alimentos existe desde que hace unos 14000 aos el hombre abandon sus hbitos nmadas, se hizo sedentario y empez a utilizar la agricultura y la ganadera para producir alimentos. Los primeros agricultores en el Oriente Prximo cultivaron trigo, cebada y posiblemente centeno. Cabras y ovejas les proporcionaban leche, queso, mantequilla y carne. Los sumerios, hace unos 7000 aos, ya utilizaban una biotecnologa algo ms desarrollada y producan alimentos fermentados como vino, cerveza, pan, yogur o queso. Rpidamente surgi la necesidad de conservar los alimentos para poder consumirlos en los momentos de escasez, desarrollndose tecnologas de conservacin como el uso de la sal, el fro, el secado, el ahumado o la fermentacin. La obtencin de alimentos a partir de plantas, animales o microorganismos se ha llevado a cabo de manera espontnea mediante procesos que podran denominarse de biotecnologa tradicional. La consecuencia de todo esto es que no existe en la prctica ningn alimento que pueda denominarse natural en un sentido estricto, ya que, con excepcin de unos pocos animales que se cazan en libertad, o algunas plantas o frutos que se recolectan espontneamente, casi todos los animales y plantas destinado a alimentacin, as como los microorganismos que intervienen en los procesos de fabricacin, han sufrido un proceso de seleccin artificial y mejora por parte del hombre. Mediante mtodos tradicionales, se han transferido una amplia coleccin de caractersticas genticas entre los organismos, durante muchas generaciones, originando una gran variedad de plantas y animales, en los que se ha mejorado la produccin, la apariencia o sus propiedades alimenticias. De igual manera, en los alimentos fermentados se han seleccionado empricamente los microorganismos que mejor realizan dicha fermentacin.

2.3. Qu relacin tiene la biotecnologa y los alimentos? Todos los alimentos que consumimos en nuestra dieta tienen un origen animal o vegetal. Una pata de pollo o la lechuga de nuestra ensalada son alimentos que consumimos directamente, sin ningn otro proceso que no sea la elaboracin culinaria, y su origen es animal o vegetal. Pero, hay otros alimentos que, partiendo de una primera materia de origen vegetal o animal, necesitan una transformacin microbiana para generar el producto final. En este caso se encuentran los alimentos fermentados como el yogurt o el pan.

En el primer caso, a partir de la leche, un producto de origen animal, unas bacterias producen el derivado lcteo. En el segundo, una levadura transforma la harina de trigo, un derivado vegetal, en la produccin del alimento. Podemos llegar a la conclusin que la produccin de alimentos, ya sean de consumo directo o fermentados, es un proceso biotecnolgico, ya que intervienen organismos vivos.

Despus de hacer estas consideraciones, podemos definir la biotecnologa de los alimentos como la parcela de la biotecnologa que se ocupa, especficamente, de los procesos agroalimentarios. Si nos atenemos a sta definicin, el hombre ha practicado la biotecnologa de los alimentos desde los inicios de la civilizacin.

2.4. Qu diferencias existen entre la produccin de alimentos por biotecnologa tradicional o por biotecnologa moderna?Los alimentos producidos por estas dos tecnologas tan slo se diferencian en la tcnica gentica utilizada para mejorar los organismos utilizados en la elaboracin del alimento. Tradicionalmente, para la mejora gentica de las especies se ha venido utilizan- do la variacin gentica natural o la genera- da mediante mutagnesis, y aplicando dos tcnicas genticas: el cruzamiento y la seleccin de individuos con los caracteres de inters en las siguientes generaciones. Recientemente, a estas dos tcnicas se les ha aadido la mejora mediante Ingeniera Gentica, que permite trabajar con genes aislados de una forma ms controlada, lo que supone grandes ventajas frente a la situacin tradicional en la que se manejaban los genomas completos (miles de genes) de manera poco controlada. Ahora se puede controlar y conocer mejor la modificacin gentica introducida y se pueden obtener resultados ms rpidamente. Pero an ms, con la Ingeniera Gentica se pueden realizar mejoras que antes no eran factibles, ya que ahora es posible saltar la barrera de la especie, y as, por ejemplo, los genes tiles de una fresa se pueden trasladar a una patata, lo que tradicionalmente era imposible ya que obviamente no se poda cruzar una fresa con una patata.

2.5. En qu puntos de la cadena de produccin de un alimento se puede emplear la biotecnologa?LA BIOTECNOLOGA se puede emplear en cualquiera de los puntos de la cadena de produccin, ya sea en la obtencin de la materia prima, durante su procesado o en el producto final.

Se puede utilizar la mejora gentica con la materia prima vegetal o animal y obtener as un organismo comestible genticamente modificado. Tambin se pueden modificar genticamente los microorganismos responsables de los procesos fermentativos, tanto las bacterias cido-lcticas como las levaduras, y producir nuevos alimentos o bebidas fermentadas. Se pueden producir aditivos alimentarios (edulcorantes, colorantes, saborizantes, enzimas, conservantes) en organismos modificados y mejorados genticamente. La biotecnologa se puede utilizar incluso con fines diagnsticos ya sea para detectar en el alimento la presencia de microorganismos patgenos responsables de infecciones alimentarias o para investigar posibles fraudes alimentarios.

III. INGENIERIA GENTICA: CONCEPTO Y APLICACIONES GENERALES

En julio de 1980, diecisiete voluntarios recibieron inyecciones de insulina en el Hospital Guy de Londres: se trataba de las primeras personas a las que se administraba una sustancia elaborada mediante tcnicas de ingeniera gentica. Dos aos ms tarde, la insulina procedente de cultivos bacterianos reciba autorizacin para administrarlo regularmente a humanos; fue el primer compuesto logrado mediante organismos modificados genticamente. Finalmente se demostr que los microorganismos pueden producir protenas extraas a ellos, y que stas son de uso tan seguro para el hombre como las originales.

La ingeniera gentica no es otra cosa que introducir informacin gentica nueva en un organismo para dotarlo de capacidades que antes no tena. Para ello hay diversos procedimientos, no slo uno. Pero podemos afirmar que toda aplicacin biotecnolgica de la ingeniera gentica consta de cuatro operaciones principales:

obtencin del gen en cuestin introduccin del mismo en el organismo elegido su induccin para que elabore su protena la recogida del producto.

Una molcula de ADN contiene cientos, miles de genes. No poseemos tcnica alguna que nos permita distinguir entre uno y otro. Por tanto, el aislar al gen debe partir de su producto. El ms inmediato es el ARNm. Se seleccionan aquellas clulas en las que el gen se exprese en mayor cuanta, y de ellas se asla el correspondiente ARNm. Existen diferentes mtodos que permiten efectuarlo. Ahora hay que convertir la informacin almacenada en el ARNm en un fragmento de ADN. Hasta hace pocos aos, no se saba cmo lograrlo; pero las transcriptasas inversas de los virus han sido la herramienta definitiva. Una vez efectuado, se emplean ADN polimerasas para convertir el filamento sencillo de ADN en un segmento de doble hlice. A ste se le denomina ADN copia o complementario (ADNc) y es el objetivo final de la primera etapa. Una vez conseguido el ADNc correspondiente, se introduce en un plsmido.

