la biomasa como fuente de proteina

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BIOTECNOLOGIA

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Page 1: La biomasa como fuente de proteina

BIOTECNOLOGIA

Page 2: La biomasa como fuente de proteina

PROPONENTES:

ANDRES FELIPE CESPEDES DIAZ COD.2008276507

LUIS CAMILO GOMEZ TRUJILLO COD.20112103816

JHERSON ALVAREZ CARREÑO COD. 2007165267

PROFESOR:

JORGE ENRIQUE VALENCIA RODRIGUEZ

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE PETRÓLEOS

2013

Page 4: La biomasa como fuente de proteina

OBJETIVOS

3.1 GENERAL

Conocer e identificar el proceso general para la producción de la proteína unicelular (SCP).

3.2 ESPECIFICOS

Conocer la evolución de la proteína unicelular (SCP) desde sus inicios.

Tener claro el por qué y para qué se produce esta biomasa microbiana.

La importancia de esta proteína unicelular para la biotecnología.

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Se entiende por “Single Cell Protein (SCP)” o“biomasa microbiana” un producto formado porcélulas secas de microorganismos que han sidocultivadas a gran escala y que actualmente secomercializan como complementos en laalimentación humana y animal.

Es cierto que su aspecto no es muy atractivo,pero suponen una fuente de alto contenido enproteínas, sobre todo de aquéllas que contienenaminoácidos esenciales como la lisina, lametionina y la cisteína. Además, es un alimentorico en vitaminas y bajo en grasas.

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Proteína unicelular CSP es el términoaceptado para el material celular microbianopreparado para uso como alimento o pienso(alimento elaborado para animales, ej.purina).el termino es engañoso ya que lo quese produce no es normalmente una proteínaúnica, sino células tratadas de distintasformas a partir de una variedad demicrorganismos, tanto mono comomulticelulares, bacterias, levaduras, hongos oalgas.

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La principal ventaja frente a la soja reside en que la producciónes prácticamente inmediata y requiere de un bajo grado detecnificación. Normalmente se lleva a cabo en fermentadores,donde se induce el crecimiento de las células microbianas, a lasque se alimenta con subproductos agrícolas e industriales. Labiomasa se recolecta posteriormente y se trata debidamentemediante procesos de secado antes de ser comercializada. Parael ser humano se requiere un tratamiento posterior que elimineciertos compuestos que suponen riesgos nutricionales, comoes el alto contenido en ácidos nucleicos, y garantice laseguridad y la calidad del producto.

Las proteínas microbianas son similares a las de la harina depescado, la soja o el suero descremado de la leche. Susaplicaciones alimentarias no se limitan a su consumo directo,sino que también pueden utilizarse para desarrollar muchosproductos derivados como lípidos, proteínas, ácidos nucleicos(ADN y ARN), hidratos de carbono y vitaminas.

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Actualmente, se está experimentando con ellas como solución a ciertos problemas de salud; en concreto, como nutriente de control inmunitario en pacientes con anemia, hiperglucemia e hipercolesterolemia. Incluso algunas investigaciones han determinado su posible aplicación en el tratamiento de enfermedades visuales, como la retinitis pigmentaria. Es una muestra más del amplio abanico que ofrece la biotecnología para el progreso, la sostenibilidad y el bienestar del hombre.

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En los países desarrollados los altos niveles de vida hanoriginado una creciente demanda de proteínas de altacalidad para piensos de compuestos, que son fundamentalesen las técnicas modernas para la producción de huevos, avesde corral, ternera y ganado de cerda. Estos piensoscompuestos preparados para satisfacer los requerimientosnutricionales totales del animal contienen entre 10 y 30 % deproteína por unidad de peso. Esta es normalmenteproporcionada por la incorporación de harinas de semillasoleaginosa, como soja, o por harinas de pescado y las SCPpodía ser una alternativa válida a algunas de estas fuentestradicionales. Reduciendo el flujo de soja, harinas depescado y cereales hacia la alimentación animal, el uso deSCP podía hacer estos productos más accesibles paraconsumo humano. Además en Europa, Japón y otras áreas enlas que no podían crecerse cosechas de soja, la producción agran escala de SCP haría la producción animal en estas áreasmenos dependiente de proteínas importadas.

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Cuando se compara con los métodos tradicionales paraproducir proteínas para alimentos o piensos, la producciónindustrial a gran escala de biomasa microbiana para elmismo uso tiene algunas ventajas características: losmicroorganismos en general tienen una alta velocidad demultiplicación, un alto contenido en proteína (en términosde peso seco la biomasa microbiana puede contener 30-80 % de proteína), pueden utilizar un gran número defuentes de carbono diferentes (algunas de las cuales sonconsideradas tradicionalmente como desechos), puedenseleccionarse o producirse relativamente fácilmente cepascon alta producción y buena composición, lasinstalaciones de la producción ocupan áreas limitadas ydan una producción alta y (excepto para las algas), laproducción microbiana es independiente de variacionesclimáticas o estacionales y por consiguiente son másfáciles de planear.

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SCP

Por que producir SCP?

