producciÓn de proteÍna unicelular a partir de desechos agroindustriales
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Revista VIRTUALPRO ISSN 1900-6241 :: Una publicacin de Editorial VIRTUALPRO Bogot, Colombia, www.revistavirtualpro.com, info@revistavirtualpro.com Reservados todos los derechos. Una marca de INGENIO COLOMBIANO
Revista VIRTUALPRO ISSN 1900-6241 Bogot, Colombia. info@revistavirtualpro.com www.revistavirtualpro.com
2008 Mara Viviana Giraldo y Paula Lorena Lpez
PRODUCCIN DE PROTENA UNICELULAR A PARTIR DE DESECHOS AGROINDUSTRIALES
Universidad de Caldas Manizales, Colombia
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Noviembre 2008: Manejo de Residuos Mara Viviana Giraldo y Paula Lorena Lpez
Produccin de protena unicelular a partir de desechos agroindustriales
(Unicellular Protein Production from Agro-Industrial Waste)
Mara Viviana Giraldo1 y Paula Lorena Lpez2
Programa Ingeniera de Alimentos, Facultad de Ingeniera, Universidad de Caldas. Calle 65 No 26-10, Manizales (Colombia)
e-mail: 1vivi14-b@hotmail.com.
2galopaula@hotmail.com.
Resumen La produccin de protena unicelular (PUC) ha representado, desde principios del siglo XX, una opcin biotecnolgica de discutida viabilidad en el manejo y aprovechamiento de grandes cantidades de desechos orgnicos de origen agrcola, constituyendo una alternativa recurrente para convertir estas fuentes de contaminacin en materiales tiles desde el punto de vista econmico, nutricional e industrial. Esta revisin abord la importancia y aplicaciones de la PUC, las ventajas y desventajas de su uso en procesos productivos, los principales microorganismos fuentes de PUC, los substratos agroindustriales empleados para su crecimiento, y la secuencia de operaciones del proceso. Palabras claves: Biomasa, protena unicelular (PUC), pulpa de caf, Saccharomyces cerevisiae, Candida utilis, fermentacin aerbica, vinaza, desechos agroindustriales, manejo de residuos. Summary Since the beginning of the 20th century, single cell protein (SPC) production has represented a biotechnological option, which viability has been much argued for the handling and profitable disposal of large amounts of agricultural and industrial waste materials. Due to the nature of this process, lots of pollution sources can be transformed into useful materials with industrial, nutritional and economical value. This paper overviews the historical evolution of single cell protein, its importance and applications, advantages and disadvantages of its use in industrial processes, the main microorganisms known to be a source of SPC, the most representative substrates used for their growth, the biochemistry and key operations of the industrial process, general economical facts, and future prospects. Keywords: Biomass, single cell protein (SCP), coffee pulp, Saccharomyces cerevisiae, Candida utilis, aerobic fermentation, vinasses, agro-industrial wastes, waste management.
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1. Introduccin
El alto contenido de protena en la biomasa microbiana determina su uso potencial en la
alimentacin humana y animal, ya que actualmente las fuentes convencionales (agricultura,
ganadera y pesca) no satisfacen la demanda de alimentos, situacin que se ve agravada por
el incremento alarmante de la poblacin mundial. Por ello, se buscan otras fuentes de
protena para la alimentacin humana e incluso animal. Este problema se intenta resolver de
diversas formas mediante el mantenimiento de la produccin agrcola con la fertilizacin
biolgica, y la capacitacin del personal en centros de adiestramiento para un mejor
aprovechamiento de los recursos naturales, marinos y terrestres. Sin embargo, esto no es
suficiente (Snchez y Galn, 2006).
Durante las ltimas dos dcadas, se han desarrollado varios procesos para la
produccin de microorganismos tiles como fuentes de protena para alimentacin, debido
al valor nutritivo de la materia celular, a la rapidez del proceso y a la habilidad de algunos
microorganismos de poder metabolizar azcares en los desechos de otras industrias (Garca
et al., 2005).
