Las innovaciones tecnológicas encuentran en la naturaleza un modelo de sostenibilidad. La naturaleza siempre alcanza sus objetivos conservando sus recursos y reciclando completamente sus residuos. Pensando en esto, investigadores de diversas áreas han comenzado a observarla para inspirarse en encontrar soluciones para los desafíos del día a día y en la innovación de sus productos, desarrollando metodologías y procesos más sostenibles que puedan generar un menor impacto ambiental.
Varios estudios han mostrado que la biotecnología puede ser una alternativa sostenible para la obtención de ingredientes aromáticos para la industria de la perfumería. En este contexto se pueden destacar las siguientes estrategias tecnológicas: ingredientes obtenidos por biocatálisis (utilizando microorganismos silvestres o ingenierizados y enzimas) y cultivo de células vegetales.
Biocatálisis
La utilización de enzimas (aisladas o provenientes de microorganismos) como catalizadores para promover modificaciones específicas en determinado sustrato es conocida como biocatálisis.
Los microorganismos contienen una variedad de enzimas como oxidasas, reductasas, hidrolasas, entre otras, que son capaces de promover reacciones selectivas generando productos de gran interés químico. Por ejemplo, el hongo Penicillium digitatum es capaz de transformar un sustrato (limoneno) presente en las cáscaras de frutos cítricos en compuestos aromáticos importantes para la perfumería como el alcohol périlico, carvona y a-terpineol. A través de la biotransformación del isoeugenol por la bacteria Pseudomonas putida se puede obtener vainillina y derivados, de la misma forma, sustancias con notas olfativas de rosas como el 2-feniletanol pueden ser obtenidas a partir de la L-fenilalanina por la levadura Saccharomyces vini.
La ingeniería genética de vías metabólicas secundarias es la herramienta más nueva y prometedora para la mejora de la producción de ingredientes volátiles. Un trabajo reciente publicado por Maury y colaboradores demuestra el uso de la ingeniería genética promoviendo la inserción de genes de plantas en levaduras del género Saccharomyces. Así, estas levaduras logran producir sustancias importantes para la industria de la perfumería como los componentes mayoritarios de los aceites esenciales de Patchouli (patchoulol) y Sándalo (a- y b-santalol).
En la naturaleza tenemos como ejemplo la degradación enzimática de los carotenoides que ocurre de forma natural generando compuestos aromáticos derivados que presentan actividad fungicida. Un ejemplo de la biocatálisis utilizando enzimas libres o inmovilizadas como catalizadores es la conversión del b-caroteno en sus derivados fenólicos y aromáticos (b-ionona y b-damascenona).
Cultivo de células vegetales
La cultura de células vegetales aparece como otra técnica potencial para la producción de una gran variedad de metabolitos secundarios. Cada célula vegetal contiene la información genética necesaria para producir los componentes químicos presentes en la planta como un todo. La capacidad totipotente (posibilidad de formación de cualquier tipo de tejido vegetal) de células meristemáticas (indiferenciadas) permite el direccionamiento genético y bioquímico para el desarrollo de partes específicas de la planta. Después de la elección ideal de la parte de la planta que queremos producir, podemos dirigir un aumento de la producción de los compuestos de interés enriqueciendo el medio de cultivo con precursores químicos específicos de activación de esta vía biosintética. Ejemplos del empleo de la cultura de células vegetales como una alternativa para la producción de compuestos aromáticos son el cultivo de células vegetales de Perilla frutescens para producir monoterpenos, así como la producción de cariofileno a partir de células de Lindera strychnifolia.
A pesar de muchos avances relevantes, la aplicación directa de estas estrategias, en escala industrial, aún se encuentra con algunos obstáculos, como el bajo rendimiento y la formación de una mezcla compleja de compuestos de difícil separación. La optimización de estos procesos tanto los fermentativos como los enzimáticos, para la producción en escala industrial de compuestos de alto valor agregado, sigue siendo un cuello de botella tecnológico importante para atender la creciente tendencia del mercado por materias primas aromáticas naturales y de calidad. Todo esto, convierte la obtención de ingredientes aromáticos por procesos biotecnológicos en un área importante para la investigación y el desarrollo.
Por Renata Rabelo Schefer y Noemi Jacques Vieira - Investigadoras del grupo de Ciencia y Tecnología de Ingredientes de Natura.
Sugerencia para lectura:
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