Universidad Nacional Agraria Facultad de Ciencia Animal Departamento de Zootecnia Trazabilidad, inocuidad y calidad de productos pecuarios Biotecnología Alimentaria Autores: Br. Jason Jassiel Ruiz Br. Elizabeth Alessandra Valle Duarte Br. Alondra Solís Moraga Br. Chia-Ling Valeria Hsu Urbina Br. Viviana Abigail García Solorzano Docente: Ing. Guadalupe Centeno Managua, Nicaragua Junio 2022 CONTENIDO I. INTRODUCCION ................................................................................................................................ 3 II. OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 4 Objetivo General ....................................................................................................................................... 4 Objetivos Específicos................................................................................................................................ 4 III. DESARROLLO ................................................................................................................................ 5 3.1 Biotecnología en Nicaragua .......................................................................................................... 5 Centros y laboratorios en universidades ............................................................................................... 5 Empresas biotecnológicas en Nicaragua ............................................................................................... 5 3.2 Aplicaciones de la biotecnología en el campo de la alimentación ................................................ 6 3.3 Los colores de la Biotecnología .................................................................................................... 7 3.4 Biotecnologia verde ...................................................................................................................... 7 Desarrollo y reproducción de plantas.................................................................................................... 8 Ingeniería genética de plantas ............................................................................................................... 8 Ingeniería metabólica ............................................................................................................................ 9 Expresión de proteínas recombinantes .................................................................................................. 9 Biofertilizantes ...................................................................................................................................... 9 Proyectos de secuenciación de ADN y genes expresados .................................................................... 9 Elementos necesarios para consolidar la biotecnología verde ............................................................ 10 3.5 Biotecnologia amarilla ................................................................................................................ 11 Procesamiento de alimentos ................................................................................................................ 11 Inocuidad alimentaria.......................................................................................................................... 12 Mejoramiento genético en la ganadería .............................................................................................. 12 Sanidad animal .................................................................................................................................... 12 Materias primas ................................................................................................................................... 13 Producción de proteínas unicelulares .................................................................................................. 13 Beneficios y desventajas de la biotecnología en la industria alimentaria ............................................... 13 IV. CONCLUSIONES .......................................................................................................................... 15 BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................................ 