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Aceites vegetales, hacia una produccion sostenible.

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1. Introduccion

Desde la antiguedad, los aceites de origen vegetal son consumidos por los seres humanos con fines muy diversos, que van desde la cosmetologia hasta la alimentacion. Existen referencias de su empleo como combustible y con fines culinarios, por las principales civilizaciones de la edad antigua, es decir, las griegas, asirias y egipcias. En las famosas luchas de los gladiadores romanos se conoce que los luchadores impregnaban su piel con aceites para disminuir el efecto de los golpes del oponente y facilitar la esquiva, por ser los cuerpos untuosos mas resbaladizos y escurridizos. [1]

En los ultimos tiempos, aproximadamente a partir de la decada del sesenta, los aceites vegetales han cobrado importancia renovada, debido a que los requerimientos alimentarios de las personas comenzaron a variar en su enfoque al poner en su prisma la busqueda de una nutricion saludable, que satisficiera las necesidades energeticas de los seres humanos sin provocar acumulaciones daninas que conllevaran la aparicion de enfermedades de alta incidencia en la actualidad, tales como la diabetes y las enfermedades cardiovasculares. Se ha demostrado que las grasas animales resultan mas daninas para la salud humana que las de origen vegetal, debido, fundamentalmente, a la presencia de colesterol en sus estructuras y al contenido de acidos grasos saturados [2][3].

Sin embargo, los procesos productivos empleados actualmente para la obtencion de aceites de semillas oleaginosas implican fuertes agresiones al medioambiente, principalmente dadas por la emision de solventes organicos a la atmosfera, siendo el hexano el mas empleado en esta industria, compuesto listado entre los principales contaminantes atmosfericos por entidades de reconocido prestigio en el tema como la Environmental Protection Agency (EPA) de los Estados Unidos [4].

El objetivo de este articulo es analizar la alternativa que brinda la tecnologia de Extraccion Acuosa del Aceite Asistida por Enzimas como una posible solucion al problema medioambiental, cuyo uso consiste en el empleo de tecnologias basadas en la extraccion por solventes organicos. Este problema exige, por su envergadura, una solucion al menos en el mediano plazo, y para ello puede encontrarse una via sostenible en la biotecnologia blanca, especificamente en la alternativa que brinda la tecnologia de Extraccion Acuosa del Aceite Asistida por Enzimas. En el presente articulo se describe este metodo desde las experiencias que existen a escala de laboratorio, las materias primas fundamentales, las variables del proceso identificadas y los resultados de calidad obtenidos, asi como tambien las ventajas y desventajas que entrana.

2. Fuentes de obtencion de los aceites comestibles

En la naturaleza existen numerosas semillas oleaginosas que constituyen fuentes de obtencion de aceites. La norma Codex Stan 210-1999 [5] reconoce los siguientes aceites vegetales:

1. El aceite de mani (aceite de cacahuete), que se obtiene del mani (semillas de A rachis hypogaea L).

2. El aceite de babasu, que se obtiene de la nuez del fruto de diversas variedades de la palma (Orbignya spp).

3. El aceite de coco, que se obtiene de la nuez del coco (Cocos nucifera L.).

4. El aceite de semilla de algodon, que se obtiene de las semillas de diversas especies cultivadas de Gossypium spp.

5. El aceite de pepitas de uva, que se obtiene de las pepitas de uva (Vitis vinifera L.).

6. El aceite de maiz, que se obtiene del germen de maiz (embriones de Zea mays L.).

7. El aceite de semilla de mostaza, que se obtiene de las semillas de mostaza blanca (Sinapis alba L. o Brassica hirta Moench), de mostaza parda y amarilla (Brassica juncea, L., Czernajew y Cossen) y de mostaza negra (Brassica nigra, L., Koch).

8. El aceite de almendra de palma, que se obtiene de la almendra del fruto de la palma de aceite (Elaeis guineensis).

9. El aceite de palma, que se obtiene del mesocarpio carnoso del fruto de la palma de aceite (Elaeis guineensis).

10. El aceite de colza (aceite de semilla de colza, aceite de semilla de nabina o navilla), que se obtiene de las semillas de las especies Brassica napus L., Brassica campestris L., Brassica juncea L. y Brassica tournefortu Gouan.

11. El aceite de salvado de arroz (aceite de arroz), que es derivado del salvado de arroz (Oryza sativa L).

12. El aceite de cartamo (aceite de alazor, aceite de semillas de cartamo), que se obtiene de las semillas de cartamo (semillas de Carthamus tinctorius L).

13. El aceite de cartamo de alto contenido de acido oleico (aceite de alazor, aceite de semillas de cartamo), que se obtiene de las semillas de variedades de cartamo con un alto contenido de acido oleico (semillas de Carthamus tinctorius L).

