Columna Ciencia y Tecnología

Producción de xilooligosacáridos obtenidos a partir de las holocelulosas de residuos lignocelulósicos

La biomasa vegetal está compuesta principalmente de tres biopolímeros que a su vez, pueden ser considerados como los recursos naturales renovables más abundantes en el planeta. Estos biopolímeros son la lignina, las hemicelulosas y la celulosa. La lignina es un biopolímero químicamente muy complejo, durante el crecimiento de los vegetales, su síntesis natural no sigue un patrón establecido, su complejidad química hace de la lignina, uno de los compuestos naturales más difíciles de degradar tanto de forma natural (ya sea por microorganismos o insectos) o de forma química.

Por otra parte, las hemicelulosas son biopolímeros compuestos por una gran diversidad de azúcares, el nombre de una hemicelulosa dependerá del azúcar predominante en su cadena principal, así por ejemplo se puede hablar de manano (cuyo azúcar predominante es la manosa), de galacto-manano (sus azúcares principales son la galactosa y manosa), xilano (su azúcar principal es la xilosa), etc. La diversidad de las hemicelulosas depende del vegetal de donde se obtengan por lo tanto, no se puede hablar de un solo tipo de hemicelulosas, otra característica es que son biopolímeros altamente ramificados y estas ramificaciones están compuestas por azúcares igualmente de composición compleja.

Finalmente, la celulosa, que es un biopolímero formado exclusivamente de glucosa, en los vegetales, la celulosa puede estar en estado amorfo y cristalina y es considerado como el biopolímero mas abundante en la naturaleza.

A la unión de estos tres biopolímeros se le conoce como lignocelulosa, la lignina forma una red tridimensional que protege a todos los vegetales, sirve de soporte a las plantas y de barrera contra el ataque de diversos organismos, por otra parte, las hemicelulosas se encuentran uniendo tanto a la lignina como a la celulosa. Al conjunto de hemicelulosa y celulosa se le conoce como holocelulosa. La holocelulosa tiene un gran potencial biotecnológico debido a que están formados exclusivamente por carbohidratos, su uso para diversos procesos está más que probado, así por ejemplo puede utilizarse para la producción de bioetanol, para la obtención de monosacáridos, para la obtención de edulcorantes, como sustrato para medios de cultivos, para la generación de biomasa, etcétera.

Si se lleva a cabo la separación por vía química o enzimática de la holocelulosa es posible obtener las hemicelulosas como el xilano que como ya se ha mencionado, está compuesto principalmente de xilosa. Uno de los recientes usos de las hemicelulosas es la producción de carbohidratos que presenten actividad prebiótica, es decir, compuestos que pueden incidir en promover la vida.

Los prebióticos obtenidos de las hemicelulosas son compuestos formados por dos, tres, cuatro y hasta cinco unidades de carbohidratos que al ser ingeridos, no pueden ser absorbidos por el organismo sin embargo, una vez que pasan a través del estómago, la flora intestinal si es capaz metabolizarlos, si esta flora es benéfica, se favorece su proliferación y por lo tanto, el organismo se ve también beneficiado por el consumo de este tipo de prebióticos.

De aquí surge una pregunta, ¿de donde se pueden obtener hemicelulosas que permitan la obtención de prebióticos?, los residuos generados del cultivo de cereales es una excelente fuente de estos biopolímeros. Las pajas, como la de cebada, poseen un bajo valor nutrimental y por lo tanto, un bajo valor económico, tiene un alto contenido de fibra, su uso directo para la alimentación de ganado debe ir acompañado con complementos, es una materia muy dura y resistente a la degradación biológica y química sin embargo, presentan una alto contenido de xilano que puede ser aprovechado para la síntesis de productos biológicos con alto valor agregado como son, la producción de prebióticos. La hidrólisis controlada del xilano usando enzimas hidróliticas es un proceso que puede utilizarse para la generación de prebioticos de manera rápida, eficiente y con altos rendimientos, haciendo posible la utilización de residuos agrícolas a través de técnicas biotecnológicas generando subproductos con mayor valor agregado ofreciendo alternativas tecnológicas que pueden incidir en la salud humana.

Dr. Alejandro Téllez Jurado

Profesor- Investigador Titular Universidad Politécnica de Pachuca

Área de Posgrado

lrivera@utvm.edu.mx