Biotecnoligia y Agricultura para el siglo XXI

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EDITORIAL La biotecnología, entendida como \"toda aplicación tecnológica que utiliza sistemas biológicos, organismos vivos o derivados de los mismos, para fabricar o modi car productos o procesos para un uso especí co\" −de nición de acuerdo al Convenio sobre la Diversidad Biológica de la Organización de las Naciones Unidas− se desarrolló gra-dualmente durante el siglo pasado; sin embargo, ha sido durante las últimas dos décadas, que su progre-so se ha acelerado, impulsando logros cientí cos importantes y avances tecnológicos impresionantes.De acuerdo a estudios de mercado −durante 2018− esta industria podría alcanzar a nivel mundial unvalor total de alrededor de 350 mil millones de dólares, siendo las aplicaciones en el campo de lamedicina y salud humana −lo que se conoce como biotecnología roja− las que concentren alrededordel 50 por ciento de este valor; seguido por las destinadas a la agricultura –biotecnología verde-, concerca de 19 por ciento.Tiene la característica de ser una industria compleja, ya que el desarrollo de sus productos requiere unalto nivel de investigación, desarrollo e innovación. Es además, intensiva en capital y tiempo, lo quehace que contenga un fuerte componente de riesgo comercial.En lo que se re ere al sector de cultivos y alimentos, las principales aplicaciones de mejoramiento ymanejo provienen de biotecnologías no transgénicas, contribuyendo a innovaciones importantescomo la bioforti cación de cultivos, la resistencia a plagas y enfermedades, la biofertilización, laproducción de enzimas, probióticos, pigmentos, vitaminas, aminoácidos, el alargamiento de vida útil,mejora del sabor y calidad nutritiva de los alimentos. Asimismo, frente al cambio climático se haconvertido en un importante pilar para el desarrollo de variedades ajustadas a situaciones de estréshídrico y calor. Esto a través de una amplia gama de herramientas biotecnológicas que incluyen bioin-formática, microbiología, biología molecular, genética, bioquímica, siología vegetal, totecnia, cultivode tejidos y micropropagación, entre otras.En nuestro país, la industria de la biotecnología puede desempeñar un papel signi cativo, sobre todo siconsideramos algunos factores clave que pueden potencializar su desarrollo y expansión, de entre losque destacan: la gran cantidad de recursos biológicos y genéticos, gracias al carácter biodiverso denuestro territorio y; un importante volumen de capital humano altamente capacitado, que se mani es-ta en alrededor de 190 licenciaturas en áreas relacionadas con biotecnología, 90 universidades conprogramas de posgrado y cerca de 9,500 investigadores directamente relacionados con esta industria.En biotecnología alimentaria y ciencias agropecuarias −de acuerdo a los datos de CONACYT− seestima que más 10 mil becarios (de un total de 60 mil) se encuentra concentrados en biotecnologíaalimentaria y ciencias agropecuarias, 11 por ciento de los integrantes del Sistema Nacional de Investi-gadores estudian temas a nes al sector y seis laboratorios nacionales (de 66) están especializados eninvestigación agroalimentaria.Si queremos caminar hacia adelante con la biotenología a nuestro lado, es necesario seguir promo-viendo políticas apropiadas (que incluyan a pequeños y medianos productores), fortalecer lasinstituciones de investigación y extensión, continuar mejorando las capacidades de los investigadoresy técnicos; pero sobre todo, alentar y fortalecer las alianzas público-privadas que permitan el desa-rrollo e impulso de muchas de las investigaciones que en la actualidad, se están haciendo en muchoscentros educativos y del sector público de México.La industria alimentaria de nuestro país —de gran tamaño y enorme diversidad— enfrentará en lassiguientes tres décadas importantes retos, que estarán relacionados con lo demográ co, lo climático,lo sustentable y de salud, por señalar algunos. En este sentido, una orientación apropiada a las nuevastecnologías, como es el uso de la biotecnología en el sector agroalimentario, será —en el futuro— unelemento central en el diseño de una política de transformación productiva, que afronte no sólo losdesafíos señalados; sino también, que permita incrementar la competitividad y agregar valor a unsinnúmero de productos del sector rural, sobre todo en una nación mega diversa, como la nuestra Alejandro Vázquez Salido Director en Jefe de ASERCA

CONTENIDO DIRECTORIO BIOTECNOLOGÍA, DEFINICIONES, HISTORIA Y PERSPECTIVAS Secretaria de Agricultura,3 Hacia un concepto de biotecnología agrícola Ganadería, Desarrollo Rural,8 La biotecnología alimentaria antigua: los alimentos fermentados13 Biotecnología en los alimentos del mañana Pesca y Alimentación CONTRIBUCIONES A LA PRODUCCIÓN Secretario de Agricultura, Ganadería,18 Las ventajas del biocarbón en la agricultura desarrollo rural,Pesca y Alimentación:19 Diseñan plantas resistentes a los begomovirus Baltazar Hinojosa Ochoa20 Fertilización biológica con algas, bacterias y hongos Subsecretario de Agricultura:21 Biofertilizante para zonas áridas Jorge Luis Zertuche Rodríguez Subsecretaria de Desarrollo Rural: CONTRIBUCIONES A LA BIOFORTIFICACIÓN DE CULTIVOS Victor Manuel Celaya del Toro22 Ciencia gourmet con maíz mejorado Subsecretario de Alimentación23 Fortifican plantas de interés agrícola con yodo y selenio y Competitividad: Ignacio Lastra Marín CONTRIBUCIONES AL APROVECHAMIENTO DE Oficial Mayor SUBPRODUCTOS Y A PROCESOS AGROINDUSTRIALES Marcelo López Sánchez24 Aprovechamiento de los subproductos del mango para la industria alimenticia Agencia de Servicios a la29 Científicos emprendedores le sacan jugo a la naranja Comercialización y Desarrollo31 Desarrollan películas biodegradables a partir de cítricos de Mercados Agropecuarios CONTRIBUCIONES A LOS ALIMENTOS Y SALUD33 ¿Cual es el principio bioactivo de plantas medicinales? Director en Jefe de ASERCA:34 Pan y tortilla para evitar el estreñimiento Alejandro Vázquez Salido36 Desarrollan bebida funcional con leche de cabra Editor responsable:37 Agavinas para combatir sobrepeso y obesidad Noé Serrano Rivera Redacción: CONTRIBUCIONES A LA GANADERÍA Y ACUICULTURA Raúl Ochoa Bautista39 Aspectos fundamentales de las fitasas: Diseño y Diagramación: Francisco Rodríguez Cruz enzimas incorporadas en la alimentación animal Liliana Andrade Gutiérrez43 Desarrollan alimento para disminuir estrés en camarones Colaboradores: Christian José Jiménez Costas CONTRIBUCIONES EN POST-COSECHA Y VIDA DE ANAQUEL Elisa Félix Berrueto45 Diseñan empaques biodegradables Ana B. Gutiérrez Hernández47 Cubiertas comestibles con hojasén para alargar vida del tomate Nicolás F. López López Zully Y. Silva VargasClaridades Agropecuarias, editada por la Agencia de Servicios a la Comercialización y Desarrollo de Mercados Agropecuarios, Municipio Libre 377, Piso 8 ala B, Colonia Santa Cruz Atoyac, Delegación Benito Juárez,C.P. 03310, México Distrito Federal, Tel. (55) 3871 7300 Ext. 50164 y 50187.Revista de publicación periódica 2017, Número de Certificado de Reserva de Derechos al Uso Exclusivo del Título expedido por el Instituto Nacional del Derecho de Autor 04-2016-121315133600-102 Certificado delicitud de Título y Contenido No.15984, ante la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Impresa por Comisión Nacional de Libros de Texto Gratuitos CONALITEG,Rafael Checa #2, Colonia San Ángel, Ciudad de México. C.P. 01000. Distribuida por SEPOMEX, Tacuba No. 1, Colonia Centro, Delegación Cuauhtémoc, C.P. 06000, México, Distrito Federal, con los Registros PostalesIM09-00863 y PP09-01908.La responsabilidad de los trabajos firmados es exclusiva de los autores y no de la Agencia de Servicios a la Comercialización y Desarrollo de Mercados Agropecuarios, excepto cuando exista una aclaración expresaque así lo indique. Distribución exclusiva por suscripción. Se puede reproducir el material de esta revista siempre y cuando se cite la fuente, salvo en libros de distribución comercial, para lo cual se requerirá deautorización escrita por ASERCA. Las imágenes utilizadas en el contenido de esta revista son de carácter ilustrativo y no necesariamente concuerdan con el producto mencionado.

Biotecnología, definiciones, historia y perspectivasHACIA UN CONCEPTOde biotecnología agrícolaAutores: Dra. Erika Nava-Reyna, .Investigador del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias CENID-RASPA.De acuerdo con la Organización de las Naciones Unidas uso de plantas para fabricación de productos terapéuti-para la Alimentación y la Agricultura (FAO), en el año cos e industriales y la búsqueda del aprovechamiento de2050 la población mundial habrá crecido un 34 por cien- los residuos agrícolas (Figura 1). Algunas de los principa-to respecto al 2007, alcanzando los 9.1 billones de per- les objetivos de la biotecnología agrícola se mencionan asonas, de los cuales, cerca de 8 billones vivirán en países continuación.en desarrollo. Para lograr la seguridad alimentaria de dichapoblación se requerirá un incremento en la producción glo- Figura 1. Cribado de los principales objetivos de labal de alimentos de un 70 por ciento para ese año, lo que biotecnología agrícola y vegetal. El embudo se nutre derepresenta alrededor de 1 billón de toneladas de cereales diversas herramientas de la biotecnología que da comoy 200 millones de toneladas de carne. Además, el cambioclimático, la pérdida de biodiversidad y las fuentes de ener- resultado productos que cumplen los objetivos de lagía fósiles limitadas que demandan fuentes alternativas biotecnología en la agricultura, tomando en cuentacomo la biomasa vegetal para producción de bioenergé- diversas consideraciones éticas, económicas y socialesticos, han también aumentado en gran medida la deman-da agrícola para satisfacer las necesidades humanas. Más importantes [2].aún, se estima que la demanda total futura de productosagrícolas puede incluso exceder a la demanda alimentaria, Biología Biologíaprincipalmente por la conversión de biomasa vegetal en celular sistémicabiocombustibles [1]. Todo esto ha generado un gran in-terés en mejorar, cada vez más, la eficiencia de la produc- Bioquímica, Cienciasción agrícola mediante ciertos mecanismos como diversas metabolismo omicasprácticas de manejo y mejoras genéticas de los cultivos,así como en controlar plagas y enfermedades y favorecer Medio ambiente sustentable Consideracionesel crecimiento de las plantas, para lo cual se han emplea- cientificas, legales, económicas,do indiscriminadamente una amplia variedad de agroquí- Seguridad alimentaríamicos que han generado resistencia en los patógenos y calidad y cantidad sociológicas, eticas y deplagas, al igual que un grave daño ecológico y ambiental aceptación públicae incluso, intoxicaciones y enfermedades en poblaciones Otras técnicashumanas. Por lo anterior, la biotecnología se ha convertidoen la herramienta más importante del siglo XXI para lograr Técnicasla seguridad alimentaria mundial de una forma amigable tamizadas ycon el medio ambiente. algoritmosBiotecnología se refiere a la aplicación tecnológica que uti- Rendimiento,liza entidades biológicas, organismos vivos o sus derivados calidad ybiológicos, para producir un bien o servicio. En la agricul- cantidadtura, la biotecnología se ha empleado para mejorar loscultivos a través de una gran diversidad de herramientas Características Resistenciay elementos que incluyen bioinformática, microbiología, fruto, hoja, a estrésbiología molecular, genética, bioquímica, fisiología vege- flores bióticotal, fitotecnia, cultivo de tejidos y micropropagación, entreotras. Resistencia a estrésDe esta manera, la biotecnología agrícola ofrece una nue- abióticova plataforma para las innovaciones científicas, ofreciendomedios eficientes y rentable para la producción de una di- SEGURIDAD ALIMENTARIAversidad de bienes y servicios novedosos y de valor agre-gado. Actualmente, está enfocada en la mejora continua Biofertilizantesde los rasgos agronómicos de los cultivos, como la resis-tencia al estrés biótico y abiótico y mejorar la calidad nu- Debido a los múltiples problemas ambientales y en la sa-tricional y la funcionalidad de los productos agrícolas, ade- lud humana causados por el uso excesivo de fertilizantesmás de otras cuestiones como el empleo de cultivos como químicos en la agricultura, generar nuevos fertilizantesmateria prima para la producción de biocombustibles, el biológicos compuestos por microorganismos benéficos para los cultivos se ha convertido en uno de los principa- 3

Biotecnología, definiciones, historia y perspectivas les objetivos de la biotecnología agrícola, ya que tienen tos. Otras enzimas como las β-1,3-glucanasas y proteasas un papel potencial para proveer seguridad alimentaria y juegan también papeles importantes en la degradación de generar una producción sustentable de los cultivos. Esta las paredes fúngicas. Por su parte, hidrolizados enzimáti- tendencia amigable con el medio ambiente ha favorecido cos de plantas, por ejemplo, la mostaza amarilla y orien- una amplia gama de aplicaciones para las rizobacterias tal, han sido empleados para obtener metabolitos presen- promotoras del crecimiento, los hongos endo y ectomico- tes naturalmente en las plantas para producir compuestos rrízicos, las cianobacterias, entre otros microorganismos, pesticidas como el 2-propenil isotiocianato y el tiocianato. lo cuales colonizan la rizósfera o el interior de las plantas También se han aplicado bio-aceites de hojas y granos de para así favorecer la toma de nutrientes, el crecimiento y tabaco pirolizadas como un potente insecticida (contra el la tolerancia al estrés biótico y abiótico de las plantas. Los escarabajo de la patata) bactericida (contra la roña común microorganismos fijadores de nitrógeno, solubilizadores de la papa y la podredumbre anular) y fungicida (contra la de fosfatos y los celulolíticos son aplicados a las semillas, pudrición acuosa). el suelo o áreas de composteo para incrementar el número de microorganismos y acelerar los procesos metabólicos Microorganismos como Trichoderma harzianum han sido que permiten mayor disponibilidad de los nutrientes a las también muy utilizados para el biocontrol de distintas pla- plantas. gas y enfermedades agrícolas, debido a su habilidad para controlar diversos patógenos del suelo y las semillas, la pro- Aunado a lo anterior, la aplicación de biofertilizantes es ducción de enzimas celulolíticas, proteolíticas, entre otras, una de las prácticas de manejo que pueden ayudar a man- la producción de metabolitos secundarios antimicrobianos, tener o incrementar el contenido de materia orgánica e su tasa de crecimiento relativamente más rápida y su con- incrementar la fertilidad del suelo, sobre todo en suelos formación fisiológica, a la vez que puede actuar como un en que se emplea la labranza. Más aún, las nuevas tecnolo- efectivo biofertilizante al promover el crecimiento de las gías de ingeniería genética permiten incluso mejorar rutas plantas por la síntesis de fitohormonas, la inducción de me- biológicas de producción de fitohormonas, haciendo a los canismos de defensa en las plantas al asociarse con las raí- microorganismos aún más eficientes. ces y la transferencia de minerales de la rizósfera. Es importante mencionar que los beneficios de aplicar esta El control de enfermedades virales en los cultivos se ha en- tecnología, en cuanto a la detención y reparación del daño focado principalmente al control de los vectores, empleando al suelo por los agroquímicos convencionales y la erosión, así diversos insecticidas químicos y biotecnológicos. Sin em- no puede observarse en un periodo corto de tiempo, a di- bargo, durante los últimos años se ha comenzado a estudiar ferencia de los fertilizantes químicos. Sin embargo, los be- la eficacia de la aplicación de diversas técnicas de biología neficios económicos, agronómicos y ambientales a largo molecular e ingeniería genética para el control directo de plazo son mucho mayores. los virus. Por ejemplo, recientemente se descubrió un nuevo mecanismo de resistencia que depende de una serina en el El gran crecimiento del mercado de biofertilizantes en los gen que codifica a hidroximetiltransferasa contra quistes de últimos años está vinculado principalmente al aumento nematodos que afectan la soya, lo que abre nuevas pers- de la demanda por alimentos orgánicos a nivel mundial, al pectivas para el control de vectores de nematodos. Además, igual que la creciente conciencia ambiental sobre los efec- numerosos estudios han demostrado la resistencia de cul- tos negativos de los agroquímicos y el mayor apoyo gu- tivos transgénicos contra virus de plantas a través de inter- bernamental a los fabricantes de fertilizantes biológicos. El ferencia de RNA, lo que representa una opción sustentable mercado mundial de biofertilizantes fue de 946.6 millones e integrada para el control de virus. Otra estrategia es la de dólares en 2015 y se espera un crecimiento del 14.08% síntesis de anticuerpos codificados en genes animales pro- del 2016 al 2022, siendo las bacterias fijadoras de nitró- ducidos en plantas genéticamente modificadas (GM) con- geno las de mayor demanda con más del 75%, seguidas tra virus determinados, también llamados “planticuerpos”, por las bacterias solubilizadoras de fosfatos con 15%. como algunos contra proteínas de la cubierta de virus como el de la arruga de motas de alcachofa. Biopesticidas El desarrollo de resistencia de plagas y agentes etiológicos de enfermedades a los agroquímicos, aunado al incremen- to de la demanda por cultivos orgánicos, ha convertido en una prioridad de la agricultura moderna el desarrollo de métodos alternativos para el control de insectos y microor- ganismos. Así, diferentes metabolitos de plantas y microorganismos se han empleado como bio- pesticidas y biofungicidas. Enzimas microbia- nas como las endo y exoquitinasas han sido empleadas para el control de insectos que generan plagas agrícolas como el caracol manzana, la polilla de la cera, la rosquilla negra y el gusano cortador grasiento, así como de hongos fitopatógenos como Fusa- rium oxysporum. Su eficacia se debe a su ha- bilidad para hidrolizar el quitosán de la pared celular fúngica y del exoesqueleto de los insec-4

Biotecnología, definiciones, historia y perspectivas son variedades mutantes de arroz, seguido de trigo con un 20%.Mejoramiento genético de las plantas. La polinización y fertilización in vitro representa una alter- nativa para romper las barreras sexuales entre organismosEl fitomejoramiento clásico, así como las técnicas moder- de diferentes especies y géneros, cultivando los embrionesnas de biología molecular, incluyen un conjunto de instru- in vitro. El cultivo in vitro de células, tejidos y órganos vege-mentos que emplean genes como materia prima. En ambas tales es una herramienta que acompaña a otras técnicas deherramientas se busca la creación de nuevas variedades de mejoramiento vegetal y está basada en una propiedad deplantas con objetivos particulares como un mayor rendi- las plantas denominada totipotencialidad celular, es decir,miento de producción, mayor resistencia a plagas o enfer- que toda célula viva e íntegra de una planta es capaz de re-medades, mejor calidad nutricional de granos o frutos y to- generar una planta completa igual a la original. Por ejemplo,lerancia a factores ambientales adversos (pH, temperatura, mediante el cultivo de células o tejidos se pueden generarsalinidad, etc.). variaciones somaclonales, mutaciones al azar transitorias o permanentes que se dan durante el cultivo.El fitomejoramiento clásico se basa en la selección artificialy cruzamientos selectivos de dos genotipos diferentes de Gracias al empleo de técnicas de la biotecnología modernala misma especie, cultivadas o silvestres, que posean las se ha logrado acelerar el proceso de hibridación, presen-características deseadas con la variedad que se quiere me- tando además otras ventajas respecto a las técnicas tra-jorar. De esta manera, se obtienen semillas con diferentes dicionales, ya que pueden insertarse solamente genes decombinaciones génicas con las que se podrán seleccionar interés que pueden observarse en la primera generación. Lalas mejores en las siguientes generaciones. Esta técnica ingeniería genética elimina también en gran medida el azarbasa su éxito en la capacidad de producir semillas fértiles presente en el mejoramiento tradicional, volviéndola másde las plantas que resultan de los cruzamientos. Las con- segura y eficiente. Además, los genes que se van a incor-diciones de cultivo son controladas y se realizan general- porar pueden provenir de cualquier especie, sin importar sumente en invernaderos. La hibridación no sólo se puede dar parentesco. Los principales cultivos transgénicos comercia-entre diferentes variedades de una misma especie (también les son soya, maíz, algodón y canola herbicidas y resistentesllamada hibridación intervarietal), sino que también puede a insectos. Otros cultivos incluyen papas dulces resistentesser entre especies (hibridación interespecífica) y géneros a virus en África, árboles frutales que son productivos años(hibridación intergenérica). La fresa (Fragaria ananassa) antes, plantas que producen nuevos plásticos con propie-fue obtenida a partir de Fragaria chiloensis¸ un fruto gran- dades únicas y una gran variedad de cultivos resistentes ade pero insípido, que se cruzó con Fragaria virginiana, una condiciones climatológicas extremas. De esta manera, lasfresa del Este de Norteamérica de gran sabor. Otro ejemplo técnicas para modificar genéticamente los alimentos repre-de un cultivo obtenido por hibridación es el triticale (X Tri- sentan una gran alternativa para responder a algunos de losticosecale Wittmack), obtenido del cruzamiento del trigo mayores desafíos para el siglo XXI. En 1994 se plantaron(Triticum aestivum) y el centeno (Secale cereale), el cual es los primeros cultivos comerciales GM y para 2011 la su-utilizado como forraje en sistemas de producción de leche y perficie global de siembra de cultivos GM fue de cerca decarne en países de clima templado, y es resistente a diver- 148 millones de hectáreas. A pesar de la rápida adopciónsas condiciones ambientales adversas como bajas tempe- de cultivos GM en muchos países, la controversia sobre susraturas o sequía. riesgos y beneficios está aún vigente. De acuerdo con diver- sos estudios, los cultivos GM son seguros para el consumoOtra técnica de mejoramiento es la mutagénesis inducida, humano y el medio ambiente e incluso hay evidencia sobre sus beneficios, como mayores rendimientos y menores cos-la cual ha sido aplicada desde mediados del siglo XX. En tos de producción [4]. A nivel global, esta tecnología generó un impacto positivo en las ganancias a los agricultores, re- presentando 19.8 billones de dólares en 2011, lo que equi- vale a un 6.2% adicional del valor global de la producción de soya, maíz, canola y algodón (Gráfica 1). Gráfica 1. Producción adicional de los cultivos derivada de los efectos positivos en el rendimiento de los cultivos GM.esta técnica se emplean sustancias químicas o radiacionespara inducir mutaciones al azar en el genoma 42 35que generan cambios morfológicos en las plan- 200 28 Producción adicional 1996-2011, 21tas, seleccionando aquellas que desarrollen las millones de toneladas 14 7características deseadas. Luego de más de tres 150 Producción adicional 2011, 0 millones de toneladas -7décadas, la aplicación de la mutación inducida 100se ha convertido en una estrategia de fitome-joramiento bien establecida que ha permitido 50desarrollar más de 3,200 variedades de cultivoque son sembradas en más de 60 países a nivel 0 Soya Maíz Algodón Canola Betabelmundial [3], siendo los cereales casi la mitad de Producción adicionallos cultivos registrados en la Base de Datos de Producción adicional 2011 1996-2011Variedades Mutantes (MVD). De éstos, el 53% Nota: El betabel sólo se cultivó en Estados Unidos y Canadá a partir del 2008 [4]. 5

Biotecnología, definiciones, historia y perspectivasLas plantas GM también han sido empleadas como bio- ambientales. Los nanobiosensores pueden detectar, porrreactores para la producción de biofarmacéuticos exter- ejemplo, contaminantes como microorganismos y plagas,nos no vegetales, incluyendo algunos péptidos bioactivos, contenido de nutrientes y el estrés de las plantas por se-vacunas, anticuerpos y muchos otros productos terapéu- quía y temperatura. Así, los agricultores pueden aplicarticos como vitaminas, ácido hialurónico y colágeno [5]. De nutrientes, agua o sustancias para la protección del culti-esta manera se han obtenido, por ejemplo, arroz con ma- vo (herbicidas, pesticidas o fungicidas) de manera más efi-yor contenido de hierro y vitaminas que combaten la mal- ciente. Más aún, se podrían emplear sensores autónomosnutrición crónica en países asiáticos y plátanos que pro- inteligentes vinculados a un sistema de posicionamientoducen vacunas humanas contra enfermedades infecciosas global (GPS) para un monitoreo en tiempo real de las con-como hepatitis B. diciones del suelo y el cultivo a lo largo del predio. De esta manera, los nanobiosensores en conjunto con la agricul-Nanobiotecnología tura de precisión pueden conducir a una mayor producti- vidad al ayudar a los agricultores a la toma de decisiones.La nanotecnología es un campo promisorio en la investi- En ciertas partes de Estados Unidos y Australia ya se hangación multidisciplinaria, incluida la agricultura. Esta nueva instalado sensores inalámbricos, como en algunos viñedostecnología utiliza materiales y equipos capaces de mani- de California.pular las propiedades físicas y químicas de una sustanciaa nivel molecular. El uso de la nanotecnología en conjunto AGRICULTURA SUSTENTABLE.con la biotecnología tiene el potencial de revolucionar laagricultura y la industria alimentaria, dando nuevas herra- El descubrimiento de nuevos genes, la ingeniería genéticamientas para el manejo molecular de enfermedades me- de plantas y los estudios metabolómicos, han provoca-diante sistemas de liberación para el control de enferme- do el aumento de la producción agrícola, e incluso se handades y una rápida detección y erradicación de patógenos, utilizado para obtener nuevos componentes no vegetales,específicamente virus, ya que la nanotecnología opera en algunos de los cuales pueden incluso sustituir a mate-la misma escala que éstos. Además, la nanobiotecnología riales derivados del petróleo que se producen en plantaspuede aumentar el entendimiento de la biología de diver- transgénicas. Así, mediante el modelamiento de plantassos cultivos que puede emplearse para incrementar ren- transgénicas, preferentemente de cultivos no alimenta-dimientos o valorar nutricional, así como para desarrollar rios, se pueden obtener numerosos nuevos polímeros,sistemas mejorados para monitorear condiciones climato- como termoplásticos biodegradables y polisacáridos paralógicas, generar biopesticidas y bioherbicidas más eficien- purificación por bioafinidad, así como proteínas de interéstes (Figura 2), desarrollar nuevas técnicas de biología mo- agropecuario, industrial y ambiental, que incluyen diversaslecular y celular, incrementar la capacidad de las plantas enzimas (por ejemplo, celulasas y xilanasas para tratar re-de absorber nutrientes, entre otras. Por ejemplo, se han siduos de papel) y proteínas fibrosas con propiedades es-realizado investigaciones sobre la síntesis de nanobioferti- pecíficas (por ejemplo, elastina y seda).lizantes para regular la liberación de nutrientes en funciónde las necesidades del cultivo, teniendo mayor eficiencia La producción a gran escala de polihidroxialcanoatosque los fertilizantes convencionales [6]. (PHAs) en plantas transgénicas puede proveer la cantidad necesaria para generar bioplásticos, bioquímicos y ener- Figura 2. Liberación inteligente de bioherbicidas gía del sol y el CO2 atmosférico. Los PHAs son una clasenanoencapsulados en el ambiente cultivo-hierba [7]. de biopolíomeros con diversas longitudes de cadena que son producidos naturalmente por algunos microorganis-Plantas del cultivo Plantas de hierba mos como materiales para almacenamiento de carbono. no afectadas muerta El polihidroxibutirato (PHB) es el PHA más simple de los materiales microbianos de almacenamiento de carbono y Receptor energía, y sus propiedades lo hacen funcionalmente simi- lar a muchos plásticos derivados del petróleo, pero pueden ser degradados más fácilmente en ambientes activos bio- lógicamente (Figura 3).Nanobiosensores Raíz/estolón/rizoma/semillas Figura 3. Diversos productos que se pueden obtener del encapsulado de las plantas objetivo PHB.Las nanoparticulas se dirigen a los receptores especificos de las plantas de hierba El diseño de nanobiosensores es otra de las apli- Plasticos Quimicos Suplementos caciones de la nanobiotecnología que pueden fa- alimenticios vorecer a la agricultura. Los sensores son instru- mentos que responden a aspectos fisicoquímicos y biológicos con una señal que puede ser detec- tada. El empleo de nanobiosensores enzimáticos permite obtener un equipo con mayor sensibilidad, permitiendo una respuesta más rápida a cambios6