En los aos setenta, se consider que la capacidad de los microorganismos para
crecer en diversos sustratos, particularmente en residuos agroindustriales, podra ser
explotado para producir biomasa microbiana conocida como protena unicelular (PUC), a
partir de bacterias, hongos y levaduras (Badui, 2006).
El trmino protena unicelular deriva de la contraccin de protena de organismos
unicelulares. Es un nombre genrico que se da a las harinas proteicas obtenidas por
fermentacin aerbica, derivadas de una serie de microorganismos unicelulares.
Entre los inconvenientes para su obtencin se encuentran los costos elevados de
produccin y recuperacin y el problema de la eliminacin de los cidos nucleicos si el
producto se usa para alimentacin humana.
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2. Importancia de la protena unicelular
El crecimiento de la poblacin, especialmente en las naciones en va de desarrollo, es
abrumador. Se espera que, para la primera dcada del siglo XXI, la poblacin mundial
alcance entre cinco y seis billones de personas.
Es muy probable que la agricultura y ganadera convencionales no sean capaces de
suplir la demanda proteica para esta poblacin emergente, proyectndose que necesitar
producir entre los aos 1980-2015 una cantidad de productos agrcolas igual a los
generados a travs de la historia antes de este periodo.
El problema no slo involucra a seres humanos, sino en especial a sus animales. El
animal puede presentar una marcada escasez futura, dado que se necesitar ms ganado
para suplir la abrumadora demanda. Adems, la adecuada alimentacin animal es un tem
de elevado costo, algo muy determinante en la produccin. Solucionar el problema de la
alimentacin humana implica, en primer lugar, solucionar el problema de las fuentes de
protena para alimentacin animal. Se est pues ante una demanda en constante incremento
de fuentes protenicas de alto valor nutritivo, la cual empieza ser insuficiente.
La biomasa puede ofrecer una gran alternativa para reemplazar algunas fuentes
tradicionales de protena (soya, harina de pescado, suero descremado de leche) en piensos
para el consumo animal, e incluso en porciones para humanos despus de ser tratada
adecuadamente. Por ello, el desarrollo e implementacin de tcnicas de produccin
industrial de PUC ayudara a solventar el problema de la cada vez ms limitada
disponibilidad e ingesta de protena (Chacn, 2004).
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Tabla 1. Parmetros nutricionales de la PUC (SPC)
Fuente: Durn (1989)
3. Usos de la biomasa y la protena unicelular
A partir de la biomasa microbiana pueden desarrollarse muchos productos derivados, dada
su riqueza composicional: carbohidratos, lpidos, protenas, cidos nucleicos, vitaminas,
entre otros (Rojas, 1995).
El uso de la protena unicelular en piensos es el ms inmediato y menos
tecnificado de todos. Generalmente implica un secado de la biomasa previamente a la
ingesta. En el caso del consumo por parte de humanos, el proceso es ms elaborado,
implicando no slo la eliminacin de riesgos nutricionales (como los cidos nucleicos),
sino tambin el garantizar la calidad e inocuidad del producto.
Productos ms elaborados que la biomasa cruda pueden obtenerse industrialmente
y ser utilizados como protena suplementaria en alimentos humano y animal, ingrediente
funcional en alimentos, o sustrato para procesos qumicos o biotecnolgicos. (Durn, 1989)
Muchos de los procesos que generan los productos antes citados no se encuentran
ampliamente difundidos, a la espera quizs de condiciones econmicas ms competitivas.
La protena unicelular encuentra adems aplicaciones an experimentales en el
campo de la salud. Recientes investigaciones evalan el papel de la PUC como un nutriente
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de control inmunitario en pacientes quirrgicos con hipoproteinemia, hiperglucemia,
anemia e hipercolesterolemia (EDV, 2003)
4. Ventajas y desventajas de producir protena unicelular:
Las ventajas que presenta la produccin de PUC son:
o Los microorganismos se multiplican con rapidez. o Requerimientos de crecimiento fciles de implementar, que originan altas
tasas de crecimiento y alta productividad (University of Indiana, 2003). El
tiempo de duplicacin puede ser de 0.3 a 2 h para bacterias, 1-3 h para
levaduras, 2-6 h para algas y 4-14 horas para hongos filamentosos
celulticos (FAO, 2003)
o Poseen un alto contenido de protena (55-60%) y hasta un 15% de cidos nucleicos en base seca.