Normalmente se usa uno que confiera resistencia a algn o algunos antibiticos. Las enzimas que catalizan tal proceso son las enzimas de reduccin, de las que se conocen unos trescientos tipos distintos, cada una con capacidad para reconocer una secuencia especfica de bases en el ADN. Una de sus propiedades es no cortar los dos filamentos del plsmido en el mismo punto, sino que lo hacen con un desfase de cuatro bases. As quedan extremos pegajosos, en los que se puede unir el ADNc. La actuacin posterior de una ligasa asegura dicha conexin y hace que la molcula recombinante sea estable.

Ahora se puede introducir el plsmido recombinante en la bacteria, y una vez dentro, el plsmido se reproduce, y con l el ADNc. Cuando la bacteria se divide, puede legar copias a las dos bacterias hijas, aunque tambin es posible que slo una se quede con todas. De entre todas las bacterias, hay que identificar cules portan plsmido recombinante. Se suele hacer adicionando aquellos antibiticos ante los que el plsmido confiere resistencia. De entre las bacterias con plsmidos recombinantes, algunas portarn un ADNc que no sea el del gen buscado. Mediante anticuerpos marcados radiactivamente se identifica qu cepas s producen la protena deseada.No basta con esto, hay que lograr que el gen se exprese en el microorganismo.

En este sentido nos enfrentamos a una dificultad: el control gnico en procariotas es muy diferente del de eucariotas: un gen eucariota incluye tanto intrones (secuencias no codificantes, presumiblemente reguladoras) como exones (segmentos codificantes) en su ARNm; as, las secuencias reguladoras no seran entendidas como tales por la bacteria, que las transcribira tal y como, resultando una protena inadecuada. Por ello, el ARNm que se debe usar es ARNm maduro. Tambin se suelen insertar, con l, secuencias de control bacteriano que indiquen que el microorganismo ha de expresar la protena que sigue a dicha secuencia, de manera ininterrumpida.

Finalmente, algunas bacterias tienen modos de exportar sustancias al exterior a travs de sus cubiertas, y as se puede inducir a que lo hagan con los productos recombinantes. Pero a veces hay que lisar la bacteria y extraer la protena adecuada.

La ingeniera gentica result profundamente modificada con el descubrimiento de la estructura de los genes eucariotas, a base de intrones y exones. As, fragmentando el ADNc en varios trozos y reempalmndolo al azar, es posible construir protenas completamente inditas.

3.1. Para qu se utiliza la Ingeniera Gentica? Una utilidad de la ingeniera gentica es el empleo de enzimas en lugares, y para propsitos, muy diferentes. As, un producto biolgico puede aparecer en un detergente, en un proceso industrial metalrgico, etc. Pero muchos de los enzimas tienen el inconveniente de desnaturalizarse en condiciones relativamente duras. La ingeniera gentica permitir modificarlos para lograr versiones ms resistentes, ms adecuadas a las condiciones qumicas, trmicas, de pH, etc, en las que va a actuar en la industria. Para conseguirlo, una de las tcnicas ms tiles va a ser la mutagnesis puntual dirigida, que consiste en mutar un gen en un punto especfico, de modo que la protena difiera ligeramente de su versin natural.IV. LOS MICROORGANISMOS Y LA PRODUCCIN DE ALIMENTOSMltiples formas de preparacin de alimentos requieren el concurso de microorganismos: fabricacin de pan, vino, cerveza, queso, yogur, etc. Muchos otros usos son tiles para preservarlos o hacerlos ms sabrosos (encurtidos). Todo ello hace evidente la influencia de la biotecnologa en el campo de la nutricin

Un ejemplo es emplear Saccharomyces modificados genticamente para elaborar cervezas light, con bajo contenido en dextrinas. Otro es la reduccin de los costes del malteado (germinacin de la cebada de modo que se liberen enzimas que fragmentan el almidn, que no consumible directamente por las levaduras, a molculas asimilables para ellas) mediante la introduccin de genes que codifican amilasas en las diversas variedades de Saccharomyces empleadas. Tambin est la clonacin del gen para la proteasa de la bacteria Serratia marcescens, la cual, en combinacin con la papana (proteasa de la papaya), elimina las protenas en suspensin que enturbian la cerveza.

En lo que respecta a la industria lctea, se han insertado genes de resistencia a bacterifagos en variedades de Streptococcus empleadas en la fabricacin de quesos. Tambin se ha clonado el gen de la renina, la proteasa empleada tambin en la elaboracin de queso, inicialmente conseguida a partir del estmago de la ternera, en varios hongos.

4.1. Microbios como alimentoPara soslayar el rechazo, injustificado, pero existente, que despierta el hecho de comer microorganismos, se ha acuado el eufemismo protena unicelular. Y esto por su alto contenido proteico, que llega a significar el 70% del peso seco.Son adecuadas para alimentacin humana o animal. Ya los aztecas o tribus del Chad hacan uso alimenticio de la cianobacteria Spirulina. Durante las Primera y Segunda Guerra Mundial, la adicin de levaduras de cerveza al alimento fue esencial para cubrir las necesidades nutricionales de la poblacin frente a la escasez de alimentos.

Dada la necesidad mundial de alimento rico en protenas, se ha intentado, en mltiples ocasiones, obtenerlas comercialmente a partir de microorganismos, como el cultivo de Fusarium, un hongo cuyo contenido protenico se asemeja al crnico (que casi siempre es de mejor calidad) a partir de toda una variedad de sustratos glucdicos, generalmente procedentes de biomasa vegetal de desecho. De aqu que haya surgido el concepto de generar comida a partir de desperdicios.

Un ejemplo notable es el del moho Paecilomyces en Finlandia, que convierte en alimento el muy contaminante residuo de las industrias papeleras. El inconveniente de todos esos sistemas es que requieren grandes inversiones de capital e instalaciones relativamente complicadas, inadecuadas para pases pobres, que es precisamente donde se necesita este tipo de alimentos. Sin embargo, Spirulina, sin grandes complicaciones tcnicas (slo requiere someros estanques) ni costosas inversiones (es fotosinttica), puede ser la solucin para ellos.

4.2. BiomolculasLa produccin de vitaminas y aminocidos tambin es objetivo biotecnolgico. Gran parte de las molculas que se emplean en medicinas o productos alimenticios tienen hoy su origen en microorganismos. Cepas seleccionadas del moho Ashbya gossypii producen 20.000 veces ms vitamina B2 que las silvestres. Igual ocurre en Propionibacterium shermanii y Pseudomonas denitrificans con la B12 (50.000 veces ms). El mercado de las vitaminas mueve, slo en EE.UU., 150 millones de dlares anuales.

Respecto a los aminocidos, hay que decir que las semillas de cereales, que constituyen la base alimenticia de los piensos que se dan a gran parte del ganado, son deficitarios en lisina y metionina. En consecuencia deben aadirse. Actualmente, la metionina se obtiene por procesos qumicos baratos, pero la lisina se elabora preferentemente mediante fermentacin porCorynebacterium glutamicum, aportando el 80% de los 200 millones de dlares que se mueven alrededor de este aminocido, del cual se producen todos los aos 40.000 Ton. Otro aminocido relevante es el glutamato, elaborado por otra cepa de C. glutamicum y por brevibacterium flavum. Su obtencin es particularmente barata por un truco que hace que viertan glutamato al medio, de donde se obtiene con facilidad: consiste en no suministrar suficiente biotina, lo cual hace a sus membranas muy porosas a algunas molculas, entre ellas al glutamato; adems, eso estimula la produccin para reponer el que van perdiendo continuamente.

