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Introducción: Proteína unicelular a partir del lactosuero.

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Introducción: Proteína unicelular a partir del lactosuero.

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Durante los últimos años, la producción de proteína unicelular ha tenido gran impacto en la industria biotecnológica. De acuerdo con Francisco Soto en su artículo llamado Proteínas unicelulares: un futuro prometedor en la agricultura, publicado en el 2020, el objetivo de la producción de proteína unicelular y producción de otros enfoques económicamente estables, por ende es de gran interés la revisión de estos residuos y subproductos para la producción de la proteína unicelular con una economía circular y a un menor costo.

La proteína unicelular (PUC) se refiere a que están producidas por procesos de fermentación controlada por hongos, bacterias, levaduras, entre otros. Las levaduras contienen diversas características que son beneficiosas para que un microorganismo pueda ser utilizado en la producción de proteína de origen unicelular, ya que su composición no es tóxica, es altamente digestible y contiene un elevado porcentaje de proteínas, carbohidratos y lípidos.

En el presente trabajo nos enfocaremos en la producción de proteína unicelular a partir de Kluyveromyces lactis, por ser un microorganismo que fermenta rápidamente la lactosa, sus características metabólicas y genéticas y su capacidad para utilizar la lactosa y convertirla en ácido láctico. Esta levadura tiene un interés en la industria alimenticia ya que se puede considerar un prebiótico para la obtención de galacto-oligosacáridos, el cual se piensa que contribuyen en la reducción de colesterol sanguíneo, en la prevención de cáncer de colon y además de ser utilizado como edulcorante bajo en calorías.

Fuentes:
1. Soto, F. (febrero, 2020). Proteínas unicelulares: un futuro prometedor en la acuicultura - SalmonExpert.cl. Salmonexpert. https://www.salmonexpert.cl/article/protenas-unicelulares-un-futuro-prometedor-en-la-acuicultura/

2. Galán Wong, L. J. (1981). Obtención de proteína unicelular de Saccharomyces exiguus crecida en etanol como principal fuente de carbono y energía (Doctoral dissertation, Universidad Autónoma de Nuevo León).

3. https://www.ivami.com/es/microbiologia-de-alimentos/2530-kluyveromyces-lactis-interes-en-industrias-lacteas-dairy-products-cultivo-e-identificacion-molecular

Por: Miguel Bernhardt Botero

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Por : Daniela Hernandez Florez

Con el fin de comprender el tema de estudio en el trabajo de investigación sobre la obtención de proteína unicelular a partir de un desecho agroindustrial, es necesario conocer algunos conceptos para mayor claridad. Por lo tanto, se expresan a continuación,

De acuerdo con Alejandro Chacón en su artículo, Perspectivas actuales de la proteína unicelular (scp) en la agricultura y la industria ¹ de 2004, la proteína Unicelular (bioproteína) es aquella obtenida de la biomasa microbiana de algas, bacterias, levaduras y hongos filamentosos, los cuales cultivados en condiciones fermentativas apropiadas y controladas garantizan una adecuada tasa de crecimiento, debido al aprovechamiento de sustratos enriquecidos en carbono, nitrógeno y fosforo.  Su producción permite el desarrollo de alternativas de proteína que permitan reemplazar o complementar las ya existentes, y ser incluidas en alimentos, especialmente el de animales.

Actualmente se ha visto reflejado que las actividades que conforman el sector agroindustrial generan subproductos o residuos agroindustriales que representan cantidades significativas y son considerados un problema ambiental. Según Ana Martínez, Rafael Olivero y otros en su artículo, Residuos agroindustriales su impacto, manejo y aprovechamiento ²de 2017, estos se definen como materiales en estado sólido o líquido obtenidos a partir del consumo directo de productos primarios o de su industrialización, que ya no son de utilidad para el proceso que los generó, pero pueden ser aprovechados o transformados para obtener otro producto con valor económico, comercial o social. De ahí que cada subsector de la agroindustria genere residuos específicos.

