Subproductos agroindustriales, fuentes de compuestos ...
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Subproductos agroindustriales, fuentes de compuestos bioactivos
Dra. Viviana Jofré
III Jornadas Internacionales de Investigación, Ciencia y Universidad y XII Jornadas I+D UMaza20 de octubre de 2020
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En el mundo se producen
2100 millones de toneladas anuales de residuos
5% a 10% emisión gases invernadero
Generación diaria de residuos (per capita)
Argentina: Rango Medio
- Basura residencial
- Basura comercial
- Basura sanitaria
- Basura industrial
100 m
6960 m
20 millones de toneladas anuales
< 16% reciclado
Contexto
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pérdida de biodiversidad contaminación de aguas contaminación ambiental proliferación de plagas emisión gases invernadero cambio climático
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ODS 2015 Objetivos de desarrollo sostenible
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METAS 2030
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Norteamérica + Oceanía
0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
8 0
9 0
1 0 0
Pé
rdid
as
(%)
p r o d u c c ió n
p o s t c o s e c h a
p r o c e s a m ie n t o
d is t r ib u c ió n
c o n s u m o
Europa Asia industrializada
Africa del norte+ Asia
occidental y central
Africasubsahariana
Asia del sur+ Sudesteasiático
América latina
producción + postcosecha + procesamiento 33% 38% 51% 58% 79% 68% 65%
Porc
enta
je
PERDIDAS - Los desechos producidos en cada etapa (desde producción hasta antes de distribución).
- Composición química coherente con la etapa de generación.
- Pueden superarse mediante estrategias de recogida y almacenamiento.
Pérdidas y desperdicios de alimentos (PDA)2015
DESPERDICIOS
Mezcla de materiales
(heterogénea y no segregada)
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PERDIDAS Desechos de cada etapa del proceso de producción. Tienen composición química definida.
SUBPRODUCTOS (COPRODUCTOS)
INSUMOS(BIOINSUMOS) VALORIZACION
SECTOR AGROALIMENTARIO
OPORTUNIDADES
DESAFIOS
MATERIAS PRIMAS DEL SIGLO XXI
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CERO PDA
gobierno
empresaciencia y técnica
PDA pérdidas y desperdicios de alimentos Establecer alianzas público-privadas, diálogos y redes de trabajo para
fortalecer marco de políticas requerida para reducción de PDA.
Financiar investigaciones básicas del potencial industrial de PDA
regionales.
Apoyar e incentivar desarrollo de nuevas industrias.
Intercambio y gestión de
conocimiento para
colección de evidencia
científicas para reducir
PDA.
Desarrollos tecnológicos
e innovación que
conduzcan a reducción de
PDA.
METAS 2050
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¿Qué propiedades tienen?
Mecanismos fisiológicos sobre los que actúan
• Modulación de la expresión genética (y su repercusión en el metabolismo).
• Destoxificación de cancerígenos (activación de sistemas enzimáticos de fase I y II).
• Inducción de muerte celular (apoptosis/supresión de mitosis).
• Protección del ADN.
• Modificación del perfil hormonal (por ejemplo, niveles de hormonas esteroideas).
• Modulación del perfil lipídico.
• Estimulación del sistema inmunitario.
antihipertensivos antiinflamatorios
antimicrobianos antioxidantes
antitrombóticos hipocolesterolemiantes
hipoglucémicos inmunomoduladores
inhibidores de carcinogénesis
colorantes aromatizantes conservantes
¿Qué son los compuestos bioactivos? Son sustancias distintas de los nutrientes que están
presentes en pequeñas cantidades en algunosalimentos y que tienen la propiedad de actuar sobrelos mecanismos fisiológicos resultando beneficiosaspara nuestra salud.
Son compuestos esenciales y no esenciales que seproducen en la naturaleza, forman parte de la cadenaalimentaria y pueden tener efectos benéficos sobre lasalud humana.
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¿Cuáles son los compuestos bioactivos?
carotenoides glucosinolatos glicósidos alcaloides
compuestos fenólicos terpenoides
Se encuentran
principalmente en
frutas y hortalizas.
