Biotecnologia-IBQ-2002
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BioTecnología 2002 Vol. 7 No. 1 40
ESTADO DEL ARTE DE LA INGENIERÍA BIOQUÍMICA EN MÉXICO
Hugo Jiménez-Islas y José Luis Navarrete-Bolaños
Departamento de Ingeniería Bioquímica. Instituto Tecnológico de Celaya. Ave. Tecnológico y A. García Cubas s/n.
38010. Celaya, Gto. México. Tel. 01 (461) 611-7575 extensión 209, e-mail: [email protected]
Palabras clave: Ingeniería bioquímica, biotecnología, bioproceso
Keywords: Biochemical Engineering, biotechnology, bioprocess
Resumen: En esta revisión se hace una reseña de la evolución de la Ingeniería Bioquímica, en donde se describen
sus concepciones e interrelaciones con la biotecnología, su contexto a nivel nacional y mundial, sus expectativas a
futuro y la visión que se tiene de la Ingeniería Bioquímica en la educación del Sistema de Institutos Tecnológicos.
(SEP-SEIT-DGIT)
Abstract: In this review, we present the evolution of Biochemical Engineering, describing its concepts and relations
with biotechnology, its status in Mexico and the world, future expectative and the vision related to Biochemical
Engineering in the bachelor careers offer by the Mexican System of Technological Institutes (SEP-SEIT-DGIT)
Antecedentes de la Biotecnología y de la Ingeniería Bioquímica El cultivo de microorganismos para elaborar
productos útiles, no es un descubrimiento reciente.
Alimentos fermentados tales como: yogurt, queso, pan,
vino, salsa de soya, encurtidos de col, entre otros, han
sido producidos por el hombre por siglos. Por ejemplo:
se sabe que los egipcios fueron capaces de producir
bebidas fermentadas usando cultivos de levadura. Por
otro lado, los aztecas cultivaban la espirulina (Spirulina
maxima) y huitlacoche (Ustilago maydis) o
exccrecencia de maíz como fuente de alimentación.
Cuando los españoles vinieron al continente
americano, encontraron que los aztecas tenían en alto
grado de apreciación a "Tecuitlatl" que era nada
menos que la espirulina o alga azul verdosa.
Comerciaban con ella y también estaba incorporada en
su dieta diaria. Además, conocían el proceso de
elaboración de pulque (octli) a partir de aguamiel de
maguey pulquero (Agave salmiana) y la
nixtamalización (nextli) para obtener tortillas. Por otro
lado, los mayas consumían el pozol (bebida
fermentada de maíz) debido a la atribución de
propiedades medicinales.
.
Naturalmente, en todos los ejemplos anteriores
solamente se conocía el efecto, pero no su causa. En
el siglo XIX, Luis Pasteur descubre que la conversión
de azúcar a alcohol (en la producción de vino o
cerveza) y la conversión de azúcar a ácido láctico
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(como ocurre en la producción del queso), requieren
de un microorganismo clave para iniciar los procesos.
Pasteur también descubre que algunos microbios
pueden crecer en ausencia de oxígeno y propone una
nueva forma de esterilizar materiales, la cual se le
conoce como pasteurización, la cual se emplea
actualmente para inactivar microorganismos
patógenos. Este nuevo conocimiento no solamente se
utilizó para evitar o disminuir la contaminación durante
el proceso de fermentación y preservar los productos,
sino que además condujo a la implementación de un
proceso continuo de producción de vinagre con el uso
de las bacterias (Acetobacter aceti) descubiertas por
él. Sus descubrimientos permitieron a Francia mejorar
la calidad de los vinos y de los quesos, por lo que a
Pasteur se le considera como el padre de la
Tecnología de las Fermentaciones de la época
moderna.
El estudio de las fermentaciones llevó también
al descubrimiento de que las reacciones llevadas a
cabo en los organismos vivos eran catalizadas por
sustancias de gran especificidad llamadas enzimas (nombre propuesto por Kǖhne en 1867). Si bien las
enzimas ya eran utilizadas, sin conocerse claramente
su naturaleza (en 1960 se hizo la descripción de sus
estructuras), en la fabricación de queso, de cerveza,
en la conservación y procesamiento de otros
productos, fue hasta finales del siglo XIX, cuando
Bϋchner llevó a cabo la fermentación de azúcares por
un caldo de levaduras rotas en un mortero con ayuda
de arena fina y filtradas para separar las células. A
partir de entonces, la producción de enzimas se ha
convertido en uno de los pilares más sólidos de la
industria de la fermentación (Rodríguez-Serrano,
1999).
A partir de la época de Pasteur, hubo otros
científicos tales como Koch, Erlich, Winogradsky,
Erlich, Beijerinck, entre otros, que continuaron
haciendo aportes en las ciencias biológicas. Quizá, el
descubrimiento de la penicilina hecho por Alexander
Fleming en 1928 es el que inicia el establecimiento
formal de empresas de biotecnología diferentes a las
tradicionales (vino, cerveza y panificación
principalmente). La segunda Guerra Mundial y sus
secuelas, sirvieron de estímulo para el desarrollo de la
tecnología de fermentaciones. La escasez de materia
prima motivó a los gobiernos a buscar fuentes
biológicas de productos químicos. Los científicos
encontraron maneras de producir etanol y solventes
como acetona y butanol mediante fermentación. Por
otro lado, la producción de antibióticos adquirió una
particular importancia, debido a la necesidad de curar
y prevenir las enfermedades y lesiones orgánicas que
la guerra producía en los soldados y población civil.
Las tecnologías desarrolladas para mejorar la
producción de antibióticos, también encontraron
aplicación en muchos otros productos tales como los
aminoácidos (e.g. lisina y ácido glutámico) y materias
primas para la industria alimentaria (e.g. ácido
glucónico y ácido cítrico). Los ingenieros y los biólogos
empezaron a colaborar juntos con el fin de alcanzar
estos avances, con lo que empieza a formalizarse una
nueva área de la ciencia conocida como Biotecnología,
la cual empieza a florecer con el descubrimiento, en
1953, de la estructura del DNA por Watson y Crick
(nacimiento de la biología molecular). En 1973 los
científicos Stanley Cohen y Herbert Boyer producen el
primer organismo recombinando partes de su DNA en
lo que se considera el comienzo de la ingeniería
genética. En 1982, científicos de las Universidades de
Washington y Pennsylvania anuncian la obtención de
ratones gigantes, por medio de microinyección de
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genes. En 1997, Ian Wilmut, científico del instituto
Roslin (Edimburgo, Escocia) anuncia la primera
clonación de un mamífero (la oveja Dolly). A fines de
junio de 2000 el Genoma Human Project y la
Corporación Celera Genomics (representada por Craig
Venter) concluyen, luego de mas de una década de
esfuerzos, respaldados por los Estados Unidos y Gran
Bretaña, el mapeo completo del DNA humano, lo que
representa uno de los mayores logros científicos del
siglo XX. El logro abre la alentadora y a la vez
inquietante perspectiva de comenzar a manipular las
bases del DNA humano de los aproximadamente
100.000 genes con los fines más diversos. Estos son
unos cuantos ejemplos del desarrollo espectacular de
la biotecnología moderna en los últimos tiempos.
