Valorización de subproductos del tomate

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Este es un resumen del trabajo publicado por unos investigadores italianos (Zuorro et al. 2013), en el que desarrollan un procedimiento para la obtención de aceite de semillas de tomate enriquecido con licopeno extraído a su vez de las pieles de tomate.

Los autores señalan que en el mundo se procesan anualmente más de 30 millones de tomates para obtener zumos, salsas y otros productos. En este procesado se generan como residuos/subproductos alrededor de un 4 % de pieles y las semillas, lo que representa una producción mundial estimada de más de 1 millón de toneladas cada año.

Actualmente el orujo de tomate no tiene valor comercial, y se elimina como residuo sólido o se destina alimentación animal. Sin embargo, un examen cuidadoso de este material revela que es una rica fuente de nutrientes y fitoquímicos. Las semillas de tomate contienen un aceite de alta calidad nutricional (alto grado de insaturación) mientras que las pieles son ricas en carotenoides. Entre ellos, el licopeno ha atraído la mayor atención en los últimos años por sus beneficios potenciales para la salud.

Hay interés en recuperar por extracción el licopeno de las pieles, pero dicha extracción está limitada por la gran compacidad del tejido del piel de tomate. Una alternativa para mejorar dicha extracción es el uso de enzimas pectinolíticas (poligalacturonasa y pectina metil esterasa) que facilitan la degradación de las paredes celulares de las células de la piel, pudiendo reducir significativamente el tiempo y la temperatura de extracción, y aumentar el rendimiento en la extracción.

Los autores desarrollan un método que consiste en: separar primero las pieles y las pepitas;  obtener un aceite a través del prensado mecánico de las pepitas previamente secadas (rendimiento de aproximadamente el 15 % de las pepitas en peso seco); extraer licopeno a partir de las pieles parcialmente deshidratadas. Para dicha extracción emplean hexano como disolvente. Aplican un diseño experimental en el que optimizan las condiciones de extracción (temperatura, tiempo de pretratamiento, tiempo de extracción, ratio disolvente/sólido, dosis de enzimas pectinolíticas). Obtienen así una oleorresina (alrededor de 20 kg por cada tonelada de pieles en peso seco) con cerca de un 6-7 % de licopeno.

Esta oleorresina la mezclan con el aceite de semillas, para obtener un aceite de tomate enriquecido con licopeno (50 a 500 mg de licopeno por kg de aceite). Los autores señalan que este aceite podria tener aplicacione alimentarias y cosméticas interesantes.

A continuación algunas referencias y enlaces que tienen que ver que ver de una forma directa o indirecta con la temática del artículo:

  • Zuorro et al. 2013. Enzyme‐Assisted Production of Tomato Seed Oil Enriched with Lycopene from Tomato Pomace. Food Bioprocess Technology 6:3499–3509.
  • Video: Científicos identifican propiedades preventivas de subproducto de tomate, enfermedades al corazón. http://www.24horas.cl/regiones/maule/en-talca-cientificos-identifican-propiedades-preventivas-en-subproducto-del-tomate-296252
  • Eller, F. J., Moser, J. K., Kenar, J. A., & Taylor, S. L. (2010). Extraction and analysis of tomato seed oil. Journal of the American Oil Chemists’ Society, 87, 755–
  • Kelkel, M., Schumacher, M., Dicato, M., & Diederich, M. (2011). Antioxidant and anti-proliferative properties of lycopene. Free Radical Research, 45, 925–
  • Lavecchia, R., & Zuorro, A. (2008). Improved lycopene extraction from tomato peels using cell-wall degrading enzymes. European Food Research and Technology, 228, 153– Lazos, E. S., Tsaknis, J., & Lalas, S. (1998). Characteristics

Adición de supbroductos del tomate a productos cárnicos

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Los carotenoides son un grupo numeroso de pigmentos muy difundidos, en los reinos vegetal y animal, producen colores que van desde el amarillo hasta el rojo intenso (Badui Dergal, 2006). Hay evidencias que los carotenoides aportan beneficios a la salud, esto se basa en su propiedad como antioxidante, protegiendo ante algunas enfermedades crónicas como cáncer o las enfermedades cardiovasculares (Calvo et al., 2008).

Los tomates y productos de tomate son fuente de licopeno, que es un tipo de carotenoide. La industria del tomate genera grandes cantidades de subproductos, que no se utilizan; las semillas y las pieles contienen grandes cantidades de compuestos activos, como los licopenos.

