Biotecnologia en la industria alimentaria

1. Dra. Leticia Buendía González
Febrero 2011
FACULTAD DE CIENCIAS

2.  Empleo de organismos vivos para la
obtencion de un bien o servicio util
para el hombre.
 Biotecnologia vegetal
 Cultivo de tejidos vegetales (CTV)

3. Cultivo aséptico de
segmentos de la
planta
Control de
variables físicas y
químicas
Modificación del
patrón de
desarrollo
Condiciones
geográficas,
climáticas y tiempo
de producción
•Temperatura
• Luz
• pH
•Macro y micronutrientes
•RCV
• Fuente de carbono

4. Conceptos fisiológicos que fundamentan el CTV
•Totipotencialidad celular
•Desdiferenciación / Rediferenciación
•Balance de reguladores del crecimiento vegetal

5. Cultivo in vitro de células, tejidos
y órganos
 Micropropagación
 mejoramiento de plantas
 producción de compuestos de interés comercial
metabolitos secundarios
proteínas
polímeros biodegradables
• establecimiento de plantas transgénicas
resistentes a virus
con rutas metabólicas modificadas
mejoradas (composición de proteínas, aceites, etc).
 fitorremediación
xenobióticos
metales pesados

6.  Fuente natural para la obtención de nuevos productos curativos e ingredientes
alimenticios
 90% de especies medicinales son silvestres
 Explotación de los recursos vegetales de forma controlada
Extinción
Govil et al. 2002, Pierik 1990, Barba et al. 2001, Mulabagal & Tsay 2004, Dörnenburg 1995
CTV
Micropropagación
Producción de Metabolitos Secundarios
-taxol
-Sistema escalable
-Eficiencia y rendimiento

7. • Propagación rápida y a gran escala
• Uniformidad seleccionada
• Multiplicación de plantas recalcitrantes
• Reducción en el tiempo y espacio
• Mayor control sobre la sanidad del material
•Facilidades para el intercambio internacional
•Conservación de germoplasma

8. Dispersión
Defensa
Polinización
Ventaja competitiva
Precursores comunes
con distinto resultado
Farmacología
Agrícola
Cosmética
Alimentaria
Extracción limitada
Alta demanda
Encarecimiento
Extinción

9. Luz solar /UV
Antocianinas
Flavonas
Esteres sinapil
Isoflavonoides
psoralenos
Bajas
Temperaturas
Antocianinas
Proceso de
señalamiento
ácido salicílico?
Heridas
Coumestrol
Coumarina
Psoralenos
Acido clorogénico
Esteres ferulatos
Acido
fenólicos
Lignina
Suberina
Ataque de
patógenos
Pterocarpanos
Isoflavonas
Isoflavonoides prenilados
Stilbenos
Coumarinas
Furanocoumarinas
3-desoxiantocianidinas
Flavonoles
Auronas
Baja concentración
de nitrógeno
Flavonoides
Isoflavonoides
Bajaconcentración de
fosfato
Baja concentración
de fierro
Acidos fenólicos
Antocianinas
Luz solar /UV
Antocianinas
Flavonas
Esteres sinapil
Isoflavonoides
psoralenos
Bajas
Temperaturas
Antocianinas
Proceso de
señalamiento
ácido salicílico?
Heridas
Coumestrol
Coumarina
Psoralenos
Acido clorogénico
Esteres ferulatos
Acido
fenólicos
Lignina
Suberina
Ataque de
patógenos
Pterocarpanos
Isoflavonas
Isoflavonoides prenilados
Stilbenos
Coumarinas
Furanocoumarinas
3-desoxiantocianidinas
Flavonoles
Auronas
Baja concentración
de nitrógeno
Flavonoides
Isoflavonoides
Bajaconcentración de
fosfato
Baja concentración
de fierro
Acidos fenólicos
Antocianinas
Factores estresantes en plantas
Sobrevivencia
- Muerte
Buchanan 2000; Mathews 2002; Nabors 2006
Factores abióticos
y bióticos
Metabolitos
Secundarios
- Resistencia
- Fenilpropanoides
- Alcaloides
-Terpenoides
Crecimiento y desarrollo
Intensidad
Duración
Incidencia

10. • Agentes bióticos
- Extractos de paredes de hongos o bacterias
- Acido araquidónico
- Quitosano
- Metil jasmonato
• Agentes abióticos
- Radiación UV
- Presión osmótica
- Ultrasonido
- Metales pesados

11. Tipo de compuesto
Farmacéuticos
Pigmentos
Fragancias
Saborizantes
Depigmentadores
Producto
Shikonina
Berberina
Sanguinarina
Gingsenósidos
Taxol
Cartamina
Geraniol
Citronerol
Vanillina
Arbutina
Compañía
Mitsui Petrochemical Ind.
Mitsui Petrochemical Ind.
Vigont Researol Lab.
Nitto Denko Co.
Phyton USA
Kibun Kyoto University
Kanedo Co.
Kanedo Co.
Kanedo Co.
Mitsui Petrochemical Ind.

