Microbiología industrial y sus aplicaciones
Por Felipe Sánchez
Saltillo, Coahuila. 20 de abril de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- La región industrial de Coahuila está integrada por diferentes sectores como el automotriz, siderúrgico, agroindustria, farmacéutico, etcétera. Existe además un sector que comienza a ser abordado por investigadores y empresarios de la región que es la microbiología industrial, de la cual podemos aprovechar actualmente las capacidades bioquímicas para la producción de una gran cantidad de consumibles y bienes para la humanidad.
En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, el maestro en ciencias Alejandro Méndez Zavala, profesor investigador del Departamento de Ingeniería Química de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec), habló sobre este tema, desde sus conceptos básicos hasta sus aplicaciones industriales.
Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Qué es microbiología?
Alejandro Méndez Zavala (AMZ): La microbiología es una disciplina de la biología que se encarga del estudio de organismos microscópicos a los que llamamos microorganismos, así como el estudio de sus interacciones celulares. Dentro de ellos encontramos diferentes tipos de organismos como las bacterias, las levaduras, hongos microscópicos como los mohos, las microalgas, protozoarios, entre otros. Además estudia la relación entre ellos, su diversidad biológica y hasta sus funciones y capacidades de metabolizar o utilizar cierto tipo de sustratos para su crecimiento.
AIC: ¿Cuál es la importancia de la microbiología?
AMZ: Mucha. Los microorganismos están en nuestro planeta mucho antes que apareciera el hombre, han sido los responsables de la modificación de la atmósfera en nuestro planeta, lo que propició el desarrollo de la vida como la conocemos. Estos organismos se encuentran en casi todos los lugares del planeta incluyendo el suelo, el agua, el aire, plantas, animales e inclusive en nuestra piel y dentro de nosotros mismos, de hecho se dice que existen más células bacterianas en nuestro tracto digestivo que las propias células que tiene nuestro cuerpo.
Podemos encontrar microorganismos en lugares que no se sospechaba que pudieran desarrollar vida como en hielo, lugares con agua a temperaturas cercanas a los 100 centígrados, o hasta en el fondo del mar en lugares con compuestos tóxicos para el resto de ellos. Ahora, estos organismos al estar en casi cualquier sitio de nuestro planeta son responsables de muchos de los cambios que ocurren en él y que en muchas de las ocasiones pasan desapercibidos para nosotros.
Estos organismos degradan mucha de la materia orgánica de nuestros bosques y selvas, proporcionando compuestos que las plantas pueden asimilar de una manera más fácil, algunos de ellos como las microalgas son también responsables del consumo de dióxido de carbono atmosférico y de la producción de oxígeno para nuestra atmósfera. Dentro de nosotros, algunas bacterias no patógenas, es decir que no nos ocasionan enfermedades, son responsables de la degradación o digestión de nutrientes para una mejor absorción por el cuerpo, tales como los Lactobacillus del yogur, y así te podría mencionar muchos ejemplos más. Solo me gustaría comentarte que la microbiología ha tenido una gran importancia en el desarrollo de la humanidad, aun sin conocer la existencia de estos organismos.
AIC: ¿A qué se refiere microbiología industrial?
AMZ: La microbiología industrial hace referencia al uso de microorganismos para obtener bienes y servicios que son controlados en una industria bajo condiciones muy particulares, de tal manera que se permite en muchos de los casos solo el cultivo de un tipo de organismo en un recipiente que controla las condiciones que favorezcan su crecimiento o la formación de un producto o más, de manera particular. Estas células o sus productos posteriormente son usados para la fabricación de diversos materiales para su aplicación industrial, como en el sector alimentario, farmacéutico, médico, en la agricultura, plásticos, entre otros.
Por lo tanto, con la microbiología industrial podemos aprovechar la capacidad bioquímica de estos organismos para obtener productos para nuestro uso diario.
AIC: ¿Qué aplicaciones puede tener la microbiología en la industria? ¿En qué tipo de industria puede aplicarse?
AMZ: Bueno, como te comentaba anteriormente, la microbiología ha sido usada por el hombre desde hace miles de años sin saber de la existencia de los microorganismos; desde que el hombre comenzó a elaborar panes y bebidas como la cerveza, estaba haciendo uso de la microbiología. Ya con la revolución industrial y el conocimiento de que los microorganismos eran responsables de la obtención de diferentes compuestos, se aprovechó esto para producir tales compuestos de una manera masiva en cantidades superiores a las obtenidas en un laboratorio. Te diré un ejemplo, la penicilina es un antibiótico producido por un hongo llamado Penicillium, que fue descubierto accidentalmente por Alexander Fleming en el siglo XX, este fármaco cambió por completo el tratamiento de enfermedades infecciosas causado por bacterias, lo que salvó muchas vidas.
