Aditivos alimentarios biotecnológicos

M.C. Karina Maldonado

M.C. Lorena Pedraza

Dra. Ruth Pedroza

Universidad Iberoamericana

La biotecnología ha estado presente en la humanidad desde tiempos remotos, por ejemplo, en la elaboración del vino que data del año 6,000 a.C. o del pan desde el 4,000 a.C.. Ambos alimentos se obtienen por procesos fermentativos. La biotecnología, que está implicada en este tipo de proceso, ha contribuido a que la población cuente con más y mejores alimentos a lo largo de toda nuestra historia. 

Como ciencia, la biotecnología es más joven, ya que su desarrollo inicia con el descubrimiento de la estructura del DNA en la década de 1950. Ha dado lugar al desarrollo de nuevos medicamentos como la insulina y los antibióticos, a nuevos alimentos como diversos productos fermentados o cultivos mejorados, como los maíces híbridos, el mango Ataulfo o la papaya hawaiana, etc.

Conforme ha avanzado el desarrollo de la biotecnología, se han utilizado diversos microorganismos ya sea para su producción masiva, como es el caso de las levaduras (Saccharomyces sp) para la elaboración del pan, la cerveza y el vino, o aprovechando los metabolitos generados durante el crecimiento, como sucede en la producción de ácidos orgánicos como el cítrico, el láctico y el acético, entre otros muchos productos.

Entre la gran diversidad de los aditivos alimentarios que actualmente se utilizan, un buen número son producidos por métodos biotecnológicos, es decir, a partir del cultivo de microorganismos. Por ejemplo: el ácido láctico se obtiene con Lactobacillus sp (bacteria) por fermentación de la lactosa (García y colaboradores, 2010); el ácido cítrico, con hongos o mohos como Aspergillus niger y Candida guilliermondii a partir de la fermentación de melazas (Angumeenal y Venkappayya, 2013). También, a partir de mohos, se producen las enzimas que ayudan a la suavidad de la miga del pan, o las pectinasas (Martínez-Trujillo y colaboradores, 2012) que se utilizan para clarificar los jugos de manzana, o las proteasas (Prado-Barragán y colaboradores, 2014) que se agregan para degradar las proteínas y hacer más aromáticos y apetitosos a los quesos, entre otras aplicaciones. 

Por otra parte, pueden producirse aromas, como el de rosas a partir de levaduras, y que tienen aplicación en la industria del jamón, de conservas de frutas y de postres (Oliveira y colaboradores, 2015); saborizantes a partir de extractos de levadura o el monoglutamato de sodio por fermentación bacteriana de azúcares; ambos para acentuar los sabores cárnicos. Otro uso interesante del monoglutamato de sodio, es su aplicación foliar para favorecer el crecimiento y producción del chile piquín (Sandoval-Rangel y colaboradores, 2011). 

Otra aplicación de la biotecnología en la producción de aditivos naturales es en la obtención de colorantes. Por ejemplo, con levaduras como Monascus, se pueden conseguir pigmentos de color púrpura, rojo, naranja y amarillo; o con Phaffia rhodozyma para obtener carotenoides que además tienen acción antioxidante. Pueden usarse mohos como Fusarium sporothichioides para tener licopeno o Blakeslea trispora para beta-caroteno, ambos también con actividad antioxidante. Con la cianobacteria Anabaena variabilis puede producirse cantaxantina. La producción de estos colorantes es una alternativa al uso de productos sintéticos que responde a la tendencia del mercado del etiquetado “limpio”.

Otro ejemplo son las bacteriocinas que son antibióticos naturales producidos por bacterias como las acido-lácticas, como Lactococcus lactis, capaces de eliminar microorganismos patógenos que pueden contaminar a los alimentos. Las bacteriocinas, entre las que podemos citar a la nisina y la pediocina, pueden ser utilizadas en productos lácteos, leche, huevo líquido, jugos y carnes procesadas. Existe la posibilidad de añadir L. lactis directamente durante la elaboración del producto, por ejemplo, en el queso para que el antibiótico se produzca in situ por mencionar un caso.

A partir de microorganismos también es posible producir gomas como la xantana y la gelana, por ejemplo. Estas gomas son producidas como exopolisacáridos (EP) en cultivos microbianos. Este proceso no es nada simple, ya que hay que aislar a los microorganismos, realizar pruebas preliminares de producción de EPs, identificarlos, asegurar que no sean patógenos, diseñar el medio de cultivo óptimo y las condiciones de fermentación que lleven a la producción máxima del EP. La producción biotecnológica de gomas EP es un área en desarrollo de gran relevancia por la utilización intensiva que se hace de ellas en las industrias alimentaria, farmacéutica y cosmética. Pueden tener características funcionales superiores a las gomas polisacáridas obtenidas de fuentes vegetales, como se ha demostrado con la goma xantana. Por otro lado, existe una fuente poco explotada de microorganismos productores de EPs, la marina, que podría dar ventajas en la obtención de gomas. Hay un sinnúmero de microorganismos que pueden ser estudiados para este propósito, apoyando la producción más sustentable de aditivos naturales.

Sabores, aromas, ácidos orgánicos, vitaminas, aminoácidos, enzimas, antibióticos y gomas son solo algunos ejemplos del gran potencial de la biotecnología para la producción sustentable de materias primas para la elaboración de productos alimentarios y que pueden apoyar la tendencia de mercado “hacia lo natural”.

Referencias:

Angumeenal AR., Venkappayy D. 2013. An overview of citric acid production. LWT – Food Science and Technology, 50(2), 367–370. https://doi.org/10.1016/J.LWT.2012.05.016

Delves J. 2012. Natural antimicrobials as additives and ingredients for the preservation of foods and beverages. Chapter 6. En: Natural Food additives, ingredients and flavourings. Editores: David Baines y Richard Seal. Woodhead Publishing Series in Food Science, Technology and Nutrition, Pages 127-161.

García CA, Arrázola GS, Durango AM. 2010.  Biotechnological production of lactic acid. Temas Agrarios 15:(2) Julio – Diciembre:9 – 26.

Martínez-Trujillo A, Aranda JS, Aguilar-Osorio G. 2012. Producción de Pectinasas por Aspergillus flavipes FP-500 en Cultivo Alimentado. BioTecnología 16(2).

Oliveira S, Gomes S, Sene L, Christ D, Piechontcoski J. 2015.  Production of natural aroma by yeast in wastewater of cassava starch industry.  Eng. Agríc., Jaboticabal, v.35, n.4, p.721-732, jul./ago.    

Journal of the Brazilian Association of Agricultural Engineering

Doi: http://dx.doi.org/10.1590/1809-4430-Eng.Agric.v35n4p721-732/2015 

Prado-Barragán L. Ordaz Hernández A, Ortega Sánchez E, Hernández Martínez R. 2014. Criterios de selección de cepas fúngicas para la producción de proteasas termoestables por cultivo en medio sólido. ReIbCi – Noviembre – www.reibci.org

Sandoval-Rangel A, Benavides-Mendoza A, Alvarado-Vázquez MA, Foroughbakhch-Pournavab R. Núñez-González MA, Robledo-Torres V. 2011. Organic Acids Influence on the Growth, Dietetic Profile and Secondary Metabolites in Piquin Pepper. Terra Latioam 29(4) octubre-diciembre.