Un equipo de científicos del Instituto Politécnico y Universidad Estatal de Virginia (Virginia Tech) de Estados Unidos ha logrado transformar la celulosa en almidón, un proceso que potencialmente podría convertir en fuente de nutrientes a plantas que no son cultivadas para la alimentación.
Y.H. Percival Zhang, profesor de la Facultad de ciencias agrícolas y de la Facultad de ingeniería de dicho centro , ha dirigido al equipo de investigadores de un proyecto que podría ayudar a alimentar a una población mundial que se espera alcance los nueve mil millones de personas en 2050.
El almidón es uno de los componentes más importantes de la dieta humana y proporciona entre un 20 y un 40% de nuestra ingesta calórica diaria. Los resultados de la investigación han sido publicados en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Nueva fuente de alimento
La celulosa es el material de soporte de las paredes celulares de las plantas y es el carbohidrato más común en la Tierra.
Este nuevo desarrollo abre la puerta a la posibilidad de crear alimentos a partir de cualquier planta, reduciendo la necesidad de cultivos que requieren fertilizantes, pesticidas y grandes cantidades de agua.
El tipo de almidón que el equipo de Zhang ha producido es la amilosa, que actúa como una buena fuente de fibra dietética. Se ha demostrado que la amilosa además disminuye el riesgo de obesidad y de diabetes, informa el Virginia Tech en un comunicado.
Pero el avance resulta prometedor en muchos sectores, más allá de su potencial valor alimenticio. Según Zhang, "además de servir como fuente de alimento, el almidón se puede utilizar para la fabricación de películas biodegradables, comestibles y transparentes, destinadas al envasado de comida. Podría incluso usarse para trasportar hidrógeno y resolver los problemas relacionados con el almacenamiento y la distribución de este elemento".
Y.H. Percival Zhang, profesor de la Facultad de ciencias agrícolas y de la Facultad de ingeniería de dicho centro , ha dirigido al equipo de investigadores de un proyecto que podría ayudar a alimentar a una población mundial que se espera alcance los nueve mil millones de personas en 2050.
El almidón es uno de los componentes más importantes de la dieta humana y proporciona entre un 20 y un 40% de nuestra ingesta calórica diaria. Los resultados de la investigación han sido publicados en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Nueva fuente de alimento
La celulosa es el material de soporte de las paredes celulares de las plantas y es el carbohidrato más común en la Tierra.
Este nuevo desarrollo abre la puerta a la posibilidad de crear alimentos a partir de cualquier planta, reduciendo la necesidad de cultivos que requieren fertilizantes, pesticidas y grandes cantidades de agua.
El tipo de almidón que el equipo de Zhang ha producido es la amilosa, que actúa como una buena fuente de fibra dietética. Se ha demostrado que la amilosa además disminuye el riesgo de obesidad y de diabetes, informa el Virginia Tech en un comunicado.
Pero el avance resulta prometedor en muchos sectores, más allá de su potencial valor alimenticio. Según Zhang, "además de servir como fuente de alimento, el almidón se puede utilizar para la fabricación de películas biodegradables, comestibles y transparentes, destinadas al envasado de comida. Podría incluso usarse para trasportar hidrógeno y resolver los problemas relacionados con el almacenamiento y la distribución de este elemento".
Un procedimiento en cascada
Para transformar la celulosa en amilosa, Zhang aplicó un novedoso procedimiento que implica cascadas (reacciones químicas en las que los productos de una reacción se consumen en la siguiente reacción) enzimáticas.
"La celulosa y el almidón tienen la misma fórmula química", explica el científico. "La diferencia está en sus enlaces químicos. Nuestra idea era utilizar una cascada enzimática para romper los lazos de la celulosa, lo que permitió su reconfiguración como almidón", añade.
Con este nuevo método, aproximadamente un 30% de la celulosa de material vegetal no alimenticio (como rastrojo del maíz) puede ser transformado en amilosa. El resto del material empleado es transformado en glucosa, que puede usarse para la producción del etanol.
Producción comercial sencilla
El rastrojo del maíz está compuesto por el tallo, las hojas, y la cáscara de la planta, que quedan después de la cosecha de las mazorcas. Pero este mismo proceso puede aplicarse a cualquier planta. Además, puede extenderse fácilmente a la producción comercial, ya que no requiere de un equipo costoso, de calor ni reactivos químicos, y no genera residuos.
El desarrollo de este método, bautizado como “biotransformación enzimática simultánea y fermentación microbiana” (simultaneous enzymatic biotransformation and microbial fermentation), ha sido respaldado por el Departamento de Ingeniería de Sistemas Biológicos del Virginia Tech y diversas instituciones estadounidenses.
Para transformar la celulosa en amilosa, Zhang aplicó un novedoso procedimiento que implica cascadas (reacciones químicas en las que los productos de una reacción se consumen en la siguiente reacción) enzimáticas.
"La celulosa y el almidón tienen la misma fórmula química", explica el científico. "La diferencia está en sus enlaces químicos. Nuestra idea era utilizar una cascada enzimática para romper los lazos de la celulosa, lo que permitió su reconfiguración como almidón", añade.
Con este nuevo método, aproximadamente un 30% de la celulosa de material vegetal no alimenticio (como rastrojo del maíz) puede ser transformado en amilosa. El resto del material empleado es transformado en glucosa, que puede usarse para la producción del etanol.
Producción comercial sencilla
El rastrojo del maíz está compuesto por el tallo, las hojas, y la cáscara de la planta, que quedan después de la cosecha de las mazorcas. Pero este mismo proceso puede aplicarse a cualquier planta. Además, puede extenderse fácilmente a la producción comercial, ya que no requiere de un equipo costoso, de calor ni reactivos químicos, y no genera residuos.
El desarrollo de este método, bautizado como “biotransformación enzimática simultánea y fermentación microbiana” (simultaneous enzymatic biotransformation and microbial fermentation), ha sido respaldado por el Departamento de Ingeniería de Sistemas Biológicos del Virginia Tech y diversas instituciones estadounidenses.
Referencia bibliográfica:
C. You, H. Chen, S. Myung, N. Sathitsuksanoh, H. Ma, X.-Z. Zhang, J. Li, Y.- H. P. Zhang. Enzymatic transformation of nonfood biomass to starch. Proceedings of the National Academy of Sciences (2013) DOI: 10.1073/pnas.1302420110.
C. You, H. Chen, S. Myung, N. Sathitsuksanoh, H. Ma, X.-Z. Zhang, J. Li, Y.- H. P. Zhang. Enzymatic transformation of nonfood biomass to starch. Proceedings of the National Academy of Sciences (2013) DOI: 10.1073/pnas.1302420110.