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Suero Lácteo Convertido en Ácido Cítrico para la Industria Alimentaria

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A partir del lactosuero uno de los residuos más contaminantes de la industria alimenticia se pueden obtener productos que generan alto valor agregado, como el ácido cítrico, compuesto que no aporta calorías.

El método para obtener ácido cítrico fue desarrollado por Adriana Lorena Betancourt Garcés, ingeniera química de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, ante la preocupación por el impacto negativo del lactosuero que termina en las fuentes hídricas como residuo.

El 90 por ciento del fluido que se separa de la cuajada en la fabricación de los quesos es lactosuero, el cual presenta un alto contenido de proteínas, que para degradarse requieren un alto consumo de oxígeno, haciendo que la demanda química de este en las aguas residuales de la industria lechera aumente, y que así mismo disminuya su capacidad de alojar vida.

“Alrededor de 300 mililitros de lactosuero sin depurar equivalen a las aguas residuales producidas por una persona en un día”, advierte la ingeniera de la UNAL.

La investigación se llevó a cabo con el suero que produce la planta de queso de la Industria Celema (Manizales), en la cual se emplearon cuatro métodos de fermentación para encontrar el de mejor rendimiento para producir ácido cítrico.

“Este es el ácido orgánico más usado en el campo de los productos alimenticios y farmacéuticos para resaltar el sabor de una extensa variedad de productos. Además, en la industria alimenticia y farmacéutica se usa en la limpieza y el pulimento del hierro y el acero, en el acondicionamiento y tratamiento de aguas residuales, en la preparación de resinas, pinturas y lacas, y en el estampado de telas”, explica la investigadora.

Actualmente el ácido cítrico se obtiene a través de la fermentación de soluciones azucaradas por mohos, la extracción del jugo de limones y limas, y del jugo de los residuos de piña que se genera en las fábricas de conservas.

Preparación

Para obtener el ácido cítrico se seleccionaron tres cepas proporcionadas por el Centro Nacional para la Investigación de la Utilización Agrícola de Estados Unidos, y por la Universidad de los Andes, de Bogotá.

La cepa que proporcionó un resultado óptimo fue la denominada Aspergillus carbonarius. “Con esta se logró transformar la lactosa presente en el lactosuero en dos azúcares simples: la galactosa –con la que se van a formar los 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, 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”, menciona la ingeniera química.

Agrega que “cuando las galactosas se unen quedan glucosas libres que incrementan 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 cítrico.

“En relación con el aspecto ambiental, el Aspergillus carbonarius, demostró que en 10 días puede reducir hasta el 88 por ciento de los azúcares presentes en el lactosuero, lo que evidencia su función como agente reductor de la carga contaminante de las aguas residuales de la industria láctea”, añade.

Fuente de hidrógeno y energía

En otro trabajo innovador, Patricia Castillo Moreno, doctora en Ingeniería Química de la UNAL, 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 finalmente produce 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.

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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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