4.3. EdulcorantesEl empleo de fructosa como edulcorante alimentario tiene un gran futuro por tres razones: es ms dulce que la sacarosa, tambin es ms barata y resulta mucho ms adecuada para diabticos y aquellos que experimentan intolerancia a la glucosa, un importante segmento de la poblacin. Evidentemente, esto ha desatado guerras comerciales entre sectores productivos, estando especialmente implicado el remolachero, que ve peligrar su cuota de mercado.

El avance en la produccin de fructosa se debe a poder contar con dos enzimas: la amilasa, que convierte almidn en glucosa, y la glucosa isomerasa, que transforma la glucosa en fructosa.

En este proceso hay una tcnica que merece especial consideracin: la fijacin de enzimas. Una vez transformado todo el material, sera interesante recuperar el enzima, lo que nos permite, de un slo golpe, reutilizarlo y purificar la molcula objetivo. Hasta ahora se despilfarraban muchos enzimas, pero hoy es posible incluirlos en una superficie slida, de la cual se retira su producto por simple lavado. Se ha logrado fijar enzimas en toda una variedad de soportes slidos, que van desde vidrio a plstico, pasando por fibras naturales. La fijacin se logra encerrndolos en matrices slidas, unindolos covalentemente a stas, o haciendo lo propio pero gracias a cargas electrostticas. Las tcnicas han alcanzado tal refinamiento que apenas se estropean molculas durante la fijacin.

Aunque la produccin de fructosa es una importante contribucin a este campo por parte de la biotecnologa, otros edulcorantes estn en la lista. Es el caso del aspartamo (formado por asprtico y fenilalanina) y la taumatina (polipptido extraordinariamente dulce producido por un arbusto africano).

V. DESARROLLO DE NUEVOS PRODUCTOS AGRCOLAS MEDIANTE LA BIOTECNOLOGA.Se utilizan los progresos de la biotecnologa agrcola para incrementar la productividad de los cultivos, especialmente mediante la reduccin de los costos de produccin logrados disminuyendo la necesidad de plaguicidas, sobre todo en las zonas templadas. La aplicacin de la biotecnologa puede mejorar la calidad de vida, creando cepas de mayor rendimiento, o que pueden crecer en ambientes diversos, lograr una rotacin mejor para conservar los recursos naturales o plantas ms nutritivas, que se conservan mejor cuando estn almacenadas o estn siendo transportadas. Se consigue as un abastecimiento continuo de alimentos a bajo costo.

Despus de dos dcadas de investigaciones intensivas y costosas, el cultivo comercial de variedades transgnicas de plantas ha tenido lugar en los ltimos aos con variedades transgnicas de ms de veinte especies vegetales. Las ms importantes, desde un punto de vista comercial, son el algodn, el maz, la soya y la colza .Los pases en que se efectuaron los cultivos incluyen algunos de los ms importantes productores agrcolas del mundo: Argentina, Australia,Canad, China, Francia, Mxico, frica del Sur, Espaa y los EE.UU. Las caractersticas ms frecuentes de las nuevas variedades son la resistencia a insectos (algodn, maz), resistencia a los herbicidas (soya) y maduracin lenta de la fruta (tomate). Las ventajas obtenidas con estos cultivos transgnicos iniciales son: mejor control de insectos y malezas, mayor productividad, y un manejo ms flexible de los cultivos. Los beneficiarios son principalmente los granjeros y empresas agrcolas, pero tambin se benefician los consumidores, con la produccin ms barata de alimentos. Los beneficios ms generales a favor del ambiente y la sociedad, se reflejan en una agricultura ms sostenible y mayor seguridad en los alimentos, gracias al uso reducido de pesticidas. Las combinaciones que se estn probando en economas emergentes incluyen variedades resistentes a los virus de melones, papayas, zambo, tomate y pimientos; arroz, y tomates resistentes a los insectos; papas resistentes a las enfermedades, y ajes de maduracin lenta. Tambin se est trabajando para utilizar plantas como el maz, y el pltano como mini-fbricas para producir vacunas y plsticos biodegradables.

Los posteriores avances de la biotecnologa tendrn, probablemente, como resultado, cultivos con una amplia gama de caractersticas, de entre las cuales sern de especial inters para los consumidores las relacionadas con una calidad nutritiva superior. Estos cultivos podran ofrecer beneficios nutricionales a millones de personas que sufren de malnutricin y desrdenes deficitarios. Se han identificado genes que pueden mejorar la composicin de los aceites, las protenas, los carbohidratos y los almidones de granos y tubrculos.

Se ha incorporado al arroz un gen que produce beta caroteno y vitamina A (arroz dorado). Este gen mejorara la dieta de 180 millones de nios que sufren deficiencia de vitamina A, causante de dos millones de muertes anuales. De modo similar, la introduccin de genes que tripliquen la cantidad de hierro del arroz es un remedio posible para la deficiencia de hierro que afecta a ms de dos mil millones de personas y ocasiona anemia en la mitad.

Los progresos en tecnologa gentica pueden ayudar a resolver problemas mdicos, agrcolas y ambientales de los pases pobres. Hasta aqu, los mayores esfuerzos privados han sido dirigidos a la introduccin de caractersticas tiles para los productores de pases industrializados, porque en ellos las compaas pueden recuperar sus inversiones. Se necesitan nuevas modalidades que movilicen recursos pblicos y privados para que no se deje atrs a la gente pobre en la revolucin gentica.

Las aplicaciones de la biotecnologa en agricultura estn en su infancia. A la mayora de plantas modificadas genticamente se les ha alterado una sola caracterstica, como, por ejemplo, la tolerancia a los herbicidas o a las plagas. El rpido progreso de la genmica puede mejorar la produccin de plantas, conforme se vayan identificando ms genes funcionales. Esto puede permitir una exitosa produccin de caractersticas complejas, como la tolerancia a la sequa o a la salinidad, controlada por muchos genes.

VI. BIOTECNOLOGA EN LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIALa capacidad de la biotecnologa en el mbito agroalimentario es prometedora si bien es necesario un uso razonable de sus aplicaciones y mayores controles.

Las aplicaciones biotecnolgicas han crecido de forma significativa en los ltimos aos. Uno de los mbitos en los que ms se ha reflejado este crecimiento ha sido el de la produccin primaria y agroalimentaria, cuya importancia es reveladora sobre todo desde el punto medioambiental y de la salud pblica. Cra de ganado, aditivos para la alimentacin animal, produccin de enzimas o plantas modificadas genticamente son algunas de estas aplicaciones, lo que plantea numerosos retos a autoridades pblicas y la necesidad de afianzar controles normativos ms prospectivos.

En el mbito agroalimentario europeo, el 20% del volumen de ventas corresponde a la biotecnologa, segn datos del estudio Biotecnologa para Europa, que presenta una exhaustiva resea de las posibles aplicaciones, con ejemplos concretos, de la biotecnologa, y evala su incidencia desde el punto de vista econmico, social y medioambiental. A travs de la biotecnologa se han desarrollado, por ejemplo, productos de diagnstico y veterinarios, principalmente vacunas, destinados al control y la vigilancia de algunas de las enfermedades animales ms importantes, zoonosis y seguridad alimentaria.