Ahora bien, las características o composición química y biológica de los residuos agroindustriales dependen del proceso de transformación y de la materia prima utilizada. Por lo tanto, en el artículo Aprovechamiento de residuos agroindustriales para el mejoramiento de la calidad del ambiente ³ de Alexandra Vargas y Liliana Pérez del año 2018, los residuos agroindustriales son materiales lignocelulósicos; es decir, los contenidos de celulosa, hemicelulosa y lignina representan sus mayores porcentajes de composición. Varios de los residuos agroindustriales permiten ser utilizados con el fin de obtener alimentos con un alto valor nutricional. Algunos han sido utilizados en la producción de alimentos para rumiantes, cerdos, aves y otras especies.

Con base a Paola Fernández en su artículo, Microorganismos como alternativa no convencional en la elaboración de raciones alimenticias para monogástricos ⁴del año 2019, existen una amplia variedad de microorganismos utilizados en la industria alimentaria como es el caso de las levaduras, que se definen como una variedad de organismos unicelulares, considerados hongos unicelulares que generalmente comprenden células ovaladas, pero también de forma esférica, cilíndrica o elíptica. Estas se reproducen por fisión binaria o gemación y crecen como micelio bajo condiciones ambientales especiales. Las levaduras según Eduardo Jiménez y otros en el trabajo de investigación sobre el Perfil de aminoácidos de la proteína unicelular de kluyveromyces marxianus var. Marxianus ⁵de 2004, poseen un alto valor proteico, pues contienen un contenido equilibrado de aminoácidos, lo que sugiere un uso potencial de esta como fuente proteica.

En este orden ideas, se propone en el trabajo de investigación el uso de una levadura conocida como kluyveromyces lactis, la cual de acuerdo con Julián Martínez y otros en el artículo Obtención de proteína unicelular a partir de lactosuero ⁶de 2012, esta es una levadura comúnmente utilizada para estudios genéticos y aplicaciones industriales. Además, su nombre proviene de la capacidad de asimilar la lactosa y convertirla en ácido láctico, ya que es capaz de utilizar la lactosa debido a que posee las enzimas necesarias para su metabolización.

Referencias:
1.      Chacón, A. (2004). Perspectivas actuales de la proteína unicelular (scp) en la agricultura y la industria. Agronomía Mesoamericana, 15(1), 93-106.

2.      Martinez, A. &. (2017). Residuos agroindustriales su impacto, manejo y aprovechamiento. Revista colombiana de ciencia animal, 9, 122-132.

3.      Perez, L. &. (2018). APROVECHAMIENTO DE RESIDUOS AGROINDUSTRIALES. Facultad de ciencias basicas, 14(1), 59-72.

4.      Fernández, P. A. A. (2019). Microorganismos como alternativa no convencional en la elaboración de raciones alimenticias para monogástricos. Revista Red-Acción Docente, 12, 53-56.

5.      Páez, G., Jiménez, E., Mármol, Z., Ferrer, J., Sulbarán, B., Ojeda, G., ... & Rincón, M. (2008). Perfil de aminoácidos de la proteína unicelular de kluyveromyces marxianus var. Marxianus. Interciencia, 33(4), 297-300.

6.      TARON-DUNOYER, A., PEREZ-MENDOZA, J., & MARTINEZ-ZAMBRANO, J. (2012). Obtención de proteína unicelular a partir de lactosuero. Vitae, 19(1), S189-S191.

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Diagrama de bloques - obtención de proteína unicelular a partir del lactosuero, usando la levadura Saccharomyces Cerevisae para su fermentación.

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Diagrama de bloques - obtención de proteína unicelular a partir del lactosuero, usando la levadura Saccharomyces Cerevisae para su fermentación.

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Por: Ana Sofía Duque

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Obtención de Proteína Unicelular a partir de Bagazo de Caña

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Obtención de Proteína Unicelular a partir de Bagazo de Caña

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Por: Daniela Hernández Florez

Resumen: Dentro de los desechos agroindustriales está el bagazo de caña, producido en grandes cantidades en las centrales azucareras. Ante esta situación, la biotecnología ha desarrollado una serie de procedimientos que permiten realizar un tratamiento biológico a estos deshechos, con el fin de producir la denominada bioproteína (proteína unicelular) con microorganismos adecuados que aumentan el valor nutricional de los mismos. Por lo tanto, este articulo tuvo como objetivo cuantificar la cantidad de proteína bruta tanto de Candida utilis como de Sacharomyces cerevisiae, obtenidas en el hidrolizado de caña, donde los resultado arrojaron que amabas proteínas presentan abundancia de aminoácidos importantes en la alimentación animal.

