Investigadores de La Plata convierten desechos de la industria quesera en biocombustibles, proteínas y probióticos. Se trata del etanol combustible, la biomasa probiótica y las proteínas de suero, todos productos que se pueden obtener del lactosuero.

Este significativo avance posibilita no sólo un aprovechamiento integral de los subproductos derivados de la industria quesera, sino que además permite mitigar los efectos contaminantes de este tipo de residuos y generar una fuente energética renovable con un efecto ambiental positivo.

Los grupos de trabajo de Graciela Garrote y María Dolores Pendón, del Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos (CIDCA, UNLP-CONICET-CIC), junto a los Doctores David Romanin y Martín Rumbo, del Centro Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos (IIFP, UNLP-CONICET-Asociado CIC), y el Andreas Gombert de la Universidad Estatal de Campinas Brasil (UNICAMP), fueron los encargados de desarrollar una estrategia para valorizar el suero de quesería.

En los últimos años, la necesidad de reducir el impacto ambiental de diferentes industrias alimentarias también obligó a diseñar procesos que minimicen la tasa de generación de desechos. En muchos casos, esto implica el tratamiento seguro de los desperdicios, con el consecuente costo adicional para el sector industrial.

En el caso de las industrias de producción de quesos, el suero es un subproducto de desecho que contiene parte de las proteínas solubles de la leche, así como el mayor porcentaje de la lactosa y parte del calcio presente en la leche cruda. Existe un gran interés en encontrar usos alternativos al suero con el fin de absorber las cantidades de este subproducto que generan las plantas queseras. Existe una demanda cada vez mayor de pequeños y medianos fabricantes de quesos en Argentina y Brasil, para el desarrollo de procesos que permitan el aprovechamiento del suero generado.

Martín Rumbo del IIFP detalló: “El lactosuero es un efluente de la industria quesera rico en lactosa y proteínas que representa cerca del 85-90% del volumen de la leche y contiene aproximadamente el 55% de sus nutrientes. Este gran contenido de nutrientes lo transforma en un efluente altamente contaminante debido a su alta demanda bioquímica (DBO) y química (DQO) de oxígeno.

Se calcula que casi el 50% del lactosuero es generado en el país por pequeñas industrias y queserías artesanales y usado para fines de bajo valor agregado como en alimentación animal o descartado. De allí surge la necesidad de buscar alternativas para la conversión de este subproducto a otros de mayor valor”.

El investigador explicó: “Desde hace años, los grupos del CIDCA y el IIFP trabajan en el estudio de las propiedades probióticas de microorganismos del kéfir. Entre ellos han caracterizado distintas cepas de la levadura Kluyveromyces marxianus que presentan propiedades muy interesantes para su aplicación en una biorrefinería no aséptica, ya que sus altas tasas de crecimiento lo ubican entre los eucariotas con mayor velocidad de duplicación, siendo muy interesante para la producción de biomasa”.

Y continuó: “Además, estos microorganismos tienen capacidad de crecer a altas temperaturas (incluso por encima de 45 °), lo que implica un bajo riesgo de contaminación y ahorro de energía durante la fermentación debido a menores exigencias en la necesidad de refrigeración, una característica relevante para los procesos de producción de primera generación (1G) y de segunda generación (2G)”.

“Por otra parte, como valor añadido, esta levadura tiene características probióticas, incluyendo la tolerancia al ácido y las sales biliares, la supervivencia al paso a través del tracto gastrointestinal, la capacidad inmunomoduladora y protectora frente al estrés oxidativo, que puede proporcionar un interés adicional para su uso en las biorrefinerías ya que el excedente de biomasa inherente obtenido podría ser comercializado como probiótico, es decir un microorganismo vivo que se emplea como suplemento alimentario contribuyendo al bienestar y la salud de quien lo consume”, agregó el investigador.

Los estudios conjuntos entre los grupos del CIDCA, el IIFP y la UNICAMP mostraron que esta levadura tiene una excelente capacidad para ser empleada en la fermentación de lactosuero para producción de bioetanol, combustible que se genera a partir de la lactosa presente por el metabolismo de la levadura, como un nuevo concepto de biorrefineria, en la que la biomasa excedente pueda ser empleada como probiótico.

Ese trabajo permitió seleccionar cepas de K. marxianus de la colección CIDCA con eficiencia mayor del 90% para transformar la lactosa en bioetanol manteniendo las propiedades probióticas. De manera interesante, el mismo rendimiento y propiedades se mantienen empleando suero como sustrato de fermentación o el suero desproteinizado (permeado), permitiendo recuperar las proteínas del lactosuero como otro subproducto de alto valor agregado en el mismo proceso.

Estas proteínas se emplean habitualmente como suplemento dietario para deportistas que mantengan una dieta con alta ingesta proteica, así como también como ingrediente en distintos alimentos procesados a los que aporta valor nutricional y propiedades funcionales. Por otra parte, el permeado de suero es fermentado con las cepas seleccionadas de K. marxianus, generando bioetanol que puede ser recuperado por destilación siguiendo métodos convencionales y a su vez un excedente de levadura viable que puede ser empleada como probiótico.

En los últimos años ha crecido el interés en el uso de levaduras como probióticos tanto para humanos como suplemento en producción animal, tanto de aves como de porcinos. En estos casos constituyen una opción al empleo de antibióticos usualmente usados en producción pero que tienden a ser remplazados por otras alternativas, tal como los probióticos. Los resultados obtenidos permitieron generar una prueba de concepto de una biorrefineria muy versátil, con capacidad de producción de tres productos de valor agregado (bioetanol, concentrado proteico y levadura probiótica) a partir de un subproducto de la industria alimentaria que resulta problemático.

Esta tecnología ha sido objeto de una patente de invención solicitada por la UNLP, el CONICET y la UNICAMP, instituciones que participaron en su desarrollo, tanto en Argentina como en Brasil. Eltrabajo fue recientemente publicado en la importante revista de divulgación científica Applied Microbiology and Biotechnology, 2021 May: "A biorefinery concept for the production of fuel ethanol, probiotic yeast, and whey protein from a by-product of the cheese industry" Actualmente se está trabajando en el escalado y la transferencia de estas tecnologías al sector productivo y se espera que la tecnología desarrollada genere un aporte para valorizar subproductos de la industria láctea mediante procesos industriales de bajo impacto ambiental.