Domingo
25/06/2017
El gran potencial de la bioencapsulación en la industria chilena de alimentos
Numerosas son las aplicaciones de la bioencapsulación y que actualmente se están aplicando tímidamente en Chile. Por ahora, ya que a juicio de especialistas, la industria ya está poniendo mayor atención al uso de esta técnica.
08/06/2011


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El gran potencial de la bioencapsulación en la industria chilena de alimentos

Fueron cerca de un centenar los asistentes al Workshop Internacional de Bioencapsulación, realizado a fines de abril en Valdivia, los que pudieron conocer las diferentes técnicas para encapsular sustancias bioactivas que se utilizan a nivel global. Una oportunidad más que provechosa para interactuar con algunos de los especialistas con más experiencia en este tema en el mundo.

 

Las conclusiones del encuentro fueron unánimes en un punto clave: la bioencapsulación tiene un enorme potencial en Chile y Latinoamérica pero no se le está dando el protagonismo que esta técnica debiese tener en la industria. Y es que existe el prejuicio de que puede ser un método caro y fuera del alcance de las empresas nacionales. Algo que descarta rotundamente Denis Poncelet, académico de la Escuela Nacional de Ingenieros en Alimentos y presidente del Bioencapsulation Research Group de Francia. ?No es una tecnología tan compleja como podría parecer. Puede ser aplicada en diversas áreas productivas y la industria la está considerando cada vez más como una excelente herramienta?, dice el investigador de origen belga.

 

?Es una tecnología relativamente fácil de aplicar, pero como todas las cosas hay que sentar las bases para su desarrollo. En Chile, hace unos dos o tres años no teníamos nada y ahora vamos progresando?, agrega Luigi Ciampi, jefe del laboratorio de bioinsumos del Instituto de Producción y Sanidad Vegetal de Universidad Austral de Chile.

 

En el caso de la industria alimenticia, la bioencapsulación podría transformarse en una valiosa herramienta para Chile, tal como lo concluyeron organizadores y participantes del evento científico que se desarrolló en la Universidad Austral de Chile, Valdivia.

 

Bioencapsulación aplicada en alimentos

Una de las áreas con mayor potencial para la bioencapsulación es la del sector alimenticio. ?Empezamos a trabajar en Microencapsulación, alrededor del año 2000 ó 2001, porque consideramos que era una herramienta biotecnológica importante para los desafíos que iban a venir después, como la funcionalización de alimentos. Y, hasta el momento, hemos tenido excelentes resultados en cuanto a protección y liberación controlada de micropartículas?, expresa Paz Robert, investigadora de la Universidad de Chile, quien destaca, además, el potencial de la encapsulación en el área alimenticia, ?como, por ejemplo, en la utilización de colorantes funcionales y el uso de ingredientes funcionales para alimentos que podrían mejorar la salud de las personas?.

 

En la Universidad Austral de Chile también se está trabajando en la formulación de un higienizante que pueda biocontrolar la Listeria monocytogenes, peligroso patógeno que afecta a la industria alimentaria. Para ello se están usando bacteriocinas de bacterias ácido lácticas (LAB). Se trata de pequeños péptidos resistentes a tratamientos térmicos, estables a bajas temperaturas y que actúan mediante formación de poros en la membrana celular.

 

En la investigación de la UACh, a cargo de la profesora Renate Schöbitz, se ha utilizado una matriz de alginato para encapsular compuestos bioactivos. Mediante este proceso se puede lograr la liberación controlada y la protección del biohigienizante frente a factores ambientales. Así desarrollaron un dispositivo para colocar las cápsulas en canaletas de desagüe de plantas de procesamiento de alimentos. Por otra parte, incorporaron un film bioactivo con LAB incorporadas.

 

Mediante este proceso, los investigadores han logrado inhibir o destruir la presencia de Listeria monocytogenes en el film, como también en las canaletas de desagüe. A su vez, las bacterias lácticas incorporadas a la matriz de alginato permanecieron viables e inhibieron el desarrollo de L. monocytogenes durante el almacenamiento de salmón ahumado a 4º C.