En los tiempos recientes, las amenazas de
nuevas enfermedades, los desastres ecológicos, la
escasez de alimentos, junto con la demanda creciente
en países desarrollados han creado nuevas
oportunidades para el desarrollo de bioprocesos. Hoy,
la industria de los bioprocesos es una industria
multimillonaria con un enorme potencial para generar
nuevos productos. En el sector farmacéutico es
indiscutible el impacto que ha tenido la producción de
proteínas recombinantes de uso terapéutico. En el
siglo pasado, en la década de los 90’s, la biotecnología
agrícola inició una rápida comercialización y uso
masivo, especialmente en los países productores de
granos (Resistencia a plagas, mejoras de crecimiento,
agentes de biocontrol, entre otras aplicaciones).
También ha sido notable el uso de métodos
biológicos en el área del medio ambiente, tanto en la
biorremediación como en la generación de tecnología
limpia. En algunos otros sectores, los desarrollos
industriales han sido menos espectaculares (quizá, la
excepción es la industria de la computación y de la
microelectrónica), pero es evidente la participación de
la biotecnología como área emergente en el sector
pecuario, energético, alimentario y químico.
Seguramente continuarán aumentando, en este siglo
XXI, las aplicaciones de la biotecnología moderna en
otras áreas hasta ahora no exploradas. Actualmente
existen grandes consorcios que promueven la
investigación de vanguardia con fines comerciales, tal
es el caso de Monsanto, Novartis, Pioneer-Dupont,
Zeneca, que realizan genómica, biocontrol, producción
de semillas, desarrollo de agentes terapéuticos, entre
otros productos.
(http://dmoz.org/Science/Biology/Biotechnology/Compa
nies/)
La Revolución del DNA Recombinante Es difícil enfatizar lo suficiente el impacto que
el surgimiento de las técnicas de DNA recombinante
ha tenido en la capacidad de generación de
conocimiento y en la capacidad de manipulación de
organismos vivos. Se vive en una época de
acumulación de conocimientos sin precedente. Por
mucho que los logros de aplicación práctica se hayan
quedado cortos respecto a ciertas expectativas, nos
encontramos cada día con más productos y procesos
biotecnológicos inimaginables hace un par de décadas
(Soberón, 1995).
El progreso paulatino observado en épocas
pasadas, como por ejemplo el mejoramiento de
procesos de fermentación, o de cepas productoras de
antibióticos, de razas animales y variedades de plantas
de cultivos, están siendo sustituidos por procesos mas
eficientes, que se hacen posibles por el nuevo
conocimiento y herramientas de manipulación. Hoy día
hablamos de plantas y animales transgénicos,
expresión de proteínas humanas en bacterias, hongos
y células de cultivo, terapia génica, ingeniería de vías
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metabólicas, diagnóstico a partir de cantidades
minúsculas de material biológico con la posibilidad de
llegar al diseño genético.
Así, se encuentran en producción comercial, o
cercanos a su aprobación, decenas de productos
proteicos de origen humano, expresados mediante
DNA recombinante. Hoy día se trabaja en la
producción de estos materiales en animales
transgénicos, con el consecuente abaratamiento en la
producción. Asimismo, se vislumbra la posibilidad de
producir metabolitos o moléculas orgánicas no
proteicas, a través de la ingeniería de vías
metabólicas. Además, se trabaja activamente en el
mejoramiento de plantas de uso agrícola. El primer
producto, el jitomate que madura en la planta, ha
salido al mercado. En un futuro muy cercano
encontraremos de manera cotidiana otras plantas
transgénicas en nuestras mesas (papa, plátano, maíz,
entre otros). Se desarrollan bioinsecticidas, se
propagan las plantas por cultivo de tejidos, se sugiere
el desarrollo de vacunas en frutos tales como el
plátano. En el campo del diagnóstico, se han
desarrollado sistemas cada vez más precisos y
sensibles. La hibridación de ácidos nucleicos y la
versatilidad en la fabricación de anticuerpos
monoclonales han empezado a revolucionar este
campo. Se han ido aislando genes humanos que
determinan o condicionan la aparición de
enfermedades, aunado a que la terapia génica es una
realidad probada, de potencial enorme.
En fin, la biotecnología contemporánea se
perfila como un actor preponderante en muchos
campos de la actividad humana. Las áreas
industriales, de contaminación y de energía son
también susceptibles a su influencia (Soberón, 1995;
Viniegra, 1999; Quintero, 2001).
Diagnóstico del Status de la Biotecnología en México
En México existe una gran tradición en cuanto
a la utilización de los seres vivos, sus productos o sus
partes para la producción de satisfactores sociales y
también en cuanto a la investigación de los sistemas
biológicos. Ejemplo de esto son el uso de plantas
medicinales desde tiempos ancestrales. En las
universidades y otras instituciones de educación
superior, se cuenta con infraestructura humana, a
partir de la cual se podría generar, mediante esfuerzos
específicos, la integración de grupos de nivel
competitivo tanto en la academia como en la industria.