14. El aceite de sesamo (aceite de semillas de sesamo, aceite de ajonjoli), que se obtiene de las semillas de sesamo (semillas de Sesamum indicum L).

15. El aceite de soja (aceite de semilla de soja), que se obtiene de las semillas de soja (semillas de Glycine max, L., Merr.).

16. El aceite de girasol (aceite de semillas de girasol), que se obtiene de las semillas de girasol (semillas de Helianthus annuus L.).

Estas son las semillas oleaginosas mas conocidas y comercializadas. No obstante, esta no es una relacion exhaustiva, pues en este trabajo se hara tambien referencia a resultados experimentales obtenidos en la extraccion de aceite a partir de las semillas de la moringa oleifera lam, considerando que es una especie de facil aclimatacion y cultivo. Dado que procede de las regiones del sur de Asia, donde las fluctuaciones de temperatura son comunes, crece bien en suelos con buen drenaje. Es comun encontrar la planta en las cercanias de los rios, y, aunque procede de climas secos, se adapta bien a zonas con abundantes precipitaciones [6]. El desarrollo de esta planta se esta fomentando en Cuba, teniendo en cuenta el alto valor nutritivo de varias partes de la planta, y debe tambien considerarse el alto contenido de aceite en sus semillas.

Las semillas del reseda, como tambien se le conoce, contienen entre 19 y 47 % de aceite [7] [8] [9] [10]. Este es similar al aceite de oliva y es rico en acidos palmitico, estearico, behmico y oleico [11] [12]. Conocido comercialmente como 'aceite de ben', se usa para consumo humano, iluminacion y en la fabricacion de cosmeticos y jabones [10] [13] [14] [15]. Este aceite es muy apreciado en perfumeria por su capacidad de absorber y retener olores, y por los relojeros como lubricante [15]. La costra del aceite se usa como abono [13].

3. Mercado de los aceites vegetales

Los aceites vegetales son ampliamente comercializados en el mercado internacional. La Tabla 1 muestra su tendencia mundial, teniendo en cuenta su procedencia vegetal, desde el punto de vista de productores, de acuerdo con los datos recolectados por la Foreign Agricultural Service USDA [16]. En cada ano el periodo de analisis comienza el primero de octubre y va hasta el 30 de septiembre del ano siguiente.

Como puede observarse, los aceites de palma, soya, colza y girasol son los de mayor participacion en el mercado mundial.

4. Procesos tradicionales de obtencion de los aceites vegetales

En las semillas oleaginosas el aceite se encuentra contenido en vacuolas intracelulares cuyas paredes estan formadas por polisacaridos del tipo celulosico. En el tejido celular tambien se encuentra presente la pectina, responsable de la coherencia e integridad de la estructura, ademas de otras proteinas, siendo la presencia de estas sustancias variable al depender del tipo de planta de que se trate [17] [18]. El aceite vegetal se encuentra unido a estas macromoleculas y los procesos convencionales de extraccion se basan en la extrusion de la semilla o fruto oleaginoso que lo contiene.

Los procesos de obtencion de grasas vegetales de forma tradicional se clasifican en mecanicos, quimicos o aquellos que incluyen una combinacion de los dos. De forma general, incluyen las siguientes etapas: limpieza para eliminar materias extranas, secado para disminuir la humedad de la semilla, pelado de la semilla, tratamiento termico para facilitar la extraccion del aceite, extraccion por prensado (metodos mecanicos) y/o por solvente (metodos quimicos) del aceite contenido en las semillas. La separacion del aceite de la mezcla resultante (conocida como miscela), compuesta ademas por solventes e impurezas, se realiza a traves de posteriores procesos de evaporacion y condensacion del solvente, con vista a su reutilizacion posterior. La refinacion, destilacion y desodorizacion del aceite crudo completan este proceso, haciendo el producto apto para el consumo humano. Como residuo del proceso de extraccion queda una torta (tostado) con alto contenido proteico, que es tambien desolventizada y empleada en la alimentacion animal.

