Extracción de compuestos bioactivos de residuos agroindustriales por fermentación fúngica con potencial uso como aditivos en la industria cárnica ...
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Extracción de compuestos bioactivos de residuos
agroindustriales por fermentación fúngica con potencial
uso como aditivos en la industria cárnica
Dr. Rey David Vargas Sánchez
Extracción de compuestos bioactivos de
residuos agroindustriales por fermentación
fúngica con potencial uso como aditivos en la
industria cárnica
Dr. Rey David Vargas Sánchez
"Investigadoras e Investigadores por México (Proyecto #739)"
CARNE Y PRODUCTOS
CÁRNICOS
NOM (2004) "estructura muscular estriada esquelética
Codex Alimentarius (2005) "parte acompañada o no de tejido conectivo, hueso y grasa,
muscular de un animal de abasto que han además de fibras nerviosas, vasos linfáticos y sanguíneos;
sido dictaminadas como inocuas y aptas proveniente de los animales para abasto, que no ha sido
para el consumo humano o se destinan sometida a ningún proceso que modifique de modo
para este fin". irreversible sus características sensoriales y fisicoquímicas;
se incluyen las refrigeradas o congeladas".
La Comisión Europea No 1333/2008 (2017) define a un producto cárnico
como ʺproductos procesados que resultan del procesamiento de la
carne o del procesamiento posterior de dichos productos procesados,
de modo que la superficie de corte muestra que el producto ya no tiene
las características de carne frescaʺ.
CALIDAD DE LA CARNE Y PRODUCTOS
CÁRNICOS
Pérdida de
Crianza calidad
Transporte
Extrínsecos Sacrificio
Procesamiento
Crecimiento microbiano
Otros
Factores
Raza
Sexo
Intrínsecos Edad Oxidación de lípidos
Composición
química
Oxidación de proteínas
(Das et al., 2019; Jongberg et al., 2017)
ADITIVOS EN LA INDUSTRIA
CÁRNICA
Reguladores de
Modificar o mantener el pH de la carne o del producto cárnico.
pH
Aditivo alimentario ʺcualquier Proporcionar al producto cárnico estabilidad y mejora de
Ligadores
A estructura física (gelificante o emulsionante).
sustancia cuyo uso previsto
resulta o puede esperarse D
Edulcolorantes Proporcionar sabor dulce a un alimento.
razonablemente que, directa o I
indirectamente, se convierta en T Intensificadores
un componente o afecte de Incrementar o potenciar el sabor de un producto cárnico.
I de sabor
alguna otra manera las
características de cualquier V Colorantes
Proporcionar color al producto cárnico.
alimento..ʺ. O naturales
S Prevenir y reducir el crecimiento microbiano en carne y
Antimicrobiano
Además, indica que todo aditivo productos cárnicos.
alimentario debe considerarse
ʺGRAS (Generalmente Reconocida Prevenir el deterioro químico por efecto de la oxidación que se
como Segura) ʺ Antioxidantes
da en la carne y los productos cárnicos
(NOM, 1994; Comisión Europea, 2014; Codex alimentarius, 2018)
CONSERVADORES PARA
ALIMENTOS
α-tocoferol Ác. láctico Citrato de sodio
(E307)/0.03-0.5% (E270)/Quantum satis (E330)/0.05%
Ác. Acético Ác. sórbico Nitritos/Nitratos
(E260)/Quantum (E200)/0.05% (E250-E252)/156 mg/kg
satis
Ác. cítrico Ác. tartárico Galato de propilo
(E330)/0.05% (E334)/0.05% (E310)/0.02%
Ác. ascórbico Ascorbato de sodio t-butilhidroquinona
(E300)/0.05% (E301)/0.05% (E319)/0.01%
Ác. eritórbico Ascorbato de calcio Butilhidroxianisol
(E315)/0.05% (E302)/Quantum satis (E320)/0.01%
Ác. fumárico
Benzoato de sodio Bultilhidroxitolueno
(E297)/0.05%
(E211)/0.1% (E321)/0.01%
