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Residuos agroindustriales Jalisco moléculas bioactivas alimentos nutracéuticos

Revalorización de residuos agroindustriales: Caso Jalisco

  • 27 enero 2021
  • Por Leticia Casas Godoy / Iliana Barrera Martínez

Los residuos agroindustriales son generados por las diferentes industrias alimentarias y agrícolas y de forma general no son de interés en el proceso que los genera. En los últimos años diversos problemas ambientales se han ligado a su generación, por lo que hay un creciente interés en implementar procesos que permitan un uso eficiente e integral de los residuos. Estos pueden ser utilizados para la recuperación y producción de un amplio rango de productos de alto valor agregado, por medio de técnicas biotecnológicas. 

Los residuos agroindustriales se generan diariamente e incluyen hojas, raíces, tallos, corteza, bagazo,  pajas, semillas y viruta de madera entre otros. Los residuos agroindustriales se pueden dividir en siete grupos: cereales, raíces y tubérculos, plantas oleaginosas, frutas y verduras, productos cárnicos, pescados y mariscos y productos lácteos. El estado de Jalisco ocupa el primer lugar a nivel nacional en cuanto a la aportación por volumen al sector agrícola y el segundo en cuanto al valor de su producción. Jalisco es el principal productor a nivel nacional de agave tequilero, arándano, cártamo, frambuesa y maíz forrajero. El estado ocupa el segundo lugar en cuanto a producción de aguacate, caña de azúcar, maíz grano, sandia, y zarzamora, y el tercer lugar en la producción de tomate verde. Otros cultivos que se generan en el estado son jitomate, chile verde, plátano, sorgo forrajero, papa, limón, trigo grano, mango, garbanzo, arroz palay, avena, brócoli, calabacita, cebada, coliflor, fresa, garbanzo, guayaba, melón, nopalitos, papaya, pepino y piña. Durante las etapas de pos cosecha y transformación se llegan a generar perdidas de los productos alimenticios y residuos que pueden representar hasta el 40% del volumen procesado. Estos residuos representan una fuente disponible y renovable de billones de toneladas de biomasa al año.

 

Diferentes estrategias biotecnológicas pueden ser utilizados para la producción y extracción de moléculas de alto valor agregado a partir de los residuos agroindustriales. Estos residuos pueden ser utilizados directamente, después de pretratamientos o extracciones Los pretratamientos permiten liberar los azucares y compuestos bioactivos presentes en los residuos por medios físicos, químicos, biológicos y combinación de estos. Los principales compuesto de los residuos agroindustriales son la celulosa y la hemicelulosa, los cuales por medio de los pretratamientos son convertidos a una mezcla de azúcares fermentables. Los pretratamientos físicos buscan disminuir el tamaño de los residuos para incrementar el área de contacto, mientras que los pretratamientos químicos utilizan compuestos como ácidos. Estos tratamientos requieren grandes cantidades de energía o la neutralización de los químicos utilizados. Dentro de los pretratamientos biológicos se encuentra el uso de enzimas. Las enzimas rompen los enlaces de las membranas y paredes celulares liberando azúcares y compuestos bioactivos con altos rendimientos de conversión, en condiciones de reacción menos corrosivas y tóxicas, y con menor impacto ambiental en comparación con los pretratamientos químicos. Actualmente una combinación de pretratamientos es muy utilizada con la finalidad de obtener mayores rendimientos.

A partir de los residuos agroindustriales es posible producir biocombustibles, enzimas, compuestos antioxidantes, pigmentos, carotenoides, fibra dietética, nutracéuticos, aceites microbianos, proteína unicelular, nanopartículas y plásticos biodegradables. Actualmente los residuos generados en el estado de Jalisco están siendo utilizados en el CIATEJ Unidad Zapopan, para la producción de aceites microbianos, la proteína unicelular y recuperación de compuestos antioxidantes.

Los microorganismos capaces de acumular más del 20% de su peso celular seco como aceites son considerados oleaginosos, aunque algunos pueden acumular mas del 70%. Los aceites unicelulares (SCO, single cell oils, por sus siglas en inglés), son acumulados dentro de los microorganismos en forma de gotas. Las levaduras oleaginosas producen lípidos con características similares a las de los aceites vegetales, su cultivo es relativamente sencillo y son capaces de utilizar diferentes tipos de sustratos. Una de las características más relevantes de los aceites microbianos es la presencia de ácidos grasos esenciales (aquellos que no son sintetizados por los mamíferos), por lo que es importante adquirirlos en la dieta. Debido a sus características constituyen una alternativa prometedora para la producción de aceites alimenticios, además de que pueden ser utilizados como suplementos.

Derivado del continuo crecimiento poblacional se prevé que para el año 2050 se requiera incrementar la producción de alimentos en un 70%, y en países como México la cantidad de proteína se tendrá que duplicar. Debido a esto, en los últimos años la proteína unicelular ha ganado interés para alimentación humana y animal (piensos). Esta se caracteriza por ser de alta calidad, por lo que puede remplazar la aportación proteica requerida en las dietas para ganadería y acuicultura. Contiene aminoácidos esenciales por lo que puede ser una fuente alternativa de proteína para alimentación humana. Los microrganismos son capaces de acumular altos contenidos de proteína entre un 43-85% de su peso total y contienen otros compuestos de importancia nutrimental (lípidos, carbohidratos, carotenoides y vitaminas).

La producción de lípidos microbianos y de proteína unicelular presenta varias ventajas en comparación con los aceites vegetales y de pescado, y con las proteínas de origen vegetal y animal, entre las que se encuentran:

  1. Su producción no requiere grandes extensiones de tierra arable y ni grandes volúmenes de agua.
  2. Se producen en condiciones controladas, por lo tanto, la escasez de tierra y condiciones ambientales (sequía e inundación) no son un problema.
  3. Para su producción se pueden utilizar residuos orgánicos, lo cual beneficia al medio ambiente y reduce costos de producción.
  4. Su tasa de reproducción es rápida (2 -4 días).
  5. Su impacto ambiental es menor.

Los residuos agroindustriales también representan una fuente poco utilizada de moléculas bioactivas. Dentro de esta moléculas destacan los compuesto fenólicos, los cuales han sido ampliamente estudiados ya que presentan múltiples beneficios a la salud gracias a su capacidad antioxidante, que les permite modular el sistema inmune, disminuir el riegos de cáncer, enfermedades degenerativas y cardiovasculares. Este tipo de compuestos pueden ser utilizados en las industrias farmacéuticas o para desarrollar alimentos nutracéuticos.

Los residuos agroindustriales que se generan en Jalisco pueden ser utilizados como fuente de compuestos de alto valor agregado. Estos residuos se utilizan como medios de cultivo para la producción de aceites y proteína unicelular, así como para la extracción de compuestos fenólicos con propiedades antioxidantes. Estos compuestos pueden ser utilizados en las producción de aceites, suplementos alimenticios y alimentos nutracéuticos.

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