Investigación documental y de campo
Informe técnico
Aditivos alimentarios e ingredientes funcionales comunes
obtenidos con biotecnología.
La síntesis orgánica de sustancias es de
gran importancia para la industria cosmética, alimentaria, farmacéutica y
química, entre otras. Sin embargo, presenta limitaciones en cuestión de
rendimientos, calidad, sustentabilidad, además de generar un impacto en el
ambiente, los costos y el consumidor.
La biotecnología es el uso de células
vivas, microorganismos o enzimas para la producción de sustancias químicas con
aplicación principalmente en la industria farmacéutica, alimentaria, química y
ambiental. Actualmente en la industria alimentaria es posible emplear la
biotecnología para la producción de sustancias como vitaminas, polisacáridos,
acidulantes, edulcorantes, entre otros aditivos alimentarios, donde se
aprovechan los procesos biológicos que poseen los microorganismos para producir
compuestos o sustancias de interés nutricional y tecnológico.
Objetivo principal
Conocer 5 aditivos alimentarios y 5
ingredientes funcionales comunes en la industria alimentaria obtenidos con
biotecnología.
Objetivos específicos
·
Definir
los conceptos básicos de aditivos e ingredientes funcionales involucrados.
·
Describir
las generalidades y la función tecnológica y/o nutricional de 5 aditivos y 5
ingredientes funcionales comunes obtenidos con biotecnología.
·
Investigar
los microorganismos implicados en la producción de los aditivos alimentarios
comunes, remarcando las cepas más utilizadas.
·
Referir
las generalidades de los bioprocesos de producción de los aditivos alimentarios
seleccionados.
Para realizar esta investigación se
utilizaron dos métodos: investigación de campo e investigación documental.
Investigación documental
·
Se
consultaron fuentes bibliográficas en formato de libro electrónico para obtener
definiciones, principalmente.
·
Se
trabajó con la información disponible por la JECFA para las fichas técnicas de
cada ingrediente o aditivo.
·
Se
utilizaron archivos multimedia para obtener información específica sobre
procesos y elucidar el panorama de la biotecnología en México y el mundo.
Investigación de campo.
·
Se
analizaron las etiquetas de diversos alimentos procesados, para encontrar los 5
ingredientes y aditivos más comunes.
·
Se
realizó una encuesta para conocer qué tan familiarizada está la sociedad con
estos términos, la percepción de qué es un ingrediente natural y cómo se
considera el papel de la biotecnología en la producción de ingredientes.
·
Se
consultó a un experto en enzimas para profundizar en el uso de éstas en la
industria alimentaria.
En el anexo se puede encontrar un
diagrama que permite comprender de manera gráfica la metodología de esta
investigación.
Un aditivo alimentario es una sustancia
que no se consume como alimento ni un ingrediente común, puede o no tener un
valor nutrimental y su adición es por propósito tecnológico (JECFA, 2016).
Un alimento funcional es cualquier
alimento que otorga un beneficio a la salud físca o mental, además de su valor
nutrimental. Por lo tanto, un ingrediente funcional es la sustancia,
microorganismo o mezcla que proporciona este beneficio (Rincón-León, 2003).
Después de revisar las etiquetas, se
encontraron los siguientes aditivos e ingredientes. Fue necesario hacer una
investigación exploratoria posterior para incluir únicamente los que se
producen con biotecnología.
Aditivos alimentarios
|
Ingredientes funcionales
|
Ácido cítrico
|
Xilitol
|
Ácido acético
|
Goma
xantana
|
Saborizantes naturales
|
Probióticos
|
Glutamato monosódico
|
Tocoferoles
|
Lactasa
|
Astaxantina
|
Una vez obtenidos los 10 objetos de
estudio, se procedió a investigar las características y generalidades de su
producción. Los resultados se presentan a continuación.