Las principales desventajas de esta tecnologia estan relacionadas con: el alto costo de los solventes organicos (puede ser empleado el benceno, reconocido carcinogenico sumamente toxico; aunque de preferencia se emplea el n-hexano, debido a su solubilidad, bajos costos y facilidad de recuperacion); la contaminacion resultante de la emision a la atmosfera de vapores de estos solventes, con relacion a lo cual existen estrictas regulaciones medioambientales; el gasto energetico de los procesos de prensado y coccion, donde deben desarrollarse altas fuerzas y temperaturas; la gran cantidad de impurezas solidas en la mezcla resultante del prensado; la degradacion de vitaminas y sustancias activas presentes en la materia prima; y con la baja eficiencia de muchos de estos procesos, que no son capaces de extraer todo el aceite en el interior de las vacuolas [19]

5. Contaminacion atmosferica y produccion retenido de aceite vegetal

La contaminacion resultante de la produccion de aceite a traves de metodos tradicionales como el descrito anteriormente, que implican el uso de solventes organicos en la etapa de extraccion y, por ende, su expulsion a la atmosfera en concentraciones mas o menos elevadas --de acuerdo con las medidas tomadas para ello por los productores--, constituye en estos momentos una de las mayores desventajas de estas tecnologias, debido fundamentalmente a tres razones de indole, principalmente, social y economica; ellas son: lo nocivo que resultan estos compuestos para la salud humana y el medioambiente; los peligros que entrana su uso desde el punto de vista de seguridad para la industria y las personas que en ella laboran, asi como las que residen o trabajan en areas aledanas, pues son sustancias extremadamente volatiles y facilmente inflamables; la necesidad de que el proceso tecnologico disenado incluya las tecnicas y el equipamiento necesario para la parcial recuperacion del solvente empleado, hecho que encarece los costos de produccion de la industria aceitera [20][21].

El Midwest Research Institute de Estados Unidos, a solicitud de la EPA, realizo investigaciones sobre este tema, recogidas en el documento Emission Factor Documentation for AP-42 (Section 9.11.1. Vegetable Oil Processing) [4], para cuya elaboracion se analizaron 18 informes de pruebas de emision y analisis ingenieriles de procesos de obtencion de aceite vegetal. Diez de estas referencias pertenecen a pruebas conducidas por la Office of Air Quality Planning and Standards (OAQPS), siguiendo una metodologia disenada por la EPA para la cuantificacion de emisiones de hexano, en las siguientes plantas: The Cargill Inc. (East Plant), Cedar Rapids, Iowa; AGRI Industries, Mason City, Iowa; The Cargill Inc., Fayetteville, North Carolina; Central Soya Inc., Delphos, Ohio; A. E. Staley Manufacturing Company, Des Moines, Iowa; MFA Soybeans, Mexico, Missouri; The Cargill Inc. vegetable oil extraction plant en Sidney, Ohio; The Ralston Purina, Memphis, Tennessee; The Ralston Purina vegetable oil extraction plant en Bloomington, Illinois. Todas las plantas realizaban procesos de extraccion a partir del frijol de soya. Las muestras para analisis se tomaron en corridas dobles, cada una hora, durante un periodo de siete horas, y se analizaron empleando tecnicas de extraccion por volatilizacion y posterior analisis de cromatografia gaseosa. La toma de muestra se realizo en puntos comunes de salida de gases, tales como las salidas del desolventizador, del secador de la torta y del enfriador; ademas se hicieron pruebas de contenido de solvente en el aceite y en las harinas comestibles.

Estas pruebas arrojaron como resultado que las emisiones de solventes en una planta procesadora de aceite pueden proceder de diversas fuentes; por ejemplo, el transporte y el almacenamiento del hexano son actividades donde existe un riesgo potencial de emision de solvente, asi como tambien lo son las posibles fugas procedentes de tuberias y tanques. Ademas de ello, es inherente a esta tecnologia la existencia de trazas de solvente en el aceite crudo vegetal del orden de 0,2 % por volumen de aceite, aun cuando la recuperacion del solvente en los destiladores y evaporadores funcione de manera satisfactoria.

Los respiraderos son tambien otra fuente de emisiones. En estas plantas es frecuente que existan tres respiraderos a traves de los cuales pueden producirse emisiones de solventes, el principal en la seccion de recuperacion de solventes, el del secado de la torta y el de la seccion de enfriamiento de la misma. El primero de ellos recibe gases del extractor de aceite, de los evaporadores, destiladores, y del tostador-desolventizador; el secado y enfriamiento de la torta ventilan hacia la atmosfera. El solvente retenido en la torta, luego del proceso de tostado-desolventizacion, es una fuente de emision fugitiva; la volatilizacion de este hexano puede ocurrir en la planta procesadora de aceite o durante el procesamiento de la torta proteica.

En nueve de las plantas analizadas se encontro que la concentracion promedio del hexano, desde que la torta deja el secador hasta la salida del enfriador, es de alrededor de un 21 %. Entre la salida del enfriador y el molino que la convierte en harina se determino la existencia de una perdida de solvente de un 52 %. Con relacion a la harina destinada al consumo humano, se espera que el hexano contenido en la misma se volatilice durante su uso culinario [4].

