La Biotecnología en la Industria Alimentaria

“Terapia génica”, “biosensor”, “biorremediación”, “biocombustible”, “probiótico”, “alimento transgénico”, etc., son términos empleados con cierta frecuencia en los medios de comunicación y en el lenguaje cotidiano, a pesar de que en ocasiones se desconozca su significado preciso. Todos ellos pueden englobarse dentro de la ciencia de la Biotecnología que, según la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE), comprende “un conjunto de técnicas que modifican organismos vivos, transforman sustancias de origen orgánico o utilizan procesos biológicos para producir un nuevo conocimiento o desarrollar productos y servicios”. Las principales áreas de aplicación de la Biotecnología son: (i) la agroalimentación; (ii) el medio ambiente y la industria; y (iii) la salud humana y la sanidad animal. Asimismo, se ha descrito el empleo de la biotecnología en la restauración de obras de arte, tales como pinturas o monumentos.

En el cuaderno divulgativo “Biotecnología y alimentos. Preguntas y respuestas”, publicado por la Sociedad Española de Biotecnología, se define la biotecnología de alimentos como “el conjunto de técnicas o procesos que emplean organismos vivos o sustancias que provengan de ellos para producir o modificar un alimento, mejorar las plantas o animales de los que provienen los alimentos, o desarrollar microorganismos que intervengan en los procesos de elaboración de los mismos”. Aunque la mayoría de los consumidores asocie la biotecnología de alimentos con los alimentos transgénicos, es decir, aquéllos que son, contienen o han sido producidos a partir de organismos modificados genéticamente, probablemente un porcentaje menor de la población sea consciente de que en la práctica totalidad de los alimentos que ingiere ha intervenido algún proceso biotecnológico. La aplicación de la biotecnología a la obtención de alimentos no es en absoluto una práctica reciente.

Así, aunque de una forma empírica, hace milenios que el hombre comenzó a seleccionar y mejorar artificialmente las plantas y los animales que consumía y aprendió a utilizar los microorganismos para obtener nuevos alimentos (vino, cerveza, pan con levadura, queso, etc.) mediante procesos de fermentación. A este tipo de biotecnología se le denomina “tradicional”, en contraposición con la “moderna”, que emplea la ingeniería genética para obtener plantas, animales y microorganismos modificados genéticamente. Las ventajas fundamentales de la biotecnología “moderna” frente a la “tradicional” consisten en que la primera permite introducir selectivamente las modificaciones de interés en un determinado organismo, así como “saltar la barrera de especie”, es decir, introducir un gen de interés de una especie en otra distinta para conferirle una característica determinada.

Aplicaciones de la biotecnología en la industria alimentaria

1.     Mejora de la calidad de las materias primas de origen vegetal y animal

      Aunque los primeros cultivos transgénicos obtenidos (plantas resistentes a insectos y/o tolerantes a herbicidas) poseían ventajas fundamentalmente para los agricultores, se están desarrollando en la actualidad cultivos que presentan beneficios más evidentes para el consumidor y/o para la industria alimentaria, tales como propiedades nutricionales, funcionales y/o tecnológicas mejoradas. En lo que se refiere a los animales transgénicos destinados a la producción de alimentos, se han obtenido, entre otros, cerdos transgénicos clonados ricos en ácidos grasos omega 3 y peces de mayor tamaño, pero en la actualidad no existe autorización para la comercialización de ningún animal transgénico destinado a la alimentación.

No obstante, la producción de proteínas de interés terapéutico para el ser humano en la leche de determinadas especies domésticas (“granjas farmacéuticas”) presenta un gran interés para la industria farmacéutica, pues permite la obtención de cantidades mucho más elevadas de proteínas biológicamente activas en comparación con las obtenidas mediante los métodos de purificación tradicionales.

2.       Procesado y conservación de los alimentos

Tradicionalmente, el hombre ha empleado de forma empírica microorganismos (fundamentalmente, bacterias lácticas, levaduras y mohos) para la elaboración de una gran variedad de alimentos fermentados, entre los que se incluyen: (i) derivados de la leche; (ii) pan y derivados de cereales; (iii) bebidas; (iv) derivados de vegetales; y (v) derivados del pescado.

