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Colombia – Suero de leche, de Contaminante a Suplemento Nutricional

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Ingenieros químicos encontraron en el lactosuero, un residuo de la elaboración del queso que suele ser desechado, la materia prima ideal para obtener hidrógeno –fuente de energía limpia– y producir suplementos alimenticios bajos en calorías.

Uno de los trabajos más recientes adelantado por el grupo de investigación en Procesos Químicos y Bioquímicos, de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.), es el aprovechamiento de la lactosa del lactosuero para obtener galactooligosacáridos (GOS), compuestos con actividad prebiótica que se pueden utilizar en la produc­ción de suplementos alimenticios para fortalecer la flora intestinal y aumentar las defensas.

El profesor Juan Carlos Serrato, de la Facultad de Inge­niería de la U.N., explica que por cada kilo de queso se producen en promedio nueve litros de suero.

De hecho, un estudio realizado en 2012 por la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (Agrosavia), la Universidad Libre, el Consejo Nacional Lácteo y la U.N. Sede Medellín, concluyó que de las cerca de 580.000 toneladas de suero de leche que se produjeron ese año solo el 18,9 % se trató de manera adecuada por la industria, mientras del 21,8 % se hizo un proceso inadecuado y el 59,4 % no tuvo ningún tipo de manejo, es decir que se arrojó directamente al alcantarillado.

No obstante el lactosuero posee importantes componentes orgánicos como carbohidratos, entre los que se destacan lactosa, proteí­nas y grasa, que lo convierten en candidato para elaborar suplementos alimenticios o materia prima para obtener derivados de interés industrial.

Nutritivo y sin azúcar

Con el uso de enzimas que facilitaban el proceso, Fabián Rico Rodríguez, doctor en Ingeniería – Ingeniería Química de la U.N., transformó la lactosa presente en el lactosuero en dos azucares simples: la galactosa –con la que se van a formar los GOS, que no aportan calorías al consumidor– y la glucosa, que es alta en calorías y hace que el producto no sea apto para diabéticos o para personas que quieran consumir alimentos bajos en calorías.

El investigador menciona que “cuando las galactosas se unen quedan glucosas libres, lo cual incrementa el contenido de azúcar en la sangre del consumidor”. Para resolver el inconveniente y lograr un producto atractivo, al proceso de elaboración de los GOS se le añadió la enzima glucosa oxidasa, gracias a la cual se produjo ácido glucó­nico, compuesto que no aporta calorías y que según su pureza se usa en las industrias de alimentos, farmacéutica y química, de textiles y pinturas.

Se trata de un hallazgo importante ya que el ácido glu­cónico es fácilmente separable de los GOS, a diferencia de la glucosa. Según el investigador, para lograrlo y obtener GOS de alta pureza se requieren procesos muy complejos y costosos, como la nanofiltración, la separación con solventes como etanol, o la fermentación selectiva con levaduras, y aún así no se alcanza un 100 % de éxito, ni siquiera cuando el procedimiento se lleva a cabo con lactosa pura y no lactosuero.

“Con el proceso que propusimos, de agregar la glucosa oxidasa, a partir de lactosa pura podíamos oxidar el 100 % de la glucosa para convertirla en ácido glucónico, mientras que cuando lo hacíamos con lactosuero llegábamos a oxidar un 80 – 85 % de la glucosa, debido a que es un medio más complejo”, asegura.

Fuente de hidrógeno y energía

En otro trabajo innovador, Patricia Castillo Moreno, doc­tora en Ingeniería Química, utilizó el lactosuero para ob­tener hidrógeno, gas importante como fuente de energía limpia cuya producción se logra a partir de un proceso fotofermentativo en el que una bacteria se alimenta del suero como sustrato, lo metaboliza gracias a una fuente lumínica proporcionada por una bombilla de sodio, y produce finalmente hidrógeno.

