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El aprovechamiento de materiales Biológicos para la industria

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Muchos materiales biológicos, unos de crecimiento agrario o boscoso y otros de crecimiento animal, presentan importantes usos industriales. Muchas veces no son transformaciones biológicas sino simplemente procesos de hidrólisis y de separación.

biotecnoloLas aplicaciones y usos de este tipo de materias primas requieren conocer con bastante detalle la estructura de los materiales biológicos. Es evidentemente clave disponer de la producción primaria suficiente.

En el caso de aprovechamiento de residuos es importante el mercado y los condicionantes legales que puede haber. Distinguiremos y mencionaremos algunos productos de origen vegetal y animal.

Origen vegetalMateriales de almacenamiento de hidratos de carbono. El ejemplo más conocido es la producción de azúcar (sacarosa) a partir de caña de azúcar o remolacha. Otro ejemplo es la producción de polisacáridos a partir de algas, por ejemplo la obtención de alginato, agar o carragenato a partir de Gelidium.

Materiales de construcción celular vegetalSe toma como base la madera (material lignocelulósico) con usos tradicionales en construcción bien conocidos. Un uso como materia prima industrial es su transformación en papel que actualmente pueden combinarse con la producción de energía a partir de residuos de materias primas o del proceso de elaboración.

Aprovechamiento de aceitesLos aceites son base para la producción de muchos productos alimentarios, farmacéuticos y químicos, por ejemplo la producción de biodiesel a partir de aceites usados.

Origen animalEl uso de productos de origen animal está muy extendido en los procesos biotecnológicos industriales. Los principales productos se centran en estos sectores:

AlimentarioSe incluirían aquí todos los procesos de transformación de materias primas en alimentos sin fermentación. Por ejemplo en el sector cárnico la producción de productos cocidos, o el sector de platos preparados o precocinados.

Pieles, cueros y plumasLas pieles y los cueros tienen un conocido uso en sector de la ropa y complementos. De las plumas de aves de corral se puede obtener queratina mediante procesos hidrolíticos, usándose en los sectores farmacéutico y cosmético.

HormonasLos animales son una fuente de hormonas muy importante en el sector médico y farmacéutico. Algunas glándulas de animales ya han sido utilizadas antiguamente por sus poderes curativos. Todas ellas no constituyen más del 0.3 % del peso total del animal. Estas glándulas endocrinas segregan hormonas de usos farmacéuticos. La cortisona (regula el metabolismo de las grasas y carbohidratos), adrenalina; Bilis, para síntesis de corticoesteroides ya que contienen ácido cólico y desoxicólico. Del cerebro, se obtiene colesterol (síntesis de vitamina D), tromboplástina (coagulante sanguíneo) y cefalina. Del hígado, vitamina B12 (cianocobalamina, tratamiento de anemias), catalasa (procesado de alimentos), harina de hígado (riboflavina). De los pulmones, heparina.

De la médula espinal, hormonas sexuales. Del páncreas, insulina (regulación del metabolismo del azúcar), quimiotripsina, pancreatina, tripsina, etc. De la glándula pineal (localizada en la cabeza por delante de la pituitaria), se extrae la hormona melanógena usada para el tratamiento de algunas enfermedades mentales. De la pituitaria, hormonas de crecimiento, estimulantes del tiroides y del tiroides la hormona tiroxina. En este campo compiten los métodos tradicionales de extracción con desarrollos de la química sintética que en algunos casos han dado lugar a la hormona.

Grasas animalesSe suelen denominar sebos a las grasas fundidas de vacuno y ovino y manteca a la grasa de cerdo. Estas definiciones están relacionadas con la temperatura de fusión de las grasas. Sebos y mantecas son sólidos a temperatura ambiente mientras que aceites (generalmente de origen vegetal) son líquidos a temperatura ambiente.

Harinas de carne y huesosEs el producto, que una vez secado, acompaña al sebo en los procesos de fusión de desechos. Este es un producto muy rico en nitrógeno, fósforo y calcio y en la actualidad se utiliza como integrante de piensos para animales. Puede contener altos contenidos de proteínas (hasta el 60 %). Si contienen más de un 4.4 % de fósforo se denominan “harina con huesos”. Dependiendo del tipo de proceso que se utilice en la fusión la harina puede tener un valor proteínico superior (vía de fusión seca), la harina de huesos especial se prepara a partir de huesos limpios de grasa y carne.

Aprovechamiento de proteínas residualesExisten materias de origen animal que tienen un carácter residual y que tienen un alto contenido proteico. Estos residuos suelen tener también un elevado coste para su destrucción, por lo que los procesos para su aprovechamiento tienen interés particular. La sangre residual de mataderos es un subproducto de difícil revalorización aunque contiene elevadas cantidades de proteínas aprovechables. Tradicionalmente se ha utilizado el plasma como aditivo alimentario, sobre todo en productos cárnicos (conservas, precocinados, etc.). También se han desarrollado métodos para obtener y utilizar la globina, proteína mayoritaria de la fracción celular de la sangre, mediante su decoloración para su uso en alimentación (Figura 3). También se puede aprovechar las fracciones del plasma.

La cola y la gelatina son proteínas coloidales hidrófilas obtenidas por hidrólisis controlada del colágeno (insoluble en agua), que es una proteína fibrilar muy común en los animales. La cola y la gelatina son parecidas estructuralmente y se diferencian en que la gelatina se obtiene de materias primas frescas y por tanto es apta para el consumo humano. No pueden aportar todos los aminoácidos esenciales para el organismo. Sin embargo, se utiliza como aditivo de alimentos y como agente de interés terapéutico en dietas infantiles, casos de úlceras pépticas, desordenes musculares, etc. Por el contrario, la gelatina es muy rica en prolina e hidroxiprolina. El colágeno puede representar alrededor de un 30 % de toda la materia orgánica del animal y alrededor de un 60 % del contenido proteínico total.

VENTAJAS, DIFICULTADES Y PERSPECTIVASLa biotecnología industrial tiene unas grandes expectativas de desarrollo en un futuro próximo. Los trabajos que la ciencia básica y la ingeniería llevan desarrollando en todos los campos de la biotecnología desde hace muchos años son la base fundamental en el desarrollo de nuevos procesos industriales. Aspectos relacionados con la genómica, la proteómica y la bioinformática darán lugar al desarrollo de nuevos productos y fármacos que serán producidos a escala industrial o semiindustrial, y para ello la ingeniería de procesos jugará un papel clave llevando los desarrollos de laboratorio a planta piloto y posteriormente a plantas industriales.

La biotecnología industrial se plantea como una alternativa a otros procesos que parecen ser menos sostenibles. La disminución del impacto medioambiental de los procesos biotecnológicos es uno de los factores que esta industria presenta para su desarrollo. Sin embargo debe demostrarse bien este aspecto en el camino hacia la competitividad. En todo caso y dada la variedad de campos de los que aquí simplemente se han citado algunos la Biotecnología Industrial resulta un sector industrial con fuertes perspectivas de desarrollo en prácticamente todos los sectores industriales a escala global.

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