Un método permite obtener colorantes y enzimas de cáscaras de naranjas desechadas en la industria de jugo

Es un proceso desarrollado por investigadores de la Universidade Estadual Paulista, en Brasil, junto a colaboradores de Chile y México, y resulta en materias primas de bajo costo y disminución de los perjuicios ecológicos

Por Thais Szegö  |  Agência FAPESP – El cultivo de naranjas está bastante difundido en el mundo. Así y todo, existe una cuestión que debe tenerse en cuenta: la industria de jugo genera aproximadamente 10 millones de toneladas métricas anuales de residuos. Y con ellas se va aproximadamente un 50 % de jugo fresco, pues durante la elaboración del producto una significativa parte de las frutas, entre un 45 % y un 55 %, se desecha normalmente como basura. Aparte de contaminar el medio ambiente, dicha práctica representa un desperdicio, dado que en esos restos están presentes diversas sustancias que pueden aprovecharse con fines industriales y comerciales, como los azúcares fermentables, los polisacáridos, los polifenoles y los aceites esenciales.

Pensando en esto, científicos de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), en Brasil, en colaboración con investigadores de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, en Chile, y de la Escuela de Ingeniería y Ciencia de Monterrey, en México, desarrollaron un sistema de producción de colorantes y enzimas con base en este material. Y con los resultados que obtuvieron, efectuaron un análisis económico del proceso, que aparece descrito en un artículo publicado en la revista Sustainable Chemistry and Pharmacy.

Para realizar el trabajo, que contó con el apoyo de la FAPESP (proyectos 14/01580-3, 19/15493-9, 21/06686-8  y 21/09175-4), se valieron de una biorrefinería, una instalación industrial que emplea materias primas renovables tales como plantas y residuos orgánicos, para producir una variedad de productos útiles, incluidos energía, combustibles, materiales y productos químicos. Dicha planta funciona de manera análoga a una refinería de petróleo, pero con ingredientes naturales en lugar de crudo.

“Es una abordaje más sostenible para la producción de productos y energía, que apunta a disminuir la dependencia de recursos no renovables y suministra materia prima de bajo costo, aparte de contribuir a la reducción de residuos y, por ende, también prevenir la contaminación ambiental, la propagación de enfermedades, los daños ecológicos y otros problemas relacionados con la eliminación de esos restos en el medio ambiente”, dice Valeria de Carvalho Santos Ebinuma, docente del Departamento de Ingeniería de Bioprocesos y Biotecnología de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de la Unesp, con sede en la ciudad de Araraquara, y una de las investigadoras responsables del grupo Bioproducts Production and Purification Lab (BioPPul).

Diversos residuos de la industria de alimentos y/o agrícolas, tales como el bagazo de la caña de azúcar, la paja y las cáscaras de naranjas, son ricos en celulosa y hemicelulosa, sustancias que, tras la hidrólisis, es decir, la rotura de las moléculas mediante el empleo del agua, se convierten en glucosa y xilosa respectivamente. Estos azúcares fermentables pueden utilizarse como fuentes de carbono para obtener bioproductos de valor comercial, tales como colorantes naturales y enzimas.

“Como nuestro grupo de investigación se ha venido abocando al estudio de la producción de diferentes colorantes naturales con base en microorganismos, juntamos esos dos conocimientos para proponer el proyecto, que fue el tema del trabajo de maestría de Caio de Azevedo Lima”, comenta de Carvalho Santos Ebinuma.

A tal fin, los investigadores realizan un cultivo de microorganismos que se multiplican y crecen en un medio líquido efectuando la biosíntesis de las biomoléculas deseadas. Todo el sistema es monitoreado cuidadosamente para asegurar las condiciones adecuadas de temperatura, pH y concentración de nutrientes, entre otros factores, lo que ayuda a optimizar la producción de las biomoléculas. Cuando los microorganismos alcanzan el punto de crecimiento y producción anhelado, el cultivo se interrumpe y se recuperan las biomoléculas, lo que puede comprender su separación del medio líquido para su posterior purificación.

El biorreactor tanque agitado durante la producción de colorante microbiano (foto: archivo de los investigadores)

“El cultivo sumergido se emplea ampliamente en la industria biotecnológica para producir una variedad de productos, pues constituye un enfoque que permite el control preciso de las condiciones de cultivo, maximizando la producción de las biomoléculas de interés”, explica la profesora.

Los colorantes microbianos ya están produciéndose y, en el futuro, podrán aplicarse en las industrias de alimentos, textil y farmacéutica. Con todo, aún se hacen necesarios más estudios para que este proceso se vuelva competitivo como el que se aplica en la producción de otros colorantes disponibles en el mercado, principalmente los sintéticos. Las moléculas también deben pasar por pruebas de toxicidad, labor que están llevando a cabo otros equipos asociados.

Según Ebinuma, esta investigación nació de la necesidad de un mercado que se encuentra en franca expansión. “Los incentivos a la investigación científica como los que efectúa la FAPESP son esenciales para el desarrollo de proyectos que podrán sacar nuevos productos al mercado. Éste es un proyecto que podrá rendir frutos grandiosos”, afirma.

Puede leerse el artículo intitulado Process development and techno-economic analysis of co-production of colorants and enzymes valuing agro-industrial citrus waste en el siguiente enlace: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352554123002383.