miércoles, 24 de febrero de 2010

Importancia Industrial de la Quitina

La actividad industrial de procesado de los productos de la pesca, especialmente de crustáceos (langosta, centolla, cigala, langostino, camarones y nécora entre otros) y cefalópodos (calamar), genera en la actualidad una gran cantidad de residuos que suponen un grave problema medioambiental. Los residuos del procesado del marisco contienen en general un 14-35% de quitina asociada con proteínas (30-40%), lípidos, pigmentos y depósitos de calcio (30-50%), estimándose por tanto una producción mundial anual de quitina en los residuos de unas 120.000 toneladas. Este gran volumen, unido a su lenta capacidad de degradación, estimuló una gran actividad investigadora centrada en la determinación de los posibles usos de esta sustancia con una doble finalidad; por un lado la búsqueda de una explotación económica beneficiosa, y por otro la eliminación del problema medioambiental. Como resultado de estas investigaciones, actualmente la quitina y el quitosano (molécula derivada de la anterior), son empleados con éxito en campos tan diversos como el farmacéutico, médico, la industria alimentaria y procesadora de efluentes y la agricultura, entre otros muchos.



¿Qué son la Quitina y el Quitosano?



La quitina y el quitosano son materiales orgánicos producidos por invertebrados de agua dulce (artrópodos, briozoos y zooplancton). En el medio salado son producidos fundamentalmente por crustáceos haloplanctónicos (copepodos, cladecera, euphasiaceae) y por especies marinas pelágicas y bénticas (incluyendo crustáceos, hidrozoos y briozoos). Algunos animales terrestres también poseen tegumentos quitinosos (insectos, crustáceos, anélidos y moluscos) mientras que hongos, levaduras y mohos igualmente tienen paredes celulares quitinosas.

La quitina fue encontrada por primera vez en 1811 por el profesor Henri Braconnot en hongos. En 1830 se aisló en insectos y se le dio el nombre de quitina. El descubrimiento del quitosano en 1859 por C. Rouget supuso el inicio de una investigación intensiva sobre estos compuestos.

La quitina es un polímero de N-acetilglucosamina y residuos de glucosamina que se encuentra ampliamente distribuido en la naturaleza, tal es así que constituye el segundo polímero más abundante después de la celulosa. La misma es un polisacárido no tóxico y biodegradable que forma una sustancia córnea y es el principal constituyente de exoesqueleto de insectos, crustáceos y arácnidos. Se encuentra también en setas, levaduras, coral, zooplancton, mariposas, algas y hongos

La quitina es un producto ligero, en polvo o copos de color blanco o amarillento, que puede ser procesado en múltiples derivados.

El quitosano es la forma N-desacetilada de la quitina de la que se obtiene tras sustituir los grupos acetamido por grupos amino. Forma parte de la pared corporal de la mayoría de hongos, levaduras y mohos. Asimismo, se biodegrada en el hombre por la acción de la lisozima

¿En qué se utilizan?

Las aplicaciones de la quitina y quitosano son muy amplias, existiendo sectores en los que su utilización es habitual y conocida, y otros en los que constituye actualmente una interesante vía de investigación:

1- Tratamiento de aguas

Quitina-Quitosano y sus derivados actúan como quelantes de metales de transición y contaminantes ambientales (PCBs), como removedores de iones metálicos (Hg, Cd, Pb, Ag y Ni), como floculantes coagulantes y precipitantes de proteínas, aminoácidos, tintes, colorantes, algas, aceites, metales radioactivos (U y Co), partículas en suspensión y pesticidas. Por ello se emplean en el tratamiento de piscinas y estanques, efluentes de industrias de alimentación y residuos alimenticios (reduciendo la DQO hasta en un 80%), aguas residuales (refinerías de petróleo, plantas procesadoras de pescado, cerveceras, mataderos, etc.) y en el tratamiento de agua de bebida.

2- Industria alimentaria

- Como aditivos en los alimentos: Por sus propiedades como espesantes, gelificantes y emulsificantes se utilizan como mejoradores de la textura, ya que fijan agua y grasa (ej. Quitina cristalina). También se emplean como estabilizantes del color, como agente que previene la precipitación en el vinagre, como aditivos con características nutricionales (fibra dietética, ingrediente funcional), en galletas y pan (previene la disminución del volumen de la masa), como aditivo para alimentación animal (hasta el 10% en alimento para pollos) aumenta el crecimiento, el vigor y el incremento de bifidobacterias en el estomago que bloquean el desarrollo de otros microorganismos y generan lactasa. También son utilizadas en harinas de marisco (shellfish), que contienen proteína quitina y astaxantina y que se usan en alimentación del salmón.