Biotecnología, definiciones, historia y perspectivasPor otro lado, sistemas de producción neutrales de bióxido de ARN. Cabe destacar que la eficacia de los cultivos GMde carbono pueden ser desarrollados para la obtención sus- depende de la transformación y regeneración del tejido estentable de biomasa fibrosa y biocombustibles por méto- exitosa, lo que aún es difícil de conseguir con plantas leño-dos biotecnológicos. Se ha demostrado también las implica- sas como las parras y las grosellas. Los nanocuerpos, unciones ambientales del uso de biofertilizantes a largo plazo, nuevo tipo de anticuerpos que carece de la cadena ligeracontrarrestando a los efectos adversos de los agroquímicos. y los dominios ligados a los antígenos variables antivirales,Así, la utilidad de los biofertilizantes va más allá que sólo in- han demostrado su eficacia para inactivar virus humanoscrementar la fertilidad de suelos, sino que también aumen- de ADN o ARN, por lo que pueden tener un gran potencialta las fracciones estables de materia orgánica, las cuales para atacar virus de plantas. Sin embargo, uno de los gran-son más resistentes a descomposición. Este efecto se debe des retos de la nanobiotecnología y la ingeniería genéticaprincipalmente a la influencia de los biofertilizantes en la es la aceptación de la sociedad, por lo cual se requierenaceleración de la humificación de la materia orgánica fresca más estudios de su efecto ambiental y en la salud humanaque se introduce al suelo. Por lo tanto, la aplicación de bio- a largo plazo para lograr la aprobación del sector comer-fertilizantes compuestos de microorganismos que aceleren cial. La concientización pública sobre las ventajas y desa-dicha transformación de la biomasa puede emplearse para fíos de estas tecnologías emergentes también contribuirásecuestrar el carbono en el suelo y así disminuir la concen- a una mayor aceptación en corto plazo.tración de dióxido de carbono atmosférico y contribuir a lamitigación el cambio climático. Adicionalmente, la aplica- Por su parte, para lograr una comercialización exitosa delción de fertilizantes biológicos puede disminuir la contami- PHB y sus productos a partir de plantas transgénicas, senación del agua e incluso se pueden aplicar más eficiente- requiere optimizar su producción para obtener un mayormente abonos orgánicos. rendimiento del producto (>10% del peso seco) y dismi- nuir las penalizaciones agronómicas, ya que la acumula-Además de las cuestiones de producción, es importante la ción de PHB en los tejidos vegetales por encima de ciertosconservación de la biodiversidad natural. Existen investiga- niveles puede causar cambios en el crecimiento y el meta-ciones que establecen los mecanismos para incrementar bolismo de la planta.la producción de cultivos como pastos empleados comoforraje en comunidades de pastizales de alta densidad y Además, se requiere mayor inversión pública y privadabajo nivel de entrada, que proporcionan tanto una alta bio- para la investigación y desarrollo de productos y tecnolo-diversidad como garantizan altos rendimientos de produc- gías biotecnológicas innovadoras que favorezcan al sectorción [9]. Con este tipo de investigaciones están surgiendo agrícola, un sector prioritario a nivel mundial.nuevos sistemas de producción emergentes que combinanaspectos de biodiversidad y biotecnología.PERSPECTIVAS BIBLIOGRAFÍAA pesar de la gran utilidad de los biofertilizantes y biopes- [1] Food and Agriculture Organization of the United Nations.ticidas, la baja eficiencia de los productos bajo condiciones 2009. How to Feed the World in 2050. http://www.fao.org/fi-desfavorables, la alta demanda, la fácil regulación de los leadmin/templates/wsfs/docs/expert_paper/How_to_Feed_fertilizantes y pesticidas sintéticos y la poca conciencia the_World_in_2050.pdf (Accesado 21-03-2017).de los agricultores acerca de los beneficios y el modo deempleo de los insumos agrícolas biotecnológicos son aún [2] Moshelion, Menachem; Altman, Arie. 2015. Current challen-algunas restricciones claves para la comercialización de ges and future perspectives of plant and agricultural biotechnolo-estos productos. Adicionalmente, muchos productos bio- gy, Trends Biotechnol. 1–6.tecnológicos derivados de fermentaciones son moléculascomplejas presentes en mínimas concentraciones y su pu- [3] Food and Agricultural Organization - International Atomicrificación es difícil a gran escala; además, muchas veces Energy Agency. Plant Breeding and Genetics, http://www-naweb.son inestables bajo condiciones no controladas, por lo que iaea.org/nafa/pbg/index.html (Accesado 21-03-2017).su utilidad puede ser deficiente. Sin embargo, su eficaciapuede incrementarse a través de distintas estrategias que [4] Brookes, Graham; Barfoot, Peter. 2013. The global incomefavorezcan su estabilidad y especificidad, como la micro and production effects of genetically modified (GM) crops 1996–o nanoencapsulación. Por lo tanto, son necesarias nuevas 2011, GM Crops Food. 4: 74–83.investigaciones que permitan estabilizar los microorga-nismos benéficos y metabolitos secundarios de plantas [5] Sharma, Arun K.; Sharma, Manoj K. 2009. Plants as bioreac-y microorganismos que les permitan resistir condiciones tors: Recent developments and emerging opportunities, Biotech-ambientales adversas y aumentar así su confiabilidad en nol. Adv. 27: 811–832.el mercado. [6] Tarafdar, J.C.; Raliya, Ramesh; Mahawar, Himanshu; Rathore,En el futuro, la resistencia a virus, hongos y bacterias o sus Indira. 2014. Development of Zinc Nanofertilizer to Enhance Cropvectores puede darse por la expresión de genes de resis- Production in Pearl Millet ( Pennisetum americanum ). Agric. Res.tencia naturales o insertados en las plantas. La ingeniería doi:10.1007/s40003-014-0113-y.genética representa así una oportunidad de proveer de ge-nes resistencia a especies de plantas que no los desarro- [7] Chinnamuthu, C.R.; Murugesa Boopathi, P. 2009. Nanotech-llen por si solos, o para reforzar la resistencia parcial por el nology and Agroecosystem. Madras Agric. J. 96: 17–31.uso de secuencias específicas que actúen contra los vec-tores o patógenos que operen por medio de silenciamiento [8] Weigelt, A.; Weisser, W.W.; Buchmann, N.; Scherer-Lorenzen, M. 2009. Biodiversity for multifunctional grasslands: equal pro- ductivity in high-diversity low-input and low-diversity high-input systems. Biogeosciences. 6: 1695–1706. 7

Biotecnología, definiciones, historia y perspectivasLA BIOTECNOLOGÍAALIMENTARIA ANTIGUA:los alimentos fermentadosDra. Carmen Wacher Rodarte,Profesora e investigadora de la Facultad de Química, UNAM.Texto tomado de: Biotecnología de México para todos. Revista Digital Universitaria, vol.15, No.8, 2014. Universidad Nacional Autónoma de México. RESUMEN circunstancias, no es sino hasta hace unas cuantas décadas que se analiza con profundidad el tipo de microorganismos Cuando el ser humano se volvió sedentario desarrolló el responsables de lo que podríamos considerar los alimen- cultivo de plantas y el cuidado de animales para alimen- tos fermentados prehispánicos. Muchos de estos microor- tarse. Se vio entonces en la necesidad de conservarlos y ganismos, además de presentar actividades fisiológicas in- descubrió que en algunos casos los alimentos se modifica- teresantes, podrían usarse como cultivos iniciadores para ban transformándose en productos que no sólo resultaban producir estos alimentos en condiciones controladas. Es estables, sino que además eran agradables al gusto y no un reto importante para la biotecnología moderna nacio- los enfermaban. nal aprovechar los procesos y el conocimiento derivado de los alimentos que se originaron en el pasado para mejorar Se piensa que así empezaron a “domesticarse” los proce- los que se producen en la actualidad. sos para producir alimentos fermentados, alimentos que vinieron a dar una importante variedad nutrimental a la INTRODUCCIÓN dieta, al tiempo que se incorporaba de manera empírica a las levaduras, los hongos y las bacterias a la tarea de pro- Al principio de su historia, el hombre fue nómada, se de- ducción de alimentos. Entre las muy diversas evidencias dicaba a recolectar alimentos, cazaba animales, recogía de esta actividad, se puede citar el decorado con dibujos productos vegetales y viajaba a otros lugares donde sabía que representan alimentos e ingredientes de recipientes que podía obtener sus alimentos en ciertas épocas del año. usados para cocinar en esa época, además de lo descri- Luego decidió establecerse en algún lugar determinado y to posteriormente en los códices, en los que se destaca se volvió sedentario. por ejemplo el proceso de elaboración del pulque. De esta forma, es interesante resaltar que así como la agricultura Si bien esta transformación de la vida nómada de nuestros nació de manera simultánea en diferentes partes del mun- antepasados al sedentarismo debió darse como un proce- do, surgieron también de forma simultánea los procesos so lento, la adaptación incluyó como un elemento central de fermentación derivados de la transformación micro- el desarrollo de la agricultura; el cultivo de plantas y la do- biológica de cereales y frutas: trigo, cebada y arroz en el mesticación y cuidado de animales. Derivado de estas dos viejo continente, maíz en Mesoamérica; cerveza y vino en actividades, que hoy denominamos agrícolas y pecuarias, el primero; pozol, nixtamalización y pulque en el segundo. seguramente surgió la necesidad de almacenar los exce- dentes, es decir, de conservar los alimentos. Surgió tam- En Mesoamérica, el maíz, además de ser la base de la ali- bién la posibilidad de cocinarlos o prepararlos de formas mentación, quedó profundamente arraigado a nuestra cul- variadas. Dentro de estas formas quizás la más sencilla tura, al grado de considerar, como se describe en el Popol fue el secado al sol y la más compleja la fermentación. Vuh y en otros documentos antiguos, que los dioses deci- Ambas formas surgieron derivadas de la observación y la dieron hacer a los mesoamericanos de maíz. Muchos de experimentación, dado que un alimento que conserva su estos productos se han preservado a lo largo de los siglos, humedad se descompone, mientras que el que quedó ex- conservando también su carácter artesanal. Por diversas puesto al sol y se secó, pudo consumirse posteriormente al recuperar su humedad. La fermentación es un proceso8 más complejo, ya que la transformación del alimento (el cereal, la fruta o, eventualmente, la leche) se produce por acción de microorganismos del medio ambiente, los cuales, al utilizar los componentes disponibles del alimento, pue- den reproducirse transformando el sabor, el color, el olor, la textura e incluso el valor nutrimental del producto en el que están creciendo y fermentando. Aunque los microorganismos son producto de evolución de la vida en el planeta muy anterior al homo sapiens sa- piens, dado su carácter microscópico, durante siglos reali- zaron una actividad desconocida para los seres humanos.

Biotecnología, definiciones, historia y perspectivasLa analogía puede hacerse igualmente para las infeccionesy enfermedades causadas por microorganismos patóge-nos, pues durante siglos enfermamos sin saber que se tra-taba de agentes infecciosos microbianos. No saber de laexistencia de los microorganismos, no impidió almacenarverduras en recipientes cerrados (hoy sabemos que en au-sencia de oxígeno en condiciones anaeróbicas), lo cual dalugar a la generación de ácido láctico, que no sólo permiteconservar a los vegetales, sino que les confiere un saboragradable. Sin duda alguna, este fue un proceso de pruebay error, en el que muchos productos y muchas formas deprocesarlos y almacenarlos fueron descartados despuésde enfermar a quienes los consumían. Así, la fermentaciónvino a dar una muy importante variedad a la dieta, al tiem-po que permitió la conservación de los alimentos.No fue sino hasta el siglo XVIII que Antonie van Leewen- desarrollado con las plantas nativas silvestres, cultivadashoek desarrolló los lentes que más tarde dieron lugar al mi- y domesticadas, incluyendo la posibilidad de elaborarloscroscopio, instrumento que permitió a los seres humanos con las vasijas que disponían en aquella época. Otra es-adentrarse en el mundo invisible que nos rodea, mundo en trategia es estudiar directamente las piezas y objetos deel que los microorganismos son los habitantes centrales. cerámica que sobreviven de la época y que se exhiben enUn siglo después, Pasteur relacionó los microorganismos museos y en catálogos, ya que muchos de estos objetoscon la descomposición y con la fermentación, y Koch, con están adornados con dibujos de plantas, animales y ali-las enfermedades. Aunque de todo esto hace menos de mentos. Es mediante esta última estrategia que Zizumbo-dos siglos, es sólo durante las últimas décadas que se ha Villarreal y colaboradores (2014) determinaron cómo erapuesto en evidencia que la gran mayoría de los alimentos el sistema alimentario durante el periodo formativo en elfermentados cuentan con una serie de propiedades funda- Oeste de Mesoamérica. Esta zona (las elevaciones bajasmentales para una dieta variada y equilibrada, quizás una y medianas de Colima y sur de Jalisco) incluía 29 plantasde las razones por las cuales su preparación y consumo se nativas cultivadas y domesticadas, con un núcleo centralha mantenido hasta nuestro días. En casi todos los casos, conformado por el maíz, el frijol, el jitomate y el tomatillo;estos productos están fuertemente arraigados a la cultura incluía también una amplia variedad de animales como elde las regiones en las que fueron desarrollados o adapta- pato, el tiburón, la jaiba, las iguanas, los camarones, losdos; en otros casos los alimentos se han beneficiado de los langostinos, los guajolotes, los venados, los jabalíes, losavances científicos y tecnológicos, como la cerveza, el vino roedores de campo y las ranas (ZIZUMBO-VILLARREAL eto la producción de yogurt; en otros, el proceso se mantie- al., 2014), así como una amplia variedad de insectos. Den-ne con muy poca innovación: tal es el caso del pozol o del tro de los productos fermentados destacan singularmentepulque en México. los derivados de maíz, tanto alcohólicos (tesgüino) como no alcohólicos (pozol), los fermentados de miel y de otrasEs un hecho que existe aún un enorme potencial por explo- frutas con azúcar, y, muy particularmente, los fermenta-tar, derivado del conocimiento de la actividad microbiológi- dos de aguamiel extraído de agaves.ca que beneficia la salud y nivel nutricional del consumidorde productos fermentados tradicionales. También es posi- Vargas (1993) explica que nuestros grupos indígenas noble pensar en que dichas actividades microbianas podrían son “reliquias” del pasado, sino que son muy dinámicos, ypromoverse en el mismo alimento, o bien, en el caso de al- esto lo demuestra a partir de los muy diversos elementosgunos de sus componentes, adicionarlos a otros alimentos. que han integrado en su cultura, particularmente en el te-Gracias a que los “secretos” de la biotecnología tradicional rreno alimentario.fueron pasando de generación en generación, hasta la fe-cha es posible producirlos eficientemente pero de manera Hoy en día es difícil hablar de una “dieta indígena”, ya queartesanal, usando tecnologías sencillas que representan un no es existe una sola dieta que sea representativa de laimportante espacio para la innovación y modernización. población indígena en su conjunto, sino que cada grupo cuenta con su propia cocina. Sin embargo, existen elemen- ¿CÓMO ERA LA ALIMENTACIÓN EN EL MÉXICO ANTIGUO? tos comunes a todos los grupos étnicos, dentro de los cua- les destaca en primera línea el uso del frijol, del chile y delEs evidente que una buena parte del interés por conocer la maíz, entre otros productos.cocina indígena tiene como objetivo el aprovechamientoy promoción de los productos de nuestro país, particular-mente aquellos que resultan interesantes, ya sea por eluso de recursos naturales locales o por las propiedadesnutracéuticas del mismo.El estudio de la alimentación y el estado nutricional delos mexicanos en el pasado se hace a partir de diversasestrategias. Una de ellas consiste en estudiar los plati-llos que conformaban la dieta, tanto los que han resisti-do el paso de los siglos como los que pudieron haberse 9

Biotecnología, definiciones, historia y perspectivas Un aspecto digno de ser señalado es, como sucede en EL MAÍZ prácticamente todo el orbe, que la variedad de plantas de las que disponen las poblaciones rural y campesina para No está de más insistir en el hecho de que el maíz, base de la alimentación es mayor que aquella de la que dispone la alimentación en Mesoamérica, es también de gran im- la población que vive en las ciudades. Un ejemplo de este portancia cultural. Retomemos algunas citas que refuer- tipo de ejercicio lo realizaron Centurión et al. (2003) al zan la visión indígena que fundamenta nuestra relación visitar comunidades de Tabasco para obtener información con el maíz: en el Códice Florentino se especifica que: sobre las diferentes plantas que consumen sus poblado- res, los aspectos culturales, las costumbres y la tecnología “El tonacayotl, maíz es nuestro sustento es para nosotros merecimiento completo. empleada en los “procesos” que utilizan para el tratamien- ¿Quién fue el que dijo, el que nombró al maíz, nuestra carne, nuestros huesos? to de sus materias primas, incluyendo recetas en las que Porque es nuestro sustento, nuestra vida, nuestro ser. Es andar, moverse, ale- los productos locales se usan como ingredientes (CENTU- grarse, regocijarse. Porque en verdad tiene vida nuestro sustento. Muy de veras RIÓN et al., 2003). se dice que es el que manda, gobierna, hace conquistas… Tan sólo por nuestro ALIMENTACIÓN Y CULTURA sustento, Tonacayotl, maíz, la tierra subsiste, el mundo vive, poblamos el mundo. El maíz es verdaderamente valioso para nosotros.” “Si conoces la historia de la alimentación conoces la his- toria del hombre”. Esta frase, pronunciada por Steinkraus Por otro lado, en el Libro del Concejo de los Maya Quichés (1993), resume la importancia que tiene la alimentación [Popol Vuh], se señala con respecto a nuestros orígenes: en la cultura, pero también la cultura en la alimentación. “gente de maíz y maíz de la gente”; de tal forma que los De hecho, un estudio sobre la evolución de los hábitos creadores del mundo Tepeu y Gucumatz dijeron: alimenticios de las sociedades indígenas antiguas con las contemporáneas demostró: 1) El consumo en la dieta de “Ha llegado el tiempo del amanecer, de que se termine la obra y que una mayor variedad de especies que sus contrapartes ur- aparezcan los que nos han de sustentar y nutrir, los hijos esclarecidos, los banas. 2) El profundo impacto en la dieta que tuvieron los alimentos traídos del Viejo Mundo después de la conquista. vasallos civilizados; que aparezca el hombre; la humanidad, 3) Los fenómenos que ocurren cuando se juntan las comu- sobre la superficie de la tierra.” nidades locales con centros urbanos grandes. Esto, llevado a un contexto más global, podría resumirse en un cambio Se describie también la esencia del cuerpo humano: brutal que da lugar al paradigma actual en el que el campo parece tener como principal destino cosechar dinero en lu- “Cuatro animales (el gato, el coyote, el perico y el cuervo) gar de alimentos. 4) El conocimiento profundo que tienen consiguieron mazorcas de maíz blanco y amarillo. Molie- las comunidades locales sobre las mejores maneras de ex- ron el maíz e hicieron 9 bebidas y de ellas obtuvieron fuer- plotar su entorno, incluido el cuidado del medio ambiente. za, alimentación, músculos”. 5) El acceso sustentable a especies animales no domesti- cadas e incluso salvajes, así como el acceso a especies ve- Una larga lista de sustancias se agregaría poco a poco a getales que se encuentran en su entorno natural. 6) El uso los ácidos cítrico y glutámico, dentro de los ingredientes de técnicas culinarias que promueven el valor nutritivo de básicos para la alimentación, elaborados mediante proce- los alimentos naturales (VARGAS, 1993), la elaboración sos industriales. Esta lista incluye hoy vitaminas, aminoá- de tofu, yogurt, jocoque y muchas otras formas más mo- cidos, gomas (como las xantanas empleadas como espe- dernas de fermentar la leche. santes), el ácido láctico, edulcorantes no calóricos, como el aspartame, enzimas para una enorme diversidad de apli- caciones como el procesamiento de lácteos, la elaboración de leches deslactosadas, el procesamiento y extracción de jugos de frutas y, muy particularmente, enzimas para el procesamiento de almidón, que permitió primero el desa- rrollo de mieles de glucosa y, posteriormente, a inicios de los sesenta, de los mal llamados “jarabes fructosados”. Así, un paseo entre los anaqueles y refrigeradores de un supermercado permite constatar la enorme diversidad de productos que, ya sea en su elaboración o en su formula- ción, hacen intervenir bacterias, levaduras, hongos, o bien, las enzimas que estos microorganismos sintetizan. Ahí están las bacterias tradicionales del yogurt, pero también nuevas formulaciones de bebidas lácteas con bacterias destinadas a la microbiota intestinal. Algunas bebidas son formuladas con inulina y fructo-oligosacáridos, también destinados a nutrir la microbiota. Hay también muchos productos derivados del maíz mediante procesos enzimá- ticos, como cervezas, vino y jugos enlatados en los que se usaron enzimas. Y finalmente queso, tema que será reto- mado más adelante.10

Biotecnología, definiciones, historia y perspectivas ALIMENTOS TRADICIONALES FERMENTADOS Los estudios microbiológicos de estas bebidas indican que contienen gran cantidad de microorganismos benéficosComo ya señalamos, la fermentación es una de las técnicas como las bacterias lácticas, que son las primeras en desa-ancestrales más usadas para conservar, producir o transfor- rrollarse y que están presentes durante todo el proceso. És-mar alimentos y bebidas, no sólo en Mesoamérica sino en tas son las responsables de la acidificación de la masa (llegatodo el mundo. Esta práctica consiste en la modificación de a tener un valor de pH cercano a 4), ya que producen ácidola estructura de las materias primas como frutas, cereales, láctico, que imparte un sabor fresco y agradable al produc-vegetales o carnes, entre otras, mediante la acción de di- to. De ellas destacan las bacterias amilolíticas (como Strep-versos microorganismos que, a través de reacciones meta- tococcus infantarius, DÍAZ RUIZ et al., 2003) (2). Estasbólicas, principalmente de los azúcares de estos alimentos, bacterias convierten el almidón del nixtamal (su principalpermiten la formación de ácidos orgánicos como: acético, carbohidrato), primero en glucosa y maltosa y posterior-láctico, butírico y propiónico, y de algunos alcoholes como mente en ácidos, a diferencia de las que se encuentran enel etanol y el láctico, así como la liberación de algunos ami- productos lácteos como el yogurt, en el que las bacteriasnoácidos. Estas reacciones traen como consecuencia mo- aprovechan la lactosa, que es el azúcar de la leche, comodificaciones en el alimento, relacionadas con su sabor, olor, fuente de carbono y de energía. El pozol contiene ademástextura o color. bacterias como Achromobacter pozolis o Agrobacterium azotophilum y Aerobacter aerogenes, apenas descubiertasEs un hecho que el desarrollo de las técnicas de fermenta- en los setenta del siglo XX (1) (ULLOA Y HERRERA, 1972),ción se inició mediante ensayos de prueba y error, mucho que tienen la particularidad de fijar el nitrógeno atmosfé-antes de que se conocieran los microorganismos. Probable- rico, pudiendo ser las responsables del alto contenido demente, se llegó a la conclusión de que los cereales almace- proteína del pozol, que resulta mayor al que se encuentranados en lugares secos podían mantenerse sin ningún cam- en la masa del maíz sin fermentar. Dentro de la diversidadbio por largos periodos de tiempo, mientras que si estos microbiana del pozol se encuentran también bacterias delgranos se maceraban en condiciones de alta humedad se género Bacillus.obtenían diferentes tipos de productos, incluyendo bebidastanto ácidas como alcohólicas. Al tratarse de alimentos ino- Uno de los problemas que puede presentar el llevar a cabocuos –pues no generaban enfermedad alguna– y agrada- un proceso de fermentación de forma artesanal, es la posi-bles al gusto, pronto se convirtieron en productos de prepa- bilidad de que el sustrato, en este caso el maíz, se contami-ración y consumo cotidiano. ne con microorganismos que puedan causar algún daño al consumidor. En este sentido se han aislado del pozol hongosEn la actualidad, la mayoría de las técnicas de producción de patógenos o potencialmente patógenos, como Candida pa-alimentos fermentados tradicionales no han sufrido cam- rapsilosis, Trichosporon cutaneum, Geotrichum candidumbios, a pesar de los grandes avances en la microbiología, la o Aspergillus flavus, que pueden causar candidiasis, piedrabiología molecular y la tecnología de alimentos. blanca, geotricosis, aspergilosis y aflatoxicosis, respectiva- mente, aunque estos casos se han dado solamente en pozol EL POZOL: UN ESTUDIO DE CASO PARADIGMÁTICO con unas pocas horas de fermentación y no en pozol más maduro o con un grado alto de fermentación.Entre las bebidas y los alimentos fermentados autóctonosde México se encuentra el pozol, bebida de maíz de origen Es decir, podría concluirse que hay un cierto proceso demaya que forma parte de la alimentación básica de muchos competencia microbiana en el que las especies fungalesgrupos étnicos del sur y el sureste de México: chontales, son eliminadas del producto por las bacterias para beneficiocholes, mayas, lacandones, tzotziles o chamulas, tzetzales, final del consumidor.zoques, mames y zapotecos, junto con la población mestiza. La patogenicidad podría también estar asociada con lasEl nombre pozol es de origen náhuatl, pozolli, que quiere bacterias. De hecho, podría señalarse que es un hecho quedecir espumoso. Se prepara con bolas de masa de maíz nix- así sucede, pero al igual que en el caso de la contaminacióntamalizado (ya sea blanco, amarillo o negro) envueltas en con hongos, en los alimentos en los que se encuentran bac-hojas de plátano que se dejan fermentar por tiempos que terias potencialmente patógenas, al iniciar la fermentaciónvarían considerablemente, ya que en algunos casos sólo se generalmente se eliminan debido a la acidez o pH bajo delfermenta por unas horas, mientras que en otros el tiempo ambiente. En mi grupo de trabajo hemos incluso encontra-de fermentación es de varios días (3 a 7 días), pero puede do cepas patógenas de Escherichia coli, pero es muy proba-incluso llegar a ser de hasta un mes. Las bolas de maíz fer- ble que las bacterias lácticas eviten que otros patógenosmentado se consumen disueltas en agua durante la comida, se adhieran al intestino, como se ha reportado para otrosel trabajo o a cualquier hora del día como una bebida refres- alimentos (efecto probiótico).cante. También tiene usos medicinales, rituales y, debido asu alto grado de conservación, las bolas de pozol son utili- Además, varios estudios han puesto en evidencia el quezadas como provisiones en travesías largas. Los lacandones Agrobacterium azotophilum tiene actividad bactericida,utilizan el pozol mezclado con miel para bajar la fiebre y bacteriolítica, bacteriostática y fungistática contra algunoscontrolar la diarrea. microorganismos patógenos para los seres humanos, tales como Escherichia coli o Micrococcus luteus, lo cual contri-Una variante de esta preparación llamada chorote, consis- buye a la reducción o eliminación de los microorganismoste en agregar granos de cacao molidos a la masa de maíz; patógenos y a la inocuidad del producto.también se puede añadir azúcar, miel de abeja, pulpa decoco o diferentes clases de chiles secos, tostados y molidos. En cuanto a la aflatoxicosis, un grupo de investigación del CINVESTAV determinó en muestras tomadas de pozol, 11