En su momento, por ejemplo, el desarrollo de mtodos biotecnolgicos de vigilancia de la encefalopata espongiforme bovina (EEB) en la UE permiti realizar anlisis a un nmero considerable de muestras con el fin de hacer cumplir el nivel de vigilancia requerida por la legislacin europea para el control del mal de las vacas locas. Otro de los campos que ms se ha beneficiado de la biotecnologa es el de la deteccin precoz de la salmonella, uno de los patgenos ms comnmente relacionados con intoxicaciones alimentarias en la UE, ya que cuenta con mtodos de diagnstico eficaces.

Pero si un campo merece ser mencionado en trminos biotecnolgicos este es el de las plantas modificadas genticamente. Si bien hasta ahora el objetivo marcado ha sido el de mejorar caractersticas de las plantas para hacerlas ms resistentes a plagas, por ejemplo, los responsables del estudio confan en que las tecnologas de modificacin gentica encuentren an ms aplicaciones en el mbito de los mtodos industriales. Pero antes abogan por evaluar las ventajas y los riesgos del uso de los organismos modificados genticamente en todos los sectores, teniendo en cuenta sus efectos sobre el medio ambiente y la salud, as como su aceptacin por parte de los consumidores europeos. Lo ms idneo, aseguran, es hacerlo desde la aplicacin de anlisis de riesgos individuales y a travs de medidas de gestin de los riesgos para prevenir contaminaciones de la cadena alimentaria humana o animal por productos destinados nicamente al uso industrial, como cuando los cultivos se destinan a la produccin de sustancias farmacuticas.

Las aplicaciones biotecnolgicas en agroalimentacin han mejorado la eficiencia de la produccin y la seguridad de los alimentos. Considerar que algunos de los resultados obtenidos hasta ahora son prometedores no debera ser nada nuevo. Lo que s debera tenerse en cuenta es que, de la misma manera que avanza la investigacin, deberan estrecharse algunas medidas de control. Para ello, la labor de los responsables de la elaboracin de polticas pasar por mantener un enfoque amplio y flexible capaz de adaptarse a la evolucin de la investigacin y a nuevos retos. Algunos de estos desafos vienen marcados, por ejemplo, por el uso potencial, en el sector agroalimentario, de animales clonados o de su descendencia, o el uso de pollos modificados genticamente para la produccin en sus huevos de sustancias farmacuticas.

6.1. Sector LcteoLa leche ha sido uno de los primeros productos pecuarios utilizados por el hombre, es uno de los alimentos ms completos e incluso, uno de los primeros alimentos sometidos a procesos fermentativos debido a la facilidad con que pueden crecer y multiplicarse diferentes bacterias que la acidifican. As desde la antigedad el hombre aprendi a elaborar leches fermentadas y luego a partir de estas, la fabricacin de quesos. Hoy constituyen uno de los sectores industriales ms importantes en todo el mundo y base esencial para la alimentacin del hombre.

El complejo proteico que contiene la leche es la fuente de materias primas para elaborar productos de mayor valor agregado y nutritivo para la salud humana y animal, usando nuevas tecnologas de procesos (purificacin de protenas, fermentaciones) a partir de las nuevas aplicaciones que surgen de los avances en los conocimientos de la ciencias biolgicas.

Tambin es posible, como en el caso de los vegetales, disear un animal de tambo segn el producto que uno quiera elaborar; p. Ej. Leches con mayor contenido de casenas, de lactoferrina, de determinadas gammaglobulinas (o anticuerpos especficos), etc, a partir de animales transgnicos que expresen, especial y especficamente, esas protenas en sus ubres; o hacer la seleccin gentica utilizando las tcnicas de diagnstico molecular de los embriones (o del semen) pre - implantacin.

Adems estos animales transgnicos podrn ser clonados de manera de tener la fbrica de manera constante y mas econmica.

Como mencionamos ms arriba se trata de usar el Conocimiento que existe o se genera en los centros de investigacin, mas el de las empresas y el de la ciencia internacional, para generar nuevos productos y procesos o mejorar los existentes. Pero siempre teniendo la mirada desde el mercado, y sabiendo que en ese mercado que las empresas cubren, tienen necesidades nutricionales y de salud.

Hablamos de Conocimiento de manera de integrar all todas las disciplinas que sean necesarias, desde la gentica molecular a la ingeniera. De esta forma la leche es un material complejo y muy rico que utiliza a la microbiologa, la gentica microbiana, la bioqumica, la qumica, la ingeniera de procesos, la fisicoqumica, la biologa molecular, la virologa, labiotecnologa, etc, para generar los posibles futuros productos.

En la Bibliografa mencionamos referencias sobre lo que ya se est haciendo en produccin o en desarrollos avanzados sobre todo en microbiologa de Lactobacillus y en Streptoccoccus, en la resistencia a fagos, en el uso de enzimas para obtener leches libres de lactosa, etc .

A continuacin mencionamos, brevemente, algunas aplicaciones y desarrollos que se estn haciendo en los pases desarrollados que permiten tener nuevos productos para el mercado de la alimentacin y el de la salud, y, en ciertos casos, diversificar la produccin de los productos lcteos.

En Argentina somos usuarios de algunos de estos avances; hay algunos desarrollos que fundamentalmente se hace en los centros acadmicos.

A) seleccin de animales resistentes a determinadas enfermedades, especialmente infecciosas.

La infeccin con E.coli enteropatgenas producen diarreas en los bovinos. Dichas bacterias se fijan a receptores especficos en la pared intestinal del animal para luego liberar sus toxinas que provocan la enfermedad y en algunos casos la muerte. Esos receptores estn determinados genticamente y los animales resistentes a la infeccin no presentan esas estructuras. Si bien existen medidas higinicas y de alimentacin para prevenir la enfermedad, la posibilidad de identificar en los animales los genes de resistencia o de sensibilidad a la enfermedad es una estrategia importante para su prevencin. Esto se hace a travs de la tcnica de PCR (Polymerase Chaine Reaction) y por tcnicas electroforticas para las separacin de los fragmentos de ADN.

B) Calidad de la lecheSe ha demostrado que las variaciones genticas de las protenas de la leche influyen en mayor o menor medida en la composicin y / o en las propiedades tecnolgicas de la leche. Desde los primeros aos de la dcada del 80 se sabe de la importancia de la casena, especialmente del subgrupo Kappa (k), para una mejor produccin de quesos.La casena k se presenta fundamentalmente en dos variantes, A y B; estas variantes estn determinadas genticamente y se transmiten a la descendencia. La leche de una vaca que contenga la variante BB presenta las siguientes ventajas para la industria quesera: mayor rendimiento quesero tiene propiedades especiales para fabricar el queso (coagula rpidamente, da una cuajada firme).

C) Aislamiento de protenas lcteas.El contenido proteico de la leche oscila entre el 3% y el 3,5% y tienen distintas funciones para el animal y para el humano en especial. Varias de ellas pueden ser aisladas y purificadas para desarrollar productos para salud en los humanos. Lactoferrina, Lactoperoxidasa (LPS), gammas globulinas, casenas, lactoalbmina.

Las gammas globulinas o inmunoglobulinas pueden ser las inespecficas del animal o hiperinmunes para tratamientos de enfermedades en los humanos y en los animales o usarlas como reactivos diagnsticos. En el fraccionamiento de las protenas lcteas a partir de la leche o del suero lcteo permite su utilizacin en alimentacin y en salud humana.6.2. Sector Crnico La produccin de carnes en general, es muy dependiente de la salud de los animales, ya sea para lograr una mayor y mejor produccin y tambin, para que dicha produccin sea ms econmica.