El hexano se encuentra listado como un contaminante peligroso del aire por la EPA; de ahi el hecho de que la actividad de las plantas productoras de aceite vegetal resulte particularmente nociva para el medioambiente. Ademas de este solvente organico, se adiciona el hecho de que, tambien segun estudios del Midwest Research Institute, se han detectado trazas de metales pesados en plantas procesadoras de semillas de algodon para la extraccion de aceite. Los metales identificados han sido cadmio, cromo, cobre, plomo, manganeso, niquel, zinc y mercurio. Estas emisiones parecen ser el resultado de la presencia de estos metales en el suelo donde se cultivaron las plantas productoras de las semillas oleaginosas, por lo que pueden tambien producirse en las plantas que elaboran otros aceites vegetales [4].

6. Obtencion de aceite comestible por via enzimatica

En la busqueda de tecnologias mas seguras, eficientes y eficaces, se han desarrollado en los ultimos veinte anos numerosas investigaciones encaminadas a minimizar los costos de estas producciones, asi como tambien sus riesgos; entre ellas podemos mencionar: la extraccion asistida con ultrasonido [22], la extraccion asistida con microondas [23], la extraccion con solvente acelerado [23] [24] y la extraccion con fluidos supercriticos [25] [26], con el objeto de acortar el tiempo de extraccion, disminuir el consumo de solvente, aumentar el rendimiento de extraccion y mejorar la calidad del extracto.

La hidrolisis enzimatica es una de las tecnicas alternativas surgidas como posible solucion a los problemas mencionados. Se basa en la biodegradacion de la pared celular de las semillas oleaginosas, con el empleo de enzimas como una via para facilitar la extraccion del aceite intracelular, disminuyendo asi las elevadas temperaturas necesarias para la coccion inicial de las semillas y haciendo posible la eliminacion de la etapa de prensado mecanico o minimizando las presiones ejercidas, y, de forma general, formulando una propuesta que implica un proceso extractivo con mejores rendimientos, menos agresivo desde el punto de vista tecnico y medioambiental (ya que en el caso de la extraccion acuosa se propone el empleo de agua como solvente para la separacion del aceite de la mezcla), con menores costos y requerimientos energeticos asociados [19] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34].

6.1 Procesos de extraccion acuosa asistidos por enzimas

Las fibras lignocelulosicas se componen de tres fracciones principales: celulosa, hemicelulosa y lignina. La celulosa es un polisacarido que actua como estructura de sosten en los vegetales. Tiene una estructura de cadenas lineales compuesta por unidades de glucopiranosa, combinadas entre si por enlaces beta-1,4 glucosidicos. Su hidrolisis parcial produce el disacarido celobiosa, y la total tiene como resultado monomeros de glucosa.

Las gruesas paredes celulares que existen en las semillas oleaginosas estan formadas por las mencionadas fibras lignocelulosicas; ademas de ello, el aceite en su interior se encuentra asociado a carbohidrato y proteinas, de los cuales tambien resulta necesario separarlo. La hidrolisis enzimatica, usando mezclas de pectinasas, proteasas, celulasas y hemicelulasas, facilita la ruptura de las paredes celulares, asi como tambien la del complejo lipoproteinas y lipopolisacaridos; todo ello propicia la liberacion de un aceite extra en comparacion con el obtenido por los metodos convencionales [35].

El proceso de Extraccion Acuosa del Aceite Asistido con Enzimas implica, del mismo modo que los convencionales, el pelado de las semillas y el tratamiento termico de las mismas, a una temperatura alrededor de los 100[grados]C; luego de ello la adicion de agua, cuidando la tarea de establecer una adecuada relacion agua/semilla. Esta mezcla debera hervir por espacio de 5min, para luego enfriarse hasta temperatura ambiente; seguidamente, debera procederse a la adicion de la mezcla enzimatica seleccionada y a la incubacion de la mezcla agitada durante un periodo que puede oscilar entre una y tres horas. Finalmente, la mezcla debe ser centrifugada a 30 [grados]C y 7000rpm durante 15 min, para obtener un producto separado en dos fases, un sobrenadante oleaginoso y una fase solida con alto contenido proteico, que sera secada y puede ser empleada como alimento animal.

La mezcla enzimatica a seleccionar dependera del tipo de semilla a tratar. Las celulasas han demostrado ser efectivas en un amplio espectro de ellas. El acapite 6.3 de este articulo profundiza al respecto.

Durante el proceso deberan cuidarse las siguientes variables: temperatura, concentracion de enzimas, pH, relacion agua/semilla a tratar, tiempo de hidrolisis, puesto que resultan determinantes para obtener rendimientos finales satisfactorios.

De acuerdo con los resultados experimentales de varios autores, se considera que estos procesos tienen sus mayores rendimientos a temperaturas entre 40 y 50[grados]C, teniendo en cuenta que las enzimas muestran su mayor actividad a altas temperaturas, pero que un aumento considerable de las mismas origina la desnaturalizacion de las proteinas [27][29].