Biotecnología, definiciones, historia y perspectivas que únicamente el 17 por ciento de las muestras estaban bién fructanas, polímeros de fructosa que son consumidos contaminadas con aflatoxinas, de las cuales, sólo una te- por bacterias del intestino consideradas como “buenas” con nía niveles arriba de 20 ppb (ppb= partes por billón). En gran importancia para desarrollar la microbiota intestinal este estudio se reportó que el pozol preparado con maíz (OLIVARES-ILLANA et al., 2002). blanco, junto con el preparado con cacao, tuvieron el más alto rango de contaminación, mientras que no se detec- Otro ejemplo es Agrobacterium azotophilum, que produce taron aflatoxinas en el pozol preparado con maíz amarillo. sustancias antimicrobianas, es decir, que eliminan microor- La costumbre entre los indígenas es consumir los tres ti- ganismos patógenos que pueden encontrarse en el alimen- pos de pozol (blanco, amarillo o negro) por igual, aunque to, como una especie de antibiótico. Tiene también una ca- piensan que el amarillo y el negro tienen más “vitaminas”, racterística inusual, ya que es fijadora de nitrógeno y no se y tienen razón. El pozol que consumen más los mestizos es habían reportado microorganismos con esta característica el blanco y el chorote. en un alimento fermentado. En cuanto al contenido químico de este alimento fermenta- NUEVAS APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGÍA ANTIGUA do, se sabe que el aumento en nitrógeno proteico total que ya se señaló, se da por incremento de algunos aminoácidos Actualmente se producen alimentos conocidos como fun- como la lisina y el triptófano: aumenta además el contenido cionales, que son los que además de tener la función de de algunas vitaminas, como la niacina y la riboflavina. En ge- alimentar al ser humano, mejoran o mantienen su salud. neral, a través de un aminograma y de bioensayos compa- Dentro de las características que dan funcionalidad a los rativos se determinó que la proteína del pozol era de mejor alimentos, se encuentra la presencia de microorganismos calidad que la del maíz. benéficos, es decir, que se integran o benefician a la mi- crobiota intestinal. Estos microorganismos, generalmente LA MICROBIOTA DE LOS ALIMENTOS FERMENTADOS bacterias, se conocen como microorganismos probióticos, y se ha determinado que si se consumen en grandes con- Es común que los microorganismos de un alimento fermen- centraciones (aproximadamente 10,000,000/ml) tienen tado constituyan una microbiota compleja, constituida por un efecto en la salud intestinal del consumidor (FAO, 1992). una gran cantidad y diversidad de microorganismos. En los Por otro lado, los prebióticos son sustancias químicas que productos fermentados modernos se ha logrado determi- el cuerpo humano no puede metabolizar y que cuando lle- nar aquel o aquellos microorganismos clave para el proceso gan al intestino son consumidas por la población benéfica fermentativo, por lo que es posible garantizar la inocuidad de microorganismos, siendo esta población la que mantiene microbiológica del producto pasteurizando previamente la al intestino sano. materia prima, para eliminar así la mayor parte de los mi- croorganismos, y añadiendo posteriormente los microorga- Existen en el mercado alimentos fermentados que contie- nismos clave, previamente cultivados en el laboratorio. nen probióticos o simbióticos (probióticos y prebióticos). En algunos alimentos fermentados tradicionales se han encon- Esto permite además controlar las condiciones de la fer- trado bacterias con la capacidad de subsistir en el estóma- mentación, como la temperatura y, eventualmente, la ae- go (cuyo valor de pH es muy bajo) a su llegada al intesti- reación o el pH. La pasteurización de alimentos se realiza no, donde deben sobrevivir a un valor de pH alcalino, a la por lo general a 80°C durante 10 minutos para añadir pos- actividad de algunas enzimas del intestino y, además, ser teriormente los microorganismos responsables del proce- capaces de adherirse en el intestino y producir polímeros so, aquellos que se sabe van a modificar el alimento para extracelulares. En el pulque y en el pozol se han encontrado obtener una calidad uniforme. Es importante producir el bacterias lácticas potencialmente probióticas. Será necesa- alimento en condiciones controladas, incluido el envasado rio evaluar su capacidad de probióticos para que puedan tal posterior al proceso de fermentación, ya que se busca, en vez ser inoculados en otros alimentos. primer lugar, garantizar la inocuidad del producto, además de que las características del alimento sean homogéneas Mediante estudios recientes se ha demostrado que algunos entre lote y lote; si el color es amarillo, que no existan algu- de los alimentos fermentados mexicanos muestran activi- nos verdes; así como que el sabor, el olor y el aspecto sean dad probiótica. En conclusión, los mexicanos consumidores los mismos. de bebidas tradicionales han estado contando seguramente con los beneficios de los probióticos de la misma forma que LOS ALIMENTOS FERMENTADOS nuestros antepasados. COMO RIQUEZA MICROBIANA Como consecuencia del estudio de los alimentos fermenta- dos, no sólo se han encontrado elementos que fortalecen su importancia nutrimental en la dieta de las regiones del país en las que se consumen, sino que también se han descu- bierto microorganismos con actividades interesantes, tanto desde el punto de vista científico como tecnológico. Un ejemplo en este sentido lo constituye la bacteria láctica Leuconostoc citreum, aislada del pozol. Esta bacteria esta comúnmente asociada a la producción de un polímero de glucosa denominado dextrana. Sin embargo, se encontró que esta cepa es especial en el sentido de que produce tam-12

Biotecnología, definiciones, historia y perspectivasBIOTECNOLOGÍAen los alimentos del mañanaAgustín López-MunguíaProfesor e investigador del Instituto de Biotecnología -UNAMTexto tomado de: Biotecnología de México para todos. Revista Digital Universitaria, vol.15, No.8, 2014. Universidad Nacional Autónoma de México. INTRODUCCIÓN cuentra asociada al origen mismo de la evolución de la es- pecie humana, al grado de que ni el genoma nos diferenciaEl presente artículo es un ejercicio en el que, teniendo como tanto de nuestros ancestros como nuestra capacidad paraeje principal los aportes de la biotecnología a la alimenta- transformar lo que comemos: de la cocción de la carne a lación y a la industria alimentaria, se reflexiona sobre qué nouvelle cuisine.tanta tecnología en general y biotecnología en particulartiene y tendrá, o mejor dicho, necesita y necesitará el siste- LA INDUSTRIAma alimentario nacional e internacional. Como es de supo-ner, a la pregunta se puede responder desde muchos ámbi- Miles de años tuvieron que transcurrir para que otros even-tos, incluido no sólo el de la autosuficiencia alimentaria, sino tos clave dieran lugar a la transformación de nuestra ali-también del social, el económico y el ambiental, entre otros. mentación marcando el inicio del aprovechamiento de los microorganismos. El pan y los productos derivados de losEste tema da para describir escenarios deseables y optimis- cereales (pasta, tortillas o noodles, entre otros) tienen sutas, pero también para plantearnos un futuro preocupante origen con la agricultura, hace apenas unos 12,000 años,partiendo de la gravedad de algunos de los problemas ac- aunque hay evidencias de que los europeos hacían pan mi-tuales. Un elemento central en estas reflexiones es dejar les de años antes. Lo anterior de acuerdo con evidenciasmuy claro desde un inicio que la reflexión gira en torno a encontradas en Italia, Rusia y la República Checa, en lasuna herramienta, la biotecnología, poderosa sin lugar a du- que se demuestra que almidones de raíces y hierbas erandas, pero ciertamente limitada para contender con un pro- incorporados a harinas que datan de al menos unos 30,000blema de enorme complejidad como el que representa la años. Como sea, al menos un millón de años tuvieron quebúsqueda de la autosuficiencia alimentaria en un mundo en transcurrir para que a la industria alimentaria se agregarancrisis. alimentos procesados a la “carne asada”.El peor daño que se ha hecho a este debate es plantear que Así, en los últimos 10,000 años se fueron agregando even-con biotecnología se resolverá el problema alimentario del tos clave a lo que hoy podríamos considerar la industria ali-mundo, cuando difícilmente podría resolver, incluso, el pro- mentaria, recientemente resumidos, por cierto, de manerablema de la producción agrícola. muy atractiva, por Evelyn Kim en un número especial de la revista Scientific American (Septiembre del 2013). Se des- COCINAR NOS HIZO HUMANOS taca de esta reseña la domesticación de la levadura, que permitió la producción de cerveza, vino, cidra, mezcal y, enLa cocina es la principal característica que nos distingue del general, bebidas alcohólicas a partir de frutas y otras fuen-resto de los mamíferos. Al menos eso es lo que plantea el tes de azúcar (e.g. miel y agaves en el caso mesoamerica-Antropólogo Richard Wrangham, profesor en Antropología no), así como de quesos y otros derivados.Biológica de la Universidad de Harvard, en su libro CatchingFire. En esencia, Wrangham plantea que varias caracterís- En concreto, la biotecnología, o al menosticas peculiares que sufrieron los primates, tales como el la biotecnología tradicional, está inser-aumento en las dimensiones del cerebro y la disminución tada en nuestra alimentación desdeen el tamaño de los intestinos, hasta llegar a Homo sapiens, el inicio mismo de la agricultura yse debieron a las mejoras que la cocción introdujo en su estrechamente asociada a ele-alimentación. mentos clave de nuestra civiliza- ción. Habría otros procesos másEn efecto, aplicar el fuego a la cocina, hecho que Wrangham recientes –algunos biotecnoló-estima ocurrió hace unos 1.8 millones de años, no sólo gicos, otros no– que son par-ablandó los alimentos y facilitó su digestión, sino que tam- teaguas para definir lo que hoybién puso a nuestra disposición fuentes de alta energía, comemos.como los cereales. Así, la capacidad del cráneo pasó de915-1225 cc en el Homo erectus, a 1250-1350 en el Homo De entre ellos se destaca lasapiens, y el sistema digestivo, particularmente el intestino industrialización de la caña degrueso y el colon, se redujeron a menos del 60 por ciento azúcar, del chocolate, el ensi-del volumen que ocupan en los primates. Así, a pesar de las lado (fermentación láctica) deexcentricidades de la era moderna que incluyen un sinnú- cereales, vegetales y pescado; elmero de dietas, los humanos no podríamos sobrevivir con procesamiento de cereales paraalimentos crudos y sin procesar. El punto aquí es destacar transformarlos en formas adap-cómo la capacidad para transformar los alimentos se en- tadas para el desayuno, la adición de CO2 al agua para preparar bebidas 13

Biotecnología, definiciones, historia y perspectivas carbonatadas, la elaboración de tofu, yogurt, jocoque y agregado a este esquema una nueva etapa en el proceso muchas otras formas más modernas de fermentar la leche. evolutivo hacia una nueva especie caracterizada por un au- mento en el peso y el volumen del abdomen, lo que los nu- Conviene destacar un proceso cuyo desarrollo data apenas triólogos denominan el índice de masa corporal (IMC). Los del siglo pasado, pero que podríamos ubicar en la transición datos de que las cosas van mal desde el punto de vista de de una biotecnología tradicional a una biotecnología indus- la salud son contundentes: 2/3 partes de la población tiene trial. Se trata de la producción de glutamato (sal del ácido sobrepeso (IMC>25), la mitad de ellos a nivel de obesidad glutámico), descubierto en 1866 por el químico agroindus- (IMC>30). En los EE.UU., el Center for Desease Control es- trial Karl Ritthausen, perteneciente a la escuela de Justus tima que para el 2030 la obesidad alcanzará al 42 por cien- von Liebig, que tenía como paradigma la búsqueda de “la to de los norteamericanos, mientras que en México, en el naturaleza química de los productos naturales”. Cuarenta 2012 la población infantil con sobrepeso ya era del 30 por años después, el japonés Kikunae Ikeda, formado en esta ciento; en la adulta el sobrepeso alcanza ya el 69.2 por cien- escuela, evaporó grandes cantidades de caldo kombu dashi to de la población. No se abundará más en este tema y sus buscando la esencia del sabor de la cocina japonesa. consecuencias para la salud, causa ya de una pandemia que ha adquirido dimensiones tan grandes como las del hambre En 1909, Ikeda publicó en el Journal of the Chemical Socie- y la desnutrición en el mundo. ty of Tokio que las algas con las que se elabora el kombu contienen glutamato, y que éste da lugar –se supo varias En esta grave encrucijada en la que se encuentra el mundo, décadas después– al sabor umami. Hoy los niños aprenden particularmente los países que han adoptado una dieta oc- en la primaria que existen cinco sabores: ácido, amargo, dul- cidental con todos los vicios de una sociedad que vive con ce, salado y umami. Ese mismo año, la empresa Ajinomoto prisa y abandona los componentes de la dieta tradicional, inició la comercialización de glutamato, aunque no fue sino hay un constante llamado a reincorporar alimentos frescos hasta la segunda mitad del siglo XX que se inició su produc- a la dieta y a evitar los excesos en el consumo de alimentos ción biotecnológica a partir de la bacteria Corinebacterium con alto contenido calórico y muy alta pobreza nutrimen- glutamicum, capaz de producir grandes cantidades en un tal. Aquella vieja invitación a comer frutas y verduras se ha medio de cultivo. Este ácido (junto con el ácido cítrico), es vuelto un requisito esencial para la sociedad actual: ¡come de los primeros productos que se integraron a la industria verduras y frutas! Pero, ¿alcanzan? alimentaria derivados de la biotecnología industrial a partir de un paradigma: “imitar a la naturaleza”. Hacia finales de la PRODUCIR ALIMENTOS EN LA ÉPOCA ACTUAL II Guerra Mundial, la penicilina abriría el campo de los proce- sos biotecnológicos industriales al sector farmacéutico. En 2013, Carlos Amador abordó el tema de la sustentabi- lidad desde diversos ángulos. Uno de ellos se relaciona con Una larga lista de sustancias se agregaría poco a poco a las llamadas fronteras planetarias y las fronteras sociales. los ácidos cítrico y glutámico, dentro de los ingredientes bá- Esto sirve como premisa para algo que se sabe, y si no, se sicos para la alimentación, elaborados mediante procesos intuye: hemos rebasado por mucho el espacio operativo se- industriales. Esta lista incluye hoy vitaminas, aminoácidos, guro de la humanidad en materia de cambio climático, de gomas (como las xantanas empleadas como espesantes), pérdida de biodiversidad y del ciclo de nitrógeno, y estamos el ácido láctico, edulcorantes no calóricos, como el aspar- cerca de rebasarlo en el ciclo de fósforo y la acidificación de tame, enzimas para una enorme diversidad de aplicaciones los océanos. Pero al mismo tiempo, hoy más que nunca, se como el procesamiento de lácteos, la elaboración de leches reconocen los derechos a los que todo ser humano debe deslactosadas, el procesamiento y extracción de jugos de acceder para tener la oportunidad de una vida digna y justa, frutas y, muy particularmente, enzimas para el procesa- dentro de los cuales se incluye el derecho a la alimentación. miento de almidón, que permitió primero el desarrollo de ¿Cómo empatar ambos en un contexto sustentable? mieles de glucosa y, posteriormente, a inicios de los sesenta, de los mal llamados “jarabes fructosados”. Es claro que no podemos seguir produciendo alimentos con las mismas prácticas agrícolas de antaño, y esto incluye no Así, un paseo entre los anaqueles y refrigeradores de un su- sólo nuestra forma no sustentable de producción agrícola, permercado permite constatar la enorme diversidad de pro- sino también la enorme ineficiencia que priva en el sistema ductos que, ya sea en su elaboración o en su formulación, de producción pecuaria: satisfacer el abasto de proteínas hacen intervenir bacterias, levaduras, hongos, o bien, las de origen animal, como la proveniente de las vacas, conlle- enzimas que estos microorganismos sintetizan. Ahí están va un desabasto de proteínas de origen vegetal: maíz, trigo las bacterias tradicionales del yogurt, pero también nuevas o soya, aunado al hecho de que se necesita 17 veces más formulaciones de bebidas lácteas con bacterias destinadas suelo y 15 veces más agua para producir una unidad de pro- a la microbiota intestinal. Algunas bebidas son formuladas teína de res con respecto a una unidad de proteína de soya, con inulina y fructo-ligosacáridos, también destinados a nutrir la microbiota. Hay también muchos productos deri- vados del maíz mediante procesos enzimáticos, como cer- vezas, vino y jugos enlatados en los que se usaron enzimas. Y finalmente queso, tema que será retomado más adelante. UNA NUEVA DIRECTRIZ EVOLUTIVA Todos estamos familiarizados con el clásico esquema que representa el proceso evolutivo que culminó en la especie humana, Homo sapiens sapiens. De manera chusca se ha14

Biotecnología, definiciones, historia y perspectivasy que las vacas contribuyen más que los coches al calenta- Otro problema lo constituye la búsqueda de energéticosmiento global, dada la muy superior captación de radiación renovables, los llamados biocombustibles. En México losque tiene el metano que el CO2. precios del maíz se dispararon cuando empezó a usarse para la producción de bioetanol, el biocombustible actualNos acercamos aceleradamente a los 7,000 millones de ha- de mayor demanda. El precio internacional del maíz pasóbitantes en el planeta: cada día aparece un cuarto de millón de 163 a 223 dólares/ton de 2007 a 2008, mientras quede nuevos seres humanos que se sentarán a la mesa global. el arroz de 236 a 650 dls/ton. Así, es necesario desarro-Grandes sectores de población, no sólo en México, migran a llar plantas de rápido crecimiento para la industria, quelas ciudades en la búsqueda de mejores condiciones de vida. no compitan con el mercado alimentario; plantas de altoEl gradiente para la migración es sin lugar a dudas el empleo contenido de celulosa, la forma de azúcar más abundantey la disponibilidad de alimentos, que, en efecto, en el mundo en la naturaleza, además de sistemas eficientes de con-puede ser que sobren, pero que habría que distribuir en el versión enzimática de celulosa y hemicelulosa a azúcaressentido inverso al de la migración. En 1970, 63 por ciento fermentables. Apenas en 2010, de los 400 millones de to-de la población habitaba zonas rurales, mientras que para el neladas de cereales que se produjeron en los EE.UU., 126año 2030, de no corregirse el rumbo, sólo 40 por ciento lo millones se usaron para producir biocombustibles, mien-hará. En los EE.UUA., por ejemplo, mientras que hace 100 tras que sólo se usaron 16 millones de toneladas en el añoaños 18 por ciento de los habitantes se dedicaban a la agri- 2000. A diferencia de los rumiantes, los humanos no po-cultura, hoy sólo lo hace el 1 por ciento. demos aprovechar la glucosa que compone a la celulosa, pero la biotecnología permite ya hacerla disponible paraEn este contexto de demanda de alimentos y de riesgo pla- los procesos biológicos. Este tipo de plantas podrían ade-netario, ¿cómo producir alimentos para la población actual más cultivarse en suelos no aptos para la agricultura.y la que viene sin poner en riesgo ni a la sociedad ni al entor-no natural? Un elemento a considerar para contestar esta En pocas palabras, requerimos de la mejor tecnología po-pregunta incluye el hecho de que el incremento en la pro- sible, como lo expresa en términos generales P. Diamandisducción de alimentos agrícolas requerido debe darse dentro en el libro Abundance, en el que describe cómo los seres hu-de la misma superficie agrícola en la que actualmente se manos hemos venido resolviendo con ciencia y tecnologíasiembra. Otro elemento es que la estrategia que dio lugar nuestros más grandes problemas y retos. En este mismoa la llamada “revolución verde”, si bien resolvió el problema sentido, Ronald y Adamchack, en el libro La mesa del futuro:de abasto de productos agrícolas básicos a mediados del Agricultura orgánica, genética y el futuro de la alimentación,siglo pasado, hoy es causa de buena parte de los problemas plantean que esto puede darse combinando el conocimien-ambientales que sufre el campo, por lo que debe corregirse. to científico actual con las prácticas agrícolas derivadas del cuidado del medio ambiente. Ésta es también la conclusión BIOTECNOLOGÍA MODERNA a la que se llega en el análisis que se hace en el número de mayo de 2014 de National Geographic, en respuesta a laLa postura de muchos países, de muchos productores y de pregunta: ¿cómo alimentar a 7,000 millones de seres hu-muchos consumidores, es que la ingeniería genética, apli- manos todos los días?cada de una manera racional, contribuye a solucionar losproblemas (ver documento de la Academia Mexicana de ¿ES LA INGENIERÍA GENÉTICA SEGURA?Ciencias). Se trata de desarrollar una nueva generación deplantas que ofrezcan soluciones a los graves problemas que Las técnicas de la biología vegetal moderna (o biotecnolo-enfrenta la sociedad desde la perspectiva ambiental: se- gía moderna) permiten identificar las funciones de los genesquías, plagas, calentamiento global, erosión y acidificación en las plantas, en las bacterias y, en general, en cualquier serde suelos, exceso de agroquímicos, entre otros; pero tam- vivo, e incorporarlos en una planta para conferirle nuevasbién, desde la perspectiva de la salud del consumidor: mejor propiedades. En ninguna parte del mundo, incluido nuestrobalance nutrimental que contrarreste el déficit, por ejemplo, país, ha habido alguna oposición para aceptar las proteínasen vitaminas o minerales, que elimine riesgos causados por transgénicas derivadas de genes de bacterias, plantas o hu-la toxicidad natural de las plantas, que retire factores aler- manos, producidas por bacterias, proteínas que llegan a lagénicos y anti-nutricionales. sangre inyectadas o tomadas como medicamentos.Aunado a esto, se ubica también el enorme potencial que Es el caso de la insulina, interferones, hormona de creci-representa el explorar –desde el punto de vista genético– miento, entre otros. Algunas de ellas parten ya de la cadenala riqueza de nuestra biodiversidad, con el fin de identi- alimentaria como la quimosina empleada para la coagu-ficar genes que puedan aprovecharse en la modificación lación de quesos. En las plantas, la abundancia, colorido yde plantas, y conferirles así nuevas propiedad agrícolas o tamaño de frutos y el de la planta misma, la resistencia anutrimentales. determinados insectos y hongos, a la falta de agua o al ex- ceso de calor, o incluso el que la planta sea comestibles o no (como el caso del maíz y el teozintle), todo esto tiene tam- bién origen en uno o varios genes de la planta. Hoy en día, esos genes pueden identificarse dentro de la información genética de una planta y ser transferidos a otra. En realidad, la mayoría de las variedades que hasta ahora hemos consumido son resultado de ese movimiento de ge- nes, pero logrado mediante el llamado “mejoramiento gené- tico tradicional”, una suerte de transgénesis pero más lenta, 15

Biotecnología, definiciones, historia y perspectivas mucho menos precisa –y por ende más riesgosa– y total- mente azarosa. Para el mejoramiento genético tradicional, se cruzan por las especies esperando, por ejemplo, que la planta mejorada siga dando muchos frutos como el padre, pero que ahora resista a una plaga que ataca a ese cultivo, como la madre. Por siglos las plantas se cruzaban y se culti- vaban, esperando poder seleccionar, dentro de la siguiente generación, plantas con las características deseadas. Este proceso que puede llevar más de una década. Ahora, de su inocuidad” se ignoran bases de datos de revistas es- con la ingeniería genética, puede hacerse en mucho me- pecializadas o incluso públicas (http://bibliosafety.icgeb. nos tiempo. Pero además, la información genética que se org/) disponibles para este fin. No en balde prácticamente requiere –los genes que dan la resistencia a la plaga, por todas las organizaciones científicas en el mundo, incluida la ejemplo– se seleccionan de manera precisa, pudiendo to- Organización Mundial para la Salud, han señalado el gran marse de otra planta o de cualquier especie –de una bacte- potencial de esta herramienta para contribuir a la solución ria, por ejemplo. En algunos aspectos la construcción es me- de los problemas de producción y de salud alimentaria en nos riesgosa, pues sólo involucra los genes de interés, y no el mundo. requiere, como en la genética tradicional, del intercambio de miles de genes, muchos de ellos de función desconocida, Esto no implica que la tecnología no pueda usarse de ma- aunque estén en plantas que comemos usualmente. nera poco ética, por ejemplo, transformando plantas con genes que expresan toxinas; nadie asegura tampoco que Por ejemplo, el arroz es blanco debido a que, a diferencia del las cosas puedan salir mal. Por ello, casi todos los países maíz o de la zanahoria, no tiene carotenos que no sólo dan cuentan ya con una legislación que obliga a vigilar –para color a la naturaleza, sino que además son precursores de cada planta– la forma en la que, paso por paso, la planta vitamina A. Este defecto nutrimental del arroz ocasiona que es mejorada genéticamente. Cada país cuenta también con los niños que basan su alimentación sólo en arroz padez- reglamentación para autorizar su consumo y, desde luego, can de serias deficiencias que acaban en ceguera o muerte. su siembra a nivel comercial. Si por medio de la ingeniería genética se introducen genes del narciso y del maíz en el arroz, estos genes darán la ins- Así, ha surgido una nueva disciplina, la bioseguridad, de- trucción al arroz de producir las proteínas que permiten al finida como el conjunto de conocimientos que facilita la maíz sintetizar los carotenos. Tendremos entonces un arroz evaluación de riesgos, así como la legislación y regulación amarillo o dorado. El arroz y el maíz no pueden cruzarse por necesarias para autorizar el uso seguro de procesos biotec- los métodos genéticos tradicionales, pero con la ingeniería nológicos y productos modificados genéticamente. genética, sus genes sí pueden. Además, sólo se necesitan dos o tres nuevos genes para el arroz, y no el intercambio de Consumir un gen o una proteína, aun en el caso de que no miles de genes que se tiene que dar cuando dos variedades fueran nuevas sino que proviniesen de otra planta (el ejem- de arroz o de maíz se cruzan entre ellas. plo señalado del arroz con genes del maíz), requiere de una cuidadosa evaluación, incluida la eventualidad de ocasionar La idea de comparar los organismos genéticamente modifi- un cambio no intencional. Muchas plantas contienen de ma- cados (OGM) con Frankestein no sólo es muy desafortuna- nera natural genes y proteínas riesgosas para la salud, por da, sino, en este caso, inhumana, ya que para los millones de ejemplo, proteínas que causan alergias. Así, aunque esa pro- niños que padecen de deficiencia en la visión en países don- teína juegue un papel muy valioso en la planta silvestre por de sólo se siembra arroz, ésta es una forma de paliar con su calidad alimentaria, no se autoriza su uso en otra planta este problema de salud pública. A pesar de que existen nu- para mejorar su calidad proteica. Por ejemplo, las nueces merosos ejemplos de soluciones mediante ingeniería gené- contienen proteínas como la albúmina a la cual muchas per- tica a problemas de deficiencias nutrimentales, cabe señalar sonas son alérgicas; de esta manera, aunque sea una pro- este ejemplo, pues ya para el año 2000 el arroz dorado era teína muy valiosa desde el punto de vista nutrimental, no se una posibilidad real, y se ha manteniendo congelada por la podría autorizar el aumento de la proteína de un cereal con oposición ambientalista, mientras cientos de miles de niños el gen de la albúmina, aunque en muchísimas cajas de cereal siguen padeciendo de esta deficiencia nutricional. éste se mezcle con la nuez. Sin embargo, el estado actual de la tecnología permite, por el contrario, eliminar esa proteína ¿Y ES SEGURO CONSUMIR UNA PLANTA GM? de la nuez y elaborar una nuez GM hipoalergénica que pue- da comer cualquier persona. Esta tecnología ya no es novedosa, aunque por la forma en la que frecuentemente se aborda en los medios, pareciera El ejemplo anterior se parece a un proyecto muy avanzado que sí. Rara vez en el debate sobre OGM se hace referencia actualmente para elaborar un trigo que no contenga glia- al hecho de que hasta la última vez que se contaron y clasi- dina, la proteína asociada con la enfermedad celiaca, una ficaron los estudios científicos, en 2007, había ya cerca de 32,000 trabajos publicados relacionados con la seguridad de las plantas GM. Estas investigaciones sobre seguridad empezaron a apare- cer en la literatura científica incluso antes de 1996, fecha en la que se inició su producción comercial. Así, cuando se afirma que “no existe suficiente trabajo científico alrededor16