(NOM, 1994; Comisión Europea, 2014; Codex alimentarius, 2018)
ADITIVOS ALIMENTARIOS Y LA
SALUD
ADITIVOS DE ORIGEN NATURAL
TUBÉRCULOS
RAÍCES Y
FRUTAS
Manzana Pera Plátano Chirimolla Fresa Rábano Zanahoria Apio criollo Mandioca
Naranja Limón Mandarina Piña Uva
Papa Camote Ñame Chufa
LEGUMINOSAS
BULBOS Y
HOJAS
Alfalfa Chícharo Garbanzo Habas Ejotes Ajo Cebolla Hinojo Remolacha
Lentejas Soya Maní Fríjol Arveja
Acelga Borraja Espinaca Lechuga
(Falowo et al., 2014; Oswell et al., 2018)
RESIDUOS AGROINDUSTRIALES EN
MÉXICO
Frijol
7 Maíz
1
6 Sorgo
Producción (Mt)
Primarios 5 2 2 Trigo 3 Sorgo
4 Frijol Maíz
Vegetales 3 5 4 6
Maíz
2 Café Café
1
0
Plásticos
Residuos
Secundarios
Químicos Aminoácidos
Composición Ácidos grasos
Azúcares
Metales química Minerales
Compuestos fenólicos
ÁCIDOS FENÓLICOS DE RESIDUOS
AGROINDUSTRIALES
Ác. p-cumárico Ác. p- Ác. Cafeíco Ác. Cinámico Ác. Clorogénico
hidroxibenzoico
-Cáscara: -Cáscara:
-Cáscara: -Cáscara: -Cáscara:
-Semilla:
-Semilla: -Semilla:
-Semilla: -Semilla:
-Pulpa:
(Vargas-Sánchez et al., 2021)ÁCIDOS FENÓLICOS DE RESIDUOS
AGROINDUSTRIALES
Ác. Gálico Ác. Ferúlico Ác. Ác. Ác. Vanílico
Protocatecuico Rosmarínico
-Cáscara: -Cáscara -Cáscara:
-Cáscara: -Semilla:
-Semilla: tomate -Semilla: -Semilla:
(Vargas-Sánchez et al., 2021)FLAVONOIDES DE RESIDUOS
AGROINDUSTRIALES
Apigenina Crisina (+)-catequina Kaempferol
-Cáscara:
-Cáscara: -Cáscara: -Cáscara:
-Semilla:
-Semilla: -Semilla:
-Pulpa:
(Vargas-Sánchez et al., 2021)FLAVONOIDES DE RESIDUOS
AGROINDUSTRIALES
Miricetina Quercetina Rutina Naringina
-Cáscara: -Cáscara: -Cáscara: -Cáscara:
-Semilla: -Semilla: -Semilla: -Semilla:
(Vargas-Sánchez et al., 2021)MÉTODOS DE EXTRACCIÓN DE COMPUESTOS
BIOACTIVOS
• Maceración
Convencionales
Convencionales • Hidrodestilación
• Soxhlet
• Ultrasonido
No • Campo eléctrico pulsado
Convencionales • Microondas
• Enzimas
• Bacterias
Biotecnológicos • Hongos
(Azmir et al., 2013; Mussatto et al., 2012)EXTRACCIÓN ASISTIDA POR FERMENTACIÓN
FÚNGICA
SIMBIÓTICOS
-Se asocian con otros organismos para obtener nutrientes sin causarles daño (hongo-planta)
-Hongos comestibles que no se pueden cultivar
-P.ej. Boletus edulis
BIOTRÓFICOS
-Obtienen sus nutrientes de materia orgánica viva (parásitos)
-P.ej. Huitlacoche
SAPRÓFITOS
-Obtienen sus nutrientes de materia orgánica inerte (descomponedores)
-Hongos comestibles que se pueden cultivar
P.ej. Agaricus spp., Ganoderma spp., Pleurotus spp.
(Fungí Innova, 2021)EXTRACCIÓN ASISTIDA POR FERMENTACIÓN
FÚNGICA
Cultivo sólido
• Proceso en el que el crecimiento del microorganismo se da en un sustrato
sólido húmedo en ausencia o casi ausencia de líquido que fluye libremente
Cultivo líquido
• Proceso en el que el microorganismo es cultivado en medio líquido que
contiene nutrientes esenciales
(Dey et al., 2016; Rosales et al., 2018)RECUPERACIÓN DE COMPUESTOS FENÓLICOS DE
RESIDUOS
AGROINDUSTRIALES
Pleurotus ostreatus Auricularia auricula-judae
• Sustrato: salvado de trigo • Sustrato: salvado de trigo
• Fermentación: cultivo líquido • Fermentación: cultivo líquido
• Ácidos fenólicos (Fer) • Ácidos fenólicos (Fer)
• Referencia: Xie et al. (2010) • Referencia: Xie et al. (2010)
Pleurotus ostreatus Cordyceps militaris
• Sustrato: bagazo de manzana y agave • Sustrato: salvado de trigo
• Fermentación: cultivo sólido • Fermentación: cultivo líquido
• Fenoles y Flavonoides • Ácidos fenólicos (Fer)
• Referencia: Ibarra-Cantú et al. (2013) • Referencia: Xie et al. (2010)
