DESARROLLO Y APLICACIÓN DE NANOTECNOLOGÍAS Y

BIOTECNOLOGÍAS EN LA AGRICULTURA Y EN LA INDUSTRIA DE LOS ALIMENTOSINTEGRANTES• FELIPE ORDÓÑEZ• SEBASTIÁN VELEZ• WENDY CALAHORRANO

GRUPO: Nro 3SÉPTIMO “A”

SOCIOLOGÍA RURAL

NANO TECNOLOGÍA EN LA AGRICULTURA

La nanotecnología es el uso de técnicas para manipular materiales a niveles atómicos y moleculares para crear nuevas estructuras moleculares conocidas 

como “nanomateriales” de a características únicas y diferentes de sus predecesores (Medina. 2010). 

Las Nanopartículas generadasartificialmente modifican la acciónnatural de las células en que sonintroducidas.

Puede resultar sumamente beneficiosapara la humanidad:

• Aumento del poder germinativo• Cultivos libres de plagas• Mejor absorción de nutrientes• Etc.

NANO TECNOLOGÍA EN LA AGRICULTURA

APLICACIONES NANOTECNOLÓGICAS (GERMINACIÓN)

• Científicos de Arkansas investigaron con los “nanotubos decarbono” (CNT).

• Las semillas expuestas a CNTs Germinaron más rápido y dieronlugar a plántulas de mayor tamaño y mayor resistencia que lasplantas no tratadas. (Quispe. 2010).

APLICACIONES NANOTECNOLÓGICAS (PLAGUICIDAS)

• Compañías de agroquímicos hanreducido el tamaño de las partículasde la emulsiones.

• Estas nanopartículas se encapsulan yarrojan en le campo.

• Solamente se liberan bajo ciertascondiciones de luz solar, calor, ocondiciones alcalinas en el tubodigestivo de un insecto.

• Proporciona un método de controlmucho mas “eficiente”. (Medina.2010)

APLICACIONES NANOTECNOLÓGICAS (DETECCIÓN )

• Otra de las muchas aplicaciones esel uso de nanopartículas para ladetección de enfermedades comosalmonella spp., Escherichia coli,etc. En productos agropecuarios.

• Los ensayos se pueden realizar en elestablecimiento agrícola , mataderoo planta procesadora.

• Permite una detección rápida,portátil y simultanea para diversospatógenos. (Molins. 2008)

APLICACIONES NANOTECNOLÓGICAS (DETECCIÓN )

La aplicación de nanopartículas emisoras de luz fluorescente puede ayudar a determinar la presencia por ejemplo de sustancias toxicas, como metales pesados o restos de plaguicidas.

Seria un recurso muy valioso en la pos cosecha para determinar la calidad de los alimentos de consumo. (Molins. 2008).

APLICACIONES NANOTECNOLÓGICAS (AMBIENTAL)

• La nanotecnología está permitiendo aplicaciones en fotocatálisis,un proceso en el que la luz fomenta una reacción entrecompuestos como residuos de plaguicidas y el nanomaterial, sinque éste se consuma. (Molins. 2008)

• Ese proceso sería útil en la descontaminación del agua paraconsumo humano y agrícola.• Aceites• Agroquímicos• Productos de desecho• Contaminantes biológicos

¿ES EL FUTURO?• La nanotecnología si duda es el futuro para conseguiralimentos de calidad. Sin embargo la tecnología esta naciendoy muchas de las aplicaciones explicadas aun solo permanecenen papel.

• La interacción de las nanopartículas con requieren unconocimiento muy profundo y complejo dentro de cada servivo a las que están expuestas.

• Aun no se conocen todos los efectos de estas partículas frenteen la salud humana y las millones de especies de plantas yanimales. (Quispe. 2010)

¿ES EL FUTURO?

• Por ultimo tenemos que tomar encuenta que el desarrollo de estastecnologías es demasiado costoso.

• Solamente las grandes empresasfarmacéuticas tienen la capacidad degenerar este nuevo conocimiento yvenderlo.

• Esto puede conllevar una dependenciainfame del pequeño agricultorlatinoamericano como ya ocurrió conlos transgénicos.

• Biotecnología toda técnica que utiliza organismos vivoso sustancias obtenidas de esos organismos para crear omodificar un producto con fines prácticos.

• La biotecnología puede aplicarse a todo tipo deorganismos, desde los virus y las bacterias a losanimales y las plantas, y se está convirtiendo en unelemento importante de la medicina, la agricultura y laindustria modernas.

• La biotecnología agrícola moderna comprende unavariedad de instrumentos que emplean los científicospara comprender y manipular la estructura genética deorganismos que han de ser utilizados en la producción oelaboración de productos agrícolas.