ADITIVOS ALIMENTARIOS
Aditivo
|
Origen/Producción
|
Uso
|
Ácido
cítrico (Quitmann et al., 2013)
|
Se
produce por fermentación con Aspergillus
niger
|
Acidulante
y vitamina. Se utiliza para modificar el pH de los alimentos y para
fortificarlos.
|
Ácido
acético (Quitmann et al., 2013)
|
A
partir de alcohol obtenido por fermentación de Sacharomyces cerevisae, se
utiliza una bacteria acética como Acetobacter
aceti,
Acetobacter pasteurianus, o
Gluconacetobacter europaeus
en condiciones aeróbicas
|
Acidulante
y conservador. Ingrediente fundamental en vinagre.
|
Saborizantes
naturales (Shetty et al., 2006)
|
Terpenos,
cetonas, esteres, ácidos carboxílicos, lactonas son algunos grupos
funcionales principales de los compuestos que proporcionan sabor. Se obtienen
por oxidación de lípidos, metabolismo de aminoácidos y fermentación de azúcares
de diferentes cepas.
|
Otorgan
sabor a los alimentos. Su función es únicamente sensorial.
|
Glutamato
monosódico (Ajinomoto, 2015)
|
Se
produce a partir de la fermentación de azúcares de caña y tapioca mediante la
actividad de microorganismos productores de ácido glutámico como Corynebacterium glutamicum y la
posterior conversión a su forma de sal
|
Es un
potencializador de sabores, que funciona de forma sinérgica con el cloruro de
sodio.
|
Lactasa
(Whitehurst & van Oort, 2010).
|
Se extrae del medio de cultivo de Aspergillus spp. y Kluyveromyces spp
|
Hidroliza
la lactosa de la leche en galactosa y glucosa. Se encuentra en los productos
deslactosados y para intolerantes a la lactosa.
|
Ingredientes funcionales
Ingrediente
funcional
|
Origen/Producción
|
Uso o
función
|
Xilitol
(Ur-Rehman et al., 2014)
|
Se
produce a partir de lignocelulosas provenientes de residuos, empleando
levaduras del género Candida
|
Edulcorante
con propiedades anti caries. Chicles y dulces.
|
Goma
xantana (Tan, 2011)
|
Se
obtiene por fermentación realizada por Xanthamonas campestris, en un medio
con sales de calcio hierro y azúcares
|
Agente
emulsificante y estabilizante con propiedades hipoglucémicas. Se encuentra en
aderezos, bebidas, etc.
|
Probióticos
(Caballero, 2003)
|
Son
microorganismos viables como Lactobacillus
y Bifidobacteriums
|
Contribuyen
a la salud del sistema digestivo principalmente.
|
Tocoferoles
(Caballero, 2003)
|
|
Vitamina
E. Agente antioxidante.
|
Astaxantina
(Shetty et al., 2006).
|
Se
obtiene por síntesis química; la alternativa biotecnológica ocurre con Blakeslea
trispora, y E. coli transgénica
|
Precursor
de la vitamina A.
|
Un ingrediente o aditivo natural es el
obtenido exclusivamente mediante métodos físicos, microbiológicos o
enzimáticos, a partir de materias primas aromatizantes/saborizantes naturales.
Se realizó una encuesta con el propósito
de conocer la percepción de los ingredientes naturales de la sociedad. Esto es,
muchas veces sabemos que una sustancia es natural, y se asocia inmediatamente a
origen vegetal. Sin embargo, como se pudo observar con los aditivos e
ingredientes seleccionados su origen es microbiológico. La encuesta se
encuentra en el anexo B. Los resultados se presentan a continuación.
Se consiguió aplicar la encuesta a
55 personas. El 61.8% corresponden al sexo femenino. Las edades de los
encuestados van desde los 11 hasta los 59 años. La mayoría se encuentra entre
los 20 y 35 años.
41.8% de los encuestados sabe que es un
aditivo alimentario, mientras que la mayoría, 43.6%, tiene una idea de lo que
es, es decir, no sabe con precisión qué es un aditivo. El 12.7% no lo sabe.
La mayoría, el 43.6% a veces lee la
etiqueta de lo consume y el 47.3% lo hace con frecuencia o siempre, es decir,
una costumbre. Aproximadamente el 10% no está familiarizado con esta actividad.
De los aditivos más comunes obtenidos
con biotecnología se obtuvieron los siguientes resultados: los más conocidos
son el ácido cítrico, los lactobacilos y los saborizantes naturales; le siguen
ácido acético, glutamato monosódico y la lactasa; los menos conocidos son la
goma xantana, xilitol, carotenoides y los tocoferoles. El 3.6% desconoce todos,
lo que coincide con el porcentaje que no lee las etiquetas.
La siguiente pregunta se relaciona
directamente con la anterior, al identificar cuáles son naturales. Cabe recordar
que todos lo son por su método de obtención biotecnológico.
