< Previous18 Artículo Vol. X1 • No. 5 • 2024 Tradicionalmente, para la producción de alimentos de ori- gen vegetal y animal se han utilizado grandes áreas de te- rreno para la ganadería y la agricultura. La búsqueda de fuentes de alimentos más sostenibles ha dado lugar a un creciente interés en la producción de pro- ductos celulares (por ejemplo, carne in vitro) y el uso de microorganismos como huéspedes para la producción de ingredientes alimentarios. La fermentación, que incluye la fermentación tradicional, la fermentación de biomasa y la fermentación de precisión, desempeña un papel muy importante actualmente en la creación de ingredientes y productos alimentarios de nue- va generación. Los productos elaborados mediante fer- mentación dependen menos del terreno, emiten menos gases de efecto invernadero y utilizan menos agua que la agricultura tradicional. La fermentación tradicional se ha utilizado durante siglos como medio para conservar los alimentos y aumentar su valor nutritivo. El pescado, la carne, la leche, las verduras, las legumbres, los cereales y las frutas se utilizaban como materia prima para la fermentación de los alimentos. Entre los alimentos y las bebidas fermentados más conocidos se encuentran los yogures, la col ácida, el kimchi, el kéfir, el queso, la salsa de soya, la masa madre, el vino y la cerveza. En la fermentación de la biomasa, los microorganismos co- mestibles (por ejemplo, levaduras, bacterias, hongos fila- mentosos o algas) se utilizan como alternativas a las fuentes de alimentos convencionales producidos por la agricultu- ra tradicional, tanto como fuente de biomasa comestible Por: Eduardo I. Molina Cortina La fermentación de precisión: Revolucionando la biotecnología alimentaria como de ingredientes funcionales (polisacáridos, proteínas, lípidos/ácidos grasos omega-3, vitaminas, minerales y fibra dietética). Se crea la fermentación de precisión La fermentación de precisión se define como el uso de la biología y, concretamente, la ingeniería genética para inser- tar genes específicos en la columna vertebral del ADN de organismos unicelulares y microorganismos para producir características y productos de fermentación deseados. Se ha identificado como una tendencia alimentaria emer- gente de la industria alimentaria. Los rápidos avances en biología de precisión han permitido programar microorga- nismos para producir moléculas orgánicas complejas. Sin embargo, la comercialización de tecnología de organismos modificados genéticamente (OGM) para los alimentos ha sido un reto debido a las percepciones del público sobre su seguridad, riesgos, etiquetado y regulación. El uso de la fermentación de precisión para la producción de los principales componentes de los alimentos (proteí- nas, lípidos e hidratos de carbono) se perfila como una opción atractiva para la transformación de los sistemas ali- mentarios. Esta tendencia viene impulsada por la necesidad mundial de producir alimentos de forma más sostenible. Las empresas de carne, mariscos, huevo y lácteos deriva- dos de la fermentación recaudaron 515 millones de dó- lares (mdd) a nivel mundial en 2023, lo que eleva el total (desde 2013) a 4,100 mdd. De este total, el 72% del ca- pital de inversión en fermentación se produjo sólo en los últimos tres años. 20 Artículo Vol. X1 • No. 5 • 2024 Enfoque de las actividades actuales de la fermentación de precisión La mayoría de las patentes de la fermentación muestran que la actividad reciente se sitúa en el área de las proteínas alternativas. Ha habido un interés significativo en el desarrollo de pro- teínas recombinantes de huevo, lácteos y carne, y cierta actividad en ingredientes funcionales especializados (enzi- mas y moléculas de color y de sabor). Se han producido sustitutos del huevo sin animales, caseí- nas y proteínas de suero. Las proteínas lácteas recombi- nantes pueden combinarse con otros ingredientes no re- combinantes para la producción de una gama de productos lácteos como leche, helado, yogur y queso. Las proteínas lácteas recombinantes también tienen aplicaciones como sustituto del huevo. Hay posibilidades también para alterar las proteínas, es de- cir, modificar el grado de glicosilación, disminuir la alerge- nicidad o producir polipéptidos no naturales que compren- den un fragmento de una proteína alimentaria. Otros ingredientes derivados de la fermentación de pre- cisión incluyen proteínas alternativas en análogos cárnicos de origen no animal, colágeno recombinante y proteína muscular. Además, las proteínas hemo recombinantes de origen no animal se utilizan para dar color, así como pre- cursores del sabor a los análogos de la carne al cocinarlos. Producción de lípidos derivados de la fermentación Algunos microorganismos