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A continuación, se muestran dos ejemplos de la utilización de subproductos de la industria del tomate directamente sobre productos cárnicos. En ambos casos el ingrediente añadido era un producto en polvo obtendio tras secado y molienda de las pieles de tomate.

Salchichón enriquecido con licopeno procedente de la piel del tomate (Calvo et al., 2008).

Vieron que al aumentar la cantidad de piel de tomate, la concentración del licopeno aumentó, aunque durante el tiempo de conservación, disminuye probablemente por las reacciones de oxidación del licopeno con los radicales libres. Las propiedades antioxidantes podrían ser buenas para inhibir la oxidación lipídica durante el almacenamiento de las salchichas. Sensorialmente, se vio que adicionar la piel de tomate modificó el color y aumentó la aceptabilidad. Por tanto, esta es una opción para aumentar la ingesta de este caroteno en la dieta.

Frankfurts con polvo de tomate como aditivo (Eyiler and Oztan, 2011).

Se estudió el uso del polvo de tomate como un posible aditivo en productos cárnicos, para reducir el nivel de nitritos que se emplean, que son los aditivos más universales en los productos cárnicos por su papel en el mantenimiento del color característico, su capacidad antioxidante y antimicrobiana, al inhibir el crecimiento de Clostridium botulinum. El polvo de tomate se puede utilizar en la producción de Frankfurts como colorante para obtener un color rojo, ya que aumenta la aceptabilidad. No obstante, se observó que en las cantidades añadidas no se lograba compensar el incremento de la oxidación lipídica derivado de la reducción de la cantidad de nitritos. Se sugiere que habría que incrementar la cantidad de producto en polvo para lograrlo.

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Estos son algunos ejemplos del uso de subproductos del tomate, pero se pueden encontrar más. La Universidad Computense de Madrid tienen un grupo de investigación que trabajan con subproductos del tomate obteniendo licopeno y fibra (Cámara). En la revista Ecotimes se muestran otras alternativas para utilizar los subproductos del tomate, como hacer pélets o emplearlo para alimentación animal (Marín, 2010).

En el siguiente video se habla de que es el licopeno y se presenta un aceite oliva virgen extra enriquecido con licopeno mediante extracción directa del licopeno de la pulpa de tomate al aceite sin utilizar disolventes.

Referencias

Calvo, M. M., M. L. García, and M. D. Selgas. 2008. Dry fermented sausages enriched with lycopene from tomato peel. Meat Sci. 80:167–172.

Cámara, M. Oficina de Transferencia de Resultados de Investigación Universidad Complutense de Madrid. Available from: http://pendientedemigracion.ucm.es/info/otri/complutecno/fichas/tec_mcamara1.htm

Eyiler, E., and A. Oztan. 2011. Production of frankfurters with tomato powder as a natural additive. LWT – Food Sci. Technol. 44:307–311.

Marín, I. 2010. Ambientum. Ecotimes. Available from: http://www.ambientum.com/revista/2010/abril/valorizacion-residuos-industriales-tomate.asp

Obtención de productos valiosos a partir de residuos de pescado

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Hoy en día existe una cierta preocupación sobre la utilización de productos sintéticos, no solo en alimentación sino en más campos industriales. La población dice preferir  compuestos naturales,  ya que los perciben como más “seguros”. Desde este punto de vista, los productos del mar, resultan muy interesantes por sus contenidos en: proteínas, ácidos grasos omega-3, aminoácidos, enzimas (proteasas), biopolímeros (colágeno, colágeno hidrolizado y gelatina) y biomateriales (hidroxiapatita). Todos estos se pueden extraer, de diferentes formas, de los residuos y subproductos generados en el enlatado de pescados azules. Según los autores de una revisión de este tema (Ferraro et al., 2013), este aprovechamiento de los subproductos puede generar incluso más valor que las propias conservas. Por tanto tenemos a nuestro alcance una mina de oro al tratarse  de materias primas tan baratas como lo que se consideran “deshechos”. ¿Lo vamos a dejar escapar?

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Según los autores la mayoría de estos residuos se han intentado gestionar de manera eficiente y sus principales salidas han sido: alimento para animales (siendo el principal la harina de pescado), fertilizantes para plantas (ya que son materiales con gran contenido en fosfatos)  e ingredientes para la fabricación de adhesivos. Sin embargo exite un mayor abanico de posibilidades, mediante la generación de diversos productos de elevado valor añadido.

