Ciencia e industria para el aprovechamiento integral de agrorresiduos de papaya

Por Marytere Narváez

Mérida, Yucatán. 29 de junio de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Con el objetivo de aprovechar integralmente el cultivo de papaya Maradol y su producción comercial, la Unidad Sureste del Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco (Ciatej) y la empresa agroindustrial yucateca Znova Agroindustrias desarrollan una estrategia de transformación de agrorresiduos para la obtención de productos como pectina, papaína, papaya deshidratada en polvo, extractos orgánicos con actividad antifúngica, forraje para ganado y alimentos congelados.

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Entrevistado por la Agencia Informativa Conacyt, Juan Luis Morales Landa, responsable del Laboratorio de Control de Calidad, Transformación y Desarrollo de Nuevos Productos de Znova Agro, indicó que desde el 2015 la empresa se ha dedicado al cultivo de papaya como producto principal. "La papaya tiene una calidad de exportación alta, pero cerca de 45 por ciento no se aprovecha por defecto de tamaño, por algún daño mecánico o natural de la planta, lo que representa una gran cantidad de merma que se tira y, en el peor de los casos, no se puede consumir”, señaló.

María de los Ángeles Sánchez Contreras, investigadora de la Unidad Sureste del Ciatej, indicó que desde hace varios años se ha especializado en el aprovechamiento de agrorresiduos y extracción de compuestos fitoquímicos y nutracéuticos, entre otros. A partir del acercamiento de Znova Agro, se realizó una propuesta en conjunto orientada al aprovechamiento integral de cultivo de papaya Maradol, que cuenta con el financiamiento del Programa de Estímulos a la Innovación (PEI) del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).

La investigadora expresó que el proyecto se encuentra actualmente en la fase de análisis de pertinencia técnico-económica, y explicó que la pectina, la papaína y los polvos deshidratados se obtienen de los distintos estados de maduración de los frutos, y estos productos de transformación pueden ser empleados en diversos procesos alimentarios; por otra parte, los compuestos antifúngicos naturales se obtienen de troncos y hojas perennes de este cultivo.

"El cultivo tiene una gran cantidad de residuos, no únicamente en frutos no comercializables sino también en los troncos y las hojas, ya que el cultivo se cambia generalmente cada dos años. Estos troncos y hojas, además de que pueden ser aprovechados para obtener fitocompuestos, pueden ser aprovechados para consumo de ganado", indicó Sánchez Contreras, quien forma parte del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) con nivel I.

Productos por estado de maduración

1agrorresiduos de papaya El proceso se evalúa como si fuera una producción a escala y primero se deben realizar pruebas a nivel laboratorio y a nivel piloto para poder llevar a cabo un proceso integral. Znova Agro genera subproductos en diferentes estados de maduración que se pueden recolectar en función de las necesidades de la empresa.

El primer estado corresponde a aquellos frutos que resultan dañados desde el inicio de la producción y que no serán una buena opción para el mercado. En lugar de invertir en el crecimiento de la planta, el producto se retira y se convierte en un fruto verde del que puede obtenerse pectina y papaína.

El estado de maduración intermedio corresponde a los frutos que ya iniciaron su maduración, pero sufren algún leve daño que ya no les permite entrar al mercado de exportación. Estos se consideran para el proceso de trozo congelado a través del método de congelación rápida individual (IQF, por sus siglas en inglés).

Finalmente, el tercer estado corresponde a los frutos que no logran entrar al mercado por sobremaduración, y se utilizan para elaborar polvo de papaya.

Como alternativa adicional, se evalúan las hojas y los troncos como suministro de fuente de metabolitos con diferentes actividades. "Sabemos que en las hojas de papaya hay fitocompuestos que pueden ser extraídos fácilmente y usados como controladores biológicos; entonces hacemos un estudio para conocer la actividad biológica que pueden presentar contra ciertos hongos fitopatógenos que afectan cultivos de la empresa, como la sandía, melón y pepino".

Papaína

La papaína se utiliza comúnmente como ablandador de carne, pues al ser una enzima que rompe los enlaces peptídicos de las proteínas, tiene múltiples aplicaciones alimenticias, farmacéuticas y de investigación científica. De acuerdo con Sánchez Contreras, la papaína tiene la característica de que es una proteína con una estabilidad muy buena que puede ser recuperada fácilmente por métodos sencillos de extracción a partir de los frutos verdes y del látex de la papaya.

"Estamos viendo las alternativas para hacer una concentración de esta proteína para generar un producto de componentes naturales que pueda ser aprovechado comercialmente, por ejemplo, en clarificación de cervezas y otras bebidas", indicó.

