Biotecnología Industrial
Sectores: Agropecuario | Agua y medio ambiente | Alimentos y bedidas | Salud humana y animal | Bioprocesos y energía
“La Unidad de Biotecnología Industrial está enfocada en la generación de conocimiento con el propósito de encontrar soluciones biotecnológicas para el desarrollo sustentable de bioprocesos y energías renovables. En conjunto con las líneas de investigación del CIATEJ, atiende de manera transversal los sectores Agropecuario, Agua y Medio Ambiente, Alimentos y bebidas, Salud Humana y Animal y Bioprocesos y Energía”.
Generalidades
La Unidad de Biotecnología industrial se orienta hacia al desarrollo de productos y servicios en sectores claves de la industria agroalimentaria tales como: la biotransformación, el aprovechamiento de residuos agroindustriales y el desarrollo de bio-combustibles. Adicionalmente, otros de los aspectos relevantes, es la obtención de biocatalizadores a partir del aislamiento de microorganismos y la implementación de métodos de selección, así como el diseño y aplicación de enzimas para la obtención de compuestos bio-activos y metabolitos de interés comercial.
Nuestro propósito es atender con integridad, eficiencia y eficacia al sector de Bioprocesos y Energía Sustentable; ofrecer una gama de servicios biotecnológicos que ayuden a mejorar procesos y productos en un escenario de colaboración abierta entre diferentes actores para que nos haga más competitivos.
Somos un equipo de 18 personas identificadas plenamente con los valores y filosofía del CIATEJ, atentas a las necesidades de clientes y colaboradores para ofrecerles propuestas innovadoras.
Nos actualizamos constantemente y trabajamos en equipo para atender de forma integral los retos globales a través de I+D+i y la prestación de servicios altamente especializados para la optimización de procesos fermentativos y aplicación de biocatalizadores, todo bajo un sistema de gestión de calidad.
Para cumplir nuestros objetivos y compromisos con nuestros clientes, contamos con equipos e instrumentos de vanguardia. Nos caracterizamos por el trabajo multidisciplinario en colaboración con otros Centros Públicos, universidades e industria tanto nacionales como internacionales, siempre en la búsqueda de soluciones innovadoras.
El éxito del sector de los Bioprocesos y Energías Sustentables se enriquece con la conjunción de factores como el cumplimientos de normas que favorezcan la aplicación biotecnológica en procesos industriales.
Sublíneas de Investigación
Diseño y optimización de procesos fermentativos
Temas
- Red temática mexicana aprovechamiento integral sustentable y biotecnología de los agaves. Redes CONACYT.
- Estudio de la producción de ésteres por levaduras no-Saccharomyces con un enfoque multidiciplinario. Ciencia Básica CONACYT 2016.
- Estudio de los patrones de bioacumulación para el Control de los niveles de metales pesados en peces cultivados. Problemas Nacionales CONACYT.
- Caracterización de consorcios microbianos involucrados en la producción de tequila y estudio de las interacciones entre bacterias y levaduras nativas. Ciencia Básica CONACYT 2016
Patentes
Otorgadas
- Cepa de Torulaspora delbrueckii y procesos de producción de enzimas y de fructooligosacaridos de cadenas cortas por síntesis enzimática a partir de la misma.
- Cepa de Candida apicola y proceso de producción de enzimas y de fructooligosacaridos de cadenas cortas por síntesis enzimática a partir de la misma.
- Cepa de Candida apícola y proceso de producción de enzimas y de fructooligosacaridos de cadenas cortas por síntesis enzimática a partir de la misma.
- Cepa de Kluyveromyces marxianus y proceso de sacarificación-fermentación simultánea de fructanos ramificados provenientes de plantas del género agave, gramíneas y pastos para la producción de bioetanol, tequila y metabolitos.
- Proceso de hidrólisis enzimática de fructanos mediante el uso de células permeabilizadas de levaduras del género Kluyveromyces.
Infraestructura
NIVEL LABORATORIO
- Sala de cultivos a temperatura controlada (25-50°C)
NIVEL PILOTO
- Planta piloto
Publicaciones
- Kirchmayr M. R., Segura-García L. E., Lappe-Oliveras P., Moreno-Terrazas R., de la Rosa M., Gschaedler Mathis A. “Impact of environmental conditions and process modifications on microbial diversity, fermentation efficiency and chemical profile during the fermentation of Mezcal in Oaxaca” LWT - Food Science and Technology. 2017. 79: 160-169.
