Resumen

En los últimos años ha crecido la preocupación por la contaminación ambiental, aunada a la creciente necesidad de producción de alimentos nutritivos e inocuos. Uno de las principales fuentes de contaminación proviene de los procesos productivos agroindustriales, donde a diario a escala mundial se generan miles de toneladas de desechos frutales y productos domésticos.
La biotecnología ha desarrollado una serie de alternativas potenciales para buscar una solución a los problemas de energía, contaminación, de la salud y alimentaria, a través del desarrollo y aplicación de tecnologías resultantes de la combinación de las Ciencias Biológicas y de la Ingeniería para el procesamiento industrial de materiales orgánicos por microorganismos.

El bagazo, orujo o pulpa de naranja es el subproducto de la industria de los jugos cítricos, se considera que posee un alto valor energético como alimento para rumiantes, debido a su contenido de nutrientes digeribles totales de aproximadamente de 80% sobre la base de materia seca (Grebechova y cols. 2006). Su costo es bajo, pero su contenido proteico es limitado.

En base a estos antecedentes, el presente trabajo pretende utilizar el bagazo de la naranja (Citrus sinensis) (Cáceres, 1996) por su composición química y bajo pH, como sustrato para el crecimiento de Aspergillus Níger, hongo filamentoso rico en aminoácidos como la Isoleucina, Fenilalanina, Leucina, Tirosina, Cisteína, Treonina, Valina, Triptófano y Lisina, principales componentes de la bioproteína, que podrá ser empleado como fuente alternativa de proteína en dietas para pollo de engorda.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Falta de alternativas para tratar el residuo agro-industrial, la frecuencia con la que se presenta es diario y tiene como consecuencia contaminación de los suelos, visuales y enfermedades

Antecedentes

1. El impacto ambiental que las industrias tienen sobre el medio ambiente y los recursos naturales ha sido considerable, no tan sólo como resultado del crecimiento de la producción sino también gracias a que dicho crecimiento se concentró en sectores de alto impacto ambiental.
2. En la actualidad el alto desarrollo de la industria conlleva a la generación de residuos, de igual forma que al perfeccionamiento e implementación de nuevas técnicas o métodos para el aprovechamiento de estos. En el proceso productivo de los alimentos, además del producto deseado, se generan subproductos y residuos, cada uno de los cuales pueden servir para consumo humano o animal y de aplicación industrial, lo que traería beneficios económicos. Sin embargo, la mayoría de este tipo de industrias no tiene algún plan para estos residuos, debido al alto costo de su reutilización y por el contrario los ubican junto con la basura en los vertederos o rellenos sanitarios.
3. En los países industrializados y en vías de desarrollo existen materiales subproductos naturales, que pueden ser útiles como complemento de la dieta animal. Estos subproductos, con su contenido residual de materiales asimilables y fermentables son utilizados como fuente de carbono, empleando microorganismos como agentes de biosíntesis. Es evidente que la tecnología microbiana pueda proveer algunas de las soluciones a los problemas del crecimiento poblacional como son: La reutilización de aguas residuales, producción de bioenergía, alimentación, control de insectos y producción de proteína.

Objetivo

OBJETIVO GENERAL

Utilizar el bagazo de naranja como sustrato por medio de un sistema de fermentación en estado solido y así aprovechar los residuos agro-industriales resultantes del procesamiento de jugos para obtener un producto de alto valor agregado, como lo es la bioproteina producida por Aspergillus Niger, cuya aplicación es factible para la industria de los alimentos.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

•  Establecer las condiciones óptimas para la producción de bioproteína y pectinasa, considerando cuatro factores; fuente de nitrógeno orgánico, nitrógeno inorgánico, temperatura y flujo de aire.
• Realizar cinéticas de crecimiento para conocer la influencia de las condiciones óptimas de fermentación sobre la producción de bioproteína y actividad pectinasa.
• Construir un bioreactor de columna empacada a escala, acoplado a un sistema de monitoreo de temperatura y humedad relativa, para obtener información sobre su escalamiento a nivel industrial.
• Evaluar el efecto de la adición de bioproteína generada por fermentación sólida en una dieta tipo comercial para pollo de engorda.