Aplicación: La especie Candida utilis se caracteriza por poseer un alto contenido de proteínas y excelente perfil de aminoácidos esenciales. A partir de ello, en Cuba se desarrolló una tecnología de producción de levadura torula (Candida utilis), que utiliza como sustrato base la vinaza de destilería. La composición química de la levadura torula desarrollada sobre vinaza de destilerías fue similar a otras que se emplean en la alimentación animal. Por lo tanto, puede ser utilizada como fuente proteica en dietas para aves sin embargo, se debe combinar con otras fuentes de mayor digestibilidad o valor nutritivo, de modo que pueda lograrse mejor balance y asimilación de los nutrientes por parte de las aves.

Gutiérrez Ramírez, L. A., & Gómez Rave, A. d. (enero-junio de 2008). Determinación de proteína total de Candida utilis y Sacharomyces cerevisiae en bagazo de caña. Revista Lasallista de Investigación, 5(1), 61-64.

Rodríguez, B., Mora, L. M., Oliveira, D., Euler, A. C., Larav, L., & Lezcano, P. (2011). Composición química y valor nutritivo de la levadura torula (Candida utilis), desarrollada sobre vinaza. Revista Cubana de Ciencia Agrícola, 45(3), 261-265.

Palabras Claves: Bagazo agroindustrial, bioproteína

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Proteína Unicelular: nutrición y alimentación

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Proteína Unicelular: nutrición y alimentación

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Por: Miguel Bernhardt
ARTÍCULO: http://www.fao.org/3/ab492s/AB492S09.htm
Este artículo habla sobre cómo se producen las proteínas unicelulares a base de algas unicelulares y filamentosas, hongos y bacterias los cuales son producidos por procesos de fermentación controlada para su uso como alimento animal.

APLICACIÓN:
* Su producción puede ser basada sobre substratos de Carbón natural los cuales son disponibles en grandes cantidades (hulla, petroquímicos, gas natural) o sobre subproductos celulósicos de la agricultura, los cuales por el otro lado causan daños al medio ambiente.
* Tienen un tiempo de generación muy corto; bajo condiciones óptimas de cultivo las bacterias pueden doblar su masa celular en 0.5–2 horas, las levaduras en 1–3 horas y las algas en 3–6 horas.
* Hasta cierto punto, su composición nutricional se puede controlar por manipulación genética.
* Además del uso de monocultivos de las proteínas unicelulares para la producción de proteínas, existe también la posibilidad de usar mezclas de cultivos de microorganismos unicelulares, como lodos activados los cuales son el resultado de la oxidación biológica de corrientes de desecho específicas como los desechos de destilería, desechos humanos y desechos del procesamiento en la industria del papel.

PALABRAS CLAVE: oxidación biológica, deshechos, manipulación genética.

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Metabolismo glucosa en Kluyveromyces lactis

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Metabolismo glucosa en Kluyveromyces lactis

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En condiciones aeróbicas K. lactis es respiradora, K. lactis puede enmarcarse en el grupo de levaduras Crabtree negativas Las levaduras "Crabtree negativas" presentan un metabolismo respiratorio aun cuando la concentración de azúcar (glucosa) en el medio es relativamente alta, pertenece al grupo de los aerobios facultativos, caracterizado por la capacidad de metabolizar la glucosa por medio de vías oxidativas (metabolismo respiratorio) y oxidorreductivas (metabolismo fermentativo). Se distinguen dos principales vías para el uso del piruvato para la posterior producción de energía: la respiración y la fermentación. En la respiración, el piruvato entra a la matriz mitocondrial donde es descarboxilado por oxidación a acetil CoA por el complejo enzimático piruvato deshidrogenasa. Esta reacción liga la glucólisis al ciclo de los ácidos tricarboxílicos, en el cual el acetil CoA es completamente oxidada para producir dos moléculas de CO2 (dióxido de carbono) y equivalentes reductivos en la forma de NADH y FADH2. En la fermentación, la levadura re-oxida NADH a NAD+ en una reacción de dos pasos a partir de piruvato. Primero, el piruvato es descarboxilado por el piruvato descarboxilasa seguido por la reducción de acetaldehído, catalizado por el alcohol deshidrogenasa (ADH) para producir etanol, o la otra vía de producción de acetato mediado por la enzima acetaldehído deshidrogenasa.