Biotecnología, definiciones, historia y perspectivasespecie de alergia que afecta a una de cada 100 personas niendo que explicar que no se puede hablar de “alimentosy las obliga a evitar el consumo de pan, cereales y, en gene- transgénicos” como un todo, y que la bioseguridad es unaral, todo lo que contenga trigo, cuidando siempre consumir actividad que la ciencia ha asumido con absoluto compro-alimentos libres de gluten. El problema de alergias en niños miso y seriedad; que, paradójicamente, la regulación, lasha crecido de forma alarmante. Hoy en día uno de cada 25 suspicacias y las sospechas sigan creciendo paralelamenteniños es alérgico a algún alimento. Éste es uno de los aspec- a la información que asegura su inocuidad. Quizás el fraca-tos que más se vigila en la evaluación sobre inocuidad de un so más lamentable es que hasta la fecha no hayamos po-nuevo OGM. dido definir qué tipo de biotecnología nos conviene como país, establecer las prioridades y, de acuerdo con nuestrasPor otro lado, como consecuencia de la globalización, se necesidades básicas, establecer una política para el campohan introducido al país, sin aviso alguno, productos “natura- que permita que todos los sectores trabajen en la mismales” sin evaluar o comunicar el riesgo. Tal es el caso del kiwi, dirección.altamente alergénico debido a uno de sus componentes: laactinidina, o del carambolo que contiene una sustancia tóxi-ca para quienes padecen de problemas renales: parece quea nadie preocupa la introducción de estos nuevos alimentos.EL FRACASO DE LOS OGMEn múltiples artículos y discusiones se ha planteado que laagricultura con base en semillas GM es un fracaso. Esto apesar de que casi 20 millones de agricultores cultivan en 28países más de 170 millones de has con semillas GM. Queesto sea un fracaso depende de cómo se cuantifique, yaque en términos del alcance que la tecnología habría podidotener para beneficiar la salud y la calidad de vida de los con-sumidores, definitivamente sí lo es. También es un fracasoel que el debate siga enfrascado en términos del posicio-namiento de las grandes empresas del agro en el campo, yno del uso de la tecnología para la solución de problemaslocales y de complementación de la producción agrícola na-cional.Y es que éste no es el caso en países como Cuba, Brasil e Bibliografíaincluso de China, donde empresas nacionales participan in-tensamente en el desarrollo y producción de OGM. En Bra- KIM, Evelyn. “The amazing multimillion year history of processedsil por ejemplo, la empresa estatal Embrapa, distribuye ya food”, Scientidic American. September 2013, pp. 309, 3, 340-45.a nivel comercial semilla de frijol GM resistente a virus delmozaico, que ha permitido evitar las pérdidas de más de KOTLER, S & P. H. Diamandis. Abundance: The future is better than300,000 toneladas al año que se tenían, lo que para algu- you think. 2012.nos productores representaba incluso el 100 por ciento desu cosecha. La tecnología avanza a pasos tan grandes que “Por un uso responsable de los organismos genéticamente modifi-en este caso hablamos de un nuevo paradigma que ya no cados Comite de Biotecnología”. Academia Mexicana de Ciencias,implica traer genes de otras especies a las plantas, sino de 2007 [en línea] (http://www.ibt.unam.mx/computo/pdfs/por_insertar información a través del ARN (ARN de interferen- un_uso_responsable_ogms.pdf)cia) que “silencia” genes clave del virus e impide su repro-ducción: plantas genéticamente defendidas. RONALD, P.C. y R.W. Adamchack. La mesa del futuro: Agricultura orgánica, genética y el futuro de la alimentación, Oxford UniversityHa sido un fracaso también –habría que reconocer– el que Press.alguno de los OGM en actual producción se aplique con losmismos principios que han agotado el sistema de produc- “The New Food Revolution”, National Geographic, mayo de 2014.ción tipo revolución verde, aunque en algunos casos se haevitado o disminuido el uso de pesticidas químicos para be- WRANGHAM Richard. Catching Fire. How cooking made us human.neficio del medio ambiente, de los productores y del con- Basic Books. 2009.sumidor. Ha sido un fracaso que no podamos citar muchosejemplos de desarrollos biotecnológicos nacionales de estanaturaleza, con beneficios para el medio ambiente, el pro-ductor y amplios sectores de la población. Por el contrario,la regulación cada vez más tortuosa, estricta y sobretodocostosa, sólo favorece a las empresas con los recursos parasu financiamiento.¿Habrá más biotecnología en los alimentos del futuro? Amás de 20 años de investigación, y después de más de 15de producción y consumo, es un fracaso que sigamos te- 17

Contribuciones a la Producción LAS VENTAJAS DEL biocarbón en la agricultura Texto tomado de CONACYT-Agencia Informativa. http://conacytprensa.mx/index.php/ciencia/ambiente/17999-ventajas-biocarbon-agricultura El estado de Aguascalientes presenta problemas ambien- medio de humedad de 20 por ciento. Asimismo, hay estu- tales, como la explotación de sus mantos acuíferos y la dios que indican que en la actividad agrícola, el biocarbón erosión de sus tierras agrícolas, por ello Pia Berger, profe- ayuda a reducir el uso de fertilizantes, y los vegetales co- sora investigadora en la Universidad Panamericana (UP), sechados resultan más nutritivos, ya que la actividad de campus Aguascalientes, ha comenzado un proyecto para los microorganismos aumenta, absorbiendo así una mayor estudiar los beneficios y el potencial que tendría el uso de cantidad de minerales. biocarbón —biomasa de origen vegetal— que se obtiene mediante pirólisis. Obtener biocarbón para introducirlo en las áreas verdes y la tierra agrícola no es un proceso complejo, pues este se De inicio, Berger realizó una estimación del potencial de la produce a partir de biomasa seca, con un máximo de 20 biomasa en Aguascalientes, para ello visitó el relleno sa- por ciento de contenido de agua, material que debe so- nitario y la planta de composta municipal. El potencial de meterse a un proceso de pirólisis, a una temperatura de la biomasa calculado fue de tres mil 144 metros cúbicos entre 650 y 700 grados Celsius, proceso mediante el cual al año, mientras que el biocarbón que se podría producir a se carboniza la biomasa. partir de ese material fue fijado en 628.8 metros cúbicos anuales. “Vamos a tomar tres diferentes tipos de biomasa que se encuentra típicamente en Aguascalientes, podrían ser fi- El siguiente paso del proyecto consiste en determinar los cus, fresnos y pirul, los mandaremos al laboratorio para beneficios que tendría la introducción de este biocarbón ver qué contenidos tienen, vamos a definir cuánto carbón en el suelo. “Entonces delimitamos las áreas verdes que tienen en comparación al oxígeno y al nitrógeno, vamos a tiene Aguascalientes y cómo puede reducirse el uso del definir también la presencia de minerales y metales pesa- agua de riego, pues Aguascalientes es una zona semide- dos”, indicó. sértica, tiene altos problemas de agua, y si se sigue extra- yendo mucha agua del subsuelo con nuestros pozos, máxi- Posteriormente, realizarán pruebas de ecotoxicología, en mo tendremos reservas por 10 años. El biocarbón podría colaboración con el académico Roberto Rico Martínez, de ayudar para reducir esta problemática”, indicó. la Universidad Autónoma de Aguascalientes (UAA), se uti- lizarán invertebrados para observar cómo es su comporta- MENOS FERTILIZANTES miento y cómo reaccionan ante la presencia de biocarbón. Y finalmente, definirán una cadena de valor en materia de Al introducir biocarbón en el suelo aumenta la humedad agricultura, calculando el dinero que se ahorra aplicando y hay un ahorro de agua, por ejemplo, al mezclarse con biocarbón, haciendo comparativos entre parcelas donde la tierra se ha registrado una humedad de 56 por ciento, se utiliza este compuesto y aquellas en las que no. mientras que el suelo que no es enriquecido tiene un pro-18

Contribuciones a la ProducciónDISEÑAN PLANTASresistentes a los begomovirusTexto tomado de CONACYT-Agencia Informativa.http://www.conacytprensa.mx/index.php/tecnologia/biotecnologia/19087-disenan-plantas-resistentes-a-los-begomovirusEl investigador de Cátedras CONACYT, asignado al Labo- AIC: ¿Durante cuánto tiempo se desarrollará el proyecto deratorio de Agrobiotecnología de la Universidad de Colima investigación?(UCol), Yair Cárdenas Conejo desarrolla el proyecto Ingenie-ría de plantas: diseño de plantas resistentes a los begomo- YCC: El proyecto está contemplado para dos años, aunquevirus de mayor importancia en México, el cual es financiado existe la posibilidad de extenderlo otros dos años. Estamospor la Convocatoria de Proyectos de Desarrollo Científico tratando de desarrollarlo en dos etapas de dos años cadapara Atender Problemas Nacionales, del Consejo Nacional una, pero el financiamiento hasta el momento solo cubrede Ciencia y Tecnología (CONACYT). dos años.En entrevista con la Agencia Informativa CONACYT, el doc- AIC: ¿En qué consiste cada etapa?tor en biología molecular por el Instituto Potosino de Investi-gación Científica y Tecnológica A.C. (IPICYT), señaló que las YCC: La primera etapa consiste en generar una planta mo-considerables pérdidas ocasionadas por las enfermedades delo que sea resistente a los Begomovirus antes de pasar abegomovirales representan un problema nacional que puede una planta comercial. En este caso primero vamos a tratarser afrontado con el desarrollo de plantas resistentes a esos de producir plantas de Nicotiana benthamiana resistentes,patógenos mediante métodos biotecnológicos avanzados. esta planta es un tipo de tabaco, que sirve como planta mo- delo, que crece rápido y que es muy propensa a la infecciónActualmente, el experto en biología molecular de plantas, por estos virus, por ello es ideal para probar la tecnología.nivel I en el Sistema Nacional de Investigadores (SNI), está Posteriormente, la tecnología se trasladará a plantas deinteresado en el desarrollo de biotecnología de plantas que tomate. Mientras que en la segunda etapa se generaránpermitan a los cultivos comerciales combatir los fitopató- semillas de tomate que produzca la planta resistente a losgenos que merman la producción agrícola en el país. Adi- Begomovirus, conocidos a nivel a mundial por las pérdidascionalmente trabaja en la identificación de genes y rutas económicas que contrae a múltiples cultivos.metabólicas involucradas en la producción de metabolitossecundarios de plantas que son importantes en la industria AIC: ¿Cuál es el propósito de la investigación?alimenticia, así como aquellos que confieren protección con-tra diferentes tipos de estrés. YCC: Como se planteó en el proyecto la finalidad es propor- cionar la semilla al Instituto Nacional de Investigaciones Fo-Agencia Informativa CONACYT (AIC): ¿En qué consiste restales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), campo experimen-esta investigación? tal Zacatecas, para que se distribuya entre los productores. Además de mitigar las pérdidas económicas a causa de esteYAIR CÁRDENAS CONEJO (YCC): En sí de lo que se trata es tipo de virus, el uso de estas plantas resistentes permitiráde crear plantas resistentes a los virus del género Begomo- aumentar la producción de los cultivos de principal consu-virus (BGVs), perteneciente a la familia Geminiviridae, que mo en México como el tomate y frijol. Otra ventaja será lase encuentran ampliamente distribuidos en México, ya que reducción de plaguicidas y, consecuentemente, el impacto27 de las 288 especies de BGVs reconocidas por el Comité ambiental relacionado con su uso.Internacional para la Taxonomía de Virus (ICTV, por sus si-glas en inglés) han sido aisladas en el país, lo que constituye AIC: ¿Participan otros investigadores?un obstáculo para la producción de tomate, chile, frijol, soja,cucurbitáceas y otros cultivos en México. YCC: En el proyecto Ingeniería de plantas: diseño de plantas resistentes a los begomovirus de mayor importancia en Mé-AIC: ¿Qué mecanismo emplea en esta investigación xico, colaboran de Cátedras CONACYT-UCol, Sara Centenobiotecnológica? Leija,; la catedrática CONACYT, asignada al INIFAP, Campo Experimental Zacatecas, Silvia Salas Muñoz; de la UCol, elYCC: En el proyecto usamos una clase de ácido ribonuclei- doctor Vrani Ibarra Junquera; y del IPICYT, los investigado-co (RNA, por sus siglas en inglés) pequeño de entre 21 a res, Gerardo Rafael Argüello Astorga y Ángel Alpuche Solis;25 nucleótidos de largo llamado microRNA (miRNA). Estos así como el doctor Jorge Armando Mauricio Castillo, de lamiRNAs regulan la expresión de los genes a nivel post-trans- Universidad Autónoma de Zacatecas (UAZ).cripcional, mediante la degradación del RNA mensajero, quese conoce como mRNA o la represión de la traducción. Este AIC: ¿En este proyecto pueden colaborar estudiantes?mecanismo de regulación es un proceso propio de célulaseucariotas que estamos dirigiendo para silenciar los genes YCC: Sí, invito a participar a estudiantes del nivel superior ovirales. A la fecha, nosotros hemos diseñado miRNAs artifi- maestría de las áreas biológicas.ciales (amiRNAs) con la capacidad de adherirse al mRNA degenes de Begomovirus. ContactoEn teoría, si un amiRNA puede unirse al mRNA de los genes Dr. Yair Cárdenas Conejodel virus, este ya no podrá replicarse y la infección viral no yair.cardenas@gmail.comse establecerá, evitando la generación de los síntomas enlas plantas. 19

Contribuciones a la ProducciónFERTILIZACIÓN BIOLÓGICACon algas, bacterias y hongosTexto tomado de CONACYT-Agencia Informativa.http://conacytprensa.mx/index.php/tecnologia/biotecnologia/18108-fertilizacion-biologica-algas-bacterias-hongos Científicos del Departamento de Parasitología de la Univer- tamente a campo, este tipo de innovación tecnológica nos sidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN) desarro- permitirá tener como institución el desarrollo de formula- llan inoculantes microbianos para fomentar el crecimiento ciones de biofertilizantes para su uso agrícola, en la parte de de las plantas de forma sustentable, con potencial aplica- fijación de nitrógeno, tanto de tipo simbiótico como asim- ción en el sector agroindustrial. biótico, para su aplicación en leguminosas o cereales de tipo forrajero para la industria alimentaria de nuestro país”, pun- El uso de inoculantes microbianos es una forma de fertili- tualizó el doctor Gallegos Morales.zación biológica que consiste en utilizar las propiedades de los microorganismos para asociarse con las plantas. Esta El científico aclaró que estos inoculantes microbianos no asociación les permite tener humedad y algunos nutrientes, solo se pueden aplicar a cultivos, también en áreas de re- mientras ellos proporcionan su capacidad de fijar nitrógeno creación, incluso áreas deportivas. al vegetal. La simbiosis enriquece la planta, sin la necesi- dad de fertilizar total o parcialmente un cultivo de forma Algunos cultivos donde pueden aplicarse son forrajes como sintética. alfalfa, avena y cebada; en cultivos de importancia agroali- mentaria como soya, frijol y en diferentes tipos de zacates.“Es básicamente tratar de usar las propiedades que tienen las bacterias, algas y hongos, de poder fijar nitrógeno at- “Es proporcionar a la planta un microorganismo, una condi- mosférico, solubilizar fósforo, calcio, potasio y dejárselo ción que no está presente en el suelo, porque la mayor parte disponible a las plantas, sustituyendo con ello el uso, en una de los suelos en México están contaminados con una gran determinada medida, de fertilizantes químicos que se fabri- diversidad de plaguicidas. La flora microbiana presente en can con base en el nitrógeno atmosférico o los fosfatos y esos suelos casi ha desaparecido, la incorporación nueva- otros minerales extraídos de minerales”, comentó el doctor mente de esa microflora benéfica permitirá que el cultivo se Gabriel Gallegos Morales, profesor investigador del Depar- desarrolle mejor”, subrayó el parasitólogo. tamento de Parasitología de la UAAAN. El científico Gallegos Morales añadió que el siguiente paso El especialista indicó que el uso de este tipo de microorga- del proyecto es desarrollar una planta piloto para formular nismos para poder solubilizar o poder fijar estos compues- y aplicar a mayor extensión estos inoculantes microbianos tos en las plantas retribuye mucho en la fertilización a nivel para probar su efectividad. de campo, ya que la mayoría de los fertilizantes químicos se pueden lixiviar, es decir, que al regar un cultivo parte del “Antes de transferir la tecnología tenemos que tener las fertilizante lo absorben las plantas, pero también otra can- demostraciones que permitan comprobar que los mate- tidad se va al subsuelo y a las fuentes de agua, incremen- riales trabajan bien. En ese sentido, la universidad tiene tándose los nutrientes y los problemas de eutrofización en como proyecto a corto plazo tener una planta piloto de lagos y ríos. formulación de materiales biofertilizantes para su uso en la agricultura, y en ello entran los inoculantes microbianos“Estamos recuperando microorganismos de este tipo para para leguminosas (frijol y alfalfa) y gramíneas (trigo, ave- poder formularlos en laboratorio y poder incorporarlos de na, sorgo), que son las plantas donde estamos enfocados”, manera específica a cultivos vegetales. Por ejemplo, en le- enfatizó el doctor. guminosas hay microorganismos muy interesantes como son Rhizobium y Sinorhizobium, que están poco disponibles Para finalizar, el especialista recalcó que esta investigación en el país, al igual que Azotobacter y Azospirillum para gra- busca tener un impacto social en el sector agrícola y en el míneas. Sin embargo, son muy útiles en la agricultura orgá- desarrollo tecnológico de nuestro país, donde los alumnos nica, sustentable y en la reducción de la contaminación am- de apoyo en formación de nuestra universidad son parte del biental por fertilizantes de tipo químico o sintético”, señaló recurso humano fundamental para tener éxito. el investigador. MICROFLORA BENÉFICA Gallegos Morales agregó que actualmente buscan incre- Contacto mentar su referencia de cultivos y de cepas, al generar una Gabriel Gallegos Morales, Profesor investigador del Departamento de Para- colección microbiana que permita tener una diversidad de sitología, UAAAN. microorganismos que puedan aplicarse bajo diferentes con- ggalmor@uaaan.mx diciones ambientales y de tipo de suelo. gabriel.gallegos@uaaan.mx “Estamos tratando de hacer formulación de estos materia- les para prolongar su sobrevivencia y poder aplicarlos direc-20

Contribuciones a la ProducciónBIOFERTILIZANTEpara zonas áridasTexto tomado de CONACYT-Agencia Informativa.http://conacytprensa.mx/index.php/ciencia/ambiente/18705-biofertilizante-zonas-aridas Un equipo de estudiantes del Instituto Tecnológico El Llano Fertibakter son cápsulas en forma de gel que se aplican al—perteneciente al Tecnológico Nacional de México (TEC- suelo y cuya función es mantener la viabilidad de las bacte- NM)— desarrolla un biofertilizante en forma de cápsulas de rias en condiciones de sequía, principalmente en tierras de gel que contiene Rhizobium y Azospirillum, un par de bacte- cultivo donde no existan sistemas de riego, esto permite rias que favorecen el desarrollo radicular de las plantas. que Rhizobium y Azospirillum mantengan su capacidad fer- tilizante durante el ciclo agrícola. El estudiante José Arturo González Ibarra indicó que el equipo de trabajo participante en este proyecto seleccionó “El mucílago de nopal lo usamos como un vehículo biológico, Rhizobium y Azospirillum para aprovechar el nitrógeno al el cual protege la bacteria y le da condiciones energéticas máximo y de forma natural (orgánica), generando nuevas y de humedad. Hay que destacar que durante el ciclo de células, propiciando así el buen desarrollo de la planta y un cultivo la bacteria será funcional, aunque no tenga agua. mayor follaje. Este producto además de actuar como fertilizante orgánico, también ayuda a la regeneración del suelo y al ahorro del“También puede generar aminoácidos y, de esta forma, tener agua”, subrayó. raíces más funcionales, permitiendo una mejor absorción de agua y nutrientes. Entonces, si tenemos una raíz funcional Para finalizar, el asesor Fabián Cruz Macías manifestó que y bien desarrollada, por ende, tenemos mayor producción, ya se han realizado pruebas piloto en hortalizas y plantas rendimiento y sanidad en las plantas”, detalló en entrevista del semidesierto, cuyos resultados están siendo evaluados para la Agencia Informativa Conacyt. con la intención de elaborar a futuro un paquete tecnoló- gico para el uso y manejo de dicho producto. Por su parte, Para ello, consultaron estudios de metabolismo bacteriano; los estudiantes agregaron que la producción masiva de este sin embargo, observaron que en el mercado, la mayoría de biofertilizante tiene alto potencial, no solo en la región sino los biofertilizantes con estas cepas bacterianas son líquidos también en cualquier tierra de cultivo, debido a su gran ver- o sólidos, que funcionan bien solamente en condiciones de satilidad y adaptabilidad. humedad, pero no son efcientes en climas semidesérticos. Azospirillum pertenece al grupo de rizobacterias promoto-“Nosotros estamos utilizando el mucílago de nopal como ras del crecimiento vegetal. Esta capacidad ha sido atribuida medio encapsulante de las bacterias, entonces lo que esta- principalmente a la fijación del nitrógeno y producción de mos haciendo es encapsular las bacterias dentro del mucíla- fitohormonas. Estas bacterias producen ácido indol-3-acé- go, y este sería nuestro biofertilizante”, precisó. tico (AIA), un tipo de auxinas que inducen cambios morfoló- gicos en el sistema radical de las plantas y, además, pueden actuar como moléculas de señalización en la interacción planta-bacteria. 21

Contribuciones a la biofortificación de cultivosCIENCIA GOURMETcon maíz mejoradoTexto tomado de CONACYT-Agencia Informativa.http://www.conacytprensa.mx/index.php/ciencia/salud/18836-desarrollan-variedad-de-maiz-vitaminado-con-mayor-aporte-nutrimental Investigadores del Laboratorio Nacional PlanTECC, con del CONACYT, y que realizan una labor de difusión del sede en el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados Vitamaíz con la participación de los investigadores y es-(CINVESTAV) Unidad Irapuato, del Instituto Politécnico Na- tudiantes en eventos gastronómicos, donde es utilizado cional (IPN), desarrollaron vitamaíz, variedad de maíz (Zea para la elaboración de productos como tamales, tortillas, mays) con más propiedades nutrimentales a través del me- tostadas y gorditas. joramiento genético convencional de maíces azules criollos. “Actualmente se ofrecen productos de Vitamaíz en la carta El investigador del departamento de Ingeniería Genética del de un restaurant de cocina tradicional gourmet de la ciudad CINVESTAV Irapuato, Axel Tiessen Favier, aseguró que este de Irapuato que se llama Bixa. Los investigadores también proyecto, que se ha consolidado en los últimos 10 años, trabajan en una iniciativa para desarrollar un pinole –que es tiene como objetivo el desarrollar de nuevas variedades un alimento tradicional mexicano elaborado con granos de de maíz, que rindan más que los criollos y que contengan maíz tostados y molidos, mezclado con cacao y piloncillo– más nutrientes que los que actualmente se encuentran en con mayores propiedades nutrimentales. el mercado. Desde tiempos prehispánicos los aztecas y mayas consu-“Es uno de los proyectos que estamos desarrollando en el mían el pinole para tener energía cuando realizaban recorri- Laboratotio Nacional PlanTECC, se trata de una variedad dos muy largos, esto se debe a que tiene un índice glucémi- que combina maíces criollos azules, o pigmentados, que ya co de liberación lenta, a diferencia de la tortilla, el pan o el existían en el Estado de México, Morelos y Puebla, con las azúcar de refresco que liberan glucosa mucho más rápido. ventajas agronómicas de los maíces modernos. Esto lo hici- La harina de maíz tostado pudiera ser un buen alimento mos a través de mejoramiento genético convencional, o sea para diabéticos” aseguró. no es transgénico, sino por medio de cruzas, polinización y selección”, detalló. El investigador del Cinvestav Unidad Irapuato destacó que actualmente se estudia cómo el pinole elaborado con Vita-Tiessen Favier, miembro del Sistema Nacional de Investiga- maíz contribuye también a mejorar los procesos cognitivos dores (SNI) nivel II, puntualizó que este maíz desarrollado y la memoria, de forma que podría contemplarse como una en el PlanTECC cuenta con compuestos orgánicos que le opción de suplemento alimenticio para los desayunos de ni- dan un mayor valor nutricional respecto al maíz blanco, en ños en etapa escolar y adultos mayores con demencia senil. particular carotenoides como la luteína, betacaroteno, zea- xantina así como un aumento de antioxidantes y antociani- “Actualmente estamos trabajando con una investigadora de nas, que le dan a la planta las coloraciones características la Universidad de Guadalajara, la doctora Carmen Gurrola, púrpura, azul y negro. con quien buscamos conjuntar esta evidencia empírica y anecdótica para pasar a la etapa científica”, subrayó. CIENCIA A LA CARTA Axel Tiessen Favier sostuvo que la finalidad de este trabajo El investigador del CINVESTAV Unidad Irapuato, señaló de investigación es posicionar al pinole, elaborado con Vita- que actualmente cuentan con el financiamiento a través maíz, en el mercado de productos de la salud, los alimentos de la convocatoria de Atención a Problemas Nacionales nutritivos y funcionales. Tabla Nutrimental del VitaMaíz “El valor agregado del Vitamaíz en el pinole otorga importantes beneficios a personas que COMPUESTO MAÍZ BLANCO VITAMAÍZ UNIDADES requieren de alternativas para cuidar su salud, como por ejemplo deportistas de carreras de Almidones 70 70 % larga duración que buscan tener un mayor ren- dimiento al consumir más proteínas y menos Proteínas 10 10 % azúcares. En el caso del Vitamaíz, el PlanTECC está trabajando en el registro varietal ante el Lípidos 3.1 3.5 % Sistema Nacional de Inspección y Certificación de Semillas (SNICS), de la Secretaría de Agri- Sacarosa 30 34 umol/gPS cultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (Sagarpa)” finalizó. Glucosa 55 55 umol/gPS Contacto Fructuosa 18 18 umol/gPS Dr. Axel Tiessen Favier. Investigador del Departamen- to de Ingeniería Genética, Centro de Investigación y de Triptófano 1.9 2.2 mg/gPS Estudios Avanzados (CINVESTAV) Unidad Irapuato. atiessen@ira.cinvestav.mx Aminoácidos 1.4 1.2 mmol/gPS Carotenos 0 2.5 ug/gPS Antocianinas 0 10-25 mg/gPS Poder antioxidante 2 4mM Trolox/gPS22 Fuente: Departamento de Ingeniería Genética CINVESTAV Unidad Irapuato