En este sentido, se ha realizado un análisis de la
situación mexicana el cual pretende definir, de una
manera general, cuál es la situación científico-
tecnológica de este país en cuanto al desarrollo de la
biotecnología moderna. Los resultados más relevantes
indican lo siguiente:
• Los grupos de investigación, en el campo de la
biotecnología moderna, se encuentran ubicados
casi en su totalidad en universidades o centros de
investigación y educación superior.(Bolívar, 1997)
.Se han identificado unas 20 instituciones (ver
página Web de CONACYT http://www.conacyt.mx,
página Web de ANUIES http://www.anuies.mx),
entre universidades y centros de investigación, que
realizan investigación en biología molecular y
biotecnología moderna. Asimismo, en algunos de
ellos también se imparten cursos de posgrado o
tienen relación con la formación de recursos
humanos. Las principales instituciones en las que
se ubican estos grupos de trabajo son, en un
primer nivel: la Universidad Nacional Autónoma de
México, en particular la Facultad de Química y los
Institutos de Biotecnología, Biología,
Investigaciones Biomédicas y Fisiología Celular; el
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Instituto Politécnico Nacional, en el Centro de
Investigaciones y de Estudios Avanzados
(planteles D. F. e Irapuato), la Universidad
Autónoma Metropolitana, unidad Iztapalapa; y en
un siguiente nivel se encuentran la Escuela
Nacional de Ciencias Biológicas (ENCB-IPN); la
Universidad Autónoma de Chapingo y el Colegio
de Posgraduados de Chapingo; el Centro de
Investigaciones Científicas de Yucatán; la
Universidad Autónoma de Nuevo León; el Instituto
de Investigaciones Forestales y Agropecuarias, el
Centro de Investigación Científica y Educación
Superior de Ensenada, Baja California y el sistema
de Institutos Tecnológicos (SEP-SEIT) con los
posgrados en Ingeniería Bioquímica principalmente
(Institutos Tecnológicos de Veracruz, Celaya,
Oaxaca, Durango y Tepic)
• En cuanto a la formación de recursos humanos, a
nivel de posgrado, se identificaron cuatro
instituciones donde se imparten programas de
maestría y doctorado en biotecnología, y dos
donde se imparten maestría y doctorado en
biotecnología vegetal. Además, existen unos 20
programas de maestría y doctorado relacionados
con la biotecnología moderna (biología celular,
bioquímica, biología molecular, microbiología,
ingeniería bioquímica, entre otras especialidades) y
10 instituciones donde se imparten programas de
maestría relacionados con el sector del tratamiento
de la contaminación ambiental. En el país se
organizan anualmente entre 8 y 10 cursos y
congresos de alto nivel académico, en los cuales
se revisan los avances más recientes en diversas
áreas de la biotecnología moderna. Estos
programas se imparten en las instituciones
mencionadas por lo que la programación de éstos
están sustentados principalmente en la
investigación. (Bolívar, 1997)
Definición de Biotecnología Con base en el contexto anterior, la
Biotecnología es la integración de las ciencias
naturales y la ingeniería con el fin de lograr el uso de
células, organismos, partes de ellos mismos y
análogos moleculares, para la obtención de productos
y servicios (Federación Europea de Biotecnología,
2001). La biotecnología integra disciplinas orientadas
al desarrollo e innovación de tecnologías que
involucran el manejo de material biológico para la
producción de bienes y servicios. En este ámbito, la
Bioingeniería por su parte se aboca a la concepción,
desarrollo, optimización y escalamiento de
bioprocesos. La Biotecnología se divide en Tradicional
que trata con técnicas convencionales para la
obtención de nuevos productos (fermentación) y la
Moderna que trata con métodos de modificación
genética por DNA recombinante y técnicas de fusión
celular.
La biotecnología es una ciencia
multidisciplinaria, ya que interacciona con la biología,
bioquímica, ciencia de alimentos, electrónica,
medicina, computación, matemáticas, fenómenos de
transporte, estadística y cada vez va aumentando el
número de disciplinas, algunas de las cuales, ya han
adquirido nombres propios, por ejemplo:
bioinformática, bioelectrónica, biomecánica, entre
otras. Por otro lado, la Biotecnología ha dado origen a
especializaciones tales como: Ingeniería genética,
bioseparaciones, ingeniería de rutas metabólicas,
ingeniería de proteínas y en un futuro cercano es
posible que aparezcan otras especializaciones tales
como: bionanotecnología, ingeniería genómica,
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biotermodinámica, biofarmaceútica y otras que, en
este momento, sería difícil predecir.
Origen de la Ingeniería Bioquímica A la par con el desarrollo de la Biotecnología,
el térmico “Ingeniería Bioquímica” (Biochemical
Engineering) apareció publicado por primera vez en
Mayo de 1947 en la revista Chemical Engineering
Magazine, en donde Sidney Dale Kirkpatrick, quien
fungía como coeditor en esa época, sugiere la
necesidad de formación de un ingeniero que dominara
la utilización práctica de los sistemas biológicos,
proponiendo que a los Ingenieros Químicos de la
época se les diera una educación básica en las
ciencias biológicas (Bioquímica y Microbiología). Esta
sugerencia fue producto de las dificultades que los
Ingenieros Químicos tuvieron para el escalamiento de
los procesos de producción de antibióticos.
Por otro lado, hay que recordar que en 1928
Alexander Fleming observó en uno de sus cultivos de
bacterias una contaminación causada por un hongo
filamentoso (Penicillum notatum) que había provocado
una inhibición en el crecimiento bacteriano alrededor
de él. En 1930 un grupo de investigadores de la
Universidad de Oxford retomó el trabajo de Fleming
con el objeto de identificar y extraer la sustancia
involucrada (la penicilina). Rápidamente fue detectado
que para una producción en gran escala de esta
sustancia, se requería de un enorme esfuerzo, que fue
asumido en primera instancia por compañías
farmacéuticas británicas, las cuales transfirieron dicho
esfuerzo, a compañías estadounidenses (Merck
Chemical Co., ofreció un premio para quien
desarrollase económicamente la tecnología) que se
encargaron de desarrollar la producción a escala
comercial del nuevo antibiótico. Fue durante este
período que se realizó lo que muchos consideran el
primer intento racional de diseñar un sistema de
fermentación que permitiera la ejecución de un
proceso bajo condiciones estériles y que permitiera
condiciones adecuadas de aireación. De hecho, el
considerado por muchos como el padre de la
Ingeniería Bioquímica, el profesor Elmer Gaden,
realizó sobre este tema su tesis doctoral en Ingeniería
Química de 1946 a 1948. El trabajo doctoral de Elmer
Gaden consistió en el estudio de la transferencia de
masa en reactores agitados y aireados y su tesis es
reconocida como el primer trabajo formal de la
Ingeniería Bioquímica.
La aplicación racional de los principios de
Ingeniería a los procesos fermentativos permitió
obtener en forma rentable no solo antibióticos como la
penicilina, la tetraciclina, la estreptomicina, entre otros,
sino que además, otros productos valiosos como
vitaminas, cortisonas, aminoácidos, biopolímeros,
enzimas y otros. Especialmente interesante es el
aumento considerable de la producción de enzimas
por fermentación a partir de la década de los
cincuenta. Este aumento se debió principalmente a la
aplicación de las proteasas en la industria de los
detergentes y de las amilasas en la industria del
almidón.