o Pueden utilizar un gran nmero de fuentes de carbono diferentes. o Factibilidad de seleccionar o producir con facilidad cepas con alta
produccin y buena composicin.
o Las instalaciones de produccin ocupan reas limitadas y dan producciones elevadas. La produccin microbiana es independiente de variaciones
climticas o estacionales, y por consiguiente es ms fcil de planear
No obstante a las mencionadas ventajas, tambin se presentan desventajas
inherentes a la produccin de PUC:
o Por razones culturales, muchas personas en Occidente rechazan la idea de emplear microorganismos como fuente de alimento. (Goel, 1994)
o En varias ocasiones, la PUC no presenta las caractersticas de olor, textura, color y sabor necesarios para garantizar una buena aceptacin (Israelidis,
2003). Las algas suelen ser las ms problemticas respecto a color y sabor.
o Pueden presentarse en la PUC sustancias txicas o carcinognicas que fuesen adsorbidas previamente en los sustratos utilizados como fuente de
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carbono, importante para asegurar la seguridad y hasta la pureza del medio
de cultivo (University of Indiana, 2003).
o La digestin lenta o nula de la pared celular en el tracto digestivo del ser humano y otros animales, especialmente en cuanto a las algas, puede ser
causa de indigestin y reacciones alrgicas (University of Indiana, 2003).
5. Microorganismos y materias primas
Los microorganismos crecen rpidamente. Una comparacin tradicional es que un toro de
500 kg puede producir 0.5 kg de protena/da mientras que, en el mismo tiempo, 500 kg de
levadura pueden producir 50 kg de protena. Quiz, esta es una de las razones ms
importantes que determinan el inters en su produccin industrial.
Las bacterias, principalmente los gneros Methylomonas, Pseudomonas, Bacillus y
Aerobacter, recibieron en la dcada de 1960 un inters especial como fuentes potenciales
de PUC, debido a que son capaces de duplicarse en un periodo de 20 a 30 minutos y a su
alto contenido de protenas, que puede llegar hasta 85% en base seca. No obstante estas
cualidades, el incremento en el costo durante las ltimas dos dcadas de algunos sustratos
considerados para su propagacin, tales como metano, metanol, etanol o hidrocarburos, ha
limitado su aplicacin.
En contraste, ciertas especies de levaduras como Candida utilis, Saccharomyces
cerevisiae y Kluyveromyces fragilis (ahora conocida como K. marxianus) han sido
aceptadas durante largo tiempo, tanto en alimentacin animal como humana, y se han
producido continuamente a partir de la Segunda Guerra Mundial. Los hongos filamentosos
y las algas tienen la desventaja de crecer ms lentamente que las bacterias y levaduras; sin
embargo, en la actualidad se producen comercialmente los hongos Gliocladium
deliquescens, Paecilomyces varioti y Fusarium graminearum, y las algas Spirulina y
Chlorella.
En el caso de las algas, su produccin es en algunos aspectos similar a la
agricultura convencional, en donde no se aplican las caractersticas de alta productividad,
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tiene pocos requerimientos de terreno, y no hay una dependencia de condiciones climticas
que prevalecen en procesos de produccin de PUC a partir de bacterias, levaduras y
hongos.
Los diferentes microorganismos pueden ser propagados bajo condiciones aspticas
o no aspticas, dependiendo del microorganismo y la tecnologa empleados, en medios de
cultivo que contienen una fuente de carbono y energa, una fuente de nitrgeno (amoniaco
o sales de amonio), una fuente de fsforo (cido fosfrico o sales de fsforo) y minerales
(hierro, magnesio, manganeso, potasio, etc.).
En lo relacionado con el sustrato principal, aunque la atencin inicial se centr en
hidrocarburos y otros derivados del petrleo (metanol y etanol), el inters se ha derivado
ms recientemente hacia recursos renovables, tales como residuos agrcolas y subproductos
industriales. Los residuos agrcolas en particular, que constituyen el suministro mundial
ms grande de recursos renovable, as como los azcares derivados de la caa de azcar y
almidones provenientes de desperdicios de papa, granos y yuca, son aquellos con mayores
perspectivas en el futuro.
