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null La Universidad de Murcia investiga sobre la revalorización de subproductos agroalimentarios para la obtención de ingredientes funcionales

Fuente: La Verdadperiago

En España, cada año, se generan alrededor de 30 millones de toneladas de residuos provenientes de la industria agroalimentaria, excedentes agrarios del sector primario y de distribución. Alrededor del 25% procede del procesado y conservación de frutas y hortalizas. Del total de residuos, el 40% se utiliza en alimentación animal y generación de energía o compostaje, mientras que el 60% restante son desperdicios, según datos del Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación.

La Región de Murcia representa el 24% del sector nacional de conservas de frutas y hortalizas (producción de zumos, conservas vegetales, congelados y encurtidos), por ello existe la necesidad de buscar soluciones tecnológicas para reducir el impacto ambiental que suponen estos residuos y contribuir a su reducción mediante la implementación de un modelo de economía circular, es decir, de nuevas cadenas de valor competitivas basadas en el uso de estos restos como nuevos recursos.

Para entender mejor lo que suponen dichos residuos y a modo de ejemplo: en la industria de procesado de tomate, el residuo generado por las pieles y las semillas supone un 15% de la producción; los residuos de los tallos y hojas de brócoli y de alcachofa suponen un 45% y un 60% de la producción, respectivamente, mientras que en el caso de los cítricos, los destríos y las pieles de cítricos representan entre el 40 y 45% de la producción.

En la Universidad de Murcia, la catedrática María Jesús Periago, junto con los profesores Rocío González y Javier García, dirigen una línea de investigación dedicada a la revalorización de subproductos agroalimentarios para la obtención de ingredientes funcionales cuyo objetivo, cuenta, es el de «reducir el impacto ambiental que suponen estos residuos mediante su utilización para obtener ingredientes de origen vegetal, ricos en fibra dietética y compuestos bioactivos, en función de la naturaleza de la materia vegetal de partida, para su uso en la elaboración de nuevos ingredientes».

En definitiva, se trata de darle un uso rentable al gran volumen de subproductos generados en la industria alimentaria reduciendo la contaminación ambiental y creando nuevas cadenas de valor dentro de un sistema de producción basado en la economía circular. Apunta la investigadora que «habitualmente la industria destina estos residuos a alimentación animal y al compostaje, y en algunos casos en los que se aplican modelos productivos bioeconómicos se destinan a la obtención de bio-gas o a la obtención de nuevos ingredientes de interés nutricional, lo que permite poder reintroducirlos de nuevo en la cadena alimentaria».

Asimismo, la gran demanda de los consumidores en alimentos saludables supone una gran oportunidad para el aprovechamiento de estos subproductos, utilizándolos en la producción de ingredientes ricos en fibra y en compuestos bioactivos.

Resultados destacados

Los subproductos de origen vegetal, los excedentes agroalimentarios y los residuos generados tras el proceso de industrialización, se caracterizan por tener un alto contenido en fibra dietética y en compuestos bioactivos antioxidantes que se encuentran de forma natural en los vegetales y frutas de partida.

Estos compuesto bioactivos son diferentes dependiendo del origen botánico de los residuos, pero de forma general presentan un alto contenido en compuesto fenólicos (como por ejemplo los flavonoides de los cítricos, antocianos y ácido elágico en los frutos rojos, hidroxitirosol de las hojas de olivo...). También pueden tener alto contenido en carotenoides (residuos de tomate, zanahoria, melocotón, caquis, sandía, pimiento....) y en glucosinolatos (residuos de brócoli, col, kale, coliflor...).

«Actualmente, estamos trabajando con diferentes subproductos como son los de frambuesa, frutos rojos, brócoli, naranja y de la industria cervecera»

Hoy en día se pueden encontrar en el mercado harinas de vegetales liofilizados que utilizan estos excedentes o residuos y que concentran los componentes nutricionales de los vegetales en fresco, a excepción de las vitaminas que se degradan durante el procesado. Sin embargo, la investigación desarrollada en la UMU «puede ir más allá y obtener diferentes ingredientes de interés nutricional con efectos funcionales, que pueden ser utilizados en el diseño de una gran variedad de alimentos o bien en la elaboración de nutracéuticos o completos dietéticos», según Periago.

Modelos in vitro

«Esos nuevos ingredientes ricos en fibra dietética y compuestos bioactivos deben ser validados y para ello es necesario conocer su composición química, sus propiedades tecnológicas y funcionales, ya que de ellas dependerá su éxito tecnológico al adicionarlo como ingrediente en el diseño de alimentos con alto contenido en fibra. Además, estos ingredientes pueden ser evaluados para determinar su comportamiento en el sistema gastrointestinal mediante la utilización de modelos in vitro de digestibilidad y fermentabilidad, que nos permitan determinar la fracción que no es accesible en el intestino y la que llega al colon para ser utilizada por la microbiota intestinal», dice.