Generalmente, la papaína comercial no se extrae de las plantas de manera directa, sino por métodos biotecnológicos que se utilizan a gran escala en los que se emplean microorganismos transformados genéticamente que pueden reproducir este tipo de proteasas. Sin embargo, a través de este proyecto, Ciatej y Znova buscan generar un producto que tenga un valor agregado obtenido a partir de los agrorresiduos.

Pectina y hongos

La pectina se utiliza principalmente para la elaboración de espesantes para productos como las mermeladas. Usualmente, cuando se parte la papaya en un estado de maduración intermedio se genera una sustancia del tipo de un gel traslúcido y firme. Estas son las características de las pectinas, polisacáridos que tienen la capacidad de atrapar agua y crear una red conocida como hidrogeles que permiten la estabilización de los alimentos en forma semisólida. Por tanto, la pectina es un estabilizante y emulsificante que permite hacer alimentos con texturas mucho más agradables al paladar.

papaya 3 top 16 Por otra parte, la estrategia de aprovechamiento integral busca conocer de qué manera las plantas de papaya pueden tener una resistencia natural ante determinados hongos fitopatógenos. Por ello, se realiza una extracción de sus metabolitos para elaborar un fungicida natural que pueda controlar los hongos en otros cultivos que sí son afectados.

"Estos hongos afectan principalmente las plantas cucurbitáceas, principalmente pepino, sandía y melón, productos antifúngicos obtenidos que pueden complementar los fungicidas químicos comerciales que actualmente se utilizan en los cultivos y disminuir su consumo. La idea es aislar compuestos naturales que se extraigan de las hojas de papaya, en donde se ha reportado esa actividad, y utilizarlo en otros cultivos alternos", indicó la investigadora.

De acuerdo con Morales Landa, un punto adicional son los trozos de frutos mínimamente procesados, que mediante congelación criogénica con nitrógeno líquido podrán conservar las características organolépticas, sensoriales y de textura durante largos periodos de vida de anaquel.

Junto con este proceso, se trabaja en el desarrollo de empaques que eviten la transferencia de oxígeno que pueda afectar el producto congelado y evitar los preservadores, con el fin de obtener un producto más natural que pueda ser consumido en periodos largos de tiempo. Mediante un diseño y estudio de mercado, se pretende proyectar este producto al sector hotelero y restaurantero, donde puede tener un alto impacto.

Del laboratorio a la industria

El Ciatej cuenta con una solicitud de patente para la obtención de polvo enzimático con actividad proteolítica a partir de subproductos de papaya. De acuerdo con María de los Ángeles Sánchez Contreras, este estudio previo consistió en evaluar el método de recuperación de papaína en troncos, hojas y frutos verdes. "Aquí el aporte que estamos haciendo para la empresa es evaluar el fruto dañado y el látex. De alguna manera, no es solo obtener papaína sino papaína unida a pectina", agregó.

A lo largo del proyecto, se pretenden evaluar las etiquetas nutrimentales y la vida de anaquel, lo que contribuirá a evaluar su factibilidad en el mercado. Posteriormente, se deberá iniciar el escalamiento en planta y la búsqueda de financiamiento para la adquisición de maquinaria, la implementación de infraestructura y la contratación de personal calificado para operar una planta de procesos industriales para Znova Agro.

Trozo de papaya166 Por otra parte, el Ciatej cuenta con una fuerte área de ingeniería que permitió la instalación de la Planta Piloto Procesadora de Alimentos en la Unidad Sureste, ubicada en el Parque Científico Tecnológico de Yucatán. De acuerdo con Sánchez Contreras, una de las fortalezas que se ofrece a las empresas es que, como parte de los estudios que se realizan a escala piloto en el centro, el área de ingeniería lleva a cabo una prospección para determinar el tipo de equipamiento necesario para los procesos en cuestión, con lo que se realiza una propuesta de diagrama de planta piloto que se entrega a las empresas para que puedan buscar los recursos adecuados.

“Ciatej cuenta con el personal para apoyar con las cuestiones técnicas de seguimiento en la construcción de esta planta, y nosotros, como la parte técnica, verificamos el paso de esta investigación a un proceso productivo, que es lo que buscamos como centro de transferencia tecnológica del Conacyt. Queremos generar patentes que puedan ser utilizadas por parte de las empresas", señaló la investigadora.

Para Juan Luis Morales Landa, la vinculación con centros de investigación permite aprovechar la infraestructura científica en cuanto a los equipos y recursos humanos. Paralelamente, Znova Agro lleva a cabo en su laboratorio la elaboración de néctar de papaya, productos deshidratados osmóticos y cristalizado de papaya. "La intención es contar con una carpeta de nuevos productos como primera etapa para después hacer los escalamientos industriales, que vienen de la mano con la rentabilidad", finalizó.