12. • Las plantas pueden ser utilizadas como bombas extractoras de bajo costo
para depurar suelos y aguas contaminadas (10-20 % del costo de métodos
tradicionales):
- las plantas emplean energía solar
- el tratamiento es in situ
• Algunos procesos degradativos ocurren en forma más rápida con plantas que
con microorganismos.
• Es un método apropiado para descontaminar superficies grandes o para
finalizar la descontaminación de áreas restringidas en plazos largos.
• Es una metodología con buena aceptación pública.
• Se generan menos residuos secundarios.

13. • Fitoextracción
Concentrar MP en las partes cosechables.
• Rizofiltración
Las raíces absorben y concentran MP.
• Fitoestimulación
Los exudados radiculares promueven el desarrollo de
microorganismos.
• Fitoestabilización
Las plantas tolerantes reducen la movilidad de los MP.
• Fitotransformación
- Fitodegradación: Las plantas captan, almacenan y degradan CO
dando subproductos no tóxicos o menos tóxicos.
- Fitovolatilización: Las plantas captan y modifican MP o CO y los
liberan a la atmósfera con la transpiración.

14. Freatófitas
- Raíces profundas
(Alamo, sauce, algodon).
Pasturas
- Retienen el suelo.
Legumbres
- Enriquecen el suelo con N2.
Acuáticas
- Degradación de contaminantes en ciénegas artificiales.

15. Especies vegetales utilizadas en estudios de Fitorremediación de MP
MP Especies Referencia
Al Nicotiana tabacum Vitorello and Haugh (1996)
Cd Adenophora lobophilla,
A. potaninii
Wu et al, (2001)
Cr Betula , Salix
Alternanthera sessilis
Pulford et al,(2001)
(Moodley et al,(2007)
Co Crotalaria cobalticola
(Co hiper)
Oven et al, (2002)
Ni Alyssum bertolonii
(Ni hiper)
Boominathan et al, (2004)
Se Coffea arabica Gomes et al, (2007)

16. Métodos utilizados para la remoción de metales pesados
Métodos
tradicionales
ex situ
•Retirar el suelo contaminado
(confinamiento)
•Enterramiento del estrato
Costo aproximado
(Shmaefsky,2002)
200-700 US$/ton
Métodos
in situ
Químicos
•Estabilización/movilización
A partir de sustancias (Lim et al., 2004)
•Catión-anión ajuste del pH a 6.5
•Aplicación de fosfatos
•Aplicación de agentes quelantes
100-500 US$/ton
(Glass,1999)
Físicos •Calentamiento por vapor
(300-800 0C)
•Vitrificación del suelo (1600-2000 0C)
(VKI,2003)
•Remediación electrocinética
75-425 US$/ton
(Glass,1999)
Biotecnológicos Biorremediación
(Lee & Senior,1995)
Fitorremediación
25-100 US$/ton
(Raskin y Ensley,
2000)

17. Calophyllum brasiliense
Ibervillea sonorae
Prosopis laevigata
Stevia rebaudiana
Calanolidos VIH-1
hipoglucemico
edulcorante
goma
antioxidantes
Orozco-Villafuerte et al 2003, 2005
Buddleja cordata
Bernabe-Antonio et al 2010
Estrada-Zuniga et al 2009

18. Prosopis laevigata
Obregonia denegrii
Ejemplares elite
Peligro de extincion
Buendia-Gonzalez et al 2007
Buendia-Gonzalez et al 2011

19. Prosopis laevigata
Buddleja cordata
Cosmos bipinnatus
Nicotiana glauca
Cr, Cd, Pb, Ni
Cr
Zn, Mn, Fe, Cu, Cr
Cr
Buendia-Gonzalez et al 2010a, 2010b
Estrada-Zuniga et al 2011

20. Fitoextracción
M+
M+
M+
M+
M+
M+
M+ M+
M+
M+
M+
M+
Localizar zona
contaminada
Identificar
especies
vegetales
Dosis
Tolerancia
Cuantificar MP
Estrategia
empleada