16 2 I. INTRODUCCION Se entiende por biotecnología la utilización de organismos vivos o derivados de éstos en la obtención de productos de valor para el ser humano. Esta definición comúnmente aceptada, permite una enorme flexibilidad en cuanto a las tecnologías y aplicaciones. (Huete, 2008) La biotecnología podría servir también como herramienta para apoyar la seguridad alimentaria de los países pequeños. Por un lado, se puede procurar el rescate y desarrollo de los cultivos de subsistencia que culturalmente son de mucha importancia para las naciones pequeñas, así como para grupos étnicos minoritarios. Existen algunas experiencias importantes sobre la identificación de especies y variedades de importancia agronómica local (Huete, 2008). Por otra parte, la biotecnología tiene mucha aplicabilidad en diversos aspectos de la seguridad alimentaria como el cumplimiento de normas de bienestar animal y de calidad e inocuidad de los alimentos, prevención de enfermedades relacionadas con los alimentos, y programas de los sistemas de control para que operadores económicos y consumidores encuentren un referente de garantía para aumentar la confianza de los consumidores (Huete, 2008). A pesar de la controversia ética y moral que suscita la aplicación de la biotecnología en animales y en humanos (cuestiones que han originado populares debates), la biotecnología viene jugando un papel cada vez más relevante en el ámbito de la producción agroindustrial, y aquí también han florecido las controversias. La propuesta de los que promueven la biotecnología es simple: los cultivos genéticamente modificados (CGM), ya sea a través de un sencillo mejoramiento de la misma especie o por la aplicación de técnicas de ADN recombinante que mezclan genes de especies distintas, ofrecen mayor rendimiento (tanto por producir más como por reducir las pérdidas), reducen los costos de producción y; garantizan al productor una cosecha estable y abundante (Biotecnología En Nicaragua, 2007). Debido a las diversas opiniones del uso de la biotecnología en la alimentación se realiza el presente informe donde se describe el beneficio que representa la aplicación de la biotecnología la mejora de los alimentos, permitiendo el desarrollo científico en la sociedad, y por consecuencia una mejora ámbitos económicos, sociales, y ambientales, cumpliendo así con el equilibrio que determina la sostenibilidad de un sistema. 3 II. OBJETIVOS Objetivo General 1) Investigar la importancia de la biotecnología alimentaria y su relevancia para el desarrollo económico y social en Nicaragua. Objetivos Específicos 1) Mencionar la clasificación de la biotecnología. 2) Indagar sobre la biotecnología verde y amarilla. 4 III. DESARROLLO En la actualidad la biotecnología se presenta como una alternativa para satisfacer la necesidad creciente de alimentos de forma sostenible. 3.1 Biotecnología en Nicaragua En Nicaragua el desarrollo científico y de capacidades e infraestructuras para la investigación ha sido subvalorado y no ha habido una planificación estratégica para un avance significativo y progresivo de la ciencia y la tecnología dentro de las universidades y en el país y en general existen muchas limitaciones para el desarrollo de las actividades Cientifico-Tecnologicas. Sin embargo, el hecho de que esa situación es mas critica aun en ciencias como la biotecnología, no ha impedido que surjan centros de investigaciones biotecnológicas dentro de diversas universidades y en instituciones del estado, que existan empresas que brindan productos y servicios biotecnológicos y que se haya comenzado a obtener logros científicos (Gonzalez, 2015). Centros y laboratorios en universidades • UNAN-León fue una de las primeras en fundar laboratorios y grupos de investigación en áreas médicas y agrícolas principalmente. • UNI (1992) se fundo uno de los primeros laboratorios de biotecnología en el país. • UCA (1998) se fundo el Centro de Biología Molecular, el primer laboratorio de esa índole en el país. • UNA (2001) fundo su laboratorio de biología molecular. • UNAN-Managua(2007) Creo el laboratorio de tecnología de los alimentos (LABTECA), el que ha estado trabajando en Micro-propagación Vegetal y Estudios de Biodiversidad Genética. • INTA (2007) creo el centro de investigación agropecuaria y biotecnología (CNIAB). (Gonzalez, 2015). Empresas biotecnológicas en Nicaragua • Empresa Minerales de Nicaragua C.A. S.A. (EMINICA) (1998). • Grupo Bioscientifica de Nicaragua. • Empresas AgroEcoServicios. • Environmental Protection and control (EPC) (Gonzalez, 2015). 5 3.2 Aplicaciones de la biotecnología en el campo de la alimentación El siguiente diagrama se enfoca en el estudio de las aplicaciones de la biotecnología en el campo de la alimentación. Así mismo, se presentan las ventajas de las aplicaciones biotecnológicas, como el aumento del valor nutricional en alimentos y también se señalan las posibles desventajas que podrían presentarse en el campo de la industria alimentaria, como la monopolización de la industria y posibles repercusiones a la salud. También se hace mención de la regularización y normas que actualmente se aplican a procesos biotecnológicos relacionados con la producción y desarrollo de alimentos (Zúñiga et al., 2014). Ilustración 1: Diagrama de Biotecnología Alimentaria. (Zúñiga et al., 2014). 6 3.3 Los colores de la Biotecnología La clasificación por colores es una clasificación independiente de aspectos Científicos y Tecnológicos, útil para promover una percepción pública favorable y comprensión de las aplicaciones biotecnológicas y sus perspectivas. (Gonzalez, 2015). En el 12vo congreso europeo de biotecnología se utilizaron 4 categorías de colores para las actividades biotecnológicas: 1. Blanca (Industrial). 