Biotecnología de Vitaminas

I. RESUMEN

Las vitaminas son moléculas orgánicas complejas que cumplen varias funciones y controbuyen en el correcto funcionamiento de las células. Comprender cómo son de importantes estos micronutrientes es fundamental para elaborar nuevas técnicas de obtención y mejorar las existentes. La biotecnología permite que las tareas de las vitaminas se amplíen a muchos más objetivos y poder cubrir su demanda.

II. OBJETIVOS

III. CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN A LA BIODISPONIBILIDAD

Los animales pueden producir algunas de las vitaminas que necesitan para subsistir, pero son producidas en limitadas cantidades. Por eso, la dieta está ligada a un correcto desarrollo fisiológico y se deben obtener de otras fuentes. Las plantas y algunas bacterias pueden producir (en suficientes cantidades) las vitaminas que pueden aprovecharse mediante la ingesta de organismos heterótrofos, sus frutos o semillas, y/o consumidores primarios (animales herbívoros).

En la dieta humana, a lo largo de la historia se han dado casos de enfermedades relacionadas a la poca ingesta de estas vitaminas. Brevemente, un ejemplo: “la peste del mar”; el escorbuto, (producido por la insuficiencia de vitamina C) que sufrían los marineros en antiguas expediciones a otros continentes. Por tanto, a través de situaciones similares, cuando el humano se dio cuenta que estos escenarios eran por la falta de vitaminas buscó la forma de introducirlos más en la dieta. Sin embargo, cuando crece la población también crece la demanda de alimentos y con ella la de vitaminas (Loose-Rojo, 2016). Actualmente con las nuevas técnicas biotecnológicas se pueden producir en grandes cantidades a través de los OGM (Organismos Genéticamente Modificados). Más adelante se explicará como funciona.

IV. CAPÍTULO 2: FORTIFICACIÓN DE ALIMENTOS DE CONSUMO HUMANO

Hoy en día, las vitaminas se pueden encontrar en varios alimentos procesados o excipientes farmacológicos. Por ejemplo, durante la producción de algunas harinas de maiz, trigo o arroz se pierden grandes cantidades de vitaminas liposolubles; posteriormente se agregan (de acuerdo a las normas que rigan los paises o regiones) las cantidapdes necesarias para complementar los productos finales o incluso hacerlos “fortificarlos” o “suplementarlos” (Linder, 1988).

El proceso de fortificación de los alimentos es una forma de procesamiento en el que es agregado de uno o más nutrientes a un alimento a fin de mejorar su calidad para las personas que lo consumen. Generalmente dependiendo del tipo de alimento, la cantidad (y tipo) de micronutrientes se agregarán. Por ejemplo, en alimentos que contienen altos conenidos grasos, se les adiciona moléculas nutritivas liposolubles.

Por ejemplo: en países con periodos del año con poco sol la fortificación con vitamina D es esencial para prevenir raquitismo en los niños y osteoporosis en los adultos. Ahora la mayoría de las leches y margarinas están fortificadas con vitaminas A y D. Sin embargo, para los niños preescolares los suplementos de Vitamina A es el método auspiciado por UNICEF y otras organizaciones internacionales (Scrimshaw, 2005).

V. CAPÍTULO 3: PRODUCCION DE VITAMINAS EN MICROORGANISMOS Y APLICACIONES

En la actualidad la mayoria de las vitaminas ahora se pueden producir industrialmente y se usan en una gran variedad de alimentos, productos farmaceuticos e incluso cosmeticos. Pocas vitaminas se producen exclusivamente mediante sintesis quimica o metodos de extracción, ya que estos metodos suelen consumir mucha energía así como tener un alto coste de eliminación de desechos. Esto provoco que la mayoria de los procesos químicos para producir vitaminas estan siendo reemplazados por procesos biotecnologicos, es decir, la producción de vitaminas mediante microorganismos (Tabla 1).

Tabla1.Vitaminas producidas por metodos Biotecnológicos. Survase, A. (2006). Vitamins produced by biotechnological methods En: Biotechnological Production of Vitamins. Food technology and biotechnology, (pág 382).

Vitamina Método Biotecnológico

Enzima/ Microorganismo usado Método

Liposolubles

Vitamina E α- tocoferol Euglena gracilis Producción fermentativa a partir de glucosa

Vitamina K2 Bacillus subtilis Fermentación usando extracto de soya

Solubles en agua

Vitamina C Gluconobacter Oxydans

K. Bulgare/Bacillus Spp

Acido 2,5-diceto-D-gluconico reductasa Oxidación de D-Sorbitol para producir L-Sarbosa

Proceso fermentativo a ácido 2-ceto-L-gulonico seguido de conversión química en ácido L-ascórbico

Biotina E. Coli

Bacillus sphaericus

Producción fermentativa a partir de glucosa con E.Coli genéticamente modificada.

Conversión del ácido diaminopimélico utilizando un sistema de enzimatico biosintética de biotina(Bacillus sphaericus)

Riboflavina Ashbya gossypii, Bacillus sp Producción fermentativa a partir de glucosa

Vitamina B12 Propionibacterium shermanii, Pseudomonas denitrificans Producción fermentativa a partir de glucosa

A. 3.1: PRODUCCIÓN Y APLICACIÓN DE VITAMINAS SOLUBLES EN AGUA

1) 3.1.1: RIBOFLAVINA

La producción fermentativa de riboflavina se lleva a cabo en un cultivo sumergido de A. gossypii y de B. subtilis. Los cultivos de A gussypii en un medio con aceite vegetal producen alrededor de 15 g/L de Riboflavina. A gussypii cataliza riboflavina a partir dos moléculas de Ribulosa 5- Fosfato y una molécula de GTP provenientes de la fermentación de ácidos grasos, pero producidas por vías metabólicas distintas, las cuales convergen en la reacción catalizada la enzima DRL sintasa, posteriormente la acción de otras 7 enzimas produce Riboflavina a partir de los sustratos ya mencionados. (Figura 1.1). Por otra parte, la producción de riboflavina a partir de B. subtilis en un medio rico en glucosa, utiliza los mismos sustratos para producir Riboflavina, y por tanto las mismas rutas metabólicas, sin embargo, esta los obtiene a partir de la fermentación directa de glucosa por lo cual esta bacteria es utilizada para la producción de Vitamina B2 a gran escala. (José & Rodrigo, 2016).

Dado que la riboflavina es bastante insoluble en soluciones acuosas, la vitamina se acumula en el caldo de fermentación en cristales en forma de aguja. Facilitando los pasos de purificación. Los cristales de riboflavina se recuperan del caldo por centrifugación después de la inactivación del microorganismo por pasteurización. (José & Rodrigo, 2016).

La producción anual ronda las 9000 toneladas de Riboflavina. Más de 4/5 del total de riboflavina

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