Contribuciones a la biofortificación de cultivosFORTIFICAN PLANTAS DEinterés agrícola con yodo y selenioTexto tomado de CONACYT-Agencia Informativa.http://www.conacytprensa.mx/index.php/tecnologia/biotecnologia/19982-plantas-interes-agricola-yodo-selenio Investigadores del Departamento de Horticultura de la Uni- cantidad de antioxidantes tengamos una mayor tolerancia versidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN) estu- al estrés, y efectivamente cuando los ponemos a prueba dian el potencial del yodo (I) y el selenio (Se) para fomentar frente algunos eventos de estrés, obtenemos una mayor la bioestimulación de plantas de interés agrícola. tolerancia y, del mismo modo, hemos encontrado cuáles son las concentraciones finales de selenio y yodo al cose-“En los humanos es importante que tengamos disponibilidad char”, puntualizó el investigador. de yodo y selenio porque estos elementos normalmente in- gresan en nuestra dieta en bajas o muy bajas cantidades. En Respecto a las concentraciones, el científico señaló que la actualidad se busca, por medio de una técnica denomina- son bastante pequeñas aplicadas en una solución nutritiva: da biofortificación, que las plantas que comemos aporten de uno a dos mg/l (miligramos sobre litro) de yoduro de cantidades adecuadas de estos elementos”, explicó el doc- potasio y de 0.5 a 1.5 mg/l de selenito de sodio una vez tor Adalberto Benavides Mendoza, profesor investigador por semana. Sin embargo, para ambos elementos se ha en- del Departamento de Horticultura de la UAAAN y miembro contrado que la mejor forma de aplicación es por aspersión nivel II del Sistema Nacional de Investigadores (SNI). foliar cada semana o cada 15 días, usando de dos a cinco gramos de yoduro de potasio y de 0.5 a dos gramos por“Una ventaja adicional es que las plantas, cuando les pro- cada mil litros de agua. Además, estas aplicaciones tendrán porcionamos las cantidades adecuadas de selenio y yodo, un costo bajo para el agricultor, ya que rondarían entre los son más tolerantes al estrés, crecen mejor y tienen ciertas 100 y 200 pesos mexicanos. características que son importantes desde el punto de vista nutricional, por ejemplo, tienen más antioxidantes”, indicó Este año, en colaboración con el CIQA, los científicos de la el investigador. UAAAN buscarán regular la liberación de estos dos elemen- tos usando materiales desarrollados en ese centro de inves- El científico aclaró que consumir selenio en altas cantida- tigación. La idea es aplicar al suelo materiales biodegrada- des implica riesgo de toxicidad, tanto para las plantas como bles que liberen de forma constante pequeñas cantidades para los humanos, por lo que es necesario hacer pruebas de yodo y selenio, de tal forma que la disponibilidad para con diferentes métodos de aplicación y concentraciones en la planta se mantenga constante, además de fomentar la distintas especies vegetales en sistemas de cultivo en suelo, disminución de contaminación en agua y suelo. así como sistemas sin suelo como la hidroponía. “Tenemos proyectado y comenzamos a trabajar este año Con este proyecto, los especialistas buscan fortalecer las cómo regular la liberación de estos dos elementos, de tal plantas y promover su crecimiento, e incluso ahorrar recur- manera que estén siempre disponibles en cantidades pe- sos al producir frutas y verduras de mayor calidad para los queñas para la planta. Estamos trabajando, en colaboración consumidores, y más resistencia contra patógenos y diver- con el CIQA, en el desarrollo de materiales que absorben es- sos tipos de estrés como salinidad, baja o alta temperatura, tos elementos y los liberan de forma prolongada, sin perder- etcétera. los por lavado o volatilización”, destacó Benavides Mendoza.“Lo que estamos haciendo es realizar pruebas sobre cuáles 23 son las cantidades, cuáles son las formas de aplicación, es decir, probamos concentraciones, de qué forma lo puedo aplicar en la semilla o en los tubérculos antes de la siem- bra; igualmente puede añadirse en las plántulas antes del trasplante o en la planta que está produciendo o, inclusive, lo puedo aplicar antes de la cosecha para mejorar la compo- sición de lo que voy a obtener”, detalló Benavides Mendoza. En colaboración con otras instituciones como el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA), CINVESTAV Saltillo, la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL), Cátedras CONACYT y el Colegio de Postgraduados, han definido concentraciones adecuadas de selenio y yodo para especies de tomate, papa y maíz, tanto en cultivos con sue- lo como en cultivos sin suelo.“Hemos observado que estas plantas, cuando añadimos estos compuestos, incrementan la concentración de antio- xidantes en sus tejidos. Se esperaría que al incrementar la

Contribuciones al aprovechamiento de subproductos y a procesos agroindustrialesAPROVECHAMIENTO DE LOSsubproductos del mango para laindustria alimenticiaPascual-Ramírez, J., Salazar-Montoya, J. A., Méndez-Castrejón, M. P., Ramos-Ramírez, E. G.Departamento de Biotecnología y Bioingeniería. CINVESTAV-IPN. Av. IPN 2508. Col. San Pedro Zacatenco. México, D. F. Código Postal 07360*Email: eramos@cinvestav.mx LA PRODUCCIÓN DE MANGO EN MÉXICO Por otra parte, el volumen de producción entre los años 2010 a 2015 no ha sufrido grandes cambios (Tabla 1), yEl mango es el fruto del árbol denominado Manguifera indi- se tiene que para el año 2015 la producción nacional deca L., el cual pertenece a la familia de las Anacardiaceas, su mango se ubicó en 1 775 506.77 toneladas. Por lo ante-producción se distribuye por la mayoría de los climas tro- rior, el cultivo del mango en México ocupa el cuarto lugar enpicales a nivel mundial. La distribución de este cultivo ini- producción frutícola nacional después de la naranja, limón yció por el sudeste asiático y más tarde llegó al archipiélago plátano (SIAP-SAGARPA, 2012).Malayo; los portugueses lo llevaron primero al continenteAfricano y posteriormente a las costas de Brasil, y de ahí se Tabla 1. Producción de mango entre losdistribuyó al resto de América (Samson, 1991). Actualmen-te, los principales países productores de mango a nivel mun- años 2010 a 2015dial son India, China, Tailandia, Indonesia, México, Pakistány Brasil (FAO, 2012). Año Volumen cosechadoDatos del Servicio de Información Agroalimentaria y Pes- (Toneladas)quera (SIAP, 2017), organismo descentralizado de la Se-cretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca 2010 1 632 649.34y Alimentación (SAGARPA), indican que la producción de 2011 1 536 654.24mango en México abarca la mayoría de las regiones tropi- 2012 1 465 190.35cales, por lo que Guerrero, Sinaloa y Nayarit son los Estados 2013 1 603 809.53que aportan poco más del 50 por ciento de la producción 2014 1 451 890.39nacional de mango (Figura 1). Quedando menos del 50 por 2015 1 775 506.77ciento distribuido en otros Estados de la República, entrelos que se pueden mencionar Chiapas, Michoacán y Oaxaca.Figura 1. Producción de mango en México entre los De acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM-129- años 2010 a 2015. SCFI-1998 se distinguen dos grupos de mango: Indostano y Mulgova (Figura 2). El grupo Indostano se carac- 2% 2% teriza por frutos de forma esférica, pulpa fibrosa, cáscara gruesa y semilla grande, tales como las va- 3% riedades Keitt y Tommy Atkins; el grupo Mulgova incluye frutos de cáscara delgada, forma alargada, 5% Guerrero pulpa suave y semilla pequeña, las principales va- Nayarit riedades son Manila, Ataulfo y Alfonso. El grupo 7% 22% Sinaloa Mulgova ha sido usado como materia prima para la industria de alimentos debido a su alto conteni- Chiapas do de jugo, mientras que el grupo Indostano solo8% Oaxaca se consume en fresco como fruto de mesa, ya que Michoacán debido a sus características físicas despierta poco interés en la industria de los alimentos procesados. 16% Veracruz 10% Jalisco Colima 12% 13% Campeche Otros Elaboración propia con datos del SIAP.24

Contribuciones al aprovechamiento de subproductos y a procesos agroindustrialesFigura 2. Mango Indostano (izquierda) y Mulgova La producción de mango se realiza de manera estacional y (derecha). Las variedades Keitt y Tommy Atkins llega a un punto de máxima producción en la cual los pre- cios de comercialización decaen notablemente, tiene una son las que se producen en mayor volumen siendo vida de anaquel muy limitada debido a la alta tasa de res- Sinaloa, Michoacán, Nayarit, Chiapas, Guerrero, piración, por ser un fruto climatérico (Saucedo y Arévalo,Oaxaca y Veracruz los principales Estados produc- 1994) y muchas veces este factor ocasiona que los frutos se queden en las huertas sin ser cosechados debido al bajo tores (Montaño et al., 2012). precio. Además, un factor que contribuye a la generación de desperdicios es la antracnosis, el cual es causado por hon- gos del género Colletotrichum y ocasiona daños pre y post- cosecha (Árias-Suárez et al., 2004). En este caso los daños se manifiestan por lesiones oscuras en la cáscara (Figura 4), que posteriormente desencadena daños en la pulpa, pu- diendo ocasionar la pudrición del fruto en su totalidad. Figura 4. Daños por antracnosis en frutos de mangoLa producción de mango tiene una gran derrama económica GENERACIÓN DE PRODUCTOS Y SUBPRODUCTOSen nuestro país, pudiendo realizarse comercio interno y ex-portación de frutos frescos. En la Figura 3 se muestra un re- Existen varios factores que pueden permitir la producciónsumen de la exportación, en el cual es posible apreciar que de subproductos (Figura 5) de los frutos de mango, entrede abril a julio se obtienen los mayores ingresos por concep- ellos se puede mencionar el daño por antracnosis, la caídatos de exportación, misma que se realiza principalmente a en los precios y los desechos de la industria de jugos; deEstados Unidos. esta manera, se puede obtener cantidades importantes de cáscara, semilla, frutos sobre madurados o frutos con da- ños por hongos. Todos los subproductos mencionados pue- Figura 3. Importancia económica de las exportacio- den ser susceptibles de ser aprovechados como fuente de nes de mango (2010 a 2015). compuestos de interés agroindustrial. Figura 5. Composición porcentual en peso de las fracciones de mango. Cáscara (17 %) Pulpa (68 %) Semilla (15 %)Año 2015 Año 2014 Año 2013Año 2012 Año 2011 Año 2010 25

Contribuciones al aprovechamiento de subproductos y a procesos agroindustriales La cáscara y semilla no son aprovechadas y se desechan pH, acidez titulable y sólidos solubles totales en la pulpa, al ambiente, generando residuos para la proliferación de in- utilizando las técnicas estandarizadas de la AOAC, 1995 sectos y en algunos casos la eutroficación de cuerpos de (Association of Official Analytical Chemist). Se realizó la agua. Estudios previos demuestran que a partir de la cásca- separación de fracciones de forma manual, cuantificando ra se puede extraer pectinas, fibras y algunos antioxidantes de manera independiente el peso (g) de las fracciones: (Ajila et al., 2007). Kittiphoom (2012) indica que la semilla cáscara, pulpa y semilla. A la semilla se le eliminó la tes- de mango es rica en proteína cruda, lípidos, cenizas, fibra ta y la cubierta pergaminosa interna para liberar al ger- dietaria, carbohidratos y algunos minerales como el pota- men. Esta fracción fue dividida en dos grupos. El primero sio, magnesio y calcio. Las proteínas del germen son ricas se deshidrató hasta peso constante, en una estufa a 50°C, en glutamato, leucina, alanina, aspartato, arginina y valina, posteriormente se molió y tamizó para realizar el análisis entre otros (Fowomola et al., 2010). químico proximal y la identificación de almidón usando so- lución de Lugol (solución de yodo y yoduro de potasio). El FUENTE DE NUTRIENTES segundo grupo se molió en un procesador de pulpa para realizar la extracción de almidón, usando el método de Actualmente, del mango sólo se aprovecha la pulpa en la Kaur et al (2004) con algunas modificaciones. El almidón alimentación humana, ya que es una fracción rica en nu- obtenido se deshidrató hasta peso constante y se le cuan- trientes entre los que se encuentran los carbohidratos, ca- tificaron carbohidratos totales por el método de Dubois et rotenoides y polifenoles. En la Tabla 2 se observa el perfil al., (1956) y la relación amilosa/amilopectina usando la nutricional general de la pulpa de mango, sin embargo, se metodología propuesta por McGrance et al (1998). sabe que la composición puede cambiar en función de la va- riedad, origen geográfico y estado de madurez; en muchos En los frutos verdes se cuantificaron los sólidos solubles to- casos esto determina el uso al que se le destine (Vásquez- tales (SST) obteniendo un valor promedio de 13.3±0.72 °Bx, Caicedo et al., 2002). mientras que en los frutos maduros se encontró una canti- dad mayor de este componente al alcanzar 17.22±0.80 °Bx Tabla 2. Composición química de SST. La acidez titulable se cuantificó como el porcentaje de la pulpa de mango de ácido cítrico, para los frutos verdes se determinó un valor de 0.38±0.05 por ciento, mientras que en frutos maduros Componente Cantidad la acidez disminuyó a 0.03±0.01 por ciento. Estos valores (100 g de pulpa fresca) sirven para caracterizar un estado verde contra uno maduro, en forma cuantitativa; en los mangos verdes hay alta acidez, Agua 83 g mientras que en los maduros hay un aumento del grado de dulzor debido a la producción de azúcares simples. Proteínas 0.5 g Los frutos de la variedad Keitt poseen mayor cantidad por- Grasas 0 centual de cáscara (17.07±1.28 por ciento) comparado con Tommy Atkins (11.50±2.11por ciento), mientras que Carbohidratos 15 g la cantidad de semilla se ubicó en 10.86±0.51 por ciento para mango Keitt y 9.02±2.33 por ciento en la otra varie- Fibra 0.8 g dad, estos resultados indican que no hay diferencia entre la cantidad de semillas; en la cantidad de cáscara si hubo Calcio 10 mg diferencias entre las variedades. Schieber et al., (2001) reportan que los subproductos del mango (cáscara y se- Hierro 0.5 mg milla juntos) se ubican en promedio en un 35 por ciento y se menciona que en algunos casos esta cantidad puede Vitamina A 600 UI subir hasta el 60 por ciento, dependiendo de la variedad. Otros frutos también generan cantidades importantes de Tiamina 0.03 mg subproductos como el maracuyá (75 por ciento) y pláta- no (30 por ciento) (Anand y Maini, 1997; Schieber et al., Riboflavina 0.04 mg 2001) y en estos casos, también se propone obtener algún producto de valor agregado a partir de los subproductos. Vitamina C 3 mg Los datos mostrados sustentan la necesidad de proponer estrategias para el aprovechamiento de la semilla de man- OBTENCIÓN DE ALMIDÓN COMO NUEVO ADITIVO go basado en su composición. ALIMENTARIOS A PARTIR DEL MANGO Mediante el análisis químico proximal del germen de la se- En esta investigación se estudió el aprovechamiento de sub- milla, de las dos variedades de mango estudiadas (Tabla productos de variedades de mango como fuentes potencia- 3), se observó que los carbohidratos son los componentes les para la extracción de almidón, debido a que el almidón más abundantes al alcanzar valores alrededor del 75 por es un aditivo que tiene gran importancia por su propiedades ciento en base seca, superando notablemente a todos los como agente espesante en diversos alimentos. Las semillas demás componentes. Un caso similar ocurre con la varie- de mango Indostano de las variedades Keitt y Tommy At- dad de mango Totapurri producido en la India, en donde se kins, en estados verde y maduro, fueron analizadas para co- determinó 69.77 por ciento de carbohidratos en la harina nocer su potencial como fuente de obtención de almidones de la semilla de este mango (Yatnatti et al., 2014). (Ramos-Ramírez et al., 2016). Los frutos fueron cosechados en mayo de 2013 y se ad- quirieron en la Central de Abasto de la Ciudad de México. La selección física se basó en la uniformidad de tamaño, forma, peso y color de los frutos de acuerdo a la NMX- FF-058-SCFI-2006. A nivel laboratorio, se analizó la ca- lidad de la materia prima mediante la cuantificación de26

Contribuciones al aprovechamiento de subproductos y a procesos agroindustrialesTabla 3. Composición química proximal del germen Como se puede observar en la Figura 6, el almidón de man- de mango Keitt y Tommy Atkins. go Tommy Atkins verde presentó la menor relación amilosa/ amilopectina (28.92±0.16 por ciento) mientras que en el Variedades almidón de semilla de mango Keitt maduro se encontró unComposición (%) valor superior (37.93±0.87 por ciento). Comparativamen-Cenizas Keitt Tommy Atkins te, los autores Kawaljit y Seung-Taik (2008) reportaron unaLípidos relación porcentual de 36.42 para almidón de maíz, 40.44Proteínas 08.43±0.06 02.53±0.10 en almidón de semilla de mango Chausa, así como 50.61Fibra cruda en almidón de semilla de mango Kuppi (variedades cultiva-Carbohidratos 07.80±0.23 12.01±0.26 das en Korea del Sur). Como se observa en nuestro traba- jo, los almidones mexicanos analizados tienen una relación 06.76±0.14 04.81±0.06 de amilosa/amilopectina cercano a lo que se ha reportado para otras variedades de mango. Al comparar con almidón 02.10±0.14 04.07±0.08 de maíz, Salinas-Moreno et al., (2003) reportó que el almi- dón de maíz nixtamalizado comercial contiene mayor canti- 74.91±3.53 76.58±4.86 dad de amilopectina (entre 70 a 76 por ciento) y el resto es de amilosa, Kawaljit y Seung-Taik (2008) determinaron unaEs importante mencionar que el germen al ser un órgano relación amilosa/amilopectina de 36.42; con base en lo an-de reserva del fruto, también presenta cantidades impor- terior, los resultados de este estudio indican que el almidóntantes de lípidos y proteínas. Sin embargo, debido a que de la semilla de mango podría tener una composición similarla cantidad de carbohidratos es mayor, en este trabajo se con respecto al almidón de maíz, y esto lo podrían proyectarprocedió a realizar el estudio basado en este componen- como buena fuente de obtención de almidón.te. La prueba de yodo sobre el germen indicó la presenciade almidón en cantidades importantes, ya que la muestra Por todo lo anterior, la semilla de mango puede ser unaanalizada se tiñó de color púrpura al interaccionar con la fuente importante para la extracción de almidón, y otrossolución de Lugol. Por lo anterior, se procedió a realizar la compuestos de gran importancia, como los polifenoles, lasextracción de almidón, usando agua destilada como medio pectinas, aceites y la obtención de fibra dietaria. Esto indicade dispersión y purificación. Los resultados pueden verse en que es posible generar valor agregado al cultivo a partir della Tabla 4, donde se puede apreciar que las semillas de los aprovechamiento de la semilla, evitando así problemas defrutos verdes presentaron mayor cantidad de almidón, que contaminación ambiental.los frutos maduros. PERSPECTIVASHassan et al., (2013) reportan rendimientos de almidón de52.8±1.2 por ciento a 65.37±1.11 por ciento, para cuatro Los frutos de mango son una fuente importante de nutrien-semillas de variedades de mango nigerianas (Bintasuga, tes debido a su composición química proximal, sin embargoDankamaru, Pararand y Peter). Cabe señalar que los resul- como resultado de su explotación comercial y consumo entados de la extracción de almidón en frutos verde y maduro fresco, como fruto de mesa (Figura 7), se generan cantida-indican que conforme los frutos maduraron hubo una trans- des importantes de subproductos que pueden ser aprove-formación de los gránulos de almidón hacia otros compues- chados para la extracción de aditivos alimentarios.tos más sencillos, como los azúcares simples. Figura 7. Variedades de mangos nativosA los almidones extraídos se les analizó la pureza (Figura como fruto de mesa.6) mediante la cuantificación de los azúcares totales, loscuales se ubicaron en más del 90 por ciento, con excepcióndel almidón extraído de la variedad Tommy Atkins verde, enel que se determinó 80 por ciento de pureza, esto se debeposiblemente a que los frutos presentan diferentes caracte-rísticas fisiológicas por ser de diferentes cultivares.Figura 6. Caracterización química de los almido- nes de mango (a:amilosa, ap:amilopectina). 27

Contribuciones al aprovechamiento de subproductos y a procesos agroindustriales De acuerdo a las estadísticas reportadas para 2015 (SIAP, Kaur, L. J., Sing, and Liu, Q., 2007. Starch - A Potential Biomaterial 2017) se tuvo una producción de 1 775 506.77 toneladas for Biomedical Applications. In: Nanomaterials and Nanosystems de mango en México. Considerando que en promedio la for Biomedical Applications. Mozafari Editors. 83-98 cantidad de cáscara se ubica en 17 por ciento y de semilla en 15 por ciento con respecto al peso total del fruto (Figura Kawaljit, S. S. y Seungh-Taik, L. 2008. Structural characteristics 5), esto implica que durante un año es posible producir 301 and in vitro digestibility of mango kernel starches (Manguifera indi- 836 toneladas de cáscara y 266 326 toneladas de semilla, ca L). Food Chemistry. 107: 92-97. volumen de subproductos que pueden servir como materia prima para posible procesamiento industrial de cáscara y Kittipoom S., 2012. Utilization of mango seed. International Food semilla. Por ejemplo, con el dato promedio de rendimien- Research Journal 19(4): 1325-1335. to de extracción de almidón (47 por ciento) de semilla de mango (Tabla 4) se puede afirmar que para 2015 se pudo McGrance, S. J., Cornell, H. J. y Rix, C. J. 1998. A simple and rapid haber obtenido 125 173 toneladas de almidón de esta colorimetric method for the determination of amylose in starch fuente vegetal; de esta manera se podría considerar un va- products. Starch. 50: 58-63. lor económico potencial de un subproducto, que se desecha en muchos casos como basura orgánica. La diversificación Montaño G., Morales V., Pacheco L., 2012. La Producción y el valor del aprovechamiento de cada una de las fracciones de los de mango en México. Agro Entorno. 38. frutos de mango (cáscara, pulpa y semilla) pueden contri- buir a generar valor agregado al cultivo. NMX-FF-058-SCFI-2006. Productos alimenticios no industrializa- dos para consumo humano – Fruta fresca – Mango (Manguifera Tabla 4. Rendimiento en la extracción de almidón. indica L.) – Especificaciones. Variedad Estado de Almidón NOM-129-SCFI-1998. Información comercial – Etiquetado de pro- madurez extraído (%) ductos agrícolas – Mango. Keitt Verde 66.74±3.35 Ramos-Ramírez, E. G., Sierra-López, D., Pascual-Ramírez, J., Sala- Maduro 54.69±1.30 zar-Montoya, J. A. 2016. Extraction and characterization of food biopolymers from by products of mango (Manguifera indica L.). Po- Tommy Atkins Verde 41.69±2.20 lymat Contributions. 1: 55-58. Maduro 26.74±1.28 Salinas-Moreno, Y., Pérez-Herrera, P., Castillo-Merino, J. y Álvarez- Rivas, L. A. 2003. Relación amilosa:amilopectina en el almidón de harina nixtamalizada de maíz y su efecto en la calidad de la tortilla. Revista Fitotecnia Mexicana. 26 (2): 115-121. REFERENCIAS Samson, J. A. 1991. Fruticultura tropical. Editorial Limusa. Primera edición. México. Anand, J. 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Vijayalakshmi, D. y Chandru, R. 2014. Processing and nutritive value of mango seed kernel flour. Current research in nu- trition and food science. 2(3):170-175.28