- Envoltura y recubrimiento protector de alimentos: Los films con quitosano son resistentes, duraderos y flexibles con propiedades mecánicas similares a polímeros comerciales de fuerzas medias. Su uso en films comestibles puede favorecer la protección de la vida salvaje, ya que aunque sean ingeridos por algunos animales (el 30% de los peces marinos tienen plásticos en su estómago) pueden ser fácilmente degradados por enzimas existentes en el estómago de algunos de estos. También se emplean junto con otros elementos en recubrimientos para frutas (N,O-carboximetilquitina) retrasando el envejecimiento, disminuyendo la oxidación, las perdidas por transpiración y protegiendo frente al ataque de hongos.

Su acción como protector de alimentos frente a microorganismos (concentraciones =/>del 0,02% protegen frente a E. Coli) como bacterias, levaduras y hongos. Es interesante para la obtención de alimentos mínimamente procesados y para retrasar la aparición del off-flavor en la carne. En concreto, la acción antimicrobiana la realizan privando a los microorganismos de iones vitales (Cu), bloqueando o destruyendo la membrana, filtrando constituyentes intracelulares, y formando complejos polielectrolíticos con polímeros ácidos y células de superficie.

- En procesos industriales: En la recuperación de proteína de desechos de ovoproductos para alimentación animal, como agente purificador del azúcar, clarificador en industrias de bebida (agua, vino, zumo de manzana y zanahoria) sin afectar el color (0,7g/l), como finalizador en zumos (quitosano ácido soluble y soluble en agua), coagulación del queso (2-2,5% pH6, remueve el 90% de los sólidos), retardador del pardeamiento enzimático de jugos de manzana y pera.

3- Medicina.
El quitosano y sus formas derivadas son empleados con éxito en diversos ámbitos de la medicina y en otros su aplicación está en fase de estudio y desarrollo.

- Por sus propiedades antimicrobianas (activa quitanasa y b-gluconasa): Su histocompatibilidad y su capacidad de retención de humedad y de liberación controlada de sustancias así como por sus propiedades mecánicas (elasticidad), las moléculas de quitosano forman parte de vendajes, lentes de contacto, gotas oftalmológicas, cremas y recubrimientos para quemaduras, heridas y úlceras, suturas quirúrgicas reabsorbibles, implantes y cultivos de tejido (eliminando la contaminación por microorganismos).
- Control del colesterol sanguíneo: En los últimos años algunos estudios han demostrado la capacidad del quitosano para reducir de forma efectiva la absorción de grasa de la dieta, reducir la presión sanguínea y disminuir los niveles de colesterol sérico. Todo ello gracias a un mecanismo de formación de enlaces iónicos con los que se fija a diferentes tipos de aniones, tales como ácidos biliares y ácidos grasos libres, y a su capacidad de formar micelas con el colesterol, con lo que disminuye la absorción de ácido cólico y su aporte al hígado.
- Otros campos y acciones: Como la distribución controlada de medicamentos en el organismo (como diluyente de medicamentos y tabletas), transporte de células, acción antitumoral de los oligómeros de quitosano, materiales para ortopedia, estomatología (enfermedad periodontal, antiplaca aumentando el pH), antiácido (previene la gastritis), aumento de la biodisponibilidad del calcio y de la producción de bifidobacterias en el digestivo, estimulante inmunitario, en problemas de intolerancia a la lactosa, secuestrante de sales biliares, protector frente a la diarrea y la constipación y en membranas renales artificiales.
4- Biotecnología.
El quitosano actúa en la inmovilización de enzimas como la glucosa isomerasa, empleándose en lechos para biorreactores, en la separación de proteínas, en biosensores (monitorizando la oxidación de los lípidos en músculo de pescado y crustáceos), en recubrimientos celulares, cromatografía, inmovilización celular, reacción con aldehidos, captación de células y enzimas y en la producción de proteínas de única célula.

5- Agricultura.

En recubrimientos de semillas, como fertilizante y spray foliar, en la conservación de las frutas, como nematocida e insecticida, en la protección frente a plagas y ataque de hongos (induciendo la acción de las quitinasas frente a hongos), como virucida y estimulante del crecimiento (transporte de nutrientes).