Debido al creciente empuje de la nueva
disciplina, en 1962 se cambió el nombre de la revista
científica "Journal of Biochemical and Microbiological
Technology" por el de "Biotechnology &
Bioengineering". Aunque la palabra Biotecnología ya
había sido ocupada anteriormente, fue en el primer
editorial de esta revista en donde se ocupó por primera
vez el término con el significado que actualmente se le
da: "la Biotecnología involucra todos los aspectos de la
explotación y control de los sistemas biológicos y sus
actividades". Las publicaciones realizadas durante el
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BioTecnología 2002 Vol. 7 No. 1 46
primer período giraban alrededor de estudios, técnicas,
esquemas de control, aparatos y métodos para el
aprovechamiento de los organismos existentes o sus
componentes (enzimas, por ejemplo) e incluían
trabajos en ingeniería de las fermentaciones,
microbiología aplicada, ciencias ambientales,
tecnología de alimentos, ingeniería química y otras
ramas de la ingeniería. La revista, cuyo primer editor
fue precisamente el Profesor Gaden, no solamente fue
la primera publicación con ese nombre, sino que
además se mantiene como una de las más
prestigiosas en el área de la Biotecnología y la
Bioingeniería, entendiendo este último término como
sinónimo de la Ingeniería Bioquímica o Ingeniería de
Fermentaciones, por lo menos en Estados Unidos y
Gran Bretaña. El primer programa de Ingeniería
Bioquímica inició sus actividades en 1950 en el
Departamento de Ingeniería Química de la Universidad
de Columbia, EUA, bajo la dirección del Dr. Gaden.
Definición de la Ingeniería Bioquímica
Se han publicado muchas definiciones para
describir a los ingenieros trabajando con la
Biotecnología. Algunos de estos conceptos son:
• La Ingeniería Bioquímica es una especialización de
la Ingeniería Química (Concepción inicial)
• La Ingeniería Bioquímica trata de la conducción de
procesos biológicos en una escala industrial,
proporcionando la unión entre la Biología y la
Ingeniería Química. (Aiba y Humphrey, 2001).
• La Ingeniería Bioquímica es la extensión de los
principios de la Ingeniería Química a sistemas que
utilizan un catalizador biológico, para efectuar la
trasformación química que se desee. (Shuler y
Kargi, 1992).
• La Ingeniería Bioquímica, también llamada
Ingeniería de Bioprocesos, es la interfase de dos
disciplinas principales: la Biología y la Ingeniería,
La Ingeniería Bioquímica tiene que ver con los
aspectos de ingeniería y economía de procesos,
en donde las capacidades de transformación de
microorganismos o células superiores o sus
componentes se aplican para lograr una amplia
variedad de productos. (Galindo y Barzana, 1994).
• La Ingeniería Bioquímica es la contribución de los ingenieros a la Biotecnología (Brauer, 1985).
Shuler y Kargi (1992) mencionan que hay
diferencia entre la Ingeniería de Bioprocesos e
Ingeniería Bioquímica. La Ingeniería de Bioprocesos
implica además de la relación con la Ingeniería
Química, la participación de la Ingeniería Mecánica,
Eléctrica e Industrial, en donde se aplican los
principios de sus disciplinas a los procesos que
emplean microorganismos o sus componentes. Por
ejemplo, el diseño de equipos (biorreactores y
accesorios), desarrollo de sistemas de medición
(sensores), algoritmos de control y estrategias de
manufactura emplean conocimientos de esas
disciplinas. En cambio, la Ingeniería Bioquímica tiene
un campo de acción mas acotado, en el sentido que
los ingenieros bioquímicos trabajan principalmente con
los principios de la Ingeniería Química.
Sectores Industriales en donde interviene la Ingeniería Bioquímica
Se han identificado seis áreas de aplicación
industrial de la Ingeniería Bioquímica, las cuales son
(Rosales, 2000):
1. Industria Alimentaria: Productos cárnicos: Carnes rojas, aves,
pescados y mariscos, carnes frías, carne deshidratada.
Industrialización de frutas y hortalizas para obtener
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BioTecnología 2002 Vol. 7 No. 1 47
jugos, néctares, encurtidos, mermeladas, productos
congelados y deshidratados. Plantas de beneficio del
cacao: Cocoa, chocolate, preparados formulados.
Ingenios azucareros: Producción de azúcar, melaza,
alcohol, etc. Plantas harineras, panificadoras y
elaboradoras de pastas y galletas. Bebidas
carbonatadas, bebidas nutricionales, bebidas en polvo.
Producción de café soluble y descafeinado. Leche y
productos lácteos: Leche evaporada, condensada,
deshidratada, queso, crema, mantequilla, helados, etc.
Elaboración de productos enlatados: Procesamiento
térmico de alimentos. Confitería en general. Manejo,
transporte y almacenamiento de alimentos en general
2. Industria de las Fermentaciones Producción de vinos, cervezas, alcoholes,
vinagre. Producción de levadura y malta. Ácidos
orgánicos. Transformación de residuos
agroindustriales
3. Industria de Productos Biológicos:
Producción de vacunas, antibióticos,
vitaminas, aminoácidos, hormonas. Biocatalizadores.
Fármacos y agentes terapéuticos en general: tanto los
obtenidos por biotecnología tradicional como los que
se obtienen por tecnología del DNA recombinante.
Sueros, proteína unicelular, expresión heteróloga de
proteínas para diversos usos.
4. Industria de Materias Primas: Producción de almidones, dextrinas, pectinas,
gomas, grenetina; extracción de aceites de origen
vegetal y animal; extracción de aceites esenciales;
producción de colorantes naturales y artificiales
5. Control Ambiental: Control de efluentes de la industria,
tratamiento de aguas residuales urbanas, Tratamiento
de residuos sólidos, biorremediación, control de
emisiones
6. Agricultura y Ganadería:
Producción de fertilizantes y abonos,
bioinsecticidas, agentes para biocontrol, tecnología del
DNA recombinante para mejorar las especies, cultivo
de tejidos, tratamiento post-cosecha
Tendencias a futuro de la Ingeniería Bioquímica y la Biotecnología
La Ingeniería Bioquímica está relacionada con
la transferencia de resultados de la investigación
biológica hacia el sector productivo. Esta transferencia,
frecuentemente, se complica debido a que, por un
lado, nuevos métodos de laboratorio surgen
(microarreglos, fusión celular, biolística, etc.) y por lo
tanto, deben analizarse e interpretarse antes de hacer
el escalamiento correspondiente y, por otra parte, los
fenómenos de transporte inherentes deben traducirse
en cantidades mensurables (difusividad efectiva,
cinética de reacción, coeficiente de transferencia de
calor, actividad acuosa, etc.), teniendo en cuenta que,
generalmente, se tienen sistemas multifásicos
(heterogéneos) por lo que habría que aplicar técnicas
de promediado de variables puntuales. Además, aun
no es trivial obtener los factores cuantitativos para el
planteamiento de un esquema de producción
económicamente factible.
Algunas perspectivas promisorias son
ofrecidas por la biología molecular y, específicamente,
por las técnicas genéticas (e.g. expresión heteróloga)
en la obtención de productos y el diseño
termodinámico de procesos. Estas técnicas permiten la
construcción de cadenas y líneas celulares que,
principalmente, ofrecen resultados óptimos con
respecto al cultivo y a la generación del producto,
además de reducir significativamente las pérdidas que
ocurren frecuentemente durante la separación y
purificación del producto, debido a que las etapas de
recuperación pueden, al menos en parte, programarse
artículos
BioTecnología 2002 Vol. 7 No. 1 48
genéticamente. Ciertamente, la codificación genética
de rutas de recuperación constituye un desarrollo
importante. Entonces, la utilización de métodos de
ingeniería metabólica debiera incorporase en la
currícula educativa del ingeniero bioquímico.
