Utilización de residuos de la industria alimentaria para su valorización como proteínas clarificantes y extractos antioxidantes

Abstract

Residuos de la industria agroalimentariaLa industria agroalimentaria combina el proceso productivo agrícola con elindustrial para generar alimentos o materias primas semi-elaboradas destinadasal mercado. La tendencia mundial es el notable crecimiento en la generación deresiduos por esta industria derivada del incremento en la generación deproductos comercializables y el procesamiento de nuevos alimentos. Estos desechosno son de fácil disposición, ya que poseen elevada carga orgánica y requierenun costo adicional para su tratamiento. Sin embargo, podrían ser susceptiblesde aprovechamiento o transformación para generar otro producto con valoreconómico, de interés comercial y/o social. Para lograr el aprovechamiento de sus residuos, necesitamos desarrollar unaclara conciencia ambiental, así como aumentar nuestro conocimiento y capacidadtecnológica para darles un destino final. En nuestro análisis para elaprovechamiento de los desechos locales, utilizamos los siguientes criterios: quepuedan tener un mercado demandante o ser utilizados dentro de la cadena de otroproceso productivo; que estén disponibles localmente y en las cantidades necesariaspara asegurar la fabricación del producto de interés. Han sido objeto denuestro estudio en la presente tesis el suero de leche, el orujo de uva y lacascarilla de soja. Utilización de proteínas de suero de leche para lareducción de la astringencia de vino tintoEl suero de leche contiene aproximadamente el 50% de los sólidos totalesde leche, incluyendo aproximadamente el 20% de la proteína total. Por eso elmismo representa una alternativa para la obtención de proteínas con potencialesaplicaciones industriales. Un proceso en el que pueden encontrar aplicación esel de clarificación o reducción de astringencia de bebidas fermentadas. Alterminar la vinificación en la producción del vino, el excesode taninos puede causar algunas propiedades indeseables, como la astringencia.Esta sensación áspera está asociada con las interacciones taninos-proteínas dela saliva. El tratamiento del vino con proteínas puede mejorar la claridad, lascaracterísticas sensoriales y la capacidad de envejecimiento de los vinos. Labetalactoglobulina (BLG), la proteína de suero de leche más ubicua, tiene algunas ventajas tecnológicas para suaplicación como agente clarificante; es un material económico, alimenticio, notóxico, capaz de solubilizar y proteger moléculas hidrófobas biológicamenteactivas en medios acuosos. En nuestro estudio, se aplicó a la reducción de la astringencia del vinotinto. Realizamos una comparación entre la efectividad de lagelatina, de conformación desplegada, y la BLG, globular, como agentesclarificantes. Las dos proteínas mostraron una selectividad similar para distintostipos de polifenoles del vino tinto. Además, la BLG se demostró que la BLG fueeliminada del vino tratado, después de su utilidad, descartando la potencial alergenicidaddel tratamiento. Finalmente, se obtuvo una mejor comprensión de lasinteracciones proteína-tanino mediante calorimetría de titulación isotérmica.En general, este estudio demuestra que las proteínas de suero de leche tienenel potencial de reducir la astringencia en el vino tinto y pueden encontrar un nichopara su uso en enología. Recuperación de fenólicos extraíbles y no extraíblesdel orujo de uva por optimización de su extracción sólido-líquido Se ha estudiado y propuesto una amplia gama de polifenoles de plantas,antioxidantes naturales por excelencia. Una potencial fuente de estos compuestoses el orujo de uva. Se preparó extractos mediante extracción sólido-líquido deorujo de uva Syrah, mediante un diseño experimental, incluyendo los factorestemperatura, tiempo y solvente; midiendo las respuestas de fenólicos totales yactividad antioxidante. Un solvente ?tradicional?,una mezcla hidroalcohólica, fue idónea para recuperar los ?fenólicos extraíbles?. Cuando se utilizó EtOH:H2O (1:1)como solvente, el contenido fenólico total fue de entre 2,2 y 4,4 g deequivalentes de ácido