Aprovechamiento de residuos agroalimentarios. Tratamientos hidrolíticos y fermentativos

• Autores: Marta Sánchez Suárez-Otero
• Directores de la Tesis: Amanda Laca (dir. tes.), Mario Díaz Fernández (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Oviedo ( España ) en 2023
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: José Antonio González Marcos (presid.), Gemma Gutiérrez Cervelló (secret.), Xiomar Arleth Gómez Barrios (voc.), Maria Manuela Estevez Pintado (voc.), Manuel Rendueles de la Vega (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Química, Ambiental y Bioalimentaria por la Universidad de Oviedo
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• Resumen

  • Actualmente, la industria agroalimentaria genera grandes cantidades de residuos orgánicos derivados de los procesos de producción y transformación, lo que conlleva notables problemas ambientales, sociales y económicos. Concretamente, los residuos alimentarios de origen vegetal presentan los porcentajes más altos de desperdicio en la cadena alimentaria. Por su composición, estos residuos resultan de gran interés como sustratos para la obtención de compuestos de alto valor añadido.

    En la presente tesis doctoral se abordaron posibles alternativas de valorización de diversos residuos agroalimentarios, en concreto frutas, verduras y cascarilla de cacao, mediante el empleo de tratamientos hidrolíticos y fermentativos con el objetivo de optimizar la obtención de diferentes compuestos de alto valor añadido.

    Se estudió el efecto de diferentes variables en procesos de hidrólisis hidrotérmica para potenciar la obtención de azúcares fermentables y compuestos antioxidantes a partir de residuos de frutas y verduras. Los resultados indicaron que el tratamiento hidrotérmico a 135°C permitió aumentar un 40% la cantidad de azúcares reductores extraídos respecto a los caldos no tratados. Además, los hidrolizados se emplearon como sustrato de fermentación para la obtención de bioetanol. Respecto a los compuestos bioactivos, en general, los residuos de frutas presentaron una mayor capacidad antioxidante y contenido en compuestos fenólicos totales en comparación con los residuos de verduras.

    Por otra parte, se empleó la cascarilla de cacao como material de partida para la obtención de compuestos con capacidad antioxidante mediante diversas tecnologías. Los caldos resultantes de los tratamientos óhmicos presentaron un contenido en compuestos fenólicos y antioxidantes entre un 20 y un 40% mayor que los obtenidos por tratamientos convencionales. Además, se analizó la actividad metabólica de los extractos resultantes del tratamiento óhmico y convencional en líneas celulares tumorales y no tumorales. Estos extractos presentaron baja citotoxicidad en todas las líneas celulares analizadas, así como efectos preventivos en la generación intracelular de especies reactivas al oxígeno.

    Se analizaron también diferentes condiciones de hidrólisis de cascarilla de cacao, con el objetivo de maximizar la extracción de compuestos antioxidantes y utilizar los caldos resultantes como sustrato de fermentación para la obtención de una bebida funcional. Los tratamientos hidrotérmicos aumentaron significativamente la concentración de compuestos fenólicos y antioxidantes en los caldos hidrolizados, en comparación con la ausencia de tratamiento.

    En la evaluación organoléptica, los productos no fermentados fueron las bebidas mejor evaluadas. Los productos resultantes del proceso fermentativo utilizando Lactiplanctibacillus plantarum CECT 9567 alcanzaron una viabilidad bacteriana lo suficientemente alta para ser considerados como probióticos.

    Finalmente, se evaluó el empleo de la cascarilla de cacao hidrolizada como fuente de carbono para la obtención de poli-3-hidroxibutirato (PHB) utilizando Bacillus firmus CECT 14. Las mayores concentraciones del biopolímero se cuantificaron en el medio no centrifugado, con una concentración máxima de PHB de 20 g/L. Asimismo, la presencia de sólidos en el medio mostró un papel determinante en la producción de PHB, debido probablemente a la fuente adicional de nutrientes que se van solubilizando a partir de estos residuos sólidos durante el proceso de fermentación.

    Las diferentes vías analizadas en este trabajo muestran el potencial de los residuos agroalimentarios, específicamente de los desechos de frutas y verduras y de la cascarilla de cacao, para ser empleados como materia prima en multitud de alternativas de valorización, si bien, resultaría necesario llevar a cabo un estudio de viabilidad del cambio de escala a partir de los interesantes resultados obtenidos a escala de laboratorio.