Uno de los hallazgos más importantes que se ha llevado a cabo desde la línea de investigación de la Universidad de Murcia es el estudio del efecto prebiótico de los compuestos fenólicos unidos a la fibra dietética. En palabras de la catedrática, «desde un punto de vista nutricional siempre se ha considerado que el principal modulador de la microbiota es la fibra dietética, sin embargo, los compuesto fenólicos unidos a la fibra tienen un importante efecto sobre la actividad fermentativa de la bacterias intestinales. Por ello, las fibras dietéticas ricas en compuestos fenólicos pueden tener un efecto sinérgico en la modulación de la actividad del colon, siendo aún más beneficiosas para mantener la salud intestinal y para obtener efectos beneficiosos saludables».

Y añade: «Hoy en día se conoce que los efectos beneficiosos de la fibra dietética y de algunos compuestos fenólicos dependen de los catabolitos generados por la microbiota durante la fermentación intestinal, por ello, además de caracterizar los ingredientes es importante conocer qué ocurre en el intestino para predecir los efectos para la salud resultantes del consumo de estos ingredientes obtenidos de los extractos vegetales».

La línea de investigación, en la que trabaja desde hace algunos años el grupo de investigación de Nutrición y Bromatología, ha evaluado propiedades químicas y funcionales de la fibra dietética de alcachofa, guisante y tomate. Sin embargo, en los últimos tres años la línea se ha visto reforzada por el interés de las empresas en buscar procedimientos de reutilización de los subproductos. «Actualmente, estamos trabajando con diferentes subproductos como son los de frambuesa, frutos rojos, brócoli, naranja y de la industria cervecera», indica María Jesús Periago.

Financiación

Esta línea de investigación está financiada por los contratos de investigación que el grupo mantiene con empresas agroalimentarias, ya que las empresas de la Región están preocupadas por la sostenibilidad y la creación de nuevas cadenas de valor mediante la incorporación de los principios de economía circular a sus modelos productivos. Queremos destacar el proyecto Cav-Beer financiados por el Programa Desafíos I+D del Instituto de Fomento de la Región de Mucia, con la participación de Estrella de Levante y Eurocaviar.

También esta línea ha recibido financiación de la Fundación Robles Chillida, para desarrollar un proyecto en el que se ha estudiado el efecto prebiótico de la fibra dietética y de los compuestos fenólicos obtenidos de excedentes y subproductos de frambuesa. Además, la Fundación Séneca financia dentro de esta línea el contrato pre-doctoral de la estudiante de doctorado Vanesa Núñez Gómez, y el Ministerio de Ciencia e Innovación, a través del Programa Juan de la Cierva, el contrato de la investigadora postdoctoral Nieves Baenas Navarro.

Actualmente, también mantienen colaboraciones con un grupo de investigación de la University of Eastern en Kuopio (Finlandia) para estudiar el efecto prebiótico de estos ingredientes ricos en fibra dietética y compuestos bioactivos utilizando métodos de fermentación dinámica.

La agricultura europea, tras la revolución verde de mediados del siglo XX, ha evolucionado hacia unos sistemas simplificados e intensivos donde predominan los monocultivos y el uso elevado de maquinaria, fertilizantes y fitosanitarios. Aunque estos modelos agrarios condujeron a un incremento de la productividad agraria, en las últimas décadas se ha observado un impacto negativo en el medio ambiente, con un descenso de la biodiversidad, contaminación de suelos y aguas, degradación de los suelos, emisiones de gases de efecto invernadero, y una mayor incidencia de plagas y enfermedades, que además cada vez presentan mayores resistencias a los fitosanitarios convencionales.

Todos estos impactos han hecho que la resiliencia de los sistemas agrarios europeos actuales se haya reducido, con gran inestabilidad frente a estreses, sin estar adaptados al cambio climático, lo que puede comprometer, y ya lo está haciendo en algunas zonas, su sostenibilidad. Como consecuencia, es necesario desarrollar nuevos modelos agrarios que garanticen su sostenibilidad, tanto ambiental como social y económica.

En la Universidad Politécnica de Cartagena, el contratado Ramón y Cajal del Departamento de Ciencia y Tecnología Agraria de la ETSIA, Raúl Zornoza, está al frente del proyecto Diverfarming (Crop diversification and low-input farming cross Europe: from practitioners' engagement and ecosystems services to increase drevenues and value chain organisation).

«El objetivo –explica– es incrementar la resiliencia, sostenibilidad e ingresos económicos de la agricultura en la Unión Europea (UE) a largo plazo, evaluando los beneficios reales y minimizando las limitaciones, barreras y desventajas de sistemas de cultivo diversificados (rotaciones, asociaciones de cultivos, policultivos) con prácticas de bajos insumos que estén diseñadas, específicamente, para las características de seis regiones edafoclimáticas de la UE, y adaptando y optimizando la organización de las cadenas de valor posteriores».

Para conseguirlo los investigadores han adaptado sistemas diversificados de cultivo, enfocados a los impactos adversos de los agroecosistemas actuales y asegurando la aceptación del usuario final mediante la reducción de las barreras técnicas, socioeconómicas, culturales y cadena de valor, a través de un proceso de toma de decisiones que involucra a todas las partes interesadas, desde los agricultores hasta los consumidores.