En principio cualquier producto, salvo las vacunas, que se utilice en medicina humana puede ser utilizado en medicina veterinaria. Pero teniendo en cuenta tres caractersticas principales que los diferencian:

1) Los productos veterinarios son de menor precio (de mayor mercado en unidades de venta) y no tan sofisticados, tanto para los medicamentos como para el diagnstico2) los problemas regulatorios son menores que en los medicamentos; 3) los problemas de aceptacin y percepcin pblica deben ser tenidos muy en cuenta; en general la aplicacin en los humanos es mas fcil de aceptar que para los animales (EUROBAROMETROS: encuestas que hace la Unin Europea cada dos aos).

Si no se ha avanzado en el uso y desarrollos de la biotecnologa veterinaria, es porque hasta el momento con la biotecnologa tradicional se podran cubrir las principales necesidades de los animales y de nuestra alimentacin: vacunas, medicamentos y diagnsticos. A partir de los ltimos10 aos esto ha comenzado a cambiar en funcin de las nuevas vacunas, de los resultados en animales transgnicos, por los resultados de la clonacin y en general por la aplicacin de la gentica molecular al diagnstico y posible diseo de animales con caractersticas deseadas.

6.3. Sector de bebidas y enzimasLas enzimas eran y son, importantes herramientas en la produccin de alimentos (coagulacin de leche, clarificacin de jugos, produccin de bebidas alcohlicas, etc), mucho tiempo antes de la llegada de la Ingeniera Gentica.

Actualmente son cada vez ms las enzimas que se estn produciendo por las tcnicas de ADN recombinante para distintas industrias, incluyendo las alimenticias.

Las ventajas que presenta la biotecnologa moderna para la produccin de enzimas en alimentos son: las protenas elaboradas por ADN recombinante son iguales a su contraparte natural; una vez obtenida la clula transgnica (bacteriana, levadura, etc) es fcil la produccin industrial por crecimiento celular; se fabrican las cantidades que requiera el mercado; las enzimas estn libres de contaminaciones secundarias durante el proceso (endotoxinas, etc); cuando suplantan procesos extractivos presentan mayor bioseguridad y en algunos casos suplantan mezclas enzimticas por molculas caracterizadas qumicamente (p. Ej. Quimosina).

La primera molcula para uso en alimentos obtenida por Ingeniera Gentica fue la quimosina ( 23 ) La quimosina es la enzima mas importante en la industria lctea para coagular la leche, hidroliza especficamente la kappa casena y produce una coagulacin rpida y con mximo rendimiento proteico de la cuajada del queso. Tradicionalmente la quimosina se obtena de la renina que era extrada de los estmagos de los terneros, pero esto presentaba dificultades por posibles contaminaciones del producto y porque la renina contena slo un 2% de quimosina, a lo que se le debi sumar en su momento la disminucin de la matanza de terneros. Todo esto llev a a varias empresas a contactar bilogos moleculares y empresas especializadas de biotecnologa para realizar la clonacin y expresar la quimosina animal en bacterias, obteniendo as bacterias transgnicas.

Pero de esta forma se obtuvo y obtiene una quimosina que tiene un grado de pureza superior al 95 % y cuya produccin se hace en biorreactores en plantas industriales.

Como fue el primer producto de la biotecnologa usando la tcnica de ADN recombinante (rADN) dirigido al uso en alimentos humanos se tomaron normas de calidad extraordinarias para lo que es un alimento, casi al mismo nivel de los controles de un medicamento biolgico: la preparacin debera estar libre de toxinas; ausencia de organismos recombinantes vivos; ausencia de cidos nucleicos; no presentar efectos nocivos en animales de ensayo, etc. La FDA de USA la consider sustancia GRAS en 1990 (Fed. Reg. 57:10932, 1990).

Tabla 1. Enzimas para industrias alimenticias obtenidas por tecnologa rADN

VII. APLICACIONES EN EL SECTOR INDUSTRIALLas empresas utilizan la biotecnologa industrial para: reducir costes, incrementar ganancias, aumentar la calidad de los productos, optimizar el proceso y su seguimiento, mejorar la seguridad e higiene de la tecnologa, cumplir la legislacin ambiental.

Por otra parte, la adopcin de estrategias de prevencin de la contaminacin en origen permite alcanzar estos objetivos. Es decir, con la implantacin de alternativas de minimizacin de la contaminacin se conseguir, entre otros beneficios, una reduccin de costes asociados tanto a la gestin de recursos como a la gestin de las corrientes residuales, un aumento de la calidad de los productos, una disminucin de producto no conforme y una optimizacin del consumo de recursos mediante la revisin de los parmetros de control de los procesos industriales. Y, por supuesto, ello redundar en una mejora de las condiciones de seguridad e higiene y en el cumplimiento de la legislacin ambiental.

As pues, la biotecnologa se considera una de las opciones que puede incluirse tanto en alternativas de implantacin de nuevas tecnologas como en la sustitucin de materias primas potencialmente contaminantes o en la aplicacin de buenas prcticas ambientales, integradas dentro del rediseo de producto, que favorecen la reduccin en origen de las corrientes residuales asociadas al proceso productivo.

Las leyes y regulaciones de los Estados modernos ponen continuamente controles al uso industrial de los productos qumicos. Por su parte, la industria, est mostrando un inters creciente hacia un desarrollo sostenible, lo cual resulta positivo. Nuestra salud econmica futura depende de la reduccin de la polucin industrial y del ahorro de los recursos naturales, motivo por el que tanto los entes pblicos como privados estn fomentando la tendencia hacia alternativas verdes en la industria de productos y servicios.

Es preciso partir de dos presupuestos clave para conseguir una produccin ms limpia y una reduccin de residuos, tanto en la industria como en la sociedad: una legislacin clara y realista que defina los niveles mximos permitidos de contaminantes, as como una poltica clara de ayudas a la industria y a los centros de investigacin para aplicar y desarrollar proyectos en el rea ambiental.

A continuacin, pasemos a estudiar ms detenidamente algunas aplicaciones de las reas biotecnolgicas ms aplicadas en la biorremediacin y las tecnologas ms limpias: la biocatlisis enzimtica y las fermentaciones microbianas.

7.1. BIOCATLISIS: APLICACIN DE LAS ENZIMAS EN EL SECTOR INDUSTRIALLas enzimas tienen una importancia creciente en el desarrollo industrial sostenible. Ya se han utilizado enzimas en el desarrollo de procesos industriales para obtener productos sin residuos o con un mnimo de residuos biodegradables. Puesto que en un futuro muy cercano las empresas manufacturadoras tendrn que poner mucha atencin en hacer compatibles todos los residuos y tambin en el reciclaje del agua utilizada, las enzimas pueden resolver muchos de estos problemas.

En efecto, las enzimas pueden sustituir, en algunos procesos, a productos qumicos txicos o corrosivos. Adems, stas tienen la ventaja que se utilizan, se desactivan y se descomponen en productos ms simples totalmente biodegradables.Muchos procesos industriales operan a alta temperatura o presin, o en condiciones altamente cidas o bsicas. Las enzimas pueden evitar estas condiciones extremas y los reactivos corrosivos.

