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domingo, 15 de mayo de 2011

PRODUCCIÓN INDUSTRIAL DE AMINOÁCIDOS (por Raul Guereca)

PRODUCCIÓN INDUSTRIAL DE AMINOÁCIDOS

Las propiedades estimuladoras del sabor del ácido glutámico se descubrieron en Japón en 1908 e inmediatamente después comenzó la producción comercial de glutamato sódico a partir de hidrolizados ácidos de trigo y proteína de soja. En 1957 se descubrió el ácido glutámico como producto en el medio de cultivo utilizado durante el crecimiento de Corynebacterium glutamicum, convirtiéndose este microorganismo en la fuente principal de glutamato sódico. Este descubrimiento fue un enorme impulso para la industria de fermentación en Japón, de tal manera que los procesos fermentativos para la producción de aminoácidos han sido casi exclusivamente desarrollos japoneses.

Los aminoácidos tienen amplias aplicaciones industriales. Aproximadamente el 66% de los aminoácidos producidos se utlizan en la industria de alimentos, el 30% como aditivos de piensos y el 4% restante en medicina y cosmética así como material de partida en la industria química. En la industria de alimentos los aminoácidos se utilizan sólos o en combinación para aumentar el sabor. Muchos aminoácidos se utilizan en medicina como ingredientes de soluciones de infusiones en el tratamiento post-operatorio (nutrición enteral). En la industria química los aminoácidos son utlizados como material de partida para la producción de copolímeros, como son las fibras de polialanina o las resinas de isocianato de lisina. El ácido urónico, utilizado como agente bronceador, se produce por biotransformación de la histidina. Otro aminoácido, la glicocola, se utiliza como material de partida para la producción del herbicida glifoxato.

Se han desarrollado procesos de fermentación para todos los aminoácidos excepto para glicocola, L-cisteína y L-cistina, pero no todos estos procesos de fermentación se encuentran en uso a nivel comercial. En la fabricación comercial de aminoácidos existen tres procesos:

1. Extracción de aminoácidos a partir de hidrolizados de proteína. Este método se utiliza para obtener L-cisteína, L-cistina, L-leucina, L-asparragina y L-tirosina.

2. Síntesis química. La producción de glicocola, D,L-alanina, D,L-metionina y D,L-triptófano siempre implica síntesis química. La síntesis química es más barata que la producción microbiana pero el producto químico es la mezcla ópticamente inactiva de los isómerops D y L.

3. Producción microbiológica. Dentro de esta existen tres enfoques:

A. Fermentación directa de aminoácidos utilizando diferentes fuentes de carbono.

B. Conversión de productos intermediarios baratos, vía biosíntesis. Por ejemplo, la glicocola, que es barata, puede ser convertida en L-serina.

C. Uso de enzimas o células inmovilizadas para la separación de una mezcla racémica sintetizada químicamente.

La producción de aminoácidos se lleva a cabo en procesos discontinuos durante 2-4 días en vasijas que contienen hasta 450 m3.

La producción de lisina, ácido glutámico y ornitina las hemos visto en el tema “Producción industrial de metabolitos primarios”.

Microorganismos productores

Generalmente los microorganismos utilizados por la industria son las bacterias, aunque también existen procesos en los que actúan hongos y algas. El proceso industrial más extendido y conocido desde antiguo es la fermentación. En este proceso se oxida una molécula glucídica, en ausencia de oxígeno y se obtiene una molécula pequeña y algo de energía que el individuo utiliza para su supervivencia.
Las industrias fermentadoras que utilizan bacterias como productoras son las industrias lácteas, las productoras de encurtidos y la industria del vinagre.
Las industrias fermentadoras que utilizan levaduras (hongos) son las panificadoras y las industrias de bebidas alcohólicas como el vino, la cerveza o la sidra. 


En los procesos industriales se trabaja con grandes volúmenes por ello es necesario contar con:

  • Grandes tanques donde se realiza el proceso de fermentación, los llamados fermentadores.
  • Nutrientes baratos y fácil de obtener.
  • Condiciones estériles, para que no se produzca contaminación en el interior del tanque.
  • Cepas “Clon” donde los individuos que actúan en el proceso con clones, esto es, individuos genéticamente idénticos.
  • Clones estables, que no muten.
  • Cepas estables, que no modifiquen su producción en condiciones industriales.
  • Eliminación de las cepas y de los subproductos de forma barata, fácil y rápida.

En la actualidad la industria farmacéutica invierte gran cantidad de recursos en la obtención de microorganismos productores estables. Estos se utilizan en la producción de alimentos, antibióticos, vacunas, vitaminas, hormonas


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