17.1A: Microorganismos Industriales

Existen diversos tipos de microorganismos que se utilizan para la producción a gran escala de artículos industriales.

Objetivos de aprendizaje

• Describir cómo se utilizan los microorganismos en la industria para fabricar alimentos o productos en grandes cantidades

Puntos Clave

• La capacidad de microorganismos específicos para producir enzimas y proteínas especializadas se ha aprovechado para muchos propósitos en la industria.
• Los microorganismos industriales se utilizan para producir muchas cosas, incluyendo alimentos, cosméticos, productos farmacéuticos y materiales de construcción.
• Los microorganismos pueden ser modificados genéticamente o diseñados para ayudar en la producción a gran escala.

Términos Clave

• exopolisacárido: un tipo de polímero compuesto por azúcar secretado por un microorganismo al ambiente externo
• arqueas: un dominio taxonómico de organismos unicelulares que carecen de núcleos que provienen fundamentalmente de bacterias.

La microbiología industrial incluye el uso de microorganismos para fabricar alimentos o productos industriales en grandes cantidades. Numerosos microorganismos se utilizan dentro de la microbiología industrial; estos incluyen organismos naturales, mutantes seleccionados de laboratorio, o incluso organismos genéticamente modificados (OGM). Actualmente, el debate en el uso de organismos genéticamente modificados (OGM) en fuentes de alimentos está ganando impulso, con cada vez más partidarios en ambos lados. Sin embargo, el uso de microorganismos a nivel industrial está profundamente arraigado en la sociedad actual. A continuación se presenta una breve descripción de los diversos microorganismos que tienen usos industriales, y de los papeles que desempeñan.

Las arqueas son tipos específicos de microbios procariotas que exhiben la capacidad de sostener poblaciones en entornos inusuales y típicamente hostiles. A los que socavan en los escenarios más hostiles y extremos se les conoce como arqueas extremófilas. El aislamiento e identificación de diversos tipos de Archaea, particularmente las arqueas extremófilas, han permitido analizar sus procesos metabólicos, los cuales luego han sido manipulados y utilizados con fines industriales.

Las especies de arqueas extremófilas son de particular interés debido a las enzimas y moléculas que producen que les permiten sostener la vida en climas extremos, incluyendo temperaturas muy altas o bajas, soluciones extremadamente ácidas o bases, o cuando se exponen a otros factores dañinos, incluida la radiación. Las enzimas específicas que han sido aisladas y utilizadas con fines industriales incluyen ADN polimerasas termoestables de Pyrococcus furiosus. Este tipo de polimerasa es una herramienta común en biología molecular; es capaz de soportar las altas temperaturas que son necesarias para completar las reacciones en cadena de la polimerasa. Enzimas adicionales aisladas de especies de Pyrococcus incluyen tipos específicos de amilasas y galactosidasas que permiten que el procesamiento de alimentos se produzca a altas temperaturas también.

Las corinebacterias se caracterizan por sus diversos orígenes. Se encuentran en numerosos nichos ecológicos y se utilizan con mayor frecuencia en la industria para la producción masiva de aminoácidos y factores nutricionales. En particular, los aminoácidos producidos por Corynebacterium glutamicum incluyen el aminoácido ácido glutámico. El ácido glutámico se utiliza como aditivo común en la producción de alimentos, donde se le conoce como glutamato monosódico (MSG). Corynebacterium también se puede utilizar en la conversión de esteroides y en la degradación de hidrocarburos. La conversión de esteroides es un proceso importante en el desarrollo de productos farmacéuticos. La degradación de los hidrocarburos es clave en la descomposición y eliminación de toxinas ambientales. Los artículos como plásticos y aceites son hidrocarburos; el uso de microorganismos que exhiben la capacidad de descomponer estos compuestos es crítico para la protección ambiental.

Figura: Corynebacterium: Las especies de Corynebacterium se utilizan a menudo para producir en masa los aminoácidos utilizados en el procesamiento de alimentos.

Xanthomonas, un tipo de Proteobacterias, es conocida por su capacidad para causar enfermedades en las plantas. Las especies bacterianas que se clasifican bajo Xanthomonas exhiben la capacidad de producir el exopolisacárido ácido comúnmente comercializado como goma xantana, utilizado como agente espesante y estabilizante en alimentos y en ingredientes cosméticos para evitar la separación.

Otro tipo de microorganismo utilizado por la industria incluye diversas especies de Aspergillus. Este genoincluye varios cientos de tipos de moldes. Aspergillus se ha convertido en un componente clave en la microbiología industrial, donde se utiliza en la producción de bebidas alcohólicas y desarrollo farmacéutico. Aspergillus niger se usa más comúnmente para producir ácido cítrico, que se usa en numerosos productos que van desde limpiadores domésticos, farmacéuticos, alimentos, cosméticos, fotografía y construcción. Aspergillus también se usa comúnmente en la fermentación a gran escala en la producción de bebidas alcohólicas como el sake japonés.