oleaginosos, como ciertas leva- duras, hongos y microalgas, acumulan lípidos y producen ácidos grasos poliinsaturados benéficos para la salud hu- mana. La mayor parte de las patentes están relacionadas con la producción de ácidos grasos poliinsaturados, incluyendo ácido eicosapentaenoico (EPA) y ácido docosahexaenoico (DHA) a partir de algas marinas. Los beneficios para la salud de los ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (EPA y DHA) han impulsado el interés por estos ácidos grasos. La ingeniería de precisión también se ha utilizado para la producción de triacilgliceroles con ácidos grasos de cadena corta en las posiciones sn-1 y sn-3. Esto proporciona un medio para desarrollar lípidos no animales que tengan un perfil de ácidos grasos similar al de la grasa butírica. Se ha desarrollado un método para producir una alternativa al aceite de palma con >40% de ácido palmítico. Los costos de la fermentación de precisión han descendido exponencialmente desde que se produjeron las primeras moléculas. Por ejemplo, se espera que las proteínas por fermentación de precisión se sitúen en 10 dólares por ki- logramo para 2025. Las perspectivas de crecimiento de los mercados de ingredientes alimentarios alternativos más sostenibles y libres de animales están impulsando el interés por el uso de esta tecnología. Principios básicos de la fermentación de precisión Selección del Microorganismo: se elige un microorganis- mo adecuado que tenga la capacidad de ser modificado genéticamente y que pueda crecer en condiciones con- troladas. Ingeniería genética: se inserta el gen de interés en el mi- croorganismo. Este gen codifica para la proteína o biomo- lécula deseada. Fermentación: los microorganismos modificados se culti- van en biorreactores, donde se les proporcionan los nu- trientes y las condiciones necesarias para su crecimiento y producción. Recuperación y Purificación: después de la fermentación, el producto deseado se extrae y se purifica para su uso comercial. Tecnología de fermentación de precisión: producción de ingredientes alimentarios La elección del microorganismo huésped recombinante y la ingeniería de cepas presentan el desafío inicial que deter- mina las posibilidades de construir microorganismos que expresen y produzcan las moléculas objetivo en cantidad suficiente utilizando condiciones de fermentación adecua- das para aumentar la eficiencia de la producción. Para las aplicaciones alimentarias se prefieren los microor- ganismos generalmente considerados seguros (GRAS) o que no sean nocivos, por lo que la ingeniería de cepas suele utilizar bacterias benignas (como Bacillus spp.), levaduras como Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris (ahora Komagaetella phaffii ), Kluyveromyces spp .) u hongos filamentosos (como Trichoderma spp, en particular las po- pulares cepas de T. reesei). La innovación surge del uso de nuevas especies o cepas, o de la utilización de técnicas de ingeniería genética y bio- logía para optimizar el rendimiento del producto deseado, mediante mejoras en la expresión, secreción, conversión de substratos. 21 Artículo Vol. X1 • No. 5 • 2024 También se han producido aceites pigmentados utilizan- do levaduras y microalgas. Por ejemplo, la levadura Phaffia rhodozyma es capaz de sintetizar astaxantina como pig- mento principal y puede utilizarse para la producción co- mercial como fuente biológica de carotenoides. Las cepas de algas Heamatococcus pluvialis y Chlorella zofingiensis se consideran cepas ideales para la producción comercial de astaxantina. Las fuentes algales (por ejemplo, algas rojas, verdes, pardas, doradas, amarillo-verdosas, y diatomeas) también son productoras de carotenoides. Producción de carbohidratos derivados de la fermentación En el campo de los carbohidratos, ha habido mayor interés en el uso de fermentación de precisión para la producción de oligosacáridos. La leche humana y los oligosacáridos relacionados para su aplicación en fórmulas y suplementos infantiles han sido un objetivo principal de interés. Estos oligosacáridos pro- porcionan al bebé propiedades biológicas más allá de la nutrición, incluida la promoción de la salud intestinal y el crecimiento de la microflora benéfica en el intestino. Otros ingredientes derivados de la fermentación de precisión Desde hace algún tiempo, las empresas de fermentación producen aditivos alimentarios recombinantes y auxiliares tecnológicos para su uso comercial en la industria alimen- taria. Entre ellos se encuentran las enzimas, por ejemplo, la quimosina pura que es utilizada como cuajo para la fabri- cación de queso y las vitaminas para el enriquecimiento de alimentos como la vitamina E. En la actualidad, algunas de las mayores empresas de