La doctora María Elena Ramos Cassellis, académica e investigadora de la Facultad de Ingeniería Química de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), elabora como parte de un proyecto de investigación barras nutricionales, bebidas lácteas ricas en fibra, panqués, cerveza, entre otros productos, a partir de residuos agroindustriales como cáscara y corazón de piña, de manzana, pera y plátano.
Además de aprovechar los residuos y reducir su efecto contaminante, la doctora Ramos Cassellis detectó que las cáscaras conservan algunos componentes que proporcionan a los productos mayor fibra, antioxidantes y compuestos bioactivos.
“Una mejora nutricional en las barras elaborada con harina de trigo y fibra de piña o manzana fue evidente cuando medimos la cantidad de absorción de glucosa en la sangre, entonces estas barras lo que hicieron fue disminuir 20 por ciento la absorción de glucosa en la sangre. Mientras que en el caso de antioxidantes, con esta fibra se logró 30 por ciento más de consumo de antioxidantes que una barra comercial de fibra”, declaró en entrevista para la Agencia Informativa Conacyt.
INICIA LA INVESTIGACIÓN
Fue en el 2012 cuando la doctora María Elena Ramos Cassellis inició con proyectos para reducir los contaminantes que generan los desechos agroindustriales de las empresas enlatadoras de piña, ubicadas en Puebla y Lara Grajales.
En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, explicó que una vez que solicitaron estos residuos a las empresas, primero dieron un acondicionamiento previo al compuesto ya que los residuos contienen diversas enzimas y levaduras o compuestos fermentativos que aceleraban su descomposición.
Este acondicionamiento, detalló, consiste en realizar un tratamiento físico conocido como escaldado que facilita que la piña libere sus azúcares libres, fermentables, delimitando su oxidación enzimática. Una vez cubriendo este requisito, se seca para que posteriormente sea molida, obteniendo un polvo de color café claro.
“Una vez acondicionado, este residuo se trabaja como materia prima, la idea es que no se hagan agregados de compuestos químicos para que se mantenga lo más pura posible, evitando incorporación de aditivos”, refiere la doctora Ramos Cassellis.
CARACTERIZACIÓN QUÍMICA
La doctora Ramos Cassellis. Foto: Agencia Conacyt
Una vez obtenido este polvo, la doctora Ramos Cassellis recordó que el siguiente paso fue determinar los compuestos generales de este residuo, es decir, elaborar una caracterización de la materia prima para conocer su composición química y determinar sus valores como fibra, pues los valores nutrimentales que se conocen respecto a la piña corresponden solo a la parte comestible y no al residuo.
“Una vez que se caracterizó física, química y microbiológicamente, se desarrolló el plan para la utilización de ese residuo, en el caso de la piña se analizaron las propiedades como aditivo o ingrediente extra”.
Lo primero que se midió fueron las propiedades funcionales tecnológicas, en este caso la fibra, la capacidad de hinchamiento, capacidad de absorción de aceites, intercambio iónico, capacidad emulsificante y capacidad espesante. Al medir estas propiedades, se observó que funciona como buena fuente de fibra.
“Los resultados determinaron que como fuente de fibra era funcional, además de que en comparación con otras fuentes comunes como el trigo, este polvo presentaba incluso una baja capacidad de intercambio iónico, es decir, la capacidad de atraer minerales, lo que significa que no funcionaría como antinutriente; además de mostrar buenas capacidades de hinchamiento y de retención de grasas, conservando muchas propiedades benéficas como fibra”.
UNA CERVEZA AFRUTADA
Al comprobar que sus características como fuente de fibra eran benéficas, la doctora Ramos Cassellis desarrolló en su laboratorio, a partir de esta fibra, diversos productos como barras nutritivas, bebidas lácteas y panqués.
La doctora destacó que otra de las propiedades que encontraron en la utilización de este polvo fue que este conservaba olores dulces, agradables al paladar, lo que evitó que se utilizaran saborizantes o colorantes a la apariencia de los productos que fueron adicionados con esta fibra, logrando un compuesto más natural y sin conservadores.
Después de trabajar con los residuos de la cáscara y el corazón de la piña, se dieron a la tarea de probar con cáscaras de plátano, las cuales fueron recolectadas en lugares donde venden frituras de esta fruta.
“Con las cáscaras de plátano se realizó el mismo proceso, es decir, se acondicionó la fibra para hacerlo manejable e inocuo, esto como dijimos, a través de escaldarlo para inactivar enzimas, bajar carga microbiana, y funciona también para su limpieza”.