Contribuciones al aprovechamiento de subproductos y a procesos agroindustrialesCIENTÍFICOS EMPRENDEDORESle sacan jugo a la naranjaTexto tomado de CONACYT-Agencia Informativa.http://www.conacytprensa.mx/index.php/ciencia/ambiente/17561-cientificos-emprendedores-jugo-naranjaUn equipo multidisciplinario de científicos emprendedores “Hemos encontrado literatura que señala que la producciónmexicanos fundó la empresa de base tecnológica Geco. Su de celulosa bacteriana se remonta a los años 70. Actual-primera innovación es un bioplástico fabricado con cáscara mente se describen diversos usos potenciales de esta celu-de naranja, de fácil y rápida biodegradación. losa bacteriana; por ejemplo, es utilizada con el fin de res- taurar archivos históricos, como un sustituto de las hojasEn entrevista con la Agencia Informativa CONACYT, el doc- de papel; sin embargo, a pesar de tener infinidad de usostor en ciencias con especialidad en biotecnología, Fernando potenciales en la industria, estos se han visto detenidos porVázquez Alaniz, explicó que, después de realizar diversas lo costoso que es producirla, debido a que 68 por ciento depruebas a nivel laboratorio y construir su propio biorreactor su costo neto de producción se atribuye al medio utilizadopara experimentación, el grupo de científcos creó un plás- para cultivar la bacteria”, dijo el también miembro de Cáte-tico biodegradable mediante la bacteria Gluconacetobacter dras Conacyt adscrito a la Universidad Juárez del Estado dexylinus, que se reproduce de manera natural ante la des- Durango (UJED).composición de la naranja. Vázquez Alaniz afrmó que lo que utiliza su equipo de cien-Este bioplástico tarda entre 60 y 90 días en degradarse y tíficos es la capacidad propia de la bacteria Gluconaceto-puede ser utilizado como materia prima en la fabricación bacter xylinus para producir celulosa, llevándola a un mediode textiles, envases y embalajes. Actualmente, el grupo de de cultivo que utiliza la cáscara de naranja como fuente deinvestigadores ha producido cantidades a nivel laboratorio, carbono. De esta manera, reducen el costo de producción,con lo que han evaluado sus características y degradabili- por lo que su objetivo siguiente es aumentar el rendimientodad, por lo que aún no está disponible para su comercializa- de producción de celulosa mediante una modifcación gené-ción; sin embargo, estiman que a mediados de 2018 podrán tica de la bacteria. Explicó que si sus hipótesis son ciertas,poner en funcionamiento su primera planta piloto y comer- podrán llegar a producir hasta 150 gramos de celulosa porcializar su producto. litro de medio de cultivo.Explicó que hoy en día, el equipo de científcos ha obtenido el Geco, una empresa de plásticos biodegradablesresiduo de naranja de empresas jugueras y productores delfruto referido, donaciones que no les han generado costo. Giselle Mendoza, originaria de Fresnillo, Zacatecas, expusoEn caso de requerir comprarlo, en algunos lugares han esti- que su inquietud se fortaleció en el segundo semestre demado un precio de 70 pesos la tonelada. El equipo considera 2015, cuando junto con Marlenne Perales definió esta ideala posibilidad de obtener al menos 400 kilogramos de plás- empresarial.tico biodegradable por cada tonelada de residuo de naranja. “Primero, Marlenne hizo la parte de investigación y viabilidad tecnológica a la par de mi propuesta de viabilidad comercial, para comprobar si la propuesta tenía potencial comercial. El doctor Vázquez se integró a inicios de 2016, para fortalecer el equipo con un respaldo científco debido a sus años de experiencia en el manejo de técnicas en biotecnología”. Por su parte, Marlenne Perales exteriorizó que, aunque du- rante la maestría su línea de investigación se enfocaba en el estudio de canales iónicos y canalopatías relacionadas con defectos en la visión, al integrarse a este proyecto, utilizó sus conocimientos en modificación genética de los microor- ganismos para acoplarlos a un proceso biotecnológico, que tiene como finalidad la producción de un bioplástico. “En mi formación biotecnológica, durante las cátedras del doctor Vázquez Alaniz, adquirí los conocimientos necesa- rios para la manipulación de microorganismos con fines industriales y sobre la marcha de este proyecto me fui adentrando más en el tema y consideré necesario el apoyo de alguien que contara con la experiencia que el proyecto requería para avanzar a paso firme, fue cuando contacta- mos al doctor Vázquez Alaniz para que nos apoyara como 29

Contribuciones al aprovechamiento de subproductos y a procesos agroindustriales mentor en el desarrollo biotecnológico”, expuso la exbeca- composición natural del fruto en condiciones ambientales, ria CONACYT. por lo que no se requiere un medio de cultivo con caracte- rísticas específicas de laboratorio para cultivarla. El doctor Vázquez Alaniz especificó que su desempeño y producción científica en el área de ciencias de la salud enfo- “A pesar de que México es el quinto productor de naranja a cados en biotecnología molecular y microbiología, le permi- nivel mundial, de 45 a 60 por ciento del peso de esta fruta tieron hacer uso de estas herramientas aplicadas desde un es desechada. La acumulación de estos desechos cítricos punto de vista industrial, que es el fin de la creación de Geco. genera enfermedades respiratorias y sanitarias para las co- munidades cercanas a estas grandes empresas, por lo que “Lo primero que hicimos como equipo ante mi incorporación es un problema de salud y medio ambiente”. fue comprobar que efectivamente podíamos lograr que el microorganismo produjera celulosa en nuestro laboratorio. Por otro lado, la creciente demanda mundial de plásticos y Todo lo que hemos invertido a nivel experimental en labo- la preocupación que existe por encontrar un material que ratorio ha sido con recursos propios. Compramos una cepa disminuya el grave problema de contaminación que causan certifcada por American Type Culture Collection (ATCC sus residuos, abre un nicho de oportunidad para nuevos ma- 700178) y utilizamos medios de crecimiento anteriormen- teriales y es aquí donde el bioplástico generado por Geco te reportados. Después experimentamos utilizando la cás- genera su propuesta de valor. cara de naranja como sustrato que, al ser un desecho indus- trial que prácticamente no tiene uso, lo vimos como un área El equipo de la empresa Geco está integrado por: de oportunidad para producir la celulosa a bajo costo”. - Dr. Fernando Vázquez Alaniz - Mtra. Marlenne Edith Perales García Posteriormente, el equipo exploró la posibilidad de aumen- Ambos de la Universidad Juárez del Estado de Durango tar la producción natural de la bacteria para incrementar (UJED), quienes desempeñan el desarrollo biotecnológico y la cantidad de celulosa e ideó una estrategia de ingeniería de investigación. genética que le permitiera producir cantidades mucho más - Giselle Mendoza Rocha significativas y rentables económicamente. Estudiante de la licenciatura en economía en el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM), “El objetivo de nuestra empresa es ser proveedora de plás- campus Monterrey, quien es encargada de la visión empre- ticos biodegradables, con el fin de disminuir el consumo de sarial del proyecto. plásticos de origen petroquímico y reducir la contaminación ambiental”. A finales de 2015, se estimó que se produjeron seis mil 300 millones de toneladas de desechos plásticos en el mundo y DOBLE IMPACTO AMBIENTAL se estima que para 2025 esta cifra se incremente hasta 20 veces más, de acuerdo con cifras publicadas por el Natio- El doctor Fernando Vázquez Alaniz, también maestro en nal Center for Ecological Analysis and Synthesis (NCEAS), bioquímica clínica, explicó que este producto posee un do- lo que causa un grave problema de contaminación de ríos, ble impacto ambiental, pues resuelve un problema de sa- mares, lagos, provocando además la muerte de un millón de lud al utilizar un compuesto orgánico como la naranja, que especies marinas cada año. comúnmente es desaprovechado y desechado por muchas de las industrias de jugos y alimentos, convirtiéndose en un Contacto foco de contaminación. Dr. Fernando Vázquez Alaniz feralaniz1@hotmail.com Otro de los puntos interesantes de utilizar desecho de na- Mtra. Marlenne Edith Perales García ranja es que la bacteria se produce cuando ocurre la des- mer.pega20@gmail.com Giselle Mendoza Rocha30 mendozarocha.giselle@gmail.com

Contribuciones al aprovechamiento de subproductos y a procesos agroindustrialesDESARROLLAN PELÍCULASbiodegradables a partir de cítricosTexto tomado de CONACYT-Agencia Informativa.http://conacytprensa.mx/index.php/tecnologia/biotecnologia/19007-desarrollan-peliculas-biodegradables-a-partir-de-citricos Con el fin de conseguir vías alternas que permitan la utiliza- ción de polímeros que tengan menor impacto en el ambien- te, investigadores del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM) desarrollan un nuevo sis- tema de obtención de películas biodegradables recuperan- do materiales de desecho de la misma industria alimenticia. A través de la aplicación de la ciencia básica interdiscipli- naria como la bioquímica, microbiología y la química para generar procesos con aplicación real a la industria, este tra- bajo corre a cargo de los investigadores Aurora Valdéz Fra- goso y Hugo Mújica Paz quienes han desarrollado películas biodegradables a partir de la cáscara de cítricos. Los especialistas pertenecientes al campus Monterrey, tam- bién forman parte del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) en los niveles I y II, respectivamente, explicaron para la Agencia Informativa Conacyt la importancia de la creación de estas películas para el control de desechos y su impacto en el ambiente. PLÁSTICOS FRUTALES Este trabajo tiene más de 15 años de desarrollo y todo co- menzó con la idea de generar productos que pudieran dejar la menor cantidad de residuos que perjudiquen el entorno, pues los empaques que actualmente se utilizan son a base de polímeros sintéticos que no se degradan y generan gran- des cantidades de basura. Se propone reducir el uso del plástico común, por lo que se volteó a ver a la industria de los procesadores de fruta que generan una gran cantidad de residuos, en ellos existen bio- polímeros que se extraen y se aprovechan para la elabora- ción de estos productos. “Visitamos una juguera que está cerca de la ciudad de Mon- terrey donde procesan alrededor de mil toneladas de naran- ja que equivalen a 500 toneladas de cáscara que se pueden utilizar, de ahí obtenemos la materia prima”, comentó Hugo Mújica. De acuerdo con los especialistas, estos desechos tienen otros componentes funcionales que se desperdician, y en vista de la enorme cantidad que se genera decidieron apro- vecharlos y desde hace varios años se dedican a la fabrica- ción de películas biodegradables a partir de cáscara de man- zana, tuna, plátano y más recientemente a partir de cítricos como naranja, toronja y limón. “Nos hemos dado cuenta que la mayoría de los artículos y materiales que tenemos son de plástico, son mucho más resistentes y por lo tanto genera una gran cantidad de de- sechos”, explicó Aurora Valdéz. 31

Contribuciones al aprovechamiento de subproductos y a procesos agroindustriales Los investigadores buscan que la población pueda tener Pueden emplearse en el empaquetado de frutos secos, ga- productos estables por mayor tiempo, tomando materia- lletas, cereales por mencionar algunos, así como embutidos les de desecho orgánicos como la cáscara de cítricos que secos por mencionar algunos alimentos, “actualmente es- comúnmente no tiene valor y representa un problema de tamos trabajando en cómo mejorar las propiedades me- contaminación pero que ahora generan un nuevo material diante la división de nanopartículas de minerales”, explicó biodegradable para envasado. Aurora Valdéz. EN BUSCA DE NO GENERAR MÁS RESIDUOS De acuerdo con los investigadores, el tiempo que tarda en disolverse depende de las circunstancias ya que al ser una El trabajo con cítricos se desarrolla desde hace siete años película hidrofílica, si se pone en contacto directo con el aproximadamente; sin embargo, el proceso también genera agua esta se disuelve en cuestión de segundos, es fácilmen- desechos por lo que buscan mejorar los métodos para que te degradable. tengan un impacto mínimo en el ambiente utilizando todos los componentes que tiene toda la cáscara de cítricos. RECONOCIMIENTO AL ESFUERZO “Somos más amigables con el ambiente y además aprove- La conciencia que tiene el equipo de trabajo para hacer algo chamos los compuestos que tiene la cáscara como com- por el ambiente los ha llevado a obtener el Premio Nacional puestos antimicrobianos, aceites esenciales, carotenoides, en Ciencia y Tecnología de Alimentos (PNCTA) que organi- pigmentos y demás sustancias que se extraen para aplicar- za Coca Cola y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología se en un plástico sintético”, explicó Hugo Mújica. (Conacyt) por la realización de este mismo trabajo pero con cáscara de tuna. Para elaborar la película primero se tritura la cáscara, se pone en agua acidificada y se lleva a un calentamiento de Ahora ya tienen la patente mexicana y buscan comenzar 80 a 85 grados centígrados por una hora, después de esto con pruebas piloto para llevarlo a nivel industrial. se separa el extracto que tiene el biopolímero, le agregan algunos aditivos como glicerol o plastificantes, se deja secar Además, los especialistas también trabajan en nuevas tec- el extracto y se obtiene el producto final que de acuerdo nologías que permitan la extracción de las propiedades de con los especialistas tiene características muy especiales. la cáscara que se da por calentamiento a través de la apli- cación de pulsos eléctricos, la intención de esta tecnología El resultado de este proceso es un material biodegradable es reducir el tiempo de los procesos y hacerlo más eficiente e hidrofílico, no es transparente sino color naranja, tiene para lograr un escalamiento. aroma cítrico, es suave al tacto, mecánicamente no es tan resistente y puede utilizarse como empaques de alimentos “Por pequeña que sea la aportación, son más de quince años de baja humedad o secos, pues contrariamente comenzará donde se comenzó con un proyecto de doctorado. Es una a disolverse. gran satisfacción ver que dentro de nuestras capacidades estamos haciendo que un coproducto de la industria de ali- mentos sea rentable y nos permitirá reducir el impacto que tienen los polímeros sintéticos en el ambiente”, finalizaron.32

Contribuciones a los alimentos y salud¿CUÁL ES EL PRINCIPIObioactivo de plantas medicinales?Texto tomado de CONACYT-Agencia Informativa.http://www.conacytprensa.mx/index.php/tecnologia/biotecnologia/18464-principio-bioactivo-plantas-medicinales La doctora Zaida Nelly Juárez, académica e investigadora plicar información. Posteriormente se define la planta que de ingeniería en biotecnología de la Universidad Popular conviene analizar y, de ser necesario, se solicitan permisosAutónoma del Estado de Puebla (UPAEP), estudia los com- para obtener ejemplares y así hacer los extractos ocupando puestos bioactivos de plantas endémicas para reproducir en distintos solventes de acuerdo con las polaridades. laboratorio sus versiones sintéticas y así validar —o desmi- tificar— sus efectos en la salud humana. “Por ejemplo hexano, cloroformo, etanol y agua. Con esto cubrimos todas las polaridades y podemos extraer en to- Los bioactivos de plantas o animales son moléculas o com- talidad los compuestos que tiene una planta y después se puestos químicos que generan una reacción, por ejemplo, evaporan esos solventes para seguir purificando con cro- pueden controlar una enfermedad o neutralizar un hongo matografías, hasta llegar a los compuestos puros. Una vez o bacteria, de manera que su actividad biológica tiene un obtenidos, hacemos la identificación química y probamos efecto benéfico en la salud y en el ambiente. la actividad biológica, es decir, comprobamos la actividad del extracto, de los compuestos medio purificados y de los La doctora Juárez, miembro nivel I del Sistema Nacional de compuestos puros”. Investigadores (SNI), refirió que desde épocas remotas se observó que las plantas tenían principios activos y otros or- PRUEBAS PRECLÍNICAS ganismos vivos tienen efectos positivos en el hombre; no obstante, también pueden provocar reacciones tóxicas. Por su parte, la doctora Nancy Vera explicó que para las pruebas clínicas en la Universidad Nacional de Tucumán,“La idea es que una vez obtenido un bioactivo se reproduz- utilizan ratas Wistar, una especie animal de experimenta- ca de forma sintética, por ejemplo, dentro de una patología ción que tiene el genoma bien diferenciado. como el cáncer, el taxol es el punto de partida que ha dado origen al tamoxifen, que es un principio activo que se usa “En la fase preclínica se comienza analizando la forma en para el cáncer de mama, y el taxol se obtuvo de una corteza. que se usa popularmente el bioactivo, después cuando vas Sin embargo, cuántas especies han desaparecido y no tuvi- encarando el estudio químico partes de un extracto que es mos la oportunidad de investigarlas”, explicó en entrevista acuoso o alcohólico y empiezas a hacer el procesamiento para la Agencia Informativa Conacyt. químico biodirigiendo la actividad farmacológica que se ha demostrado que esa especie tiene”. LOS SABERES TRADICIONALES EN EL LABORATORIO Detalló que cuando se trabaja con animales de experimen- El objetivo de analizar la composición química de los bio- tación es importante tratar de reducir al mínimo el número activos y su función en el organismo pretende regresar a de animales que se utilizan, apelando a una de las reglas de la gente y a los saberes tradicionales un sustento científico la bioética, pero esto va a depender del estudio que se tiene que valide o desmitifique el uso de sustancias naturales. que hacer, cuántas dosis se van a necesitar.“Mucha gente piensa que por ser natural un remedio o una “Por ejemplo, si hacemos estudios de analgesia, usamos tres sustancia no puede causarles daño; sin embargo, sustancias modelos experimentales de dolor inducido, con un agente tóxicas también se han aislado de productos naturales, por físico como el calor y agentes químicos, esto empieza y eso optamos para que el consumo de estos productos sea termina en un día, pero si tienes que hacer una evaluación de forma consciente”, indicó en entrevista para la Agencia de una toxicidad crónica, el estudio dura 90 días. Entonces Conacyt la doctora Nancy Vera, investigadora de la Univer- depende de lo que se requiera. Siempre se hace un estudio sidad Nacional de Tucumán, Argentina, quien fue invitada de toxicidad aguda que dura 48 horas y un estudio de to- por la UPAEP como profesora humanista para impartir cur- xicidad crónica para tener la certeza de la inocuidad de la sos y conferencias, junto con los doctores José Bolaños y especie que estás estudiando”. Guillermo López Acevedo en el Diplomado en plantas medi- cinales: uso y aplicación de las moléculas bioactivas. Finalmente, la doctora Zaida Juárez indicó que los proyec- tos de investigación que desarrolla la UPAEP se enfocan en Para iniciar el estudio de un bioactivo en plantas, la docto- el estudio de las plantas, de las que se analizan la toxicidad ra Zaida Juárez explicó que a los estudiantes se les solicita y su composición química para posteriormente abrir tres lí- primero un sondeo de campo, el cual puede ser efectuado neas posibles de investigación: la agropecuaria, de donde entre familiares o conocidos con el objetivo de conocer qué se busca sacar un biopesticida o bioherbicida; el área de plantas consumen y qué posibles efectos obtienen. alimentos, en la que se estudia el uso y composición nutri- mental de las plantas y, por último, la parte de salud que Una vez obtenida esta información se realiza una lista de es donde son evaluados microorganismos, además de pro- especies para hacer una búsqueda bibliográfica y conocer lo poner formulaciones para posibles medicamentos, donde la que se ha escrito o investigado sobre ellas, a fin de no du- colaboración con la doctora Nancy Vera será muy oportuna. 33

Contribuciones a los alimentos y saludPAN Y TORTILLApara evitar el estreñimientoTexto tomado de CONACYT-Agencia Informativa.http://www.conacytprensa.mx/index.php/ciencia/salud/20213-pan-tortilla-evitar-estrenimientoLa tortilla de maíz y el pan, dos alimentos básicos en la die- Dado que la temperatura de cocción para estos alimentosta del mexicano, podrían ser aliados funcionales en el tra- mata los microorganismos (probiótico), estos se han mi-tamiento del estreñimiento, gracias a Jorge Alberto Reyes croencapsulado, o bien los alimentos se deben preparar aEsparza, investigador de la Facultad de Farmacia de la Uni- temperaturas menores a 60 grados Celsius.versidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEM), quiendesarrolló un método para mejorar ambos productos, al Nosotros decidimos utilizar esporas de microorganismosadicionarles microorganismos probióticos. probióticos y nos dimos a la tarea de identificar estas.El estreñimiento es un trastorno gastrointestinal frecuente AIC: ¿ Qué antecedente dio pie a este proyecto?en la población mexicana que afecta principalmente a muje-res jóvenes. De acuerdo con el artículo “Consenso mexicano JARE: Desde hace varios años en la Facultad de Farmaciasobre probióticos en gastroenterología”, el uso de microor- hemos cultivado la línea de investigación de alternativas aganismos presentes de forma natural en el organismo, es los antibióticos y el incremento de la respuesta inmune.decir, los probióticos, puede prevenir o ser útil en el trata-miento de diversos trastornos gastrointestinales. Hace casi 20 años, la Organización Mundial de la Salud (OMS) ha sugerido el uso de agentes probióticos para el tra-De acuerdo con Alberto Reyes Esparza, el consumo de torti- tamiento de las diarreas. Por otra parte, hay cada vez máslla o pan adicionado con los probióticos disminuye el males- evidencia de los efectos sobre la digestión y la inmunidadtar gastrointestinal y, en algunos casos, reduce la inflama- general de estos agentes sobre quien los consume. Así queción del vientre y los síntomas de gastritis y colitis. hemos aislado e identificado más de 40 cepas microbianas para utilizarlas con el fin de mejorar la digestión, inmunidadEn entrevista para la Agencia Informativa CONACYT, el y bienestar en general de la persona que las consume.también miembro del Sistema Nacional de Investigadores(SNI) explicó los beneficios para la salud que aporta el pro- Para ello, desarrollamos Bio L6, un suplemento probióticoducto adicionado con microorganismos probióticos que él que ayuda a disminuir los síntomas y frecuencia de la gas-ha desarrollado. tritis, colitis y estreñimiento. Este producto es consumido por pacientes con cáncer que reciben quimioterapia y/o ra-Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿En qué consiste su dioterapia. Se ha observado que les ayuda a disminuir lasproyecto? náuseas, vómitos y/o diarreas, efectos frecuentes en estos tratamientos.Jorge Alberto Reyes Esparza (JARE): Identificamos quees necesaria la administración de microorganismos probió- Este producto ya se comercializa; sin embargo, nuestra ideaticos en amplios sectores de la población, de una manera es llegar a la mayor parte de la población, principalmente aeficaz y “barata”. El vehículo normal para adquirir estos mi- personas de bajos recursos, quienes presentan con mayorcroorganismos es a través de alimentos y bebidas, por lo frecuencia diarreas y problemas digestivos mal tratados,que quisimos utilizar un alimento de consumo generalizado además, son quienes más tortilla y/o pan consumen.para ello. Así que decidimos adicionar probióticos a la torti-lla de maíz, alimento base del mexicano, y al pan. AIC: ¿Qué procedimiento realizó para el desarrollo de la tor- tilla y el pan con contenido probiótico? JARE: El procedimiento tuvo varios pasos: búsqueda de bi- bliografía, artículos científicos y patentes en el tema. Iden- tificar qué “queríamos del producto”, que pudiera ser admi- nistrado con los alimentos y que el proceso de cocción de los mismos no afectara. Aislamos y ensayamos múltiples cepas, finalmente nos quedamos con cuatro. Realizamos ensayos de viabilidad en el laboratorio y formulación para generar un prototipo. AIC: ¿El proceso de cocción no afecta el contenido probióti- co del producto? JARE: Realizamos pruebas en ambiente real, en una tortille- ría comercial: adicionamos los probióticos a la masa antes de cocción, se cocieron las tortillas y se identificó la presen- cia de bacterias vivas posterior a ello.34

En el ensayo en ambiente real, observamos que la adición Contribuciones a los alimentos y saludde las cepas no afectaba las propiedades físicas y organo-lépticas de las tortillas: rolabilidad, textura, resistencia, sa- Sería interesante contar con un estudio más largo para ob-bor, color, etcétera. servar el beneficio del producto en pacientes con diabetes y en el rendimiento escolar.Posteriormente, desarrollamos un prototipo para las prue-bas precomerciales, a fin de ver que la aplicación del pro- AIC: ¿Existe ya en el mercado un producto funcional similarducto por el personal de cualquier tortillería fuera sencillo. al que usted propone?Además, se realizaron pruebas con tortilla de nixtamal y deharina de maíz nixtamalizada. En esta etapa se inició con el JARE: No. Hay suplementos en cápsulas, tabletas, polvosdesarrollo de un producto para el pan de sal (telera y bolillo) y/o bebidas, principalmente lácteos o de frutas. El productoy pan dulce; de este se realizaron pruebas en panaderías para tortilla lo hemos denominado BioLT, y BioLP para pan,comerciales. hay pequeñas diferencias entre uno y otro.Es interesante resaltar que la adición de nuestro aditivo con AIC: ¿Cuándo podría llegar al mercado este desarrollo?probióticos no modifica los procesos de la tortilla y el pan. JARE: El siguiente paso será establecer una alianza para laAIC: En México, ¿cuál es el promedio anual de consumo per distribución y comercialización del producto, aunque tam-cápita de tortilla y pan? bién estamos trabajando en un proyecto para introducir el producto y sus beneficios en zonas con población de bajosJARE: Según datos de la Secretaría de Economía (SE), cada recursos económicos.mexicano come 200 gramos de tortilla al día, en el país seconsumen diario 24 mil toneladas de tortilla. Datos sobre el Actualmente tenemos dos solicitudes de patente en Méxi-pan son menos claros, pero se consumen alrededor de ocho co, la primera por el proyecto “Alimento funcional probióti-mil toneladas por día, la tercera parte de la tortilla, aproxi- co que contiene esporas resistentes a altas temperaturas,madamente. añadidas durante la preparación, composición probiótica y método de preparación de dichos alimentos”, con el númeroAIC: ¿Cuáles son los beneficios de la tortilla con contenido de solicitud nacional MX2017003073.probiótico? La segunda por el “Método para mejorar la tortilla y demásJARE: En primer lugar, es la disminución del estreñimiento; productos de maíz mediante la adición de microorganismossiete de cada 10 mujeres mexicanas tienen este malestar. probióticos resistentes a la temperatura”, con el número deTres o cuatro días de consumir tortilla o pan adicionado con solicitud nacional MX2017003075.nuestros probióticos disminuye el malestar, en algunos ca-sos se reduce la inflamación del vientre, incluso se observa Este año se presentarán las solicitudes ante el Sistema In-la reducción de talla en la cintura. Con ello disminuyen las ternacional de Patentes. Esperamos presentarlas el próximomolestias. En personas, se observó una disminución en los año en Estados Unidos, algunos países de América Central ysíntomas de gastritis y/o colitis. del Sur; además de Europa, principalmente para el método para adicionar probióticos al pan.Por otra parte, estudios científicos han reportado que laadministración de probióticos durante seis meses a niños AIC: Actualmente, ¿trabaja otros proyectos con contenidoque viven en zonas marginadas disminuye la presencia o in- probiótico?tensidad de diarreas, infecciones respiratorias y fiebre; ade-más, se reporta un incremento en la talla y peso. Esto se ha JARE: Queremos adicionar probióticos a golosinas como ale-atribuido a la salud intestinal, así como a la presencia de las grías, palanquetas, etcétera, totopos, entre otros alimentos.vitaminas producidas por los probióticos. Por otra parte, realizamos un proyecto para eliminar lacto- sa de la leche materna, para permitir que continúe el ama- mantamiento del bebé por su propia madre, a pesar de pre- sentar intolerancia a la lactosa. SOBRE EL ESTREÑIMIENTO De acuerdo con información de la SSA, padecimientos como el síndrome del intestino irritable, la diabetes y el hipertiroi- dismo pueden provocar estreñimiento. Este malestar ocurre cuando la persona tiene tres o menos evacuaciones en una semana o si las heces son secas y difíciles de expulsar. Contacto Jorge Alberto Reyes Esparza, Facultad de Farmacia de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEM). jareyes@uaem.mx 35