ingre- dientes alimentarios y ciencias de la vida, como DSM-Fir- menich, IFF (antes DuPont), Novozymes y JBS, están invir- tiendo en líneas de productos basados en la fermentación para la industria de proteínas alternativas. El interés en emplear la fermentación de precisión comer- cialmente para elaborar ingredientes alimentarios recom- binantes novedosos ha sido generalmente el dominio de empresas de nueva creación. La mayoría de las actividades de fermentación de precisión de las nuevas empresas en los últimos años se han dirigido al desarrollo de proteínas 22 Artículo Vol. X1 • No. 5 • 2024 alternativas debido a los grandes mercados emergentes de proteínas alternativas origen no animal para análogos de la carne, lácteos y huevos. En la actualidad, estos mercados se abastecen principalmente de análogos de origen vegetal. Las proteínas y los lípidos derivados de la fermentación de precisión tienen potencial para captar una parte significativa de los mercados alternativos de la carne y los lácteos. La leghemoglobulina de soya es producida por levadura de ingeniería (Pichia pastoris) para su uso como colorante y potenciador del sabor de la carne/aroma en hamburguesas de origen vegetal y productos análogos a la carne, sustitu- tos de huevo sin animales, y proteínas lácteas sin animales (proteínas de suero y caseínas) para la producción de pro- ductos lácteos alternativos. Conservantes: los conservantes producidos mediante fer- mentación de precisión, como la nisina y la natamicina, son utilizados para prevenir el crecimiento de microorganis- mos en los alimentos, asegurando su seguridad y prolon- gando su vida útil. Agentes 3spesantes: los polisacáridos como, por ejemplo, la goma xantana y la goma gelana, producidos a través de la fermentación de precisión, son utilizados para mejorar la textura y la estabilidad de productos alimenticios como salsas y postres. Producción de edulcorantes novedosos: la fermentación de precisión permite la producción de edulcorantes novedo- sos. Ejemplos de edulcorantes producidos por fermentación de precisión. • Rebaudiosido M: un glucósido de esteviol que se pro- duce de manera más eficiente y sostenible mediante fer- mentación de precisión en comparación con la extrac- ción tradicional de la planta de Stevia. • Proteínas dulces: proteínas como la brazzeína, produ- cidas por fermentación de precisión, ofrecen una dulzura intensa sin calorías, adecuada para una variedad de apli- caciones alimentarias. Producción de moléculas aromáticas para saborizantes: la creación de saborizantes naturales y artificiales es una industria multimillonaria que se beneficia enormemente de la fermentación de precisión. Esta tecnología permite la producción de moléculas aromáticas de alta calidad que replican los sabores naturales sin necesidad de recursos vegetales limitados. • Producción de moléculas aromáticas: la vainillina, el principal componente del sabor a vainilla. Es fabri- cada mediante fermentación de precisión a partir de precursores económicos y abundantes, ofreciendo una alternativa sostenible a la extracción de vainilla natural. Las cetonas de frambuesa, utilizadas para impartir un sabor y aroma de frambuesa, pueden ser producidas mediante la fermentación de precisión, mejorando la disponibilidad y reduciendo los costos. Política y normativa La tecnología para la producción de alimentos fermentados e ingredientes alimentarios novedosos está emergiendo y sigue evolucionando rápidamente. La comercialización de productos alimentarios que no tienen un historial de uso seguro debe regularse de forma transparente para garanti- zar la seguridad de estos alimentos cuando se consumen. Los riesgos y beneficios de los nuevos productos deben considerarse cuidadosamente. Se necesitan nuevas regla- mentaciones sobre diferentes productos alimentarios fer- mentados, con mayores pruebas científicas de seguridad, calidad y transparencia. La diversa gama de productos alimentarios que se están explorando y desarrollando puede utilizar nuevas fuentes de microorganismos/algas naturales y organismos modifi- cados genéticamente, fuentes alternativas de materias pri- mas para la fermentación (por ejemplo, residuos alimenta- rios), diferentes condiciones del proceso de fermentación y el procesamiento posterior de los productos derivados de la fermentación. Las normativas sobre la seguridad de los cultivos alimenta- rios difieren entre los distintos países, aunque todas tienen por objeto garantizar la seguridad de los cultivos que tam- bién debe garantizar el proveedor de cultivos alimentarios. Es necesario involucrar al público en el diálogo y abor- dar sus dudas sobre los OGM. Las actitudes negativas de los consumidores hacia los alimentos producidos con