Exploración de nuevas fuentes monoterpenos a partir de residuos agroalimentarios para su transformación en compuestos con aplicaciones en el campo de aromas y fragancias

Resumen

Este proyecto de investigación está enfocado en el aprovechamiento de los residuos agroalimentarios, en su mayoría de frutas y verduras, para la obtención y/o extracción de aromas. Este tipo de residuos representa ser una fuente importante de materia orgánica, microorganismos y diferentes tipos de compuestos, entre ellos los terpenos, utilizados ampliamente en la industria de aromas y fragancias. Normalmente, estos compuestos son extraídos de fuentes naturales, mediante diferentes procesos, obteniéndose aceites esenciales, oleorresinas, destilados etc. Sin embargo, los rendimientos de estos procedimientos son bajos, obligando a subir los precios y encarecer los productos finales. Este hecho, ha provocado que algunos aromas sean obtenidos de forma sintética por medio de procesos que no son amigables con el medio ambiente y que adicionalmente no permiten tener un producto final con el sello de “origen natural” que es tan valorado en la actualidad. Por este motivo surge la necesidad de buscar fuentes y mecanismos para la obtención de estos compuestos, bajo condiciones sostenibles como en este caso, empleando residuos provenientes de la industria agroalimentaria. El proyecto se dividió en 4 fases. La primera de ellas consistió en la selección de fuentes alternativas y la extracción de aromas. Dentro de esta fase se evaluó la obtención de terpenos de diferentes residuos a escala laboratorio y en escala pre-piloto. Resultado de esta última fue la obtención de un aceite esencial con un alto contenido de limoneno, además de otros compuestos de interés en la industria de aromas y fragancias. Para la extracción se evaluaron diversos disolventes y también fluidos supercríticos (FSC)- Se incluyeron además pretratamientos enzimáticos y físicos. Por lo tanto, además de seleccionar el residuo con un mayor contenido de terpenos, se mejoró el rendimiento de extracción. La segunda fase consistió en el aislamiento de microorganismos presentes en los residuos, específicamente hongos filamentosos, capaces de producir aromas o biotransformar sustratos en compuestos de interés en este proyecto. Para esto, se evaluó inicialmente la actividad metabólica de los microorganismos mediante la técnica de extracción en fase sólida (SPME) que permitió seleccionar un grupo de microorganismos que demostraron potencial para producir terpenos. Estos microorganismos fueron identificados mediante técnicas genéticas. La tercera fase se centró en la elaboración de medios de cultivo a partir de los residuos agroalimentarios. Para ello se seleccionaron dos tipos de residuo, con los cuales se llevaron a cabo distintos ensayos que incluyeron pre-tratamientos enzimáticos. De esta fase resultó una alternativa de medio de cultivo que pudo ser aplicado tanto en medio sólido como en medio líquido. La cuarta fase consistió en la obtención de aromas mediante la biotrasnformación de sustratos como limoneno y β-pineno por parte de los microorganismos previamente seleccionados en la segunda fase. Para ello, se realizó inicialmente la optimización de algunas de las condiciones del proceso, posteriormente se evaluó el potencial de estas cepas para biotransformar los sustratos a escala laboratorio y a escala pre-piloto. Dentro de los medios de cultivo empleados se incluyó por un lado un medio de cultivo convencional elaborado con extracto de malta y el medio de cultivo preparado con los residuos en la tercera fase. Adicionalmente se llevó a cabo la biotransformación del limoneno contenido en el aceite esencial obtenido en la primera fase. Con esto se consiguió, por un lado, identificar una fuente alternativa para la extracción de aromas a partir de los residuos agroalimentarios y así mismo un proceso que permitió la obtención de compuestos de interés, en el que se emplearon los residuos directa o indirectamente en cada una de sus etapas consiguiendo revalorizar los residuos y cumplir con el objetivo del proyecto.