Productos e Serviços de Microbiologia Industrial

Vista previa del material en texto

Actividad NO. 1 
Productos y servicios que puede ofrecer la microbiología industrial 
1. Producción de células, como por ejemplo levaduras o algas con diferentes 
finalidades. La levadura será necesaria para la producción de pan. Las células se 
usan generalmente para la alimentación, tanto humana, como en el caso de hongos 
o algas, como animales, como es el caso de la SCP, para formar parte del pienso, o 
para ser directamente el pienso. Otras veces se producirán células, pero sólo se 
aprovechará una parte, como puede ser el caso de las esporas para los 
bioinsecticidas. 
2. Enzimas y otras proteínas de elevado valor añadido. Existen muchos enzimas 
que pueden entrañar interés para su producción industrial, y con diferentes usos 
posibles. Incluso otros tipos de proteínas pueden ser útiles, como la insulina, el 
interferón. 
3. Metabolitos primarios y secundarios. Tanto un tipo como el otro pueden tener 
interés aplicado. Los metabolitos primarios son componentes relacionados con la 
síntesis de células microbianas, con su crecimiento. Aumentan en paralelo al 
crecimiento celular, o incluso de manera solapada. Son por ejemplo los productos 
finales de las fermentaciones como el etanol o los ácidos orgánicos. Los 
metabolitos secundarios suelen acumularse en la fase que sigue a la fase de 
crecimiento activo, la trofofase, que es la que se denomina idiofase. Las sustancias 
que se producen en la idiofase no tienen relación directa con la síntesis de 
materiales celulares, ni con el crecimiento. Son sustancias que no son básicas para 
el crecimiento. La trofofase y la idiofase no son fases del crecimiento bacteriano, 
sino que son solo fases de la producción de metabolitos, pueden coincidir con las 
fases de creimiento, pero no son lo mismo. 
4. Otros productos. Los anteriores son los productos de mayor importancia, pero 
existen otros productos, como: 
- polisacáridos, que tienen muchos usos, como por ejemplo aditivos alimentarios. 
- Bioplàsticos 
- ciertas vitaminas 
-Transformación de microorganismos. Se obtienen un producto, pero el 
microorganismo no lo ha sintetizado todo, sino que tan solo ha realizado un par de 
reacciones sobre él. Es el caso de los esteroides, ácidos grasos. Pueden tener un 
gran valor añadido. 
5. Depuración de residuos. Los ecosistemas tienen inercia y plasticidad. Cuando 
sufren alteraciones tienden a recuperarse. La actividad humana altera los 
ecosistemas, mediante la industria, por ejemplo. La industria que se instala al lado 
de un río y usa el agua de este como refrigerante está produciendo en el río una 
contaminación física, ya que está alterando un factor básico, como es la 
temperatura del río. El río continuará fluyendo y pasados unos kilómetros, habrá 
vuelto a la temperatura que tenía antes de pasar por la fábrica, ha conseguido 
restaurar el factor temperatura. Los ecosistemas tienen capacidades de 
regeneración y recuperación, pero la actividad humana actualmente ha superado 
con creces esta capacidad, por lo que los ecosistemas estarán permanentemente 
contaminados. Todo esto ha llevado al desarrollo de tecnologías de depuración, 
que tratan de reducir el impacto de la actividad humana sobre los ecosistemas. 
Estas nuevas técnicas se basan en la mimetización de los procesos que tienen lugar 
en el río, pero aumentando la concentración o la intensidad, como en el caso de las 
plantas de lodos activos. 
- Aguas residuales. En los países desarrollados hay una elevada producción de aguas 
residuales, ya sean de origen doméstico o industrial. Un elevado porcentaje de esta 
agua será tratado biológicamente. El objetivo de estos procesos es la eliminación 
de la materia orgánica del agua, que no eliminarla directamente. Actualmente las 
aguas residuales se tratan siguiendo una serie de procesos aeróbicos clásicos, como 
son: 
- lodos activos 
- lechos bacterianos 
- lagunas facultativas 
- reactores de células inmovilizadas 
Estos procesos hacen que la materia orgánica en suspensión en el agua se elimine 
por procesos de sedimentación. Esto genera lodos, lo que implica que las plantas 
de depuración de aguas eliminan residuos líquidos, pero los producen sólidos, que 
deberán ser tratados como otros residuos sólidos. 
- Residuos sólidos. Son otro gran problema de los países desarrollados. Estos 
residuos pueden ir desde la simple basura del hogar, hasta los lodos resultantes de 
la depuración de aguas, pasando por residuos agrícolas e industriales. Los residuos 
sólidos se someten normalmente a procesos de digestión anaerobia. Este tipo de 
digestión reduce el volumen de los residuos. En condiciones de anaerobiosis, una 
buena parte del sustrato a partir del cual crecen las bacterias deberá ser dedicado 
a la obtención de energía, de manera que el crecimiento de bacterias a partir del 
sustrato es bajo. Los residuos orgánicos pasan a ser casi totalmente CH4 y CO2, lo 
que se conoce como biogas. El metano producido puede ser un combustible, por lo 
que puede ser usado como fuente de energía, pero puesto que el principal objetivo 
es la reducción del volumen de residuos y su estabilización, la producción de 
metano no está optimizada, aunque se debe aprovechar el que se produzca. 
