Luis Octavio González Salcedo - Alternativas de aprovechamiento de los residuos en la agroindustria

Cabe considerar que la agroindustria moderna exige un nuevo modelo de transformación, consistente en el reto de explotar al máximo las materias primas de origen agrícola, dando uso a los RyS generados durante las etapas de cosecha, poscosecha y procesamiento. Por otra parte, actualmente el alto precio del petróleo hace que el aprovechamiento de la biomasa se convierta en un fuerte renglón de la economía; dentro de esta perspectiva se pueden mencionar los ingenios azucareros, que generan electricidad a partir de la combustión del bagazo de caña y la combinación de procesos biológicos, termoquímicos y químicos para la obtención de diversos productos (Naik, 2010; Sanders et al., 2012). En la figura 1.2se presenta el modelo de una biorrefinería, mostrando las diferentes vías y posibilidades de extracción y obtención de productos de valor agregado.

De este modo los subproductos y residuos de origen agrícola, ricos en biomasa, han llevado a la producción de materiales que pueden ser utilizados en industrias, incluso en aplicaciones para resolver problemas ambientales como el tratamiento de aguas residuales (Anastopoulos y Kyzas, 2014; Bhatnagar, Sillanpää y Witek, 2015).

A continuación se referencian algunas agroindustrias representativas de Colombia, como las de frutas y otros vegetales, caña de azúcar, cereales (maíz, arroz), oleaginosas (palma aceitera) y café, presentando un análisis de la generación de RyS en las fases de su procesamiento.

Figura 1.2

Biorrefinería. Extracción de productos de valor agregado

Fuente: adaptación de Antolín (2012).

La producción de frutas tropicales fue cercana a 200 millones de t en el 2016, que representa un aumento del 10 % a partir del 2013 (FAO, 2021). Colombia es el segundo país productor de frutas tropicales en América Latina con 4 062 634 t (Dane, 2017) debido, en gran parte, a su ubicación geográfica y a la variedad de frutas disponibles, que son nuevas en el mercado y que exhiben excelentes cualidades sensoriales, nutricionales y/o nutracéuticas (Jiménez et al., 2011). El procesamiento de frutas en Colombia se destina principalmente a la producción de pulpas, néctares, salsas, frutas en almíbar, frutas deshidratadas, jaleas, mermeladas, dulces y compotas (Nieto y Niño, 2018), procesamiento que alcanza rendimientos entre el 40 %-55 % de peso inicial de la fruta que entra como materia prima y genera entre el 45 %-60 % de residuos. El tipo de residuo depende del tipo de fruta y del proceso de transformación aplicado, pero en general se componen de cáscara, semillas y pulpa (Viganó et al., 2016).

En esta sección se detallan algunas frutas y otros vegetales cuyos residuos han sido estudiados por diferentes autores en función de su composición y alternativas de aprovechamiento, todo esto enmarcado en el concepto de biorrefinería ( figura 1.2). Para cada caso, se presenta información sobre el tipo de residuo generado, composición del residuo y alternativas para su aprovechamiento.

La producción mundial de banano alcanzó 116 millones de t, siendo una fruta de gran importancia regional por ser la principal fruta tropical producida en América Latina y el Caribe (FAO, 2021). Las cáscaras (epicarpio) de banano constituyen entre el 30 % y el 40 % del peso del fruto fresco (Pathak, Mandavgane y Kulkarni, 2016), y poseen un contenido de fibra total dietaria (43.2 %-49.7 %), lignina (6 %-12 %), pectina (10 %-21 %), celulosa (7.6 %-9.6 %), hemicelulosa (6.4 %-9.4 %) y ácido galacturónico. Las pectinas extraídas tienen alto contenido de glucosa, galactosa, arabinosa y xilosa (Khamsucharit, Laohaphatanalert, Gavinlertvatana, Sriroth y Sangseethong, 2018). La bioconversión de piel de banano ha sido probada tecnológicamente para la producción de combustibles, como biogás (Achinas, Krooneman y Euverink, 2019) y etanol (Gebregergs, Gebresemati y Sahu, 2016), bioproductos como ácido cítrico (Monrroy, Rueda, Aparicio y García, 2019) y enzimas (Parveen, Saheed y Zahangir, 2012).

