Presentacin de PowerPoint

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ADYUVANTES EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA

• BIO-POLIMEROS
• AROMAS
• FRAGANCIAS

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BIO- POLIMEROS   Macromoleculas sintetizadas
por un proceso biologico. Funcion textura
Naturales exudados de plantas, extractos de
algas, las semillas, los cereales, los extractos
de plantas, de origen animal y de origen
microbiano Semi- sinteticos Celulosas
modificadas, almidones modificados, pectinas
modificadas, alginato de propilenglicol
Sinteticos PVP (unica aprobada para su empleo
en alimentos)
















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BIOPOLIMEROS MICROBIANOS VENTAJAS        
Calidad constante, independiente de factores
climaticos o estacionales         Volumen
programable         Uso de recursos
renovables         Biodegradables  DESVENTAJAS
SE REQUIERE     Mejorar rendimientos   
Optimizacion de los procesos de produccion   
Mejoramiento de cepas    Empleo de fuentes de C
mas baratas    Posibilidad de emplear sustratos
no puros (represion catabolica)         Mejorar
los procesos extractivos
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•   Estructura Polisacaridos
• En general son exocelulares.
• Algunos reemplazan a las gomas naturales
  extraidas de vegetales o algas.

• Explotados comercialmente y usados en
  alimentacion
• Dextranos
• Xantanos
• Alginatos
• Gelanos

• La mayor parte del mercado corresponde al
  xantano (10,000 ton/ año).

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(No Transcript)
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DEXTRANOS

• PRODUCCION
• Por fermentacion de la caña de azucar (Sacarosa)
• Se emplea L. mesenteroides en forma directa o
  bien la reaccion enzimatica con el caldo de
  cultivo (que contiene la enzima exocelular).
• Se agrega sacarosa a pH 5.2 y temperatura de
  25-30 oC.
• Se puede manipular el tipo y peso de polimero
  segun las condiciones del proceso. Tambien se
  hace el procesamiento posterior empleando el
  dextrano crudo (PM 500,000), obtenido mediante
  precipitacion con alcohol , que se trata con
  acido para su hidrolisis para obtener los PM
  deseados (generalmente entre 40 y 60 mil)

Medio dec cultivo 10 sacarosa, 2.5 ext. de
levadura, Mg2 0.2, PO4 2- 5 . El pH desciende
de 7 a 5 al final del proceso por formacion de
lactico (proceso en una etapa). Proceso en dos
etapas producir la enzima con concentraciones
menores de sacarosa (2). Luego se hace la
produccion con 15 de sacarosa
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Polimeros de ?1?6 de glucopiranosa (cadena
principal) y porcentajes variables de
ramificaciones ?1?2, ?1?3 y ?1?4, dependiendo del
microorganismo productor. Son importantes como
sustitutos del plasma sanguineo y tambien se usan
en la produccion de alimentos. Tienen
estructuras variadas y PM entre 15,000 y 500,000.
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BIOSINTESIS Su produccion es totalmente
exo-celular Por medio de la enzima
dextransucrasa se provee toda la energia
necesaria para la polimerizacion directa de un
oligosacarido. La enzima actua sobre la sacarosa
polimerizando las unidades glucosa a dextrano y
liberando fructosa. Es inducible por sacarosa
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• XANTANOS
•  Polimero de alta viscosidad (PM aprox.
  2,000,000)
• Estable en condiciones fisicas y quimicas
  extremas con propiedades fisicas similares a un
  plastico.
• Sus propiedades fisicas permiten su uso como
  agente estabilizante, emulsificante y espesante
  (bebidas, jugos de fruta y aderezos de ensaladas,
  pasta de dientes,etc )

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Si bien la cepa original crece en numerosas
fuentes de carbono (glucosa, sacarosa, almidon)
no puede hacerlo satisfactoriamente en lactosa,
componente principal del suero de queseria. Con
el objeto de utilizar las enormes cantidades que
se generan de este producto, se obtuvo una cepa
capaz de crecer en suero. Procedimiento Clonado
de los genes lacZY de E. coli en un plasmido de
amplio rango bajo control transcripcional de un
promotor de fago de Xanthomonas. El recombinante
se seleccionó en E. coli y luego se transfirio a
X. campestris por mating tripartito
(conjugacion). Los transformantes que expresaron
la actividad beta galactosidasa y permeasa en
alto nivel, empleando solo lactosa como fuente de
carbono produjeron tambien altos niveles de
xantanos cuando se cultivaron en el suero.
Xanthomonas campestris
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• Produccion y Extraccion
• Se usa un medio de cultivo conteniendo 2-4 del
  hidrato de carbono y 0.1 de fuentede nitrogeno
  (ext. Lev, peptona, NO3NH4 o urea) a pH7. En
  batch alimentado se alcanza un rendimiento maximo
  de 30 g/L
• El cultivo se limita espontaneamente en oxigeno
  y tiene severos problemas en su reologia.
• El calentamiento en estas etapas disminuye la
  viscosidad y permite un manejo mas facil.
• El numero de unidades de piruvato en la molecula
  del polimero y el P.M. determina la viscosidad de
  la goma que se forma. El contenido de piruvato
  puede ser de 0 a 8 , dependiendo de la
  composicion del medio de cultivo.
• El P.M. del polimero depende de la temperatura de
  cultivo.
• La recuperacion del producto se hace por
  precipitacion con metanol o isopropanol, que
  tambien mata al cultivo. El xantano precipitado
  es luego secado y molido

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• GELANOS
• Son producidos por Pseudomonas eloidea.
• Tienen caracteristicas visco-elasticas.
• Produccion maxima 12 g/L.