La investigación le apuesta a un método de producción de dicho gas de manera limpia, debido a que la mayoría de los procesos tradicionales para obtener este gas aún dependen de combustibles fósiles, por lo que son fuente importante de CO2, uno de los principales responsables de los gases de efecto invernadero.

Usando una bacteria fotosintética llamada Rhodobacter capsulatus, la doctora Castillo aprovecha el metabolismo del organismo; para eso lo ubica en un medio de cultivo con poco nitrógeno y una fuente lumínica, y le suministra el lactosuero del que la bacteria aprovecha los ácidos orgánicos y la lactosa para alimentarse y producir un biogás compuesto por CO2, en una concentración no superior al 30 %, e hidrógeno en una concentración que normalmente es mayor al 90 % pero que en algunos estudios, según las condiciones, ha llegado a ser hasta del 75 %.

“El biogás resultante de ese proceso se podría utilizar, por ejemplo, en pilas combustibles para producir energía”, señala la investigadora, quien realizó este proyecto con la dirección del profesor Jean Pierre Magnin, en un trabajo conjunto entre la U.N. y la Communauté Université Grenoble Alpes, de Francia.

Procesos biológicos como los trabajados por la doctora Castillo tienen gran potencial pues también disminuyen los costos de producción de hidrógeno referentes a materia prima y energía. Sin embargo hoy no presentan un alto rendimiento, por lo que se están desarrollando diferentes tecnologías con microorganismos modificados y recombinados genéticamente para aumentar la produc­ción del gas.

Con los desarrollos de los investigadores Rico y Castillo, los miembros de la industria láctea colombiana podrían pensar en producir la energía que necesitan para suplir parte de sus procesos productivos, a partir del suero lácteo que hoy desechan, como ocurre con los residuos de la caña de azúcar y la palma de aceite para obtener biogás y energía.

 

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Colombia trabaja para declarar región como «Libre de Fiebre Aftosa sin vacunación»

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Desarrollan vacuna contra el virus de la fiebre aftosa con tecnología innovadora

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El Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria de Argentina (INTA), el National Research Council de Canadá (NRCC) y Bioinnovo –empresa de base tecnológica conformada por el INTA y Vetanco SA– trabajan con la primera vacuna contra el virus de la fiebre aftosa que no utiliza material infectivo en su proceso de manufactura. Se trata de un hito de relevancia mundial.

La fiebre aftosa es la primera barrera en la comercialización internacional de productos agropecuarios. Los brotes de la enfermedad tienen un gran impacto económico y social a nivel global. Se estima que en las regiones endémicas las pérdidas anuales asociadas a esta enfermedad son de entre 8,4 y 27,3 billones de dólares.

Recientemente se reportaron brotes en animales salvajes en Alemania y en bovinos en Israel, que confirman los riesgos e importancia de contar con estrategias preventivas para esta enfermedad. Para prevenirla existen vacunas efectivas que emplean material infectivo en el proceso de producción. Muchos países deciden no tener plantas productivas de la vacuna dentro de sus territorios o prohíben trabajar con cepas diferentes a las de circulación regional, restringiendo la producción al mercado local.

Por esto, Bioinnovo –empresa de base orientada a la salud animal con más de diez años de trayectoria formada entre el INTA y Vetanco S.A.– es decir, “se puede producir en instalaciones convencionales utilizando los mismos equipos y tecnologías que los ya empleados en la fabricación de cualquier vacuna que utilice células de mamíferos en su proceso productivo”, explicó Andrés Wigdorovitz, director de INCUINTA y Bioinnovo.

“Se trata de una solución segura, eficaz y con perspectivas de posicionarse como una alternativa superadora en cuanto a requerimientos de seguridad y versatilidad”, aseguró Wigdorovitz. “Es la primera vacuna contra la fiebre aftosa en células de mamífero en no utilizar material infectivo en ninguna etapa del proceso productivo”, agregó, y destacó que “el proyecto de una vacuna recombinante para el tratamiento de la fiebre aftosa comenzó hace más de diez años en el Instituto de Virología y fue protegida por una patente a fines del año 2022”.