Los sistemas de cultivo diversificados seleccionados están siendo validados en 14 estudios de casos de campo, investigando la producción de alimentos, forraje para el ganado y productos industriales bajo sistemas convencionales y ecológicos, estudiando la productividad, el uso racional de insumos externos (agua, fertilizantes, fitosanitorios, maquinaria), y el incremento de servicios ecosistémicos como el secuestro de carbono, la emisión de gases de efecto invernadero, mejora de la biodiversidad o mejora de la salud del suelo.

Además, según Zornoza, «se están utilizando nueve casos de estudio que comenzaron hace más de 10 años evaluando el efecto de diversificación de cultivos y prácticas de manejo sostenibles para disponer de datos experimentales de plazo más largo que ayuden a observar tendencias más robustas a la hora de toma de decisiones».

El proyecto, financiado a través del Programa Marco Europeo Horizonte 2020, con un presupuesto total de 10.457.934€ a desarrollar en 5 años, partía de la hipótesis de que el uso de monocultivos continuados en el tiempo conjuntamente con el elevado uso de fertilizantes, fitosanitarios o maquinaria han conducido a unos impactos ambientales negativos que pueden ser reducidos mediante el uso de cultivos diversificados para incrementar la biodiversidad y mediante la tecnificación.

Como explica el responsable del proyecto, «el uso de rotaciones y cultivos asociados o policultivos reduce la incidencia de plagas y enfermedades al atraer a organismos beneficiosos, tanto a nivel de suelo como a nivel aéreo, por lo que se incrementa la resistencia de los cultivos y se puede contribuir a reducir el uso de fitosanitarios». «Además, la introducción de diferentes cultivos, sea en rotación o en policultivo, y fundamentalmente cuando se incluyen una leguminosa, contribuye a mejorar la fertilidad del suelo, permitiendo incluso reducir el uso de fertilizantes externos por activación de los microorganismos del suelo. A su vez, el agricultor puede contar con varios cultivos en su explotación en vez de uno solo, por lo que puede tener acceso a nuevos mercados y no ser tan dependiente de un solo producto», añade.

Participantes

Diverfarming lo forma un consorcio de 25 socios integrado por: agricultores, asociaciones de agricultores, agroindustria, empresas logísticas, empresas de maquinaria e investigadores de ocho países europeos.

Está coordinador por la Universidad Politécnica de Cartagena, y participan las Universidades de Córdoba (España), Tuscia (Italia), Exeter y Portsmouth (Reino Unido), Wageningen (Países Bajos), Trier (Alemania), Pècs (Hungría) y ETH Zúrich (Suiza), los centros de investigación CREA (Italia), CSIC (España) y LUKE (Finlandia), la organización agraria ASAJA y las empresas Casalasco y Barilla (Italia), Arento, Disfrimur Logística e Industrias David (España), Nieuw Bromo Van Tilburg y Ekoboerdeij de Lingehof (Países Bajos), Weingut Dr. Frey (Alemania), Nedel-Market KFT y Gere (Hungría) y PaavolanKotijuustola y PolvenJuustola (Finlandia).

Resultados

A día de hoy el proyecto se encuentra en su cuarto año de implementación, por lo que resta un año y medio para su finalización. En estos momentos están terminando todos los ensayos de campo y determinaciones analíticas de suelo, cultivos y organismos, así como el estudio económico de las diferentes opciones de diversificación y el análisis de optimización de la cadena de valor. Raúl Zornoza asegura que «durante el próximo año se realizará el tratamiento de datos y elaboración de informes, material divulgativo, un libro blanco para actualización de políticas y se lanzará una aplicación móvil para los usuarios».

No obstante, ya cuentan con resultados destacados. La diversificación de cultivos está dando muy buenos resultados, en general, en todos los casos de estudio. El investigador de la UPCT apunta a que «el introducir rotaciones y policultivos está contribuyendo a mejorar la salud del suelo, el secuestro de carbono en el suelo (como estrategia de mitigación del cambio climático y en línea con el pacto europeo por el clima que quiere un Europa climáticamente neutra en 2050), la producción de los sistemas y la reducción del uso de fitosanitarios y fertilizantes».

Según los datos obtenidos, es importante seleccionar qué cultivos combinar, ya que debe evitarse la competencia y maximizar la rentabilidad de las explotaciones. En la Región de Murcia, la asociación de leguminosas con melón y brócoli ha contribuido a incrementar la producción con una reducción del 30% en el uso de fertilizantes y fitosanitarios por la estimulación de microorganismos beneficiosos y la atracción de polinizadores y enemigos naturales de plagas. El cultivo del tomillo entre las calles del almendro, tras tres años, ha mantenido la producción de almendra, pero se cuenta con una producción complementaria de aceite esencial para venta en la industria, reduciendo además las emisiones de gases de efecto invernadero y mejorando la salud del suelo, algo similar a lo observado al introducir cebada/veza y habas entre las calles de cítricos.

Más información del proyecto: www.diverfarming.eu

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