Columna Ciencia y Tecnología

Aprovechamientos biotecnológicos de residuos agrícolas en Hidalgo

La biotecnología se puede definir como el uso de organismos o sus productos para obtener un bien o un servicio. Ejemplo de estos procesos pueden ser la producción de enzimas o biocombustibles como los trabajos que realizamos con residuos agrícolas en la Red de Biotecnología de las Universidades Politécnicas.

Según datos del Monitoreo Agroeconómico 2009 realizado en Hidalgo, la SAGARPA publica que en nuestro estado los cultivos de riego y temporal más abundantes son el maíz grano y la cebada. El primero tiene una producción de 627.6 mil toneladas, mientras que la cebada ocupa el segundo lugar con 252 mil toneladas anuales. En ambos casos, se aprovecha el grano para alimento humano y la paja únicamente se usa para los animales, aunque su valor nutrimental es muy bajo.

En la mayoría de los cultivos solamente se utiliza alrededor del 25% de la planta, el resto es considerado como residuo. En Hidalgo se producen más de 650 mil toneladas de residuos al año con gran potencial del que se pueden obtener productos de alto valor agregado con el uso de microorganismos que realicen bioconversiones a su estructura.

La bioconversion es el proceso por el cual se produce la transformación de un compuesto químico en otro mediante el uso de un sistema biológico, que puede ser un organismo completo, o una enzima o sistema enzimático.

Todas las estructuras vegetales están formadas, en mayor o menos proporción, por tres polímeros principales:

Celulosa: cadena lineal de glucosa.

Hemicelulosa: formado por varios azúcares (xilano, arabinosa, galactosa, manosa, glucosa y ácido glucorónico)

Lignina: formado por 3 alcoholes: sinapílico, conaferílico y cumarílico) muy difícil de degradar por la mayoría de los microorganismos por lo que le da resistencia a la planta.

En la naturaleza, todos los organismos producen moléculas que funcionan como catalizadores biológicos denominados enzimas que utilizan para su metabolismo (conjunto de reacciones químicas que realiza una célula para vivir). En la biotecnología, utilizamos estas enzimas para generar productos y servicios para nuestro propio fin, y en este caso, estamos interesados en enzimas producidas por microorganismos.

Estas enzimas de interés pueden ser “los hongos” Ascomicetos como Trichoderma o Aspergillus por su capacidad de producir celulasas y hemicelulasas así como Basidiomicetos de podredumbre blanca como Trametes, Phanerochaete o Corioloposis por su capacidad de producir lacasa, manganeso peroxidasa y lignina peroxidasa.

Al utilizar biotecnología podremos utilizar los residuos de las plantas para obtener productos como: Azúcares simples: glucosa, xilosa, arabinosa o galactosa, con alto valor comercial por sí mismas o por su posible conversión en bioetanol (fuente de energía alternativa al petróleo).

Azúcares complejos de menor tamaño que los polímeros, denominados oligosacáridos, que pueden tener aplicación en la industria de alimentos al poder ser utilizados como prebióticos (azúcares no metabolizables por el ser humano que favorecen el crecimiento de bacterias intestinales benéficas como Lactobacillus o Bifidobacterium).

Azúcares tipo oligosacáridos con características diferentes a los anteriores, denominados como elicitores, que pueden ser utilizados para estimular el sistema de defensa de las plantas y prevenirla así de enfermedades producidas por hongos.

La lignina puede ser modificada para la obtención de vainillina, un suplemento alimenticio de alto valor comercial.

Incluso, los residuos de este aprovechamiento puede ser composteado para obtener abono orgánico y metano (otra fuente renovable de energía).

En esta investigación participamos seis investigadores de tres universidades Sergio Saldaña Trinidad y Peggy Elizabeth Álvarez Gutiérrez, del Cuerpo Académico Investigación y Desarrollo Agroindustrial de la Universidad Politécnica de Chiapas, María Leticia Ramírez Castillo y Lucila Valdez Castro del Cuerpo Académico de Biotecnología, de la Universidad Politécnica de Puebla y representando a Hidalgo, Alejandro Téllez-Jurado del Cuerpo Académico Aprovechamiento Integral de Recursos Bióticos de la Universidad Politécnica de Pachuca. Miembros de la Red de Biotecnología de las Universidades Politécnicas, con un proyecto apoyado por el Programa de Mejoramiento de Profesorado (PromeP) financiado por la Secretaria de Educación Pública (SEP) donde estamos estudiando la acción de enzimas fúngicas para la obtención de bioetanol y otros productos biotecnológicos a partir de paja de cebada y de maíz y así proponer una alternativa para poder aprovechar las más de 650 mil toneladas de paja producidas anualmente en nuestro estado.

 

Dra. Ainhoa Arana-Cuenca,Cuerpo Académico Aprovechamiento Integral de Recursos Bióticos,

Universidad Politécnica de Pachuca

ainhoa@upp.edu.mx