Valorización de subproductos agroindustriales
Hoy día una parte significativa de la investigación científica y tecnológica está dirigida a encontrar procesos que cumplan con los preceptos del desarrollo sustentable. Con frecuencia, los subproductos generados en la agroindustria son desechados al ambiente a través de diferentes rutas, generando problemas de contaminación en suelos, lagos, ríos, océanos, mantos acuíferos o aire. No obstante, estos subproductos contienen una variedad de valiosos compuestos orgánicos e inorgánicos que pueden extraerse mediante procesos alternos para su subsecuente aprovechamiento. Así, no solo se agrega valor al producto primario, sino también un eslabón a la cadena de un proceso sustentable.
Investigadores e investigadoras del Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo (CIAD) han puesto énfasis en el aprovechamiento de subproductos derivados del procesamiento de cereales y de la industria láctea. Tales son los casos del salvado de trigo y de sorgo, ambos subproductos de la molienda de los respectivos granos, así como del lactosuero, el cual es un subproducto de elaboración de quesos.
El salvado de los cereales es una excelente fuente de fibra dietaria y de proteínas de buena calidad. Sin embargo, su consumo está limitado debido al alto contenido de fósforo en forma de fitatos, que son factores antinutricionales que interfieren con la absorción de minerales esenciales como el zinc. La mayor parte del salvado se destina a la alimentación animal, pero esto genera problemas ambientales, ya que los animales no tienen la capacidad de asimilar los fitatos, por lo que se excretan junto con las heces y terminan en los cuerpos de agua, lo que causa eutroficación y una alta demanda de oxígeno que perturba el equilibrio de los ecosistemas. Las proteínas tienen el mismo destino, ya que no son del todo digeribles porque la mayor parte se encuentra dentro de las células muertas que conforman al salvado; estas últimas rodeadas por celulosa.
En la búsqueda de procesos sustentables, una de las líneas de investigación consiste en la exploración del potencial de extractos acuosos de salvado de trigo para la producción de nanopartículas y biominerales, para lo cual se aprovecha el contenido de proteínas y de fósforo presentes de manera natural en el salvado. Tanto las nanopartículas proteicas como los biominerales encuentran aplicaciones en amplios sectores de la industria, incluyendo la de alimentos, la farmacéutica y la de materiales novedosos. En el CIAD esta línea es liderada por René Renato Balandrán Quintana (rbalandran@ciad.mx), profesor investigador de la Coordinación de Tecnología de Alimentos de Origen Vegetal.
El salvado de sorgo es muy interesante debido a su alto contenido de compuestos fenólicos. Entre estos compuestos destacan las procianidinas, moléculas que consisten en varias unidades de los polifenoles catequina y/o epicatequina, unidas entre sí a través de enlaces químicos. Por medio de mecanismos aún no conocidos del todo, se sabe que las procianidinas pueden prevenir el desarrollo de una variedad de enfermedades de origen oxidativo, incluyendo las cardiovasculares. En el CIAD se estudian los mecanismos de acción de las procianidinas de sorgo por medio de métodos experimentales y de modelado molecular, con la finalidad de explotar el potencial de estos compuestos mediante el establecimiento de procesos sustentables, así como promover el consumo de sorgo. La responsable de esta línea de investigación es Ana María Mendoza Wilson (mwilson@ciad.mx), profesora investigadora de la Coordinación de Tecnología de Alimentos de Origen Vegetal.
Por otro lado, el lactosuero es un subproducto generado principalmente de la elaboración de quesos. Es un subproducto muy rico en nutrientes, principalmente en lactosa, grasa y proteínas. Las proteínas del lactosuero poseen un alto valor biológico y son muy apreciadas como ingredientes funcionales en la formulación de alimentos. No obstante, un gran volumen del lactosuero aún se desecha, generando problemas ambientales.
La recuperación de componentes del lactosuero o su procesamiento en productos de alto valor económico, nutricional y funcional, además de traer beneficios económicos, ayuda a reducir el impacto ambiental que genera su desperdicio. No obstante, su aprovechamiento sigue siendo una problemática de la industria quesera nacional, especialmente la artesanal, ya que esta carece de infraestructura tecnológica adecuada para su procesamiento.
