Mariano García Garibay

Los Alimentos y la

Biotecnología

Departamento de Biotecnología Universidad Autónoma Metropolitana

Unidad Iztapalapa

División de Ciencias Biológicas y de la Salud Universidad Autónoma Metropolitana

Unidad Lerma

Alimentos ¿Qué comemos?

¿Qué es un alimento? Otros seres vivos, que en partes o enteros devoramos

Primera condición: que sea comido

Cadena alimenticia: unas especies devoran a otras

Cualquier ser vivo es un alimento potencial, incluyendo nosotros mismos

Las especies que nos alimentan

Alimento: semillas, frutos, tallos, raíces, hojas, músculos, vísceras o cualquier parte de un ser vivo cuya función natural es servir como órgano o tejido a la especie de origen, y no como alimento a alguien más

Prácticamente ninguno es un alimento intrínsecamente

Excepciones: miel y leche (productos expresamente creados en la naturaleza como alimentos)

Las especies que nos alimentan

Las especies que nos alimentan son en principio, producto de la selección natural, operando en el proceso de evolución durante milenios.

Enorme biodiversidad de especies comestibles, cuya variabilidad tiene casi solamente como límites las fronteras culturales auto impuestas por cada grupo humano.

Las especies que nos alimentan

Algo que nos diferencia a los humanos de otros animales es que no nos hemos limitado a devorar a otras especies, sino que las hemos domesticado, las cultivamos y las reproducimos exitosamente.

Las especies que nos alimentan

Los humanos pre-agrícolas se alimentaban de una mayor variedad de especies animales y vegetales, que cazaban y recolectaban.

Empleaban varios miles de especies vegetales y varios centenares de especies animales para su alimentación.

El Origen de las Especies Charles Darwin 1859 A partir de hace 10,000

años el hombre domesticó y generó artificialmente razas y especies de plantas y animales destinados a la alimentación

La selección artificial fue

una analogía fundamental para comprender el mecanismo de la selección natural

Las especies que nos alimentan

Las especies que nos alimentan

A partir de las culturas agrícolas empezamos a restringir el consumo de especies. De toda la biodiversidad disponible, sólo unas cuantas especies fueron

domesticadas.

Las especies que nos alimentan

Muchas de las especies que alimentaban a los humanos cazadores-recolectores de hace más de 10 mil años ya no existen en su forma silvestre, y han dado paso a variedades domésticas que no pueden sobrevivir por sí mismas sin la intervención de la mano humana.

Las especies que nos alimentan

Hace 11 mil años la domesticación del ganado

bovino, Bos primigenius, para el consumo de leche y carne

Hace 10 mil años el trigo moderno: híbrido complejo resultante de la fusión de varias gramíneas

Hace 7 mil años el maíz a partir del teocinte

Hace 7 mil años la levadura Saccharomyces cerevisiae

Las especies que nos alimentan

Cada vez más personas se alimentan de menos especies

Cultural

Económico: rendimiento y recuperación de inversión y trabajo

Densidad nutricional

Digestibilidad

Las especies que nos alimentan

Sólo cuatro especies vegetales, las más cultivadas

(trigo, arroz, maíz y papa), proporcionan mayor cantidad de alimento a la población mundial, que los 26 cultivos siguientes en la lista de producción.

De las especies animales: cerdos y bovinos aportan más carne que el conjunto de aves y todos los demás mamíferos

Evolución de la alimentación humana

Las tecnologías agrícola y de alimentos han facilitado y

hecho más eficientes la “caza y recolección”

Tecnologías biológicas y químicas

• Producción primaria

• Transformación y conservación

• Consumo: nutrición e inocuidad

Producción moderna de Alimentos

Desarrollo de la genética

Desde de los siglos 19 y 20 se ha podido acelerar el proceso evolutivo a partir del legado intelectual de Gregor Mendel, contemporáneo de Darwin.

Desarrollo de la genética

La revolución verde mejoró sustancialmente la

agricultura mundial: trigos enanos de alto

rendimiento, amplia adaptación, resistentes a

enfermedades y con alta calidad industrial

A partir de finales del siglo XX: es posible

introducir genes de unas especies en otras,

realizar mutaciones dirigidas, regular rutas

metabólicas, etc.

Alimentos genéticamente modificados que ofrecen ventajas antes inimaginables

Modificaciones genéticas

Maduración retardada del jitomate para abastecer grandes mercados

El arroz dorado para evitar la ceguera

Maíz resistente a plagas con insecticidas auto contenidos

Cebadas con bajísimos contenidos de taninos que evitan el enturbiamiento de la cerveza

Alimentos Procesados

Procesados

Pan, tortillas, pastas, cereales para desayuno

Queso, yogurt, mantequilla, crema

Productos enlatados, conservas

Leche en polvo

Mermeladas, jaleas, ates

Jamón, chorizo, embutidos

Vinos, cerveza

Chocolate

Procesamiento de alimentos

El procesamiento de alimentos data de épocas prehistóricas:

• Fermentación • Secado al sol • Salado • Cocinado: rostizado, ahumado,

horneado, etc.

