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Planteamiento y formulación del problema La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura ha predicho que la producción de alimentos deberá incrementar en 60% para satisfacer la demanda de 10 billones de personas que vivirán en 2050 [1]. Esto plantea desafíos sobre el sector agrícola, como: la gestión del suelo, la demanda energética, el suministro de agua, el control de plagas, los impactos del cambio climático, la disposición de residuos agro-alimentarios, entre otros, todo esto sin imponer cargas adicionales sobre los recursos limitados de la biodiversidad [2]. Así, cumplir con esta demanda mientras se restaura y conserva la biodiversidad es clave para el desarrollo sostenible global [3]. El aprovechamiento alimentario de la biodiversidad implica el desarrollo de estrategias sostenibles basadas en su uso racional y responsable. Enfoques como la bioeconomía circular, la química verde y la biorrefinería han sido empleados con el fin de transformar los biorecursos de manera sostenible en productos bio-basados como alimentos nutritivos e inocuos, compuestos bioactivos, entre otros [4,5]. En el marco de la química verde la obtención de productos y compuestos bioactivos demanda estrategias en las que se desarrollen procesos extractivos libres de disolventes o extracciones en las que se usen disolventes generalmente reconocidos como seguros, como agua, dióxido de carbono (CO2), etanol, acetato de etilo, etc. Asimismo, estos principios demandan tecnologías en las que se usen dichos disolventes, pero que además sean eficientes en términos energéticos y de la recuperación de los compuestos de interés. Algunas de estas tecnologías son: extracción asistida por microondas, inducción termomagnética, descompresión instantánea controlada, extracción con fluidos supercríticos (EFS), etc. [6]. Recientemente EFS ha sido usada para la obtención de productos naturales de uso alimentario [7]. EFS está basada en el uso de disolventes por encima de sus puntos críticos de temperatura y presión. En estas condiciones los fluidos poseen densidades y capacidades de disolución similares a las de ciertos líquidos y propiedades de difusión cercanas a las de los gases. Adicionalmente, esta eficacia solvatante puede ser controlada por cambios en la presión y temperatura, lo que explica la alta selectividad de los fluidos supercríticos en los procesos extractivos [8]. El CO2 es uno de los disolventes más empleados en los procesos EFS, ya que presenta varias ventajas: posee condiciones críticas suaves, no es tóxico, no es inflamable, no es explosivo, es asequible y su polaridad puede ser modificada con el uso de co-solventes como el etanol. Además, siendo un gas en condiciones ambientales, el CO2 se elimina directamente de los extractos obtenidos durante la descompresión, permitiendo la obtención de extractos libres de disolventes [9]. El CO2 liberado puede ser reciclado durante el proceso evitando su transferencia a la atmósfera. Latinoamérica concentra la mayor biodiversidad del mundo, sin embargo, esta abundancia de recursos contrasta con el nivel de desarrollo socioeconómico y ambiental de sus países [10]. Aunque los sistemas ecológicos han sido fundamentales para las economías, el conocimiento exhaustivo de los biorecursos es fundamental para conseguir avances tecnológicos que propicien la gestión de la biodiversidad en términos de su conservación y del beneficio socioeconómico que la población pueda obtener de ésta [11]. Colombia es un país megadiverso que alberga, entre otras especies, plantas amazónicas que han sido utilizadas tradicionalmente como fuente de alimentos, medicinas, insumos artesanales, etc [12]. Las palmas pantropicales son parte fundamental de esta biodiversidad y algunas especies han sido identificadas como promisorias para el aprovechamiento sostenible en cadenas de valor focalizadas en la obtención de ingredientes naturales y productos de alto valor agregado como alimentos funcionales. Sin embargo, pese al evidente potencial de los frutos de estas palmas estas especies aún son subestimadas y por tanto subutilizadas [13]. Para superar esta situación, se han propuesto estrategias sectoriales de competitividad con enfoque agroambiental de cero deforestación para productos no maderables del bosque en departamentos como Caquetá y Guaviare, donde se han priorizado especies como seje (Oenocarpus bataua), asaí (Euterpe precatoria) y canangucha (Mauritia flexuosa), ya que en la actualidad se están desarrollando iniciativas locales para su aprovechamiento que den valor al bosque y eviten la tala indiscriminada [14]. Dichas iniciativas han sido focalizadas en unidades productivas que asocian familias dedicadas a la producción y comercialización de estos frutos. La palma de seje está ampliamente extendida en los bosques lluviosos neotropicales y corresponde al séptimo árbol más abundante en la Amazonía. Una hectárea de selva amazónica puede producir hasta 700 kg de frutos de seje por hectárea bianualmente [13]. El seje tiene más usos tradicionales que cualquier otra palma, por lo que se han documentado más de 100 aplicaciones en la literatura, siendo