Con relacion al pH, la literatura reporta como adecuados valores entre 4 y 6; altos valores de pH pueden aumentar la viscosidad de la mezcla debido a la saponificacion de las proteinas. La relacion agua-semilla reporta los mayores rendimientos en el rango 6:1-8:1. Las altas diluciones conducen a la formacion de emulsiones estables; sin embargo, este factor esta muy relacionado con el tipo de aceite vegetal a extraer. Los maximos recobrados de aceite se han obtenido con tiempos de hidrolisis entre 1,5 y 2,5h, pues, luego de este tiempo, los rendimientos comienzan a descender. En cuanto a las concentraciones de las mezclas enzimaticas, los mejores rendimientos se obtienen con valores entre 1 % y 2,5 % [35].

[FIGURA 1 OMITIR]

6.2 Rendimiento y calidad del aceite obtenido por via enzimatica

Numerosos autores han reportado incrementos en los rendimientos de los procesos de extraccion, a partir del uso de mezclas enzimaticas en los mismos. Datos al respecto se muestran en la Tabla 2. Las actividades enzimaticas principales de las mezclas estan dadas por las enzimas que en ellas participan, las cuales pueden actuar de forma combinada o de manera individual (actividad multiple). la seccion iii. La Figura 6 compara los resultados de CFD, ya sea con datos ultrasonicos de la fraccion de vacio (condicion 5 y 6) o con los calculos de la correlacion de Lockhart y Martinelli (1949).

Los parametros de calidad del producto final tampoco sufren variacion significativa con respecto a las tecnologias convencionales, tal como lo demuestran las investigaciones de Fakhriya y Minar [19]. La Tabla 3 refleja los resultados adicionales de un conjunto de investigaciones realizadas por Dominguez et al. [37] [40] [41]. Puede observarse que el contenido de peroxidos, de acidos grasos libres y el numero de saponificacion no difieren significativamente de los valores de la muestra control, pues solo el contenido de fosfolipidos, en el caso de la semilla de soya, muestra una diferencia de importancia con relacion a los valores obtenidos para el producto extraido con hexano.

La Tabla 4 permite comprobar que la extraccion enzimatica no afecta el contenido de acidos grasos. En esta se muestran los resultados obtenidos por Sitohy et al. [18] en la prueba de seis enzimas para el proceso de extraccion, en el caso especifico del aceite de girasol. Los resultados se comparan con los obtenidos a partir de la extraccion con hexano.

El aceite de moringa muestra tambien buenos resultados en cuanto a contenido y propiedades fisicoquimicas del producto extraido con distintos tipos de mezclas enzimaticas. La Tabla 5 permite observar los resultados en este sentido, obtenidos en los estudios realizados por Latif [34].

Cada valor corresponde a la media [+ o -] desviacion estandar, calculada como porcentaje en peso de semillas en base seca, para tres muestras de semillas de moringa y por cada enzima empleada. Las medias en la misma fila con el mismo superindice no son significativamente diferentes (P>0.05)

6. 3 Enzimas e hidrolisis enzimatica

Las celulasas, pectinasas o mezcla de ambas, son los preparados enzimaticos de eleccion para el desarrollo de estas tecnologias. Las celulasas son complejos de tres enzimas que actuan de forma sinergica en los procesos de degradacion de los compuestos celulosicos. La presencia de endoglucanasas en este complejo enzimatico propicia la descomposicion de los enlaces internos [beta]-1,4 y asi altera la estructura cristalina de la celulosa y deja expuestas las cadenas polisacaridas de celulasa individual. La exoglucanasa divide la estructura en 2 o 4 monomeros de glucosa a partir de los extremos de las cadenas ya expuestas, producidas por la endoglucanasa, originando tetrasacaridos o disacaridos como la celobiosa. Finalmente, la celobiasa hidroliza estos productos, dando como resultado los monosacaridos individuales de glucosa. El esquema de esta transformacion se muestra en la Figura 2.

[FIGURA 2 OMITIR]

6. 4 Celulasas

La celulasa es un sistema enzimatico compuesto por al menos tres enzimas que actuan de forma sinergica para catalizar la transformacion (hidrolisis enzimatica) de la celulosa en glucosa. Esta presente en el tracto digestivo de los rumiantes, no asi en el de los seres humanos; este hecho condiciona su incapacidad para obtener energia a partir de la degradacion de la celulosa contenida en las plantas. Las celulasas atacan la cadena polimerica de azucar de las fracciones de celulosa y hemicelulosa, liberando azucares monomericos para la fermentacion.