Las actividades futuras en investigación y
desarrollo deberán orientarse sobre la producción de
farmaproteínas recombinantes, haciendo uso de un
enfoque integrado, es decir, el cultivo y la recuperación
del producto deberá investigarse en el bioproceso. En
el ámbito internacional de la Ingeniería Bioquímica, un
bioproceso se divide en: a) Operaciones unitarias
antes de la biorreacción (upstream), e.g. formulación,
inoculación b) la biorreacción propiamente dicha y c)
las operaciones unitarias de separación y purificación
del metabolito (downstream).
Sin embargo, debe tenerse en mente que, hoy
en día, los efectos de las modificaciones genéticas son
difícilmente predecibles en un sentido cuantitativo,
hasta que no se tenga un conocimiento cabal de la
física y de la termodinámica de los procesos genéticos
(traducción, transformación, transcripción, etc.), para
eliminar la parte aleatoria que tienen, hasta el
momento, de manera inherente esos fenómenos. La
carga metabólica asociada en la inducción de genes
heterólogos, usualmente causa esfuerzos dinámicos
(variables con el tiempo), los cuales cambian los fluxes
metabólicos y pueden desequilibrar la maquinaría
celular. Entonces, dependiendo de la construcción
molecular específica, las rutas centrales y/o las etapas
de las reacciones pueden convertirse en limitantes de
la producción, afectando la combinación de los
intermediarios, la acción de las enzimas y cofactores,
etc. Por lo tanto, se entiende que la inserción de un
gene específico y el desarrollo de un sistema de
expresión, no siempre conduce hacia sistemas
óptimos de producción. Por lo tanto, un sistema de
prueba y error debe aplicarse o el empleo razonable
de estrategias experimentales (Diseño de
experimentos), hasta que no se comprenda a nivel
mecanístico lo mencionado anteriormente.
La utilización intensiva de los procesos
biológicos (la biotecnología en sí) continuará en este
siglo XXI. Algunas de las áreas de investigación con
potencialidad de aplicación son (Paredes-López,
1996):
Biocatalizadores: Al papel cada vez más
sobresaliente de las enzimas en el sector industrial,
habría que agregar en el futuro la actividad catalítica
de ribozimas, de anticuerpos y de extractos de
microorganismos, cuyos usos están siendo
explorados. También se incluye a las xenoenzimas,
que son catalizadores creados en el laboratorio, así
como al ARN y la hemoglobina que poseen actividades
catalíticas (Rodríguez-Serrano, 1999). Una aplicación
importante de las enzimas es en la industria
alimentaria, en donde se utilizan para el malteado de la
cebada, la coagulación enzimática de la leche para
producción de quesos, producción de jarabes
edulcorantes, hidrólisis de lactosa de la leche, entro
otras. (García-Garibay, 2000). Aquí se espera el
desarrollo de tecnologías con base en enzimas para la
conservación de alimentos, aumento de la
digestibilidad, evitar las reacciones de
obscurecimiento, etc.
Plantas como biorreactores: Son innumerables las
posibilidades de interés específico, ya que sería mas
deseable expresar metabolitos valiosos mediante
plantas transformadas genéticamente. Por ejemplo:
aceites con diversos niveles de insaturación, proteínas
con mejores propiedades nutricionales y funcionales,
almidones con características reológicas especiales,
artículos
BioTecnología 2002 Vol. 7 No. 1 49
quizá hasta antibióticos, etc. (Osuna-Castro y
Paredes-López., 2001)
Agentes para biocontrol: En este punto se requiere
de un mejor entendimiento de la reacción de las
plantas al ataque de patógenos. Los más promisorios
son las glucanasas y las quitinasas.
Vida de anaquel y calidad de productos agrícolas:
Actualmente están en desarrollo tecnologías que
ayuden a mantener la calidad por más tiempo, al
mejoramiento del color, aroma y sabor, a la
disminución de compuestos indeseables, aumento del
valor nutritivo, entre otras características deseadas
por el consumidor. Aquí intervienen la tecnología del
DNA recombinante junto con otras tecnologías que no
requieren manipulación genética, tales como las
atmósferas modificadas, agentes de maduración
(etileno), optimización de los métodos de
conservación, tratamientos poscosecha, etc. (Paredes-
López, 1996)
Alimentos nutraceúticos: Son alimentos o parte de
los mismos que proveen también beneficios para la
salud, incluyendo la prevención y tratamiento de
enfermedades. Por ejemplo: Se estima que en un
futuro cercano, los consumidores tratarán de evitar la
ingesta de colesterol, sal, grasas saturadas de alto
peso molecular, cafeína, colorantes y saborizantes
artificiales (nitritos y nitratos, glutamato de sodio, etc.),
sacarosa, capsaicina, entre otros. El desarrollo de
plantas y animales mejorados genéticamente con
estos propósitos tienen un valioso futuro (e.g. huevo
sin colesterol). Aquí se incluyen los probióticos que
son consorcios microbianos que se adicionan a los
alimentos para mejorar la salud del consumidor a
través de un control de su flora intestinal y los
prebióticos que son ingredientes no metabolizables de
los alimentos (oligosacáridos) que estimulan el
desarrollo de las bacterias prebióticas en el colon
(García-Garibay, 2000; Osuna-Castro y Paredes-
López, 2001)
Tecnología del sabor: Se ha descubierto
recientemente que ocurren cambios mayores en el
sabor de la fruta tan pronto ésta es cosechada. Los
compuestos responsables de la frescura del alimento
están presentes cuando la fruta todavía está en la
planta. La identificación de estos compuestos y el
desarrollo de bioprocesos que permitan obtenerlos, le
dará un valor agregado importante.
Sistemas microbianos para expresarse genéticamente en el campo agrícola: La
manipulación y expresión de microorganismos en
condiciones controladas, por ejemplo en un
biorreactor, permitirán utilizar subproductos y
desechos agrícolas, así como biorremediación de
problemas de las industrias química (e.g.
contaminación con benceno o fenol) y petroquímica
(e.g. contaminación con hidrocarburos o sulfuros),
Producción de alimentos básicos: Las acciones
actuales para la producción de maíz, fríjol, oleaginosas
y otros insumos esenciales deben considerar el
desarrollo de materiales genéticos que soporten
apropiadamente condiciones ambientales adversas
como suelos pobres y baja disponibilidad de agua,
resistencia a plagas y enfermedades, mayor fijación
biológica del nitrógeno atmosférico y captación de
energía solar con alta eficiencia fotosintética. Todo
esto debe conducir a alimentos más nutritivos y con
mejores características de calidad y que no haya
detrimento de la biodiversidad genética de los
materiales (Paredes-López, 1996).
