Con sello venezolano: La ciencia detrás de nuestros tubérculos
Mientras los cimientos se movían, había gente que seguía trabajando en y por el país, y es que así es el espíritu de los venezolanos que nos hace seguir el paso, a pesar de las adversidades.
Desde el Laboratorio de Dispersiones e Interfaces del Centro de Física del Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (Ivic) se está desarrollando una investigación agroalimentaria pionera enfocada en la extracción de mucílagos vegetales para ofrecer alternativas biotecnológicas sostenibles frente a las productos sintéticos e importadas por los subproductos de tubérculos de producción nacional.
Especies autóctonas y ancestrales como el ocumo chino (Colocasia esculenta), el ñame (Dioscorea spp.) y la yuca (Manihot esculenta) están dejando de ser percibidas únicamente como fuentes de carbohidratos de consumo directo para convertirse en verdaderas bio-refinerías de hidrocoloides de alto valor agregado.
La Arquitectura Bioquímica: ¿Qué es el Mucílago?
Desde el punto de vista molecular, el mucílago de los tubérculos es un heteropolisacárido complejo de alto peso molecular. Está compuesto principalmente por cadenas de galactosa y arabinosa (Polímeros de estructura ramificada), ácido galacturónico (Unidades que otorgan carga negativa en medios acuosos), ramnosa y xilosa (En proporciones variables según la variedad genética).
Estas macromoléculas poseen una alta capacidad de retención de agua debido a la presencia masiva de grupos hidroxilo formando matrices tridimensionales reticuladas capaces de modificar la reología (viscosidad y fluidez) de soluciones acuosas.
El proyecto, liderado por el doctor en Físico-Química Aly Castellanos Suárez junto a estudiantes de Ingeniería Química de la Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda (Unefm), siguen la cinética del pardiamiento enzimatico las reacciones químicas. El foco actual es el pardeamiento enzimático del ñame, un fenómeno donde el tubérculo se torna marrón por la acción de al menos tres catalizadores que actúan simultáneamente.
“Cada ñame tiene una carga enzimática diferente, dentro del laboratorio no se está tratando de identificar cuales son las enzimas que están actuando, simplemente se evaluan como va cambiando su pardeamiento con el tiempo (…) cuando tu evalúas tanto la pulpa del ñame como el mucílago con el tiempo vas observando un cambio de color, nosotros vamos tomando registro fotográfico de estos cambios y sometemos a diferentes tratamientos tanto la pulpa como el mucílago y vamos viendo como el pardeamiento va variando con el tiempo dependiendo de cada tratamiento. Esto lleva mucho tiempo en el laboratorio, por lo que se desarrollo una Inteligencia Artificial (IA) de manera tal que se entrena con las imágenes de los tubérculos sin tratar y luego de ese escalamiento la IA se va alimentando con las fotografías de diferentes tratamientos para ir ajuntado una escala de pardeamiento y así nos permite ver como va cambiando con el tiempo, gracias a está herramienta que se desarrollo en el laboratorio, recalcó Castellanos.
La innovación se encuentra en el desarrollo de la IA para que identifique los patrones de colores en las imágenes, además, buscamos dentro de posibles subproductos, la formación películas biodegradables, Y extractos con intereses proteicos, explica el doctor.
Métodos de Fraccionamiento con espuma
El reto bioquímico reside en separar eficazmente la matriz de polisacáridos (mucílago y almidón) de los componentes proteicos y compuestos fenólicos residuales sin degradar el peso molecular de los polímeros.
Este proceso ocurre cuando la enzima polifenol oxidasa (PPO) entra en contacto con el oxígeno y los compuestos fenólicos, formando progresivamente pigmentos marrones llamados melaninas. El objetivo es aplicar pretratamientos que impidan esta acción enzimática sin afectar la calidad del producto.
¿Cómo lo hacen?
Primero desintegran de manera mecánica el tubérculo fresco en medio acuoso a bajas temperaturas para evitar la degradación térmica o enzimática.
Fracción-extracción: Se hace mediante el método de la espuma, esta se absorben en la superficie de la espuma para luego hacer columnas de fraccionamiento Los polisacáridos se absorben sobre la superficie para luego al separar y romperse, esta espuma se obtiene un extracto más concentrado.
Cuando el proceso se realizará en varías etapas, se obtiene mayor grado de pureza. Éstos procedimientos evitan el uso masivo de solventes que incrementa los costos y el impacto ambiental
Este procedimiento de espuma es relativamente nuevo que se utiliza con la finalidad de extraer proteína, polisacario que esta ganado mucho auge a nivel industrial.
Precipitación Etanólica:
El cambio en la constante dieléctrica del medio deshidrata las cadenas poliméricas, provocando la aglomeración y precipitación insolubilizada del mucílago puro pasando por el secado y pulverización por aire circulante también de manera controlada, también llamado liofilización para así obtener un polvo de color claro, de rápida rehidratación.
¿Para qué se usa este polvo?
Tiene aplicaciones en la industria farmacéutica y alimentaria, específicamente como biosurfactantes. En alimentos, se han utilizado para estabilizar jugos, helados y productos de repostería, en la farmacéutica para espesar fórmulas y productos cosméticos.
El ñame, así como nuestros tubérculos por su alta concentración de almidón y compuestos bioactivos como la diosgenina, representan no solo un rubro alimenticio soberano, también es un valor sustantivo en el desarrollado de insumos de alta tecnología, demostrando que la respuesta a los desafíos industriales del presente está latente en la biodiversidad del suelo con sello venezolano.