BIOTECNOLOGÍA

BIOTECNOLOGÍA EN LA AGRICULTURA“Biotecnología agropecuaria” comprendeuna amplia gama de tecnologías que seutilizan en la alimentación y en laagricultura.

BIOTECNOLOGÍA

Mejoramiento de variedades vegetales y animales

Aumento de rendimiento y 

eficacia

Diagnostico de enfermedades de plantas o animales

Preparación de vacunas

Biodiversidad agrícola

BIOTECNOLOGÍA Marcadores moleculares

Crio preservación Tecnología reproductivas

Caracterización y Conservación de 

Recursos Genéticos 

Agrícolas – ForestalesGanaderos ‐Pesqueros

Países en Desarrollo

La encendida controversia acerca del tema de la biotecnología agropecuaria se refiere a una sola biotecnología, la modificación genética 

y sus productos derivados, los organismos genéticamentemodificados (OGM). 

USOS DE LA BIOTECNOLOGÍA PARA LA AGRICULTURAProtección contra ciertas plagas: Pueden ser insectos, enfermedades o virus, estas plantas fabrican las proteínas o sustancias que las protege del ataque.

Resistencia a herbicidas: Los herbicidas se utilizan para la eliminación de malas hierbas.

Producción de alimentos con mejores características para nuestra salud o gusto: Estos alimentos modificados tienen una característica de beneficio, como el arroz dorado que posee mayor vitamina A y puede ayudar a su prevención de deficiencias de la misma.

Mayor resistencia a condiciones ambientales adversas: sequía, heladas o salinidad.

Técnicas de propagación: Trata de la obtención de una planta por su división o de pocas células. 

En el campo de la horticultura se han obtenido variedades coloreadas imposibles de obtener por cruzamiento o hibridación, como el caso de la rosa de color azul a partir de un gen de petunia y que es el responsable de la síntesis de delfinidinas (pigmento responsable del color azul). En clavel también se ha conseguido insertar genes que colorean esta planta de color violeta.

También se ha conseguido mejorar la fijación de nitrógeno por parte de las bacterias fijadoras que viven en simbiosis con las leguminosas. 

En colza y tabaco, se ha logrado obtener plantas androestériles gracias a la introducción de un gen quimérico compuesto por dos partes: una que sólo se expresa en el tejido de la antera que rodea los granos de polen y otra que codifica la síntesis de una enzima que destruye el ARN en las células de dicho tejido.

NIVELES DE LA BIOTECNOLOGÍA• NIVEL BAJO 

• los biofertilizantes• los bioplaguicidas • el cultivo de tejidos en cultivos y árboles; la inseminación artificial en la ganadería; la fermentación 

• el uso de birreactores en la elaboración de alimentos • NIVEL MEDIO O ALTO 

• El uso de instrumentos de diagnóstico de enfermedades a base de la reacción en cadena de polimerasa (RCP)

• La selección asistida por marcadores; la genómica; o la fertilización in vitro en la ganadería). 

ORGANISMOS GENÉTICAMENTE MODIFICADOS

La ingeniería genética tiene el mismo objetico que el fitomejoramiento clásico pero con la ventaja de que permite combinar exclusivamente los genes deseados. 

Ingeniería genética es posible la creación de organismosgenéticamente modificados (OGM), incluyendo plantas transgénicas,es decir plantas a las que se les introduce, en forma estable, ADNforáneo de origen vegetal, microbiano o animal.

La ingeniería genética ha permitido identificar y aislar genesespecíficos del ADN en el organismo donante mediante enzimas derestricción que actúan como “tijeras químicas”, transferir el gen aisladodel ADN del organismo receptor, logrando que el organismo receptordecodifique la nueva información y produzca una nueva proteína quele va a permitir adquirir una nueva propiedad o rasgo.

• Hasta el presente se han producido plantas resistentes a • Insectos‐plaga y patógenos• Mejores productos• Frutos con prolongado período de almacenamiento• Productos con mejores propiedades nutritivas, como un mayor contenido de proteínas, aceites, aminoácidos

• Mayor contenido de sólidos de los frutos

Uno de los cultivos transgénicos con mayor éxito es el maíz Bt, alque se le ha incorporado el gen de la bacteria Bacillusthuringiensis. Este gen codifica una proteína tóxica para insectos‐plaga que comúnmente atacan el cultivo.

COMERCIALIZACIÓN OGM• A pesar de que la investigación biotecnológica se vienerealizando desde hace varios decenios, la distribucióncomercial de los primeros productos transgénicos se inició en1990 en China, con una variedad de tabaco resistente a unvirus.

• El área sembrada con cultivos transgénicos también se haincrementado rápidamente. La extensión sembrada en 1999(27,8 millones de ha) sufrió un 44% de aumento en un año.

