Obtención de compuestos bioactivos en pérdidas y desperdicios alimenticios de especies de interés agrícola

Abstract

"A nivel mundial un tercio de los alimentos producidos se pierden o desperdician. Resulta de vital importancia implementar un plan estratégico para detener la generación de pérdidas alimentarias a través de la conversión de pérdidas vegetales en subproductos químicos bajo una perspectiva de biorrefinería. Un modelo económico circular maximiza el uso de recursos para aprovechar estas pérdidas. En las diferentes regiones agrícolas de Baja California Sur, se cultivan especies de interés ricas en estos compuestos: espárrago (Asparagus officinalis), fresa (Fragraria ananassa), mango (Mangifera indica), naranja (Citrus sinensis) y tomate (Solanum lycopersicum). Se seleccionó a productores y principales canales de distribución de las cinco especies de interés en SEPADA y se aplicaron un total de 380 encuestas. Los rangos de pérdidas presentaron diferencia significativa entre cultivos e inter etapas de la cadena de producción, oscilando entre 11.5% y 15.7% en cosecha, y 9.5%-16.5% en distribución. El volumen de pérdida es dependiente del tipo cultivo y etapa de cadena de suministros. De las cinco especies de analizadas, tomate y naranja presentaron una mayor fracción biodisponible, mientras que en conjunto se formaron dos clados espacio-temporales según biodisponibilidad: espárrago-naranja en Valle de Santo Domingo, octubre-diciembre; y tomate-fresa en Valle de Vizcaíno, diciembre-febrero. En términos económicos, estos clados aumentan el nivel de factibilidad para la implementación del sistema de biotransformación. Se realizó una búsqueda sistemática de literatura para determinar los compuestos bioactivos comunes entre las cinco especies, partiendo de un tamizaje con 4,576 publicaciones hasta llegar a 252 artículos. Se encontraron 12 categorías de actividad biológica, obteniendo mayor significancia estadística la actividad antioxidante y los compuestos asociados a ella, destacando, flavonoides, polifenoles y antocianinas. El muestreo de pérdidas para espárrago y naranja realizado en Valle de Santo Domingo contó con 60 sub-puntos, mientras que en Valle de Vizcaíno fresa-tomate contaron con seis puntos principales y 30 sub-puntos. Las muestras fueron procesadas mediante extracción alcohólica y analizadas por HPLC/MS. Los resultados indican que las pérdidas presentan niveles significativos de quercetina, rutina y kaempferol mientras que el diseño de biorreactor realizado con SuperPro Desginer arrojó que utilizando como lecho un volumen de biomasa de 250g con efluente de 5 ml/min, se aumentan de manera significativa los niveles los tres compuestos bioactivos. El modelo de biorrefinería cuenta con diez etapas, desde el transporte hasta recirculación de agua y energía con una eficiencia general arriba del 70%. El diseño del proceso de biotransformación permite la obtención de dos productos: un concentrado de compuestos bioactivos y un biofertilizante. Acorde con el análisis bioeconómico se detecta una tasa de retorno de inversión de 2 años para ambos puntos de análisis teniendo una rentabilidad mayor al 75%, tomando en cuenta las posibles fluctuaciones del mercado y el efecto de las condiciones ambientales en los puntos generadores de biomasa. La implementación del sistema de biorrefinería mitigaría el desperdicio alimenticio de las dos regiones agrícolas más importantes de Baja California Sur al utilizar múltiples círculos concéntricos de proceso tomando en cuenta la opinión de los principales tomadores de decisión de las diferentes zonas."