2. Roja (Farmacéutica). 3. Verde (Alimentaria y Agricultura). 4. Azul ( Medioambiente). 3.4 Biotecnologia verde Ilustración 2 Biotecnologia verde La biotecnología agrícola estudia y usa herramientas para la propagación y manipulación genética de plantas para mejorar los procesos en la agricultura e incrementar la producción de alimentos, fibras, productos farmacéuticos y con aplicación industrial. Aumentar la calidad del ambiente y de los recursos de los que depende la economía agrícola.(Biotecnología Verde) El desarrollo inicial de la tecnología para producir plantas transgénicas fue llevado a cabo casi exclusivamente en el sector académico, destacando la Universidad de Gante (Bélgica), la 7 Universidad de Washington en San Louis Missouri (Estados Unidos) y la Universidad de Laiden (Holanda). Por otra parte, en el sector privado, la empresa Monsanto tuvo participación importante en las primeras fases del desarrollo de esta tecnología. Posteriormente, se fundaron las primeras generaciones de empresas de biotecnología agrícola, entre las que destacan DNA Plant Technologies, Calgene, Delta Pine y Plant Genetic Systems. A continuación, se describen los principales ejemplos y aplicaciones de la biotecnología verde: Desarrollo y reproducción de plantas Este campo de estudio se encarga de cultivar de forma in vitro partes de las plantas como órganos, embriones, semillas y células vegetales. A continuación, se mencionan las ventajas: • La propagación clonal: incrementa la producción de plantas ornamentales y árboles comerciales. • Reproducción asexual por medio de semillas. • Producción de plantas híbridas. • Plantas libres de patógenos. Además, otro de los intereses de esta área es conocer los diferentes procesos de diferenciación y desarrollo (estrés biótico o abiótico). La identificación de los genes y factores que controlan estos procesos, favorece a la obtención de plantas transgénicas con una mayor productividad en suelos áridos y marginales. Ingeniería genética de plantas Con la ingeniería genética, los científicos son capaces de agregar nuevos genes a cultivos que son importantes para la alimentación. Entre los principales genes que se han identificado e incorporado son: Resistencia a insectos, hongos, bacterias y virus Se han identificado genes, procesos bioquímicos y fisiológicos que son activados en plantas como respuesta al ataque de patógenos. Los genes R reconocen patógenos específicos y regulan una respuesta de resistencia. Además, las proteínas codificadas por estos genes son estructuralmente semejantes y con el conocimiento detallado del mecanismo de acción, permite el diseño de genes que permitirá a las plantas resistir el ataque de un patógeno determinado. 8 Resistencia a condiciones extremas Existen proteínas que regulan la transcripción de genes que codifican proteínas importantes para la sobrevivencia de plantas en condiciones de sequía, alta salinidad y bajas temperaturas. El conocimiento de estos tipos de genes, de los mecanismos fisiológicos y bioquímicos son una herramienta muy importante para el futuro desarrollo de plantas con una mayor productividad en condiciones ambientales adversas. Tolerancia a herbicidas, pesticidas y otros compuestos químicos. Ingeniería metabólica Las plantas tienen una gran versatilidad para sintetizar compuestos químicos, con un gran potencial en la industria y medicina. Por tal motivo, para poder modificar la capacidad de síntesis de un compuesto en particular en una planta o producir nuevos metabolitos secundarios, es necesario profundizar en el conocimiento de las rutas metabólicas que existen en una planta. Expresión de proteínas recombinantes Los sistemas vegetales son una alternativa con gran potencial para la producción de componentes farmacéuticos, vacunas y metabolitos de interés industrial. Una de las principales ventajas que presentan las plantas (sobre los sistemas microbianos o células animales), es su costo de producción y operación. Biofertilizantes Producción de fertilizantes que demuestren ser beneficiosos (plantas y medio ambiente) a comparación de los fertilizantes sintéticos y químicos que se utilizan actualmente. Proyectos de secuenciación de ADN y genes expresados Los proyectos de secuenciación han permitido identificar y caracterizar genes de diferentes especies vegetales, como por ejemplo la planta modelo Arabidopsis thaliana. Toda esta información producida en los proyectos de secuenciación de genomas vegetales abre la posibilidad de hacer un análisis de la función de cualquier gen de una manera más dirigida. 