- Calderón-Soto L.F., Méndez-González J.M., Herrera-López E.J., Ghommidh C., Femat R. “Determination of experimental and mathematical oscillatory conditions for Zymomonas mobilis with different death rates for viable and VBNC cells” Chemical Engineering Research and Design. 2017. 123:407–415.
- Oxidative stress and antioxidant response in a thermotolerant yeast. Mejía-Barajas, J.A., Montoya-Pérez, R., Salgado-Garciglia, R., (...), Arellano-Plaza, M., Saavedra-Molina, A. Brazilian Journal of Microbiology. 2017, 48 (2), pp. 326-332.
- Probiotic properties of Weissella cibaria and Leuconostoc citreum isolated from Tejuino – A typical Mexican beverage. Silva, M.S., Ramos, C.L., González-Avila, M., Gschaedler, A., Arrizon, J., Schwan, R.F., Dias, D.R. LWT - Food Science and Technology. 2017, 86, pp. 227-232.
- Contribution of non-conventional yeasts in alcoholic beverages. Gschaedler, A. Current Opinion in Food Science. 2017, 13, pp. 73-77
- Martínez-Delgado, A. A., Khandual, S., Villanueva–Rodríguez, S. J. Chemical stability of astaxanthin integrated into a food matrix: Effects of food processing and methods for preservation. Food Chemistry, 2017. 225, 23-30.
Proyectos de la Sublínea de Investigación
Caracterización
- Inóculos microbianos (levaduras, bacterias, esporas)
- Alimentos y bebidas fermentadas
- Identificación molecular de microorganismos
Fermentaciones nivel laboratorio
- Fermentaciones sumergidas y sólidas
- Diagnóstico de procesos fermentativos
- Estudio de dinámicas poblacionales de microorganismos
Fermentaciones nivel piloto
- Producción de biocarburantes
- Escalamientos de procesos fermentativos
- “Downstream processing”
Producción de metabolitos
- Producción de probióticos
- Suplementos alimenticios microbianos (proteína, pigmentos)
- Producción de antimicrobianos
Diseño, optimización y aplicación de biocatalizadores
Personal de Investigación
Esta sublínea está orientada a la búsqueda y selección de enzimas con aplicaciones en distintos sectores de la industria. Una vez que las enzimas han sido seleccionadas mediante procesos de cribado específicos, desarrollamos bioprocesos para su producción ya sea de forma nativa o recombinante, desde nivel laboratorio hasta nivel piloto. De ser necesario, las propiedades de las enzimas producidas son mejoradas por ingeniería de proteínas y posteriormente inmovilizadas para su aplicación como biocatalizadores. Finalmente se trabaja sobre la ingeniería de las reacciones para aplicar dichos biocatalizadores en la síntesis de metabolitos como nutracéuticos, cosmecéuticos, antimicrobianos, biofármacos, biodiesel, biolubricantes, biopolímeros, entre otros.
Objetivo
Proveer soluciones innovadoras y sustentables a través del diseño de biocatalizadores que permitan solventar problemáticas de la industria enfocada a procesos biotecnológicos, farmacéuticos, agropecuarios, alimentarios y de servicios. Tenemos el propósito de formar recursos humanos altamente especializados, interesados en el diseño de enzimas a la medida para su aplicación en procesos biotecnológicos.
Patentes
Solicitadas
- Moléculas bioconjugadas con actividades biológicas y tecnofuncionales, su proceso de obtención y usos. MX/2018/12316
- Proceso de hidrólisis enzimática de fructanos mediante el uso de células permeabilizadas de levaduras del género Kluyveromyces. MX/E/2019/048054.
- Proceso biotecnológico para la detoxificación y obtención concomitante de biocarburantes/biolubricantes a partir de pastas de oleaginosas MX/a/2015/016461.
- Síntesis de alquil ferulato/p-cumarato a partir de un polvo concentrado de nejayote. MX/a/2016/016489.