Contribuciones a los alimentos y saludDESARROLLAN BEBIDAfuncional con leche de cabraTexto tomado de CONACYT-Agencia Informativa.http://www.conacytprensa.mx/index.php/tecnologia/biotecnologia/18110-bebida-funcional-leche-cabraInvestigadores del Departamento de Ciencia y Tecnología cabra, en donde permiten que coagulen las proteínas utili-de Alimentos de la Universidad Autónoma Agraria Antonio zando ácidos, hay otros que utilizan únicamente enzimas.Narro (UAAAN) desarrollaron una bebida fermentada fun- Lo que buscamos es no usar ácidos sino que sea a través decional a partir de leche de cabra, para el benefcio del sector pura biotecnología, adición de enzimas y adición de probió-rural de la región. ticos”, detalló la investigadora.“Buscamos proporcionar un producto que es a base de leche La científica de la UAAAN señaló que uno de los principales de cabra, ha sido transformado biotecnológicamente a tra- objetivos de este proyecto es fomentar el desarrollo en las vés de la adición de enzimas y microorganismos como pro- zonas rurales. Han trabajado en la capacitación a caprino- bióticos que van a permitir tener un producto funcional con cultores para que obtengan una leche de mejor calidad e un valor agregado”, explicó la doctora Ana Verónica Charles inocua, es decir, que no dañe la salud. Todo esto con la fina- Rodríguez, profesora investigadora del Departamento de lidad de tener una materia prima óptima para la producción Ciencia y Tecnología de Alimentos de la UAAAN. de la bebida funcional y, a su vez, favorecer el sector rural. De acuerdo con la científica, este proyecto surgió de la ne- “La innovación es proporcionar un producto nuevo a base de cesidad que se presenta en la zona rural del norte del país. leche de cabra, ya que no hay nada reportado en el mercadoAñadió que México ocupa el lugar número 12 como pro- acerca de este tipo de bebidas y nosotros proporcionaría- ductor de leche de cabra; además que las cabras cuentan mos una bebida funcional a base de leche de cabra, la cual con la cualidad de adaptarse fácilmente a las zonas áridas no hay en el mercado a nivel nacional, incluso a nivel mun- y semiáridas del país. Por lo tanto, en el norte de México dial está limitada la presencia de este tipo de productos a estos animales son muy adaptables y representa un nicho partir de leche de cabra”, enfatizó la doctora. de oportunidad el trabajo con estos caprinos. Actualmente está desarrollada la producción a escala labo-“Aproximadamente hay un producción de leche de cabra ratorio, se tienen diversas pruebas necesarias para poder de alrededor de 120 a 160 millones de litros por año y los llegar a gestionar una patente o registro de propiedad. únicos productos que pueden llegar al mercado son quesos “ tipo artesanal que son importados, México tiene muy pocos Lo que se busca, precisamente, es que este producto pueda productos en el comercio, lo que sí hay mucho es una venta salir al mercado, que es un producto que va a beneficiar o a nivel rural o local en donde hay productores que hacen que busca beneficiar a los caprinocultores de la región”, su- queso de cabra”, indicó la especialista Charles Rodríguez. brayó la especialista Charles Rodríguez. La doctora agregó que, por estos motivos, la leche de cabra La investigadora aclaró que existen muchos mitos acerca representa una oportunidad de dar alternativas a este pro- de la leche de cabra, la gente menciona que provoca auto- ducto, con los beneficios que proporciona a la salud y al sec- máticamente brucelosis, o también llamada fiebre de Malta, tor rural. Esta bebida funcional tiene consistencia cremosa, y que tiene gran cantidad de grasa y, aunque el porcentaje con grumos como el yogurt tipo griego, puede ser de sabor de grasa en la leche de cabra es mayor que en la de vaca, la dulce o salado, similar al queso cottage. grasa de leche de cabra es de mejor calidad, ya que las mi- celas (glóbulos de grasa) son más pequeñas y, por lo tanto,“Es un fermentado, no tiene un nombre a nivel industrial, se más fácilmente digeribles en el organismo humano. ha hecho una búsqueda y principalmente en países como la India e Israel tienen productos fermentados de leche de “Existen proteínas que contiene la leche de vaca que causan alergias, pero la leche de cabra no las tiene, es una venta- ja más que presenta. Esto representa una alternativa para personas que no pueden desdoblar algunas proteínas de la leche y son alérgicas a este lácteo, pueden consumir un pro- ducto a base de leche de cabra”, precisó la doctora. Los investigadores están en disposición de trabajar el pro- yecto con empresas y/o colegas. A futuro buscarán conti- nuar con su optimización y escalamiento para lanzarlo al mercado mexicano. Contacto Dra. Ana Verónica Charles Rodríguez, Profesora Investigadora del Departamento de Ciencia y Tecnología de alimentos, UAAAN.36 anavero29@gmail.com ana.charles@uaaan.mx

Contribuciones a los alimentos y saludAGAVINAS PARAcombatir sobrepeso y obesidadTexto tomado de CONACYT-Agencia Informativa.http://www.conacytprensa.mx/index.php/ciencia/salud/19746-agavinas-sobrepeso-obesidadEl agave o también llamado maguey es una planta peren- Inicialmente pensamos que los agaves también acumula-ne especialmente conocida por su uso en la elaboración de ban fructanos tipo inulina, pero al utilizar varias herramien-bebidas alcohólicas como el tequila y el mezcal. Sus múlti- tas analíticas, observamos que se trataba de una familiaples aplicaciones —que van desde la elaboración de tejidos, nueva de fructanos; en 2006, publicamos las estructurasalimentos, productos de uso doméstico, además de poseer moleculares de estos y nos atrevimos a bautizarlas, de ahípropiedades medicinales de interés para la investigación— el término agavinas. Hoy en día sabemos que las agavinashan hecho de esta planta un símbolo de importancia econó- son prebióticos.mica y cultural en México. AIC: ¿Qué diferencias hay entre un prebiótico y unHace más de dos décadas, Mercedes Guadalupe López Pé- probiótico?rez, investigadora adscrita al Centro de Investigación y deEstudios Avanzados (CINVESTAV) del Instituto Politécnico MGLP: Los prebióticos son azúcares no digeribles que favo-Nacional (IPN), unidad Irapuato, comenzó a estudiar la fi- recen el crecimiento de bacterias benéficas en el intestinosiología de diferentes especies de agaves. Derivado de esta grueso, como lactobacilos y bifidobacterias. En el intestinoactividad, en 2003 la doctora en agricultura y química am- tenemos trillones de bacterias, buenas y malas, pero solobiental y colaboradores reportaron por primera vez la pre- las buenas pueden tener la capacidad de fermentar las aga-sencia de fructanos en agaves. Los fructanos son prebióti- vinas.cos que estimulan el desarrollo de bacterias benéficas parael organismo, conocidas como probióticos. Entonces un prebiótico es un carbohidrato no digerible, es decir, el humano no utiliza estos carbohidratos directamen-Después de realizar diferentes estudios y experimentos te, pero una vez que estos ingresan a su cuerpo, los probió-con ratones de laboratorio, el grupo de investigación de la ticos (que están en el intestino grueso) transforman estosdoctora López Pérez comprobó que las agavinas revierten carbohidratos en ácidos grasos de cadena corta, generandolos efectos causados por el sobrepeso y la obesidad, por un impacto en diferentes aspectos de la salud.lo que podrían emplearse en el tratamiento de estos pa-decimientos, además de síndrome metabólico, diabetes y AIC: ¿Por qué las agavinas son útiles en el tratamiento delosteoporosis. sobrepeso y la obesidad?En entrevista para la Agencia Informativa CONACYT, Mer- MGLP: Una vez que observamos que las agavinas se pare-cedes Guadalupe López Pérez, también miembro nivel III del cían a las inulinas, la siguiente pregunta fue: ¿tendrán lasSistema Nacional de Investigadores (SNI), explica los posi- mismas funciones?bles usos de las agavinas en el tratamiento de estas enfer-medades. Hicimos estudios in vitro y comprobamos que las agavinas extraídas de diferentes especies de agaves presentabanAgencia Informativa CONACYT (AIC): ¿Qué son las potencial prebiótico; posteriormente comenzamos a ex-agavinas? perimentar en ratones sanos. En su dieta incorporamos agavinas y nos dimos cuenta que la hormona relacionadaMERCEDES GUADALUPE LÓPEZ PÉREZ (MGLP): Son car- con la saciedad (GLP-1) se producía más cuando los ra-bohidratos de reserva de los agaves, constituidos por po- tones consumían agavinas. Pensamos que esto podría serlímeros de fructosa y la presencia de una sola molécula de bueno para generar saciedad e impactar en el peso de losglucosa con enlaces y ramificaciones muy únicos. individuos.A principios del año 2000 encontramos que los agaves no Posteriormente realizamos el mismo procedimiento peroacumulan almidón y sacarosa como material de reserva utilizando ratones con sobrepeso y obesidad y descubrimoscomo lo hacen la mayoría de las plantas. Por algún tiempo que las agavinas, además de modular hormonas relacio-nos dedicamos a establecer la estructura de estos carbohi- nadas con saciedad, como GLP-1, leptina y grelina —estadratos y en 2003 detectamos por primera vez que se tra- última es otra hormona que nos pide comer más—, contri-taba de fructanos, polisacáridos formados principalmente buyendo en la pérdida de peso de los animales.de fructosa. Los ratones obesos que sufrieron daños metabólicos y fi-Dentro de los fructanos, los compuestos más conocidos siológicos se recuperaron, regresaron a su peso normal,son moléculas tipo inulina; en la última década, estas se han es decir, una vez que utilizamos las agavinas, observamosutilizado como prebióticos, y se extraen principalmente de reversión de varios daños como niveles de glucosa, trigli-la planta achicoria. céridos y colesterol. En este sentido, las agavinas pueden 37

ser utilizadas como suplementos que regulen la saciedad y Contribuciones a los alimentos y salud consecuentemente el peso. Afortunadamente tenemos la riqueza de las especies de AIC: Un componente importante en el síndrome metabó- agave y que tardan muchos años en crecer ya que durante lico es la diabetes, ¿las agavinas tienen efecto en esta su desarrollo acumulan moléculas de diferentes tamaños. Si enfermedad? utilizamos agaves de diferente edad, especie y zonas geo- gráfcas de reproducción, tendremos un banco de agavinas MGLP: Desarrollamos estudios preclínicos con ratones dia- con diferentes aplicaciones. Las agavinas pueden ser utili- béticos en los que hemos observado que los niveles de glu- zadas también como sustitutos de edulcorantes, alimentos cosa disminuyen, no así los de triglicéridos y colesterol. funcionales; hemos hecho varios productos como dulces, galletas, tortillas, yogurts, etcétera, los cuales hemos su- Esta información nos dice que la glucosa es metabolizada plementado con agavinas. de manera más adecuada. La hormona GLP-1 es responsa- ble de un alto porcentaje de la secreción de insulina en el AIC: ¿Por qué las bebidas alcohólicas elaboradas a partir del cuerpo, entonces, una vez que incrementa la secreción de agave no tienen los benefcios que ofrecen las agavinas? GLP-1, también la secreción de insulina y, por lo tanto, los niveles de glucosa disminuyen. MGLP: Las agavinas se encuentran en todas las partes de la planta, pero principalmente en lo que conocemos como Por otro lado, hemos comprobado que el consumo de agavi- piña. En la actualidad, la piña es utilizada para la elaboración nas no solo tiene la capacidad de absorber minerales como de bebidas alcohólicas, de agavinas y de jarabe de agave. calcio y magnesio, también ayuda a generar hueso nuevo, impactando en la microarquitectura de las trabéculas en Es extremadamente importante mencionar que ni las be- fémur. bidas alcohólicas ni el jarabe de agave contienen agavinas. Durante la elaboración de bebidas alcohólicas, las agavinas AIC: ¿Cuál es el siguiente paso en la investigación? son fermentadas a etanol y en el caso del jarabe de aga- ve, las agavinas son hidrolizadas a azúcares simples, por MGLP: Estamos por iniciar el primer estudio clínico en el lo tanto, ninguno de estos dos productos tiene capacidad Hospital Civil de Guadalajara, y con ello clamar y reclamar prebiótica. el potencial de agavinas en la pérdida de peso. Lo más im- portante es la reversión de los daños causados por la obesi- AIC: Finalmente, ¿cuál sería el producto final para el trata- dad y el sobrepeso, no se trata solo de perder peso. miento del sobrepeso y obesidad? AIC: ¿Cuál podría ser el consumo adecuado de agavinas en MGLP: Hablamos de un suplemento que puede impactar humanos? en obesidad y diabetes, sin efectos secundarios y de bajo costo, comparado con los medicamentos que se requieren MGLP: Estamos realizando pruebas de tolerancia. Debemos para el tratamiento de la diabetes. Sabemos que la diabetes precisar la cantidad que debe consumirse para obtener los se puede controlar porque hay mucho conocimiento sobre beneficios que hemos observado en estudios con ratones. la enfermedad, pero no todas las personas tienen el recur- so económico para acceder a estos fármacos que, además, Así como hay personas intolerantes a la lactosa, también causan efectos secundarios. hay quienes no toleran las agavinas. Se trata de consumir cantidades bajas de agavinas para promover el crecimiento Recordemos, las agavinas son carbohidratos no digeribles de probióticos en el intestino; la intolerancia a estas se debe que solo pueden ser utilizadas por la microbiota del tipo a la falta de microbiota que transforma las agavinas en áci- de los probióticos, esta mancuerna es la clave del impacto dos grasos de cadena corta. Estos últimos son los respon- de las agavinas en diferentes padecimientos, entre ellos el sables de los efectos benéficos en la salud. Sabemos que sobrepeso y la obesidad. es posible consumir hasta 20 y 25 gramos de prebióticos por día. En nuestros estudios hemos observado resultados positivos con 10 gramos de consumo. AIC: Hasta ahora, ¿qué tipo de agaves ha estudiado su gru- po de investigación? MGLP: México es considerado cuna del género Agave; apro- ximadamente 280 de las más de 300 especies que se cono- cen en el mundo se encuentran en el país. En el laboratorio hemos realizado estudios con agavinas de Agave tequilana Weber, variedad azul de Jalisco y Guanajuato; A. angusti- folia Haw., de Oaxaca y Sonora; A. potatorum y A. cantala, también de Oaxaca, y A. fourcroydes, de Yucatán y de La Habana, Cuba, por mencionar algunos. Aún hay muchas preguntas y muchas fuentes de agavinas por estudiar. Sería increíble diseñar moléculas específcas a través de procesos biotecnológicos.38

Contribuciones a la ganadería y acuiculturaASPECTOS FUNDAMENTALESde las fitasas: enzimas incorporadasen la alimentación animalTexto tomado de la revista: Investigación y Ciencia, Número 57, (58-63) Enero-Abril 2013, Universidad Autónoma de Aguascalientes.http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=67427453008Alberto Antonio Neira Vielma, Departamento de Biotecnología, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Coahuila; Erika Nava Reyna, Departa-mento de Biotecnología, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Coahuila; Anna Iliná, Departamento de Biotecnología, Facultad de CienciasQuímicas, Universidad Autónoma de Coahuila; Georgina Michelena Álvarez, Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar, (ICI-DCA), Cuba; José Gerardo Gaona Lozano, Departamento de Biotecnología, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Coahuila; José LuisMartínez Hernández, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Coahuila, jose-martinez@uadec.edu.mx. RESUMEN De la cantidad total consumida de este mineral, solamente 33% es retenido, mientras que 67% restante es desechadoEl uso de cereales como principal ingrediente de interés zoo- en las heces (Helander et al., 1996; SAGARPA, 2003; Pere-técnico se ha mantenido hasta la fecha, debido a su com- llo, 2004). La problemática en la asimilación del fósforo yposición balanceada. Sin embargo, estas materias primas otras sustancias esenciales, se debe a la presencia de fac-contienen, en diversas proporciones, factores antinutricio- tores antinutricionales en los alimentos, que actúan unién-nales, entre los que destaca el ácido fítico, que disminuye la dose a los nutrientes, ocasionando una disminución en labiodisponibilidad del fósforo y otros nutrientes. disponibilidad de éstos (Adeola et al., 1995; Huyghebaert, 1996; Sangronis et al., 2006; Martínez y Ortiz, 2008).Debido a que los métodos fisicoquímicos para hidrolizar elfitato son costosos y reducen el valor nutritivo de los ali- Ácido fítico y fitatos como factores que afectan la nutriciónmentos, la industria está interesada en la optimización y animalmejora de enzimas fitasas incorporadas en la alimentaciónanimal. En la clasificación de los llamados factores antinutriciona- les relacionados al metabolismo de fósforo, se encuentraEstas enzimas pueden producirse por diferentes sistemas el ácido fítico –ácido orgánico formado por seis moléculasde fermentación, en algunos casos, con altos costos y baja de fosfato y una de mioinositol– (Dvořáková, 1998; Godoyproducción. Actualmente, se promueve la búsqueda de mi- et al., 2010). Este compuesto es abundante en cereales ycrorganismos productores de fitasas, y la caracterización leguminosas, su presencia puede variar desde 2 por cientode residuos agroindustriales con alta concentración de fi- en cereales, como la soya, hasta 4 por ciento en maíz y trigotatos para aplicarlos en la producción de esta enzima, me- (Barrientos et al., 1994; Frontela et al., 2008).diante procesos de fermentación, buscando obtener altosrendimientos y disminuir los costos de producción. Aunque la función del ácido fítico en las plantas no está completamente definido, éste se ha asociado principal- INTRODUCCIÓN mente con:Las dietas animales compuestas en su mayoría por ali- Reserva energética y fuente de cationes.mentos de origen vegetal, como los cereales y legumino- Reserva de fósforo, regulando la concentración de este mi-sas, deben contener la cantidad de nutrientes necesarios neral en las semillas y durante el proceso de germinación.que permitan un buen desarrollo fisiológico y productivo Fuente de mioinositol, precursor de los polisacáridos de la(Rutherford et al., 2003; SAGARPA, 2009). Para su formu- pared celular.lación se toma en cuenta el balance apropiado entre ma- Como antioxidante que previene la peroxidación de los lí-cronutrientes, que se encargan de proporcionar la mayor pidos y aumenta la longevidad de las semillas (Méndez,parte de la energía metabólica, así como la presencia de 2007).micronutrientes esenciales en procesos importantes delorganismo, como: desarrollo fisiológico, principalmente del El ácido fítico es un ácido carboxílico con un pKa menor asistema óseo; desarrollo productivo, como lo es la ganancia 3.5, el cual posee en su estructura seis protones fuertemen-de peso, la producción de leche, entre otros; y la regulación te acoplados con un pKa de entre 4.6 a 10, lo que confierede procesos metabólicos (Zobac et al., 1997; Silva y Silva, a la estructura un fuerte potencial de quelación sobre mi-1999; Sotelo et al., 2002; Vallardi et al., 2002). Entre los nerales esenciales (Ca, Mg y Fe), así como la capacidad demacronutrientes minerales, uno de los más importantes es unirse a proteínas, aminoácidos y azúcares e inhibir algunasel fósforo, el cual aunque suele encontrarse presente en al- enzimas digestivas, como tripsina y quimotripsina, a-amila-tas cantidades en las dietas, no es asimilado correctamente sas, tirosinasas y pepsinas (Rigon et al., 2007). Al estable-en la mayoría de los casos. cerse las uniones iónicas entre el ácido fítico y los nutriente, se forman quelatos insolubles llamados fitatos, los cuales son un grupo amplio de compuestos altamente complejos 39

que no pueden ser asimilados por organismos no rumiantes Contribuciones a la ganadería y acuicultura(Romero et al., 2008). Por consiguiente, todo lo que estéunido a este compuesto no será aprovechado en su tota- FITASAS COMO ENZIMAS HIDROLÍTICASlidad. Debido a esto las dietas deben ser complementadascon fósforo inorgánico, un mineral costoso y no renovable Las fitasas forman parte de un subgrupo de enzimas de la(Kobayashi, 2006). familia de las fosfatasas ácidas, las cuales son del tipo hidro- lasas. Éstas actúan rompiendo los enlaces fosfomonoésterConjuntamente, la baja biodisponibilidad del fósforo en los degradando los fitatos a mioinositol hexafosfato y fósforovegetales provoca que su deficiencia sea mayor en orga- inorgánico, los cuales tienen menor o nulo efecto quelantenismos no rumiantes, la cual puede conducir a diferentes (Kim et al., 2006). Las fuentes naturales de fitasas, comoestados patológicos, como osteoporosis, pérdida de apeti- se puede observar en la tabla 2, incluyen algunas varieda-to, descenso en la fertilidad y en la producción de leche y des de plantas (cereales, legumbres, tubérculos, etc.), elhuevo, raquitismo, hemorragia dispersa, lesiones en el tubo intestino de ciertos animales no rumiantes, determinadosdigestivo, entre otras (Han et al., 1997; Kim et al., 2006). microorganismos componentes de la microflora de anima-Además, el fósforo adicionado y el fitato no absorbido cau- les rumiantes y otros microorganismos (Aspergillus, Baci-san fuertes problemas de contaminación ambiental debido llus, Pseudomonas, levaduras, etc.) (Jeroch, 1994; Diplocka las altas concentraciones de ácido fítico en el excremento, et al.,1999; Méndez, 2007).lo que resulta en una acumulación de éste en las áreas depastoreo, mantos acuíferos y cuerpos de agua dulce, donde Origen y ubicación de las fitasassu presencia favorece la eutrofización, provocando la muer-te de peces y animales acuáticos, y la liberación de óxido ni- Origen Ubicacióntroso, como un potente gas de efecto invernadero (Krishnay Nokes, 2001; Gómez, 2005). Intestino de rumiantes, principalmente ganado bovino.Por otro lado, existen investigaciones que demuestran que Animal los fitatos poseen ciertas propiedades benéficas para la sa- Cascarilla y granos de cereales,lud del ser humano, como lo son: efectos anticancerígenos, legumbres y algunos vegetales.disminución en la probabilidad de padecer cálculos renales, así como propiedades antioxidantes, acción atribuida a la Aspergillus ssp.,capacidad de formar complejos con metales, principalmen- Vegetal Candida, Pseudomonas,te hierro (Sotelo et al., 2002). entre otros. Microbiana exógena Microbiana endógena E. coli, principalmenteLos fitatos son formados durante la maduración de las se- Fuente: Méndez (2007)millas y los granos de diversos cereales. También se favo-rece su formación durante la digestión, esto debido al pH La actividad fitásica en animales fue señalada por prime-ligeramente alcalino del intestino de animales no rumiantes ra vez en el intestino de ratas, mientras que otros estudios(Quan et. al., 2001). han demostrado su presencia en humanos. No obstante, se ha reportado que la presencia de fitasa endógena de los ce-La cantidad de ácido fítico presente en las muestras natura- reales y leguminosas es esencial para producir la hidrólisisles puede variar ampliamente, como se observa en la tabla del ácido fítico a nivel intestinal, ya que la actividad fitasa1; esto debido la acción de fitasas intrínsecas presentes en propia del intestino es insignificante (McAllister y Cheng,los granos y semillas de la muestra (Vallardi et al., 2002). 1996; Kemme et al., 1997; Ruesga et al., 2009).Contenido de Fitatos en diferentes De las anteriores, las fitasas de origen microbiano han re- fuentes naturales cibido una mayor atención debido a las altas posibilidades para ser empleadas en la industria de alimentos para ani- Material Contenido de Ácido Fítico males. Esto ha llevado al desarrollo de distintos procesos biotecnológicos para la producción de fitasas, principalmen- Triticale 14.91 te a partir de cepas de Aspergillus, por ser un microrganis- mo por excelencia productor de gran cantidad de enzimas Cebada 11.92 (Frontela et al., 2008; Ali y Zulkali, 2011). Las fitasas de origen fúngico tienen dos principales ventajas sobre las de Centeno 11.92 origen bacteriano: 1) el pH óptimo de actividad de las fita- sas de origen fúngico está entre 2.5 y 5.5, valores similares Trigo 10.934 a los que posee el tubo intestinal de los animales no rumian- tes, a diferencia de las fitasas de origen bacteriano cuyo pH Maíz 9.94 óptimo de actividad es próximo al neutro (Bedford, 1996; Dvorácová, 1998; Dragone et al., 2005); y 2) las fitasas Avena 9.44 fúngicas se pueden separar de la matriz en donde se pro- ducen con mayor facilidad debido a que son extracelulares, Habas 7.45 a diferencia de las bacterianas, las cuales son intracelulares, exceptuando las del género Bacillus. Esto hace que los pro-Fuente: Vallardi et al (2002) cesos de purificación de las fitasas de origen fúngico sean económicamente más viables (Ebune et al., 1995; Carrillo, Para corregir la problemática que los fitatos ocasionan, en- 2003; Costa et al., 2010). tre ellas la disponibilidad del fósforo, se busca que la activi- dad enzimática fitásica permita remediar esto de una forma económica y manteniendo sin alteración alguna las caracte- rísticas nutricionales del producto (Barrier et al., 1996; Biehl y Baker, 1997; Cervantes et al., 2009).40