Al igual que con la cáscara de piña, el residuo ya procesado del plátano fue utilizado para elaborar una cerveza artesanal tipo stout, oscura, aromática y poco alcohólica.
Lo que se hizo fue la caracterización del residuo y adicionarlo como una fuente de hidratos de carbono para la fermentación de la levadura que se empleó para la elaboración de la cerveza.
“Debido a los ácidos orgánicos que aún hay en esa cáscara, la cerveza presenta notas frutales, obteniendo un producto con sabor agradable para el consumidor, resaltando que todas estas pruebas incluyen una evaluación sensorial, en comparación con otras cervezas también de tipo artesanal elaboradas en Puebla”.
Estas formulaciones se realizan evaluando diferentes cantidades de materia prima. Dependiendo del producto es como se adicionan, partiendo de un análisis que indica cuánta formulación es capaz de soportar el alimento que será adicionado. Al respecto, la doctora Ramos Cassellis aclaró que no se puede utilizar 100 por ciento del residuo procesado porque sino disminuye la calidad del producto.
“Se hace un análisis experimental en el que vamos incluyendo este residuo de un mínimo hasta un máximo que pueda tolerar tanto el producto como el consumidor, de acuerdo con la normatividad. En nuestro caso, siempre se adiciona entre 10 hasta 30 por ciento de residuo a la fórmula original de cualquier producto, para mantener la calidad nutricional y tecnológica del alimento o bebida”.
Además de reducir su efecto contaminante, aportan mayor fibra, antioxidantes y compuestos bioactivos. Foto: Agencia Conacyt
LA CÁSCARA DE MANZANA
Posteriormente, la doctora Ramos Cassellis inició una colaboración con industrias productoras de sidra en Puebla ya que existen municipios como Huejotzingo, San Martín Texmelucan, Cholula y Zacatlán que dependen en buena medida de la producción de la manzana y pera para la elaboración de la sidra, y sus desechos no los ocupan del todo por lo que no les genera un valor agregado.
Al obtener los desechos de estas industrias, la doctora Ramos Cassellis realizó el mismo procedimiento que con la cáscara de piña, elaborando los mismos productos; sin embargo, con este residuo también inició el trabajo de fermentación sólida, un proceso en el cual se ocupa un microorganismo, que en este caso es el hongo Pleurotus ostreatus o Pleurotus djamor. Este hongo se inoculó en el residuo a diferentes niveles, incluso se puede utilizar hasta el 100 por ciento y no solo en porcentajes de 10 a 30 por ciento como sucedía con los residuos de piña y plátano.
“Qué sucede en esta fermentación sólida. Para que este hongo pueda crecer y empezar a reproducirse, se ocupa primero en forma de esporas, él se empieza a reproducir y al adaptarse el hongo a esa fuente lignocelulósica (celulosa, hemicelulosa, lignina) comienza a secretar enzimas para que utilice ese sustrato; al secretar esas enzimas, el hongo empieza a comerse el bagazo de la manzana. De esto se obtiene hongo, es decir, un fruto que está bien cotizado como fuente de alimento, aparte se pueden extraer de ese compuesto enzimas”.
La doctora Ramos Cassellis explicó que estas enzimas son extracelulares, las cuales no son difíciles de ser extraídas del organismo, simplemente con un enjuague salen. A partir de estas enzimas, se produce un extracto bioenzimático que tiene una gran cantidad de enzimas que pueden ser aplicadas a la industria textil, papelera, alimentaria, etcétera.
Lo que se busca es purificar esas enzimas y hacer extractos y aplicarlos, por ejemplo, en clarificación de cervezas, de jugos, en procesos de extracción de aceites, entre algunos otros usos.
“Se logran enzimas, pero con diferentes grados de actividad porque hay diferentes grados de sustratos, unos pueden funcionar mejor que otros, pero esa variación le da esa cualidad, en eso seguimos trabajando, para poder caracterizarlos”.
TIPOS DE FERMENTACIÓN
Existe la fermentación líquida y la sólida, detalló la doctora Ramos Cassellis, quien refiere que en la fermentación líquida se obtiene en su mayoría el uso de carbohidratos para la formación de etanol, mientras que la fermentación sólida implica que en el medio no habrá agua y el microorganismo estará en contacto directo con un sólido, esto tiene como ventaja que no genera contaminación porque el microorganismo actúa de manera directa con el sólido para fermentar, es decir, hace hidrólisis, produciendo azúcares y liberando enzimas (FES) que también pueden ser empleadas en la eliminación de metales pesados, decoloración de colorantes. También se puede hacer producción de bioetanol de la tercera generación, a partir de residuos lignocelulósicos.
