De acuerdo con la FAO, La agroindustrialización de frutas y hortalizas es de las prácticas que más desechos sólidos orgánicos genera en el mundo. Foto tomada de: https://onx.la/d7440.

A través de la fermentación de la corona, el corazón y la cáscara de la piña, con un método llamado fermentación en estado sólido usando el hongo GH1, se generan compuestos bioactivos fenólicos. Los compuestos bioactivos aportan un beneficio a la salud más allá de la nutrición básica. Los fenólicos son conocidos por su actividad antibacteriana, antitumoral, anticancerígena, y en aplicaciones útiles para uso cosmético, alimentario y farmacéutico.

Con la investigación Extracción de compuestos bioactivos de residuos de piña (Ananas comosus) usando fermentación en estado sólido, la egresada de la maestría en Ciencias – Biotecnología de la UNAL Medellín, Sarah Lucia Paz Arteaga, pretende contribuir en la búsqueda de alternativas biotecnológicas para la valorización sostenible de los residuos de piña, la obtención de compuestos bioactivos de alto valor con múltiples aplicaciones para diversas industrias, y la disminución de la contaminación por la inadecuada disposición final de estos desechos, en cumplimiento del duodécimo Objetivo de Desarrollo Sostenible, ODS, que aborda la “producción y consumo responsable” y establece la gestión eficiente de los residuos.

En la cadena de la generación de residuos de la piña, durante los procesos de agricultura y poscosecha, el tallo y hojas son considerados biomasa residual. Mientras que, durante el procesamiento y consumo de la fruta, la corona, el corazón y la piel, son llamados subproductos; estos contienen altas cantidades de fibra dietética, celulosa, hemicelulosa, y lignina, y en menores cantidades, proteínas y minerales.

“El proyecto pretendía generar un valor agregado al subproducto de la piña, si bien se ha trabajado bastante con este residuo, la transformación de los subproductos es un proceso costoso. La fermentación en estado sólido consiste en someterlos, casi en ausencia de agua, a la fermentación por un microorganismo, en este caso el hongo Aspergillus niger GH1, obtenido en el desierto del Norte de México”, señala Sarah Lucia.

La ingeniería agroindustrial explica que esta seta se diferencia de otros microrganismos fermentadores porque se adapta con facilidad y genera muchas enzimas (proteínas complejas que pueden ayudar a descomponer los alimentos para que el cuerpo los pueda usar).

“En estos procesos fermentativos son muy importantes las enzimas porque ayudan finalmente a generar el compuesto activo para que sirva para un proceso posterior, en este caso, para la elaboración de los fenoles. Los compuestos fenólicos son una familia química muy amplia, se han usado para muchas cosas, tienen alta actividad antioxidante, es decir, que son capaces de contrastar los radicales libres. Los radicales libres han sido muy estudiados porque causan en el cuerpo humano tumores, cáncer, envejecimiento”, indica Sarah Paz.

La investigadora, señala, además, que, una parte de la familia de los fenoles se usa en los cosméticos para foto protección de los rayos solares, también como matriz, es decir, como la base para realizar cosméticos.

El estudio explica que, algunas de las estructuras fenólicas presentes en los residuos de la piña son linalol, el α-terpineol y el furfural, estudiadas por su efecto inhibitorio contra las bacterias patógenas Escherichia coli, Listeria monocytogenes y Staphylococcus aureus.

Más que basura

Según la Tesis, la piña es una de las frutas más cultivada en países tropicales y subtropicales, el mayor productor en el mundo es Costa Rica. En Colombia, los departamentos con más cultivos de este fruto son Santander, Valle del Cauca y Meta. Los tratados de libre comercio, TLC, han abierto las puertas de las exportaciones de esta fruta a Italia, Estados Unidos, Chile, España, Reino Unido y Portugal, por lo tanto, la alta producción también ha ocasionado el aumento de los residuos de este fruto.

Debido a su origen, los residuos de frutas y hortalizas son amplia fuente de compuestos bioactivos como los fenólicos. Estos se encuentran en gran cantidad en cáscaras, semillas y demás desechos de estructuras vegetales que hacen parte de la cadena de residuos. Sin embargo, el contenido nutricional de la biomasa residual y subproductos, depende principalmente de diferentes variables como las agronómicas, las condiciones ambientales y los factores genéticos.

“Somos un país en vía de desarrollo, por el solo hecho de tener esta clasificación ya tenemos una idea del manejo de los residuos en general. La mayoría de la basura no tiene un fin adecuado, en especial los residuos orgánicos. Cuando llegan a los vertederos se fermentan solos y se generan gases que contribuyen con el efecto invernadero, contaminan, producen olores desagradables, y atraen plagas, lo que afecta considerablemente a los vecinos de estos lugares”, enfatiza la Magíster en Ciencias – Biotecnología.

Para la realización de la investigación, la Ingeniera visitó dos de las grandes agroindustrializadoras de piña y otras frutas en el Valle del Cauca, una dedicada a la exportación de la fruta, y la otra, a la elaboración de pulpas y jugos para venta nacional.

“Ellos comentaban que en este momento no se hace nada con estos residuos. Los dos tienen una gran cantidad de residuos y nunca habían visto la posibilidad de usarlos en otra cosa que no sea ir a la basura. Teniendo en cuenta que el 60% de la piña es considerada desperdicio y todo eso se bota”, comenta Sarah Lucia.

El futuro de los residuos de piña

Entre los hallazgos más relevantes de la investigación, se destacan la presencia de compuestos bioactivos producto de la fermentación; la capacidad antioxidante y la actividad de dos enzimas: de β-glucosidasa y celulasas, y la efectividad como agente antimicrobiano contra de la Listeria monocytogenes y Staphylococcus aureus, causantes de fiebre y diarrea, e infecciones en la piel, el torrente sanguíneo y las válvulas del corazón, respectivamente.

A partir de esos resultados, se evidencia que es posible incorporar esta metodología biotecnológica de fermentación en estado sólido, para el tratamiento de residuos en plantas agroindustriales de piña y evaluar el costo-beneficio de este cambio.

Dentro de las recomendaciones para futuros estudios, se cuentan la incorporación del extracto obtenido como aditivo en una película o recubrimiento alimentario funcional, la evaluación de su función como agente antioxidante y antimicrobiano, y el reemplazo en un alimento de los antioxidantes sintéticos como BHA y BHT por el extracto para probar su efectividad.

“La investigación está en una etapa intermedia porque si bien logramos analizar bien los compuestos fenólicos que obtuvimos, y dos de esas funciones las pudimos determinar con exactitud, el siguiente paso sería revisar toxicológicamente si tiene algún efecto secundario, para poder ponerlo en una matriz alimentaria e intentar que estos compuestos fenólicos no se vayan a degradar o a desintegrar antes de que lleguen al tracto digestivo, que es lo que se busca”, enfatiza Sarah Paz Arteaga.

Producto de estos estudios, realizados gracias al trabajo articulado de la Universidad Nacional de Colombia y la Universidad Autónoma de Coahuila, en México, la egresada produjo dos artículos científicos sobre este tema: Bioprocesamiento de residuos de piña para la producción sostenible de compuestos bioactivos mediante fermentación en estado sólido y Aplicaciones duales emergentes de fermentación en estado sólido (SSF) con Aspergillus niger y extracción asistida por ultrasonidos (UAE) para la obtención de polifenoles antimicrobianos a partir de residuos de piña. 

(FIN/JRDP)

22 de agosto de 2023