Las enzimas fúngicas se obtienen principalmente por fer- Contribuciones a la ganadería y acuiculturamentación en medio sólido, utilizando comúnmente sustra-tos naturales a base de cereales, debido a que éstos contie- BARRIENTOS, L.; SCOTT, J.J.; MURTHY, P.P.N., Specificity of Hydro-nen altas cantidades de fitatos, como se indica en la tabla lysis of Phytic Acid by Alkaline Phytase from Lily Pollen. Plant Phy-1 (Fujita et al., 2003; Costa et al., 2009). Estos sustratos siology, 106: 1489-1495, 1994.agregan valor al residuo que lo compone, ya que contienelos nutrientes necesarios para el desarrollo del microorga- BARRIER, G.; BEDFORD, M.; METAYER, J.P.; GATEL, F., Utilizaciónnismo que llevará a cabo la fermentación (Ruiz et al., 2007; práctica de compuestos enzimáticos en avicultura. European Sym-Romero et al., 2008;). posium on Poultry Nutrition XII Barcelona, 324-325, 1996.Otro sistema de fermentación comúnmente usado para la BEDFORD, M.R., Enzymes in Poultry and Swine Nutrition. Internatio-producción de fitasas es el medio líquido, el cual permite nal Development Research Center Canada, 19-28, 1996.mayor control de factores, como la temperatura y el pH,además de obtener un producto más equilibrado, debido a BIEHL, R.R.; BAKER, D.H., Microbial phytase improves amino acidque el microrganismo se desarrolla en un medio en donde utilization in young chicks fed diets based on soybean meal but notlos nutrientes se encuentran homogéneamente distribui- diets based on peanut meal. Poultry Science, 76: 355-360, 1997.dos (Zou y Zhejiang, 2008; Ruesga et al., 2009; Rodríguezet al., 2010). CARRILLO, L., Los hongos de los alimentos y los forrajes. Curso de posgrado regional de ciencia y tecnología en alimentos. Universi-A diferencia de la fermentación sumergida, en la fermenta- dad Nacional de Salta Argentina, 25-60, 2003.ción sobre sustrato sólido, el microorganismo se desarrollasobre una matriz rígida que sirve como soporte. En este sis- CERVANTES, M.; SAUER, W.C.; MORALES, A.; ARAIZA, B.; ESPINOZA,tema los niveles de actividad acuosa están entre 40 y 70 S.; YÁNEZ, J., Manipulación nutrimental del cerdo para disminuir lapor ciento, ya que el sustrato debe contener sólo la hume- contaminación ambiental. Revista Computadorizada de Produccióndad necesaria para favorecer los procesos metabólicos del Animal, 16(1): 13-22, 2009.microrganismo (Lerchundi, 2006; Rodríguez et al., 2010).De acuerdo con estudios realizados por Ali (2011), este sis- COSTA, M.; LERCHUNDI, G.; VILLARROEL, F.; TORRES, M.; SCHÖ-tema posee ventajas evidentes frente a la fermentación en BITZ, R., Producción de enzima fitasa de Aspergillus ficuum con resi-medio líquido, destacando el empleo de reactores con volú- duos agroindustriales en fermentación sumergida y sobre sustratomenes más pequeños, los cuales a su vez tienen menor pro- sólido. Revista Colombiana de Biotecnología, 11(1): 73-83, 2009.babilidad de contaminación debido a la baja humedad quese maneja en el sistema. Asimismo, se facilita la separación COSTA, M.; TORRES, M.; MAGARIÑOS, H.; REYES, A., Producción ydel producto por métodos más sencillos, como filtración, y purificación parcial de enzimas hidrolíticas de Aspergillus ficuum ense ha comprobado que tiene mayores rendimientos de pro- fermentación solida sobre residuos agroindustriales. Revista Co-ducción, incrementándose en algunos casos hasta en 30 lombiana de Biotecnología, 12(2): 163-175, 2010.por ciento (Domínguez, 1997; Hirimuthugoda et al., 2006;Díaz et al., 2009). DÍAZ, A.B.; CARO, I.; DE ORY, I.; BLANDINO, A., Solid state fermen- tation in a totating drum bioreactor for the production of hydro- CONCLUSIÓN lytic enzymes. Chemical Engineering Technology, 17: 1041-1046, 2009.La producción a gran escala de fitasas promete ser factibley económicamente aceptable, pues el uso de estas enzimas DIPLOCK, A.T.; AGGETT, P.J.; ASHWELL, M.; BORNET, F.; FERN, E.B.;en el sector agropecuario impulsará el desarrollo y promo- ROBERFROID, M.B., Scientific Concepts in Functional Foods in Eu-verá su crecimiento, esto originado por los beneficios nutri- rope: Consensus Document. Journal of Nutrition, 81(4): S1-S27,cionales aportados a los animales no rumiantes. El uso de 1999.estas enzimas permitirá no sólo incrementar la biodisponi-bilidad de nutrientes, sino que disminuirá el daño ambiental DOMÍNGUEZ, P., Desperdicios procesados y subproductos agro-ocasionado por las grandes concentraciones de fósforo en industriales y de pesca en la alimentación porcina en Cuba. Cuba:las heces, lo cual constituye un problema tanto en mantos Instituto de investigaciones porcinas La Habana, 1997.acuíferos como en áreas de pastoreo, y lo más importantees el enfoque a disminuir los altos costos que ocasiona la DRAGONE, G.; MUSSATTO, S.I.; SILVA, J.B., Levaduras inmovilizadascomplementación de las dietas para los animales, en donde en soporte lignocelulósico para la producción continua de cerveza.el fósforo inorgánico ocupa el primer lugar en cuanto a cos- Brazilian Journal Food Technology, 5: 70-73, 2005.tos elevados, seguido por otros minerales y proteínas. Dvořáková, J.; VOLFOVÁ, O.; KOPECKÝ, J., Characterization of BIBLIOGRAFÍA phytase produced by Aspergillus niger. Folia Microbiologica, 42: 349-352, 1997.ADEOLA, O.; LAWRENCE, B.V.; SUTTON, A.L.; CLINE, T. R., Phytase-induced changes in mineral utilization in zincsupplemented diets for Dvořáková, J., Phytase: Sources, preparation and exploitation. Foliapigs. Journal Animal Science, 73: 3384-339, 1995. 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Contribuciones a la ganadería y acuiculturaDESARROLLAN ALIMENTOpara disminuir estrés en camaronesTexto tomado de CONACYT-Agencia Informativa.http://conacytprensa.mx/index.php/tecnologia/biotecnologia/20260-alimento-disminuir-estres-camarones Un equipo de investigadores multidisciplinario del Centro El alimento se suma a una serie de nuevas biotecnologías de Investigaciones Biológicas del Noroeste (CIBNOR), con que están desarrollando en el Cibnor para mejorar la sani- la premisa de aportar biotecnología que contribuya a la dad acuícola y disminuir la contaminación provocada por la consolidación de una agroindustria camaronícola sustenta- industria acuícola: microorganismos extraídos de ecosiste- ble, que impulse el desarrollo socioeconómico y mejore la mas de manglar, con capacidad biorremediadora e inmuno- seguridad alimentaria en México, desarrolla alimento para estimulante para mejorar la calidad del agua de los cultivos el camarón blanco (Litopenaeus vannamei), que aporte el de camarón y mejorar el sistema inmune de los organismos; balance de nutrientes capaces de disminuir el estrés cau- líneas de mejoramiento genético de camarón para produ- sado por el manejo de los organismos en granjas acuícolas. cir organismos con mayor crecimiento y más resistentes a enfermedades; métodos innovadores para la detección de La alta demanda y cotización del producto alimenticio en patógenos en granjas acuícolas, que diagnostican en menor mercados internacionales, principalmente de países desa- tiempo y a un menor costo el estado de salud del animal, rrollados, en la última década, ha incentivado el aumento de entre otras. la actividad de acuicultura. “En la industria camaronícola existen diferentes estrategias Sin embargo, las granjas tienen potencial impacto ambien- para aumentar la producción sin impactar el ambiente y tal en ecosistemas marinos y costeros, como bosques de en la que estamos trabajando es la de generar alimentos humedales, que actualmente ocupa a los involucrados en funcionales. Estos alimentos no solo nutren al animal, que los sistemas productivos. es lo que únicamente se buscaba hace unos años, también aumentan su capacidad para enfrentar eventos estresores. La maestra en ciencias Eliza Magdalena Martínez Antonio, Además podemos aplicarlos en organismos criados en sis- becaria por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología temas de cultivos —como acuaponía—, en donde se cultivan(CONACYT), en el Programa de Doctorado en Ciencias en vegetales y, por lo tanto, el uso de agua es más eficiente”, el Uso, Manejo y Preservación de los Recursos Naturales del afirmó Martínez Antonio. Cibnor —para desarrollar la presente investigación—, afir- mó que están elaborando alimento para camarones que Los investigadores del Cibnor están evaluando la respues- contribuya a aumentar la producción, talla y resistencia a ta fisiológica que tiene el camarón blanco a los alimentos patógenos de estos organismos, con el menor impacto en que están diseñando con base en soya, trigo, una menor in- el ambiente. clusión de harina de pescado —a causa de su alto costo—, sumplementándolos con vitaminas y minerales, según los“La camaronicultura tiene diversos retos y oportunidades requerimientos nutricionales del organismo. productivas y ambientales, porque la población mundial está en incremento y son más personas a las que debemos “Lo que estamos proponiendo es que este alimento integre proveer de alimento de alta calidad. Estamos desarrollando no solamente nutrientes sino otros componentes, como la investigación porque el camarón es un alimento que pue- bacterias que ayudan a disminuir los riesgos patológicos de llenar estas expectativas por ser de alto aporte nutricio- y aumentan el crecimiento, mezcla de ácidos orgánicos y nal. Para llegar a esto, debemos aumentar su producción fitoquímicos que ayudan a la sanidad y sistema inmunoló- pero sin impactar el ambiente”, señaló Martínez Antonio. gico del animal y que, en su conjunto, ayudan a disminuir la respuesta de estrés. En mi papel, lo que me importa es 43

la fisiología del camarón, cómo está respondiendo a estos Contribuciones a la ganadería y acuicultura alimentos y determinar si son buenos o no para el animal”, destacó Martínez Antonio. “Estamos proponiendo el cultivo de camarón en el modelo que tiene JICA, en donde utilizan agua de baja salinidad, En los sistemas acuícolas de cultivo intensivo de camarones, agua que está siendo utilizada para acuaponía. Con el ali- existe una serie de factores que provocan estrés biótico en mento que estamos estudiando hicimos dos experimentos: los organismos. Con la finalidad de obtener una mayor pre- en el primero, observamos que funciona igual a baja y alta cisión en los resultados sobre la relación que existe entre el salinidad; en el segundo, estamos desmembrando estos consumo del alimento y la reacción al afrontar el estrés, los componentes que integran este alimento para determinar investigadores seleccionaron tres de estos elementos para cuál es el más importante, para formular estos alimentos”, aplicar en los experimentos: salinidad baja, hipoxia —que es mencionó Martínez Antonio. la disminución de oxígeno en el agua— y el manejo tecnifi- cado del camarón, que es el contacto que tienen los orga- “Otra parte importante del alimento, a tomar en cuenta, nismos con el sistema de cultivo. es el fósforo en una forma de cadena, como lo tienen los microorganismos, puede ser asimilable por los camarones “Para las pruebas, habilitamos cultivos de camarón a baja y esto ayudaría a aumentar su energía e incrementar las salinidad y los organismos crecieron de forma similar a los probabilidades de afrontar de mejor manera factores es- de agua marina, el efecto de la salinidad puede ser amorti- tresantes. Al final, generamos un alimento que tenga los guado por el alimento, en este caso el alimento que dise- mejores componentes y concentraciones de fósforo idea- ñamos aumentó la supervivencia de los organismos a baja les para proponerlo en este tipo de sistemas hiperintensi- salinidad”, explicó Martínez Antonio. vos, no solo en el proyecto en JICA sino en todo México”, finalizó Martínez Antonio. “El más grande resultado es que con el alimento experimen- tal aumentamos el estado energético a nivel celular y las re- Los investigadores concluyen que la camaronicultura puede servas energéticas, como lípidos y triglicéridos, en el hepa- ser una actividad sustentable si son tomados en cuenta los topáncreas y el músculo, que es tan necesario para afrontar aspectos ecológicos y se buscan soluciones con base en la los eventos de estrés”, continuó. investigación científica, desarrollo tecnológico e innovación de la agroindustria. CULTIVO DE CAMARONES EN SISTEMAS DE RECIRCULACIÓN DE AGUA DE BAJA SALINIDAD CIFRAS EN NOROESTE DE MÉXICO: BAJA CALIFORNIA SUR Los investigadores del Cibnor tienen interés en cultivar ca- marones con agua baja en salinidad para prevenir la inci- En el noroeste de México está concentrada la mayor pro- dencia de patógenos potencialmente mortales para los or- ducción de camarón del país, en los estados de Sinaloa, So- ganismos. nora y Baja California Sur. De estos, Sinaloa es la entidad que más produce, con alrededor de 38 por ciento del total, La baja salinidad permite que haya menor densidad de pa- cerca de 107 mil toneladas anuales. tógenos, en comparación con el cultivo en agua marina, en el que es más fácil la proliferación de patógenos que pueden Datos proporcionados por la Comisión Nacional de Acua- disminuir la producción y generar pérdidas millonarias. cultura y Pesca (Conapesca), a través de la Subdelegación de Pesca de Baja California Sur, señalan que la producción Además tienen contemplando proponer el cultivo de ca- de camarón en granjas de Baja California Sur fue de dos mil marón en otro proyecto realizado por el Cibnor, en conjun- 234.6 toneladas, con un valor de 218.5 millones de pesos, to con la Agencia de Cooperación Internacional del Japón tan solo en 2017. (JICA, por sus siglas en inglés), que consiste en el desarrollo de un sistema de acuaponía que utiliza agua salobre, en el La Organización de las Naciones Unidas para la Alimenta- que actualmente producen tilapia, vegetales y hortalizas. ción y la Agricultura, mundialmente conocida como FAO, proyecta un aumento en la demanda global de alimentos de alrededor de 60 por ciento para el 2030. Se espera que muchas de las demandas y producciones adicionales se ori- ginen en los países en desarrollo.44

Contribuciones en post-cosecha y vida de anaquelDISEÑAN EMPAQUESbiodegradablesTexto tomado de CONACYT-Agencia Informativa.http://www.conacytprensa.mx/index.php/tecnologia/biotecnologia/18114-disenan-empaques-biodegradables Estudiantes de posgrado del Departamento de Investiga- México pudieran tener un mayor ingreso por su trabajo; y ción en Alimentos (DIA) de la Facultad de Ciencias Quí- segundo, ha contribuido a generar valor agregado directo micas en la Universidad Autónoma de Coahuila (UAdeC) con la formulación de empaques biodegradables donde se desarrollan empaques bioactivos y biodegradables fabri- utiliza la cera de candelilla como un ingrediente fundamen- cados con biopolímeros de cera de candelilla (Euphorbia tal”, puntualizó el maestro en ciencias Cristian Torres León, antisyphilitica) y extractos naturales de plantas. integrante del Grupo de Investigación en Candelilla y estu- diante del doctorado en ciencia y tecnología en alimentos Con más de una década de trabajo, el Grupo de Investiga- de la UAdeC. ción en Candelilla de la UAdeC, dirigido por el doctor Cris- tóbal Noé Aguilar González, profesor investigador del DIA Este desarrollo se enfocó en la generación de formulacio- y miembro nivel III del Sistema Nacional de Investigadores nes que pueden ser aplicadas directamente sobre frutas y(SNI), continúa generando innovación y desarrollo en el verduras para prolongar la vida útil. norte de México. “Los empaques biodegradables se pueden obtener en for- La cera extraída a partir de la planta candelilla es un pro- ma de recubrimientos comestibles con la utilización de ducto muy importante en varios sectores como el alimen- polisacáridos naturales; sin embargo, estos polisacáridos tario, farmacéutico, de calzado, automotriz, cosmético, tienen afinidad con el agua, por lo que tienen alta permea- hasta el aeroespacial. Es funcional y se utiliza como agen- bilidad al vapor de agua que naturalmente se produce en te estabilizante, abrillantador y tiene varias funciones por el almacenamiento de las frutas. Por su carácter lipídico, la su capacidad de interacción entre emulsiones. Sin embar- cera de candelilla contribuye a mejorar las propiedades de go, a nivel de producto rural, la cera de candelilla carece del barrera, lo que aumenta significativamente la vida útil de valor agregado que proporciona la industria a gran escala. las frutas y hortalizas donde es aplicada”, indicó el científi- co Cristian Torres León.“Es un producto de importancia para nuestro país, ya que México podría considerarse como el único país productor Con esto, el grupo de investigadores planea dar a los pro- de cera de candelilla y se produce al norte del país. Sin em- ductores de la planta y de otros sectores agrícolas, un dis- bargo, no tiene un alto valor comercial, lo que buscamos tintivo de competitividad para impulsar la economía del es darle ese valor agregado con la incorporación en la for- sector rural del norte de México. mulación de empaques biodegradables, al tiempo que au- mentamos la calidad en el proceso de obtención para que “Buscamos que los productores de frutas y hortalizas pue- la cera pueda ser utilizada no solo en el país sino fuera del dan tener una herramienta adicional que sea aplicada a mismo”, comentó la maestra en ciencias Olga Berenice Ál- su producto para darle un valor agregado al mismo y que varez Pérez, integrante del Grupo de Investigación en Can- pueda prolongar su tiempo de vida útil, que el tiempo de delilla y estudiante de doctorado en ciencia y tecnología almacenamiento no sea solo de tres semanas sino que en alimentos de la UAdeC. pueda llegar a cinco o seis semanas, lo que puede incen- tivar iniciativas de exportación de frutas. Con esto, le es- Inicialmente, el trabajo del grupo de investigación se en- tamos dando un apoyo tanto al productor de frutas y ver- focó en desarrollar un proceso de extracción de cera de duras como al productor de cera de candelilla, mediante la candelilla sustentable; después buscaron alternativas para generación de estos recubrimientos”, precisó la maestra dar un distingo competitivo a este producto. en ciencias Álvarez Pérez.“El trabajo que nuestro grupo de investigación ha realiza- Innovación a partir de la candelilla Dentro de las opciones do con la candelilla primero se enfocó en mejorar las con- para proporcionar un valor agregado a la cera de candelilla, diciones de extracción para obtener un producto de alta los integrantes del grupo de investigación han determina- calidad y con un proceso amigable con el medio ambiente, do que la formulación de recubrimientos naturales, tam- para que los pequeños productores rurales del norte de bién conocidos como empaques biodegradables, es una buena alternativa. 45

Contribuciones en post-cosecha y vida de anaquel“Un empaque biodegradable es aquel que es fabricado o y semillas que no son aprovechadas y que terminan gene- producido con polímeros naturales como proteínas y fi- rando contaminación ambiental por su mala disposición”, bras; por sus ingredientes naturales, además de ser biode- ejemplificó el investigador Torres León. gradable, puede ser consumido directamente en las frutas donde es aplicado, adicionalmente hemos estudiado la Existen casos como los recubrimientos en manzanas, don- incorporación de compuestos naturales, que pueden ser de un litro del producto que genera el empaque puede extraídos de plantas del semidesierto o de residuos agro- recubrir hasta una tonelada de manzana, produciendo un industriales, los cuales contribuyen a evitar daño por mi- gran beneficio a bajo costo. Sin embargo, los científicos del croorganismos y a aumentar el contenido nutricional de grupo aclaran que aún faltan diversos estudios e institu- los alimentos donde son aplicados los recubrimientos”, ex- ciones gubernamentales y/o iniciativa privada interesadas plicó la especialista Álvarez Pérez. para llegar a la aplicación del producto en beneficio tanto del productor de la cera de candelilla como aquel dedicado Estos empaques o recubrimientos están formulados con a la producción de frutas y verduras. materiales biológicos con la capacidad de biodegradarse en el ambiente y se aplican en forma líquida directamente “Una vez que se consiguió la formulación, ya se observó sobre la superficie de un alimento como, por ejemplo, fru- que los recubrimientos funcionan, logran prolongar la vida tas y hortalizas. útil. Lo que sigue es llevarlo directamente al productor de frutas y verduras, demostrarle que la aplicación de este“Este tipo de recubrimientos logra disminuir la transferen- tipo de productos va a beneficiar su cadena comercial, que cia de gases y la síntesis de hormonas que provocan la ace- estos productos puedan llegar a ser exportados ya que leración de la maduración en las frutas; adicionalmente, la durante más tiempo van a seguir con la misma calidad”, cubierta logra impedir la pérdida de humedad por la incor- subrayó la especialista Álvarez Pérez. poración de la cera de candelilla, evitando que los frutos sean blandos y pierdan sus atributos de calidad”, puntuali- Recubrimientos comestibles diseñados a base de cera dezaron los investigadores. candelilla para la prolongación de vida en anaquel de diversos productos.A diferencia de los empaques derivados del petróleo, que no se degradan al cien por ciento, estos recubrimientos Autor Fruto Año tienen la ventaja de que pueden ser comestibles y la fruta donde se incorporan puede ser consumida, ya que son pro- Saucedo Pompa y col. Fruta fresca cortada 2007 ductos naturales con grado alimenticio. (plátano, manzana y aguacate) Hasta el momento, los científicos han desarrollado formu- laciones que se han evaluado en diversas frutas, también Rojas Molina y col. Aguacate 2009 se han desarrollado empaques comestibles con buenas 2011 propiedades de barrera. La aplicación de esta innovación Rojas Molina y col. Nopal entero y cortado 2011 en frutas potencia diferentes industrias, ya que aumenta 2011 su vida útil y, en consecuencia, tendrán mayor tiempo para Télles Pichardo y col. Papaya 2012 su comercialización e incluso exportación. En promedio, se 2012 ha logrado extender el tiempo de vida en anaquel entre 40 De León Zapata y col. Manzana Golden 2012 a 50 por ciento. 2012z Télles Pichardo y col. Fresa 2013“Se ha llevado a cabo la aplicación de este tipo de recubri- 2015 mientos para lograr prolongar la vida en anaquel de fru- López Medellín y col Chile jalapeño 2015 tas y verduras. Se ha trabajado con diversas empresas y 2017 diferentes productos que van desde manzanas, aguacate, Hernández Escamilla y col. Frambuesa 2017 tomates, fresas, papayas, peras, duraznos. Todos estos productos se han manejado como frutos enteros y hemos Álvarez Pérez y col. Piña miel observado que cada fruto necesita una formulación distin- ta y todas las formulaciones que se han desarrollado en el Ochoa Reyes y col. Pimiento morrón DIA, hasta el momento, han tenido resultados positivos”, señaló la científica Álvarez Pérez. Cruz Antonio y col. Pera Rojas Molina y col. Mango De León Zapata y col. Manzana Fuji Álvarez Pérez y col. Tomate Los investigadores, además de dar un valor agregado a la Contacto cera de candelilla, buscan aprovechar residuos agroindus- Dr. Cristobal Noé Aguilar González triales y disminuir los costos de formulación en beneficio cristobal.aguilar@uadec.edu.mx de los productores. M.C. Olga Berenice Álvarez Pérez berenice.alvarez.perez@uadec.edu.mx “Una tendencia que hemos evaluado es la obtención de M.C. Cristian Torres León materiales de formulación más económicos, precisamente ctorresleon@uadec.edu.mx para reducir los costos y que esta tecnología de bioempa- Dr. Romeo Rojas Molina ques pueda ser utilizada por todos los productores. Especí- romeo.rojasmln@uanl.edu.mx ficamente se han evaluado residuos agroindustriales como Dr. Miguel de León Zapata por ejemplo de la industria procesadora del mango, la cual miguel.leon.zapata@uadec.edu.mx genera altas toneladas de residuos, como pulpa, cáscaras Dr. Jorge Aguirre Joya jorge_aguirre@uadec.edu.mx46

Contribuciones en post-cosecha y vida de anaquelCUBIERTAS COMESTIBLES CONhojasén para alargar vida del tomateTexto tomado de CONACYT-Agencia Informativa.http://www.conacytprensa.mx/index.php/tecnologia/biotecnologia/20240-cubiertas-comestibles-hojasen-tomateEl tomate es un cultivo de gran importancia para México Este proyecto ha sido desarrollado por la maestra en cien-por el consumo nacional, además de ocupar el segundo lu- cias Esperanza Salas Méndez, estudiante del doctorado engar en exportación dentro del ámbito agroalimentario del parasitología agrícola de la UAAAN, con apoyo del Conse-país. La producción de tomate aumentó en 35 por ciento jo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) y la Se-en el periodo de 2013 a 2016, al pasar de dos millones cretaría de Educación Pública (SEP).52 mil toneladas a dos millones 769 mil toneladas (FIRA,2016). Uno de los principales objetivos en postcosecha es En entrevista para la Agencia Informativa CONACYT, Salasalargar la vida en anaquel de los frutos de tomate. Méndez explica la importancia de la investigación, resulta- dos y uso potencial de la aplicación de cubiertas comesti-Ante este panorama, la doctora Diana Jasso Cantú, profe- bles nanolaminadas con extracto de hojasén para exten-sora investigadora del Programa de Posgrado en Parasito- der la vida en anaquel del tomate y disminuir las pérdidaslogía Agrícola de la Universidad Autónoma Agraria Antonio durante su traslado y comercialización.Narro (UAAAN) y miembro nivel I del Sistema Nacional deInvestigadores (SNI), en colaboración con la Universidad Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Qué es una cubiertade Minho en Braga, Portugal, y con el CINVESTAV Saltillo, comestible?desarrolló un proyecto de elaboración de cubiertas comes-tibles nanolaminadas con la incorporación del extracto de Esperanza Salas Méndez (ESM): Las cubiertas comesti-hojasén (Flourensia cernua), planta del semidesierto de bles se usan para mantener la calidad de frutas y horta-Coahuila para alargar la vida en anaquel del tomate. lizas frescas, su aplicación genera un microclima que fa- vorece la prolongación de la vida útil de los alimentos. Las cubiertas están constituidas por una matriz polimérica a la cual es posible incorporar ingredientes activos (antio- xidantes y otras opciones tecnológicas), que favorecen la conservación de los alimentos. AIC: ¿Por qué cubiertas nanolaminadas? ESM: Por el grosor de la cubierta, a nivel nanométrico, porque tienen mayores ventajas en comparación con las cubiertas comestibles convencionales, presentando mejor estabilidad física en condiciones de medio ambiente extre- mo, proporcionando, además, una mejor estabilidad quí- mica a los compuestos activos incorporados y un mayor control al momento de la liberación de estos. Lo anterior es debido a la posibilidad de la manipulación del grosor de las nanocubiertas y a las propiedades protectoras de las capas y también con la ventaja de utilizar menos princi- pio activo, que no impacte en modificar el sabor del fruto como tal. AIC: ¿Por qué utilizar el hojasén (Flourensia cernua)? ESM: El hojasén es una planta que crece silvestre en el se- midesierto de Coahuila, de la cual se han reportado recien- temente, por parte de los investigadores de este grupo, los compuestos químicos responsables de la actividad an- tifúngica de los extractos acuosos y de etanol de las hojas y ramas de esta planta. Tomando en cuenta estos resulta- dos, se consideró importante incluir los extractos de hoja- sén en las cubiertas nanolaminadas, buscando evaluar su bioactividad a escala nanométrica, contra los patógenos que afectan el tomate en postcosecha. 47

Contribuciones en post-cosecha y vida de anaquel AIC: ¿En qué consiste y dónde se enfoca el proyecto? a los gases debido a su nanoestructura, dificultando la mi- gración de las moléculas de gas en el fruto a través de la ESM: El proyecto consiste en la elaboración de cubiertas nanocubierta. Esta propiedad disminuye la pérdida de peso nanolaminadas con la incorporación de extractos de plan- de los frutos. Otra propiedad que tienen las nanocubiertas tas del semidesierto de México, con actividad antifúngica es que se pueden añadir compuestos bioactivos, como en y antioxidante, para prolongar la vida en anaquel de frutos el caso particular de esta investigación, donde se adicionó de tomate y de otras hortalizas en postcosecha. Está en- extracto de hojasén, proporcionándole propiedades antio- focado en el desarrollo de las aplicaciones de la biotecno- xidantes y antimicrobianas. La propiedad observada en es- logía en la industria agrícola y alimentaria con base en la tas nanocubiertas fue el incremento de la vida en anaquel Agenda Nacional Agrícola 2016-2022. de los frutos de tomate. AIC: ¿Qué resultados han obtenido hasta el momento? AIC: ¿Cuál es el futuro del proyecto? ESM: El programa de investigación de doctorado consistió ESM: El futuro de este proyecto es continuar con el desa- en dos etapas. En la primera, los resultados mostraron la rrollo y caracterización de cubiertas nanolaminadas, utili- efectividad antifúngica in vitro de los extractos acuosos y zando diferentes componentes activos de las plantas del de etanol de hojas y ramas de hojasén en los patógenos semidesierto, para ser evaluados en frutos de diferentes Fusarium oxysporum y Rhizopus stolonifer. En la segunda cultivos de importancia económica, buscando incrementar etapa, se desarrollaron y caracterizaron cubiertas comes- su vida en anaquel en la etapa de postcosecha. Las activi- tibles nanolaminadas de alginato y quitosano incorporan- dades antifúngica y antioxidante de los extractos que se do el extracto de F. cernua. La aplicación de estas cubiertas apliquen en las capas de las nanocubiertas permitirán el en frutos de tomate redujo la pérdida de peso, así como las desarrollo de la química verde aplicada a la agricultura. poblaciones de hongos y levaduras, en comparación con los frutos sin recubrimiento, mejorando las propiedades Contacto de la permeabilidad de gases. M.C Esperanza Salas Méndez, Estudiante del Programa de Doctorado de Parasitología Agrícola, UAAAN. AIC: ¿Cuáles son las principales propiedades de estas esperanza.salasm@gmail.com cubiertas? Dra. Diana Jasso Cantú —Directora de tesis— Profesora Investigadora del Programa de Doctorado en Parasitología Agrícola, UAAAN. ESM: Estas cubiertas son preparadas por la técnica layer- dianajassocantu@yahoo.com.mx by-layer (LbL) “capa por capa” a nanoescala (1-100 nm por capa), las cuales mejoran las propiedades de barrera48