Valorización del Alperujo: promoviendo la economía circular

Desde el Departamento de Ciencia y Tecnología de Alimentos de la Facultad de Química se trabaja desde el año 2018 en una línea de investigación que involucra la recuperación de compuestos fenólicos a partir de residuos de la industria olivícola, principalmente utilizando tecnologías de extracción novedosas, que permitan obtener extractos ricos en actividad antioxidante con un bajo impacto ambiental.

En Uruguay, la plantación de olivares ha constituido en las últimas dos décadas una nueva alternativa de producción frutícola con gran expansión. Según el censo de productores de olivos realizado en el año 2020, existen 162 explotaciones productivas ocupando casi 6.000 hectáreas efectivas de olivares (MGAP, 2020). La variedad Arbequina constituye casi el 50% de la superficie plantada, seguida por Coratina (21%), Picual (11%) y Frantoio (10%). La mayor parte de la producción de aceitunas (99%) se destina a la elaboración de aceite, que se comercializa tanto a nivel local como con destino de exportación. Por lo tanto, la producción de aceite de oliva ha tenido un gran incremento en los últimos años en Uruguay.
Desde el departamento de Ciencia y Tecnología de Alimentos de la Facultad de Química (Universidad de la República) se está trabajando desde el año 2018 en una línea de investigación que involucra la recuperación de compuestos fenólicos a partir de residuos de la industria olivícola, principalmente utilizando tecnologías de extracción novedosas, que permitan obtener extractos ricos en actividad antioxidante con un bajo impacto ambiental.
Con base en el crecimiento sostenido que ha experimentado el sector, uno de los problemas que enfrenta se relaciona a las grandes cantidades de residuos o subproductos que genera, cuyo manejo inadecuado o disposición final puede representar un serio problema medioambiental debido a la alta carga orgánica que presentan (Aharonov-Nadborny et al., 2016). En particular, la extracción de aceite mediante el sistema de centrifugación de dos fases (el más utilizado tanto a nivel mundial como en Uruguay) produce un residuo semisólido conocido como “alperujo” que se compone de restos de pulpa, carozo molido y piel junto con aguas de vegetación (Roig et al., 2006).
El alperujo se caracteriza por tener un elevado porcentaje de humedad (60 a 80%) y puede representar hasta 80% del volumen total de aceitunas procesadas (Alburquerque et al., 2004), el equivalente a unas 1.500 toneladas anuales en un año de buena producción en el país. En su composición se incluye gran cantidad de materia orgánica entre la cual se encuentra un elevado porcentaje de los compuestos fenólicos presentes en la aceituna (Rodis et al., 2002). Por lo cual, constituye un subproducto potencialmente atractivo en la medida que pueda ser reutilizado.
Los polifenoles son un grupo de sustancias químicas que se encuentran en muchas plantas y, debido a su capacidad antioxidante, tienen posibles implicaciones en la salud humana como la prevención del cáncer, de enfermedades cardiovasculares o incluso enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer (Araújo et al., 2015; Colizzi, 2019).
Extraer los polifenoles del alperujo permitiría utilizarlo como ingrediente alimenticio para agregar valor y capacidad antioxidante a distintos alimentos, así como también su potencial uso en la industria cosmética y farmacéutica, y a la vez poder minimizar el impacto ambiental. Por lo tanto, el alperujo constituye una fuente muy atractiva para la obtención de compuestos naturales con alto valor añadido. A nivel local existen experiencias de su utilización para compostaje y vermicompostaje (Bruzzone et al., 2017), pero en su gran mayoría, el destino final de este subproducto es el vertido directo en el suelo, implicando un potencial riesgo de contaminación.
Tradicionalmente, la recuperación de compuestos fenólicos se ha realizado mediante procesos como la maceración con distintos solventes o Sohxlet, pero el interés por emplear procesos de recuperación más eficientes y amigables con el medio ambiente ha llevado al desarrollo de métodos no convencionales que permitan reducir el tiempo de extracción, así como minimizar el uso de solventes tóxicos.
En este marco, se emplea la extracción mediante fluidos supercríticos (SFE), que se caracteriza por utilizar solventes (principalmente CO2) a valores de presión y temperatura por encima de su punto crítico, un rango en el cual los fluidos presentan propiedades intermedias entre las de un líquido y un gas, por lo que su capacidad como solventes de extracción se ve potenciada. A diferencia de los procesos de extracción convencionales que utilizan grandes volúmenes de solventes orgánicos y en general requieren el uso de temperaturas elevadas y largos tiempos, la extracción con CO2 supercrítico permite trabajar a temperaturas moderadas, preservando la integridad de los compuestos termolábiles. Además, es posible obtener extractos de alta pureza en forma selectiva a los compuestos de interés (Vieitez et al., 2018).
Conocer cómo influyen las variables de extracción en las propiedades de los extractos obtenidos resulta fundamental para optimizar los procesos de extracción. Es así como, a partir de diferentes muestras de alperujo de variedad Arbequina y Coratina obtenidas de productores locales, se estudió la influencia de las condiciones de extracción (presión y temperatura de extracción y el porcentaje de etanol como cosolvente) en el rendimiento, el contenido de fenoles totales y el poder antioxidante de los extractos por el método del radical sintético ABTS y el método ORAC. También, se evaluó la actividad antimicrobiana de los extractos frente a diferentes bacterias de interés en alimentos (S. aureus, B. subtilis, B. cereus, Salmonella typhimurium, Shigella soneii, Klebsiella pneumoniae) mediante ensayos de determinación de la concentración inhibitoria mínima.
Los experimentos llevados a cabo permiten concluir que el rendimiento de extracción se vio influenciado mayoritariamente por el porcentaje de etanol y la presión, mientras que la temperatura tuvo muy poca influencia en la respuesta obtenida para esta variable. Por otra parte, se observó que la temperatura y el porcentaje de etanol fueron los factores con mayor influencia sobre el contenido de fenoles totales presente en los extractos. La capacidad antioxidante mostró una tendencia similar al contenido de fenoles totales, aumentando a mayor porcentaje de cosolvente y mayor temperatura, incluso a niveles bajos de presión.
Los extractos obtenidos de variedad Coratina presentaron mayor contenido de fenoles totales, tocoferoles y actividad antioxidante que los de variedad Arbequina. Ambos extractos fueron efectivos para inhibir el crecimiento de las bacterias estudiadas. Adicionalmente, los extractos fueron incorporados en un aceite de girasol comercial, como fuente de antioxidantes, y lograron aumentar la vida útil al extender el tiempo de inducción medido en condiciones de oxidación aceleradas (Dauber et al., 2022). De esta forma se podría lograr disminuir o eliminar el uso de antioxidantes sintéticos, (como BHA o BHT), muy cuestionados por sus posibles efectos adversos sobre la salud (Xu et al., 2021).
Estos resultados son alentadores y constituyen un punto de partida para revalorizar este residuo que hasta el momento no tiene un destino definido a nivel local.