Desde la demostración a mediados del siglo XIX por Louis Pasteur de que los microorganismos son los responsables de la fermentación de los alimentos, las fermentaciones industriales se han convertido en procesos estrictamente controlados en los que se emplean cultivos iniciadores muy especializados que permiten garantizar y estandarizar las características organolépticas del producto final. Pero el papel de los microorganismos (principalmente bacterias lácticas), y/o de sus metabolitos, en la industria alimentaria no se limita a la producción de alimentos fermentados, sino que también pueden emplearse con los siguientes fines:

2a) Como cultivos probióticos

La Organización Mundial de la Salud ha definido los probióticos como “organismos vivos que ingeridos en dosis definidas ejercen efectos beneficiosos para la salud”. Los microorganismos más empleados con este fin en la industria alimentaria son las bacterias lácticas (fundamentalmente, Streptococcus termophilus y microorganismos del género Lactobacillus) y las levaduras (principalmente Saccharomyces cerevisiae). Los alimentos que contienen microorganismos probióticos suelen presentarse al consumidor en forma de yogur u otros derivados lácteos fermentados. La importancia que los consumidores confieren a este tipo de alimentos en la sociedad actual se refleja en su considerable volumen de producción y ventas.

2b) Como factorías celulares para la producción de enzimas y otros compuestos

Desde hace aproximadamente tres décadas, numerosas enzimas (renina y otras proteasas, lactasas, amilasas, etc.) y otros compuestos como aditivos (espesante E-415: goma xantana; conservador E-234: nisina; etc.), aminoácidos (potenciador del sabor E-621: glutamato monosódico; agente de tratamiento de la harina E-921: cisteína; etc.), vitaminas (colorante E-101: riboflavina; antioxidante E-300: ácido ascórbico, etc.), empleados en la industria alimentaria, pueden producirse con la ayuda de microorganismos modificados genéticamente. Este método de producción presenta las siguientes ventajas: (i) permite producir compuestos que no se pueden obtener por síntesis química o que están producidos por microorganismos difíciles de cultivar; (ii) ofrece la posibilidad de optimizar la producción de los compuestos de interés y de reducir los costes de producción; y (iii) ocasiona un menor impacto ambiental que la síntesis química, puesto que no necesita condiciones extremas de temperatura y presión ni sustancias químicas peligrosas, siendo además los residuos de la producción más fácilmente biodegradables. Así, aunque los ingredientes mayoritarios de productos como pan, queso, vino y cerveza no están modificados genéticamente, es posible encontrar en su composición aditivos y/o enzimas producidos mediante ingeniería genética.

2c) Como bioconservantes

Se denomina bioconservación al procedimiento que permite aumentar la vida útil e incrementar la calidad higiénico-sanitaria de los alimentos mediante la actividad de determinados microorganismos y/o sus metabolitos. En este sentido, las bacterias lácticas tienen la capacidad de inhibir el desarrollo de microorganismos alterantes y patógenos de los alimentos mediante diversos mecanismos, entre los que se incluye la producción de metabolitos como el ácido láctico y las bacteriocinas. Esta aplicación de la biotecnología a la conservación de los alimentos será tratada en profundidad en un próximo blog.

3. Control de la seguridad alimentaria

Las crisis alimentarias acaecidas durante los últimos años, así como los avances experimentados en los métodos de producción y transformación de los alimentos, pusieron de manifiesto la necesidad de actualizar la legislación alimentaria europea, lo que desembocó en la adopción del Reglamento 178/2002 y, posteriormente, en la publicación del denominado Paquete de Higiene.

El nuevo enfoque adoptado para asegurar la inocuidad de los alimentos considera que cada eslabón de la cadena de producción de alimentos, desde la producción primaria y la producción de piensos para animales hasta la venta al consumidor final (lo que se ha denominado con la expresión “de la granja a la mesa”), tiene el potencial de influir en la seguridad alimentaria. En este contexto, aparece el concepto de trazabilidad, es decir, la posibilidad de identificar el origen de un alimento y poder seguir su rastro durante toda su vida útil. La trazabilidad es una herramienta que asegura y/o restablece la seguridad alimentaria y que ayuda a evitar fraudes y a recuperar la confianza del consumidor en la seguridad de los productos alimenticios. Como se describe a continuación, la biotecnología puede aportar soluciones tanto para el control de la seguridad alimentaria como para satisfacer la obligatoriedad de garantizar la trazabilidad de los productos alimenticios.

3.1. Detección de agentes nocivos en los alimentos

Las técnicas biotecnológicas para la detección de agentes nocivos (microorganismos patógenos y/o sus toxinas, alérgenos, residuos de tratamientos veterinarios, contaminantes abióticos de origen ambiental, etc.) en los alimentos pueden emplearse individualmente o en combinación con técnicas analíticas tradicionales (como HPLC y cromatografía de gases acopladas a espectrometría de masas). Los sistemas biotecnológicos de detección están basados en técnicas inmunoquímicas (ELISA, dispositivos de flujo lateral, ensayos de aglutinación con partículas de látex, etc.), genéticas (hibridación de ADN, PCR y sus variantes, como PCR cuantitativa en tiempo real, etc.), u otras (por ejemplo, detección de la bioluminiscencia del ATP). En muchos casos, estas técnicas se presentan bajo el formato de kits comerciales sencillos de utilizar, que producen resultados de forma rápida y que permiten la realización de ensayos de campo gracias a su portabilidad. Asimismo, como se describió en un blog anterior, cada vez se dispone de una mayor variedad de nanodispositivos compactos de análisis (biosensores) para la detección de agentes nocivos presentes en los alimentos.