Resulta obvio que el ácido cítrico
y los lactobacilos encabecen la ista con 72.7%, segudio de la lactasa y los
carotenoides con un 43.6%. La goma xantana, el ácido acético y los tocoferoles
con un 25. 5%. Los menos reconocidos como naturales son el glutamato monosódico
y el xilitol. El 7.3% considera que ninguno es natural. Como se mencionó al
inicio de esta sección, la mayoría (85%) cree que el origen vegetal es el
principal de los aditivos naturales. Sin embargo, el porcentaje en el que se
cree que vienen de microorganismos también es elevado (56%). Las reacciones
químicas no son una fuente de aditivos naturales y el 30.9% considera que sí lo
son.
Cuando se comparan los resultados entre
los aditivos que se consideran naturales y los que benefician a la salud, se
obtiene una correlación interesante: el ácido cítrico y los lactobacilos
nuevamente predominan, seguido de los carotenoides y los tocoferoles. El resto
aunque se consideran naturales, no se toman como buenos para la salud. Cuando
se les pregunta cuales considera nocivos el glutamato monosódico y los
saborizantes encabezan la lista con un 43% y 36% respectivamente. No muy
alejado se encuentra la opción “ninguno”, con un 27%. Es de señalarse que nadie
considero a los lactobacilos como nocivos, pero el 3% marco así al ácido
cítrico, y más de un 20% al ácido acético. La goma xantana, aunque es
|
| un ingrediente funcional, el 10% la considero nociva, al igual que el xilitol. |
Se estudió también el consumo de
alimentos funcionales. Frutas y verduras, yogurt y bebidas lácteas predominaron
en la dieta de los encuestados. Con valores significativos los jugos preparados
y los alimentos fortificados también se consumen. Productos más específicos
como las barras de proteína y los suplementos en polvo son los menos
consumidos. Todos consumen alimentos funcionales.
En la última sección de preguntas se buscó detectar la percepción de los
microorganismos como fuente de ingredientes y aditivos en alimentos,
principalmentel los microorganismos genéticamente modificados. A más del 97% le
parece adecuado el uso de microorganismos para nuestra salud. Sin embargo,
cuando se les propone o introduce el término “genéticamente modificado” ese
porcentaje disminuye a un 72%, provocando desconfianza al 23.6%. El resto lo
considera peligroso. Cuando se contrapone las reacciones químicas con la
modificación genética, la aceptación por ésta última se incrementa ligeramente
en un 2%.
Antes de la entrevista se tenía
conocimiento de la aplicación de enzimas en alimentos, pero después de ella se
percibió que este campo es amplio y muy utilizado.
Las enzimas son moléculas de naturaleza
proteica (proteínas) que tienen actividad catalítica, lo que significa que
aceleran una reacción química, dicho en otras palabras, sin esta catálisis, las
reacciones químicas tardarían mucho tiempo, por lo tanto, a las enzimas,
también se les llama como catalizadores biológicos.
Las enzimas
tienen gran aplicación dentro de la industria, una de las más importantes, es
la industria alimentaria, actuando como un aditivo de gran relevancia en casi
todos los procesos industriales, desde mejoramiento de características
sensoriales, aumentar rendimientos de producción, evitar efectos perjudiciales,
disminuir costos de producción, etc. Existen
enzimas llamadas “commodities”, las cuales reciben este nombre debido a dos
cosas, la primera, debido a que su justificación tecnológica dentro de los
procesos alimentarios ya está muy estudiada y muy probada, desde hace muchos
años. Y la segunda, los avances tecnológicos han favorecido que la
producción de estas enzimas sea de gran escala y con precios muy accesibles.
Dentro de las enzimas más utilizadas, se encuentran las hidrolasas, las cuales
son un tipo de enzimas encargadas de “romper” enlaces. Una de las más usadas,
es la alfa amilasa, ya sea de origen bacteriano o de origen fungal.
La diferencia de la aplicación de cada una de estas dos enzimas, es el perfil
de resistencia a la temperatura, en donde las amilasas bacterianas tienen mayor
aplicación en procesos que incluyen alta temperatura, como modificación
del almidón, cervecería e industria azucarera. Mientras que las producidas por
hongos, principalmente deAspergillus niger, la cual es ampliamente usada
en la industria de panificación.
Dentro de las enzimas llamadas “commodities”,
también se encuentran enzimas Proteasas, Lipasas, Celulasas y Xilanasas, las
cuales con forme al paso de los años se han mejorado las cepas productoras,
teniendo mejores rendimiento en la actividad enzimática, más resistencia a
procesos drásticos de pH y temperatura, y por ende, ha disminuido el precio de
las enzimas, lo que las hace económicamente rentables para la aplicación
industrial.