Agrocybe chaxin-gu Hericium erinaceus
• Sustrato: salvado de trigo • Sustrato: salvado de trigo
• Fermentación: cultivo líquido • Fermentación: cultivo líquido
• Ácidos fenólicos (Fer) • Ácidos fenólicos (Fer)
• Referencia: Xie et al. (2010) • Referencia: Xie et al. (2010)RECUPERACIÓN DE COMPUESTOS FENÓLICOS DE
RESIDUOS
AGROINDUSTRIALES
Inonotus obliquus Pleurotus columbinus
• Sustrato: bagazo de caña de azúcar • Sustrato: nejayote
• Fermentación: cultivo líquido • Fermentación: cultivo sólido
• Ácidos fenólicos (Gal y Fer) y flavonoides (EGC y EC) • Ácidos fenólicos (Fer y p-cou)
• Referencia: Zhu y Xu (2013) • Referencia: Acosta-Estrada et al. (201)
Inonotus obliquus Ganoderma luciudm
• Sustrato: bagazo de caña de azúcar • Sustrato: cuajada de soya
• Fermentación: cultivo líquido • Fermentación: cultivo líquido
• Flavonoides (EGC y EC) • Contenido de fenoles
• Referencia: Xu et al. (2014) • Referencia: Shi et al. (2013)
Pleurotus ostreatus Phellinus ignarius
• Sustrato: nejayote • Sustrato: olote de maíz
• Fermentación: cultivo sólido • Fermentación: cultivo sólido
• Ácidos fenólicos (Fer y p-cou) • Contenido de flavonoides
• Referencia: Acosta-Estrada et al. (2019) • Referencia: Wang et al. (2019)BIOACTIVIDAD DE COMPUESTOS FENÓLICOS RECUPERADOS
DE
RESIDUOS AGROINDUSTRIALES
Pleurotus pulmonarius Inonotus obliquus
• Sustrato: cáscara de piña, mango, plátano, nuez, • Sustrato: bagazo de caña de azúcar
cacahuate y coco
• Fermentación: cultivo líquido
• Fermentación: cultivo líquido
• Actividad: DPPH, OH, NO y Fe2+ • Actividad: DPPH• y OH•
• Referencia: Ogidi et al. (2020) • Referencia: Zhu y Xu (2013)
Pleurotus pulmonarius Cordyceps militaris
• Sustrato: cáscara de piña, nuez, cacahuate y coco • Sustrato: residuos arroz
• Fermentación: cultivo líquido • Fermentación: cultivo sólido
• Actividad: S. aureus, E. coli, S. thyphimurium, y B. subtilis • Actividad: DPPH•
• Referencia: Ogidi et al. (2020)
• Referencia: Xu et al. (2019)
Inonotus obliquus Cordyceps militaris
• Sustrato: cáscara de cacahuate • Sustrato: cáscara de cítricos
• Fermentación: cultivo líquido • Fermentación: cultivo líquido
• Actividad: DPPH• y OH• • Actividad: ABTS•+
• Referencia: Xu et al. (2014) • Referencia: Choi et al. (2010)BIOACTIVIDAD DE COMPUESTOS FENÓLICOS RECUPERADOS
DE
RESIDUOS AGROINDUSTRIALES
Lentinus polychrous Ganoderma resinaceum
• Sustrato: residuos de mandarina • Sustrato: cáscara de naranja
• Fermentación: cultivo sólido • Fermentación: cultivo sólido
• Actividad: reducción actividad DPPH
• Actividad: DPPH• y poder reductor
• Referencia: Nitayapat et al. (2015)
• Referencia: El-katoni et al. (2019)
Inonotus obliquus Pleurotus columbinus
• Sustrato: paja de trigo • Sustrato: cáscara de naranja
• Fermentación: cultivo líquido • Fermentación: cultivo sólido
• Actividad: DPPH• • Actividad: DPPH• y poder reductor
• Referencia: Zhao et al. (2020) • Referencia: El-Katoni et al. (2019)
Pleurotus ostreatus Cordyceps sinensis
• Sustrato: bagazo de manzana y agave • Sustrato: cáscara de cítricos
• Fermentación: cultivo sólido • Fermentación: cultivo líquido
• Actividad: DPPH• y ABTS•+ • Actividad: ABTS•+
• Referencia: Ibarra-Cantún et al. (2020) • Referencia: Choi et al. (2010)COMPUESTOS FENÓLICOS: ANTIOXIDANTES PARA
CARNE
Y PRODUCTOS CÁRNICOS
Compuesto Condiciones Resultados Referencia
Flavonoide: kaempferol, Producto: sistema cárnico - cerdo (↓) Oxidación de lípidos Shahidi et al.
