De la poda al laboratorio, residuos agrícolas con potencial para la industria alimentaria

 Cuando un aceite se enrancia —pierde olor, sabor, color y valor nutricional por reacción con el oxígeno— la industria suele usar aditivos sintéticos para retrasar ese deterioro. Estos compuestos actúan como antioxidantes, es decir, sustancias que frenan las reacciones químicas que dañan las grasas. En el Laboratorio de Frutas Tropicales de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Bogotá, uno de los proyectos actuales evalúa si hojas de agraz pueden convertirse en alternativas naturales con esa misma capacidad protectora.

Pero esa no es la única apuesta. Esta fotogalería recorre otras líneas de investigación del laboratorio, desde el análisis de papa nativa hasta el estudio de residuos de mora y tomate de árbol, con un objetivo común, dar valor científico y productivo a lo que hoy se descarta en el campo.

Una de esas investigaciones es la tesis de la química Angie Guevara, estudiante de la Maestría en Ciencia y Tecnología de Alimentos, quien trabaja con hojas de agraz, un cultivo similar al arándano que ha empezado a ganar terreno en regiones como Boyacá, Nariño, Antioquia, Cundinamarca y Cauca. A partir de estas hojas, el equipo obtiene extractos con posibles propiedades antioxidantes.

El objetivo es evaluar si estos compuestos naturales pueden retrasar la oxidación en aceites vegetales como el de girasol, proceso que actualmente se controla mediante antioxidantes sintéticos como el TBHQ. “Queremos buscar posibles antioxidantes naturales que también nos ayuden a aprovechar algunos residuos generados en el campo de la agricultura”, explica.

Para ello se emplean técnicas como el ensayo DPPH, que mide la capacidad antioxidante de los extractos mediante el cambio de color de un reactivo sensible a procesos de reducción y oxidación. Cuando el reactivo, de color morado intenso, entra en contacto con sustancias antioxidantes, pierde color y se torna amarillo pálido, lo que permite estimar la potencia antioxidante de la muestra analizada.

Si los resultados son favorables, estos residuos se podrían transformar en insumos industriales capaces de extender la vida útil de aceites, reduciendo así la necesidad de aditivos sintéticos, en línea con la creciente demanda de alternativas naturales en la industria alimentaria. La investigación se encuentra en su etapa inicial.

Tras las pruebas de laboratorio, el siguiente paso será evaluar la estabilidad de los extractos directamente en el aceite bajo la prueba Rancimat, un método que somete el aceite a altas temperaturas y flujo constante de aire para acelerar su oxidación y medir cuánto tiempo tarda en deteriorarse.

Luego se realizarán ensayos de estabilidad acelerada para determinar si estos compuestos naturales logran retrasar la oxidación lipídica y en qué concentraciones resultan efectivos frente a los antioxidantes sintéticos usados por la industria. Más allá de la técnica, el propósito es claro, convertir un residuo agrícola en una alternativa viable para la industria alimentaria.

También se busca generar nuevas oportunidades económicas para los agricultores que hoy desechan las hojas producto de las podas.

Un laboratorio con múltiples frentes de investigación

Este laboratorio, coordinado por el profesor Carlos Eduardo Narváez Cuenca, forma parte del Grupo de Investigación en Química de Alimentos, creado oficialmente en 2002. Desde entonces ha sido un referente en el análisis de frutas y tubérculos en proyectos de impacto nutricional y agroindustrial, donde se caracterizan macronutrientes, micronutrientes y compuestos bioactivos presentes en estos alimentos.

Según la química Angie Guevara, “en este espacio desarrollamos diferentes proyectos de investigación orientados a diversificar las frutas, diseñar alimentos y valorizar subproductos agrícolas como residuos de poda, semillas y cortezas de frutas que tienen potencial para uso industrial”.

Además de la investigación con hojas de agraz, el equipo ha participado en iniciativas como el proyecto de papas más nutritivas. “Allí trabajamos en el análisis de una colección de papa, en el cual el Laboratorio ha sido un pilar importante”, agrega.

Del campo al laboratorio

En esa misma línea de valorización de la biodiversidad, el equipo también ha adelantado investigaciones sobre el aprovechamiento de residuos de mora y tomate de árbol, así como estudios sobre genotipos silvestres de agraz en Santander y colecciones cultivadas en Cundinamarca y Boyacá, con miras a su fitomejoramiento, un proceso orientado a identificar y potenciar las plantas con mejores cualidades nutricionales y agronómicas para fortalecer futuras siembras y hacer más competitivos los cultivos.

Este trabajo permite reconocer qué variedades ofrecen mayor valor nutricional y mejor adaptación a distintas condiciones, para integrarlas en programas de mejoramiento agrícola. “Los proyectos se realizan en alianza con profesionales en Ciencias Agrarias y Biología, quienes integran el componente agrícola y genético con el análisis químico de los alimentos”, afirma el profesor Narváez.

El trabajo comienza en el campo, donde se recolectan las muestras que luego se acondicionan en el Laboratorio mediante procesos de lavado y liofilización, una técnica que elimina el agua mediante congelación y posterior sublimación al vacío, lo que permite conservar compuestos sensibles sin exponerlos a altas temperaturas.

“Muchos de los compuestos bioactivos que analizamos son sensibles a la temperatura, la luz, a la presencia de oxígeno y a los cambios en los niveles de pH. La liofilización es la mejor forma de preservarlos para su estudio”, explica la investigadora Guevara.

