Biotecnologia alimentaria

La Biotecnología en la industria de alimentos Dr. Agustín López Munguía Canales UAM CUAJIMALPA 27 de Enero de 2010 Mexico DF

Agustín López-Munguía Instituto de Biotecnología UNAM

Problemas Globales y Soluciones Biotecnológicas
• • • • • • deforestación calentamiento global energía no-renovable contaminación enfermedades infecciosas seguridad y autosuficiencia alimentariasBIOTECNOLOGIA TRADICIONAL BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL BIOTECNOLOGIA MODERNA

Biotecnología: La aplicación de principios científicos y de ingeniería al procesamiento de materiales mediante agentes biológicos. Incluye: •Ingeniería genética, •Cultivo de microorganismos, células de plantas y animales, •Biocatálisis, •Ingeniería de vías metabólicas, •Tecnología de hibridomas, •Bioelectrónica, •Ingeniería deproteínas, •Animales y plantas transgénicos, •Ensayos inmunológicos, •Genómica, •Proteómica, •Bioseparaciones, •Bioreactores.

SECUENCIACION DE GENOMAS

Escherichia coli 4.6 millones pb 4,288 genes

Saccharomyces cerevisiae 12 millones pb 5, 800 genes Caenorhabditis elegans 97 millones pb 18, 424 genes

Drosophila melanogaster 120 millones pb 13, 600 genes

Arabidopsis thaliana 120 millonespb 26, 000 genes

Diversidad Microbiana: Especies conocidas y estimadas
GRUPO ESPECIES ESTIMADAS 130,000 ? 40,000 1 500,000 60,000 ESPECIES CONOCIDAS 5,000 < 500 4,800 69,000 40,000 % DE CONOCIDAS 4 ? 12 5 67

Virus Archaea Bacteria Fungi Algae

Ambiente Mar Agua dulce Lagos mesotróficos Agua de estuarios Lodos activados Sedimentos Suelos

% de cultivables 0.001-0.1 0.25 0.1-1.0 0.1-3.01-15 0.25 0.3

Miles de enzimas de fuentes naturales
Tecnología emergente permite también aislar los genes directamente del entorno, sin necesidad de cultivar los organismos. Acceso a 99% de la biodiversidad. Poca disponibilidad

Bioprospection: un enlace entre biotecnología tradicional y biotecnología moderna

PRODUCTOS RADICIONALES MEXICANOS: POZOL PULQUE BEBIDAS DESTILADAS….Enzimas=Biocatalizadores

La Biocatálisis ¿Qué ha limitado la aplicación industrial de enzimas?
Inhibición por sustrato o producto

Estabilidad enzimática Disponibilidad (Producción y purificación)
Especificidad por el sustrato

Formulación del biocatalizador Actividad total

Actividad en solventes orgánicos pH y temperatura de operación Toxicidad (como aditivo alimentario)

Miles deenzimas de fuentes naturales
La disponibilidad de genomas completos provee una cantera de cientos de miles de genes para enzimas distintas. Su aislamiento es inmediato a partir de la información disponible. Poca disponibilidad

Miles de enzimas de fuentes naturales
> 3000 tipos de actividad enzimática > 500 estructuras cristalinas • Decenas de miles de genes secuenciados y decenas de miles pordescubrir

Herramientas de la Ingeniería Genética

• El procedimiento básico

Areas de aplicación del DNA recombinante • Primera fase: biofarmaceuticos (1980- ) • Segunda fase: biotecnología agrícola → plantas transgénicas (1990- ) • Tercera fase: biotecnología industrial → biocatálisis (2000- )

Impacto de las Herramientas de la Biotecnología Moderna en la Biocatálisis
• Disponibilidadde enzimas • Modificación de catalizadores existentes • Combinación de Estrategias de la Bioingeniería y de la Biología Molecular para el diseño de nuevos biocatalizadores y de nuevos procesos •Nuevas fuentes de actividad catalítica

APLICACIONES INDUSTRIALES

Producción de alcohol Biosensores Diagnóstico Alimentación animal Panadería Cervecería Industria láctea BiotransformacionesFuncionalidad de proteínas Detergentes

Tratamiento de efluentes Biorremediación Producción de aromas Industria frutícula Industria vitivinícola Industria curtidora Industria textil Industria aceitera Industria papelera Industria del almidón
Industrial Enzymology Edited by Godfrey T. & West S. Stockton Press, 1996.

Marketed in Germany in 1914, Burnus was a product ahead of its time. It contained...