El empleo de procesos de produccin de protena unicelular para disminuir la
demanda bioqumica de oxgeno de efluentes industriales, tales como licores sulfticos,
licores de procesamiento del maz y efluentes del procesamiento de papas, ha tenido cierta
importancia industrial. En estos procesos, el objetivo principal es el tratamiento del
efluente, y la protena unicelular es un subproducto que, por su valor, hace ms atractivo el
sistema de tratamiento.
En muchos casos, los sustratos requieren de un pretratamiento fsico, qumico o
enzimtico previo a la fermentacin. Los residuos agrcolas y forestales, por ejemplo,
deben ser hidrolizados a azcares simples o sometidos a una deslignificacin parcial (3,4)
para que puedan ser fcilmente accesibles a los microorganismos. Otros sustratos, tales
como melazas y los licores sulfticos de la industria papelera, requieren de pretratamientos
ms simples para eliminar impurezas que puedan inhibir el crecimiento de los
microorganismos.
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Tabla 2. Microorganismos ms importantes en la produccin de protena celular.
Fuente: (Rojas 1995)
6. Generalidades sobre el proceso de obtencin de PUC
6.1. Bioqumica bsica y proceso de obtencin de la PUC
El proceso de obtencin de protena unicelular puede involucrar una gran variedad de
procesos bioqumicos, en concordancia con la amplia gama de microorganismos que
pueden ser utilizados.
Genricamente, la produccin de biomasa (PUC), pueden expresarse a travs de la
siguiente ecuacin (Rojas, 1995):
C (H20) (Fuente carbonada) + H20 + NH4+(amonio) + Sustrato mineral (P, K, S, Na, Ca, Fe)
CHNO (biomasa, PUC) + CO2 + H20 + (energa de activacin)
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El proceso bioqumico anterior, como es lgico, requiere de una fuente de carbono a
fermentar, la cual debe ser cualquiera de los substratos ya mencionados en la seccin de
microorganismos y materias primas. Algunas de estas fuentes suelen ser pobres en
nitrgeno y minerales, por lo que es necesario un suplemento con sales de amonio u otras
fuentes de nitrgeno. Como productos de la fermentacin, se obtiene la biomasa y se
liberan energa y gases, como CO2.
Los microorganismos deben ser inoculados en un medio particularmente favorable,
tanto en condiciones de competencia (medio previamente esterilizado) como en
condiciones nutricionales. Por ello se requiere un pretratamiento inicial que no altere
indeseablemente substrato y que garantice que favorezca el desarrollo de la PUC.
El proceso de produccin de PUC debe tener en cuenta las siguientes pautas:
o Reduccin del tamao y homogeneizado mecnico, de modo que sea ms accesible al microorganismo y ms fcil de manipular en la fermentacin.
o Eliminado de agentes inhibidores del crecimiento microbiano, tales como toxinas y trazas de residuos qumicos. Asimismo, debe garantizarse la
inexistencia de substancias que puedan causar efectos txicos en la PUC
obtenida posteriormente.
o En algunos casos, cuando el microorganismo a emplear necesita metabolizar formas orgnicas ms simples, el substrato debe hidrolizarse enzimtica o
qumicamente empleando cidos, lcalis o enzimas, tales como amilasas o
diastasas.
o Suplementacin del medio con nutrientes como fsforo y sales nitrogenadas que sirvan de fuente mineral a la PUC.
o Ajuste del pH y de la humedad del substrato, de modo que favorezcan el crecimiento de los microorganismos involucrados. Generalmente se
requiere regular constantemente las condiciones de pH empleando buffers
(amortiguadores). El ajuste del pH se mantiene a lo largo del proceso
fermentativo y no solo durante el pretratamiento del substrato. En la mayora
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de los casos, el pH suele ser cido y ronda valores de 4 5 a lo largo del
proceso.
o Tratamiento trmico del substrato para eliminar la flora bacteriana patgena y/o competitiva de la matriz. El tratamiento puede ser: i) pasteurizado en
matrices destinadas a fermentacin en substrato lquido, o ii) esterilizacin
en substratos slidos. En general, los parmetros del proceso trmico rondan
los 1222-123 C por un tiempo de 30-45 minutos.
