Biotecnologia-IBQ-2002

artículos

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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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

artículos


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

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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


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


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

artículos


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


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


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


• 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


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.

Bibliografía

1. Aiba, S., Humphrey, A. E. and Millis, N.F. (1973). Biochemical Engineering, 2nd ed., Academic Press, N.Y. (1973)

2. ANUIES.(2002) Página Web: http://www.anuies.mx

3. Bolivar, F. Z. (1997). Biotechnology in Mexico: Planning for the Future. Nature Biotechnology. 15:742-743

4. Brauer, H. (1985). Biotechnology, vol. 2, Fundamentals of Biochemical Engineering, Weinheim, Federal Republic

of Germany

artículos


5. CONACYT (2002). Página Web: http://www.conacyt.mx

6. De la Torre, M.M. (2001). Enseñanza de la Biotecnología: ¿Ingeniería vs Biología Molecular?. Biotecnología, Vol.

6, No. 1, 8-13

7. Federación Europea de Biotecnología. (2001). Página Web: http://efbweb.org

8. Galindo, E. y Barzana, E. (1994). La Ingeniería Bioquímica, Factor Clave en la Comercialización de

Biotecnologías. Ciencia y Desarrollo, mayo-Junio

9. García-Garibay, M. (2000). La Biotecnología Alimentaria del Nuevo Siglo. Biotecnología, Vol. 5, No. 2, 56-59

10. Humphrey, A. E. (1991). Elmer L. Gaden Jr. Father of Biochemical Engineering. Biotech. & Bioeng. 37. 995-997

11. Osuna-Castro, J.A. y Paredes-López, O. (2001). Aplicaciones de la Biotecnología Molecular para la Producción de

Alimentos. Biotecnología, Vol. 6, No. 1, 14-37

12. Paredes-López. O. (1996). La Biotecnología y la Formación de Biotecnólogos en México ¿Cuál impacto en la

sociedad?. Fronteras en Biotecnología y Bioingeniería. SMBB. 19-27

13. Quintero, R. R. (2001). Biotecnología y Generación de Riqueza en México. Conferencia Magistral. IX Congreso

Nacional de Biotecnología y Bioingeniería, XIII Congreso Nacional de Ingeniería Bioquímica y II Congreso

Internacional de Ingeniería Bioquímica. Veracruz, Ver.

14. Rodríguez-Serrano, G, (1999). Avances en Purificación y Aplicación de Enzimas en Biotecnología. Capítulo I.

UAM-Iztapalapa. 15-22

15. Rosales, M. D. (2000). Semblanza de la Carrera de Ingeniería Bioquímica. Boletín del Colegio Mexicano de

Ingenieros Bioquímicos A. C, No 1. 3-8

16. SEP-SEIT. (1993). Reforma de la Educación Superior Tecnológica. Carrera de Ingeniería Bioquímica. Documento

6. SEP-SEIT-DGIT. México. D. F.

17. Soberón, X. M. (1995). Retos y Perspectivas de la Biotecnología Contemporánea. I Congreso Internacional de

Ciencias e Ingenierías del Área Químico-biológica. Febrero 27.

18. Shuler, M. L. and Kargi, F. (1992). Bioprocess Engineering 1/e. Prentice Hall. USA

19. VIII Reunión Nacional de Seguimiento Curricular. (2000). DGIT. Aguascalientes, Ags. 28 de Noviembre al 1 de

Diciembre.

20. Viniegra, G. G. (1999). El Paradigma de la Biotecnología del Siglo XXI. Biotecnología, Vol. 4, No.

21. 3. 107-111

Biotecnologia-IBQ-2002

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