6- Cosmética.
Son varias sus aplicaciones por sus propiedades humectantes (cremas de manos, lociones de baño), abrasivas (limpieza de la piel), su polaridad positiva (fijación de los productos a piel y pelo) y no alergenicidad. Se emplea con éxito como matriz apropiada para otros ingredientes, en el cuidado bucal (pasta de dientes y colutorios bucales) y en el tratamiento para la celulitis (patentado).
7- Industria papelera.

Empleo en la elaboración del papel, aumento del rendimiento de la pulpa y de la capacidad de retención de agua (pañuelo de papel), como adhesivo, tratamiento de superficie en el papel (mayor resistencia y mejor fijación de la tinta), papel fotográfico, separación de productos y recuperación de componentes.

8- Tecnologías de membrana.

Para la separación de componentes (filtros moleculares), en columnas cromatográficas, como absorbentes de encapsulación, para el control de permeabilidad, en osmosis inversa, electrodiálisis, quitina magnética y aislamiento de lisozima.

9- Alimentos Nutraceúticos.

En alimentos funcionales (bebidas, barras comestibles, etc.) por sus características de solubilidad y la posibilidad de obtención de múltiples compuestos derivados.

10- Industria textil.

El quitosano se utiliza como agente para evitar el encogimiento de los tejidos y como fijador del color.

Perspectivas

A pesar del gran número de aplicaciones potenciales existentes y el considerable progreso realizado en la investigación de quitina y quitosano, es necesario potenciar su utilización en diversos sectores industriales que, con excepción del campo de la salud humana, se han mostrado hasta ahora reticentes. Ello ha sido debido por un lado a la falta de confianza en la capacidad de las industrias proveedoras para suministrar materia prima, y por el otro al papel negativo que jugaron las patentes ralentizando el desarrollo del mercado. En la actualidad la tendencia del mercado de los productos de quitina y quitosano se dirige a su aplicación dietética y biomédica, pero en un futuro próximo se debería considerar la posibilidad de su utilización para el empaquetado de alimentos y otros productos, a fin de reducir de esta manera el volumen de desechos procedentes de envoltorios y favoreciendo la protección de la vida salvaje.

Asi mismo, dentro de la dinámica actual de reutilización y minimización de residuos, la obtención de compuestos de alto valor como la quitina y quitosano a partir de desechos de crustáceos, representa una interesante oportunidad para la industria.

miércoles, 17 de febrero de 2010

Carbohidratos "buenos" y carbohidratos "malos"

Cuidado con el tipo de carbohidratos que consume – No todos los carbohidratos son iguales. La forma más común de clasificar los carbohidratos es en carbohidratos simples (azúcares) y carbohidratos complejos también conocidos como almidones. Se señala que los carbohidratos complejos contenidos en los vegetales y las viandas se absorben más lentamente ayudando a mantener estables los niveles de glucosa en la sangre. Entre los alimentos compuestos mayormente por carbohidratos complejos se encuentran los granos tales como la avena, la cebada, el arroz y el trigo. También vegetales como las habas, lentejas, maíz, papas y habichuelas. Algunos de estos alimentos han sido procesados o refinados como por ejemplo el pan blanco y el arroz blanco. En este proceso se le remueve gran parte de los nutrientes y la fibra. Sin embargo los granos no refinados contienen estos nutrientes.

En el grupo de carbohidratos simples o azúcares se encuentran algunos azúcares que se encuentran naturalmente en los alimentos como por ejemplo la lactosa en la leche y la fructosa en las frutas. Un buen número de alimentos contiene azúcares añadidos. Por ejemplo, el jarabe que se le agrega a muchas frutas enlatadas durante su procesamiento o el azúcar que se utiliza en la elaboración de distintos tipos de galletas. El consumo de azúcar está asociado a un aumento en los niveles de colesterol y triglicéridos. Esto sucede tanto con el azúcar refinado como con la no refinada. Por esta razón es recomendable reducir o eliminar de la dieta el azúcar añadido. Recuerde que algunos alimentos no mencionan la palabra azúcar y sin embargo poseen un elevado nivel de esta. Cuando vea algún producto que en la etiqueta indique que contiene fructosa, sacarosa, maltosa o fructosa sepa que cada uno de estos es un tipo de azúcar. El concentrado de jugo de uva blanca y el jarabe de maíz que se emplean para endulzar alimentos son también una fuente de azúcar. El jarabe de maíz alto en fructosa que se emplea en mermeladas, jaleas, refrescos, salsa de tomate y hasta en algunos productos que se venden en las tiendas de productos naturales es especialmente problemático y dañino a la salud.