6.2. Obtencin de PUC a partir de algunos desechos agroindustriales
Los desechos agroindustriales son las materias primas ms baratas y diversas,
especialmente si se aprovechan en el lugar donde son producidos, con lo que pueden
eliminarse los costos de transporte y minimizar la contaminacin ambiental.
A continuacin se citan algunos de los residuos ms representativos como fuente
de carbono:
o Aguas residuales de las industrias de la celulosa, del caf, de almidn, de procesamiento de alimentos y del papel (aguas sulfticas), empleando
Candida utilis, C. tropicales, Chaetomium cellulolyticum y Paecilomyces
varioti (Crueger y Crueger, 1989).
o Residuos de cscaras de ctricos con Fusarium culmorum (Duran, 1989) o Residuos de la industria vincola o vinazas con Chaetomiun cellulolycum
(Rojas, 1995).
o Hidrolizados de cuernos y pezuas sobrantes de la industria crnica con Bacillos subtillis (Kurbanoglu y Algur, 2002).
o Bagazo de banano y caa empleando Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus nigis y Aspergillus foetidus.
o Excretas de animales de granja. Cada residuo requiere de un tratamiento de pasteurizacin previo y de unas
condiciones de incubacin posteriores favorables al microorganismo especfico que en ellos
se hace prosperar.
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La variedad de procesos para obtener PUC es tan grande como la cantidad misma de
microorganismos que puede ser empleada. Por ello, lo que a continuacin se expondr no
debe considerarse como procesos generalizados, si no ms bien como casos particulares
ilustrativos.
6.3. Obtencin de bioprotena a partir de bagazo de naranja (Citrus sinensis) con
Aspergillus niger (Bustamante et al., 2003)
En las diferentes industrias frutales y como productos domsticos, se tiene una gran
cantidad de residuos de frutas que no tienen ninguna utilidad y son desechos que se
encuentran en los basurales, siguiendo un proceso normal de descomposicin.
La biotecnologa ha desarrollado una serie de procedimientos que permiten realizar
un tratamiento biolgico a los residuos con microorganismos adecuados, con el fin de
producir la denominada bioprotena o enriquecer los alimentos, incrementando el nivel de
protena con los mismos.
La materia prima utilizada es el residuo que queda despus de la expresin del
jugo, a la cual se le realizan los anlisis previos tales como: % de humedad, % ceniza total,
% fibra total, nitrgeno total, nitrgeno amoniacal, % nitrgeno orgnico, y la medicin
de pH.
El bagazo de naranja enriquecido por Aspergillus niger se convierte en un alimento
altamente nutritivo para el uso como alimento balanceado, pues contiene diversos
aminocidos esenciales, pudiendo reemplazar a la protena proveniente de la soya o el
maz.
6.4. Produccin de PUC a partir de desechos de vinaza con Cndida utilis (Daz et al.,
2007)
En el proceso de la destilera para producir alcohol etlico, se produce un residuo lquido
final llamado vinaza, el cual se ha reconocido como un compuesto rico en sales minerales y
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materia orgnica, que ha sido usado principalmente como fertilizante en los campos de los
cultivos. La vinaza constituye el residuo de mayor importancia en las destileras de alcohol,
debido al gran volumen de produccin. La vinaza representa aproximadamente el 90% del
volumen de fermentacin original; es un lquido de color de caf con bajo pH, olor dulce y
alto contenido de materia orgnica disuelta y en suspensin. En el caso de las industrias
licoreras, la vinaza ha sido normalmente vertida a las corrientes de agua sin tratamiento
alguno, causando una gran contaminacin ambiental (la demanda biolgica de oxgeno
oscila entre 7000 y 20000 mg/litro). Por poseer altos valores de DQO (Demanda Qumica
de Oxgeno) y DBO (Demanda Bioqumica de Oxgeno), un bajo valor de pH, taninos y
otras sustancias podran provocar disminucin en el oxgeno disuelto en el medio ambiente,
favoreciendo la proliferacin de organismos patgenos y la muerte de animales benignos
para el ecosistema.