Procesos modernos de alimentos

Nicolas Appert enlatado en 1810 para las tropas francesas

Luis Pasteur descubre la pasteurización en 1862 y es el primero en descubrir que los alimentos se deterioran por microorganismos.

Propósitos del procesamiento de alimentos

Conservación

Eliminación de microorganismos patógenos (inocuidad)

Eliminación de toxinas

Mejoramiento del sabor y versatilidad

Mejoramiento de la textura y hacerlos más comestibles

Mejoramiento del valor nutricional y de la digestibilidad

Los costos de la producción masiva

La uniformidad y refinamiento en el cultivo y crianza las hace vulnerables al ataque de agentes patógenos y depredadores que se convierten en plagas. Dependencia: la civilización en su conjunto no podría vivir sin sus creaciones biológico-alimentarias. No podemos abandonar las prácticas masivas de producción, mejoramiento e industrialización de alimentos que iniciamos hace 10 mil años.

Los costos de la producción masiva

Dependemos cada vez más de un pequeño número de especies producidas masivamente, lo cuál puede tener consecuencias nefastas de abasto ante: plagas desastres naturales y cambios climáticos,

como el abasto de leche cambios políticos, sociales o económicos en

los países altamente productores, como la producción de biocombustibles a partir del maíz.

Alimentos y medio ambiente La producción y transformación de alimentos tienen

enormes efectos en el medio ambiente

Modificación ecológica de suelos por prácticas agrícolas Alteración del equilibrio ecológico por la concentración territorial de especies y las prácticas de exterminio de plagas Generación de metano por el estiércol de bovinos que aumenta el efecto invernadero y por ende al calentamiento global Grandes cantidades de agua que demandan las actividades agrícolas y pecuarias Contaminación de mantos acuíferos por aumento de la demanda bioquímica de oxígeno que producen los efluentes de fábricas transformadoras de alimentos

El descuido hacia el medio ambiente tiene que cambiar hacia una visión que garantice la sustentabilidad y minimice graves problemas como la erosión de suelos, la contaminación del agua, el calentamiento global, etc.

Producción de Alimentos Actividad técnica, económica y científicamente

desarticulada entre los tres niveles

Actividades agrícolas, pecuarias y pesqueras

Industria Alimentaria

Efectos del consumo: nutrición y atención de enfermedades relacionadas con la alimentación

Ciencias de la alimentación en el siglo XXI

Deberán atender en forma integral y multidisciplinaria todos los aspectos relacionados con los alimentos:

la producción primaria, el procesamiento, el consumo y sus implicaciones,

con el concurso de ciencias y sus aplicaciones tecnológicas como la química, la física, la biología, la microbiología, la ingeniería, la agronomía, la nutrición, las ciencias genómicas

Ciencias de la alimentación en el siglo XXI, desde la óptica del productor

Depender menos de factores circunstanciales como los cambios climáticos, las demandas económicas o estacionales, el deterioro y pérdidas poscosecha, etc.

Poder competir en un mercado globalizado Poder abastecer empresas procesadores de grandes

volúmenes y distribuidores masivos de alimentos Ofrecer abasto constante, seguro y de calidad

uniforme Atender necesidades/nichos de mercado específicos

Consumidores del siglo XXI

Consumidores del siglo XXI

Mayor influencia en la definición del mercado

consumidor

fabricante

comerciante

1950s

consumidor

fabricante

comerciante

1970s

consumidor

fabricante

comerciante

2000s

Consumidores del siglo XXI Consumidores más enterados y

preocupados por su alimentación:

• alimentos más nutritivos

• libres de compuestos tóxicos

• mayor calidad

• más convenientes

• que aporten beneficios adicionales

Ciencias de la alimentación y salud

La dieta es responsable de 6 de las 10 principales causas de muerte.

Enfermedades claramente asociadas con desórdenes alimenticios han aumentado alarmantemente en los últimos años: obesidad, diabetes, enfermedades cardiovasculares y algunos tipos de cáncer

alimentos funcionales,

nutrigenómica y alimentos

especiales o «diseñados»

Alimentos con efectos benéficos para la salud, más allá de los

efectos nutricionales, mejorando el estado de salud y bienestar incluyendo la prevención y/o

tratamiento de una enfermedad

alimentos funcionales,

nutrigenómica y alimentos

especiales o «diseñados»

Alimentos, biotecnología y ciencias genómicas

Caracterización e identificación de las especies biológicas comestibles

Su mejoramiento y su modificación genética

Inocuidad a través de la identificación y eventual control de toxinas, alergenos y microorganismos patógenos

Efectos fisiológicos en el consumidor por razones nutricionales, de prevención de enfermedades, así como de intolerancias y alergias

Bioremediación y tecnologías más amigables con el ambiente

Las ciencias genómicas y la biotecnología son fundamentales para estudiar y mejorar la producción y procesamiento de alimentos