Las enzimas trabajan a temperaturas moderadas, a presin atmosfrica y en disoluciones cercanas al pH neutro. Son catalizadores altamente especficos que dan productos ms puros y con menos reacciones secundarias. Por tanto, todo proceso que sustituya sustancias qumicas por enzimas es un proceso menos contaminante, ms respetuoso con el medio ambiente y ms barato.

A continuacin se ofrece una visin rpida de los procesos enzimticos que actualmente ya se utilizan en muchos sectores para reducir la carga qumica eliminando, de la produccin industrial, sustancias agresivas y txicas o simplemente contaminantes (Sayler, 1997).

Industria de detergentes:- degradacin enzimtica de protenas, almidn y manchas de grasa en el lavado de ropa;- utilizacin de enzimas lipolticas en las sustancias lavaplatos;- utilizacin de enzimas como tensioactivos.

Industria textil:- lavado a la piedra de tejidos tipo vaquero,- desencolado enzimtico de tejido a la plana de algodn,- blanqueado ecolgico,- descrudado enzimtico de tejidos de algodn,- desengomado enzimtico de la seda. Industria del almidn: produccin enzimtica de dextrosa, fructosa y jarabes especiales para pastelera, confitera e industrias de refrescos.

Industria cervecera: degradacin enzimtica del almidn, protenas y glucanos procedentes de la mezcla de cereales utilizados en la elaboracin de cerveza.

Industria de productos para pastelera y horneado: modificacin enzimtica de hidratos de carbono y protenas de los cereales para mejorar las propiedades del pan.

Industria de vinos y zumos: degradacin enzimtica de la pectina de la fruta, en la elaboracin de zumos y vinos.

Industria del alcohol: degradacin del almidn en azcares para, posteriormente, someterlos a fermentacin y obtener alcohol.

Industria alimentaria y de aditivos:- mejora de las propiedades nutritivas y funcionales de las protenas animales y vegetales,- conversin de la lactosa de la leche y del suero de leche en azcares ms dulces y de mejor digestin,- produccin de aromas de queso.

Industria de alimentacin animal: hidrlisis enzimtica de la materia proteica procedente de mataderos para obtener harinas con alto valor nutritivo destinadas a alimentacin animal. Industria cosmtica: produccin biotecnolgica de colgeno y otros productos de aplicacin en cremas de belleza.

Industria papelera:- disolucin enzimtica de los pitchs,- blanqueo ecolgico de la pasta de papel,- control enzimtico de la viscosidad de los estucados con almidn.

Industria del curtido: preparacin de la piel y eliminacin del pelo y la grasa.

Industria de aceites y grasas: hidrlisis enzimtica de las grasas y la lecitina y sntesis de esteres.

Industria de qumica fina: sntesis de sustancias orgnicas.

7.2. EL MERCADO DE LAS ENZIMASHoy se estima que el mercado mundial de las enzimas es de aproximadamente 1.108 millones de euros. Este mercado se divide, segn la aplicacin industrial de las enzimas, de La siguiente forma:

Las enzimas ms utilizadas son las proteasas, amilasas y celulasas. A pesar de que las enzimas se utilicen ampliamente en la industria slo representan una pequea cantidad del total del mercado de productos qumicos. Ello es debido a las siguientes razones:

La falta del suficiente conocimiento enzimolgico en muchos sectores industriales. La resistencia a incorporar enzimas en los procesos de fabricacin antiguos por lo que supone de inversin en nuevos equipos y materiales. El obstculo que representa el cambio de actitudes en algunos sectores. Puesto que encontrar las enzimas adecuadas para cada proceso es muy importante, es preciso un screening enzimtico previo.

7.3. ENZIMAS PARA UN DESARROLLO SOSTENIBLEA continuacin pasamos a comentar algunos procesos enzimticos que se utilizan en la industria para dar soluciones tcnicas ms respetuosas con el medio ambiente.

7.3.1. Procesos del almidnEn cuanto a los procesos relacionados con el almidn, desde hace 50 aos se utilizan amilasas para sustituir los cidos en la hidrlisis del almidn para obtener su licuefaccin. En los aos setenta se sustituyeron los lcalis por isomerasas, en la obtencin de fructosa a partir de glucosa.

Tradicionalmente, el proceso para obtener dextrosa a partir del almidn se realizaba en medio cido (pH=2) y a 140 C. La obtencin de alfa-amilasas bacterianas termoestables permiti obtener dextrosa sin hidrlisis cida y a una temperatura inferior.

Actualmente, se utilizan diversas enzimas para obtener varios productos a partir del almidn: amiloglucosidasas bacterianas y fngicas, enzimas desramificadoras como la pululanasa, etc. El resultado final de este proceso resulta ms eficiente, con menos gasto de energa y menos residuos txicos.

7.3.2. Detergentes La industria de detergentes, como ya se ha visto en el cuadro anterior, es la que ms volumen de enzimas utiliza, un 45% del total del mercado. Las enzimas utilizadas por este sector son proteasas, bacterianas y fngicas, amilasas, celulasas y lipasas.

Las ms comunes en el mercado son las proteasas bacterianas, de las que actualmente existe una gran variedad. stas poseen propiedades limpiadoras crecientes y una gran estabilidad a los oxidantes.

Las alfa-amilasas son muy eficientes en la degradacin de las cadenas de almidn y por ello mejoran la eliminacin de las partculas de polvo y tierra que quedan atrapadas en los tejidos por la trama de los polmeros del almidn.

Al utilizar las proteasas y amilasas conjuntamente se logra un mejor lavado de los tejidos, se disminuye la carga de productos qumicos en el detergente y se reduce la temperatura de lavado.

En cuanto a las celulasas, se utilizan en lugar de los tensioactivos inicos para mejorar la suavidad de los tejidos de algodn. Adems, tambin son activas en la eliminacin de las partculas de polvo y tierra, pues eliminan las microfibrillas de las fibras de algodn, lo que produce adems un efecto abrillantador del color.Por su parte, las lipasas catalizan la hidrlisis de los triglicridos presentes en las manchas de grasa, hacindolas hidrfilas y fcilmente eliminables durante el lavado.

Finalmente, es preciso sealar que las enzimas usadas en los detergentes tienen un impacto ambiental positivo. En efecto, stas suponen un ahorro energtico por la reduccin de las temperaturas del lavado, permiten reducir el contenido en productos qumicos de los detergentes, son biodegradables, no tienen impacto negativo en los procesos de depuracin de aguas y no presentan riesgos para la vida acutica.

7.3.3. Detergentes para lavaplatosTradicionalmente, los detergentes para lavaplatos contienen altas concentraciones de fosfatos y silicatos, los cuales producen una fuerte alcalinidad en las aguas. Adems, en su composicin tambin se encuentran derivados clorados procedentes de las lejas.

La preocupacin ambiental ha llevado a los fabricantes de estos productos a utilizar enzimas en los detergentes para lavaplatos. De esta forma, el uso de proteasas, lipasas y amilasas ha llevado consigo una disminucin en el consumo de productos qumicos, a la vez que se obtenan detergentes ms eficaces y seguros.7.3.4. Tensoactivos Los tensioactivos son sustancias que contienen, en su estructura molecular, grupos hidrfilos y grupos hidrfobos. Con ellos se consiguen emulsiones estables, que se utilizan, por ejemplo, en detergentes en polvo, champs y cremas cosmticas. En la alimentacin, estas sustancias se utilizan como emulgentes.