 

Industria acuícola

En el ámbito acuícola, ya hay algunos avances vinculados con la bioencapsulación a nivel nacional. Ya hay empresas chilenas, como Laboratorio Centrovet, que han utilizado esta técnica para encapsular antígenos en vacunas orales. Esto evita el estrés de peces, en comparación al método tradicional, utilizado de inyección intraperitoniales, que requiere de demasiada manipulación. A su vez, la microencapsulación de vacunas logra una respuesta inmunitaria prolongada, causada por una liberación lenta y controlada del medicamento. ?La experiencia ha sido muy buena, larga, con muchas fórmulas que no llegaron a éxito, pero que ha servido de un aprendizaje tremendo. Además, nos ha permitido generar colaboraciones con otras empresas biotecnológicas, como ABN y, lo más importante, generar un producto eficaz en el tiempo, y que permite, a través de múltiples boosters, extender la inmunidad de los peces en cultivo durante todo el período de engorda?, acota Jaime Tobar, jefe de Investigación y Desarrollo Biológicos de Centrovet.

 

Otra alternativa es la mejora de la alimentación de peces, ya que por medio de la bioencapsulación es posible proteger nutrientes, antibióticos, entre otros elementos, que permiten al principio activo ser efectivo en su aplicación. Así, en la alimentación de los peces, por ejemplo, se puede lograr una eficiencia en la aplicación y uso de los requerimientos energéticos.

 

El investigador Luis Velásquez, de la Universidad de Santiago de Chile, destaca en la bioencapsulación la posibilidad de mejorar la producción salmonera a través de dos formas: por medio de sistemas de liberación de fármacos y bioactivos, como también de sistemas de filtros que puedan eliminar los desechos producidos por los peces.

 

En el caso de la Universidad Austral de Chile, hoy se está viendo la posibilidad de encapsular VLPs (Virus Like Particles) de aislados chilenos de virus IPN, con el fin de producir vacunas orales. La idea del proyecto liderado por el Dr. Juan Guillermo Cárcamo es llevar ese modelo para desarrollar otras vacunas de bajo costo. En este caso, la microencapsulación protegerá las proteínas VLPs durante el tránsito por el sistema digestivo del pez, lo que permitirá una mejor absorción a nivel intestinal. Por su parte, la mezcla del alimento con las microcápsulas se favorecerá con el uso de algunos polímeros de encapsulación, lo que aumentará la antigenicidad del producto.

 

Lo interesante del proyecto es que el sistema de clonamiento de Bacilovirus y expresión en células o larvas de insecto permitirá producir otras vacunas. Esto porque el material obtenido de IPNv se puede combinar con los determinantes antigénicos de otros patógenos como ISAv, PDv, VHSv, IHNv y alphavirus, o antígenos bacterianos.

 

Con relación a la microencapsulación de nutrientes, está la opción de encapsular suplementos enzimáticos para mejorar el valor nutricional de insumos vegetales en dietas para peces. A su vez, la encapsulación es una excelente vía para la aplicación de probióticos y se realiza con la finalidad de mantener en óptimas condiciones la viabilidad de los microorganismos. Esto porque los probióticos son organismos vivos que presentan una baja sobrevivencia cuando se incluyen en la dieta y, en condiciones de almacenamiento, presentan un notorio descenso en su viabilidad.

 

Tratamiento de aguas residuales

Otro de los usos de la microencapsulación tiene relación con el tratamiento de aguas residuales. Un ejemplo de esto es lo que realiza la Fundación Bashan, que opera en Estados Unidos y México. Según Yoav Bashan, presidente de dicha entidad, están utilizando microalgas unicelulares para tratar las aguas provenientes de desechos mineros y agrícolas. Para ello utilizan alginato, polímero natural muy utilizado a nivel industrial para inmovilizar microorganismos, además de bacterias promotoras de crecimiento de microalgas. Hasta el momento han logrado utilizar esta tecnología en la fitoestabilización de ambientes áridos.