Algunos hongos filamentosos son capaces de expresar este sistema enzimatico en presencia de sustratos celulosicos que inducen su formacion; por ejemplo: Trichoderma sp. (T. viride, T. reesei, T. longibrachiatum), Penicillium pinophilum, Sporotrichum pulverulentum, Fusarium solani, Talaromyces emersonii y Trichoderma koningii. Entre ellas la Trichoderma sp. y el Aspergillus niger son las mas conocidas. La Trichoderma sp. es un microorganismo fungico que se encuentra en los suelos cubanos de forma natural y abundante y esta referido como uno de los mayores productores de celulasas [43] [44] [45].

Existe una alta disponibilidad de este tipo enzimas y sus mezclas en el mercado internacional son comercializadas por empresas especializadas en su produccion, tales como Novozyme, Genencor, AB Enzymes y Ajinomoto Corporate Services LLC. Estos productos tienen altos precios en el mercado debido a la complejidad de sus producciones; sin embargo, las cantidades de enzimas usadas en estas tecnologias oscilan entre un 1-2 % de las semillas a tratar, segun las experiencias documentadas por Latif [34]. El elevado costo de las mezclas enzimaticas constituye, segun Wang y Shin [46], uno de los principales inconvenientes que han impedido la difusion de estas tecnologias en la actualidad. La Tabla 6 muestra, de acuerdo con los estudios de Latif [34], una relacion de las enzimas que han demostrado efectividad en la extraccion de aceite vegetal, su principal actividad enzimatica y sus productores.

7. Conclusiones

Los aceites comestibles de origen vegetal constituyen una importante opcion desde el punto de vista nutricional, debido a su contenido nulo de colesterol, aunque el exceso en la dieta implica riesgos de obesidad y accidentes del tipo vascular encefalico causados por la formacion de placas ateromatosas que disminuyen la luz arterial y dificultan el flujo sanguineo. Por esto, su presencia en el cuadro alimenticio de los seres humanos es importante como fuente de energia, pero su ingestion debe cuidarse de acuerdo con los requerimientos de los organismos, que varian en las diferentes etapas de la vida.

Los aceites vegetales se obtienen a partir del procesamiento de las semillas de diferentes plantas, conocidas como oleaginosas; entre estas semillas se destacan las de mani, palma, colza, girasol y soya. La semilla de moringa tiene tambien un alto contenido de aceite, aun cuando no ha sido una fuente tradicionalmente explotada.

La produccion de estos aceites en el mercado internacional es alta, lo cual indica que su demanda debe tambien serlo. Este mercado en los ultimos anos analizados ha tenido un volumen de alrededor de 145 millones de toneladas metricas.

Los aceites de palma y de soya son los de mayor produccion internacionalmente.

Los procesos de obtencion tradicionales se basan en la coccion, extrusion de las semillas y posterior extraccion con solventes del aceite contenido en ellas. Estos metodos de obtencion son caros, implican danos medioambientales como resultado del empleo de solventes organicos nocivos a la atmosfera y, ademas de que generalmente existen impurezas en la solucion resultante, implican la degradacion de vitaminas y otras sustancias activas en el aceite, y no siempre tienen los resultados adecuados en cuanto a rendimiento del producto final.

El hexano es uno de los solventes empleados preferentemente en los procesos industriales convencionales. Este es un producto altamente toxico para los seres humanos, responsable fundamentalmente de danos neurologicos a largo plazo, extremadamente volatil, y que conlleva tambien peligros de incendio y explosion.

La Extraccion Acuosa Asistida con Enzimas es una de las tecnicas alternativas que surgen como posible solucion a los problemas. Esta se basa en la biodegradacion de la pared celular de las semillas oleaginosas, con el empleo de enzimas para facilitar el proceso de extraccion de aceite, y luego una posterior separacion de las fases oleosa y acuosa mediante centrifugacion.

Las variables de proceso: pH, relacion agua/ semillas, temperatura, concentracion de enzimas y tiempo de hidrolisis, deben ser controladas en este tipo de producciones.

Los parametros de calidad no muestran variaciones significativas al emplear este metodo; con excepcion del contenido de fosfolipidos, los rendimientos del producto final se incrementan.

Las celulasas, pectinasas o mezcla de ambas, son los preparados enzimaticos de eleccion para el desarrollo de estas tecnologias. Las primeras son complejos de tres enzimas que actuan de forma sinergica en los procesos de degradacion de los compuestos celulosicos.

Las enzimas y mezclas enzimaticas son producidas por varias companias en el mercado internacional, fundamentalmente de origen europeo y norteamericano. Su elevado costo constituye la principal desventaja de esta tecnologia.