miricetina, naringina, quercetina y Almacenamiento: 4 °C/ 3 semanas (1992)
rutina Nivel adición: 200 ppm >90% (quercetina)
Ácido fenólico: elágico, caféico, 50-90% (ác. elágico)
clorogénico, p-cumárico, ferúlico, 90% (quercetina, mirecetina
gálico, sinápico, tánico y vanílico y kaempferol; Ác. tánico)
50-90% (ác. cafeico, gálico, p-
cumárico y ferúlico)COMPUESTOS FENÓLICOS: ANTIOXIDANTES PARA
CARNE
Y PRODUCTOS CÁRNICOS
Compuesto Condiciones Resultados Referencia
Flavonoide: quercetina Producto: carne pollo cocida (↓) Oxidación de lípidos (83.9 and Karastogiannidou
Almacenamiento: 5 °C/ 5 días 97.3%, respectivamente) (1999)
Nivel adición: 1.6 y 3.0%
Flavonoide: quercetina y Producto: hamburguesas de res (↓) Oxidación de lípidos (Ru > Qc) Bekhit et al. (2004)
rutina Almacenamiento: 2 °C/ 11 días (↓) Metamioglobina (Ru > Qc)
Nivel adición: 1.0 y 5.0 mM
Flavonoide: quercetina y Producto: salchichas cantonesas (↓) Oxidación de proteínas, Cheng et al. (2021)
rutina Almacenamiento: 25 °C/ 60 días dependiente de la concentración
Ácido fenólico: cafeico Nivel adición: 0.16 y 0.32 g/kgPROYECTO
ACTUAL
Café “se le llama café al género de árboles
de la familia de las rubiáceas, a sus
semillas y a la bebida que se prepara con Piel externa (7-8%)
ellas "
Piel
plateada/cascarilla
Especies principales “Arábica y Robusta“ (7-8%)
Fruto “cereza, uva o capulín“ Grano café (50%)
Pulpa/cáscara (41%)
(Janissen y Huynh, 2018; SAGARPA, 2016; SADER, 2018)PROYECTO
ACTUAL
Fruto de café COSECH
A
Residuo 2 Compuestos nitrogenados cafeína y
aminoácidos (no- y esenciales)
Procesamiento
Ácidos grasos (palmítico y linoleico)
Seco Húmedo Residuo 3
Minerales (K, Mg, Ca, Na, Fe, Zn,
Residuo 1 Cáscara Pulpa/cáscara Cu, Cd, etc)
Tostado Piel plateada/ Carbohidratos solubles (mono-,
Cascarilla oligo-, y polisacáridos) e insolubles
Residuo 4 (celulosa y hemicelulosa)
Bebida Bagazo Compuestos fenólicos ácidos fenólicos
(clorogénico, cumárico, ferúlico, gálico, etc)
y flavonoides (quercetina y rutina)
(Angeloni et al., 2020; Mussato et al., 2011)PROYECTO
ACTUAL
Análisis químico proximal
Residuo Agroindustrial (AOAC, 2005)
Humedad: método secado de secado
Secado Esterilización
COLECTA en horno
(60 °C, 10% H) (121 °C, 20 min)
Proteína: método Kjedahl
Grasa: método extracción con éter de
petróleo (Goldfish)
Cenizas: método incineración muestra
seca a 550 °C
Carbohidratos: diferencia porcentualPROYECTO
ACTUAL
Cultivo en medio
líquido
A)Cepa B) Inoculo C) Micelio D) Cultivo
E) Incubación F) Filtración G) Secado H) ExtractoPROYECTO
ACTUAL
Aplicación en la industria
cárnica
Fenoles
Composición
Flavonoides
química
Ác. cafeoilquínico
Caracterización
Actividad Antirradical
biológica Poder reductor
Extracto
pH, color,
Aplicación Calidad estabilidad
oxidativaObjetivo
❖Desarrollar investigación científica con la mayor calidad e impacto, que permita la
transferencia de tecnología para el desarrollo del sector agroalimentario, de acuerdo con la
demanda y preferencias de los consumidores. Además, formar recurso humano altamente
capacitado para su inserción en los sectores académico y/o productivo, y con aptitudes para
desarrollar alimentos de mayor calidad y seguridad para la sociedad.
Investigadores Estudiantes
Dra. Armida Sánchez Escalante
email.: armida-sanchez@ciad.mx
Dr. Gastón R. Torrescano Urrutia
email: gtorrescano@ciad.mx
Dr. Rey David Vargas Sánchez Es posible otorgar becas a los estudiantes de licenciatura
email: rey.vargas@ciad.mx al ingresar al Programa de Iniciación a la Investigación
para realizar tesis, servicio social, prácticas y/o
residencias profesionales, verano científico.También puede leer