Un tercer tipo de carbohidrato es la fibra. Esta es la parte no digerible de los alimentos de origen vegetal. Cuando consumimos fibra esta mayormente pasa a través de los intestinos sin ser digerida. Sin embargo, aunque por lo general no proporciona calorías ni vitaminas o minerales provee una serie de beneficios importantes a la salud. La fibra provee una sensación de llenura de modo que es menos probable que la persona coma en demasía. La fibra también ayuda a que el sistema digestivo trabaje sin problemas. Se cree que la fibra también puede ayudar a reducir el nivel de colesterol. Se recomienda consumir entre 25 y 30 gramos de fibra diariamente. La mayor parte de las personas que consumen una dieta típica con abundancia de productos refinados consume menos de la mitad de esta cantidad. Algunas buenas fuentes de fibra son los vegetales y frutas, especialmente aquellos cuya cáscara es comestible como el maíz, las habichuelas la manzana, las peras y las uvas. Las frutas con semillas comestibles como por ejemplo, las fresas. Las pastas y el pan hechos con harina integral. La avena, la cebada, el salvado de trigo y otros cereales integrales. Las habichuelas, los frutos secos como las almendras y las nueces. Al comenzar a incrementar su consumo de fibra hágalo gradualmente y aumente su consumo de agua u otros líquidos para evitar el estreñimiento.


El índice glucémico
Otra forma de clasificar los carbohidratos es a base de lo que se conoce como el índice glucémico. Este es un concepto que se ha popularizado en años recientes. El índice glucémico es una medida numérica de cuan rápido los carbohidratos contenidos en un alimento se convierten en glucosa en la sangre. Mientras más bajo es el número más lentamente se convierte un alimento en glucosa. Los alimentos con un índice glucémico bajo ayudan a prevenir enfermedades como la diabetes y estados prediabéticos al igual que la obesidad. Al ayudar a prevenir dichas condiciones el consumo preferente de alimentos con un índice glucémico bajo ayuda a evitar problemas asociados a las mismas tales como enfermedades de las arterias, problemas de memoria e incluso cáncer del colon. Algunos alimentos con índice glucémico bajo son las habichuelas, lentejas, aceitunas, maní, nueces, avena, yogur, fresas y ciruelas. Algunos alimentos de índice glucémico alto son el arroz blanco, los dátiles, las bananas, las hojuelas de maíz (corn flakes), la crema de trigo, las papas y productos de galleteria. Un dato interesante de estos nuevos estudios es que hay algunos alimentos que contienen carbohidratos complejos y sin embargo poseen un índice glucémico elevado, como por ejemplo las papas. El índice glucémico de un alimento puede varias dependiendo de varios factores. Por ejemplo, mientras más maduro esté un banano mayor será su índice glucémico. También, mientras más tiempo dejemos cocer las pastas, mayor será su índice glucémico. Al combinar distintos alimentos en una misma comida el índice glucémico de esta será distinto al de los alimentos individuales. Por estas razones el índice glucémico puede ser utilizado como una guía general pero algunos investigadores consideran que resulta un tanto complejo para depender exclusivamente de éste para planificar las comidas

miércoles, 10 de febrero de 2010

¿Cuál es la Teoría del Diseño Inteligente?

La Teoría del Diseño Inteligente dice que “las causas inteligentes son necesarias para explicar la compleja información de las ricas estructuras de la biología y que estas causas son empíricamente detectables” Ciertas características biológicas desafían la explicación Darwiniana de “coincidencias fortuitas”. Ellas parecen haber sido diseñadas. Puesto que el diseño lógicamente necesita de un diseñador inteligente, la aparición del diseño es citado como evidencia para la existencia de un Diseñador. Hay tres argumentos primarios en la Teoría del Diseño Inteligente: (1) complejidad irreducible, (2) complejidad especifica, y (3) el principio antrópico.

(1) La complejidad irreducible es definida como “… un solo sistema, el cual está compuesto por varias partes interactivas bien integradas que contribuyen a la función básica, en donde el retiro de cualquiera de las partes causa que el sistema deje de funcionar con efectividad.” En otras palabras, la vida es comparada con partes interconectadas que descansan una en la otra a fin de resultar útil. La mutación fortuita puede contribuir al desarrollo de una parte nueva, pero no puede contribuir para el desarrollo concurrente de las múltiples partes necesarias para el funcionamiento del sistema. Por ejemplo, el ojo humano es obviamente un sistema muy útil. Sin el globo ocular (el cual es en sí mismo un complejo sistema irreducible), el nervio óptico, y la corteza visual; una mutación fortuita del ojo, sería en realidad contraproducente para la supervivencia de una especie, y por lo tanto sería eliminada a través del proceso de la selección natural. Un ojo no es un sistema útil, a menos que todas sus partes estén presentes y funcionando apropiadamente al mismo tiempo.