La estructura de los tensioactivos hace que puedan adherirse a las dos superficies en la interfase y disminuir, de esta forma, la tensin superficial al provocar microemulsiones estables. Este proceso permite que los productos slidos se solubilicen o dispersen rpidamente. Los tensioactivos tambin alteran las propiedades espumantes de la disoluciones heterogneas, produciendo espumas estables, y, por ello, se utiliza en la industria alimentaria, por ejemplo en el caso de las natas.

Hasta hace poco todos los tensioactivos eran sintticos derivados del petrleo y requeran reactivos como la piridina, el dimetil sulfxido, etc. Actualmente la enzimologa ha permitido crear otro tipo de tensioactivos naturales, como los glicolpidos, usando lipasas comerciales para su obtencin.

Concretamente, los glicolpidos son esteres de cidos grasos y presentan mejor comportamiento que los tensioactivos sintticos, como emulsionantes de grasas y aceites. Adems, se degradan formando molculas de azcares naturales y cidos grasos que no son txicos. Se ha demostrado que su obtencin y uso es totalmente respetuoso con el medio ambiente, pues el proceso no incluye el uso de disolventes orgnicos ni sustancias qumicas de sntesis.

7.3.5. Desencolado textilEl almidn es la sustancia natural con la que se recubre el hilo de algodn antes de tejerlo para aumentar su resistencia. Este almidn debe ser eliminado antes de proceder a los tratamientos finales del tejido: blanqueo, tintado, tratamientos especiales, etc. Tradicionalmente esta eliminacin se haca en medio cido. Ahora, en el desencolado enzimtico se usan amilasas, eliminando el cido del proceso. La industria textil utiliza este proceso biotecnolgico desde inicios del siglo XX. Las amilasas trabajan de forma muy eficiente en el desencolado, sin problemas de residuos peligrosos para el medio ambiente como son los cidos minerales, las bases o los agentes oxidantes.

7.3.6. CueroEl curtido de la piel es uno de los procesos industriales ms antiguos con enzimas. Las etapas del proceso tradicional son: curado de la piel, remojo, eliminacin del pelo y la lana, rebajado y curtido.

El proceso utiliza numerosos productos qumicos para la eliminacin de pelo, grasa y protenas no deseadas (elastina, queratina, albmina y globulina), dejando el colgeno intacto en la etapa previa al curtido de la piel. Los productos qumicos para estos procesos daan fuertemente el ambiente. Por este motivo, hoy en da en el proceso de curtido de la piel se utilizan porteasas como la tripsina y lipasas que reducen el uso de sulfitos, disolventes orgnicos y tensioactivos sintticos, consiguiendo un producto con mejores propiedades finales.

7.3.7. Industria papelera En el caso de la industria papelera nos centraremos en dos procesos: el blanqueo y el destintado.

El blanqueo es la eliminacin de lignina de las pulpas de papel qumicas. Esta etapa de la fabricacin de papel es necesaria por razones estticas y para mejorar las cualidades del producto final.

El proceso del blanqueo incluye diferentes pasos y vara segn el tipo de sustancias que se utilizan. En el blanqueo de la pasta kraft se vienen utilizando, tradicionalmente, compuestos clorados. Este mtodo produce residuos txicos mutagnicos, cancergenos, bioacumulables que causan numerosas alteraciones en los sistemas biolgicos. Por este motivo, se est prohibiendo la utilizacin de estos blanqueantes en diferentes Estados desarrollados.

Una alternativa a los blanqueantes clorados es la utilizacin de enzimas. As, la utilizacin de xilanasas en el proceso de blanqueo de la pasta kraft elimina la utilizacin de cloro y disminuye los residuos txicos. Adems, elimina del proceso el cuello de botella (por la capacidad limitada de los tanques de dixido de cloro), aumenta el grado de blanco de la pasta y disminuye los costes del proceso, principalmente en fbricas que usan grandes cantidades de dixido de cloro. Por ltimo, el pretratamiento con enzimas tambin aumenta el grado de blanco final de la pasta y reduce los agentes qumicos de la etapa del blanqueo.Es preciso llevar a cabo un proceso de destintado si desean utilizarse como materia prima fibras recuperadas en la fabricacin de papel y cartn, ya que para su uso posterior es necesario eliminar las tintas y otros contaminantes de esta materia prima. Sin embargo, el destintado presenta inconvenientes a la hora de utilizar papel reciclado y, adems, produce nuevos residuos slidos y lquidos.

En los procesos de destintado se utilizan las siguientes enzimas: lipasas, estearasas, pectinasas, hemicelulasas, celulasas y enzimas lignilticas. Las dos primeras, lipasas y estearasas, degradan las tintas cuya base son los aceites vegetales. Las otras pectinasas, hemicelulasas, celulasas y enzimas lignilticas modifican la superficie de la fibra de celulosa o las uniones prximas a las partculas de tinta, de tal forma que se libera la tinta de la fibra y se puede separar de ella por flotacin o lavado.

7.3.8. Productos horneadosLa investigacin de las causas por las que el pan se pasa o se endurece tiene una larga historia sin respuestas. Muchas panificadoras utilizan emulsionantes qumicos, como monoglicridos, para retardar el endurecimiento del pan. Sin embargo, desde hace unos aos se estn utilizando enzimas, que son sustancias ms naturales, para retardar el proceso de endurecimiento del pan.Concretamente la amilasa incrementa la sensacin de frescor del pan en comparacin con los agentes qumicos.

7.3.9. BiocatalisisLa importancia de las enzimas en la sntesis de productos qumicos es cada vez ms reconocida.

Algunos ejemplos, ya actuales, de productos obtenidos por catlisis enzimtica son los aminocidos, las molculas quirales puras y los antibiticos como la penicilina y la ampicilina.

La sntesis de productos con biocatalizadores supone, en general, un consumo bajo de productos qumicos, la reduccin de residuos no biodegradables, la especificidad de la reaccin, la disminucin de subproductos y la disminucin del gasto energtico.

Asimismo, la biocatlisis ofrece ventajas significativas en comparacin con los procesos qumicos convencionales: permite usar pH, temperaturas y presiones moderadas, y adems se reducen los subproductos de reaccin (Sayler, 1997).

7.4. LA BIORREMEDIACIONLa biorremediacin puede ser utilizada por cualquier empresa, y normalmente se utiliza para transformar residuos y depurar aguas o suelos. En este proceso se utilizan principalmente microorganismos.

Veamos cmo actan estos microorganismos en algunas de las biorremediaciones ms utilizadas en la actualidad:

Depuradoras biolgicas: una colonia de microorganismos descompone la materia orgnica de las aguas residuales.

Biorremediaciones de suelos contaminados: la colonia de microorganismos se siembra en un terreno con una contaminacin concreta y la colonia de microorganismos metaboliza los contaminantes.

Digestin de manchas de petrleo: los microorganismos metabolizan los hidrocarburos derramados de petrleo

7.5. PRODUCCIN DE BIOGS Y ALCOHOLLa produccin de biogs y alcohol puede utilizarse para reducir o transformar residuos ricos en materia orgnica. Son muchos los residuos que pueden resultar tiles: los fangos de las depuradoras biolgicas son un buen sustrato para obtener metano por fermentacin anaerobia; los residuos de fbricas azucareras, ricos en hidratos de carbono se utilizan como sustratos de fermentacin para obtener biogs (fermentacin anaerobia) o para obtener alcohol (fermentacin aerbica), y los residuos slidos urbanos se utilizan como sustrato de fermentaciones anaerobias para obtener biogs.