Los países desarrollados

Demanda de proteínas

Pienso compuestos10-30% de proteínas

Evitar el uso de harinas de soja, de

pescado y otras para

Aves – huevos -carnes

Productos mas accesibles para el consumo humano

Alta velocidad de reproducción de microorganismos

Alto contenido de proteína 30-80%

Variedad de formas para las fuentes

carbonos (desechos)

Áreas limitadas

Áreas limitadas

Inmunes al clima Fácil planeación

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El proceso SPC

1. La provisión de una fuente de carbono

2. Medio adecuado que contenga nutriente: carbono, fuentes de nitrógeno, fosforo y otros esenciales.

3. Impedir la contaminación del medio o de la planta.

4. El cultivo de los microorganismos deseados.

5. La separación de la biomasa microbiana del medio agotado.

6. El tratamiento posterior de la biomasa con o sin operaciones específicas de purificación.

Independiente del tipo del

sustrato

Etapas Basicas

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Se debe tomar precauciones y seguir unas reglas básicas paraevitar la contaminación a la hora de la fermentación de losprocesos para que lo que se busca cultivar tenga una buenacalidad. Para esto se deben tomar algunas precauciones ysugerencias como las siguientes:

Se debe realizar en esterilidad o en condiciones limpias. Se recomienda el calentamiento o la filtración del medio. La esterilización de los equipos de la fermentación. Los Procesos de SCP son altamente aeróbicos y la aireación es un

proceso importante. Estos procesos generan mucho calor y este calor residual se

debe eliminar mediante un buen sistema de refrigeración. Se debe seleccionar un buen fomentador que cumpla con los

requisitos industriales de producción a gran escala. Las fermentaciones para biomasa siempre se llevan a cabo

continuamente para mayor economía y se llevan a cabo adiluciones muy rápidas cercanas a las máximas (μmax) paraalcanzar la máxima productividad. Este proceso proporciona lamáxima cantidad de proteína celular pero tiene un costoadicional el proceso no aprovechan los sustratos completamentey se desperdician limitándola economía del proceso.

El cultivo

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Los organismos unicelulares como levaduras y bacterias se recuperan normalmente por centrifugación.

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Las bacterias requieren mayor energía de centrifugación para su separación y se debe ayudar por medio de la floculación que es esencial para recuperar la biomasa.

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Es importante eliminar toda el agua posible antes del secado final debidoa que el secado es un procedimiento costoso y el agua excedente generasobre costos.

La biomasa se puede secar al sol pero esto genera biomasa de menorcalidad.

El equipo de para la cosecha de microorganismo no es estéril pero debese debe diseñar de forma que se pueda limpiar regularmente y fácilmentepara mejorar la calidad de la biomasa y realizar una operación higiénica.

El manejo del caldo que sale que sale del fermentador es crucial para lacalidad bacteriológica ay que la tensión del oxígeno baja y sube el PHproporcionado buenas condicionas para el crecimiento de bacteriasindeseables.

El peligro de las bacterias indeseables es minimizada por medio deprocesos de manejos higiénicos y tratamiento mediante calor durante laetapa final de la cosecha que aseguran la inactividad de las bacterias.

Para aumentar el valor nutritivo de la biomasa se requiere una etapa paraasegurar la ruptura de las paredes celulares.

La biomasa se recolecta posteriormente y se trata debidamente medianteprocesos de secado antes de ser comercializada.

Dependiendo del tipo del sustrato y del tipo del SCP puede ser necesariopara el consumo del ser humano un tratamiento posterior que elimineciertos compuestos que suponen riesgos nutricionales, como es el altocontenido en ácidos nucleicos, y garantice la seguridad y la calidad delproducto.

Finalmente se deben tomar medidas para evitar la liberación al ambientede grandes cantidades de microorganismos, vivos muertos, vivos omuertos. Esto con el fin de evitar la polución ambiental.

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Un microorganismo que es crecido como fuente de proteínas para la alimentación humana o animal debe tener ciertas propiedades básicas las cuales son:

No debe ser patógeno para las plantas, animales o seres humanos.

Debe tener un buen valor nutricional.

Debe ser aceptado como alimento o pienso.

Ausencia de compuestos tóxicos.

Bajo nivel de producción.

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Dependen de las características tales como:

La velocidad del crecimiento.

La producción.

El contenido en proteína.

Los requerimientos de nutrientes suplementarios.

Las ventajas selectivas del medio que se utiliza.

Las buenas propiedades de separación y secado.

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Gracias a la biotecnología las aplicaciones del SCP no solo sonnutritivas o alimentarias sino que también como solución aciertos problemas de salud siempre en pro del progreso, lasostenibilidad y el bienestar del hombre.

El proceso SCP consta de los siguientes pasos: 1. Medioalmacenado (minerales, agua, carbono, nitrógeno) 2. Mezcladoesterilización (impedir la contaminación del medio)3.Fermentación (se llevan a cabo continuamente para mayoreconomía, son altamente aeróbicos) 4.Separacion (utilizacentrifugación y floculación) 5. Secado (proceso costoso, aunquese puede secar al sol pero no es la misma calidad) 6.Almacenamiento del producto (evitar la polución ambiental)

Comparado con los métodos tradicionales para producirproteínas para alimentos o piensos. La biomasa bacteriana esuno de los métodos más eficaces para la producción deproteínas en alimentos, con un peso seco que puede contener deun 30% a un 80% de proteínas, en general tienen una altavelocidad de multiplicación, es independiente de variacionesclimáticas o estacionales y por consiguiente son más fáciles deplanear.

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Bu’Lock, J (1991).Biotecnología Básica. Editorial Acribia.

AMARIN (2011). Single Cell Protein (SCP): microorganismos que se comen. Blogs de Ciencia y Tecnología. Disponible en :

http://blogs.creamoselfuturo.com/bio-tecnologia/2011/02/23/single-cell-protein-scp-microorganismos-que-se-comen-2/