Por: Daniel Guajardo-Flores, Marilena Antunes-Ricardo, Tomas García-Cayuela y Janet A. Gutiérrez-Uribe
Artículo de Divulgación Científica

En México, el sector rural requiere de nuevas estrategias para su desarrollo socio-económico que permita generar bienestar en las comunidades del campo. La innovación, el emprendimiento y el desarrollo de tecnología son fundamentales para que el aprovechamiento de los recursos disponibles en el campo se traduzca en progreso y bienestar. Es una realidad que desarrollar programas de apoyo al sector agrícola es una estrategia eficaz para el impulso en la calidad de vida de las comunidades del campo. En países como India, China, Cuba, Brasil, entre otros, existe una fuerte inversión de la iniciativa privada y pública en el sector agroindustrial para la generación de productos de ingredientes funcionales, biomateriales, biocombustibles, etc. A través de la colaboración entre comunidades rurales, empresas locales y la transferencia de la tecnología por parte de las universidades, es posible generar ecosistemas sustentables que transformen la realidad del campo en un mejor porvenir.

En nuestro rol como profesores investigadores del Tecnológico de Monterrey, asumimos una responsabilidad de generar y transferir el conocimiento científico para transformar los recursos del campo en instrumentos que permitan un desarrollo en las comunidades rurales. Los apoyos del Gobierno son elementales para la investigación y análisis de las materias primas, como es el caso del nopal.

El nopal posee compuestos benéficos para la salud con efectos antiinflamatorios, quimioterapéuticos y cicatrizantes

Como investigadores, buscamos darle un valor agregado a este alimento prehispánico para generar ingredientes funcionales que puedan ser incorporados por la industria en sus desarrollos. Actualmente, sabemos que el nopal posee diversos compuestos con propiedades benéficas sobre la salud debido a sus probados efectos antiinflamatorios, quimioterapéuticos, pro-cicatrizantes, etcétera. Estos compuestos usualmente son obtenidos mediante el uso de solventes orgánicos, lo cual limita sus aplicaciones en humanos y, además, podría afectar el ecosistema y su equilibrio con la población.

Por ello, desde hace varios años, hemos buscado el desarrollo de tecnologías sustentables, como la tecnología de fluidos supercríticos, que permiten obtener compuestos de alto valor para la industria de una manera “verde” y con características más seguras para la comunidad.

¿Qué son los fluidos supercríticos?

Los fluidos supercríticos generalmente utilizan el dióxido de carbono (CO2) como solvente de extracción, que bajo condiciones específicas de presión y temperatura se comporta con propiedades similares a las de un líquido y un gas. El CO2 extrae los compuestos de interés (aceites esenciales, carotenoides, fitoesteroles, compuestos fenólicos, entre otros) donde una vez que el sistema se despresuriza vuelve a su estado gas, generando un extracto libre de solventes, reduciendo así futuras etapas de procesamiento como evaporación, concentración y secado.

Los fluidos supercríticos permiten integrar otros procesos como la hidrólisis enzimática, la cual se utiliza para transformar la materia prima y obtener compuestos con propiedades específicas. Esta tecnología permite reducir el uso de solventes orgánicos, reducir etapas de procesamiento y obtener compuestos de alto valor a partir del nopal. La isorhamnetina, y sus diferentes derivados glicosilados, son algunos de los compuestos presentes en el nopal que han demostrado aplicaciones potenciales diversas en medicina, exhibiendo efectos antioxidantes, antiinflamatorios y en algunos casos incluso para aplicaciones como compuestos quimiopreventivos.

La estrategia científica

En los Grupos de Investigación del Tec de Monterrey procuramos impulsar el desarrollo de proyectos con causa social, de tal manera que sean tecnológicamente innovadores para la industria, sin perder de vista el impacto directo en la sociedad y su trascendencia en el campo. La intención de utilizar las tecnologías verdes es dejar de ver al nopal como una planta más y comenzar a ver nuevas funcionalidades que tiene tanto esta matriz vegetal como otras plantas del desierto. Estas plantas son una fuente rica de compuestos de alto valor para la industria que, a su vez, promueven el desarrollo socioeconómico del sector rural, el cual, junto con el apoyo de la comunidad científica propician que se generen los mecanismos idóneos para impactar positivamente en la la sociedad.

La intención de usar las tecnologías verdes es dejar de ver al nopal como una planta más y comenzar a ver sus nuevas funcionalidades

En el artículo científico que recientemente publicamos “Enzyme-assisted supercritical fluid extraction of antioxidant isorhamnetin conjugates from Opuntia ficus-indica (L.) Mill”, se demuestra la factibilidad técnica de obtener compuestos bioactivos de isoramnetina con gran potencial para ser usados en la industria farmacéutica.

Durante dicha investigación, se evidenció el efecto positivo que tenían diversas enzimas comerciales en la liberación de compuestos de isoramnetina durante su extracción con fluidos supercríticos. Estos efectos pudieron ser correlacionados con el aumento de la actividad antioxidante observada en pruebas in vitro.  Además, abrió un nuevo panorama en el desarrollo de procesos de extracción selectivos que permitan reducir etapas de purificación que incrementan los tiempos de procesamiento y que, por consiguiente, se traduce en un incremento en el costo final del producto.

Figura 1. Esquema representativo de la extracción selectiva de compuestos bioactivos del nopal, empleando enzimas bajo condiciones de CO2 supercrítico.

El conocimiento científico que hemos generado con la revalorización del nopal supone un punto de partida muy importante para establecer un vínculo directo entre campo e industria.

Este proyecto que inició en el Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey, se ha desarrollado en colaboración con investigadores de otros campus como Guadalajara y Puebla. Además, se contó con la colaboración de investigadores de alto nivel del Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CIAL) en España, como la Dra. Pilar Cano, Dra Elena Ibañez y el Dr. José Mendiola.

¿Quieres saber más?

El artículo científico: Antunes-Ricardo, M., Mendiola, J. A., García-Cayuela, T., Ibañez, E., Gutiérrez-Uribe, J. A., Cano, M. P., & Guajardo-Flores, D. (2020). Enzyme-assisted supercritical fluid extraction of antioxidant isorhamnetin conjugates from Opuntia ficus-indica (L.) Mill. The Journal of Supercritical Fluids, 158, 104713. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2019.104713

Autores

Dr. Daniel Guajardo-Flores es Profesor investigador adscrito al grupo de investigación con enfoque estratégico Bioprocesos en el Tec de Monterrey, Campus Monterrey. danielgdo@tec.mx

Dra. Marilena Antunes-Ricardo es Profesora investigadora adscrita al grupo de investigación con enfoque estratégico en Alimentación Funcional y NutriOmics en el Tec de Monterrey, Campus Monterrey. marilena.antunes@tec.mx

Dr. Tomás García-Cayuela es Profesor investigador adscrito al grupo de investigación con enfoque estratégico en Alimentación Funcional y NutriOmics en el Tec de Monterrey, Campus Guadalajara. tomasgc@tec.mx

Dra. Janet A Gutiérrez-Uribe es Directora de Departamento Regional-Bioingeniería y Ciencias-Región Sur y profesora investigadora adscrita al grupo de investigación con enfoque estratégico en Alimentación Funcional y NutriOmics en el Tec de Monterrey, Campus Puebla. jagu@tec.mx

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