(2) La complejidad especifica es el concepto de que, puesto que patrones complejos específicos pueden ser encontrados en organismos, alguna forma de guía debe haber actuado para su aparición. El argumento de la complejidad especifica, establece que es imposible que a través de un proceso fortuito puedan desarrollarse estos complejos patrones. Por ejemplo, un cuarto lleno con 100 monos y 100 máquinas de escribir pueden eventual-mente producir algunas palabras, o quizá aún hasta una oración, pero jamás producirán una obra Shakesperiana. ¿Y qué tanto más compleja es la vida que una obra de Shakespeare?

(3) El principio antrópico establece que el mundo y el universo están “finamente ajustados” para hacer posible la vida en la tierra. Si la proporción de los elementos en el aire de la tierra fuera alterada en lo más mínimo, muchas especies dejarían de existir rápidamente. Si la tierra estuviera unas pocas millas más cerca o más lejos del sol, muchas especies dejarían de existir. La existencia y el desarrollo de la vida en la tierra requiere de que muchas variables estén perfectamente armonizadas, de manera que sería imposible que todas estas variables llegaran a existir a través de la casualidad o de eventos fortuitos no coordinados.

Mientras que la Teoría del Diseño Inteligente no pretende identificar la fuente de inteligencia (ya sea Dios o OVNIS, etc.) la gran mayoría de los teóricos del Diseño Inteligente, son teístas. Ellos ven la presencia del diseño que trasciende al mundo biológico, como una evidencia de la existencia de Dios. Sin embargo, hay algunos poco ateos que no pueden negar la fuerte evidencia de un diseño, pero que tampoco están dispuestos a reconocer a un Dios Creador. Ellos tienden a interpretar la información, como una evidencia de que la tierra fue sembrada por alguna clase de raza superior o criaturas extraterrestres (alienígenos).

La Teoría del Diseño Inteligente no es Creacionismo Bíblico. Hay una importante diferencia entre las dos posiciones. El Creacionismo Bíblico comienza con una conclusión: que el relato bíblico de la creación es confiable y correcto; que la vida en la Tierra fue diseñada por un Agente Inteligente (Dios). Entonces ellos buscan evidencias de una esfera natural para respaldar esta conclusión. Los teóricos del Diseño Inteligente comienzan con una esfera natural y alcanzan su conclusión subsecuentemente: que la vida en la Tierra fue diseñada por un Agente Inteligente (quienquiera que éste sea).

miércoles, 3 de febrero de 2010

Bienvenidos a un nuevo semestre

Bienvenidos a un nuevo curso de Bioquímica.
Este semestre el curso tendrá el horario de 4 a 6:30 los dias miercoles en la tarde y el laboratorio será los jueves también en la tarde de 2 a 4 en el laboratorio de química (tercer piso del bloque de laboratorios)- Este semestre tendremos tres examenes parciales escritos, los informes de laboratorio y la participación en el blog, para un total de 5 notas.
En cualquier caso cada aspecto tiene un valor del 20% de la nota final, para un total de 100%.
Pero si el promedio de notas de los parciales es menor a 2.5, la nota definitiva se calculará sin tener en cuenta la participación en el blog, o sea 25% cada parcial y 25% los informes de laboratorio, para un total de 100%.

El microdiseño y el material del curso lo pueden encontrar en esta misma página en el enlace Material curso, al margen izquierdo de esta página.

Tengan en cuenta que la participación en el blog es de caracter obligatorio y sus comentarios deben ser registrados a mas tardar el dia miercoles siguiente al dia de publicación del tema. Esto es, regularmente tienen 7 dias para registrar sus comentarios. Una vez concluido el tiempo para registrar comentarios el sistema no los aceptará. La experiencia de semestres pasados es que muchos estudiantes intentan hacer sus comentarios luego de vencido y el plazo y por no registrarse en el sistema el comentario la nota en dicho tema es de cero. Igual que cuando no se participa, asi que evitese problemas y dificultades al final del semestre.

Finalmente, los comentarios en el blog deben ser originales (no copias de textos encontrados en internet o libros) se hará control de eso, y además pertinentes, serios y en la medida de lo posible argumentativos, y es valido controvertir con otros compañeros.

Buena suerte y buenas notas
Eduardo