Una vez acondicionadas, las muestras se someten a molienda y se almacenan en condiciones controladas antes de iniciar la extracción de compuestos como fenólicos, carotenoides y clorofilas, sustancias naturales que pueden actuar como antioxidantes, proteger las células frente al daño oxidativo, aportar color a los alimentos y, en algunos casos, contribuir a la prevención de enfermedades asociadas con el estrés oxidativo.

Estas extracciones se realizan con equipos como ultrasonido y centrífugas, y posteriormente se analizan mediante cromatografía líquida de ultraalta eficiencia, una tecnología que permite identificar cuáles compuestos hay en una muestra y en qué concentración. “El equipo nos permite analizar cuáles compuestos están presentes en nuestras muestras y en qué cantidad”, afirma la estudiante.

Cada análisis produce gráficos en los que cada pico corresponde a un compuesto específico, conocidos como cromatogramas. La altura o el área de esos picos indica su concentración, lo que permite identificar y cuantificar metabolitos con potencial actividad biológica de forma precisa y reproducible.

 

 

Niveles de metales pesados en suelos agrícolas del Valle del Cauca, sin evidente riesgo para la salud humana

 La evaluación de las concentraciones totales de mercurio, plomo, cadmio, cromo, níquel, cobalto y arsénico en los suelos donde se desarrollan los principales cultivos de la zona plana del departamento –como caña de azúcar, plátano, maíz, piña y cítricos– determinó que en más del 90 % de los sitios muestreados los niveles de metales pesados no representan un potencial riesgo para la población. Sin embargo, dado su carácter acumulativo en el suelo y la capacidad que tienen para afectar los cultivos, su monitoreo y seguimiento es fundamental.

La contaminación de los suelos por dichos compuestos de alta densidad es una problemática cada vez más recurrente, con más de 10 millones de áreas afectadas, fenómeno que se ha exacerbado por el crecimiento de la industria, la extracción minera y el uso de agroquímicos, llevando a algunos países a consecuencias económicas y ambientales significativas, como sucedió en China en 2018, cuando se tuvieron que desechar 12 millones de toneladas de granos, con millonarias pérdidas.

El proyecto de investigación de Gilberto Eduardo Marín Pimentel, del Doctorado en Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, originado a partir de una necesidad de la Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca (CVC), evaluó las concentraciones de seis metales pesados (mercurio, plomo, cadmio, cromo, níquel y cobalto) y un metaloide (arsénico) para anticipar posibles efectos adversos sobre la salud pública y el entorno natural.

El experto propuso los niveles de fondo y los valores de referencia para facilitarles a las autoridades ambientales la medición efectiva e integral de los suelos agrícolas, un primer aporte importante para diseñar la formulación de políticas y estrategias de gestión ambiental, ante la ausencia de un referente normativo.

La investigación adelantada en Colombia sobre este tema es incipiente; además, a diferencia de España, Brasil, Perú o México, que cuentan con una legislación más avanzada, acá es un tema pendiente. De hecho, para su trabajo el doctor Marín comparó los niveles de referencia hallados, y también consideró una amplia gama de factores del suelo como pH, materia orgánica, textura y otros aspectos fisicoquímicos, lo cual ofrece una visión más completa de la situación ambiental, ya que en el país solo se había hecho un primer acercamiento en el Piedemonte Llanero, pero con resultados específicos para ese territorio.

El estudio se ubica en una región donde el 17 % de los suelos se destinan a labores agrícolas, más del 95 % de ellos para cultivar caña de azúcar, plátano, piña, maíz y cítricos, claves para la economía regional. Por tanto, monitorear el impacto potencial de los metales es de suma relevancia, dado su carácter acumulativo en el suelo y su capacidad para afectar los cultivos.

Las muestras se tomaron a 30 cm de profundidad del suelo en 13 cuencas hidrográficas distribuidas estratégicamente a lo largo de la planicie vallecaucana, entre las que se destacan Guachal, Tuluá y Roldanillo-Unión-Toro (RUT) y las demás con influencia en los municipios de Cali, Bugalagrande, Palmira, Jamundí, Yumbo, San Pedro, Guacarí, Ginebra, Trujillo y Obando, principalmente.

El proyecto, financiado por la CVC y con apoyo del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (Minciencias), se realizó en varias etapas, comenzando con la delimitación del área de estudio mediante cartografía digital y la identificación de 489 sitios prioritarios por sus actividades agrícolas, las cuales incluyeron el muestreo y los análisis en laboratorio.

Entre las principales conclusiones se destacan que las concentraciones de arsénico y mercurio (dos de los elementos químicos más peligrosos para los seres vivos) fueron bajas (<0,10 mg.kg-1), y representan más del 98 % de los sitios analizados”, informa el investigador.

“Elementos como cadmio, cromo, níquel, cobalto y plomo mostraron una distribución diversa en la zona analizada; aunque los promedios de concentración total de cadmio (0,16 mg.kg-1) y cobalto (17,17 mg.kg-1) son superiores a los de la corteza terrestre, estos niveles no alcanzaron los límites considerados como peligrosos según los referentes en la literatura científica reportada en el mundo”, explica el doctor Marín.

De forma sectorizada, se registraron altas concentraciones de cadmio en algunos sitios de las cuencas de Tuluá y San Pedro. En cuanto al cobalto, se observó un mayor nivel en la cuenca Pescador, al igual que con el níquel.

En el caso del plomo, un elemento químico de alto riesgo para los seres vivos, se observó mayor concentración en la zona industrial de Yumbo, mientras que los mayores niveles de cromo se observaron en la cuenca de Guabas, que abarca los municipios de Ginebra y Guacarí, y también en la de Tuluá. Sin embargo, los niveles determinados globalmente no evidencian una amenaza potencial para el ambiente, los cultivos, los animales y la salud humana.