?De aplicaciones agrícolas, pasamos a otras ambientales, como la recuperación de desechos mineros y aguas residuales. Para nosotros, el futuro está en la encapsulación. El problema es que falta apertura por parte de las empresas para usar este tipo de herramientas, tal vez por compromisos comerciales con otras firmas?, sostiene Bashan, al ser consultado sobre el potencial de la bioencpsulación a nivel global.

 

¿Qué es la bioencapsulación?

La biencapsulación se refiere al uso de micro (microencapsulación) o nanocápsulas (nanoencapsulación) de sustancias bioactivas con distintas propiedades. Esto con el fin de inmovilizar, proteger, estructurar o dar funcionalidad a dichas sustancias. La idea es liberar en forma progresiva el principio activo encapsulado.

 

El proceso de bioencapsulación requiere de varias fases. La primera de ellas es la incorporación del ingrediente activo en estado líquido o sólido. Enseguida se requiere la dispersión del ingrediente por medio de las técnicas disponibles (ver cuadro).

Finalmente, se pasa a la estabilización o solidificación de la sustancia encapsulada.

 

Métodos de encapsulación

Los métodos de microencapsulación son los siguientes:

1.         Vibración de un flujo líquido

Este método permite generar, a partir de un líquido, microcápsulas con diámetros variables entre 100-1000 micras y posee una producción elevada entre 50-3000 capsulas/segundo. Consiste en una operación de extrusión que permite producir un flujo líquido. Este es desintegrado por vibración para producir gotas, que serán solidificadas con una solución de gelificación. Con este método es posible encapsular microorganismos, enzimas, pigmentos, aromas, entre otros.

Los ámbitos de aplicación son la farmacia, industria química y agro-alimentaria. Las cápsulas producidas por este método son homogéneas en diámetro y forma. El diámetro de cápsulas es igual al doble del diámetro interior de la aguja de salida.

 

2.         Jet Cutter

La tecnología del Jet Cutter fue desarrollada por GeniaLab en Alemania. Permite la producción de pequeñas cápsulas (< 1mm), con una alta viscosidad. En este método, el fluido transcurre a través de una aguja, éste es cortado en segmentos de forma uniforme con el uso de una rueda de corte rotativa. Debido a la tensión superficial estos segmentos forman microcápsulas cuando precipitan. El diámetro de las microcápsulas es el resultado del número de alambres, la velocidad de rotación de la rueda de corte y la masa de fluido que pasa a través de la rueda de corte.

 

3.         Spray drying

El método de secado por atomización o Spray drying es el método de encapsulación más comúnmente utilizado en la industria de los alimentos, es un método económico y flexible y produce una buena calidad de productos. Este proceso, consiste en una dispersión del principio activo que se desea encapsular y una solución de polímero, seguido de una homogenización y atomización al interior de una cámara a alta temperatura. Esto conlleva a la evaporación del solvente (agua) y, por lo tanto, la formación de las microcápsulas.

La ventaja de este proceso es que puede ser operado de forma continua. El inconveniente de este método es la alta temperatura utilizada (100-180°C) que puede afectar la viabilidad de organismos vivos, tales como microalgas y bacterias prebióticas. Sin embargo, el control de los parámetros de este proceso, como las temperaturas de entrada y salida, pueden permitir la encapsulación de microorganismos viables.

 

Encuentro en Valdivia

El Workshop Internacional de Bioencapsulación se efectuó entre el lunes 25 y el miércoles 27 de abril en el Campus Isla Teja de la Universidad Austral de Chile, Valdivia.

El encuentro contó con poco más de un centenar de participantes provenientes de Argentina, Brasil, España, Francia y México, además de los asistentes nacionales, quienes pudieron conocer y aplicar, en demostraciones, las diferentes tecnologías para encapsular nutrientes o microorganismos que hoy se utilizan a nivel global.