Muchas enzimas
que se aplican en los procesos industriales (incluida la industria alimentaria)
llevan a cabo una determinada función en algún punto específico del proceso y
posteriormente se inactivan, principalmente por la temperatura, por lo tanto no
existe residual o presencia de su actividad en el producto terminado, pero
existen otras aplicaciones en donde si hay un residual o presencia de estas
enzimas dentro el producto terminado, algunos ejemplos son la Lactasa en productos
derivados lácteos deslactosados (como Leche deslactosada en polvo, yogurt,
proteínas de suero de leche, etc.), otro ejemplo es la aplicación de la enzima
Invertasa en procesos de confitería, la cual se aplica principalmente en los
chocolates con relleno líquido y lo que se busca en evitar la cristalización de
la sacarosa, la cual se considera como “defecto de calidad”. Las producción
industrial de enzimas se lleva a cabo en fermentaciones en estado sólido para
las enzimas producidas por hongos (Aspergillus sp., Rhizopus sp, Trichoderma
sp., Penicillium sp., Candida sp.) y en fermentaciones en estado líquido
para las enzimas producidas por bacterias (Bacillus sp., principalmente),
también hay producción de enzimas a partir de Levaduras (Saccharomyces cerevisiae)
que produce la enzima Invertasa y (Kluyveromyces sp.) que produce la
enzima Lactasa para su aplicación en el deslactosado de la leche. La
biotecnología en general y las enzimas juegan un papel muy importante en la
industria en general, ya que la tendencia mundial es hacia procesos mas
“verdes”, las investigaciones actuales se enfocan en la búsqueda de nuevas
fuentes de enzimas, las cuales tengan mayor rendimiento, sean más resistentes a
condiciones drásticas de pH, Temperatura, etc., y sobre todo, a hacer la
aplicación de las enzimas más baratas sin bajar los parámetros de calidad.
La biotecnología es una ciencia que es
indispensable para la producción de sustancias químicas necesarias para la
industria alimentaria en la actualidad, así como la producción de alimentos
funcionales. Los aditivos alimentarios e ingredientes funcionales obtenidos con
biotecnología forman parte de muchos de los alimentos que consumimos día a día.
La tecnología necesaria para producirlos es principalmente por vía de
fermentación pero no es la única. Las enzimas son sustancias fundamentales para
obtener productos de alta calidad y rendimiento y su campo es muy amplio.
En cuanto a la percepción de los
aditivos e ingredientes obtenidos con microorganismos se observa que no existe
un rechazo hacia ellos, incluso se consideran naturales y benéficos a la salud,
pero cuando se introduce el término “genéticamente modificado” la aceptación
disminuye, cuando de hecho, es una realidad en la industria alimentaria y farmacéutica.
Existe desinformación y poca comunicación entre la industria y la sociedad, lo
que impide una relación adecuada entre productos y consumidores. Además existe
un gran interés por conocer lo que se ingiere en la actualidad.
Los aditivos e ingredientes funcionales
obtenidos con biotecnología son recursos necesarios para producir alimentos de
alta calidad sensorial y nutrimental; el futuro de los alimentos y la nutrición
van de la mano con el desarrollo de esta ciencia.
1. Ajinomoto (2015). MSG PRODUCTION PROCESS. URL:
https://www.youtube.com/watch?v=gilL5Ly7QMk
2. Caballero, B. (2003). Encyclopedia of Food
Science and Nutrition. Baltimore: Academic Press.
3.
Gutiérrez-López, G. F., & Barbosa-Cánovas, G. V. (2003). Food Science and Food Biotechnology. Boca Ratón: CRC
Press.
4.
JECFA. (2016). Norma General para los Aditivos Alimentarios. Ginebra: FAO/OMS.
5. Quitmann, H., Fan, R., & Czermak, P. (2014).
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6. Shetty, K., Paliyath, G., Pometto, A., & Levin, R. E. (2006). Food
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8.
Uhr-Rehman, S., Mushtaq, Z., Zahoor T., Jamil, A., Murtaza J. (2013). Xylitol;
A review on Bio-production, Application, Health Benefits and Related Safety
Issues, Critical Reviews in Food Science and Nutrition.
9...
Whitehurst, R. J., van Oort, M. (2010). Enzymes
in Food Technology. Singapur: John Wiley.