- Proceso para obtener lipasas y/o pasta de levaduras utilizando Yarrowia MX/a/2018/014040.
- Proceso de producción de fructooligosacáridos a partir de sacarosa mediante el uso de células permeadas de género Candida. MX/a/2015/014004.
- Proceso de obtención de fructanos de agave joven y uso como ingrediente funcional MX/a/2013/004901.
Infraestructura
El laboratorio de biocatálisis tiene los equipos necesarios para la búsqueda rápida, purificación, caracterización y aplicación de enzimas como biocatalizadores en microreactores enzimáticos.
Disponemos también de una línea de procesos para la biocatálisis dentro de nuestra planta piloto, con reactores para la hidrólisis y síntesis enzimática en medios no convencionales. Además, tenemos un espacio destinado a la síntesis orgánica, lo que nos permite generar intermediarios para la síntesis enzimática.
La sublínea de Diseño, optimización y aplicación de biocatalizadores, cuenta con los laboratorios de:
- Laboratorio de Procesos Enzimáticos
- Planta Piloto de Bioprocesos
- Laboratorio de Síntesis Orgánica
- Laboratorio de Innovación en Bioenergéticos y Bioprocesos Avanzados (LIBBA)
Publicaciones
- Lipases and Phospholipases: Methods and Protocols. Editors: SANDOVAL, GEORGINA. Editoria: Spinger Nature. https://www.springer.com/gp/book/9781493986712
- Barrera, I, Amezcua, M, Estupiñan, L, Martinez, T, Aburto, J. (2016) Technical and economical evaluation of bioethanol production from lignocellulosic residues in Mexico: Case of sugarcane and Blue Agave bagasses. Chemical Engineering Research and Design.
- Núñez-López G, Herrera-González A, Hernández L, Amaya L, Sandoval G, Gschaedler A, Arrizon J, Remaud-Simeon M, Morel S. (2019) Fructozylation ef phenolic compounds by Gluconacetobacter diazatrophicus. Enzyme and Microbial Technology, 122: 19-25.
- Tania Diaz-Vidal, Vicente Paul Armenta-Perez, Luis Carlos Rosales-Rivera, Juan C. Mateos-Díaz, Jorge A. Rodríguez. “Cross-linked enzyme aggregates of recombinant Candida antarctica lipase B for the efficient synthesis of olvanil, a nonpungent capsaicin analogue”. Biotechnology progress, 2019, Vol. 35(4): 1-11. DOI: 10.1002/btpr.2807.
- Cell surface display of proteins on filamentous fungi, Urbar-Ulloa J, Montaño-Silva P, Ramírez-Pelayo AS, Fernández-Castillo E, Amaya-Dalgado L, Rodríguez-Garay B, Verdín J. Applied Microbiology and Biotechnology (2019), 103, 6949-6972.
- Evelyn Romero Borbón, Daniel Grajales Hernández, Lorena Ramírez Velasco, Mariana Armendáriz Ruiz, Jorge Alberto Rodríguez González, Luis Alberto Cira Chávez, María Isabel Estrada Alvarado, Juan Carlos Mateos-Díaz. “Type C feruloyl esterase from Aspergillus ochraceus: A butanol specific biocatalyst for the synthesis of hydroxycinnamates in a ternary solvent system” Electronic Journal of Biotechnology, 2018, 35: 1-9.
- Leticia Casas-Godoy, Francisco Gasteazoro, Sophie Duquesne, Florence Bordes, AlainMarty, Georgina Sandoval, Lipases: An Overview, Methods Mol Biol 1835 (2018) 3-38.DOI: 3-38. 10.1007/978-1-4939-8672-9_1
- Peña-Maravilla, M., Calixto-Romo, M.A., Guillén-Navarro, K., Sánchez, J. E., Amaya- Delgado, L. (2017). Cellulases and xylanases expression by Penicillium citrinum strain CGETCR in SSF using coffee pulp as substrate. RMIQ. 16(3):757-769.
- Delgado-García, M., Flores-Gallegos, A. C., Kirchmayr, M., Rodríguez, J. A., Mateos-Díaz, J. C., Aguilar, C. N., ... & Camacho-Ruíz, R. M. (2019). Bioprospection of proteases from Halobacillus andaensis for bioactive peptide production from fish muscle protein. Electronic Journal of Biotechnology, 39, 52-60.
