PCTI 60. TRANSFORMANDO RIESGOS EN OPORTUNIDADES: DEL NEJAYOTE A LA VAINILLINA
Ali Asaff Torres
Autor de Correspondencia
Dr. Héctor Nolasco Soria
Editor
29/08/2010
Fecha de Aprobación
Biotecnología y Ciencias Agropecuarias
Categoría
Autores
Ali Asaff Torres
Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo A.C.
asaff@ciad.mx
Abstract
Industrial effluents discharged into natural water courses or municipal drainage, generally without any treatment, have become a matter of environmental concern among industrial and government sectors and society in general. The solution to the problem seems to be developing a value chain for the integrated use of high-value products contained in the nejayote. For example, the recovery of phenolic antioxidants, such as p-coumaric acid, ferulic acid, or further biotransformation in value-added products such as vanillin or esters of these compounds. created the technology-based company that MINKAB MEXICAN be responsible for the industrial upgrading of the processes described and its commercial exploitation. In the case of ferulic acid, the company will be the first worldwide commercial production from corn.
Keywords: nejayote, vanillin, antioxidant phenolic coumaric acid, ferulic acid biotransformation.
Resumen
Los efluentes industriales vertidos a los cursos naturales de agua o al drenaje municipal, generalmente sin tratamiento alguno, se han convertido en un tema de preocupación ambiental entre los sectores industriales, gubernamentales y la sociedad en general. La solución al problema parece estar en el desarrollo de una cadena de valor (Fig. 1) para el aprovechamiento integral de los productos de alto valor contenidos en el nejayote. Por ejemplo, la recuperación de antioxidantes fenólicos, como el ácido p-cumárico, ácido ferúlico, o su posterior biotransformación en productos de valor agregado, como la vainillina o ésteres de estos compuestos. se creó la empresa de base tecnológica MINKAB MEXICANA que será la responsable del escalamiento industrial de los procesos descritos y su explotación comercial. En el caso del ácido ferúlico, la empresa será la primera a nivel mundial en su producción comercial a partir de maíz.
Palabras clave: Nejayote, vanillina, antoxidantes fenólicos, ácido cumárico, ácido ferúlico, biotransformación.
Problemática
Usuarios
Proyecto
Introducción
El ácido ferúlico es un compuesto presente en muchas especies vegetales, como el maíz, arroz, trigo, cebada, avena, caña de azúcar, remolacha azucarera, entre otras. Sin embargo, no se encuentra libre, sino formando enlaces glicosídicos con las cadenas de carbohidratos de la pared celular, por lo cual para su liberación se recurre a métodos hidrolíticos enzimáticos o alcalinos. BIOKAB, S.A. de C.V., llevó a cabo los estudios básicos necesarios para obtener un proceso eficiente de recuperación y purificación del ácido ferúlico contenido en el nejayote, donde este compuesto ya se encuentra en su forma libre. Gracias a este método no sólo se recupera un compuesto de alto interés comercial sino que se disminuye la carga orgánica de los efluentes, reduciendo también su carácter contaminante. Dicho proceso cuenta con una solicitud internacional de patente (WO 2004/110975 A1) y una patente nacional otorgada (Título Nº 259521).
Figura 1. Desarrollo de la cadena de valor para el aprovechamiento integral de los productos de alto valor contenidos en el nejayote
El ácido ferúlico posee propiedades bioactivas, pudiendo ser aplicado en diversos campos. Una revisión en bancos de patentes muestra que existen más de 800 solicitudes y patentes otorgadas relacionadas con el uso y aplicaciones del ácido ferúlico, lo que habla de su gran potencial. Una de sus aplicaciones comerciales más importantes es como precursor de la vainillina, el saborizante de mayor consumo mundial y principal constituyente del extracto natural de vainilla (Vanilla spp), con un precio de venta de 7 veces superior al del ácido ferúlico. A partir del año 2000, la empresa francesa Rhodia empezó la venta de vainillina producida biotecnológicamente por transformación de ácido ferúlico extraído de la cascarilla de arroz. Este producto no es competitivo en precio con la vainillina sintética, aunque a diferencia de esta última, puede ser etiquetada como saborizante natural y competir con el extracto natural de vainilla.
Objetivos
Desarrollar un proceso eficiente de recuperación y purificación del ácido ferúlico contenido en el nejayote.
Materiales y Métodos
La obtención biotecnológica de vainillina se desarrolla en sistemas líquidos de fermentación por lotes, donde cierto tipo de microorganismos transforman el ácido ferúlico en vainillina. BIOKAB desarrolló un proceso alternativo y novedoso (Fig. 2) a partir de microorganismos inmovilizados por fermentación de superficie en un soporte inerte.
Figura 2. Cinética de bioconversión de ácido ferúlico en vainillina según el proceso desarrollado por BIOKAB S.A. de C.V.
Resultados y Discusión
La combinación adecuada de este sistema con condiciones exactas de operación y un método efectivo de purificación, permite altos rendimientos, confiriéndole ventajas adicionales frente a otros procesos ya descritos. Gracias a sus características innovadoras, dicho proceso se está patentando (WO 2008/130210 A1). Para proceder al escalamiento industrial de ambos procesos se están realizando previamente, estudios de Planta Piloto con el propósito de seleccionar las variables críticas del proceso, el desarrollo de prototipos y estimación de costos. Adicionalmente, se están ejecutando estudios sobre las propiedades bioactivas del ácido ferúlico producido (Fig. 3), con el propósito de respaldar científicamente su uso en la industria de alimentos, cosmética, salud humana y animal.
La solución al problema parece estar en el desarrollo de una cadena de valor (Fig. 1) para el aprovechamiento integral de los productos de alto valor contenidos en el nejayote. Por ejemplo, la recuperación de antioxidantes fenólicos, como el ácido p-cumárico, ácido ferúlico, o su posterior biotransformación en productos de valor agregado, como la vainillina o ésteres de estos compuestos. Desde esta perspectiva, no solamente se reduciría el carácter contaminante del nejayote, sino que se incrementaría sustancialmente la competitividad de las empresas, al expandir su horizonte comercial con nuevos procesos/ productos innovadores. Incluso, podría obtenerse agua de reuso luego de tratamientos secundarios mínimos, transformando así los riesgos en oportunidades.
Figura 3. Concentrados de ácido ferúlico obtenidos a partir de maíz y cristales del compuesto con diversos grados de pureza.
Impacto Socioeconómico
Sin duda el proyecto tiene un gran impacto socio económico debido a la creación de nuevas empresas de base biotecnológica, altamente competitivas, sustentadas en procesos/productos innovadores. Con ello se crean también nuevas fuentes de empleo, con los beneficios sociales que esto conlleva. Gracias a los resultados alentadores del proyecto se creó la empresa MINKAB MEXICANA que será la responsable del escalamiento industrial de los procesos descritos y su explotación comercial. En el caso del ácido ferúlico, la empresa será la primera a nivel mundial en su producción comercial a partir de maíz.