Biotecnología ambiental: Debe resolverse en forma
satisfactoria el reciclaje de la materia orgánica de los
residuos urbanos, implantación de tecnologías limpias
(que no produzcan contaminantes), tratamiento de
efluentes industriales, sistemas de combustión, etc.
También en este punto se contempla la recuperación
artículos
BioTecnología 2002 Vol. 7 No. 1 50
de energía (de biomasa y solar principalmente) y de
productos químicos de aguas superficiales y
subterráneas.
Bioseparaciones: Las operaciones unitarias de
separación y purificación del producto, constituyen uno
de los renglones más importantes en el desarrollo de
bioprocesos, principalmente en su aspecto económico.
Se aplican y se investigan operaciones unitarias
relativamente nuevas tales como: la micelización
inversa para la recuperación de proteínas; la
pertracción por afinidad, en donde se conjunta
permeación a través de membranas con extracción
líquido-líquido; separaciones difusionales; principios
de afinidad empleados originalmente en la separación
cromatográfica, entre otras.
Diseño de biorreactores: Se espera explorar,
modelar y comprobar experimentalmente nuevos tipos
de biorreactores (ya sea para fermentación sumergida,
por burbujeo o en estado sólido ), que permitan
aumentar los rendimientos de producto, incrementar la
transferencia de oxígeno del medio de cultivo hacia el
microorganismo, ser adecuados para tratamiento de
aguas residuales, desarrollo de nuevos sistemas de
impulsores, manejo de reologías complejas,
fenomenología de esférulas (pellets), proposición de
nuevos modelos cinéticos, cálculo de parámetros de
transporte a partir de mediciones experimentales
mediante optimización no lineal, operaciones de
control de procesos, aplicación de redes neuronales,
algoritmos genéticos y otros tipos de modelado
experimental para la predicción de bioprocesos, entre
otros muchos factores que deben explorarse mas en
detalle. Algunos tipos de reactores que se están
investigando actualmente son los de membrana, los de
columna de burbujeo, entre otros, en donde se está
estudiando los fenómenos de difusión y reacción,
hidrodinámica (que implica la solución de las
ecuaciones de Navier-Stokes en régimen turbulento
acopladas con las ecuaciones gobernantes de energía
y masa) con el fin de calcular difusividades efectivas,
coeficientes de transferencia de masa locales y
promedios, factor de efectividad, etc., lo que permitirá
efectuar el diseño termodinámico del reactor y su
correspondiente optimización. En resumen, es
palpable la riqueza de aplicaciones de la
Biotecnología, en donde la Ingeniería Bioquímica juega
un papel importante en la conexión de los
experimentos in vitro con la producción industrial.
Antecedentes de la Ingeniería Bioquímica en México
En el mundo existen diferentes conceptos e
interpretaciones y tendencias de lo que es la Ingeniería
Bioquímica. Por ejemplo en Estados Unidos, al
ingeniero bioquímico es un especialista en ingeniería
de fermentaciones o bioingeniería. En cambio, desde
su implantación en México, la Ingeniería Bioquímica se
concibió de de una manera integral y con una visión
que es, en general, mucho mas amplia y ambiciosa
que la que se aplica en otras latitudes. Debe
reconocerse que México fue el primer país en el
mundo, en ofrecer un programa académico de
Ingeniería Bioquímica separado de una Facultad o
Departamento de Química y no solamente eso, sino
que al hacerlo, dotó a sus egresados de una base
amplia de desarrollo profesional que incluye áreas que
en otros países consideran como especialidades de
otras disciplinas, como de la Ingeniería Química en el
caso de Estados Unidos o de la Ingeniería Civil como
en el caso de Chile.
En EUA es común que los Departamentos de
Ingeniería Química de las universidades, sean los que
ofrezcan la carrera de Ingeniería Bioquímica, en
concordancia de la manera como se concibió
originalmente la Ingeniería Bioquímica, ya que el
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BioTecnología 2002 Vol. 7 No. 1 51
profesor Elmer Gaden sostenía que un entrenamiento
básico adecuado en Ingeniería Química con énfasis a
las aplicaciones biológicas era suficiente para producir
un Ingeniero Bioquímico bien calificado (Humphrey,
1991)
En México, len la década de los 50`s, la
Escuela Nacional de Ciencias Biológicas (ENCB) del
Instituto Politécnico Nacional (IPN) fue la pionera y
fundadora de la licenciatura en Ingeniería Bioquímica.
En esta época, la ENCB ofrecía carreras tales como:
Químico Bacteriólogo Parasitólogo (QBP), Químico
Farmacéutico (QF), Químico Biólogo (QB) y Químico
Zimólogo (QZ), que conforman el origen de la carrera
de Ingeniero Bioquímico (Rosales, 2000). El químico
biólogo era un profesional especializado en análisis
bromatológicos y en la elaboración e industrialización
de alimentos. El químico zimólogo era un profesional
con especialidad en procesos fermentativos, con
énfasis en la producción y el control de calidad de
vinos y cervezas. Ambos profesionales tenían amplios
conocimientos en procesos tecnológicos y se
desempeñaban al interior de las factorías como
encargados de producción y del personal obrero, o
bien, encargados del control de calidad, esto hacía que
todo el personal de la planta le llamaran “ingeniero”.
En el ámbito nacional en esa época, las
ofertas de trabajo en las áreas de incidencia de las
citadas carreras, requerían den profesionales
preparados, no solo con conocimientos químico-
analíticos y en tecnología, sino con conocimientos de
ingeniería de Bioprocesos (Ingeniería de Alimentos,
Ingeniería Química, Ingeniería de Fermentaciones y
aspectos generales de ingeniería mecánica y eléctrica)
y conocimientos de organización y administración
industrial. Las necesidades anteriores que, desde
luego, tenían que cubrir los egresados, significaban un
esfuerzo extra para ellos, ya que deberían capacitarse
extracurricularmente para adaptarse a las necesidades
que la industria requería. Por lo anterior, los egresados
solicitaban a la ENCB un cambio curricular en ambas
carreras, a fin de salir preparados adecuadamente
para enfrentar con éxito las necesidades de la industria
alimentaria y de las fermentaciones.
Con base en el contexto anterior, en el año de
1951, la Dirección de la ENCB, inicia una consulta al
respecto entre el sector industrial, los egresados de la
escuela y algunas instituciones de ecuación superior.