Proyectos de la Sublínea de Investigación
Clúster Biodiésel Avanzado
El Clúster Biodiésel Avanzado (BDA), es un Consorcio de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CIDT) que conjunta las capacidades e infraestructura material y humana de Centros de Investigación, Universidades y Empresas para desarrollar, validar y transferir tecnologías limpias, sustentables y novedosas; que promuevan y fortalezcan la cadena de valor del BDA y biocombustibles derivados, para transporte, maquinaria agrícola y generación de electricidad y calor. Igualmente promovemos y verificamos el cumplimiento de la normatividad aplicable para la calidad del biodiésel.
Centro Mexicano de Innovación en Bioenergía|| Fondo de Sustentabilidad Energética (SENER-CONACYT)
CONACYT Ciencia Básica
Estudios Funcionales de enzimas lipolíticas de Ustilago maydis (Huitlacoche):
Una nueva fuente potencial de biocatalizadores
Apoyado por CONACYT Convocatoria Ciencia Básica: 242544-2014.
Proyectos de Desarrollo Científico para atender Problemas Nacionales, 2017
Aprovechamiento integral del nejayote para la obtención concomitante de agua tratada
y moléculas biotecnológicas de alto valor agregado.
CEMIBIO CONACYT- SENER
Biocombustibles Lignocelulósicos para el sector autotransporte. Sustentabilidad Energética. (2016-2020). Producción de etanol de 2da generación.
CONACYT-SENER Sustentabilidad Energética 2014
"Optimización de la producción de biocombustibles a partir del bagazo de agave: funcionalización de la superficie celular de hongos filamentosos para mejorar su capacidad lignocelulolítica acoplada a la producción de lípidos para biodiesel", dentro de "Aprovechamiento integral en un concepto de sustentabilidad energética de los subproductos de la cadena agave-tequila: biorefinería región occidente".
ECOS-NORD México-Francia
Estudio de la glicosilación de substratos naturales por enzimas aisladas de procesos de fermentación de bebidas tradicionales (Mezcla y Tejuino).
CONACYT (249537), M14A01, 2015-2019
FOMIX JALISCO
Producción de fitasas a partir de hongos termófilos aislados de residuos agroindustriales, bagazo de agave y residuos de café.
PROINNJAL
Producción de levadura para la formulación de un alimento balanceado para ganado revalorizando suero de leche y vinazas.
Biología Sintética
La Biología Sintética (SynBio) es una disciplina capaz de diseñar y construir nuevos sistemas biológicos a través del Intercambio de componentes y/o partes de su genoma con el fin de otorgarles nuevas o mejoradas funciones que no se encuentran en la naturaleza. La SynBio como herramienta se ha desarrollado rápidamente gracias al descubrimiento y aplicación de la secuenciación de nueva generación (NGS), la bioinformática, la síntesis de ADN, el ensamble Gibson y al sistema de edición de genomas CRISPR-Cas9. Las empresas relacionadas a la SynBio presentan un crecimiento exponencial en la actualidad y se estima que para el 2021 esta industria sobrepase los 12 billones de dólares. El termino Bioeconomía se ha vuelto una realidad y se cree que en muy poco tiempo impacte al mundo entero.
Publicaciones
- Rivera I., Robles M., Mateos-Díaz J. C., Gutiérrez-Ortega A., Sandoval G. “Functional expression, extracellular production, purification, structure modeling and biochemical characterization of Carica papaya lipase 1”. Process Biochemistry. 2017. 56: 109-116.
- Lorena Ramírez-Velasco, Mariana Armendáriz-Ruiz, Jorge Alberto Rodríguez-González, Marcelo Müller-Santos, Ali Asaff-Torres and Juan Carlos Mateos-Díaz. “From Classical to High Throughput Screening Methods for Feruloyl Esterases: A Review”. Combinatorial Chemistry & High Throughput Screening, 2016, 19(8): 616 – 626.