UGP
TGP
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• FACTORES QUE REGULAN LA BIOSINTESIS DE
  POLISACARIDOS
•  1-    CONCENTRACION DE O2
• LA OXIDACION DE LOS ALCOHOLES Y AZUCARES
• REOXIDACION DE NUCLEOTIDOS ( LOS
  MICROORGANISMOS SON AEROBIOS)
•  2- RELACION C/ N (101)
• La biosintesis de los heteropolisacaridos es
  comparable a la de los componentes de la pared
  celular
• 1- Fosforilacion del azucar
• 2-    Formacion del dinucleotido fosfato-azucar
  via glucosa fosfato TNP
• 3-   Transformacion de la glucosa a otro azucar
  (acidos, etc). Ej UDP-manosa
  UDP-acido manuronico
• 4-    Secrecion de los monomeros (acoplados a una
  unidad lipidica isoprenoide)
• 5-  Polimerizacion en el exterior de la membrana
  celular para realizar el alargamiento y
  terminacion de la sintesis.
• 6-    Degradacion de los polimeros por secrecion
  de enzimas

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AROMAS Y SABORES
Los aditivos relacionados con las caracteristicas
organolepticas incluyen saborizantes,
colorantes, aromas, texturizantes y antioxidantes

• Representan un 25 del mercado total de
  aditivos.
• El 85 de los compuestos aromaticos se producen
  por síntesis.
• Los procesos quimicos generan mezclas racemicas
  que deben resolverse.
• Los consumidores prefieren como aditivos
  alimentarios y cosmeticos productos naturales o
  biologicos.
• En consecuencia la demanda de aromas naturales
  registra un incremento notable. Legal status
  makes biotechnology competitive to chemistry

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Productos quimicos relacionados con el aroma
Metilcetonas (aroma del queso madurado
camembert, roquefort) Diacetilo (aroma a mateca)
producido por bacterias lacticas a partir de
citrato, se aisla por destilacion de los
sobrenadantes de cultivos starters. Acido
butirico se encuentra naturalmente en la leche
(2 a 4) peor resulta de dificil extraccion. Se
obtiene por fermentacion anaerobia obligada con
Clostridium. Se usa para reforzar el sabor de
lacteos y como precursor de esteres frutados
(chicles y refrescos)
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Biotechnological production of natural aroma
chemicals

• Vanillin(4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde)
• Most important aroma chemical with 12,000 tons/a
• Synthetic vanillin from guaiacol and lignin
  12 US/kg
• Natural vanillin alcoholic extracts from cured
  vanilla pods 2,000 US/kg
• many patens and processes since the early 1990s
• Corynebacterium
• Pseudomonas spec.
• Enzymes Dioxygenases, Lipoxygenase
• Plant cell cultures (ESCAgenetics Corp.) up to
  11 g/L
• E. Coli metabolic engineering of sikimate
  pathway
• Filamentous fungi (e.g. Amycolatopsis) - gt11 g/L

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PRODUCCION DIRECTA CON MICROORGANISMOS
1- TERPENOS Unidades de isopreno
Ejemplos citronelol.............rosas, floral,
fresco geraniol...............ros
as, dulce linalol
................citrico, dulce, floral fresco
nerol...................rosas,
amargo ?-terpineol..........flor
al, lilas
Microorganismo productor Hongos del genero
Ceratocystis (producen la podredumbre de los
pinos)
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(No Transcript)
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The starting product of all the different groups
of compounds shown in the illustration above is
mevalonic acid that is transformed into a
phosphorylated isoprene upon phosphorylation.
This isoprene polymerizes subsequently. In the
course of polymerization, the number and position
of the double bonds are fixed. All green plants
are able to generate linear isoprenoids in this
way. While terpenes with more than five isoprene
units are quite universal, many of the simpler
terpenes are restricted to certain plant groups.
The same is also true for monoterpenes (iridoid
compounds, iridians),. Among the diterpenes are
the gibberellins, a group of phytohormones.
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2- LACTONAS
A- 6 PENTENIL 2 PIRONA aroma de coco
Microorganismo productor Trichoderma viride
Rendimiento 170 mg/Litro
B- DECALACTONA aroma a durazno
Microorganismo productor Sporobolomyces

Yarrowia lipolitica (se aisla del
aceite de
castor) Rendimiento 1.6 mg/Litro
C- PIRAZINAS aroma a cocido o tostado
Microorganismo productor Corynebacterium
glutamicum Rendimiento 3 g/L
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CONVERSIONES CON ENZIMAS MICROBIANOS
TERPENOS Reduccion, oxidacion o hidrolisis
Ej. Valenceno
nootkalone Aceite de naranjas
aroma de piña
Ej. Resolución optica del mentol sintetizado por
via quimica Los isomeros se esterifican y luego
se resuelven con una esterasa que ataca
selectivamente uno de los isomeros dando L-
mentol. 500 ton/ año se producen por esta via en
Japon
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Ej. Conversion de ?- ionona a una mezcla de
metabolitos que aromatizan el tabaco. Microorganis
mo Lasiodiplodia
Ej. Obtencion de cetonas a partir de grasas,
aceites y acidos grasos. Microorganismo
Penicillum Importante en el proceso de queseria
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Compuesto utilizados como aromatizantes y
saborizantes flavor, producidos por medios
microbiológicos