Begoña Ruiz

Madrid, 25/06/2019

Biotecnología para alimentación segura y saludable

Somos un centro tecnológico cuya MISIÓN es aportar valor a la empresa liderando la innovación y el desarrollo tecnológico de forma responsable y comprometida.

• Alimentación y Salud

• Calidad y Seguridad Alimentaria

• Diseño y Producción Industrial

• Sostenibilidad, medioambiente

• Consumidor

• Tecnología de alimentos

• Biotecnología

• Nanotecnología

• Electrónica y comunicaciones

• Tecnologías químicas

• Tecnologías energéticas y medioambientales

• Tecnologías de envase

Líneas prioritarias

Know howSectores

Energía

Alimentación

Packaging

Farma

Química

Cosmética

públicos

empresa14,7M€

Equipo de +200 expertos multidisciplinar

700 empresas asociadas y 1300 clientes

Fuentes:

→ MICROORGANISMOS→ CÉLULAS

> Biotecnología y alimentación en AINIA

•Péptidos bioactivos

•Probióticos

•Etc.

Funcionalidad saludable

•Enzimas para modificación de texturas

•Pigmentos

•Etc.

Funcionalidad tecnológica

•Bacteriocinas

•Lisinas

•Enzimas para reducción de alérgenos

Seguridad alimentaria

•Single cell proteins

•Carne cultivada

Fuentes alternativas de proteínas

Escalas:

→ Bancada→ 1L→ 5L→ 20L→ 200L

> ¿Cómo obtenemos un ingrediente a partir de

un microorganismo?

✓ DISEÑAR EL PROCESO (microorganismo y bioproceso)

Microorganismo o célula (origen natural, recombinante)

Bioproceso (variables intensivas, extensivas, productividad)

✓ POTENCIAR SU EFECTO (procesado downstream)

Operaciones de separación (concentración)

Estabilización por liofilización

Microencapsulación (protección, funcionalización…)

✓ VALIDAR SU ACCIÓN (evidencias científicas)

Funcionalidad saludable: biodisponibilidad y bioactividad con modelos preclínicos in vitro, ensayos in vivo con hospitales de referencia.

Otras funcionalidades (antimicrobianos, funciones tecnológicas): diseño de pruebas experimentales en función de la aplicación.

▪ Aislamiento y conservación

▪ Caracterización genética

▪ Identificación: MALDI-TOF, microscopía electrónica, genes de AMR, secuenciación masiva…

▪ Evaluación de la actividad in vitro:

▪ Producción de compuestos de interés

▪ Potencial probiótico

▪ Modelos celulares

▪ Resistencia GI, biodisponibilidad…

Aislamiento, conservación, caracterización

> Diseñar el proceso: el microorganismo

Áreas de TrabajoDefinición, optimización y escalado

• Cinéticas de crecimiento

• Selección y optimización de variables (medios de cultivo, temperatura, factor de inoculación, agitación, aeración)

• Mejora resistencia a post-procesos

• Balances de materia y energía

• Estudios de viabilidad técnica y económica

• Etc.

> Diseñar el proceso: el bioproceso

Áreas de TrabajoSeparación física

•Centrifugación

•Filtración tangencial

• Microfiltración

• Ultrafiltración

•Purificación (FPLC)

•Purificación mediante tecnologías de extracción (FSC)

Lactobacillus spp.

Bacillusspp.

Saccharomycessp.

colony-forming units/g beforespray dryingcolony-forming units/g afterspray drying

•Liofilización

•Microencapsulación

> Potenciar su efecto

Estabilización, protección, funcionalización

> Ejemplo: Microorganismos probióticos

Aislamiento de Cepas probióticas

Caracterización de la actividad probiótica: Ensayos in-vitro

Selección de la cepa con capacidad probiótica

Definición del proceso de bioproducción

Estabilización de la cepa probiótica

Selección de enzimas proteolíticas o de microorganismos con capacidad proteolítica

Definición del proceso de hidrólisis

Fraccionamiento de material proteico mediante ultrafiltración

Caracterización de las fracciones proteicas: Ensayos in-vitro para evaluación de la bioactividad

Purificación del péptido bioactivo (FPLC) y estabilización

> Ejemplo: péptidos bioactivos

> Validar su acción: evaluación preclínica in vitro

Resistencia masticación

Resistencia gastrointestinal

Bioaccesibilidad

Biodisponibilidad

Funcionalidad

Modelos celulares

Biodisponibilidad: Sistema intestinal Funcionalidad: órgano diana

> Ejemplo: ingrediente proteico basado en

suero lácteo

✓ El ingrediente basado en proteínas del suero tuvo una alta digestibilidad (>70%) y la mayoría de los aminoácidos esenciales tuvieron una puntuación de PDCAAS >1

✓ efecto antioxidante con un aumento 60% la relación GSH / GSSG en los hepatocitos.

✓ Efecto antihipertensivo: incremento del 50% la liberación de NO en las células endoteliales.

Bacteriófagos Endolisinas

Pueden usarse como herramienta terapéutica contrainfecciones bacterianas.

Los enzibióticos se han usado con éxito para controlarinfecciones causadas por bacterias patógenasresistentes a antibióticos en modelos animales.

Permiten anclarse selectivamente sobre la paredbacteriana sin dañar al resto de la microbiota.

Elimina la bacteria diana por contacto.

> Seguridad alimentaria: nuevos antimicrobianos

Alertas automáticas ante

desviaciones en APPCC

Lugares donde puede darse un riesgo

mayor

Identificar causas: MMPP, prácticas,

procesos higienicos no efectivos…Seguimiento de indicadores

Diagnóstico e identificación de anomalías

Predicción (experimental)

Producción

Laboratorio /

Biosensor /

Metagenómica

DATOS

Software avanzado basado

en inteligencia de datos

Semáforo de riesgo global

Predicción de probabilidad de

presencia en producto terminado

Seguimiento de acciones para mitigar

el riesgo

Seguimiento de decisiones de gestión

del producto terminado en riesgo

> Seguridad alimentaria: predicción de riesgo

con IA y herramientas biotecnológicas de

detección

La biotecnología permite obtener compuestos bioactivos a través de bioproducción, biosíntesis y biocatálisis. Esos ingredientes podrían producirse utilizando microorganismos seleccionados, microalgas o enzimas, o células eucariotas. Estos ingredientes tienen un alto valor añadido, siendo una alternativa eficaz a los convencionales.

Los modelos in vitro son herramientas útiles para diseñar,cribar y desarrollar ingredientes y/o productos funcionalesdebido a que permiten estudiar su impacto en la saludhumana mediante la evaluación de la bioaccesibilidad, labiodisponibilidad, la bioactividad y la interacción con lamicrobiota.

> EN RESUMEN…

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

¿Preguntas?

Begoña Ruiz

bruiz@ainia.es

672480042