- Yañez-Ñeco, C. V., Rodriguez-Colinas, B., Amaya-Delgado, L., Ballesteros, A. O., Gschaedler, A., Plou, F. J., & Arrizon, J. (2017). Galactooligosaccharide Production from Pantoea anthophila Strains Isolated from “Tejuino”, a Mexican Traditional Fermented Beverage. Catalysts, 7(8), 242.
- Gutiérrez-Ortega A., Rivera I., Cruz-Franco S., Gutiérrez-Mora A., Alpuche-Solís Á. G., Sánchez-Hernández C., Horchani H., Sandoval G. “Identification, cloning and expression of a new GDSL lipase from Carica papaya”. Process Biochemistry. 2017. 55: 70-76.
- Ayala-Mendivil, N., de los Angeles Calixto-Romo, M., Amaya-Delgado, L., Casas-Godoy, L., & Sandoval, G. (2016). High Throughput Screening: Developed Techniques for Cellulolytic and Xylanolytic Activities Assay. Combinatorial chemistry & high throughput screening, 19(8), 627-635.
- de los Angeles Camacho-Ruiz, M., Mateos-Díaz, J. C., Carrière, F., & Rodriguez, J. A. (2015). A broad pH range indicator-based spectrophotometric assay for true lipases using tributyrin and tricaprylin. Journal of lipid research, 56(5), 1057-1067.
- Del Campo, M. M., Camacho, R. M., Mateos-Díaz, J. C., Müller-Santos, M., Córdova, J., & Rodríguez, J. A. (2015). Solid-state fermentation as a potential technique for esterase/lipase production by halophilic archaea. Extremophiles, 19(6), 1121-1132.
- Asaff-Torres, Ali, Mariana Armendáriz-Ruiz, Manuel Kirchmayr, Raúl Rodríguez-Heredia, Marcos Orozco, Juan Carlos Mateos-Díaz, Luis Figueroa-Yáñez, Itzamná Baqueiro-Peña, and Jorge
- Verdín. "Rhizospheric Microbiome Profiling of Capsicum annuum L. Cultivated in Amended Soils by 16S and Internal Transcribed Spacer 2 rRNA Amplicon Metagenome Sequencing." Genome announcements 5, no. 30 (2017): e00626-17.
-
MUÑOZ-MIRANDA, L. A. et al. Breve Descripción de la Biología Sintética y la Importancia de su Relación con otras Disciplinas. Revista Mexicana de Ingeniería Biomédica, [S.l.], v. 40, n. 1, p. 1-7, dic. 2018. ISSN 2395-9126. Disponible en: <http://www.rmib.mx/index.php/rmib/article/view/908>. Fecha de acceso: 30 ene. 2019
Proyectos de la Sublínea de Investigación
Ingeniería metabólica
Bioelectrónica
CIATEJ durante las últimas décadas se ha posicionado como una institución líder en el ámbito Biotecnológico, donde ha utilizado herramientas biológicas, moleculares y ómicas para atender las necesidades de nuestros clientes. CIATEJ se encuentra ubicado en el estado de Jalisco que es un referente nacional de la Tecnología Informática y la Electrónica. Esta interesante dualidad entre las Ciencias Biológicas y la Electrónica nos ha llevado a crear la sublínea de investigación en Bioelectrónica cuyo propósito es fusionar ambas disciplinas para el diseño de dispositivos de biosensado, aplicaciones móviles y análisis de datos complejos que brinden soluciones transversales en las distintas áreas de la Biotecnología para crear soluciones innovadoras a los retos que presentan nuestros clientes, y que son atendidas a través del Laboratorio para la Innovación en Bioelectrónica e Inteligencia Artificial, LINBIA®.
OBJETIVO
Proveer soluciones innovadoras a través del diseño de dispositivos de sensado que permitan solventar problemáticas de monitoreo de analitos de interés en el ámbito biotecnológico, farmacéutico, agropecuario, alimentario y de servicios.
Para este propósito se utilizan herramientas de la electrónica, la mecánica, tecnologías de la información, prototipado, automatización e inteligencia artificial para el diseño de sensores, procesamientos y análisis de datos.
Tenemos el propósito de formar recursos humanos a nivel ingenieril, y de alto nivel de maestría y doctorado, interesados en el diseño de dispositivos de sensando, fluídicos, de monitoreo y control en el área biotecnológica.