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Déficit de N, P, Fe- flavonoides- antocianinas- ácidos fenólicos
Bajas temperaturas- carotenoides- terpenoides- antocianinas
Radiación UV- carotenoides- antocianinas- flavonoides- esteres de ácidos fenólicos
Patógenos- flavonoides- estilbenos- cumarinas- auronas Heridas (daños
mecánicos, insectos)- ácido clorogénico- esteres de ácidos fenólicos- cumarinas
Metabolismo secundario
- carotenoides (carotenos y xantofilas)- terpenoides- compuestos fenólicos (flavonoides y no favonoides)- compuestos azufrados- ácidos grasos, fenólicos, etc.
Afectado por - factores bióticos- factores abióticos
Depende de - cultivar- variedad- estado fenológico- grado de madurez´- prácticas agrícolas- zona agroecológica
¿Cómo se originan los compuestos bioactivos?
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Residuos/pérdidas
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Productos de alto valor añadido procedentes de residuos de cultivos
Producción Tipo de residuo Compuestos bioactivos Propiedades
melón hojas y tallos xantanos modificadores reológicos, aditivos alimentarios y cosméticos
brócoli hojas y tallos glucosinolatos, vitamina C, flavonoides antioxidantes, anticancerígenos
zanahoria hojas y tallos antocianinas, ácidos hidroxicinámicos antioxidantes, colorantes
espinaca hojas flavonoides antioxidantes
pimiento hojas y tallos capsaicina antioxidantes, antiinflamatorios, anticancerígenos
pepino hojas y tallos saponinas, apigenina antioxidantes
tomate hojas y tallos solanesol antibacterial, antiinflamatorios
repollo hojas carotenoides hipotensivos, hipocolesterolemiantes, colorantes
lechuga hojas carotenoides, flavonoides hipotensivos, hipocolesterolemiantes, antioxidantes
papa hojas solanesol antibacterial, antiinflamatorio
olivo hojas y tallos polifenoles, secoiridoides glucosilados antibacterial, antioxidantes, colorantes
vid sarmientos flavonoides, carotenos, estilbenos hipotensivos, hipocolesterolemiantes, antioxidantes
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Residuos/pérdidas
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Producto de alto valor añadido a partir de residuos basados en el procesamiento
Producción Tipo de residuo Compuestos bioactivos Propiedades
manzanapiel, semilla, corazón, tallos
pectinas, catequinas, procianidinas, glicósidos hipocolesterolemiantes, antioxidantes, gelificantes
sandía cáscara, pulpa licopeno, citrulina, polifenoles antioxidantes, aditivos alimentarios, colorantes
limón piel, semillasflavonoides, saponinas, alcaloides, esteroides, terpenoides, ácido cítrico
antioxidantes, antimicrobianos, diuréticos, hipocolesterolemiantes, insecticidas, conservantes
cebollacatáfilas externas, descartes
flavonoides, fructanos, quercetina, derivadoscisteínicos
antioxidantes, fibra dietaria, colorantes
tomate piel, pulpa, semillacarotenoides, esteroles, terpenoides, glicoalcaloides, tocoferol
antioxidantes, antiinflamatorios, anticancerígenos, hipocolesterolemiantes
almendras cáscaras ácidos triterpénicos antioxidantes, anticancerígenos
arvejas vainas fibras, polifenoles antioxidantes, aditivos alimentarios
trigo salvado vitamina E, carotenoides, quinonas antioxidantes, conservantes, anticancerígenos
vinoorujos, hollejos, semillas
estilbenos, viniferinas, glicósidos, flavonoides, antocianinas, terpenoides, carotenoides
antibacterial, antiinflamatorio, colorantes, hipocolesterolemiantes, antioxidantes, aromatizantes
aceite olivaalpechín (líquido) alperujo (sólido)
oleuropeina, escualeno, tocoferol, triterpenos, polifenoles, cumarinas, apigenina
antibacterial, antioxidantes, hipotensivos, hipocolesterolemiantes
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química verde“green solutions”
¿Cómo se extraen los compuestos bioactivos?