En los residuos de banano se han encontrado algunos compuestos de interés, por ejemplo, antocianinas extraídas de las brácteas de banano (Susaritha, Prakash y Vadivel, 2021), CF hasta 4700 mg equivalentes de ácido gálico/100 g (mg GAE/ 100 g), donde se destacan rutina, quercetina, miricetina, camferol y cianidina (Sidhu y Zafar, 2018). En tanto que se reportan carotenoides (186 μg/100 g) entre los cuales se destacan luteína, trans-alfa y trans-beta caroteno y fibra (7680 mg/100 g) (Hernández-Carranza et al., 2015; Yan et al., 2016).

Es la principal fruta tropical producida a nivel mundial (Asia, América Central y el Caribe), alcanzando una producción total de 55.8 millones de t de mango, incluyendo mangostino y guayaba (FAO, 2021). Las cáscaras (epicarpio) de mango constituyen entre el 7 % y el 24 % del peso total de la fruta (Jahurul et al., 2015), reportándose alto contenido de polifenoles (90.18-109.7 mg/g), antocinaninas (360-365 mg/100 g), carotenoides (194-436 μg/g), enzimas, vitaminas E y C, que tienen propiedades funcionales y antioxidantes (Tunchaiyaphum, Eshtiaghi y Yoswathana, 2013). Entre los CF se destacan los ácidos gálico, protocatecuico, siríngico y ferúlico (Gutiérrez-Grijalva, Ambriz-Pére, Leyva-López, Castillo-López y Heredia, 2016), en tanto que los principales carotenoides fueron β-caroteno, cis-β-caroteno y violaxantina (Ranganath, et al., 2018).

Por otro lado, la semilla, que puede representar hasta el 20 % del fruto, contiene aproximadamente el 15 % en grasas con la característica especial de no poseer grasas trans; además se considera una fuente rica en ácidos palmítico (C16:0), esteárico (C18:0), oleico (C18:1) y linoleico (C18:2) (Jahurul et al., 2014). Adicionalmente se reporta la presencia de diferentes CF incluyendo ácidos fenólicos, galoil glucósidos y esteres de ácido gálico (Castro-Vargas et al., 2019). García-Mendoza, Paula, Paviani, Cabral y Martínez-Correa (2015) reportaron la presencia de carotenoides y polifenoles totales con propiedades antioxidantes. En este estudio, extractos de cáscaras de frutos de mango presentaron alto contenido de carotenoides totales (5604.61 ± 0.51 mg de β-caroteno/g bs) y polifenoles totales (23.52 ± 0.41 mg GAE/g bs). Así, las cáscaras provenientes del procesamiento agroindustrial de este fruto son fuente potencial de compuestos bioactivos de uso como antioxidantes naturales, ingredientes alimentarios funcionales y alimentos nutracéuticos (Ajila, Aalami, Leelavathi y Rao, 2010), permitiendo mejorar calidad nutricional y sensorial del producto final.

En el contexto internacional, la mora no representa producción de importancia debido a la oferta de arándanos y frambuesas, siendo México el país que se destaca por su actividad exportadora (Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, s. f.). Los residuos de su procesamiento (semillas) pueden alcanzar hasta un 20 % de su peso total (Pasquel, Machado, Barbero, Rezende y Martínez, 2014). El fruto es fuente de diferentes CF con actividad antioxidante, los cuales actúan reduciendo la concentración de radicales libres. Las semillas son fuente importante de aceite, que posee un gran porcentaje de ácidos grasos insaturados (85%-96%) (ácido oleico y ácido linoleico) (Pantoja-Chamorro, Hurtado-Benavides y Martínez-Correa, 2017b). Adicionalmente, se reporta la presencia de compuestos minoritarios: el escualeno, β-sitosterol, α-tocoferol, γ-tocoferol y δ-tocoferol de importancia en industrias cosmética y farmacéutica (Pantoja-Chamorro et al., 2017b).