Grupo Operativo Aguacavalue, Bioeconomía Circular del Aguacate

En los últimos años, la industria agroalimentaria está implementando numerosas prácticas de bioeconomía circular para gestionar mejor sus residuos y ser más eficiente y sostenible. Una de estas prácticas es el aprovechamiento de los subproductos generados durante el cultivo y procesado de frutas y verduras para que, mediante el tratamiento adecuado, puedan obtenerse productos de alto valor añadido gracias a su potencial saludable.

En el caso del aguacate, fruta tropical cuyo consumo está en auge por sus reconocidas propiedades nutricionales y beneficiosas para la salud, se descarta un gran volumen de destrío que no alcanza los estándares de calidad (aproximadamente el 1% de la producción) y, durante la elaboración de alimentos derivados como el guacamole, se generan gran cantidad de pieles y huesos de aguacate (30-40% del peso de la fruta procesada). Estos subproductos suponen graves problemas de gestión, económicos y medioambientales para las empresas productoras, mientras que, potencialmente, podrían ser utilizados como fuente natural de nutrientes y compuestos bioactivos de alto valor.

La producción española de aguacate ha llegado a unas 96.000 toneladas en la campaña 2019/20, estando concentrada principalmente en las provincias de Málaga y Granada y suponiendo más del 90% de la producción europea. Teniendo en cuenta el crecimiento exponencial de su consumo en todo el mundo, la alta demanda para el sector productor de aguacate/guacamole de nuestro país en los próximos años está asegurada. Sin embargo, esto conlleva un gran reto en cuanto a la adecuada gestión industrial de los subproductos generados.

Ante esta situación, varias empresas y entidades comprometidas con la sostenibilidad de la industria agroalimentaria han constituido el Grupo Operativo Aguacavalue y han desarrollado un proyecto innovador cuyo  objetivo principal es crear un sistema de bioeconomía circular mediante el aprovechamiento de subproductos de la industria del aguacate para darles una salida comercial en los sectores de alimentación animal, nutracéutico y cosmético. De esta forma, se pretende impulsar la transformación de dichos subproductos en ingredientes bioactivos, valorizándolos y mitigando el impacto medioambiental generado por la creciente demanda de aguacate y guacamole.

El Grupo Operativo Aguacavalue está coordinado por el Centro Tecnológico de Investigación y Desarrollo del Alimento Funcional (Cidaf, Granada), especializado en la I+D+i en ingredientes bioactivos para agricultura, alimentación, ganadería y cosmética. Los demás miembros del consorcio supra-autonómico son empresas y entidades especializadas de los sectores implicados en la cadena de valor: Grupo La Caña, agrupación empresarial especializada en la producción, comercialización y exportación de productos hortofrutícolas (Motril, Granada); Frumaco, dedicada a la elaboración de productos derivados del aguacate, encabezada por SAT Trops (Vélez-Málaga, Málaga); Cooperativas Agroalimentarias de Andalucía-Granada, organización que aglutina a cooperativas agrarias andaluzas y que dirige las actividades de divulgación del proyecto; Macob, empresa de fabricación de piensos animales (Villanueva Mesía, Granada); y Natac Biotech, especializada en I+D, producción industrial y comercialización de ingredientes naturales de origen vegetal (Alcorcón, Madrid). También cuenta con la colaboración del CSIC para abordar los ensayos de nutrición animal en la Estación Experimental del Zaidín (Armilla, Granada) y con el asesoramiento de Activa I+D+i (Málaga) (Figura 1).

El proyecto de innovación comenzó hace dos años, durante los cuales se ha avanzado en sus dos objetivos específicos. Objetivo 1: formular piensos para animales de alto valor nutritivo y potencial funcional a partir de los subproductos del aguacate; Objetivo 2: desarrollar cosméticos y nutracéuticos de alto valor añadido al incorporar compuestos bioactivos naturales extraídos de los subproductos del aguacate.

Obtención, caracterización y selección de las materias primas

En la primera anualidad, Grupo La Caña y Frumaco realizaron varias pruebas de secado de los subproductos del aguacate (pieles, huesos, mezcla pieles+huesos, destrío graso y destrío desgrasado), aplicando diseños experimentales (RSM) coordinados por Cidaf para determinar las condiciones óptimas de temperatura y carga de la estufa que permitían conservar sus propiedades nutricionales y bioactivas. Para ello, se llevó a cabo la caracterización de su valor nutricional, estimación de su fermentabilidad y digestibilidad in vitro en rumiantes y monogástricos, determinación del perfil y contenido en compuestos fenólicos, y evaluación de su potencial bioactivo.