Si bien la elaboración de requesón es el proceso más adecuado para aprovechar el lactosuero, el ofrecer nuevas opciones tecnológicas o biotecnológicas viables con la realidad de la quesería artesanal representa uno de los retos más importantes para su valoración. El desarrollo de bebidas nutritivas y funcionales mediante procesos fermentativos o enzimáticos, la producción de concentrados proteicos, helados, dulces y barras de proteína, entre otros, forman parte de las investigaciones que realiza Miguel Ángel Mazorra Manzano (mazorra@ciad.mx), investigador del área de Biotecnología de Lácteos, Química y Autenticidad de Alimentos, adscrito a la Coordinación de Tecnología de Alimentos de Origen Animal.
Cabe mencionar que el desarrollo de la investigación va acompañado de la formación de capital humano, por lo que permanentemente se encuentra abierta la invitación a estudiantes de licenciatura y posgrado para que se unan a estas iniciativas, contactando directamente a los responsables de cada línea de investigación.
Bibliografía
- Balandrán-Quintana, R.R., Mendoza-Wilson, A.M., Ramos-Clamont Montfort, G., Huerta-Ocampo, J.A. (2019). Plant based proteins. En Proteins: Sustainable source, processing and applications. C.M. Galanakis (ed.). pp. 97-130. Elsevier Inc., Kidlington, UK. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816695-6.00004-0.
- Balandrán-Quintana, R.R., Mendoza-Wilson, A.M., Ramos-Clamont Montfort, G., Huerta-Ocampo, J.A., Mazorra-Manzano, M.A. (2021). Peptides and proteins. En Food bioactives and health. C.M. Galanakis (ed.). pp. 79-117. Springer Nature, Switzerland. https://doi.org/10.1007/978-3-030-57469-7_3.
- Carmelo-Luna, F.J., Mendoza-Wilson, A.M. Ramos-Clamont Montfort, G., Lizardi-Mendoza, J., Madera-Santana, T.J., Lardizábal-Gutiérrez, D., Quintana-Owen, P. (2021). Synthesis and experimental/computational characterization of sorghum procyanidins–gelatin nanoparticles. Bioorganic & Medicinal Chemistry. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2021.116240.
- Mazorra-Manzano, M.A., Moreno-Hernández J.M. (2019). Propiedades y opciones para valorizar el lactosuero de la quesería artesanal. CienciaUAT. 14(1): 133-144. https://doi.org/10.29059/cienciauat.v14i1.1134.
- Mazorra-Manzano, M.A., Robles-Porchas, G. R., González-Velázquez, D.A., Torres-Llanez, M.J., Martínez-Porchas, M., García-Sifuentes, C.O., González-Córdova, A.F., Vallejo-Córdoba, B. (2020). Cheese whey fermentation by its native microbiota: proteolysis and bioactive peptides release with ACE-inhibitory activity. Fermentation. 6(1): 19. https://doi.org/10.3390/fermentation6010019.
- Mendoza-Wilson, A.M., Balandrán-Quintana, R.R., Cabellos, J.L. (2020). Thermochemical behavior of sorghum procyanidin trimers with C4-C8 and C4-C6 interflavan bonds in the reaction with superoxide anion radical and H2O2-forming NADH-oxidase flavoenzyme. Computational and Theoretical Chemistry. 1186: 112912. https://doi.org/10.1016/j.comptc.2020.112912.
- Zavala-Corrales, J.L., Balandrán-Quintana, R.R., Azamar-Barrios, J.A., Mendoza-Wilson, A.M., Hurtado-Solórzano, P.G., Pompa-Redondo, J.S. (2020). Wheat bran extracts as biomineralization scaffolds: An exploratory study leading to aqueous solution synthesis of spheroidal brushite particles. Food and Bioproducts Processing. 121: 238-249. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2020.03.003.
Colaboración de René Renato Balandrán Quintana, Ana María Mendoza Wilson y Miguel Ángel Mazorra Manzano, investigadores(as) del CIAD