POLÉMICA SURGIDA ALREDEDOR DE LOS OGMS

• Los ecólogos y biólogos señalan que la introducción de genes deespecies no relacionadas no es lo mismo que el mejoramientotradicional, pues se saltan barreras naturales y se creancombinaciones que no existen en la naturaleza, dando lugar aindividuos “artificiales”, que violan las leyes naturales queimpiden el cruzamiento entre organismos biológicamentediferentes.

• Así mismo indican que el cultivo de plantas transformadas y losderivados de los OGMs entrañan serios riesgos para el medioambiente y la salud humana.

• Así mismo, estas compañías están tratando de evitar que losgobiernos impongan restricciones al empleo y consumo de losOGMs y de sus productos, restricciones derivadas depreocupaciones sanitarias y ambientales.

BENEFICIOS OGMs• Los datos preliminares relacionados con el uso de los cultivostransgénicos de “primera generación” señalan que lascaracterísticas adquiridas les permiten incrementar laproductividad a nivel de campo, bien sea reduciendo losinsumos requeridos o aumentando los rendimientos.

• Los cultivos transgénicos de “segunda generación” seconcentran en proveer mejores cualidades nutricionales y/oindustriales.

• Obtención de alimentos con más vitaminas, minerales yproteínas y con menores contenidos de grasas; producción deácidos grasos específicos para uso alimenticio o industrial;cultivos más resistentes al ataque de patógenos o insectosdisminuyendo la necesidad de emplear productos químicos, loque supone un ahorro económico y menor daño al medioambiente.

RIESGOS OGMs

• Se ha señalado también el riesgo de que las personas sufranreacciones alérgicas al ingerir alimentos genéticamentemodificados que contengan proteínas alergénicas de fuentesexternas.

• Un riesgo, que se presenta también con las plantas mejoradaspor los métodos tradicionales, es el desarrollo de resistenciapor parte de las plagas a las toxinas introducidas en el cultivo.

• La pérdida de biodiversidad es otro riesgo que se ha señaladoante el uso de las variedades transgénicas, pero este riesgo noes mayor que el de las variedades mejoradastradicionalmente.

FUTURO OGMs• Diversos países han empezado a establecer regulaciones parala liberación en el campo de semillas transgénicas y para lacomercialización de productos derivados de los OGMs.

• La industria de la biotecnología agrícola se equivocó al afirmarque los alimentos transformados genéticamente no erandiferentes de los otros alimentos, no siendo necesario quetuviesen un tratamiento especial para distinguirlos de losdemás.

• Así mismo, es necesario fortalecer la investigaciónbiotecnológica para contar con la capacidad necesaria paraevaluar objetiva y adecuadamente las potencialidades yriesgos de los OGMs y para poder resolver las necesidades deuna creciente población y compaginarla con la búsqueda denuevas alternativas que refuercen una agricultura sostenible

NANOTECNOLOGIA EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA

Algunas aplicaciones de lananotecnología en el campo de laindustria alimentaria y concretamenteen la cadena alimentaria, mediante eldesarrollo de nuevas sustancias,dispositivos y sistemas paradesarrollar aplicaciones en los camposde la producción primaria,procesamiento de alimentos,desarrollo de nuevos productos,almacenamiento, seguridadalimentaria, trazabilidad, entre otros.

• Las nanotecnologías se presentan hoy como un saltoinnovador radical, que está teniendo fuerte impacto sobretodos los sectores de la economía. La amplia difusión de lasnanotecnologías se debe, en gran medida, a cambiossustanciales en el campo de los materiales, para su posteriorutilización en todos los sectores manufactureros y de servicios(Moncada, 2007). .

• El gran desarrollo en los campos de la biología molecular y lasbiotecnologías a partir de los años 80, ha favorecido suexpansión hacia todo tipo de materiales: metálicos, no‐metálicos, plásticos y compuestos, y a través de ellos hacia losmas diversos campos científicos, tecnológicos e industriales(Moncada, 2007) (Chalco, 2011).

IMPACTO…

• Nanopartículas.‐ potencial uso enfunción de su capacidad paratransportar diferentes ingredientes ypara reaccionar frente a diferentescondiciones medioambientales.Muchas de las nanopartículasinorgánicas son modificaciones deaditivos alimentarios

• Existe una gran variedad de nanomateriales, destacando lasnanopartículas, nanofibras, nanoemulsiones y nanoarcillas,estos materiales se incorporan en el producto de maneradirecta o indirecta para la elaboración de nuevos productos.

EJEMPLOS:

• Nanopartículas de plata, que son de tipo inorgánicos sonutilizadas como agentes antimicrobianos en los paneles de losfrigoríficos, en los recipientes de almacenamiento, líneas deenvasado y otras superficies destinadas a entrar en contactocon los alimentos.