VIII. CASOS PRACTICOS8.1. BIORREMEDIACION: Lattice Property (Basingstoke, Reino Unido)La biorremediacin ofrece una opcin de descontaminacin de suelos ms barata y, a largo plazo, ms sostenible, ya que utiliza la habilidad natural que tienen los microorganismos para metabolizar un amplio espectro de contaminantes orgnicos, desde hidrocarburos del petrleo hasta pesticidas policlorados tipo PCB, y metales pesados como el plomo.

El caso expuesto aqu es el de Lattice Property, empresa que posee varios centros de produccin de gas, en algunos de los cuales se contamin el suelo. Actualmente ha completado hasta 150 proyectos de investigacin y remediacin de entre todos los iniciados.

El proyecto que aqu se describe se aplic en un centro de produccin de gas abandonado de Sheffield. Despus de hacer excavaciones se encontraron cuatro tanques con alquitrn y agua contaminada. Este material podra haber sido destruido o vertido en vertederos especficos, a un coste de 63 a 94 euros/m3.

Sin embargo, la empresa opt por sembrar la tierra contaminada para acelerar la descomposicin microbiana del alquitrn. Esta opcin requiere slo la adicin de agua y nutrientes al alquitrn, sin otro aditivo orgnico adicional, y se controla gracias a un ciclo de cultivos cubiertos y monitorizados. El proceso elegido tiene un coste bajo, pero resulta largo. No obstante, puesto que la empresa no tena prisa, el proceso era apropiado.

8.2. BIOPULPEADO:Las operaciones de pulpeado, en la industria papelera, se dividen en dos clases: los procesos mecnicos y los procesos qumicos, los cuales conducen a caractersticas diferentes de las fibras.

Muy a menudo, sin embargo, se utiliza una combinacin de ambos procesos para obtener un papel de caractersticas determinadas.

El pulpeado mecnico de la madera representa el 25% de los procesos de pulpeado en el mundo, pero se espera que esta cifra aumente en el futuro. Sin embargo, este sistema utiliza mucha energa elctrica, y esto limita el uso de la pulpa mecnica en muchos tipos de papel. El biopulpeado es una tecnologa que reduce el gasto de energa elctrica y el impacto ambiental del pulpeado, aumentando as la competitividad econmica del sistema.

El biopulpeado es un proceso que ahorra energa y mejora la resistencia del papel. No obstante, hay dificultades en el escalado del proceso. Durante doce aos, en Estados Unidos un consorcio formado por el USDA, Forest Service, el Forest Products Laboratory de Madison y las Universidades de Wisconsin y Minnesota han hecho un especial esfuerzo de investigacin en este campo. El proyecto fue subvencionado por 23 empresas relacionadas con la industria papelera y el Energy Center of Wisconsin y la Universidad Estatal de Nueva York. El proyecto se inici en abril de 1987.

El biopulpeado consiste en utilizar hongos que degradan la lignina. Se han optimizado muchas variables biolgicas como las especies de hongos, la forma del inculo, el tamao del inculo, el tipo de madera, el pretratamiento de las astillas, el tiempo de incubacin, la aireacin, los nutrientes, etc. Cada variable fue examinada independientemente una de la otra, despus de la recopilacin de los datos se estableci que las variables primordiales eran tres:

Seleccin adecuada de la cepa de hongos: se escogi el hongo Ceriporiopsis subvermispora,que degrada la lignina, tanto en frondosas como en conferas. Descontaminacin de las astillas con vapor precalentado. Cantidad del inculo: se redujo de 3 kg/t de madera a 5 g/t de madera aadiendo una fuentede nutrientes a la suspensin del inculo, la cual da el punto de partida del crecimiento del hongo y reduce la cantidad de inculo necesaria.

IX. BENEFICIOS DE LA BIOTECNOLOGIA Y CONCLUSIONES

Los actuales beneficios de la biotecnologa incluyen:

Resistencia a las enfermedades Reduccin del uso de pesticidas Alimentos ms nutritivos Tolerancia a los herbicidas Cultivos de crecimiento ms rpido Mejoras en el sabor y la calidad

Algunos de los productos que han sido mejorados a travs de la biotecnologa son:

Maz, soja y algodn que ahora requieren menores aplicaciones de herbicidas/pesticidas Soja con menor contenido de grasas saturadas y mayor contenido de cido oleico, lo que ofrece una mejor estabilidad cuando se fre Papayas resistentes a los virus que logran que los cultivos sean ms confiables y se obtengan mejores rendimientos Pimientos mejorados para lograr un mejor sabor (ms dulces) y que permanezcan ms duros despus de la cosecha Papas y maz resistentes a las enfermedades y que ofrecen mayores rendimientos

El volumen de cultivos biotecnolgicos en desarrollo contina creciendo. La biotecnologa se ha usado en un nmero de cultivos por varios aos, se espera que en los prximos aos haya ms productos mejorados genticamente en el mercado. Algunos de los beneficios que se pueden esperar en el futuro cercano incluyen:

Reduccin de los niveles de toxinas naturales, como los alrgenos, en las plantas Aparicin de mtodos ms simples y rpidos para detectar a los patgenos, toxinas y contaminantes (para reducir el riesgo de las enfermedades que se transmiten por los alimentos) Prolongacin de la frescura

Los siguientes son algunos de los productos que podran llegar al mercado como consecuencia de estos beneficios en desarrollo: Aceites, como por ejemplo, el de soja y canola, desarrollados de manera tal que contengan ms estearatos, lo que har que las margarinas y las grasas vegetales sean ms saludables Melones ms pequeos sin semilla que representen una porcin Bananas y pias con cualidades de maduracin demoradas Man con un mejor equilibrio proteico Bananas resistentes a los hongos Tomates con mayor contenido de antioxidantes (licopeno) que las variedades actuales Frutas y vegetales que contengan mayores niveles de vitaminas C y E, para mejorar la proteccin que brindan contra el riesgo de contraer enfermedades crnicas como el cncer y trastornos cardacos Cabezas de ajo con ms alicina, sustancia que posiblemente ayude a reducir los niveles de colesterol Arroz ms rico en protenas, que utiliza genes transferidos de las plantas de arvejas Fresas que contengan mayores niveles de cido elgico, un agente natural que combate el cncer Pimientos, fresas, frambuesas, bananas, batatas (patata dulce) y melones mejorados para tener mejor calidad y condiciones nutritivas Fresas con mejores rendimientos y mayor duracin, mejor sabor y textura

De acuerdo con la Oficina de Censos de los Estados Unidos, la poblacin mundial se espera que llegue a 9,000 millones en el ao 2050. Hay pocas tecnologas que podrn igualar el potencial de la biotecnologa para ayudar a evitar el hambre en este siglo.

Al aumentar la capacidad de los cultivos para resistir los factores ambientales, los agricultores podrn cultivar en partes del mundo que en la actualidad no son aptas para este tipo de actividades. Adems de producir alimentos adicionales, esta realidad tambin podra proporcionar a las economas de las naciones en desarrollo ms fuentes de trabajo y una mayor productividad. La biotecnologa tambin permitir que los agricultores incorporen mejoras en las variedades vegetales. Esto permitira aumentar el conjunto de genes agrcolas de que miles de millones de seres humanos dependen para obtener la alimentacin bsica.

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