Residuo agroindustrial

Residuos agroindustriales
Datos biotecnológicos/médicos
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Residuos agroindustriales. El incremento en las producciones agrícolas y el desarrollo agroindustrial genera grandes volúmenes de residuos que se acumulan anualmente con afectaciones al medio ambiente, en este sentido, se destaca la agroindustria azucarera (Rodríguez et al, 2016). Muchos de ellos se han utilizados en su forma original, o procesados para la alimentación animal.

Creación

Fermentación en estado sólido (FES): El empleo de residuos de la agroindustria como sustratos para la obtención de enzimas se considera una alternativa que permite revalorizar estos subproductos (Martin, 2009). La degradación de los componentes de las paredes vegetales es un proceso complejo que involucra la acción sinergística de un gran número de enzimas extracelulares. Muchas de estas enzimas reciben una atención especial debido a su uso potencial en diferentes procesos industriales (Chakdar, 2016).

Componentes

Los xilanos son el tipo más abundante entre las hemicelulosas. Su cadena principal está compuesta por unidades de β-1,4 xilopiranosas, generalmente mono sustituidas con residuos de arabinosa o ácido glucurónico. También se pueden encontrar sustituciones de galactosa o manosa en menor proporción (Alvira, 2011).

Producción de enzimas

Existen dos procesos fermentativos que son utilizados para la producción de enzimas꞉ la fermentación sumergida (FSm) y la fermentación en estado sólido (FES).

La fermentación en estado sólido (FES) se define como el proceso que involucra una matriz sólida, llamada sustrato y se lleva a cabo en ausencia o casi sin la presencia de agua libre, sin embargo, el sustrato debe poseer suficiente humedad para soportar el crecimiento y metabolismo del microorganismo. El sustrato puede actuar tanto como fuente de nutriente o como un soporte inerte, el cual tiene una solución nutritiva absorbida dentro de la matriz. (Abraham, 2014).

Microorganismos

Entre los microorganismos productores de enzimas se destacan hongos, bacterias, levaduras entre otros, los cuales se caracterizan por la baja demanda de nutrientes durante su crecimiento y sus posibilidades de desarrollarse en una amplia variedad de ambientes. Estos microorganismos poseen la capacidad de producir enzimas estables bajo condiciones extremas, lo cual favorece su aplicación en procesos de bioconversión, al incrementar las tasas de actividad enzimática, fermentación y recuperación de productos (Maki et al, 2009).

Aplicación en la alimentación animal

El 65% de los piensos elaborados a base de cereales viscosos, destinados a aves contienen enzimas carbohidrasas. Entre los modos de acción de las enzimas propuestos se destaca I) la hidrólisis de enlaces químicos específicos en los alimentos que no son degradados lo suficiente por las enzimas endógenas de los animales; II) la eliminación del efecto de encapsulación de nutrientes de los polisacáridos de la pared celular y por tanto aumenta la asimilación de almidón, aminoácidos y minerales; III) hidroliza factores antinutricionales presente en muchos alimentos; IV) solubiliza los polisacáridos no amiláceos insolubles para una mejor fermentación intestinal y mejorar la utilización de energía y V) complementación de enzimas (por ejemplo amilasas, proteasas, lipasas) en animales jóvenes debido a la inadecuada producción de enzimas endógenas de su sistema digestivo (Kiarie et al., 2017).

Se utiliza en el mejoramiento del valor nutricional del alimento animal en pollos y cerdos, debido al incremento en la utilización de los nutrientes de las dietas ricas en cereales y en el pretratamiento de biomasa lignocelulósica y de forrajes, (Sharma y Chand, 2012; Soroor et al, 2013). La aplicación de xilanasas permite la obtención de oligosacáridos de xilosa a partir de diferentes materias primas. Los productos de la digestión enzimática se utilizan como prebióticos y se emplean como suplemento en la dieta para mejorar la digestión, los parámetros inmunológicos, el rendimiento y el crecimiento animal (Valenzuela, 2012).

Por otra parte, la adición de preparados enzimáticos en las dietas de monogástricos permite el uso de ingredientes de menor calidad, fundamentalmente de alimentos ricos en polisacáridos no amiláceos (PNA) y de esta forma se revaloriza su valor nutritivo (Cortés et al, 2002). La mayoría de los ingredientes alternativos que se usan en las dietas para aves poseen altos niveles de PNA (Dudley-Cash, 2014).

En el caso de las aves, numerosos estudios demostraron que el suministro de dietas suplementadas con xilanasas exógenas, frecuentemente resulta en mejoras en el crecimiento y el índice de conversión de los animales tratados. Estas experiencias han incluido dietas basadas en trigo y cebada y en maíz y harina de soja (Dudley-Cash, 2014). También se ha demostrado que la suplementación con esta proteína posee efectos beneficiosos sobre la microflora intestinal de las aves (Vandeplas y Bodin, 2012). Actualmente se recomienda el uso productos que combinan varias enzimas, los cuales han mostrado efectos superiores en el desempeño de los animales al compararlos con los que contienen solo una enzima (Amerah et al., 2016).

Otro de los efectos beneficiosos de la aplicación de las enzimas en la alimentación de especies monogástricas consiste en la producción de fragmentos de arabinoxilanos (AXOS). Estos compuestos no pueden asimilarse por el animal y atraviesan el intestino delgado para acumularse en el intestino distal y el ciego, principal sitio de actividad de la microflora. Según los resultados obtenidos en diferentes investigaciones los AXOS poseen potencialidades para actuar como prebióticos (Aachary y Prapulla, 2011; Kiarie et al., 2017).

Por otra parte, Adeola y Cowieson (2011), demostraron que la adición de endoxilanasa tiene un efecto beneficioso sobre la microflora que se encuentra a nivel del intestino delgado de las aves. Sing et al. (2012), mostraron que la adición de endoxilanasa a una dieta con 75% de trigo aumentaba las poblaciones de bifidobacterias y lactobacilos en el ciego de pollitas con 30 días de edad. Este efecto se asocia a la presencia de los oligosacáridos de cadena corta producidos por la acción de las enzimas.

Fuentes

• POTENCIALIDADES DEL EMPLEO DE RESIDUOS AGROINDUSTRIALES PARA LA PRODUCCIÓN DE ENZIMAS. Ing. Jadis Z. Ramos León, MSc. Madyú Matos Trujillo, Dr C. Aymara Valdiva Ávila, Ing. Félix Darián Llanes Martínez