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Suero Lácteo Convertido en Ácido Cítrico para la Industria Alimentaria

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A partir del lactosuero uno de los residuos más contaminantes de la industria alimenticia se pueden obtener productos que generan alto valor agregado, como el ácido cítrico, compuesto que no aporta calorías.

El método para obtener ácido cítrico fue desarrollado por Adriana Lorena Betancourt Garcés, ingeniera química de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, ante la preocupación por el impacto negativo del lactosuero que termina en las fuentes hídricas como residuo.

El 90 por ciento del fluido que se separa de la cuajada en la fabricación de los quesos es lactosuero, el cual presenta un alto contenido de proteínas, que para degradarse requieren un alto consumo de oxígeno, haciendo que la demanda química de este en las aguas residuales de la industria lechera aumente, y que así mismo disminuya su capacidad de alojar vida.

“Alrededor de 300 mililitros de lactosuero sin depurar equivalen a las aguas residuales producidas por una persona en un día”, advierte la ingeniera de la UNAL.

La investigación se llevó a cabo con el suero que produce la planta de queso de la Industria Celema (Manizales), en la cual se emplearon cuatro métodos de fermentación para encontrar el de mejor rendimiento para producir ácido cítrico.

“Este es el ácido orgánico más usado en el campo de los productos alimenticios y farmacéuticos para resaltar el sabor de una extensa variedad de productos. Además, en la industria alimenticia y farmacéutica se usa en la limpieza y el pulimento del hierro y el acero, en el acondicionamiento y tratamiento de aguas residuales, en la preparación de resinas, pinturas y lacas, y en el estampado de telas”, explica la investigadora.

Actualmente el ácido cítrico se obtiene a través de la fermentación de soluciones azucaradas por mohos, la extracción del jugo de limones y limas, y del jugo de los residuos de piña que se genera en las fábricas de conservas.

Preparación

Para obtener el ácido cítrico se seleccionaron tres cepas proporcionadas por el Centro Nacional para la Investigación de la Utilización Agrícola de Estados Unidos, y por la Universidad de los Andes, de Bogotá.

La cepa que proporcionó un resultado óptimo fue la denominada Aspergillus carbonarius. “Con esta se logró transformar la lactosa presente en el lactosuero en dos azúcares simples: la galactosa –con la que se van a formar los galactooligosacáridos (GOS), compuestos con actividad prebiótica que se pueden utilizar en la producción de suplementos alimenticios para fortalecer la flora intestinal y aumentar las defensas, que no aportan calorías al consumidor– y la glucosa, que es alta en calorías y hace que el producto no sea apto para diabéticos o para personas que quieran consumir alimentos bajos en calorías”, menciona la ingeniera química.

Agrega que “cuando las galactosas se unen quedan glucosas libres que incrementan el contenido de azúcar en la sangre del consumidor”. Para resolver el inconveniente y lograr un producto atractivo, al proceso de elaboración de los GOS se le añadió la enzima glucosa oxidasa, gracias a la cual se produjo ácido cítrico.

“En relación con el aspecto ambiental, el Aspergillus carbonarius, demostró que en 10 días puede reducir hasta el 88 por ciento de los azúcares presentes en el lactosuero, lo que evidencia su función como agente reductor de la carga contaminante de las aguas residuales de la industria láctea”, añade.

Fuente de hidrógeno y energía

En otro trabajo innovador, Patricia Castillo Moreno, doctora en Ingeniería Química de la UNAL, utilizó el lactosuero para obtener hidrógeno, gas importante como fuente de energía limpia cuya producción se logra a partir de un proceso fotofermentativo en el que una bacteria se alimenta del suero como sustrato, lo metaboliza gracias a una fuente lumínica proporcionada por una bombilla de sodio, y finalmente produce hidrógeno.

La investigación le apuesta a un método de producción de dicho gas de manera limpia, debido a que la mayoría de los procesos tradicionales para obtener este gas aún dependen de combustibles fósiles, por lo que son fuente importante de CO2, uno de los principales responsables de los gases de efecto invernadero.

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Girolando, la mejor alternativa para la producción lechera en climas cálidos

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Con una producción promedio de 5.000 litros de leche durante 305 días bajo el calor del clima tropical, estas terneras presentan una mayor resistencia y adaptación al entorno, lo que aumenta sus tasas de supervivencia. Estas cualidades las destacan en un país donde la cría de terneras enfrenta tasas de mortalidad de hasta el 25 %. Las terneras Girolando pueden producir en promedio 5.000 litros de leche durante 305 días en climas cálidos. Fotos: Felipe Argoty, magíster en Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira.