gálico/100 g de orujo en las distintas condicionesplanteadas. Los compuestos no recuperados en dicho solvente, son aquellos quepresentan baja afinidad por el mismo, así como los ?fenólicos unidos o no extraíbles?, que obtuvimos mediante NaOH 2M. Estosfenólicos, descriptos como la "cara oculta" de los fenólicos alimentariostienen escasos estudios en comparación con los extraíbles. Se obtuvieroncontenidos de equivalentes de ácido gálico entre 4,4 y 10,3 g/100 g de orujo. Tantoen unos como en otros extractos, las actividades antioxidantes fueronproporcionales al contenido fenólico detectado. Finalmente, se preparó una función deseabilidad para encontrar óptimos ponderandovarios criterios que combinan minimizar tiempo y temperatura, maximizando elcontenido de fenólicos con actividad antioxidante. Dichos extractos fueroncaracterizados utilizando cromatografía líquida de alta eficiencia, combinandodetección por arreglo de diodos, y espectrometría de masas. Se encontró que losextractos alcalinos contienen una concentración mucho más alta de ácido gálicoy (+)-catequina. Además, entre se detectaron en ambos distintos ácidosfenólicos, antocianinas y estilbenos, e isoflavonas, asociados con su alta actividadantioxidante. Optimización de la extracción de polifenoles conactividad antioxidante de cascarilla de soja mediante hidrólisis alcalinaLas cáscaras de los vegetales contienen compuestos con actividadantioxidante. Las capas externas suelen contener una mayor cantidad decompuestos fenólicos, como se espera de su función protectora en las plantas. Lospolifenoles de la soja son bien conocidos por su efecto protector de la saludhacia los consumidores, sin embargo, el nuestro es el primer estudio sobrepolifenoles asociados específicamente a la cascarilla de esta planta. Estudiamos el efecto de la concentración de NaOH acuoso, y otrosfactores de importancia como tiempo, temperatura, asistencia de ultrasonido ytamaño, sobre la extracción de polifenoles de dicho residuo. Dicho solventepuede reaccionar con fenólicos poliméricos, hidrolizar taninos y fragmentos depolisacáridos. De esa forma, se liberaron fenólicos, con un contenido total entre0,206 y 0,929 g de equivalentes de ácido gálico/100 g de cascarilla, medidiospor Folin-Ciocalteu, y la actividad antioxidante de los extractos, medida porequivalentes de Trolox (ET), osciló entre 0,362 y 2,372 mmoles/100 g decascarilla. El perfil fenólico de extractos extraíbles y no extraíblesoptimizados se caracterizó por cromatografía líquida con arreglo de diodos, detectandoácido gálico y (+)-catequina, que se utilizaron como respuesta en el diseño deexperimentos. Además, para poder determinar la presencia de otros polifenoles,se analizó dichos extractos por CL-EM, detectándose ocho compuestos, entre ácidosfenólicos, antocianinas, estilbenos e isoflavonas. Extracción de polifenoles de cascarilla de sojamediante tratamientos fúngicos y enzimáticosSe prepararon cultivos de A. oryzae utilizando cascarilla de soja como sustrato, adicionandosolamente las mínimas sales necesarias. Se tomaron muestras en distintostiempos y, a los cinco días, la actividad antioxidante de los extractospreparados fue muy alta. El tratamiento fúngico permitió obtener 2,19 mmolTrolox/100 g, resultó equivalente. Sin embargo, dado que el contenido fenólico fuerelativamente mucho menor, el origen de la actividad antioxidante podría, enparte, no deberse a compuestos fenólicos.De lostratamientos enzimáticos, la enzima α-amilasa es laúnica que produce una extracción 48% superior al control. Las demás no justifican su utilización. Además, unamezcla enzimática no mejoró la extracción respeto a la α-amilasa sola. El tratamiento enzimático es unaalternativa mucho más rápida al hongo pero los rendimientos en las respuestasestudiadas son menores. Ambos tratamientos, fúngicos y enzimáticos representan una opción parala recuperación de polifenoles de cascarilla de soja que evitan por completo elempleo de químicos. Se destaca que la metodología requiere bajo consumo deenergía, recicla un material recalcitrante de la región y, más aún, A. oryzae es un hongo consideradogeneralmente seguro.