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GELZA ALBA PONS (1)

(1) CONAS. 22 # 318 e/3a y 5a. Playa. La Habana, Cuba. CP 11604.

Fecha de recepcion: 11/11/2014--Fecha de aceptacion: 30/06/2015
Tabla 1. Principales aceites comestibles.
Produccion mundial

Produccion                  2006/     2007/     2008/
                           07 (MT)   08 (MT)   09 (MT)

Aceite coco                 3.22      3.53      3.53
Aceite semilla alg.         5.13      5.22      4.81
Aceite oliva                2.91      2.84      2.95
Aceite palma                37.33     41.02     43.94
Aceite almendra de palma    4.43      4.86      5.15
Aceite mani                 4.53      4.91      5.00
Aceite colza                17.13     18.43     20.49
Aceite soya                 36.45     37.71     35.74
Aceite giras                10.70     10.03     12.00
Total                      121.82    128.55    133.60

Produccion                  2009/    Nov. 2010/   Dic. 2010/
                           10 (MT)    11 (MT)      11 (MT)

Aceite coco                 3.62        3.67         3.67
Aceite semilla alg.         4.66        4.94         4.97
Aceite oliva                2.91        2.94         2.94
Aceite palma                44.82      47.91        47.91
Aceite almendra de palma    5.30        5.63         5.63
Aceite mani                 4.67        4.91         4.91
Aceite colza                22.32      22.28        22.65
Aceite soya                 38.75      41.70        41.96
Aceite giras                11.61      11.08        11.27
Total                      138.65      145.07       145.91

Fuente: Foreign Agricultural Service USDA. Office of
Global Analysis. Diciembre, 2010.

Tabla 2. Incremento del rendimiento con relacion a
procesos convencionales (presion y/o disolventes)

Semilla    Actividad principal     Incremento *   Referencia

Colza      Multiple                   12.53       Sosulski et al.
                                                    (1988) [28]
(Canola)   Pectinasa                   7.42
Colza      Bioglucanasa                 29        Zuniga et al.
                                                    (1991) [29]
Girasol    Celulasa+Pectinasa         13.1p       Dominguez et al.
                                                    (1996) [30]
Soya       Actividad combinada         11.8       Dominguez et al.
                                                    (1996) [30]
           Celulasa no comercial     21.4 p*      Smith et al.
                                       6.4h         (1993) [31]
           Celulasa                   10p*        Dominguez et al.
                                       6h*          (1996) [30]

* Aumento del rendimiento de extraccion (porcentaje de
aceite total recuperado) cuando se emplean enzimas
frente al proceso sin enzimas.

p: prensado discontinuo a 3.107 N/m2 durante 20 minutos.

p* : prensado discontinuo a 7.5.107 N/m2 durante 5 minutos.

h: extraccion en Soxhelt con hexano durante 4h.

h*: extraccion con hexano, 30[grados]C.

Fuente: Sineiro, Dominguez y Nunez [39].

Tabla 3. Comparacion del comportamiento de los
parametros de calidad para diferentes semillas
oleaginosas

Semilla/enzima         Cond. de       Extracc          Pero xidos
                       Tto.                             (meq/kg)

GIRASOL

Cotrol                 50/90/0/2      Centrif             5.27
Celluclast +Pectinex   50/90/2/2      Centrif            5.27 *
Multie-fect            50/90/2/2      Centrif             5.06
Control                50/25/0/6      Prensa discont      4.5
Celluclas +Pectinex    50/25/3/6      Prensa discont      4.3
Multie-fect            50/25/3/6      Prensa discon       4.1

SOYA

Control                50/20/0.05/4   Hexan               3.89
Celluclas              50/20/0.1/4    Hexan               3.43

Semilla/enzima         A.G.L/   Fosfolipidos   Saponif   Ref.
                        (%)

GIRASOL

Cotrol                  0.79        8.89         186     [33]
Celluclast +Pectinex    0.82        7.31         185     [33]
Multie-fect             0.86        8.26         186     [33]
Control                 1.2         13.8         186     [30]
Celluclas +Pectinex     1.4         16.8         187     [30]
Multie-fect             1.3         14.3         185     [30]

SOYA

Control                 0.59         44          190     [34]
Celluclas               0.82        151          187     [34]

Fuente: Sineiro, Dominguez y Nunez [39].