Todos los subproductos presentaron un contenido alto en fibra (35-45%), intermedio en proteína (5-12%) y relativamente alto en grasa (15-30%), con excepción del hueso (3%) que también destacó como buena fuente de almidón (55%). Estos resultados reflejaron que el hueso, seguido del destrío desgrasado, eran las materias primas con mejor perfil nutricional para su incorporación en piensos, tanto para rumiantes como para monogástricos. Además, ambos subproductos fueron los que presentaron una mayor fermentabilidad ruminal in vitro y mayor eficiencia energética, confirmando su interés como materias primas para la alimentación de rumiantes.

Por otra parte, tras los análisis cromatográficos por HPLC-ESI-TOF-MS, la piel y el hueso de aguacate presentaron un perfil fenólico muy interesante y distinto entre sí, tanto a nivel cualitativo como cuantitativo, identificando gran cantidad de compuestos con potencial bioactivo, lo cual fue corroborado en los ensayos de capacidad antioxidante total y actividad antimicrobiana que se realizaron con extractos obtenidos a partir de los distintos subproductos. La mezcla de pieles+huesos presentó características intermedias, pero se observó que no era eficiente secar ambos subproductos mezclados por las diferencias en el tiempo de este proceso requerido por cada uno para llegar a una humedad <7% y así asegurar la estabilidad microbiológica de las materias primas secas.

Una vez seleccionados los subproductos con mejores propiedades para cada finalidad, en la segunda anualidad se secaron y molieron a gran escala, obteniendo:

-Objetivo 1: unos 1.000 kg de harina de hueso de aguacate secados por dos sistemas diferentes: en tromel industrial (180-220˚C, 3h) y en estufa (85˚C, 25 días), resultando mucho más eficiente el secado en tromel (2.000 kg/día) que el secado en estufa (80 kg/día). También se intentó secar “al sol” la misma cantidad de destrío desgrasado, pero tras un par de días se observó contaminación microbiológica debido a la baja eficiencia del proceso de secado bajo las condiciones climatológicas de la época (invierno), por lo que no se siguió con su estudio.

-Objetivo 2: unos 90 kg de de pieles y de huesos de aguacate secados en estufa bajo condiciones óptimas, molidos y tamizados (Ø<0,5mm).

Estas materias primas también fueron caracterizadas in vitro a nivel de fermentabilidad ruminal y potencial bioactivo. Por un lado, se observó que la sustitución parcial del pienso de una dieta óptima para rumiantes por hueso de aguacate no modificaba significativamente (p<0,05) los valores de los parámetros fermentativos ruminales (pH, producción de gas, ácidos grasos volátiles, amonio, metano y ácido láctico), independientemente del % de sustitución (0-50%) o del tipo de secado (tromel o estufa). También se observó que el hueso de aguacate tenía una capacidad antioxidante y antimicrobiana muy superior a otras materias primas usadas como ingredientes de piensos (trigo y maíz), siendo mayor el potencial bioactivo del hueso secado en tromel que en estufa.

Elaboración de pellets y piensos para animales

Con las harinas de hueso secado en tromel y en estufa se obtuvieron en Macob pellets para rumiantes y, tras ser caracterizados y determinar los límites de dosificación evaluando su perfil nutricional, palatabilidad (ingesta voluntaria en ovejas y cabras) y degradación ruminal in sacco, se elaboraron piensos peletizados que incorporaban un 20% de harina de hueso de aguacate secado en tromel.

Dicha incorporación del hueso de aguacate en el pienso base supuso un incremento de su contenido en compuestos fenólicos, capacidad antioxidante total y actividad inhibitoria del crecimiento de bacterias que pueden causar enfermedades en animales y humanos, como Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus y Listeria monocytogenes. Se observó también que el proceso de peletizado disminuía ligeramente el potencial bioactivo del hueso de aguacate, por lo que sería preferible su incorporación en formato harina en los piensos que no requieran este sistema, como los destinados a monogástricos.

En la última etapa del proyecto se está estudiando en la EEZ-CSIC los posibles efectos beneficiosos de la ingesta del pienso con hueso de aguacate en ovejas y cabras lecheras (Figura 2). Los animales fueron adaptados a la dieta durante tres semanas, consiguiendo que tanto el grupo control como el alimentado con el nuevo pienso consumieran la totalidad del concentrado ofrecido para cubrir sus requerimientos metabólicos en ambas especies. A continuación, tras cuatro días en jaula metabólica, se ha evaluado in vivo la digestibilidad de nutrientes, el balance de energía y proteína, y los posibles efectos funcionales (cambios en el estado energético, inmunitario, toxicológico y redox).

Los resultados obtenidos en ovino y caprino sugieren que la inclusión de un 20% de hueso de aguacate seco en el pienso de una dieta óptima para sistema de producción intensivo en rumiantes no altera significativamente la composición microbiana del rumen ni su actividad. El hemograma y la bioquímica plasmática indican que no hay efecto nocivo sobre la salud y bienestar del animal en ninguna de las especies estudiadas. La única salvedad es que se observó cierta disminución en la concentración de hemoglobina en caprino, aunque los valores obtenidos estuvieron siempre en el rango de la normalidad. Todos los parámetros que puedan indicar toxicidad o daño tisular hepático, renal, cardíaco, musculo esquelético o pulmonar están dentro de la normalidad o incluso con valores numéricamente inferiores cuando los animales, tanto cabras como ovejas, consumieron la dieta que contenía hueso de aguacate. Además, se observó un ligero aumento en la capacidad antioxidante total del plasma en los animales que tomaron el pienso con hueso de aguacate en la dieta, lo cual sugiere una mejora en el equilibrio entre agentes pro- y antioxidantes en el plasma a favor de los segundos (menor estrés oxidativo) por la suplementación de compuestos fenólicos contenidos en el hueso de aguacate.

Desarrollo de nutracéuticos y cosméticos

Partiendo de las dos materias primas seleccionadas para el Objetivo 2 (pieles y huesos de aguacate), en los laboratorios de Cidaf se optimizaron las condiciones de extracción de compuestos fenólicos por tecnologías “Green” (extracción asistida por microondas – MAE) y convencionales (extracción sólido-líquido – SLE), determinando los valores óptimos de temperatura, tiempo, disolvente (% EtOH) y ciclos de extracción. Tras caracterizar los extractos obtenidos por dichas técnicas y ver que exhibían buen potencial bioactivo, se decidió pasar a la producción a escala preindustrial en Natac de los extractos SLE, al ser más rentables de obtener a dicha escala.

Estos extractos presentaron un amplio perfil de compuestos fenólicos, destacando su contenido en ácidos clorogénicos, flavanoles y procianidinas; una alta capacidad antioxidante in vitro (ABTS, DPPH, FRAP y ORAC); efectos antimicrobianos frente a bacterias Gram+ como S. epidermidis, S. aureus,  E. faecalis, B. cereus y L. monocytogenes (con concentraciones mínimas inhibitorias entre 2-10 mg/mL); y un interesante potencial antiedad, siendo capaces de inhibir la acción de enzimas implicadas en la remodelación de la piel, como la hialuronidasa, la colagenasa-1 y la gelatinasa-A. Además, se ha comprobado la seguridad toxicológica y microbiológica de los extractos SLE preindustriales en formato polvo.

Finalmente, se ha optimizado la formulación de nutracéuticos y cosméticos de alto valor añadido que contienen los extractos naturales obtenidos en el proyecto, con vistas a que su funcionalidad pueda ser comprobada en futuros estudios clínicos. Los nutracéuticos desarrollados son cápsulas de gelatina dura que contienen como ingrediente activo un 86,5% de extracto seco de piel de aguacate (100 mg Eq. ácido gálico/cápsula) o un 91% de extracto seco de hueso de aguacate (56 mg Eq. ácido gálico/cápsula), empleando celulosa microcristalina como excipiente. Los cosméticos son cremas corporales obtenidas por emulsión simple estable de una fase oleosa en una fase acuosa y que contienen un 1% de los extractos secos de piel o de hueso de aguacate (Figura 3).

Conclusiones

Se han desarrollado productos de alto valor añadido para alimentación animal y para la industria nutracéutica/cosmética a partir de los principales subproductos generados durante la elaboración de guacamole, demostrando el interés industrial de esta revalorización para las empresas agroalimentarias y biotecnológicas implicadas y cumpliendo así con el objetivo principal del GO Aguacavalue de crear un sistema eficiente de bioeconomía circular entorno al aguacate.θ

Para más información, visite  la web del Grupo Operativo: www.aguacavalue.com