El aprovechamiento de las vinazas recolectadas de la planta de tratamiento de una
industria alcohlica para la produccin de protena unicelular mediante fermentacin
aerbica con Cndida utilis determin la concentracin ms apropiada de una mezcla de
nutrientes conformada por sulfato de amonio, urea y extracto de malta, que se agreg al
desecho lquido de vinaza, para obtener el mximo crecimiento en el menor tiempo posible.
Adicionalmente, se determin la concentracin de protena que posee la biomasa de
levadura cultivada, con el fin de conocer si es posible su produccin como suplemento en
frmulas para alimentacin animal. La levadura Candida utilis puede crecer, reproducirse
y adaptarse en el desecho de vinaza, obtenindose un producto con alto contenido de
protena
6.5. Produccin de protena unicelular de levaduras crecidas en desechos de harina de maz
precocida (Zea mays) (Gualtieri et al., 2007).
El procesamiento industrial de la harina de maz precocida genera aproximadamente 6
toneladas por da de desechos slidos orgnicos, volumen que generalmente las empresas
depositan en rellenos sanitarios, con el objetivo de promover una putrefaccin rpida,
mezclando los desechos con lodos provenientes de la planta de tratamiento de aguas
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residuales. La enorme cantidad del desecho produce problemas de costosa deposicin y
difcil solucin. En un estudio preliminar que se realiz sobre la composicin bioqumica
de esos desechos, se determin que poseen un alto contenido de materia orgnica (79.45%),
formada principalmente por almidn. Esta circunstancia condujo a proponer una solucin
biotecnolgica, aprovechando la capacidad de las levaduras para metabolizar, mediante
procesos fermentativos, materia orgnica y generar protena unicelular con alto valor
proteico similar a la de origen vegetal.
Saccharomyces cerevisiae representa una de las levaduras de primera eleccin para
la produccin industrial de biomasa y etanol, y que careciendo de actividad b-galactosidasa,
amilasa y glucoamilasa, las levaduras en gemacin son incapaces de fermentar el almidn.
Schwanniomyces castelli es una levadura amiloltica, capaz de degradar el almidn por dos
amilasas secretadas, una -amilasa y una glucoamilasa; la produccin de estas enzimas es
inducida por la ausencia de glucosa, por la presencia de maltosa o almidn. Cndida utilis
es una levadura que tiene una alta tasa de crecimiento que ninguna especie ha logrado
superar, y que requiere de un sustrato rico en azcares o fuentes de carbono, para su
crecimiento o cultivo.
Mediante fermentaciones aerbicas de los desechos de harina de maz precocida
con levaduras, se pueden enriquecer en protena unicelular.
A los residuos de harina de maz precocida se les aplican tratamientos qumicos y
enzimticos con la finalidad de obtener azcares fermentables por las levaduras.
Obtener biomasa a partir de las tres levaduras mencionadas permite ofrecer una
tecnologa para disponer de un desecho agroindustrial contaminante y proporcionar una
solucin ecolgica con un beneficio econmico, til como aporte proteico para dietas de
animales.
Los desechos generados durante el empacado de harina de maz precocida pueden
enriquecerse en protenas microbianas por procesos de fermentacin liquida, los cuales
poseen 78.55% de almidn y 7.8% de protena. Los desechos son sometidos a hidrlisis por
tratamientos qumicos y enzimticos.
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En general, los desechos de harina de maz precocida constituyen un substrato
adecuado para obtener biomasa o protena unicelular, que podra ser destinada como
suplemento en formulaciones para alimentacin animal.