el más importante la obtención de aceite a partir de los frutos oleaginosos [13]. El aceite se obtiene a través de prensado mecánico de la pulpa cocida o empleando disolventes orgánicos (v. g. n-Hexano, cloroformo o diclorometano). El prensado se lleva a cabo mediante prensas manuales o automáticas en las que el material del equipo, la presión aplicada, entre otros factores, afectan el rendimiento y la calidad del aceite. En algunos casos, este método genera aceites con ácidos grasos libres y metales como el hierro que son transferidos desde la prensa al aceite afectando su calidad, ya que estas sustancias inducen la oxidación. Por otra parte, el uso de disolventes orgánicos tiene un impacto negativo sobre el ambiente dada su alta toxicidad, residualidad y persistencia. La aplicación de tecnologías como EFS permitiría superar buena parte de estas dificultades. El contenido de lípidos del mesocarpo (pulpa) de seje equivale hasta el 50% de su peso seco y exhibe un perfil de ácidos grasos de gran interés desde el punto de vista nutricional, como: ácidos oleico (72,7%), palmítico (18,1%), cis-vaccénico (2,3%), linoléico (1,9%), esteárico (1,7%), palmitoléico (0,9%), α-linolénico (0,8%), etc. [15]. Adicionalmente, se han identificado otros lípidos minoritarios de interés como esteroles, carotenoides, tocoferoles, fosfolípidos, glicolípidos, entre otros. El contenido de carbohidratos en la pulpa es representativo (46%); asimismo, se han identificado ácidos fenólicos (v. g., ácidos hidroxicinámicos) y flavonoides (v. g., quercetina, apigenina, kaempferol, entre otros) de interés por su valor funcional y bioactivo [13]. La pulpa se usa para la elaboración de bebidas y productos horneados, mientras que el aceite tiene usos alimentarios, cosméticos y etnofarmacológicos [15]. Si bien existe información sobre la composición proximal del fruto de seje y aproximaciones a su contenido de compuestos bioactivos que soportan en diferente medida los usos actuales de este fruto, es necesario adelantar estudios que contribuyan con la consolidación de un mayor conocimiento sobre la naturaleza química y funcional de sus componentes a fin de desarrollar productos con mayor innovación y alto valor agregado empleando estrategias sostenibles de aprovechamiento. En esta vía, el uso de enfoques analíticos avanzados como la metabolómica ha permitido estudiar el metaboloma (conjunto de metabolitos) de sistemas biológicos como los frutos [16], permitiendo establecer en junto con ensayos in vitro la bioactividad de dichos metabolitos. Así, ensayos como la actividad antioxidante celular (CAA) han posibilitado aproximarse al comportamiento antioxidante que tienen extractos alimentarios, suplementos dietarios y fitoquímicos en modelos celulares [17]. En este contexto, la presente propuesta pretende aportar conocimiento científico y técnico a la transformación responsable del seje al desarrollar un proceso de extracción basado en EFS para la obtención de aceites comestibles ricos en compuestos bioactivos con actividad antioxidante que puedan servir de base para la elaboración de alimentos funcionales. En este sentido, se plantean las siguientes preguntas de investigación: ¿Cuáles son los efectos de las condiciones de extracción empleando EFS sobre la calidad del aceite de seje en cuanto a su perfil de lípidos, compuestos bioactivos y actividad antioxidante? y ¿Cuáles son las posibles estrategias de formulación del aceite de mayor calidad como base para la elaboración de alimentos funcionales? Justificación La respuesta a estos interrogantes permitirá contribuir con el desarrollo de una estrategia sostenible de procesamiento del seje, dado que aportará al conocimiento de su naturaleza y a la aplicación de metodologías verdes para su transformación en el marco de la química verde. Así, el estudio aportará, en primera instancia, a la caracterización nutricional y fisicoquímica de la pulpa del fruto. En segundo lugar, se desarrollará un proceso tecnológico basado en EFS para la obtención de aceites que permita, por una parte, superar los inconvenientes descritos en las metodologías de extracción convencionales y, por otra, obtener aceites enriquecidos con compuestos bioactivos presentes en la pulpa (v. g., polifenoles y lípidos minoritarios) que funcionalicen el aceite e incrementen su valor. En tercera medida, se evaluará el efecto de la funcionalización en términos tecnológicos (estabilidad oxidativa) y biológicos (actividad antioxidante) a fin de plantear formulaciones tipo emulsión del aceite que sirvan como base para el desarrollo posterior de alimentos funcionales. En razón de los aportes descritos se pretende impactar positivamente a mediano y largo plazo tanto a la comunidad productora de seje como a la comunidad científica, para que eventualmente puedan tomar como base los resultados de esta investigación para la formulación conjunta de proyectos e iniciativas de negocio para la transformación responsable de este fruto.
Status | Active |
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Effective start/end date | 06/02/23 → 05/06/25 |
Project Status
- In Execution
Project funding
- Internal
- Pontificia Universidad Javeriana