En Colombia la producción lechera afronta una crisis marcada por los altos costos tanto de los insumos importados utilizados por la industria como de los alimentos concentrados para el ganado, además de factores como la tendencia al bajo consumo en el mercado y el encarecimiento de las tierras en zonas tradicionales de ganadería, entre otros, situación que ha obligado a los productores a buscar nuevas alternativas que permitan mantener la rentabilidad del negocio y reducir las pérdidas.

Foto. La cría de terneras enfrenta tasas de mortalidad de hasta el 25 %

Cerca del 80 % de la producción de leche proviene de animales con composición genuina en su genética, escenario en el que resaltan las terneras Girolando, una raza que toma y supera lo mejor del cruzamiento entre la productividad de la Holstein y la rusticidad de la Gyr, lo que les permite adaptarse a altas temperaturas, ser más tolerantes a parásitos y poderse pastorear en condiciones adversas, características que las convierten en la mejor opción para climas tropicales como los de Tolima, Valle del Cauca, Magdalena Medio y los Llanos Orientales y la Costa Caribe, en donde han demostrado un rendimiento superior.

En la industria lechera la etapa más crítica es la cría de las terneras, ya que es cuando los animales dependen de una adecuada alimentación y cuidados especiales para asegurar su supervivencia y óptimo desarrollo. Además de ser costosa, esta fase se asocia con altos índices de mortalidad, en particular por problemas de nutrición.

Ante este problema, durante su Maestría en Ciencias Agrarias en la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, el zootecnista Luis Felipe Argoty López evaluó mediante tres experimentos alternativas para mejorar la rentabilidad durante la cría, con dietas menos costosas pero con el aporte nutricional necesario para evitar problemas de crecimiento y desarrollo, clave en la crianza de reemplazo, cuando preparan a las terneras para que se conviertan en futuras vacas lecheras que renueven el hato y mantengan la productividad del sistema.

Foto. En Colombia cerca del 50 % de la producción de leche proviene de cruces de toros y cebús.

El Estudio

En la investigación se analizó el crecimiento y desarrollo ruminal (ingesta de alimento sólido) de 19 terneras Girolando F1 con edades entre 14 y 22 meses, en el corregimiento de Santa Rosa de Tapias, municipio de Guacarí (Valle del Cauca).

Para el trabajo se hicieron 3 grupos de animales con sendos tratamientos. A los del primer grupo (grupo control) se le suministraron 4 litros de leche al día, repartidas en dos tomas, y concentrado comercial; al segundo, 4 L de leche distribuidos en tres tomas, más consumo de alimento experimental; y al tercer grupo, 4 L de leche distribuidos en tres tomas, más consumo de alimento comercial. A todos los tratamientos se les suministró pasto pangola y agua a voluntad.

Sobre el alimento experimental, el investigador explica que “hicimos ajustes dentro de la proteína, la pusimos un poco más disponible dentro de la dieta de las terneras, usamos soya, maíz, algunos cereales, premezclas, un promotor de crecimiento ruminal y lo que utilizan todos los alimentos concentrados, porque el reto era hacer un concentrado experimental similar en composición al comercial, pero con algunas mejoras”.

Foto. El estudio se realizó con 19 terneras en el corregimiento de Santa Rosa de Tapias (Valle del Cauca)

También recolectó muestras de sangre cada 15 días, para analizar metabolitos como proteína, albúmina, globulinas, calcio, betahidroxibutirato (BHB) y cortisol. Así mismo evaluó parámetros biométricos como edad, peso, circunferencia, altura, ganancia de peso, consumo promedio y conversión alimenticia. Cada variable evaluada se analizó estadísticamente a través de un modelo mixto de medidas repetidas.

Aunque en la ganancia de peso los resultados no arrojaron diferencias significativas entre los tratamientos, entre muestreo sí las hubo y se evidenció que la edad de los animales influye en la concentración de proteínas en la sangre y que el BHB permite conocer indirectamente el desarrollo ruminal.

También se evidenció que “la edad de los animales influye en la concentración de proteínas en la sangre y que el BHB permite conocer indirectamente el desarrollo ruminal”.

Foto. Con la raza Girolando se puede obtener una producción lechera más competitiva y menos dependiente de razas europeas

El investigador destaca que, “este indicador sugiere que las terneras están desarrollando su rumen de forma óptima, lo cual es esencial para una digestión eficiente, y en última instancia para su futura capacidad de producir leche”.

También se registraron bajos niveles de cortisol en la sangre, una hormona que se libera en respuesta al estrés y puede afectar el crecimiento y la salud general del animal. Altos niveles de este indican que las terneras están experimentando estrés, lo que puede influir negativamente en su sistema inmunológico y reducir su capacidad de aprovechar nutrientes, afectando el desarrollo del rumen y la futura producción de leche.

“Si logramos que más productores opten por razas como la Girolando, tendríamos una producción lechera más competitiva y menos dependiente de razas europeas, cuya adaptación a nuestras condiciones es limitada”, anota el magíster.

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