3.2. Trazabilidad de los organismos modificados genéticamente

Con el fin de que los consumidores puedan tomar decisiones razonadas acerca de los productos alimenticios que adquieren, así como de que recuperen la confianza perdida con motivo de las crisis alimentarias, es imprescindible que en el etiquetado de los alimentos aparezca una información lo más veraz y completa posible acerca de su composición y forma de obtención. En lo que se refiere a los alimentos y piensos modificados genéticamente, las normas relativas a las exigencias de etiquetado y trazabilidad aparecen recogidas en los Reglamentos (CE) 1829/03 y 1830/03 del Parlamento Europeo y del Consejo. Se trata, en definitiva, de que todos los eslabones de la cadena de producción de alimentos conozcan y transmitan a sus clientes la información relativa al empleo de organismos modificados genéticamente en sus productos. Los métodos de análisis de la presencia de organismos modificados genéticamente en los alimentos se basan en la detección de proteínas (ELISA, dispositivos de flujo lateral) o de ADN (métodos basados en la técnica de PCR, y, con menor frecuencia, microarrays). Es importante destacar que cada uno de los eventos autorizados en la Unión Europea posee un método de detección específicamente desarrollado por la empresa que lo comercializa, lo que es imprescindible para solicitar su autorización. La evaluación científica y la validación de estos métodos se llevan a cabo por el “Laboratorio Comunitario de Referencia para Alimentos y Piensos Modificados Genéticamente” (CRL) en colaboración con la Red Europea de Laboratorios de Organismos Modificados Genéticamente.

3.3. Identificación de especies

La sustitución de especies animales o vegetales por otras similares con menor valor económico es uno de los fraudes alimentarios más frecuentes. Esta práctica supone no sólo consecuencias económicas, sino que, en algunas ocasiones, puede originar problemas de salud en los consumidores (alergias) o conllevar implicaciones éticas o religiosas. La identificación de especies puede llevarse a cabo mediante métodos inmunoquímicos, como ELISA o Western blot, o genéticos, basados en el análisis de los denominados marcadores moleculares genéticos. Éstos consisten en secuencias de ácidos nucleicos capaces de proporcionar información específica sobre un organismo. Su identificación se realiza mediante diferentes métodos, entre los que se incluyen: Southern blot, análisis de los polimorfismos de los fragmentos de restricción (RFLP) y diferentes variantes de la técnica de PCR.

Conclusiones y perspectivas

La biotecnología ofrece un número importante de recursos a la industria alimentaria, que comprenden desde la producción de materias primas y su transformación, hasta el control de la seguridad alimentaria. En el Eurobarómetro sobre Biotecnología realizado en 2005 los ciudadanos europeos se muestran optimistas en lo que se refiere a la contribución de la tecnología en general a la sociedad. Ahora bien, aunque el empleo de la biotecnología moderna en el ámbito de la salud (terapia génica, nanotecnología, etc.) es valorado positivamente por la mayoría de los encuestados, los consumidores son reacios a aceptar los alimentos modificados genéticamente. En este sentido, existen numerosos grupos detractores de esta tecnología, cuya oposición se basa en la existencia de posibles peligros a largo plazo para la salud de los consumidores y para el medio ambiente. Por otra parte, la mayoría de los científicos defienden el uso controlado y regulado de los organismos modificados genéticamente, basándose, fundamentalmente, en razones medioambientales y económicas. La legislación europea garantiza el derecho de los consumidores a escoger libremente, mediante el correcto etiquetado y la trazabilidad de los productos alimentarios, si desean o no adquirir alimentos modificados genéticamente. No obstante, es también de suma importancia que se realice una labor de divulgación acerca de esta tecnología que asegure que la libre elección de los consumidores se realiza desde el pleno conocimiento de las posibles ventajas e inconvenientes de este tipo de alimentos.

Bibliografía                              

– Biotecnología y Alimentos (2003). Sociedad Española de Biotecnología.
– La Biotecnología en el Sector Alimentario (2005). Genoma España. 
– Aplicaciones de la Biotecnología a la Seguridad Alimentaria (2005). AESA/Genoma España.

Carmen Herranz Sorribes
Departamento de Nutrición, Bromatología y Tecnología de los Alimentos
Facultad de Veterinaria
Universidad Complutense de Madrid