OGM para resolver la seguridad alimentaria y nutricional mundial pueden moderarse mediante la educación, la exposición a la información oficial y el desarrollo de la confianza social. En conclusión, la fermentación de precisión se perfila como una herramienta poderosa para abordar algunos de los desafíos más apremiantes del mundo actual, como la seguridad alimentaria, la sostenibilidad y la salud. Su poten- cial para producir una amplia gama de compuestos de ma- nera eficiente y sostenible la convierte en una tecnología clave para la bioeconomía del futuro.24 Artículo Vol. X1 • No. 5 • 2024 Decodificando el genoma de los Sistemas de Gestión de Calidad: Evolución 2a. Parte E n nuestra primera entrega, Desnudando al Cero, comenzamos a explorar, desde distintos enfoques (filosófico, matemático y científico), el concepto de “Cero Defectos”. En esta nueva entrega, profundizaremos en cómo se alcanza este objetivo, recorriendo la evolu- ción de la calidad hasta llegar a lo que se conoce como “Excelencia Operacional”; analizaremos a los protagonis- tas clave de este proceso, los llamados gurús, así como los orígenes y características de los sistemas de gestión de calidad y las herramientas utilizadas en dichos sistemas. Para comprender el impacto de la inteligencia artificial y aprovecharla como una herramienta a nuestro favor, es esencial primero desglosar y entender qué son los siste- mas de gestión de calidad, sus similitudes y diferencias. Conocer el pasado es fundamental para comprender el presente y proyectarnos hacia el futuro. Evolución de la Calidad 1,6 1 . Historia de la calidad La calidad a lo largo de la historia ha tenido diferentes ma- nifestaciones, los primeros indicios se remontan a la antigua Babilonia, sitio en el cual fue creado el Código Hammurabi (1752 A.C.). En éste, se puede leer “…si un arquitecto hizo una casa para otro, y no la hizo sólida, y si la casa que hizo se derrumbó y ha hecho morir al propietario de la casa, el arquitecto será muerto”. Por otra parte, los fenicios tenían como práctica habitual cortar la mano de las personas que continuamente realizaban productos defectuosos. Tanto los egipcios como los mayas utilizaban cuerdas para aprobar o rechazar los productos fabricados. Más ade- lante, con la aparición de los artesanos, la calidad de los productos se basaba en las habilidades y la reputación de Por: Ofelia E. Carreón-Rodríguez*, Rogelio J. Bautista-García** éstos y con el pasar del tiempo y el aumento de la comer- cialización dio origen a los gremios. La Revolución Industrial comenzó en 1750 (Fig. 1), mar- cando la primera etapa de lo que hoy se conoce como la Industria 1.0. Esta fase estuvo caracterizada por el desa- rrollo de la industria mecánica, impulsada por la introduc- ción de máquinas de vapor, la mecanización de procesos y el uso de la energía hidráulica. La optimización de los procesos comenzó entre los años 1700 y 1800. En 1776, Adam Smith, en su obra La Riqueza de las Naciones, des- tacó el concepto de la división del trabajo y la importan- cia de la especialización en las tareas. Posteriormente, se introdujo la producción de piezas intercambiables en la maquinaria y se capacitó a los trabajadores para reducir la variabilidad en los procesos productivos, lo que dio lugar a la figura del inspector. 2. Etapas de la calidad Desde 1920 hasta la actualidad, el enfoque de la calidad ha evolucionado tanto cronológica como conceptualmen- te, atravesando cuatro etapas fundamentales: control de calidad, aseguramiento de calidad, calidad total y mejora continua (Excelencia) (Fig. 1). Esta evolución ha sido el resultado de un amplio acervo de conocimientos apor- tados por gurús, instituciones internacionales, estudiosos y académicos, quienes a partir de ideas heredadas, han creado nuevos enfoques y mejoras. A lo largo de la his- toria, se puede apreciar la magnitud de estos cambios. Las habilidades requeridas por los especialistas en calidad incluyen funciones estadísticas, competencias financieras, gestión de recursos humanos, así como estrategias orga- nizacionales. Además, es fundamental que posean habili- dades en liderazgo, orden, planificación operativa y estra- tégica, control y un enfoque sistémico.25 Artículo Vol. X1 • No. 5 • 202426 Artículo Vol. X1 • No. 5 • 2024 2.1 Inspección A finales del siglo XIX, se produjo la desaparición de la comunicación directa entre fabricantes y clientes, dando paso a la producción en serie. Este cambio llevó a la es- tandarización de las condiciones y métodos de trabajo. El taller tradicional fue reemplazado por fábricas de produc- ción masiva, y los artesanos se transformaron en empre- sarios y operarios. Esta era marcó el inicio del sistema de fábricas y el trabajo en