biotecnología para alimentación segura y saludable
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Begoña Ruiz
Madrid, 25/06/2019
Biotecnología para alimentación segura y saludable
Somos un centro tecnológico cuya MISIÓN es aportar valor a la empresa liderando la innovación y el desarrollo tecnológico de forma responsable y comprometida.
• Alimentación y Salud
• Calidad y Seguridad Alimentaria
• Diseño y Producción Industrial
• Sostenibilidad, medioambiente
• Consumidor
• Tecnología de alimentos
• Biotecnología
• Nanotecnología
• Electrónica y comunicaciones
• Tecnologías químicas
• Tecnologías energéticas y medioambientales
• Tecnologías de envase
Líneas prioritarias
Know howSectores
Energía
Alimentación
Packaging
Farma
Química
Cosmética
públicos
empresa14,7M€
Equipo de +200 expertos multidisciplinar
700 empresas asociadas y 1300 clientes
Fuentes:
→ MICROORGANISMOS→ CÉLULAS
> Biotecnología y alimentación en AINIA
•Péptidos bioactivos
•Probióticos
•Etc.
Funcionalidad saludable
•Enzimas para modificación de texturas
•Pigmentos
•Etc.
Funcionalidad tecnológica
•Bacteriocinas
•Lisinas
•Enzimas para reducción de alérgenos
Seguridad alimentaria
•Single cell proteins
•Carne cultivada
Fuentes alternativas de proteínas
Escalas:
→ Bancada→ 1L→ 5L→ 20L→ 200L
> ¿Cómo obtenemos un ingrediente a partir de
un microorganismo?
✓ DISEÑAR EL PROCESO (microorganismo y bioproceso)
Microorganismo o célula (origen natural, recombinante)
Bioproceso (variables intensivas, extensivas, productividad)
✓ POTENCIAR SU EFECTO (procesado downstream)
Operaciones de separación (concentración)
Estabilización por liofilización
Microencapsulación (protección, funcionalización…)
✓ VALIDAR SU ACCIÓN (evidencias científicas)
Funcionalidad saludable: biodisponibilidad y bioactividad con modelos preclínicos in vitro, ensayos in vivo con hospitales de referencia.
Otras funcionalidades (antimicrobianos, funciones tecnológicas): diseño de pruebas experimentales en función de la aplicación.
▪ Aislamiento y conservación
▪ Caracterización genética
▪ Identificación: MALDI-TOF, microscopía electrónica, genes de AMR, secuenciación masiva…
▪ Evaluación de la actividad in vitro:
▪ Producción de compuestos de interés
▪ Potencial probiótico
▪ Modelos celulares
▪ Resistencia GI, biodisponibilidad…
Aislamiento, conservación, caracterización
> Diseñar el proceso: el microorganismo
Áreas de TrabajoDefinición, optimización y escalado
• Cinéticas de crecimiento
• Selección y optimización de variables (medios de cultivo, temperatura, factor de inoculación, agitación, aeración)
• Mejora resistencia a post-procesos
• Balances de materia y energía
• Estudios de viabilidad técnica y económica
• Etc.
> Diseñar el proceso: el bioproceso
Áreas de TrabajoSeparación física
•Centrifugación
•Filtración tangencial
• Microfiltración
• Ultrafiltración
•Purificación (FPLC)
•Purificación mediante tecnologías de extracción (FSC)
Lactobacillus spp.
Bacillusspp.
Saccharomycessp.
colony-forming units/g beforespray dryingcolony-forming units/g afterspray drying
•Liofilización
•Microencapsulación
> Potenciar su efecto
Estabilización, protección, funcionalización
> Ejemplo: Microorganismos probióticos
Aislamiento de Cepas probióticas
Caracterización de la actividad probiótica: Ensayos in-vitro
Selección de la cepa con capacidad probiótica
Definición del proceso de bioproducción
Estabilización de la cepa probiótica
Selección de enzimas proteolíticas o de microorganismos con capacidad proteolítica
Definición del proceso de hidrólisis
Fraccionamiento de material proteico mediante ultrafiltración
Caracterización de las fracciones proteicas: Ensayos in-vitro para evaluación de la bioactividad
Purificación del péptido bioactivo (FPLC) y estabilización
> Ejemplo: péptidos bioactivos
> Validar su acción: evaluación preclínica in vitro
Resistencia masticación
Resistencia gastrointestinal
Bioaccesibilidad
Biodisponibilidad
Funcionalidad
Modelos celulares
Biodisponibilidad: Sistema intestinal Funcionalidad: órgano diana
> Ejemplo: ingrediente proteico basado en
suero lácteo
✓ El ingrediente basado en proteínas del suero tuvo una alta digestibilidad (>70%) y la mayoría de los aminoácidos esenciales tuvieron una puntuación de PDCAAS >1
✓ efecto antioxidante con un aumento 60% la relación GSH / GSSG en los hepatocitos.
✓ Efecto antihipertensivo: incremento del 50% la liberación de NO en las células endoteliales.
Bacteriófagos Endolisinas
Pueden usarse como herramienta terapéutica contrainfecciones bacterianas.
Los enzibióticos se han usado con éxito para controlarinfecciones causadas por bacterias patógenasresistentes a antibióticos en modelos animales.
Permiten anclarse selectivamente sobre la paredbacteriana sin dañar al resto de la microbiota.
Elimina la bacteria diana por contacto.
> Seguridad alimentaria: nuevos antimicrobianos
Alertas automáticas ante
desviaciones en APPCC
Lugares donde puede darse un riesgo
mayor
Identificar causas: MMPP, prácticas,
procesos higienicos no efectivos…Seguimiento de indicadores
Diagnóstico e identificación de anomalías
Predicción (experimental)
Producción
Laboratorio /
Biosensor /
Metagenómica
DATOS
Software avanzado basado
en inteligencia de datos
Semáforo de riesgo global
Predicción de probabilidad de
presencia en producto terminado
Seguimiento de acciones para mitigar
el riesgo
Seguimiento de decisiones de gestión
del producto terminado en riesgo
> Seguridad alimentaria: predicción de riesgo
con IA y herramientas biotecnológicas de
detección
La biotecnología permite obtener compuestos bioactivos a través de bioproducción, biosíntesis y biocatálisis. Esos ingredientes podrían producirse utilizando microorganismos seleccionados, microalgas o enzimas, o células eucariotas. Estos ingredientes tienen un alto valor añadido, siendo una alternativa eficaz a los convencionales.
Los modelos in vitro son herramientas útiles para diseñar,cribar y desarrollar ingredientes y/o productos funcionalesdebido a que permiten estudiar su impacto en la saludhumana mediante la evaluación de la bioaccesibilidad, labiodisponibilidad, la bioactividad y la interacción con lamicrobiota.
> EN RESUMEN…
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