- Xenobióticos. Además de los residuos cotidianos, eventualmente se producen 
vertidos puntuales de xenobióticos. Se trata de productos producidos 
químicamente por el hombre, no producidos por ningún ser vivo, y que no pueden 
ser degradados por ningún ser vivo. 
También pueden darse vertidos de sustancias recalcitrantes, que son de difícil y 
lenta degradación. Se han descubierto una serie de organismos capaces de 
degradarlos, que son inoculados cuando se produce un vertido. El problema de los 
xenobióticos se está haciendo desgraciadamente cada día más común. Un 
problema que se encuentra también es que para recalificar el suelo industrial a 
urbanizable, mucho más rentable, este debe estar limpio de productos 
xenobióticos. 
6. Aplicaciones analíticas. Existe la posibilidad de usar microorganismos como 
biosensores. Se pueden usar tanto los microorganismos vivos, como sus enzimas u 
orgánulos unidos a electrodos de manera que las reacciones biológicas devengan 
corrientes eléctricas. Esto permite medir concentraciones de compuestos 
específicos en diferentes entornos, detectando contaminantes, aditivos en 
alimentos. Los biosensores han despertado un gran interés, pero aún se están 
poniendo a puntos. 
Otro uso analítico de los microorganismos son los bioensayos, que consisten en la 
determinación de una sustancia biológicamente activa, ya sea conocida o no, sobre 
material vivo. No todos los bioensayos implican el uso de microorganismos. Antes 
de producir una sustancia a escala industrial, deberemos realizar con ella una serie 
de bioensayos, que mida una serie de factores de dicha sustancia. 
- Biodegradabilidad. Toda sustancia que sea producida a gran escala 
industrialmente, en cantidades de toneladas, ha de ser biodegradable, porque si 
no lo fuese se acumularía muy rápidamente en los ecosistemas. Se han de hacer 
una serie de ensayos en el laboratorio que demuestren dicha biodegradabilidad. En 
términos legales, cuando hablamos de biodegradable, en realidad nos referimos a 
que el 70% del producto es biodegradable, pasando a ser tan solo agua y dióxido 
de carbono. El 30% restante no se degradará y su composición permanecerá 
desconocida. Esto es lo que estipula le ley. 
 - No toxicidad al medio. Las sustancias que van al medio no han de alterar la salud 
del ecosistema. Existen dos tipos diferentes de ensayos de toxicidad. 
- Agudos: Se expone al ser vivo al producto en cuestión a una concentración muy 
elevada, durante un período breve de tiempo de su vida, por ejemplo, si calculamos 
una vida de 40 años, el período breve serían 5 minutos. 
 - Crónicos: Se expone al individuo a concentraciones bajas del producto durante 
un largo período de suvida, pudiendo incluso llegar a tratar a sus descendientes 
para ver el efecto en estos. 
Se han de hacer pruebas para evaluar el efecto de un producto sobre el ecosistema. 
En teoría debería haber una serie de tests que permitiesen evaluar la toxicidad 
sobre todos los niveles del ecosistema, hasta llegar al hombre. Pero no sale 
rentable, por lo que se realizan muchos tests sobre bacterias, de manera que si es 
tóxico para la bacteria no se comercializará. Pero pese a no ser tóxico para la 
bacteria podría ser tóxico para otros organismos. 
- Mutagenicidad. Es un factor que se ha de tener muy en cuenta. El problema que 
presenta la mutagenicidad es que los efectos se pueden producir muy adelante, 
incluso en la descendencia, por lo que los ensayos que comprueban esto son muy 
largos y complejos. El test más empleado actualmente es el que se conoce como 
test de Ames. Ames obtuvo mutantes His- de S. typhimurium. Este mutante tiene 
una tasa de reversión elevada de aproximadamente 10-4, que Ames tenía muy bien 
medida. Esta bacteria se ponía en contacto con la sustancia a comprobar. Si 
aumentaba la tasa de reversión, se trataba de un producto mutagénico, en caso de 
no aumentar era no mutagénico. El problema radica en que muchas sustancias son 
premutágenos, que en su forma inicial no son mutagénicas, pero que al llegar 
al hígado se activan y pasan a ser mutágenos. Para comprobar que la sustancia no 
es un premutágeno se le administraba a una rata. Después se sacrificaba, se extraía 
el hígado y se sometía a éste a una centrifugación diferencial. Aíslas entonces la 
fracción microsomal, que contendrá premutágenos activados y la compruebas con 
S.typhimurium. 
7. Lixiviación. Podemos usar los microorganismos para la recuperación de metales 
a partir de minerales y restos de minas, con contenidos de metales demasiado 
bajos para la fundición, el método tradicional. La biolixiviación la realiza 
Thiobacillus ferrooxidans.