serie, impulsado por Henry Ford con la introducción de la “línea de montaje” y la especia- lización de los procesos. Así, comenzó la segunda etapa de la industria, conocida como Industria 2.0, caracterizada por la producción en masa, la línea de montaje y el uso de electricidad. Frederick Taylor, el padre de la administración científica (El Taylorismo, 1909, en su obra Les príncipes de direction Scientifique des Entreprises), crea un método de optimiza- ción de procesos y reducción de costos, así aparecen por primera vez los organigramas; sin embargo, la calidad se centra en atacar los efectos y no la causa, persiguiendo un enfoque correctivo. Como resultado de estos cambios, se dio inicio a la primera etapa del desarrollo de la calidad, conocida como control de calidad por inspección (Fig. 1). Ford desarrolló conceptos de ensamblaje a prueba de erro- res, la autoverificación y la inspección dentro del proceso. Los altos niveles de demanda comenzaron a necesitar la mejora de la calidad de los procesos, la inspección se con- vierte en elemento fundamental del proceso productivo. La inspección solamente se basaba en ver que los productos se ajustaban a los estándares deseados. También fomentó que los trabajadores se especializaran a una sola labor. 2.2 Control de calidad En los años 20, tanto la producción de productos como su complejidad aumentaron, lo que hacía que la inspección de calidad resultara más complicada y costosa. Ante esta situación, se desarrolló un conjunto de nuevos métodos de inspección y mejora de la calidad. En la Western Elec- tric Company, se creó un departamento de inspección independiente para respaldar a las empresas operativas de Bell Telephone. De este departamento surgieron pio- neros en el aseguramiento de la calidad, como Walter Shewhart, Harold Dodge y George Edward. Walter Shewhart, reconocido como el padre de los sis- temas de gestión de calidad actuales, creó en 1924 las gráficas o fichas de control, que ganaron gran popularidad a mediados de la Segunda Guerra Mundial. Este fue el inicio oficial de la era del control estadístico de calidad. El objetivo de este nuevo método era mejorar las líneas de producción en términos de costo-beneficio, aplicando la estadística de manera eficiente para aumentar la produc- tividad y reducir los errores. En 1931, Shewhart también se preocupó por el papel administrativo de la calidad, di- señando el famoso ciclo PHVA (Planear, Hacer, Verificar, Actuar), que fue rebautizado por los japoneses como el ciclo Deming, el cual se ha convertido en la base de los sistemas de gestión de calidad existentes en la actualidad. Durante la Segunda Guerra Mundial (1939-1945), los mi- litares estadounidenses impusieron requisitos y normas es- trictas a sus proveedores para garantizar suministros con- fiables, ya que la vida de los soldados estaba en juego. En este contexto, comenzaron a utilizar procedimientos esta- dísticos de muestreo, lo que llevó a la creación de las tablas de muestreo ‘MILSTD’ (Military Standard o norma militar). Durante la Segunda Guerra Mundial, William Edwards Deming, discípulo de Shewhart, emergió como una figura clave en el desarrollo de la calidad. Entre 1942 y 1945, Deming contribuyó significativamente a mejorar la calidad en la industria estadounidense debido a la guerra, y años más tarde, en Japón. Desde la década de 1920 hasta la de 1960, se implementó el mantenimiento correctivo, pero ahora se hacía teniendo en cuenta las causas subyacentes. 2.3 Aseguramiento de la calidad Al final de la Segunda Guerra Mundial, la calidad tomó dos caminos distintos: en Occidente, la producción se centró en satisfacer la demanda, lo que llevó a una actitud de autocomplacencia; mientras que en Japón se comprendió la necesidad de producir artículos de calidad desde el prin- cipio. Deming introdujo en Japón el ciclo PHVA. Para con- trolar los factores del proceso que provocaban productos defectuosos, se hizo un cambio de enfoque, pasando del mantenimiento correctivo al preventivo. En 1944, se publicó la primera revista sobre Control de Calidad, titulada Industrial Quality Control. Dos años des- pués, en 1946, se fundó en Estados Unidos la American Society for Quality Control (ASQC), con el objetivo de compartir información sobre el control estadístico de la calidad, aprovechando los avances logrados durante la Se- gunda Guerra Mundial para mejorar y mantener la calidad de los materiales bélicos. Durante este periodo, también se estableció la Unión de Científicos e Ingenieros Japone- ses (UCIJ), más conocida como JUSE, una entidad inde- pendiente del gobierno japonés que une a empresarios, representantes gubernamentales y académicos. Ese mis- mo año, delegados de 25 países se reunieron en Londres Next >