Pérez de los Santos, F. J. (2010). El Factor GATA Gln3 está involucrado en la regulación de los genes TDH1, TDH2 Y TDH3 en Saccharomyces cerevisiae (Master's thesis).

Breunig, K. D., Bolotin–Fukuhara, M., Bianchi, M. M., Bourgarel, D., Falcone, C., Ferrero, I., ... & Zeeman, A. M. (2000). Regulation of primary carbon metabolism in Kluyveromyces lactis. Enzyme and microbial technology, 26(9-10), 771-780

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OBTENCION DE PROTEINA UNICELULAR A PARTIR DE LACTOSUERO

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OBTENCION DE PROTEINA UNICELULAR A PARTIR DE LACTOSUERO

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Resumen: En la investigación se usa un microorganismo llamado kluyveromices lactis el cual puede ser utilizado como agente biológico en la producción por fermentación de proteínas de valor biológico en la alimentación animal. Se tomaron varias muestras de suero, y se les agregó ácido tricloro-acético para precipitar la proteína del lactosuero (Caseína), para luego ebullirlo, decantarlo y filtrarlo. Luego se hace un proceso de fermentación durante 8 horas y se procede a realizar pruebas físico-químicas

Aplicación: La obtención de componentes lácteos de alto valor para emplearlos en la industria alimentaria, y la reducción de la contaminación de las fuentes de agua conforme a lo dispuesto en las leyes colombianas de protección del medio ambiente. TARON-DUNOYER, A (2012). Uno de los usos más comunes del lactosuero es como ingrediente en la producción de bebidas, como el lactosuero es una fuente barata de proteína y, por lo tanto, la elaboración de bebidas a base de este, a escala comercial, tiene ventajas económicas (Shaikh et al., 2001).

TARON-DUNOYER, A., PEREZ-MENDOZA, J., & MARTINEZ-ZAMBRANO, J. (2012). Obtención de proteína unicelular a partir de lactosuero. Vitae, 19(1), S189-S191.

Gurrola, L. R. C., CHÁVEZ, A., Rentería-Monterrubio, A. L., & Rodríguez-Figueroa, J. C. (2017). Proteínas del lactosuero: usos, relación con la salud y bioactividades. Interciencia, 42(11), 712-718.

Palabras clave: Fermentación, contaminación y Lácteos

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Proteína unicelular: nutrición y alimentación. ETAPA 2

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Proteína unicelular: nutrición y alimentación. ETAPA 2

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Por Ana Sofía Duque
ARTÍCULO: Engineering Yarrowia lipolytica to Simultaneously Produce Lipase and Single Cell Protein from Agro-industrial Wastes for Feed

En este artículo realizaron un sobreexpresión homóloga, caracterización in vitro y evaluación in vivo de lipasa de la levadura Yarrowia lipolytica para fines de alimentación. Al mismo tiempo, se produjo una gran cantidad de biomasa de célula de levadura, para su uso como proteína unicelular, un potencial recurso de alimento rico en proteínas. Probaron tres tipos de desechos agroindustriales de bajo costo como sustratos para la producción de lipasa y proteína unicelular como aditivos para piensos: melaza de caña de azucar, aceite de cocina usado y glicerol crudo de la producción de biodiésel.

APLICACIÓN: La proteína unicelular a partir de las melasas derivadas de la industria azucarera empleando Fusarium graminearum se denominan micoproteína. La micoproteína es un sustituto a los nutrientes de origen animal, también se presenta como una solución medioambiental que reduce las necesidades de recursos empleados, ya que se generan menos residuos, esta proteína cuenta con la ventaja de poseer todos los aminoácidos esenciales, así como una buena puntuación en cuanto a digestibilidad. La micoproteína es un nutriente que se obtiene a partir de fermentaciones fúngicas en un laboratorio, es válida para satisfacer los requerimientos proteicos diarios , que se estiman por encima de 0,8 gramos del nutriente/kg de peso/día. Es necesario un desarrollo tecnológico para la producción en masa de este nutriente, se genera a partir de una combinación de hongos, enzimas y bacterias.

PALABRA CLAVE: Desechos agroindustriales, micorproteína, célula de levadura

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Ingeniería de Yarrowia lipolytica para producir simultáneamente lipasa y proteína unicelular a partir de desechos agroindustriales para piensos