Extracción de compuestos bioactivos de residuos agroindustriales

Dra. María Liliana Flores López

Centro de Innovación Científica y Tecnológica (CIICYT)

Universidad Autónoma de Coahuila

Dr. Julio César López Romero

Universidad de Sonora

Las tecnologías emergentes se han convertido en estrategias de gran relevancia para la obtención de compuestos bioactivos a partir de fuentes vegetales y residuos agroindustriales. Estos compuestos son sustancias químicas que interactúan con sistemas biológicos y generan efectos positivos en la salud humana. Entre ellos se encuentran los compuestos fenólicos (flavonoides y polifenoles no flavonoides), terpenos (carotenoides y limonoides) y compuestos nitrogenados (betalaínas y alcaloides). Estos compuestos exhiben diversas propiedades beneficiosas, como antioxidantes, antiinflamatorias, antimicrobianas y anticancerígenas, entre otras.

En su mayoría, las tecnologías emergentes se consideran “tecnologías verdes” debido a su enfoque sostenible y sus procesos respetuosos con el medio ambiente, permitiendo una mejora en la eficiencia de la extracción y producción de los compuestos deseados, además de generar una menor o nula cantidad de residuos químicos. Algunas de estas tecnologías incluyen la extracción asistida por ultrasonido, la extracción con fluidos supercríticos y la extracción asistida por microondas.

La extracción asistida por ultrasonido se caracteriza por utilizar agua como solvente y ondas ultrasónicas para aumentar la eficiencia del proceso. Esto reduce la necesidad de utilizar solventes orgánicos tradicionales y mejora la calidad y rendimiento de extracción de los compuestos químicos de fuentes vegetales, incluyendo los residuos agroindustriales.

La extracción con fluidos supercríticos utiliza dióxido de carbono en estado supercrítico como solvente. El dióxido de carbono, presente de forma natural en la atmósfera, no representa riesgos para la salud humana ni al medio ambiente. Bajo condiciones específicas de presión y temperatura, el dióxido de carbono se convierte en un solvente altamente eficiente para extraer compuestos bioactivos de las materias primas, como por ejemplo los residuos agroindustriales.

La extracción asistida por microondas utiliza ondas electromagnéticas no ionizantes que tienen como objetivo calentar el solvente y la matriz de extracción. Esto, resulta en un menor tiempo de extracción, menor cantidad de solvente utilizado y mayor eficiencia en la extracción. Además, esta tecnología ha demostrado resultados interesantes en la extracción de compuestos bioactivos de fuentes vegetales y residuos agroindustriales. 

Estas técnicas permiten una extracción más eficiente de compuestos bioactivos, al mismo tiempo que reducen los costos y tiempos de producción, además, de disminuir el uso y la cantidad de solventes tóxicos o contaminantes.

Una adición más reciente en el ámbito de las tecnologías verdes es el uso de solventes eutécticos. Estos solventes son mezclas líquidas de dos o más componentes que se comportan como un único solvente con propiedades específicas. Estas mezclas pueden utilizarse como alternativas sostenibles, ya que se componen de sustancias que son generalmente reconocidas como seguras (GRAS, por sus siglas en inglés), lo que reduce los riesgos para la salud humana y el medio ambiente. Además, han demostrado ser altamente eficientes en la extracción de compuestos bioactivos procedentes de fuentes vegetales.

El uso de solventes eutécticos en la extracción de compuestos bioactivos ofrece ventajas como una mayor selectividad, mejor solubilidad y menor consumo de energía. Además, estos solventes pueden obtenerse a partir de fuentes renovables, lo que contribuye aún más a la sostenibilidad de los procesos.

Por otro lado, las tecnologías emergentes también han tenido un gran impacto en la valorización de los residuos agroindustriales dentro del concepto de economía circular. La economía circular se basa en el principio de reducir, reutilizar, reciclar y regenerar los recursos, evitando así la generación de residuos y minimizando el impacto ambiental.

En este sentido, aprovechar los residuos agroindustriales como materia prima para obtener compuestos bioactivos es una práctica clave dentro de la economía circular. En lugar de considerar estos residuos como desechos, se les otorga un valor agregado al utilizar tecnologías emergentes para extraer y aprovechar los compuestos beneficiosos que contienen.

Estas tecnologías emergentes, al ser aplicadas en la obtención de compuestos bioactivos, pueden tener una amplia gama de aplicaciones teniendo en cuenta la tendencia actual de la población hacia el uso y consumo de productos naturales. Una de ellas, puede ser en el sector farmacéutico, alimentario y agrícola en donde los fenómenos de resistencia de agentes biológicos han disminuido la eficacia y el éxito de las estrategias utilizadas tradicionalmente. En este sentido, diversos estudios han demostrado que extractos de residuos agroindustriales o compuestos purificados procedentes de estas, muestran alta efectividad para afectar o erradicar agentes biológicos con distintos patrones de resistencia. Otra aplicación podría ser en el ámbito de la nutrición, ya que los residuos agroindustriales han mostrado ser fuentes importantes de macro y micronutrimentos, los cuales podrían ser utilizados en el desarrollo y formulación de nuevos productos con enfoque más saludable. Además, el enfoque en tecnologías verdes fomenta la utilización de residuos agroindustriales como materia prima, lo que contribuye a una mayor sostenibilidad y valorización de estos subproductos.

En conclusión, las tecnologías emergentes basadas en enfoques sostenibles están revolucionando la obtención de compuestos bioactivos de fuentes vegetales y residuos agroindustriales a nivel global. Estas innovaciones han demostrado mejorar los rendimientos y las propiedades biológicas, al mismo tiempo que reducen los costos y tiempos de producción y fomentan la sostenibilidad. Su aplicación impulsa el desarrollo de estrategias naturales más eficientes y respetuosos con el medio ambiente, contribuyendo así al avance de la biotecnología y la producción sostenible en todo el mundo.

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