Por su parte, Marianela Dalghi, investigadora en Bioinnovo y responsable actual de liderar el proyecto, indicó: “Su fórmula basada en cápsides vacías recombinantes (o VLPs, del inglés Virus-Like Particles) hace que no sean necesarios procesos exhaustivos de purificación para eliminar proteínas no estructurales del virus y permite fácilmente discriminar animales infectados de vacunados (DIVA)”.

En ese sentido, al no utilizar virus infectivo en ninguna de las etapas de producción, “la fabricación de nuestra vacuna no está sujeta a las limitaciones nacionales e internacionales de manejo de cepas virales”, subrayó Dalghi. Además, destacó que “ofrece gran potencial para diversificar los portfolios vacunales, alcanzar nuevos mercados, expandir los bancos de antígeno, potenciar la capacidad de respuesta ante emergencias sanitarias en el país y agilizar el desarrollo de vacunas contra cepas virales emergentes”.

En los últimos dos años de trabajo, Bioinnovo logró validar la tecnología desarrollada a escala preindustrial, y avanzar en la elaboración de la documentación necesaria para su registro.

Se está trabajando, en esta etapa, en la búsqueda de un socio internacional. “Este trabajo se está realizando en forma articulada con Cancillería de la Nación de forma muy alentadora, para llevar la tecnología a la etapa de lanzamiento comercial dentro de 2 a 4 años, y con un producto que sea innovador, seguro y tan eficaz como las mejores vacunas disponibles actualmente”. subrayó Wigdorovitz

Por su parte, Jorge Winokur, presidente de Bioinnovo y Vetanco, declaró: “Desde Bioinnovo y su socio comercial Vetanco seguimos invirtiendo en plataformas de vacunas bioseguras para abastecer al mundo en el control de brotes de variantes exóticas”.

Esta política de manipulación segura de materiales va acompañada de los productos de la plataforma Biotech para inmunidad de las mucosas y la línea Vedevax de vacunas dirigidas. Y añadió: “Estamos orgullosos de contar con un equipo comprometido de investigadores, innovadores y técnicos”.

Nueva tecnología

La metodología actual que se empleó para producir nuestra vacuna recombinante se basa en el crecimiento en un biorreactor de las células de mamífero CHOBRI TM que contienen la información para producir de manera inducible VLPs del virus de la fiebre aftosa.

La estrategia de optimización de la producción inducible de VLPs que se desarrolló ha sido patentada por el INTA en conjunto con el NRCC.

Los biorreactores que se utilizan son los mismos que se usan en la producción de vacunas antiaftosa para replicar a las partículas virales infectivas en células de mamífero BHK-21. Luego de que las células alcanzan una masa crítica de crecimiento, se induce la expresión de las VLPs utilizando cumato, un compuesto químico que no es tóxico y es ampliamente accesible.

Después del período de inducción, se colectan las células y se lisan, y posteriormente se somete al lisado celular a procesos de purificación. Finalmente, se adicionan adyuvantes y excipientes de modo de obtener la formulación final, a la cual se le realizan los más estrictos controles de calidad.

Premio a la solución innovadora

Entre más de 1.500 postulantes, el proyecto desarrollado en conjunto por el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRCC) y el INTA, actualmente liderado y financiado por Bioinnovo, ganó la 15° edición (2024) del Concurso de Soluciones Innovadoras Banco Nación, organizado por la Fundación Empretec.

Este premio destacó la vacuna innovadora para prevenir la fiebre aftosa que utiliza cápsides vacías y genes recombinantes sintéticos, eliminando la necesidad de material infeccioso.

Este premio no sólo reconoció un avance científico-tecnológico sino también el esfuerzo de trabajo en equipo y compromiso para crear soluciones con impacto positivo a nivel mundial.

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