Tabla 4. Acidos grasos en aceite de girasol obtenido
por via enzimatica comparado con el extraido con
hexano

Ac gras.      n-hexano    Celulasa   Hemicelulasa   Proteinasa
                                                      animal

Caproico      [t.sup.*]     0            T             0
Caprilico        0.71       0.69         0.76          0.86
Caprilico        0.3        0.42         0.38          0.42
Laurico          2.81       2.91         2.88          1.54
Miristico        0.09       0.12         0.16          0.81
Palmitico        3.08       3.1          3.09          4.11
Estearico       10.23      11.08        11.01         11.32
Oleico          44.12      43.06        42.91         44.04
Linoleico       37.11      38.01        37.91         35.07
Saturados       18.77      18.93        19.18         20.89
Insaturados     81.23      81.07        80.82         79.11

Ac gras.      Proteinasa   Pectinasa   Pectinex
                acida

Caproico         0            T          t
Caprilico        0.91         0.84       0.82
Caprilico        0.55         0.41       0.45
Laurico          1.66         2.81       2.78
Miristico        0.76         t          t
Palmitico        3.72         3.72       3.85
Estearico       11.57        11.71      11.82
Oleico          44.7         49.12      50.11
Linoleico       35.22        29.97      29.18
Saturados       20.08        20.91      20.71
Insaturados     79.92        79.09      79.29

[t.sup.*]--Trazas.

Fuente: Sitohy et al. (1993) [18].

Tabla 5. Comparacion de la composicion aproxi-
mada del aceite de semillas de moringa extraido
por via acuosa asistida con enzimas

Param (%)   Extr con solv      Extraccion asistida con enzimas

                                  Natuzyme           Kenzyme

Cont de          32.4               21.3               22.1
aceite      [+ o -] 0.8 (a)   [+ o -] 0.7 (bc)   [+ o -] 0.6 (b)

Cont             32.4               34.2               34.8
prot.       [+ o -] 1.0 (b)   [+ o -] 1.6 (b)    [+ o -] 0.7 (a)

Cont              4.1               4.1                4.0
fibra       [+ o -] 0.2 (a)   [+ o -] 0.5 (b)    [+ o -] 0.2 (ab)

Cenizas           4.2               4.1                4.1
            [+ o -] 0.1 (a)   [+ o -] 0.3 (ab)   [+ o -] 0.5 (b)

Param (%)     Extraccion asistida con enzimas

                Feedzyme          Protex 7L

Cont de           21.8              20.9
aceite      [+ o -] 0.8 (bc)   [+ o -] 0.7 (c)

Cont              33.7              34.3
prot.       [+ o -] 0.7 (c)    [+ o -] 0.9 (b)

Cont              4.1                4.1
fibra       [+ o -] 0.3 (b)    [+ o -] 0.2 (a)

Cenizas           4.1                4.1
            [+ o -] 0.2 (ab)   [+ o -] 0.3 (b)

Param (%)   Extraccion asistida       Control.
                con enzimas

                Viscozyme L

Cont de            22.5                 19.3
aceite       [+ o -] 0.7 (bc)     [+ o -] 0.86 (bc)

Cont               33.8                 34.1
prot.         [+ o -] 0.8 (c)      [+ o -] 1.5 (b)

Cont                4.0                  4.1
fibra         [+ o -] 0.1 (b)      [+ o -] 0.2 (a)

Cenizas             4.2                  4.2
              [+ o -] 0.2 (a)      [+ o -] 0.4 (a)

Fuente: Latif (2009) [34].

Tabla 6. Enzimas que han demostrado efectividad en
la extraccion de aceite vegetal

Enzima            Principales        Suministradores
                  actividades

Protex 7L      Proteasa             Genencor
                                    (Rochester, NY,
                                    USA)

Multifect      Complejo             Genencor
Pectinase FE   pectinasa,           (Rochester, NY,
               celulasa y           USA)
               hemicelulasa

Multiefect     Cellulasa,           Novozymes,
CX 13L         hemicelulasa,        Bagsvaerd,
               beta-glucanasa y     Dinamarca
               arabinoxilanasas

Kemzyme        Alfa-amilasa,        Kemin Europa N.V.,
               beta-glucanasa,      Belgica
               complejo celulasa,
               complejo
               hemicelulasa,
               proteasa y
               xilanasa

Kemzyme        Celulasa,            Bioproton Pty Ltd,
               xilanasa, fitasa,    Australia
               alfa-amilasa,
               pectinasa

Feedzyme       Xilanasa, beta-      Agild, Inglaterra
               glucanasas,
               celulasa y
               hemicelulasa

Phytezyme      Fitasa, fosfatasa    B&G, Co. Ltd,
               acida. Amilasa,      Seul, Corea
               xilanasa, beta
               glucanasa,
               celulasa, proteasa

Allzyme        Fitasa, proteasa,    Alltech,
               celulasa, beta-      Nicholasville,
               glucanasa,           Kentucky KY, USA.
               pectinasa

Fuente: Latif (2009) [34].
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Author:Alba Pons, Gelza
Publication:Revista El Hombre y la Maquina
Date:Jan 1, 2015
Words:7219
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