Justificación

Actualmente surge la necesidad de reutilizar los desperdicios agroindustriales para reducir la contaminación ambiental, incorporándolos en procesos donde puedan obtenerse productos de mayor valor agregado, a través de la fermentación en estado sólido (FES).

Hipótesis

La dieta formulada con bioproteina generara igual resultado en el desarrollo de aves de engorda comparado con un alimento comercial

Método (materiales y procedimiento)

Materiales:

Procedimiento:

1. Se empleo la cepa Aspergillus niger J1 , el bagazo se deshidrato al sol durante 5 días y posteriormente se molino en un molino agrícola
2. Al bagazo molido se le realizo un análisis granulométrico con una serie de mallas Tyler y un análisis proximal (pH, humedad, proteína, fibra y grasas)
3. Al producto fermentado se le agrego una solución amortiguadora de acetatos
4. El color desarrollado por los azucares liberados se detecto a 570 nm y se cuantifico su concentración
5. Se monitoreo la temperatura y humedad relativa

Galería Método

Resultados

El bagazo de naranja por su naturaleza mostro un pH bajo, lo cual es benéfico para facilitar el desarrollo de Aspergillus niger, ya que este hongo desarrolla a pH`s ácidos, además impide el desarrollo de microorganismos no deseables para la fermentación solida. Se observa en la tabla 1 que el contenido de proteína es bajo, por tanto es una oportunidad de incrementar el contenido de proteína por medio de la producción de biomasa

Tabla 1. Análisis proximal del bagazo de naranja

En la tabla 2 se muestra la heterogeneidad en tamaño de partícula  del bagazo de naranja, característica importante para el desarrollo de la fermentación, cabe destacar que el tamaño de partícula es predominantemente mayor a 0.95 mm, lo que asegurara una adecuada aireación y transferencia de calor (Mitchell et. al., 2006)

Tabla 2.  Análisis granulométrico

Galería Resultados

Discusión

El mejor aprovechamiento de residuos son los agro-industriales mediante la fermentación solida del bagazo de naranja para generar una dieta balanceada para pollos de engorda (22% proteína y 2000 Kcal de energía metabolizante) con las mismas características que dietas comerciales (alimento etapa iniciador) en la región de Jilotepec, desarrollando un experimento completamente aleatorizado (Montgomery,2007), con 40 aves macho recién nacidos cepa Hubbbard x Ross desde el primer día de crianza hasta los 21 días de edad, teniendo como variable de respuesta la ganancia en peso promedio

Conclusiones

Se determino que la producción de proteína y la actividad enzimática son linealmente dependientes ; además se determino el tiempo optimo de fermentación, siendo este de 36 h para evitar la formación de esporas. Se logro producir bioproteina a partir de la fermentación del bagazo en el biorreactor de columna empacada tipo piloto, además fue posible observar que no hubo variaciones notables en la temperatura interna de fermentación, esto fue gracias al sistema de enfriamiento interno implementado.

Se concluye que la bioproteina producida por fermentación solida, empleando un residuo agroindustrial, puede ser factible para emplearse como fuente de proteína en la formulación de dietas para alimentación animal.

Se sugiere seguir analizando la rentabilidad del proceso biotecnológico.

Bibliografía

AOAC. 1990. Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemist.15th edition. Washington D.C., USA.

CANNEL, E y Moo-Young, M. (1980). Solid-State Fermentation  Systems. Process Biochem. 15: 24-28

CHAHAL, D.S. (1983). Solid-State fermentation with Trichoderma reesei for cellulose production. Appl. Environ. Microbiol. 49: 205-210.

CORNEJO, M.X.M. 1984. Utilización de cascara de naranja para producción de proteína unicelular. Tesis de Licenciatura. UANL.

CUEVAS, M.M.M. 2012. Una alternativa para temporada de escasez de pastos: cascara de naranja, opción alimentaria para ganado. El Productor. Instituto Tecnológico Superior de Misantla Misantla Veracruz.

CULLINSON, E. (1983). Alimentos y alimentación de animales, Diana, México, pp. 150-160.

DOELLE, W.H,; MITCHELL, A.D; Rolz, E.C. 1992. Solid Substrate Cultivation. Elsevier  Appl Science, London, England.

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography