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Metabolitos Secundarios y su aporte para mejorar la Economía Circular

¿Qué es Economía Circular y sus principios?

La idea de economía circular tomó forma, promoviendo el cambio de un esquema económico lineal de “tomar-hacer-usar-eliminar” a un modelo circular; empleando la reutilización, compartir, reparar, remodelar, remanufacturar y reciclar. Esto para crear un sistema de circuito cerrado, que intenta minimizar el uso de insumos de recursos y la generación de desechos, contaminación y emisiones de carbono.

Las soluciones a estos conflictos pueden agruparse en : prevención, recuperación y reciclaje. Con el fin de facilitar y estimular la implementación de estas directrices, la comunidad científica está prestando cada vez más atención a la valorización de los desechos y subproductos industriales y agrícolas, en particular los derivados de plantas.

Las moléculas de alto valor añadido que aún se encuentran en los residuos y subproductos vegetales ofrecen un amplio espectro de posibilidades para su valorización y reutilización, como prevé la economía circular. A partir de desechos agroalimentarios todavía es posible extraer macromoléculas como ácidos nucleicos, pectinas, material de celulosa y enzimas.

¿Cuáles son los metabolitos primarios y secundarios?

Los metabolitos primarios (es decir, ácidos orgánicos, aminoácidos, carbohidratos) también pueden obtenerse a partir de desechos vegetales y utilizarse para diferentes fines. Los metabolitos secundarios están dotados de numerosas actividades biológicas. Además, debido a sus propiedades químicas y biológicas, los MS también han encontrado aplicación en muchos otros campos, sirviendo como pigmentos, cosméticos, etc.

Clases de metabolitos aportantes a la economía circular

Los metabolitos secundarios suelen clasificarse de acuerdo con sus vías biosintéticas en tres grupos principales: fenólicos, terpenos y alcaloides.

¿Qué son los polifenoles y para qué sirve?

Los polifenoles son una de las clases más grandes y complejas de SM producidas por las plantas, que proporciona precursores para moléculas aromáticas. Se dividen en diferentes subclases como: fenoles simples, ácidos fenólicos, flavonoides y taninos.
Se consideran moléculas importantes como agentes antioxidantes y se encuentran fácilmente en numerosos desechos / subproductos agroindustriales, ofreciendo varias posibilidades para su valorización. Una excelente fuente de polifenoles está representada por los principales subproductos de la producción de vino, aceite de oliva, café o jugos; de donde puede obtenerse ácido gálico, ácido siríngico, apigenina, luteolina, taxifolina y ácidos fenólicos como ácido cinámico, p-cumárico, cafeico, vainílico y ferúlico y resveratrol.

¿Qué hacen los terpenos?

Los terpenos, también denominados terpenoides o isoprenoides, constituyen una gran familia de productos naturales extremadamente diversificados en su estructura, funciones y propiedades. Pueden cumplir un amplio espectro de funciones, por sus numerosas bioactividades en diversos sectores industriales, como el farmacéutico, cosmético y perfumería.
La fragancia de muchos terpenos, hace que esta clase de compuestos sea extremadamente importante para la alimentación, la aromaterapia y los perfumes.
En la industria farmacéutica, los terpenos se utilizan como excipientes para mejorar la penetración cutánea de principios activos. Están presentes en cantidades discretas en varios subproductos derivados tanto de la destilación de aceites esenciales como de la recolección de algunas plantas aromáticas.

¿Qué es un alcaloide?

Los alcaloides se han definido como metabolitos que contienen uno o más átomos de nitrógeno dentro de los anillos heterocíclicos. Dado que derivan biosintéticamente de los aminoácidos, se clasifican en función del origen biogenético. Son un grupo enorme de fitoquímicos de importancia ecológica y poseen una serie de actividades toxicológicas, farmacológicas, nutricionales y cosméticas. Las matrices desatendidas que contienen alcaloides tienen un alto potencial de recalificación en virtud de las numerosas bioactividades que poseen estos metabolitos. Por ejemplo, la cafeína se utiliza para la reducción de la celulitis y para prevenir el envejecimiento de la piel mediante la actividad antioxidante y la inhibición de las enzimas remodeladoras de la piel.

Métodos de extracción no convencionales

Se han propuesto diferentes métodos de extracción para acortar, mejorar y obtener procedimientos más ecológicos para la extracción de metabolitos naturales.

  • La extracción asistida por ultrasonidos (EAU) es una técnica de extracción eficaz para una amplia gama de compuestos de diferentes tipos de matrices. Se favorece la liberación de los compuestos objetivo de la biomasa. Además, los ultrasonidos también utilizan la energía oxidativa de los radicales creados durante la sonólisis para hacer más eficiente el proceso de extracción. Esto resulta en un acortamiento del proceso de extracción con bajo consumo de solventes y altos rendimientos de producto.
  • La extracción asistida por microondas (MAE) reduce el tiempo de extracción con un consumo menor de solventes y una degradación mínima de los compuestos objetivo. Se basa en la energía de microondas, que calienta los disolventes y aumenta la presión interna dentro de la celda; lo que ayuda a romper la pared celular y liberar compuestos activos al disolvente.
  • La tecnología de fluidos supercríticos (SFT) se basa en fluidos supercríticos, entre ellos el más utilizado es el dióxido de carbono supercrítico (CO2), generado al aumentar la presión y la temperatura del líquido / gas por encima del punto crítico. Estos fluidos tienen poder solvente similar al líquido y difusividad similar al gas, resultando óptimos para extraer compuestos de matrices de plantas y producir extractos libres de solventes por la reducción de la presión de CO2, lo que permite eliminarlo fácilmente. Esta técnica se ha aplicado ampliamente para extraer metabolitos vegetales de los desechos..

Técnicas Ecológicas de extracción para economía circular

Entre las tecnologías ecológicas, la extracción líquida presurizada (PLE), también llamada extracción acelerada por solvente (ASE), es una técnica totalmente automatizada que combina alta temperatura y presión con el uso de solventes líquidos. Esta técnica demostró ser eficaz para extraer diferentes matrices, como alimentos, plantas medicinales y muestras ambientales. El PLE mejora el rendimiento de la extracción, reduciendo significativamente el tiempo y el consumo de disolventes, y puede utilizarse para extraer moléculas de diferente polaridad, como compuestos fenólicos, carotenoides y aceites esenciales.

Los desechos y subproductos de las industrias alimentaria y agrícola están ganando atención internacional, por los problemas asociados a la contaminación. La reducción de la pérdida de alimentos y la generación de residuos tiene el potencial de generar un valor económico considerable.

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