 

La actividad, organizada por la UACh, en conjunto con el Bioencapsulation Research Group de Francia, y que contó con el patrocinio de Mundo Acuícola, incluyó una docena de exposiciones y demostraciones prácticas en laboratorio, donde se mostraron los distintos métodos de bioencapsulación que hoy se utilizan.

 

El Workshop Internacional de Bioencapsulación se realizó por medio de la unión de 3 proyectos Fondef de la UACh. Se trata de las iniciativas de los profesores Luigi Ciampi, titulada ?Biofertilizantes en base a rhizobacterias para disminuir el uso de nutrientes fosforados en trigo y cebada?, Juan Guillermo Cárcamo, cuyo proyecto se titula ?Adaptación e implementación de método de producción de VLPS (Virus Like Particles) en células y/o larvas de insecto para el desarrollo de vacunas orales de bajo costo, usando como modelo de generación de una vacuna contra IPNv? y, el proyecto Fondef del profesor Alejandro Yáñez, titulado: ?Desarrollo de productos biotecnológicos en base a caracterización genómica y proteómica de variantes del virus ISA que sustenten un programa de vigilancia y control sanitario en Chile?. También jugó un papel relevante en la organización del Workshop el doctor Mauricio Schoebitz, del Instituto de Producción y Sanidad Vegetal de Universidad Austral de Chile.

 

Finalizado el Workshop, Luigi Ciampi, profesor de la Universidad Austral de Chile y uno de los organizadores de la actividad, realizó un positivo balance. ?Estamos muy contentos con el resultado de esta reunión, ya que superó nuestras expectativas, sobre todo por la cantidad de gente que vino desde distintas partes de Latinoamérica. Lo más relevante que se puede rescatar es que se destacó a la Bioencapsulación como una tecnología que está en numerosos campos de interés para el país. La medicina, el área veterinaria, la acuicultura y el sector agrícola tienen un potencial enorme para aplicar esta herramienta?, sostuvo Ciampi a Mundo Acuícola.

 

Acerca del interés de las empresas por desarrollar herramientas tecnológicas vinculadas con la bioencapsulación, Ciampi indicó que hay algunas firmas que están despertando y se están abriendo a esta tecnología. ?Creo que a medida de ir difundiendo las distintas aplicaciones, vamos a ir abriendo el camino hacia un mayor interés de la industria. Sobre todo, dándole valor a los productos, pero también hay que superar algunos problemas productivos, como en el caso de la salmonicultura?, agregó el investigador.

 

El académico de la UACh no descartó una futura organización de varios de los asistentes al encuentro en un Capítulo Latinoamericano de Bioencapsulación, instancia que tendrá como fin reunir y organizar actividades en conjunto entre los investigadores relacionados con esta área biotecnológica.

 

- ¿Qué balance puede realizar del la actividad realizada en Valdivia?

?Cada vez estamos con más áreas de aplicación de este proceso, tales como la acuicultura, la agricultura y el área veterinaria. El principal objetivo fue reunir a tres sectores clave: los estudiantes, los investigadores y la industria. Nos gusta que interactúen esos tres grupos, para poder llevar a cabo los denominados negocios tecnológicos. La convocatoria me pareció excelente, fue mucho más de lo que esperábamos, y donde destacó la presencia de bioquímicos, agrónomos, veterinarios y estudiantes de postgrado.

 

- ¿Se puede decir que Chile está capacitado para liderar los avances en bioencapsulación a nivel latinoamericano?

?Creo que tenemos la ventaja de una buena relación con los investigadores franceses, quienes fueron los que precisamente iniciaron todo este movimiento a nivel mundial. Aquí en Valdivia tenemos un muy buen laboratorio y los colegas de bioquímica también se han fortalecido en ese aspecto. Creo que en nuestro país tenemos un gran potencial en este ámbito?.

 



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