9 Estos estudios se conocen como genómica funcional, y su principal objetivo es entender la función de cada uno de los miles de genes que contiene un genoma determinado. En la mayoría de los casos la función de la proteína codificada es desconocida y su posible impacto en la fisiología, bioquímica o desarrollo de una planta tiene que ser determinado experimentalmente (Biotecnología Verde). Elementos necesarios para consolidar la biotecnología verde A continuación, se mencionan las principales acciones para consolidar la biotecnología verde en el mundo: • Fomentar los programas de investigación en biotecnología agrícola. • Continuar con programas de apoyo abiertos a proyectos básicos y aplicados en el área de biotecnología vegetal. • Apoyar nuevos programas y proyectos en el área de biotecnología agroecológica. • Establecer un sistema de financiamiento selectivo para proyectos en áreas o cultivos prioritarios para cada región. • Mejorar el equipamiento para los laboratorios de investigación. • Formación de recursos humanos. • Incrementar el apoyo a programas de posgrado de excelencia. • Sistemas de vinculación académica. • Crear esquemas efectivos de incubadoras de empresas agrícolas. • Fortalecer la red de biotecnología agrícola. 10 3.5 Biotecnologia amarilla Ilustración 3 Biotecnologia amarilla La biotecnología amarilla tiene como principal objetivo aumentar la producción y procesamiento de nuevos y mejores alimentos y bebidas. Además, la biotecnología en alimentos considera la preservación de las materias primas, incrementando la vida de anaquel de los productos finales, sin alterar las propiedades nutricionales de los mismos. Conforme crece la población mundial, las presiones para aumentar la producción de alimentos se incrementa exponencialmente. Se ha estimado que la provisión de alimentos necesaria para cubrir las necesidades de los próximos 40 años, igualará a la cantidad de alimentos producida a lo largo de toda la historia. Por tal motivo el principal reto de la biotecnología alimentaria recae en aumentar la productividad de la agricultura, la ganadería y la pesca (Biotecnología Amarilla). A continuación, se describen los principales ejemplos de la biotecnología de los alimentos: Procesamiento de alimentos De acuerdo a las tendencias, el procesamiento de alimentos es importante por las preferencias del consumidor. Por tal motivo, es necesario generar alimentos más saludables, con mayor poder nutricional, que puedan garantizar su inocuidad y de fácil consumo. Entre las principales alternativas que ofrece la biotecnología alimentaria son: 11 • Reducir el contenido de sales y colesterol en los alimentos. • Elevar el contenido de vitaminas y proteínas en su formulación de acuerdo con las necesidades nutricionales propias de cada población. • Ofrecer aditivos de mayor calidad y seguridad para el consumidor. • Establecer métodos para la identificación de patógenos y toxinas del medio ambiente, insumos y producto final. • Alternativas de presentación y empaque. Inocuidad alimentaria Esta rama de la biotecnología amarilla se encarga de desarrollar métodos rápidos, seguros y económicos para incrementar la seguridad en los alimentos. Por medio de la detección y el control de patógenos y contaminantes químicos, lo que aumenta la confianza de los consumidores. Mejoramiento genético en la ganadería Es necesario el desarrollo de innovaciones técnicas y nuevas estrategias enfocadas a aumentar la productividad y calidad de los productos pecuarios. Por tal motivo, para obtener el máximo provecho de mejoramiento genético del ganado, se requiere los siguientes cuidados: • Efectuar un análisis de mercado para conocer qué características del animal son mejor pagadas. • Identificación precisa de los animales en el hato. • Genotipificación del ganado. • Registro de los desempeños productivos de los descendientes. Sanidad animal El principal objetivo de esta área es prevenir, controlar y erradicar algunas enfermedades que afectan de forma importante el ganado bovino, porcino y aviar. Dicho lo anterior se trabaja con pruebas de diagnóstico de agentes infecciosos, entre las técnicas de diagnóstico de enfermedades de animales destacan: métodos serológicos y amplificación con PCR. Otra de las herramientas para conservar la salud animal es por medio de la vacunación. Por tal motivo, es importante conocer los procesos inmunológicos de reconocimiento y procesamiento de los agentes patógenos. Entre las principales estrategias para el desarrollo de vacunas para la sanidad animal son: 12 • Deleción de genes que determinan la virulencia del patógeno. Esta estrategia es muy apropiada para bacterias y virus. • Identificación de subunidades proteicas o regiones peptídicas que puedan inducir la inmunidad. Esta estrategia es aplicada para los parásitos. Materias primas Las principales aplicaciones de esta área es incorporar valor agregado a los cultivos, por ejemplo, un alto contenido de grasas, almidones, proteínas con balance