• Las nanopartículas orgánicas se emplean principalmente paramejorar el valor nutritivo de los alimentos, utilizándose comovehículo para la liberación de vitaminas y otros nutrientes(nanocápsulas).

• Nanofibras.‐ En el sector agroalimentariose utilizan como agentes espesantes.Muchas proteínas globulares(lactoalbúmina, ß‐lactoglobulina, etc.)pueden dar lugar a nanofibras cuando setratan con temperaturas elevadas a bajopH.

• Nanoemulsiones..‐ Se utilizan en elencapsulamiento de componentesactivos de alimentos funcionales,estabilización de ingredientesbiológicamente activos.

• Nanoarcillas.‐ Se utilizan en botellas de plástico, cartones yfilms para el envasado de alimentos, ya que crean barrerasimpermeables frente a diversos gases como el oxígeno y eldióxido de carbono. Además, permiten obtener plásticos másfinos, ligeros, fuertes y resistentes al calentamiento.

EN LA ACTUALIDAD…• Existen en el mercado diversos ingredientes activosnanoencapsulados por ejemplo, vitaminas y ácidos grasos quese utilizan para el procesamiento y conservación de bebidas,carnes, quesos y otros alimentos.

• A muchos alimentos se les agrega deliberadamentenanopartículas y partículas de cientos de nanómetros dedistinto tamaño, con el fin de mejorar las propiedades decalidad, como el color, sabor, la estabilidad durante elprocesamiento, o el aumento del tiempo de conservación delos productos.

BENEFICIOS

‐ El aumentos de la calidad nutricional de los alimentos.‐ Alargar la vida útil de los productos naturales y procesados.‐ Mejora del manejo de la trazabilidad a través de losnanosensores permitiéndonos conocer la historia y lospotenciales riesgos de los productos.‐ Desarrollo de envases más fuertes, más livianos y menorcosto.

‐ Mejora de la seguridad alimentaria a través de superficies quecontienen productos antimicrobianos.

‐ Aumento de la calidad alimentaria mediante la mejora detextura, sabor y la apariencia (Ribeiro, 2006).

¿PARA QUIÉN ES MÁS BENEFICIOSA LA NANOTECNOLOGÍA??Muchas de las compañías de alimentos más grandes del mundo,incluidas Heinz, Nestlé, Unilever y Kraft, están explorando lasposibilidades que ofrece la nanotecnología para elprocesamiento y envasado de alimentos.

Muchas de las compañías agroquímicas y productoras desemillas más grandes del mundo también están llevando a caboprogramas de investigación y desarrollo en nanotecnología.

Principales compañías de la industria agrícolas y dealimentos dedicadas a investigación y desarrollo en elcampo de nanotecnologías.

(Chalco, 2009)

Algunas empresas que ya están utilizando la nanotecnología enla fabricación de sus productos, pero el consumidor no sabeespecíficamente que productos son nanoalimentos, debido aque aún no es obligatorio que las empresas declaren lapresencia de estos compuestos en los alimentos.

OPINIÓN• Es cierto que tenemos que tomar en cuenta que como nuevatecnología existen vacíos de información especialmente desdeel punto de vista del riesgo – beneficio.

• Se debe asegurar que los nuevos alimentos que salgan almercado no tengan problemas para el consumidor o el medioambiente.

BIBLIOGRAFÍA• LUGO – MEDINA, Eder. NANOTECNOLOGÍA Y NANOENCAPSULACIÓN DE PLAGUICIDAS. Ra Ximhai. 2010, n.1, vol. 6, pp. 63 – 67.

• http://www.fao.org/docrep/018/ar635s/ar635s.pdf• http://www.fao.org/ag/esp/revista/9901sp1.htm• http://www.infoagro.com/semillas_viveros/semillas/biotecnologia.htm• MOLINS, Ricardo. Oportunidades y amenazas de la nanotecnología para la salud, los alimentos, la agricultura y el medio ambiente. Comuniica. 2008, n.4, vol. , pp 38‐ 53.

• http://biotecnologiaparacmc.blogspot.com/2012/01/biotecnologia‐aplicada‐la‐agricultura.html

• SANCHEZ, María, Biotecnología: Ventajas y desventajas para la agricultura. Biotechnology: Advantages and disadvantages for agriculture 

• http://www.greenfacts.org/es/omg/3‐cultivos‐modificados‐geneticamente/1‐biotecnologia‐agricola.htm

• QUISPE CHALLCO, Carmen Rosa. NANOTECNOLOGIA EN LA AGRICULTURA. RITS [online]. 2010, n.5, pp. 72‐73. ISSN 1997‐4044.