De este estudio se concluyó que la industria de
procesos biotecnológicos de país requería de un
profesional con conocimientos de Bioquímica,
Microbiología, Tecnología de los Alimentos,
Tecnología de las Fermentaciones y de Ingeniería
Química orientada a bioprocesos, para poder actuar
adecuadamente en los procesos de aprovechamiento
de las materias primas de origen biológico y en la
planeación y conservación de dichos recursos
(Rosales, 2000). Con estos antecedentes debería
crearse una carrera que fuera diferente a la de los
ingenieros químicos, ya que deberían prepararse
profesionales con conocimientos de procesos
biológicos, de los microorganismos que intervienen en
ellos y de las operaciones unitarias de la ingeniería
química convencional orientada a dichos procesos,
para poder planear, desarrollar y controlar la
producción; proyectar, diseñar y construir equipos y
plantas industriales de procesos biotecnológicos
(Rosales, 2000).
En los años de 1953 y 1954, dirección de la
ENCB designan una comisión de profesores para que
se encarguen de darle seguimiento y forma al nuevo
plan de estudio. Esta comisión se dio a la tarea de
emprender un minucioso estudio de las materias
artículos
BioTecnología 2002 Vol. 7 No. 1 52
primas con que contaba el país y sus posibilidades de
aprovechamiento; hacer un inventario de las industrias
que empleaban materias primas de origen vegetal y
animal y de aquellas en las intervienen procesos
químicos convencionales. Analizaron cual debería ser
la preparación que requería un profesionista capaz de
abordar las necesidades de dirección, control,
producción e investigación dentro de las industrias de
procesos biotecnológicos y finalmente que tipo de
asignaturas deberían conformar el plan de estudios y
que profundidad tendría cada una de ellas, para poder
satisfacer la demanda que se planteaba. Además, se
esperaba fusionar las carreras de Químico Biólogo y
Químico Zimólogo en la nueva licenciatura de
Ingeniería Bioquímica.
En 1954 se obtiene el proyecto del plan de
estudios en el cual se balanceaba una preparación
adecuada de Biología, de Bioquímica, de Microbiología
y de Ingeniería y acordaron designar al nuevo
profesional con el nombre de INGENIERO
BIOQUÏMICO., que se constituyó en una carrera con
tecnología de punta para esa época. En el año de
1957, después de afinar el proyecto inicial, se
conforman programas teóricos y teóricos con
laboratorio de cada asignatura y ese mismo año, por
acuerdo del C. Secretario de Educación Pública: Lic.
José Ángel Ceniceros, se implanta la carrera de
Ingeniero Bioquímico en la ENCB, siendo director de la
misma el Dr. Carlos Casas Campillo. Después de
superarse algunos problemas políticos con sectores
académicos de la ENCB, en febrero de 1958 inicia
formalmente este plan de estudios (Rosales, 2000).
Es importante aclarar que la carrera de
Ingeniería Bioquímica fundada en la ENCB agrupa
dos Ingenierías: la de Fermentaciones y la de
Alimentos, con lo que se establece la concepción
mexicana de dicha carrera. En el caso de Ingeniería
de Fermentaciones, que es lo que en Estados Unidos
se conoce como Ingeniería Bioquímica, en su origen,
estaba constituida por la Ingeniería Microbiana y la
Ingeniería Enzimática. Al correr de los años y con el
desarrollo de cultivos de células vegetales y animales,
la Ingeniería de Fermentaciones agrupa tres áreas que
son: Ingeniería Microbiana, Ingeniería Celular e
Ingeniería Enzimática. Actualmente a la Ingeniería de
Fermentaciones se le conoce como Bioingeniería.
Posteriormente, la carrera de Ingeniería
Bioquímica se implanta en otras universidades
(Universidad Autónoma Metropolitana-Unidad
Iztapalapa, Instituto Tecnológico y de Estudios
Superiores de Monterrey, Instituto Tecnológico de
Sonora y algunas variantes como ingeniería de
alimentos, ofrecida por la Universidad de las Américas
y el Instituto de Ciencias Agrícolas de la Universidad
de Guanajuato) y en el sistema de Institutos
Tecnológicos (SEP-SEIT-DGIT) a partir de 1975.
Ingeniería Bioquímica en el Sistema de Institutos Tecnológicos
Esta carrera se concibió originalmente de
manera que pudiera ofrecer dos opciones de
especialización, una en alimentos con un enfoque a
conservación y procesamiento de los mismos y otra en
productos naturales, cuya orientación se hacia en el
procesamiento de materiales biológicos no
catalogados como alimentos en primera instancia, con
enfoque hacia los procesos extractivos. La opción de
alimentos se inició en el segundo semestre de 1975 en
los Institutos Tecnológicos de Tepic y La Paz con una
matrícula total de 80 estudiantes. La especialidad de
productos naturales se ofreció por primera vez en el
segundo semestre de 1976 en el Instituto Tecnológico
de Tuxtla Gutiérrez, con una matrícula inicial de 30
alumnos. En marzo de 1990 se efectúa en Tepic,
artículos
BioTecnología 2002 Vol. 7 No. 1 53
Nay., una revisión curricular integral de la licenciatura
de Ingeniería Bioquímica, produciendo un nuevo plan
de estudios que se le llama genéricamente Ingeniería
Bioquímica, con varios módulos de especialidad, tales
como: Tecnología de Alimentos, Biotecnología,
Productos Naturales, Ingeniería de Alimentos,
Bioingeniería, entre otros, que se aplican de manera
regional.
Este plan inicia sus actividades en 1993,
después de una serie de revisiones realizadas por el
Comité de Reforma (SEP-SEIT, 1993). En diciembre
de 1997 se inician en Pachuca, Hgo los trabajos de
una nueva revisión curricular de la carrera,
continuando en Cd. Victoria (1998), Querétaro (1999),
Aguascalientes (2000) y Celaya (2001), la cual
actualmente está en fase de consolidación. Estas
revisiones curriculares pretenden evaluar el marco de
referencia de la licenciatura, así como la actualización
de los aprendizajes requeridos, con vistas a participar
en programas de acreditación. (CIEES, CACEI, entre
otros).
Además, se pretende que cada Instituto
Tecnológico ofrezca los módulos de especialidad en
función de su demanda y las características
particulares de su entorno, pero sin perder la esencia
de la Ingeniería Bioquímica ya que, aunque haya
nacido de la aplicación de la Ingeniería Química a los
procesos biológicos, hoy en día, posee características
propias de estudio (operaciones unitarias especiales,
cinética de reacción de los microorganismos y
enzimas, modelos de transferencia de masa en el
secado de productos biológicos, propiedades
funcionales de proteínas y almidones, procesos de
transformación genética, etc.) sin que se pierda el rigor
del uso de las técnicas de ingeniería (modelación,
simulación, diseño termodinámico, escalamiento,
optimización y control de procesos). Todo lo anterior
hace que la Ingeniería Bioquímica sea una disciplina
madura y bien establecida.
