Biotecnología Alimentaria: Introducción

• René Quezada Romero presenta la biotecnología alimentaria.

Concepto de Biotecnología

• La Federación Europea de Biotecnología define la biotecnología como el uso integrado de bioquímica, microbiología e ingeniería.
• Este uso está destinado a lograr aplicaciones tecnológicas de microorganismos, cultivos de tejidos y partes derivadas de ellos.
• García Garibay, Quinteros Ramírez y López Munguía definen la biotecnología como la utilización de moléculas, estructuras, células u organismos biológicamente obtenidos, para llevar a cabo procesos específicos.

Biotecnología Alimentaria

• Implica la utilización de organismos vivos o sus componentes para mejorar la producción, el procesamiento y la seguridad alimentaria.
• Abarca desde métodos tradicionales como la fermentación hasta técnicas modernas como la ingeniería genética.

Antecedentes de la Biotecnología Alimentaria

• Tiene una larga historia que se remonta a la domesticación de plantas y animales.
• Hitos clave en su desarrollo incluyen la fermentación, la selección artificial y el cruce de plantas y animales.
• La introducción de la ingeniería genética y las biotecnologías modernas en el siglo XX revolucionó la industria alimentaria.
• En 1953, se descubrió la estructura del ADN.
• En 1973, se clona el primer fragmento de ADN.
• En 1977, se clona el primer gen humano.
• En 1982, se aprueba la insulina obtenida por ingeniería genética.
• En 1986, tiene lugar la reacción de la polimerasa en cadena.
• En 1988, se aprueba la primera enzima modificada por ingeniería genética de uso alimentario.
• En México, los procesos de fermentación de cacao (Theobroma cacao L.), café (Coffea canephora P.) y maíz (Zea mays) se consideran parte de la biotecnología alimentaria.
• Los mayas elaboraban "Taxcalate", una bebida de cacao fermentado para ritos, y el pozol tuvo su origen en los Altos de Chiapas.

Aplicaciones Industriales

• Mejora de Nutrientes: Aumento de vitaminas, minerales y antioxidantes en los alimentos.
• Resistencia a Plagas y Enfermedades: Desarrollo de cultivos resistentes, reduciendo la necesidad de pesticidas.
• Mejoramiento de la Conservación: Producción de alimentos con mayor vida útil, disminuyendo el desperdicio.
• Producción Sostenible: Desarrollo de cultivos tolerantes a la sequía y condiciones climáticas extremas.

Tecnologías Aplicadas

• Ingeniería Genética: Modificación de genes para mejorar las características de cultivos y animales.
• Fermentación: Utilización de microorganismos para producir alimentos como yogur, queso y cerveza.
• Biotecnología Microbiana: Uso de microorganismos para producir enzimas y aditivos alimentarios.

Organismos Genéticamente Modificados (OGM)

• Los OGM son organismos cuyo material genético ha sido modificado mediante ingeniería genética.
• Los cultivos transgénicos pueden ofrecer mayor rendimiento, resistencia a plagas y mejora en la calidad nutricional.
• La seguridad y el impacto ambiental de los OGM son temas de debate continuo.

Beneficios Esperados

• Aumento de la vida útil de los alimentos.
• Alimentos más nutritivos.
• Mejoras en el sabor y la calidad.
• Modificación de cultivos iniciadores para industrias de fermentación.
• Cultivos de crecimiento más rápido.
• Mayor resistencia a enfermedades de alimentos vegetales.
• Reducción del uso de pesticidas y tolerancia a herbicidas.

Procesos Agroalimentarios

• Agronómicas: Resistencia a plagas e infecciones, tolerancia a herbicidas y aumento en la producción.
• Nutricionales: Modificación de proteínas en cereales y leguminosas, y de la composición en lípidos.
• Tecnología de Alimentos: Prevención de cambios bioquímicos postcosecha, modificación de componentes, color, sabor y aromas.

Plantas Modificadas

• Cereales: Trigo, centeno, cebada, maíz, arroz.
• Hortalizas: Zanahoria, tomate, berenjena, espárragos, lechuga, guisantes, coliflor, col, pepino.
• Frutas: Manzana, uva, pera, fresa, papaya.
• Tubérculos y legumbres: Patata, judías, soja.
• Flores: Jardinería.

Microorganismos en la Industria Alimentaria

Bacterias

• Procariotas, unicelulares, con forma de bastones, esferas, comas o espirales.
• Tamaño de 0.5 a 3.0 μm.
• Bacillus (aeróbio) y Clostridium (anaeróbio) son ejemplos.
• Composición: 65-75% proteínas, 15-25% ácido nucleico, 5-30% carbohidratos y lípidos.

Levaduras

• Eucariotas, multicelulares filamentosos.
• Células se unen y forman pseudohifas, circulares u ovaladas (elipsoides, esferas, cadenas, micelios).
• Tamaño de 1 a 5 µm.
• Sporobolomyces es un ejemplo.
• Composición: 45-55% proteínas, 5-12% ácido nucleico, 10-50% carbohidratos y lípidos.

Mohos

• Eucariotas, unicelulares, con hifas que forman la morfología micelial.
• Generalmente alargadas (micelios, esferas).
• Tamaño de 5 a 15 µm de diámetro y 50 a 5000 µm de largo.
• Composición: 25-55% proteínas, 5-10% ácido nucleico, 10-50% carbohidratos y lípidos.

Microorganismos Modificados para la Industria Alimentaria

• Elaboración del pan: Levadura modificada que produce 20-30% más de CO2.
• Elaboración de la cerveza: Levadura modificada para hidrolizar dextrinas, aumentando la producción de alcohol.
• Elaboración del vino: Levaduras modificadas con características de interés para la industria vitivinícola.
• Gen insertado K1 toxina confiere ventajas de supervivencia a la levadura inoculada.
• B-(1,4) endoglucanasa aumenta aromas frutales.
• Enzima málico favorece la fermentación maloláctica.

Productos Transgénicos Autorizados

• Tomate: Mayor resistencia.
• Quimosina: Elaboración de queso.
• Levadura para panificación: Mayor y más rápida producción de CO2.
• Levadura para cervecería: Mayor producción de etanol.
• Amilasas: Mayor estabilidad a la temperatura.
• Soja, maíz, colza: Resistente a un herbicida (glifosato).

Reflexión Final

• La biotecnología aplicada a los alimentos busca aumentar la producción y mejorar la funcionalidad.
• También atiende la demanda de los consumidores por productos más seguros, frescos y sabrosos.