Un grupo de estos compuestos revalorizados son los biopolímeros, los cuales pueden ser extraídos a partir de piel, escamas y esqueletos de estos peces, que se generan en diferentes etapas del enlatado como el salado, lavado y cortado- fileteado. Dentro de estos biopolímeros, el colágeno resulta de gran importancia puesto que actualmente su demanda mundial ha crecido de manera exponencial debido a su utilización en productos alimenticios, cosméticos, y biomateriales (por ejemplo pegamentos para heridas, por su baja respuesta inmune, quimiotacticidad y adherencia). Además, la utilización del colágeno de pescado frente al obtenido tradicionalmente del ganado porcino y bovino, parece una buena alternativa ya que tiene propiedades funcionales distintas, debido principalmente al entorno diferente en el que vive el animal: este colágeno tiene menor punto de fusión y es estable a temperaturas más bajas, lo que puede dar lugar a nuevas formulaciones. Otras ventajas residen en los brotes de encefalopatía espongiforme bovina y fiebre aftosa y en las razones socioculturales de ciertas comunidades en contra de la utilización de animales terrestres como fuente de estos biopolímeros.

La gelatina constituye otro biopolímero que se puede obtener de estos subproductos, esta proteína funcional tiene un alto valor por su propiedad de formar geles característicos, y tiene gran interés en industrias como la alimentaria, farmacéutica, cosmética y fotográfica. La gelatina obtenida del ganado bovino y porcino (pieles) actualmente representa el 98% del total, y solo un 1% se extrae de los subproductos del sector pesquero, sin embargo esta también presenta ciertas ventajas frente a la obtenida de mamíferos, como: mejor liberación de aromas (al deshacerse en boca), mayor digestibilidad y que es ser soluble a temperatura ambiente.

Otro subproducto de obligada mención debido a su importancia es la hidroxiapatita. Este material de fosfato de calcio se puede obtener de las escamas y espinas de los peces. Uno de los usos principales es como biomaterial, más específicamente como un sustituto óseo. Esto es debido a que es el principal componente mineral del hueso humano, y por tanto puede reproducir la composición y el comportamiento del mismo. Además tiene alta biocompatibilidad y es osteoconductivo ya que favorece el crecimiento de células osteoblastos, promoviendo la formación de nuevo hueso, características que lo hacen idóneo. El segundo uso más importante de la hidroxiapatita es como intercambiador de iones, especialmente para cationes bivalentes tóxicos tales como plomo (II), cadmio (II), zinc (II) y cobre (II). Por lo tanto, constituye un material muy adecuado para la limpieza de aguas residuales y suelos contaminados con estos iones.

La grasa o aceite de pescado azul es rica en ácidos grasos poliinsaturados, en particular, el pescado azul es la principal fuente de los conocidos ácidos omega-3. Entre estos dos parecen tener un gran potencial para uso medicinal: el ácido ecosapentaenoico (EPA), con efectos inhibitorios en la cogaulación plaquetaria; y el ácido docashexaenoico (DHA), que es un ácido graso estrucutral en los tejidos nerviosos del cerebro y la retina, por ejemplo. El aceite de pescado es en estos momentos el tercer complemento dietético más consumido en EEUU.

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Los autores también revisan otras posibles vías de valorización de los residuos de pescados azules, como la obtención de aislados proteicos e hidrolizados de proteínas que pueden tener propiedades funcionales interesantes en las producción de alimentos (estructurantes, retención de agua, gelificantes, espumantes, emulsificantes), así como propiedades bioactivas (antioxidantes, anti-hipertensivas, anti-trombóticas, etc.); o ser útiles para su sus como medios de cultivo de microorganismos, o como nutrientes en procesos de fermentación. Incluso señalan que las vísceras de estos pescados pueden ser fuentes interesantes de determinadas enzimas, principalmente proteolíticas (pepsina, tripsina, quimotripsina, etc.) con múltiples aplicaciones industriales, de tipo alimentario y de otros tipos.

Referencia:

Ferraro et al. 2013. Extraction of high added value biological compounds from sardine, sardine-type fish and mackerel canning residues — A review. Materials Science and Engineering C 33 3111–3120.

 

Residuos y subproductos de la industria alimentaria en Navarra

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En el siguiente documento se realiza una estimación de la cantidad de residuos más subproductos (R+Sb) generados en los principales sectores de la industria alimentaria en Navarra.