acetona
metanol
benceno
tetracloruro de carbono
diclorometano
1,2-dicloroetano
éter etílico
cloroformo
Metodologías extractivas (+alternativas/modificaciones)Sólido-Líquido Líquido-LíquidoContracorrienteFase sólida (SPE)Punto nube (CPE)
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limonenop-cimeno
pineno
2-metil furano
triglicéridos
etanol
lactato de etilo
acetato de etilo
Solventes extractantes
ácido cítrico ácido láctico colina
solventes eutécticos profundos NADES(Natural Deep Eutectic Solvent)
Tritón-X 100surfactantes
lauril éter sulfato sódico
líquidos iónicos
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Extracción con fluidos supercríticos
industrial laboratorio
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Extracción asistida por ultrasonido
industrial
laboratorio
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Extracción asistida por microondas
industrial
laboratorio
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¿Cómo se identifican y cuantifican los compuestos bioactivos?
Cromatografía líquida Cromatografía gaseosa
Espectrofotometría
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¿Qué importancia tienen esos procesos extractivos?
- identificar - cuantificar
- separar - purificar
- establizar
funcionalidad potencial de compuestos bioactivos
agregado de valor a subproductos
Industria agrícola
BiofertilizantesBioplaguicidasReguladores de crecimiento
Industria alimentaria
Alimentos fortificadosBiofilmsSuplementosColorantesEstabilizantes Conservantes
Industria farmacéutica
BiomoléculasBiofilmsSuplementos dietariosColorantesEstabilizantes
Industria cosmética
BiomoléculasBiofilmsColorantesEstabilizantes ConservantesAntialergénicos
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Algunas aplicaciones
ácido cítricoácido acético
Acidulantes alimentarios
Suplementos dietarios
astaxantina
polifenolesprebióticos
brócoli
Colorantes alimentarios
betalaína
cartaminab-caroteno
clorofilas cebolla de verdeo
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Alimentos funcionales
Café con inulina
achicoria
Gelatinas y bebidas con antioxidantes
antocianinas
granadaproteínas
fibra dietaria
Harinas enriquecidas arveja
maíz
café
fibra licopeno
Golosinas
tomate
xilitolmanitol
Edulcorantes hipocalóricos
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Geles para impresión 3D
almidón + ácido cítrico
Biofilms
almidón
Películas antimicrobianas
gelatina alimentaria + mirceno
tomillo
Biocápsulas
50 ml H2Oalgas marinas
proteínas + carbohidratos
Envoltorios comestibles
almidón
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PROCESOS BIOTECNOLOGICOS
Compuestos bioactivos
Prebióticosinulina
lactulosa
Alimentación animal
- Mejoras digestibilidad y fermentación ruminal- Incremento en la proteína del alimento
Compost
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PROCESOS BIOTECNOLOGICOS
Extractos proteicosExtractos enzimáticos
- degradación ácidos grasos, proteínas
- eliminación manchas de sangre, comida
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PROCESOS BIOTECNOLOGICOS
Biocompustiblesbioetanol, biogás
Biopolímeros
ácido poliláctico
ciclo de vida
PLA
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Artículos científicos desde 2014 hasta 2020
o tro s (9 4 .3 9 % )
a g ro a lim e n to s (5 .6 1 % )
Otros: industrias maderera, tabacalera, química, cosmética, farmacéutica, etc.
Total documentos: 12981 (2014-2020)
(actualización 16/10/2020)
2 0 1 4 2 0 1 5 2 0 1 6 2 0 1 7 2 0 1 8 2 0 1 9 2 0 2 0
0
3 0
6 0
9 0
1 2 0
1 5 0
1 8 0
2 1 0
2 4 0
a ñ o
ca
nti
da
d p
ub
lic
ac
ion
es
Palabras claves: subproductos + compuestos bioactivos
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Palabras claves: subproductos + agroalimentos + compuestos bioactivos
(actualización 16/10/2020) Artículos científicos desde 2014 hasta 2020
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Muchas gracias
Dra. Viviana Jofré