Infraestructura
Orientado al
- Diseño de sensores y biosensores para la detección de metabolitos y analitos de interés científico e industrial.
- Dispositivos de diagnóstico con aplicaciones biomédicas.
- Diseño de aplicaciones móviles para monitoreo y análisis de variables en procesos biotecnológicos.
- Sistemas automáticos de monitoreo y control.
- Análisis e interpretación de datos mediante sistemas inteligentes.
Disponemos de un sistema de análisis de inyección secuencial diseñado en nuestro laboratorio para la medición en línea de metabolitos de interés biotecnológico. Contamos con un Router CNC, impresora 3D, sistemas de monitoreo y control, así como software especializado de análisis de datos.
Publicaciones
- Calderón-Soto, L. F., Herrera-López, E. J., Lara-Cisneros, G., Femat, R. (2019). On unified stability for a class of chemostat model with generic growth rate functions: Maximum yield as control goal. Journal of Process Control, 77, 61-75.
- Farías-Álvarez, L. J., Gschaedler-Mathis, A., Sánchez-Ortiz, A. F., Femat, R., Cervantes-Martínez, J., Arellano-Plaza, M., Zamora-Pedraza, C., Amillastre, E., Ghommidh, C., Herrera-López, E. J. (2018). Xanthophyllomyces dendrorhous physiological stages determination using combined measurements from dielectric and Raman spectroscopies, a cell counter system and fluorescence flow cytometry. Biochemical Engineering Journal, 136, 1-8.
- Sandoval, G., Herrera-López, E. J. (2018). Lipase, phospholipase, and esterase biosensors. In Lipases and Phospholipases (pp. 391-425). Humana Press, New York, NY.
- Calderón-Soto, L. F., Méndez-González, J. M., Herrera-López, E. J., Ghommidh, C., Femat, R. (2017). Determination of experimental and mathematical oscillatory conditions for Zymomonas mobilis with different death rates for viable and VBNC cells. Chemical Engineering Research and Design, 123, 407-415.
- Pliego, J., Mateos, J., Rodriguez, J., Valero, F., Baeza, M., Femat, R., Camacho, R., Sandoval, G., Herrera-López, E. (2015). Monitoring lipase/esterase activity by stopped flow in a sequential injection analysis system using p-nitrophenyl butyrate. Sensors, 15(2), 2798-2811.
- Ballesteros-Moncada, H., Herrera-López, E. J., Anzurez-Marín, J. (2015). Fuzzy model-based observers for fault detection in CSTR. ISA transactions, 59, 325-333.
- Herrera-López, E. J., Castillo-Toledo, B., Femat, R. (2012). Fuzzy servo controller for CSTB with substrate inhibition kinetics. Journal of Process Control, 22(6), 959-967.
- Pliego-Sandoval, J., Amaya-Delgado, L., Mateos-Díaz, J. C., Rodríguez, J., Cordova, J., Alba, A., Jaubert, S., Herrera-López, E. J. (2012). Multiplex gas sampler for monitoring respirometry in column-type bioreactors used in solid-state fermentation. Biotechnology & Biotechnological Equipment, 26(3), 3031-3038.
Proyectos de la Sublínea de Investigación
Coloquio BS&B 293271
Primer coloquio para la divulgación, investigación y fortalecimiento de la Biología Sintética y la Bioelectrónica en la región occidente de México. Programa de apoyos para actividades científicas, tecnológicas y de innovación. 26 octubre 2018.
Fomix Jalisco 189950
Diseño de un biosensor enzimático para detectar el proceso de descomposición en leche. Apoyado por FOMIX Jalisco. Proyecto 189950.
Ciencia Básica
Estudio sobre estrategias para monitorear y controlar la selectividad y actividad de enzimas lipolíticas. Apoyado por CONACYT Convocatoria Ciencia Básica 128894
Infraestructura
Fortalecimiento de la sublínea en Bioelectrónica a través del diseño de equipos de monitoreo y control del estado fisiológico de microorganismos con aplicación potencial en biomedicina y bioprocesos a nivel académico e industrial. Apoyado por CONACYT Convocatoria Apoyo al Fortalecimiento de la Infraestructura Científica y Tecnológica, proyecto 295458.