6.6. Determinacin de protena total de Candida utilis y Saccharomyces cerevisiae en
bagazo de caa (Gutirrez y Gmez, 2008)
Dentro de los desechos agroindustriales se encuentra el bagazo de caa, producido en
grandes cantidades en las centrales azucareras. Ante esta situacin, la biotecnologa ha
desarrollado una serie de procedimientos que permiten realizar un tratamiento biolgico a
estos residuos, con el fin de producir PUC con microorganismos adecuados que aumentan
el valor nutricional de los mismos.
En la investigacin de Gutirrez y Gmez (2008) se produjeron concentrados
proteicos de las levaduras C. utilis y S. cerevisiae, como suplementos de alimentacin
animal mediante el aprovechamiento biotecnolgico del desecho generado en el
procesamiento industrial de la caa de azcar. El bagazo de caa previamente hidrolizado
sirvi como sustrato para el crecimiento de las dos levaduras, evalundose la composicin
de las levaduras y protena total producida. Ambos microorganismos presentaron un
contenido balanceado de aminocidos, sugiriendo su empleo potencial como concentrados
proteicos.
6.7. Produccin de biomasa de Saccharomyces cerevisiae y Candida utilis usando residuos
de pulpa de Coffea arabica L.
La pulpa de caf es el residuo slido principal del beneficio hmedo del grano de caf, y
constituye aproximadamente el 41% del peso hmedo del grano de caf. Para 1996, la
produccin mundial de residuos de caf se estim en cerca de 22 millones de toneladas
mtricas (TM) de pulpa de caf, 2,4 millones TM de muclago y 8,6 de pergamino. Estas
cantidades fluctan cada ao de acuerdo a las variaciones en las tcnicas usadas en el
procesamiento y produccin del caf. El problema de disposicin de los residuos del caf,
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sin embargo, es enorme y representa una contaminacin potencial en los pases
productores.
Los esfuerzos para reciclar los residuos de caf comprenden actividades tales
como: compostaje, alimentos para animales, produccin de fertilizantes orgnicos, protena
unicelular y biogas. El mejoramiento de los valores nutricionales de la pulpa de caf por
tratamientos biolgicos incluye procesos aerbicos y anaerbicos, empleando
microorganismos tales como levaduras, bacterias y mohos. Se conocen alternativas bien
estudiadas en el tratamiento combinado con hongos filamentosos y levaduras. El proceso
involucra un consorcio de microorganismos que son tpicamente usados para la
bioconversin de residuos lignocelulsicos (Thrichoderma viride y Aspergillus niger), y
levaduras como Saccharomyces cerevisiae y Candida utilis, en diferentes combinaciones.
Inicialmente, los hongos filamentosos degradan la celulosa y hemicelulosa
presente en la fibra y, subsecuentemente, las levaduras fermentan los azcares libres
producidos. Dichos hongos pueden tambin mejorar los valores alimentarios de otros
residuos agroindustriales. Dentro de los cultivos no convencionales, el caf es uno de los
ms prometedores para la obtencin de protena unicelular o biomasa en Colombia, debido
a su alto contenido de hidratos de carbono fcilmente hidrolizables.
Puede decirse que la pulpa de caf constituye un sustrato adecuado para obtener
biomasa o protena unicelular, que podra ser destinada como suplemento en formulaciones
para alimentacin animal (Gualtieri et al., 2007).
7. Conclusiones
La biotecnologa ha desarrollado una serie de procedimientos que permiten realizar un
tratamiento biolgico a los desechos con microorganismos adecuados, con el fin de
producir la denominada bioprotena (PUC) o enriquecer los alimentos, incrementando su
nivel de protena.
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La informacin planteada ofrece una tecnologa para disponer de un desecho
agroindustrial contaminante y proporcionar una solucin ecolgica con un beneficio
econmico.
Es importante destacar que las protenas de levaduras tienen un alto valor
nutricional, caracterizadas por un perfil de aminocidos balanceado con un elevado
contenido de lisina y treonina, lo cual le confiere un extraordinario potencial para su uso
como complemento de dietas de cereales para animales, que son deficientes en estos
aminocidos.
Sin embargo, los esfuerzos que se han hecho para emplear la protena unicelular
como suplemento seco en dietas animales y humanas con el fin de combatir el hambre y
aumentar la productividad no han dado los resultados esperados.
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