IMPORTANCIA DE LA APLICACIÓN DE BIOSENSORES EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA

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UNIVERSIDAD ESTATAL DE MILAGRO

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INGENIERÍA EN ALIMENTOS 2DO SEMESTRE

BIOTECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS

 IMPORTANCIA DE LA APLICACIÓN DE BIOSENSORES EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA

MARÍA JOSÉ BENAVIDES VILEMA

MÓNICA DEL ROCIO VILLAMAR

IMPORTANCIA DE LA APLICACIÓN DE BIOSENSORES EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA.

INTRODUCCIÓN

Los biosensores tienen muchas aplicaciones en las industrias alimentaria y agrícola. Los dispositivos contienen un transductor y un elemento biológico, que puede ser una enzima, un anticuerpo, un microbio o un orgánulo. El elemento biológico (bioelemento) interactúa con el analito en estudio y el transductor convierte la respuesta biológica en una señal eléctrica.

Las aplicaciones de biosensores en la industria alimentaria incluyen:

Los biosensores enzimáticos basados ​​en la inhibición de las enzimas colinesterasa se utilizan para detectar trazas de fosfatos y carbamatos orgánicos de plaguicidas que pueden estar presentes como residuos tóxicos y nocivos en los productos agrícolas.

Algunos sensores microbianos son selectivos y sensibles para detectar amoníaco y metano.

Los analizadores de demanda biológica de oxígeno (DBO) utilizan bacterias como Rhodococcus erythropolis inmovilizadas sobre colágeno o poliacrilamida. Estos dispositivos se utilizan comúnmente para probar la calidad de las aguas residuales. Los biosensores de DBO pueden analizar de 2 a 20 muestras por hora.

Los biosensores se pueden utilizar para medir carbohidratos, alcoholes y ácidos en alimentos fermentados. Los dispositivos se utilizan principalmente para procesos de control de calidad en la producción de alimentos. Sin embargo, los dispositivos deben mantenerse estériles, calibrarse con frecuencia y requieren dilución del analito. Los biosensores basados ​​en enzimas se pueden utilizar en el control de calidad de los alimentos para medir aminoácidos, amidas, aminas, carbohidratos, compuestos heterocíclicos, ácidos carboxílicos, gases, iones inorgánicos, cofactores, alcoholes y fenoles. Los biosensores también se pueden utilizar en la evaluación y análisis de productos como el vino, la cerveza y el yogur.

Al evaluar el valor nutricional, se pueden usar anticuerpos o sensores inmunológicos en pruebas para detectar moléculas pequeñas como vitaminas solubles en agua y contaminantes químicos. También se pueden utilizar para detectar patógenos en carne, aves, huevos y pescado.

La innovación y el diseño en el sector agroalimentario junto a los fundamentos: la seguridad y calidad alimentaria. La creciente complejidad de la cadena de suministro de alimentos, por otro lado, requiere el desarrollo de sistemas de trazabilidad efectivos que aseguren la solidez de todos los eslabones. El Libro Blanco sobre Seguridad Alimentaria aborda esta necesidad al afirmar que "los consumidores deben tener acceso a una amplia gama de productos seguros y de alta calidad de todos los Estados miembros.

DESARROLLO

La seguridad y calidad alimentaria son el motor del desarrollo y la innovación en la industria alimentaria, lo que se refleja en la integración permanente de los procesos de transformación y valorización de las materias primas. Es posible que este avance requiera en ocasiones la adecuación de los sistemas de trazabilidad y control de calidad para la obtención de productos aptos para el consumo humano, así como su seguimiento en la legislación vigente.

Lo cierto es que para demostrar la presencia de sustancias potencialmente peligrosas para la salud o capaces de afectar la calidad de los alimentos, es fundamental integrar métodos y/o equipos adecuados tanto para el análisis como para el control de las materias primas. y el producto en todas las fases del proceso de producción.

Algunos de los métodos analíticos utilizados tradicionalmente tienen baja sensibilidad y/o especificidad. Además, los métodos más precisos, como los métodos cromatográficos, son costosos y requieren varios pasos previos de preparación de la muestra para obtener resultados.

Por otro lado, las tecnologías de biosensores ofrecen una excelente alternativa para el control de calidad y seguimiento de todas las fases de un proceso productivo.

El principio

Su desarrollo y aplicación en medicina y bioquímica tuvo lugar en la década de 1960 con la invención del primer sensor enzimático para medir la glucosa en sangre por parte de Clark y Lyon. Este dispositivo consta de una enzima glucosa oxidasa (encargada de catalizar la reacción de oxidación de la glucosa) acoplada a un electrodo de oxígeno que detecta la disminución de la concentración de este gas en la muestra tras la reacción de oxidación.

Este primer dispositivo fue comercializado a partir de 1975 por la empresa Yellow Springs. Al mismo tiempo, el término “biosensor” fue ampliamente utilizado para denotar herramientas que, al combinar material biológico (enzimas, microorganismos, orgánulos), células y otros) con un transductor físico, permitían medir la presencia o variación de diferentes sustancias de interés clínico. Desde entonces, la innovación en este campo se ha mantenido constante gracias al desarrollo y perfeccionamiento de disciplinas como la química analítica, la biotecnología y la microelectrónica, fundamentales para el diseño y fabricación de biosensores.

Gracias a estos avances, el campo de aplicación de estos dispositivos se ha ampliado a una gran variedad de industrias. En control ambiental, se utilizan para el seguimiento online y offline de la presencia de determinados analitos de interés en el agua (microorganismos, sustancias tóxicas, etc.) y para la detección, cuantificación y cualificación de contaminantes en diferentes ambientes (pesticidas, fenoles, etc. En los campos de la medicina y la bioquímica, donde está más desarrollada esta tecnología, se utiliza, entre otras cosas, en el diagnóstico clínico para el autocontrol de la glucemia en diabéticos y en la evaluación de nuevos fármacos. Actualmente, los biosensores también se están utilizando en la industria de la automatización mecánica para la producción de robots químicos de próxima generación.

En el sector alimentario, la implantación de esta tecnología tiene como objetivo optimizar el análisis cualitativo y cuantitativo de la composición de los alimentos y garantizar su seguridad. A pesar del interesante papel que pueden desempeñar los biosensores en los alimentos y de los numerosos artículos científicos que se han publicado sobre el tema, actualmente son pocas las industrias alimentarias que los adoptan. Esto se debe principalmente al desconocimiento de las grandes ventajas funcionales que ofrecen los biosensores y en algunos casos a las leyes o reglamentos aplicables.

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