adecuado de aminoácidos o vitaminas específicas. Además, es importante desarrollar la producción de alimentos con mejores características como es el color, tamaño, estabilidad, propiedades funcionales y nutricionales y nuevas materias primas. Producción de proteínas unicelulares Con la ingeniería genética es posible seleccionar microorganismos (algas, hongos filamentosos, bacterias y levaduras) que sean capaces de producir alto contenido de proteínas. Dada la importancia de la alimentación en la salud, ha surgido los productos nutracéuticos en la biotecnología alimentaria. Los nutracéuticos son sustancias o alimentos cuya función general es mejorar la salud, combatir o evitar las enfermedades y evitar el envejecimiento (Biotecnología Amarilla). Beneficios y desventajas de la biotecnología en la industria alimentaria Este ámbito está siendo cada vez más estudiando porque se han identificado multitud de beneficios. Es algo evidente teniendo en cuenta las facilidades que otorga a los agricultores, consumidores, las empresas y a los alimentos. De hecho, el medio ambiente también se ve beneficiado por la biotecnología. (Anáhuac mayab, 2019). En este apartado conoceremos sus principales ventajas: • El sabor de los alimentos mejora: los avances de la biotecnología han logrado que diversos alimentos dispongan de un mayor y mejor sabor. Entre estos productos se encuentran los tomates, las sandías, las berenjenas, entre otros. • Seguridad alimentaria: aparte de todo lo que ya hemos nombrado, la biotecnología sirve para que los productos, sobre todo los que provienen de los cultivos, tengan mayor resistencia frente a enfermedades y no se debiliten con facilidad. Por lo tanto, hay mucha 13 más seguridad a la hora de consumir alimentos, ya que la probabilidad de sufrir patologías es menor. • La comida es más fresca: la explicación está en el tiempo de maduración de las verduras y frutas. Al estar modificadas, son muchos los productos que tardan más en madurar, por lo que suelen estar más frescos. Por otra parte, también existen algunos inconvenientes a la hora de consumir alimentos que han pasado por un proceso de transformación con ayuda de la biotecnología: • Si no se lleva un control de las modificaciones, es posible que algunas especies naturales de fruta o verdura terminen por desaparecer. • Según la OMS, los alimentos modificados pueden llegar a cambiar también el desarrollo y la salud de las personas. • Ya que hay animales que consumen estos productos agrícolas, los alimentos modificados pueden provocar efectos indeseados en ellos. • Algunas personas podrían sufrir reacciones alérgicas con estas modificaciones 14 IV. CONCLUSIONES 1) En conclusión, se logró el objetivo principal de reconocer la importancia social que conlleva la biotecnología alimentaria en el país, lo cual se refleja en el incremento de oportunidades para avances científicos, mejora en la alimentación, también el aporte en la economía al ofrecer un producto de calidad y modificado para mostrar el potencial que este tiene, también se reconoce el cuido al ambiente, puesto que algunas modificaciones permiten la disminución de herbicidas en las plantaciones. 2) Se logro determinar la clasificación que mantiene la biotecnología en general, permitiendo ampliar el conocimiento de las funciones que desempeña y como se vincula en diversas ramas. 3) Y por último, se encontró información completa específicamente en la clasificación por color verde y amarillo que corresponden a la biotecnología alimentaria y agrícola. 15 BIBLIOGRAFÍA Anáhuac mayab. (2019). Biotecnología alimentaria: qué es y cómo impacta en la sociedad. Anáhuac Mayab / Posgrado. Obtenido de https://merida.anahuac.mx/posgrado/blog/biotecnologia-alimentaria-que-es-y-como-impacta-enla-sociedad Biotecnología amarilla: alimentos y bebidas | Ejemplos y aplicaciones. (n.d.). Obtenido de https://elbiotecnologocurioso.com/biotecnologia-amarilla Biotecnología verde | Ejemplos y aplicaciones agrícolas. (n.d.). Obtenido de https://elbiotecnologocurioso.com/biotecnologia-verde/ Biotecnología en Nicaragua | PDF | Clonación | Biotecnología. (n.d.). Obtenido de https://es.scribd.com/document/227319561/Biotecnologia-en-Nicaragua Gonzalez, R. A. (2015). Biotecnologia- historia y desarrollo: Situacion actual en Nicaragua. Universidad Politecnica de Nicaragua, 25-28. Obtenido de https://es.slideshare.net/robertoglezc/biotecnologia-historia-y-desarrollo-situacin-actual-ennicaragua Huete, J. A. (2008). Biotecnologia para el desarrollo de naciones pequeñas. Biotecnologia, biodiversidad y bioetica, 85- 95. Obtenido de http://repositorio.uca.edu.ni/348/1/encuentro79articulo11.pdf Zúñiga, J. V. B., López, F. J. G., Islas, V. D. L., & Mondragóna, A. A. P. (2014). Biotecnología alimentaria. Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías Del ICBI, 1(2). https://doi.org/10.29057/ICBI.V1I2.513 16
