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¿Para qué sirven los compuestos bioactivos de las plantas?

En los últimos años ha aumentado el interés de los productores por los compuestos bioactivos sintetizados por las plantas medicinales y aromáticas. Este interés se debe al conocimiento ancestral y científico moderno de los múltiples beneficios que poseen para la salud, así como a la preferencia de los consumidores por consumir lo natural en remplazo de lo sintético.

 

El mercado de la herbolaria y derivado de plantas medicinales y aromáticas mueve alrededor de 14 billones de dólares al año y continúa en crecimiento.

Es un mercado exigente, compuesto principalmente por las industrias farmacéuticas, alimentarias y cosméticas (conocidas como industrias FAC). Los principales consumidores de especies herbarias son Japón, China, Alemania, Estados Unidos, Francia, Italia, España y Reino Unido.

 

El incremento del mercado de plantas medicinales y sus compuestos bioactivos, así como las regulaciones en su producción, ha incentivado al desarrollo de tecnologías que permitan generar productos de calidad, sin perjuicio del medio ambiente, para satisfacer la creciente demanda. En este sentido, se ha enfatizado en el desarrollo de herramientas biotecnológicas para una obtención continua y a gran escala de compuestos vegetales.

 

En Aroma extraemos compuestos bioactivos de interés industrial de plantas medicinales chilenas, los cuales se utilizan con fines cosméticos, farmacéuticos y de investigación.

 

En la siguiente tabla se puede observar una lista de los compuestos bioactivos de plantas medicinales que investigamos y cultivamos en Aroma SpA.

 

 

Especie vegetal Compuesto activo Aplicación Actividad biológica
Artemisia absinthium Alcanfor Farmacéutica Antibacteriano, antifúngico
Foeniculum vulgare Mill. Fenchona Cosmético
Mentha piperita Menthona Farmacéutica Antioxidante y antinflamatoria
Mentha piperita Menthole Farmacéutica Analgésico
Morus nigra Oxiresveratrol 2-O-β-D-glucopiranosido Farmacéutica Inhibidor de la hormona tirosinasa
Quillaja saponaria Ácido quilláico Farmacéutica Antibacteriana
Schinus areira Beta Cariofileno Farmacéutico y nutracéutico Aditivo cosmético y alimentos
Valeriana officinalis Volvalerenic acid A Investigación Antioxidante

Técnicas de obtención de compuestos bioactivos de plantas

Cultivo de tejidos vegetales in vitro

 

Esta técnica consiste en cultivar las plantas en un ambiente controlado y en un medio de cultivo artificial. La técnica permite el establecimiento de nuevos métodos de propagación de plantas silvestres, híbridas y genéticamente modificadas (GMO), para la obtención de fitoquímicos de interés farmacéutico y nutricional.

 

 

Cultivos NFT para producción de biomasa

Para escalar la producción de biomasa vegetal es posible utilizar agricultura convencional o utilizar sistemas en invernadero.

Sin embargo, en los últimos años se ha considerado que los cultivos modulares en sistema de NFT (Nutrient Film Technique), que traducido al español significa "la técnica de la película de nutriente", son una de las mejores alternativas de producción.

 

El NFT es originario de Inglaterra y fue creado con la finalidad de aumentar la productividad de cultivos en agua. Es el sistema hidropónico recirculante más popular actualmente.

La técnica se basa principalmente en la reducción de espacio, aprovechamiento hídrico y favorecimiento de la absorción de nutrientes.

Comprende una serie de diseños, en donde el principio básico es la circulación continua o intermitente de una fina capa de solución nutritiva a través de las raíces, que pasa por una serie de canales que pueden ser de PVC, polietileno y poliuretano con una forma rectangular, escalonada, en zigzag o vertical, llamados canales de cultivo.

 

En la actualidad, se recomienda invertir en este tipo de sistemas, pero aplicando inteligencia artificial. Los sistemas agrícolas inteligente se han considerado el futuro de la agricultura, ya que permiten producir cosechas de mayor calidad y rendimientos y desarrollar una producción agrícola autosostenible mediante el control de los parámetros.

 

Para ello, es necesario conectar varios dispositivos con sensores que permitan medir, por ejemplo, intensidad de la luz, el pH, la conductividad eléctrica, la temperatura del agua y la humedad relativa.

 

 

Cultivos de suspensiones celulares en biorreactor

Esta técnica es considerada la forma más eficiente y económica de obtener productos naturales de alto valor comercial, como productos nutricionales, cosméticos y farmacéuticos. Uno de los ejemplos más conocidos es la producción de Paclitaxel de Taxus spp.

 

La producción de metabolitos en suspensiones celulares consiste en dos etapas:

  1. inducir el callo (células cambiales) en un medio sólido y
  2. transferir las células cambiales a un medio líquido para su multiplicación.

 

Las células cambiales son células no diferenciadas que crecen indefinidamente y se comportan como células madre de la planta, son fisiológicamente estables, muestran altas tasas de crecimiento y ofrecen una mayor estabilidad en la acumulación de productos durante largos periodo.

 

Para la producción a gran escala de cultivos celulares se han presentado factores técnicos y económicos que deben ser resueltos para una producción sostenible.

 

Por un lado, una gran cantidad de factores químicos y físicos deben ser regulados para optimizar las condiciones de cultivo, estos incluyen, la composición del medio nutritivo, el pH, temperatura, gases, entrada de energía e iluminación.

 

 

Cultivos de células obtenidos por ingeniería genética

 

La ingeniería genética o metabólica es la modificación de las rutas metabólicas en un organismo utilizando genómica, proteómica, metabolómica, etc. para producir metabolitos de importancia comercial.

Permite manipular las vías bioquímicas endógenas e implica la sobreexpresión o regulación de vías metabólicas mediante el desvío de precursores, enzimas y proteínas reguladoras comunes con la ayuda de la tecnología del ADN recombinante.

 

Existen tres opciones para el cultivo de las plantas manipuladas: en condiciones de campo abierto (si es legal), en invernaderos convencionales o en unidades de cultivo verticales. Los dos últimos ofrecen facilidad de ampliación y contención adecuada de las plantas.

 

La edición del genoma es otra técnica que no implica la inserción de un gen externo, sino que se aplica en una de las tres formas siguientes: (1) alteración de un pequeño número de nucleótidos, (2) sustitución de un alelo por otro preexistente, y (3) inserción de nuevos genes en regiones predeterminadas del genoma.

 

Dado que las técnicas de edición del genoma sólo crean alteraciones del ADN, se evitan la mayoría de los procedimientos asociados a las plantas transgénicas y la técnica puede emplearse para la creación rápida de nuevos cultivos con resistencia a las plagas, mayor valor nutricional y tolerancia a la sequía.

Algunos ejemplos exitosos incluyen transformaciones de plantas de cultivos de solanáceas como la patata y el tomate, la soja y algunos cereales, como la cebada maíz, arroz, trigo y sorgo.