Objetivo de la licenciatura de Ingeniería Bioquímica en el Sistema Tecnológico
Formar profesionales que desarrollen, con
sentido ético y crítico, el diseño, simulación, operación
y control de procesos, para el aprovechamiento
sustentable e integral de los recursos bióticos, en la
producción de bienes y servicios que contribuyan a
elevar el nivel de vida de la sociedad.
Perfil profesional En términos generales el compromiso del
ámbito escolar hacia la educación integral del
Ingeniero Bioquímico, debe contribuir a la formación de
un individuo que aprenda a cuestionar críticamente, a
pensar lógicamente, a comunicarse claramente, a
actuar creativamente y a vivir éticamente. En una
forma más específica en el egresado(a) de Ingeniería
Bioquímica del Sistema Nacional de Institutos
Tecnológicos se pretende que tenga las siguientes
características (VIII Reunión Nacional de Seguimiento
Curricular, 2000):
• Desarrollar, adaptar, controlar, seleccionar y
optimizar procesos industriales para el
aprovechamiento de recursos de origen vegetal,
animal y microbiano.
• Diseñar y seleccionar equipos y procesos,
estableciendo las condiciones óptimas para su
operación en los procesos industriales químicos-
biológicos.
• Proporcionar asesoría técnica a organismos y
empresas dedicadas a la conservación y
transformación de recursos naturales.
artículos
BioTecnología 2002 Vol. 7 No. 1 54
• Realizar investigación científica y tecnológica
crítica enfocada a la obtención de conocimientos
sobre los recursos naturales de tipo biológico.
• Participar en el desarrollo de trabajos
interdisciplinarios en:
o Planeación, organización y administración
de empresas del sector alimentario,
biotecnológico, farmacéutico y ambiental.
o Formulación y evaluación técnica,
económica, social y estratégica de
proyectos en la industria bioquímica.
o Solución de problemas originados en las
áreas de alimentación, salud y medio
ambiente.
o Estructuración de normas y programas de
control de calidad supervisando su
aplicación y control en la industria
bioquímica.
• Desarrollar actitudes emprendedoras que le
posibiliten la creación de empresas
transformadoras de recursos bióticos.
• Estar capacitado para la realización de estudios de
posgrado.
• Como se puede apreciar en los puntos anteriores,
el ingeniero bioquímico tiene la preparación
adecuada para el desarrollo de procesos
biotecnológicos en sus múltiples aplicaciones que
anteriormente han sido descritas.
En esta área se dará importancia al estudio
de aquellos procesos para los cuales existan
oportunidades empresariales en México en los distintos
sectores: Alimentario, Químico, farmacéutico, etc. El
desarrollo de nuevas herramientas experimentales o
tecnológicas, adquiere aquí especial relevancia, ya
que de ello depende, en gran medida, la
competitividad de los distintos sectores industriales a
los que son aplicables los métodos biotecnológicos.
Esta es un área donde la necesidad de interrelación
multidisciplinaria a los problemas es muy evidente, ya
que la producción es un proceso integrado que abarca
desde el diseño o búsqueda del organismo productor
hasta la evaluación técnica-económica del proceso
tecnológico desarrollado, pasando por el diseño
termodinámico de los procesos biológicos, lo que está
de acuerdo con las tendencias actuales de la
enseñanza. (De la Torre, 2001)
Consideraciones finales
Hemos de reflexionar que los países
industrializados se dan perfectamente cuenta de la
importancia de mantener un avance tecnológico
abrumador, para salvar no solo su economía sino
también fortalecer su supremacía en esta era de
globalización. Los países desarrollados poseen
aproximadamente el 90% de todas las actividades de
investigación y desarrollo científico en el mundo,
mientras que solamente el 10% restante es para los
países en desarrollo. Es obvio que con tal carencia en
el campo de los adelantos científicos, la dependencia
en el futuro podría ser más acentuada, sí esta
tendencia no es revertida de algún modo. Para México
como para otros países emergentes, la rapidez de
industrialización constituye un elemento indispensable
y un instrumento dinámico de crecimiento autónomo y
sostenido de sus economías, así como de su
transformación social. La industrialización en sí misma,
responde a una necesidad apremiante de
modernización económica, que supone la utilización de
una tecnología apropiada y no importada, la cual
creará estímulos positivos para promover en el futuro
un crecimiento más real y dinámico. Evidentemente,
en nuestro país ya existe el desarrollo de tecnología,
pero queda mucho por hacer.
artículos
BioTecnología 2002 Vol. 7 No. 1 55
Con respecto a la educación, debemos
reflexionar lo siguiente: Una educación debe ser
realmente formativa y no solamente informativa y
sobre todo de naturaleza integral, que provea al país
de profesionistas competentes, responsables, críticos
y participativos. Es el dominio de la ciencia y la
tecnología lo que permitirá a los mexicanos que viven
el nuevo milenio afrontar los desafíos impuestos por la
nueva condición humana de globalización, no
olvidando que deben satisfacerse las demandas
sociales.
Este reto pudiera parecer infranqueable ya que
en la actualidad se genera y nos bombardea un alud
de información desde el INTERNET hasta la
tecnología del DNA recombinante, de las
bacteriocinas a la dinámica computacional de fluidos
(CFD), pasando por las nuevas formas de
conservación de alimentos o el establecimiento de las
ecuaciones de transporte en medios multifásicos. Lo
anterior se puede solventar mediante el trabajo
interdisciplinario, ya que el desarrollo de procesos de
producción es una actividad integrada que incluye
desde el diseño o búsqueda del organismo productor
hasta la evaluación técnica-económica del proceso
tecnológico desarrollado, pasando por la expresión del
metabolito hasta el diseño termodinámico de los
procesos biológicos.
Además, el futuro ingeniero no debe asumir
una actitud pasiva sino que debe ser crítico del
conocimiento que recibe, relacionando toda la
información proporcionada, ya que los objetivos de
una educación integral son el de desarrollar talentos, el
de formar mentes creativas y ágiles, que sepan como
se relacionan la fotosíntesis con la segunda ley de la
termodinámica o la optimización no lineal con el
cálculo de la difusividad efectiva y el coeficiente
volumétrico de transferencia de masa kla con la
agitación en un biorreactor, por mencionar algunos
ejemplos. Todo lo anterior será una contribución
decisiva para afrontar el reto nacional de la creación
de tecnología propia para el aprovechamiento racional
de los recursos biológicos. En conclusión podemos
decir que la Ingeniería Bioquímica se ha ganado un
lugar importante en el desarrollo tecnológico del país y
que en un futuro cercano, debido al desarrollo de la
Biotecnología, sus áreas de aplicación continuarán
creciendo y diversificándose cada vez más.
Agradecimientos
Los autores agradecen a la M.C. Dulce María
Barradas Dermitz la facilitación de información
relacionada con esta revisión.
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