Referencias
Aharonov-Nadborny, R., Raviv, M., Graber, E.R. (2016). Soil spreading of liquid olive mill processing wastes impacts leaching of adsorbed terbuthylazine. Chemosphere, 156, 220–227.
Alburquerque, J.A., Gonzalez, J., Garcia, D., Cegarra, J. (2004). Agrochemical characterization of “alperujo”, a solid by-product of the two-phase centrifugation method for olive oil extraction. Bioresource Technology, 91, 195–200.
Araújo, M., Pimentel, F.B., Alves, R.C., Oliveira, M.B.P.P. (2015). Phenolic compounds from olive mill wastes: Health effects, analytical approach and application as food antioxidants, Trends in Food Science & Technology, 45, 200–211.
Bruzzone, J., Conde, P., Villamil, J., Bianchi, D., Zoppolo, R. (2017). Estrategias de valorización del alperujo. Revista INIA, 51, 30-33.
Colizzi, C. (2019). The protective effects of polyphenols on Alzheimer’s disease: A systematic review. Alzheimer’s & Dementia: Translational Research & Clinical Interventions, 5, 184-196.
Dauber, C., Carreras, T., Fernández-Fernández, A., Irigaray, B., Albores, S., Gámbaro, A., Ibáñez, E., Vieitez, I. (2022). Response surface methodology for the optimization of biophenols recovery from “alperujo” using supercritical fluid extraction. Comparison between Arbequina and Coratina cultivars. The Journal of Supercritical Fluids, 180, 105460.
Ministerio de Ganadería, Agricultura y Pesca. (2020). Censo de productores de olivos 2020.
Rodis, P.S., Karathanos, V.T., Mantzavinou, A. (2002). Partitioning of olive oil antioxidants between oil and water phases. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50(3), 596-601.
Roig, A., Cayuela, M.L., Sánchez Monedero, M.A. (2006). An overview on olive mill wastes and their valorization methods. Waste Management, 26(9), 960-969.
Vieitez, I., Maceiras, L., Jachmanián, I., Alborés, S. (2018). Antioxidant and antibacterial activity of different extracts from herbs obtained by maceration or supercritical technology. The Journal of Supercritical Fluids, 133 (1), 58-64.
Xu, X., Liu, A., Hu, S., Ares, I., Martínez-Larranaga, M.R., Wang, X., Martínez, M., Anadon, A., Martínez, M.A. (2021). Synthetic phenolic antioxidants: Metabolism, hazards and mechanism of action. Food Chemistry, 353, 129488.

Cecilia Dauber
Ignacio Vieitez
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