El sistema, que procesa grandes volúmenes de líquido en pocas horas, fue especialmente diseñado para tratar la leche y también cultivar células de Tetrahymena thermophila, un microorganismo inocuo que fagocita los glóbulos grasos, sin cuajarla ni generar olor desagradable.
Un microorganismo noble
“Elegimos trabajar con Tetrahymena thermophila porque es un microorganismo no patógeno y de rápido crecimiento, que posee la notable capacidad de ingerir el colesterol presente en el alimento y transformarlo en provitamina D, ayudando a su vez a producir ácidos grasos poli-insaturados, que son esenciales para la nutrición humana”, señalaron en diálogo con Agencia CyTA los autores del proyecto, que describieron el funcionamiento del sistema en la revista especializada Applied Microbiology and Biotechnology.
La idea de desarrollar el modelo surgió del grupo de investigación de Medipharma-CONICET liderado por el doctor Jorge Florin-Christensen, que falleció cuando el trabajo estaba por publicarse. Otro de los especialistas a cargo del proyecto fue la doctora Clara Nudel, investigadora del CONICET. También colaboró la universidad alemana de Münster, que se ocupó de proveer las cepas de Tetrahymena thermophila.
Con ese microorganismo, el biorreactor logra eliminar el 75% del colesterol presente en la leche. Los investigadores decidieron utilizarlo por su comprobada efectividad para extraer el colesterol de alimentos como la leche y el huevo, hallazgo oportunamente patentado en Estados Unidos.
Según explicaron los expertos, a diferencia del tratamiento que normalmente se usa para descremar la leche, la aplicación de Tetrahymena no elimina toda la grasa y las vitaminas, sino sólo selectivamente el colesterol, que es un factor de riesgo conocido en las enfermedades cardiovasculares.
Del laboratorio a la cocina
“La originalidad de nuestro biorreactor radica en que es capaz de combinar el cultivo del microorganismo con el tratamiento simultáneo de la leche en el mismo aparato”, comentaron la doctora Clara Nudel y el bioquímico Alejandro Nusblat, del CONICET.
Además, la abundante masa celular que se obtiene luego de centrifugar la leche queda enriquecida con compuestos de interés biotecnológico, como provitaminas D, ácidos grasos poli-insaturados, fosfonolípidos y coenzimas Q8.
“Los fosfonolípidos pueden utilizarse para fabricar liposomas; la coenzima Q se emplea como antioxidante en cremas dermatológicas; la provitamina D puede enriquecer alimentos para combatir el raquitismo y la osteoporosis; y los ácidos grasos poli-insaturados se podrían comercializar como suplementos dietarios”, indicaron el biólogo Diego Noseda y el bioquímico Hernán Gentili, de Medipharma, al evaluar las posibles aplicaciones biotecnológicas de los compuestos.
Por si fuera poco, el biorreactor también deja el medio empleado para cultivar el microorganismo enriquecido con enzimas importantes: Tetrahymena thermophila produce y libera al medio externo proteasas, lipasas y fosfolipasas, que podrían aislarse y purificarse, para su comercialización.
Máquinas industriales
Los participantes del proyecto, a los que les llevó un año diseñar y poner a punto el modelo a escala de laboratorio -con financiamiento de la SECYT, la Fundación Universia-Banco Río, Medipharma y el CONICET- explicaron que el sistema es capaz de procesar de manera automática grandes volúmenes de leche en cinco horas y repetir la operación en el transcurso del día, lo que repercute positivamente en los costos de operación del equipo.
“El biorreactor puede ser operado todos los días sin interrupción alguna. Las células que se incorporan a la leche son recogidas por centrifugación, lo que arroja como resultado por un lado leche mejorada y por el otro, biomasa celular”, señala en el trabajo el equipo de científicos.
Además, el producto final –la leche sin colesterol- conserva poco más del 5% de las células de Tetrahymena thermophila usadas en el tratamiento, que son las que aportan al alimento la provitamina D y los ácidos grasos poli-insaturados. La eficiencia de separación celular supera el 90%, puntualizaron los expertos.
Los investigadores comentaron a Agencia CyTA que el proceso está en vías de patentarse, pero falta concluir algunas etapas para que el sistema se pueda comercializar. El costo del equipo se determinará con precisión cuando se lleve a escala industrial y se optimice su operación, pero la idea es que no difiera demasiado del que presenta el proceso de elaboración de yogur, proceso al que se parece, dado que los dos requieren el cultivo de microorganismos.
“Creemos que cuando este desarrollo tecnológico concluya, diversas empresas alimenticias y/o fármaco-químicas mostrarán interés en los productos obtenidos por esta tecnología”, concluyeron los investigadores.
EL FUNCIONAMIENTO DEL BIORREACTOR, PASO POR PASO
1. La primera operación que realiza el sistema es hacer crecer células de Tetrahymena thermophila en un tanque a través de un mecanismo de aeración, durante 24 horas.
2. Detenida la aeración, la masa celular que sedimenta se transfiere a un recipiente donde se encuentra la leche a tratar. Pero antes de que la masa sedimente, se pasa el medio de cultivo utilizado, que contiene una mínima cantidad de células, a un segundo tanque, para iniciar un nuevo ciclo de cultivo. Así se evita agregar más células y se puede volver a usar el medio de cultivo.
3. En el tanque de leche (diluida con agua destilada), Tetrahymena captura el colesterol y al cabo de cinco horas logra eliminarlo en un 75 por ciento. Si se deja actuar al organismo más tiempo, las células se saturan de colesterol y el proceso se hace muy lento para los requerimientos industriales.
4. Luego se centrifuga la leche para quitarle las células empleadas en el tratamiento, que originan varios compuestos de interés biotecnológico. Mientras tanto, pasadas 24 horas de incubación, el segundo recipiente alcanza la concentración de células adecuada y se repite la etapa de sedimentación y transferencia a un nuevo lote leche.
5. El medio de cultivo utilizado dos veces se transfiere a un contenedor de almacenamiento, para extraer y purificar las enzimas extracelulares presentes.
AGENCIA DE NOTICIAS CIENTÍFICAS Y TECNOLÓGICAS ARGENTINA (Agencia CyTA-Instituto Leloir)
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