Por lo tanto, la microbiología es usada en diferentes industrias como la producción de alimentos como cerveza, yogur, queso, vino, salsa de soya, colorantes, aditivos, saborizantes, entre otros; en la producción de fármacos como antibióticos, vacunas, agentes terapéuticos, hormonas, etcétera; en la producción de biofertilizantes, bioinsecticidas; en la elaboración de papel, de detergentes; en la minería de extracción, en el tratamiento de aguas residuales, en el curado de pieles, en la producción de plásticos biodegradables y en muchas aplicaciones más en donde sea posible el uso de las células o partes de ellas como las enzimas que producen o que podemos inducir a que produzcan, que permitan obtener productos o servicios para el hombre y sus actividades.
AIC: ¿Qué investigaciones se están realizando en el Departamento de Ingeniería sobre este tema?
AMZ: En el Departamento de Ingeniería Química tenemos la línea de generación del conocimiento de ingeniería de bioprocesos, en donde trabajamos con diferentes microorganismos para la obtención de compuestos de alto valor comercial como colorantes, lípidos y otros metabolitos secundarios, así como el desarrollo de proyectos para la obtención de inoculantes y biofertilizantes para promover el desarrollo de plantas y otros metabolitos de interés industrial, y en particular estos proyectos han sido desarrollados con vinculaciones con empresas a través de los Programas de Estímulos a la Innovación (PEI) del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).
Además hemos trabajado en la evaluación de residuos agroindustriales para la formulación de medios de cultivo para la producción de las células o sus productos, con base en la bioquímica del microorganismo, en la ingeniería del proceso de producción y su escalamiento, así como en la simulación del proceso para establecer la factibilidad técnico-económica del proceso.
Recientemente comenzamos un proyecto en el que trabajamos con residuos agroindustriales de la región y materiales vegetales poco aprovechados de la región semidesértica de México y con mucho potencial, para ser empleados como medios de cultivo para la producción de colorantes y antibióticos de levaduras y actinomicetos para su posterior escalamiento.
AIC: ¿Han probado investigaciones al respecto?
AMZ: Sí. Dentro del Grupo de Ingeniería de Bioprocesos participamos el doctor Julio Montañez y un servidor, y hemos establecido colaboraciones con universidades a nivel nacional e internacional, como la Universidad Tecnológica de Delft, en Holanda, y con la Universidad Colegio Cork, en Irlanda, en donde hemos trabajado en la producción de pigmentos fúngicos en sistemas en estado líquido y sólido. También trabajamos en la producción de carotenoides producidos por levaduras y microalgas, en donde hemos desarrollado procesos de producción en reactores de diferentes tipos usando residuos agroindustriales.
AIC: ¿Qué resultados han obtenido a partir de estas investigaciones?
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Alejandro Méndez Zavala Departamento de Ingeniería Química de la Facultad de Ciencias Químicas de la Uadec 01 (844) 416 9213 Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo. |
AMZ: A la fecha hemos avanzado en gran medida, hemos desarrollado el escalamiento piloto de pigmentos microbianos, así como de cultivos de microalgas a la misma escala, en particular en estos temas han participado estudiantes de licenciatura, maestría y doctorado, dirigidos entre el doctor Montañez y yo. Como te comentaba, a la fecha estamos trabajando con fuentes vegetales de alto contenido de carbohidratos y proteínas, en resultados preliminares hemos establecido un gran potencial para formular medios de cultivo para el crecimiento de microorganismos; aún estamos en fases iniciales pero las perspectivas son muy positivas, continuaremos trabajando y en un futuro pretendemos establecer los procesos de producción a escala mayor.
AIC: ¿Cuál es la tendencia de la microbiología industrial?
AMZ: Las tendencias son diversas y dependen de la industria en que son usados los microorganismos, pero te puedo comentar que en términos generales la tendencia es mejorar las cepas para conseguir mayor producción de los metabolitos, mejoramiento de los procesos para incrementar productividad y disminuir los costos, aprovechar residuos agroindustriales y otras fuentes para darles valor agregado, eliminar contaminantes y favorecer la producción de compuestos microbianos de alto valor comercial.
Por otra parte, las tendencias en microbiología están en el diseño de cepas o la modificación de sus capacidades metabólicas, así como en el descubrimiento de nuevas cepas con capacidades no conocidas hasta el momento y su "domesticación" para producir nuevos agentes terapéuticos, fármacos diversos, combustibles, entre otros.
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