Para ello se buscaron datos estadísticos de distintas fuentes (Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, Gobierno de Navarra, MERCASA, etc.) sobre la producción de materias primas y/o productos procesados, a los que se les aplicó diversos coeficientes para calcular la cantidad de R+Sb. Estos coeficientes se obtuvieron a partir de referencias previas como AWARENET, PROBIOGAS, y otras.

La cantidad global obtenida ronda las 200.000 toneladas anuales, procedentes principalmente del procesado de cereales (harina, malta), hortalizas (sobre todo tomate, en menor medida alcachofa, espárrago, etc.), sacrificio de animales (sobre todo aves y porcino), y también del sector lácteo (queso), vinícola y del aceite de oliva.

Conviene señalar que una gran parte (que no se ha podido cuantificar con precisión) de estos R+Sb tienen un aprovechamiento inmediato, por lo que deben ser considerados como subproductos, y no como residuos (ver la distinción entre uno y otro en una entrada anterior).

Proyecto FUSIONS y concepto Food Waste

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FUSIONS es el acrónimo de Food Use for Social Innovation by Optimising Waste Prevention Strategies, un proyecto de la UE para los años 2012-2016, en el que participan 21 socios de 13 países, incluyendo universidades, institutos de investigación, asociaciones de consumidores y empresas. Además cuenta con la colaboración de más de 200 organizaciones europeas.

El proyecto persigue contribuir a :

  • Armonizar la monitorización del «Food Waste».
  • Mejorar la comprensión de la medida en que la innovación social puede reducir el «Food Waste».
  • El desarrollo de guías para una política común en la UE-27 con respecto al «Food Waste».

En las líneas anteriores el término «food waste» podría traducirse por «residuos alimentarios» o por «desperdicio de alimentos». Cualquiera de los dos términos encajaría sin problemas. Veamos entonces… ¿qué entiende FUSIONS por food waste?.

En julio de 2014 publicó un documento (FUSIONS Definitional Framework for Food Waste) en el que daba la siguiente definición:

“Food waste is any food, and inedible parts of food, removed from the food supply chain to be recovered or disposed (including composed, crops ploughed in/not harvested, anaerobic digestion, bio-energy production, co-generation, incineration, disposal to sewer, landfill or discarded to sea)”

Es decir,

«Residuo alimentario es cualquier alimento, y partes no comestibles de alimento, separado de la cadena de suministro de alimentos para ser recuperado o desechado (incluyendo el compostaje, las producciones no cosechadas, la digestión anaerobia, la producción de bio-energía, la co-generación, la incineración, y el vertido por alcantarillado, en vertedero o al mar)»

Para entender mejor la definición conviene describir el marco técnico que establece FUSIONS en relación a los flujos de recursos en el sistema agroalimentario (ver siguiente figura).

FUSIONS marco tecnico

En FUSIONS se tienen en cuenta todos los materiales alimentarios retirados en las distintas etapas de la cadena alimentaria, tanto las partes comestibles (lo que se correspondería con las pérdidas y desperdicio de la FAO) como las no comestibles (las «non food parts» que no entraban dentro de la definción de pérdidas y desperdicio de la FAO).

Un aspecto interesante de la propuesta de FUSIONS es que no considera todos estos materiales como residuos, sino que su calificación depende de su destino, distinguiendo dos grupos:

  • Los materiales B-i «Valorización y conversión», destinados a alimentación animal o al procesado para la obtención de biomateriales y bioquímicos.
  • Los materiales B-ii «Food waste» o «Residuos alimentarios», entre los que se consideran los eliminados mediante vertido (vertedero, alcantarillado, producciones no cosechadas, descartes) o incineración, pero también los valorizados o aprovechados mediante compostaje, digestión anaerobia y aprovechamiento energético (bioenería, cogeneración).

¿Hasta que punto son coherentes estas definiciones y este marco técnico con las definiciones de residuo biodegradables y bioresiduos y los procedimientos de gestión de residuos descritos en la normativa europea?

  • Los materiales B-ii entrarían dentro de la categoría de residuos biodegradables (algunos de ellos también biorresiduos, pero no todos) y podrían ser sometidos a los diferentes sistemas de gestión de residuos previstos en la normativa.
  • Por su parte, los materiales B-i no se clasificarían como residuos, y posiblemente tendrían encaje en la definición de subproductos de la legislación europea.

Y para terminar, indicar que en una entrada posterior se habla del concepto de Residuo alimentario (food waste) finalmente adoptado en la última revisión de la Directiva europea de residuos (Directiva 2018/851) y se compara con la definición FUSIONS y con otros marcos de definiciones.