Innovación Agroalimentaria Sustentable

Desarrollo de materiales biopoliméricos con actividad antimicrobiana para el control de contaminantes biológicos patógenos en productos cárnicos.

2024-02-15T17:20:38Z

Desarrollo de materiales biopoliméricos con actividad antimicrobiana para el control de contaminantes biológicos patógenos en productos cárnicos. Hernández Nolasco, Zuemy La carne y los productos cárnicos son alimentos nutritivos susceptibles a la contaminación microbiana. Es fundamental abordar este problema de manera efectiva con el fin de garantizar la calidad, seguridad alimentaria, y proteger la salud de los consumidores. Ante esta problemática el desarrollo de innovaciones tecnológicas en el área de envasado activo representa una excelente alternativa. Los sistemas de envasado activo se definen como aquellos que incorporan deliberadamente componentes que liberan o absorben sustancias en o desde el alimento con la finalidad de prolongar su vida útil. Las películas biodegradables activas a base de polisacáridos pueden incorporar sustancias antimicrobianas de fuentes naturales como los ácidos orgánicos, como alternativa a los conservantes artificiales. En esta perspectiva, en la presente investigación se desarrollaron películas biodegradables de almidón de taro y el efecto de la concentración de (0.75-1.5%) alginato de sodio, (0.5-1%) glicerol y (1-3%) ácido láctico (LA) se optimizó de acuerdo con la metodología de superficie de respuesta. La película biodegradable optimizada (OBF) consistió en (0.75% glicerol, 1.05% alginato de sodio y 1.25% LA). La OBF mostró un espesor de 0.14 mm, WVP 1.05 (g•mm/kPa•h•m2). La fuerza de rotura (BF) para la OBF fue 1.54 veces mayor que la película biodegradable control (CBF), como resultado de las reticulaciones iónica y covalente. La reticulación covalente fue confirmada por FTIR, con la presencia de un pico característico a 1730 cm-1. La ausencia de elongación a la rotura (EAB) en CBF sugiere que la inclusión de LA en la OBF actúa como plastificante con una EAB del 23.24%. La OBF indicó actividad antibacteriana contra E. coli y L. monocytogenes de 5.81 y 5.00 cm2, respectivamente. Los resultados demostraron que el envasado activo en muestras de chorizo tipo español inhibió el crecimiento de coliformes totales durante el almacenamiento. _______________ DEVELOPMENT OF BIOPOLYMER MATERIALS WITH ANTIMICROBIAL ACTIVITY FOR THE CONTROL OF PATHOGENS AND CONTAMINANTS IN MEAT PRODUCTS. ABSTRACT: Meat and meat products are nutritious foods susceptible to microbial contamination. It is essential to address this issue effectively in order to ensure quality, food safety, and protect the health of consumers. Faced with this problem, the development of technological innovations in the area of active packaging represents an excellent alternative. Active packaging systems are defined as those that deliberately incorporate components that release or absorb substances into or from food in order to prolong its shelf life. Polysaccharide-based active biodegradable films can incorporate antimicrobial substances from natural sources such as organic acids, as an alternative to artificial preservatives. In this perspective, biodegradable films of taro starch and the effect of the concentration of (0.75-1.5%) sodium alginate, (0.5-1%) glycerol and (1-3%) lactic acid (LA) was optimized according to the response surface methodology. The optimized biodegradable film (OBF) consisted of (0.75% glycerol, 1.05% sodium alginate and 1.25% LA). The OBF showed a thickness of 0.14 mm, WVP 1.05 (g•mm/kPa•h•m2). The breaking force (BF) for the OBF was 1.54 times higher than the control biodegradable film (CBF), as a result of the ionic and covalent crosslinks. The covalent crosslinking was confirmed by FTIR, with the presence of a characteristic peak at 1730 cm-1. The absence of elongation at break (EAB) in CBF suggests that the inclusion of LA in OBF acts as a plasticizer with an EAB of 23.24%. The OBF indicated antibacterial activity against E. coli and L. monocytogenes of 5.81 and 5.00 cm2, respectively. The results demonstrated that active packaging in Spanish-type chorizo samples inhibited the growth of total coliforms during storage. Tesis (Maestría en Ciencias, especialista en Innovación Agroalimentaria Sustentable).- Colegio de Postgraduados, Campus Córdoba, 2023.

Obtención de una proteína aislado de espirulina (Arthrospira maxima) y su aplicación en productos cárnicos.

2024-01-19T19:45:15Z

Obtención de una proteína aislado de espirulina (Arthrospira maxima) y su aplicación en productos cárnicos. Acateca Hernández, Mariana Inés La espirulina (Arthrospira maxima) es una microalga fotosintética que produce una biomasa con alto contenido de proteínas (50-60%) y valor nutricional, con proporciones de aminoácidos esenciales que representan el 47% del contenido total de proteína. Estas características reflejan su potencial para la obtención de una proteína aislado para su uso en la industria alimentaria con fines funcionales. Por lo tanto, el objetivo de esta investigación fue obtener una proteína aislado de espirulina (SpPI) mediante el método de solubilización y precipitación isoeléctrica, evaluar sus propiedades funcionales para su inclusión en un embutido cárnico. El método de solubilización alcalina (pH 11) y precipitación isoeléctrica (pH 4.2) utilizado permitió obtener una SpPI con un contenido de proteína del 77.58%, lo cual representa un incremento del 16.63% en comparación con la biomasa en polvo de espirulina (SpPb) con un contenido de proteína del 60.96%. La extracción de proteínas resultó en mejoras significativas (p < 0.05) en las propiedades de solubilidad de proteínas (PS), capacidad emulsionante (EC) y espumante (FC) de SpPI en comparación con SpPb y la proteína aislado de soja (SPI) utilizada como control. La inclusión parcial de SpPI en la formulación de un embutido cárnico se realizó a diferentes concentraciones: T1 (15% SpPI, 85% SPI), T2 (10% SpPI, 90% SPI), T3 (5% SpPI, 95% SPI) y T4 (0% SpPI, 100% SPI), como control. Efectos significativos (p < 0.05) en los parámetros de color (L* y a*), contenido de proteínas y carbohidratos de los embutidos cárnicos fueron observados. El contenido de proteína más bajo (p < 0.05) fue observado en T1; sin embargo, mostró mayor contenido de aminoácidos totales, esenciales y no esenciales en comparación con T4 (p < 0.05). Estos resultados demuestran el potencial que tienen las propiedades funcionales de SpPI para ser incorporado en la formulación de un embutido cárnico, mejorar su calidad nutrimental, sin afectar sus atributos de textura. _______________ OBTAINING A PROTEIN ISOLATE FROM SPIRULINA (Arthrospira maxima) AND ITS APPLICATION IN MEAT PRODUCTS. ABSTRACT: Spirulina (Arthrospira maxima) is a photosynthetic microalgae that produces a biomass with a high protein content (50-60%) and nutritional value, with proportions of essential amino acids representing 47% of the total protein content. These characteristics reflect its potential for obtaining an isolated protein for use in the food industry for functional purposes. Therefore, the objective of this research was to obtain a spirulina isolated protein (SpPI) by means of the solubilization and isoelectric precipitation method, to evaluate its functional properties for its inclusion in a meat sausage. The alkaline solubilization (pH 11) and isoelectric precipitation (pH 4.2) method used allowed obtaining a SpPI with a protein content of 77.58%, which represents an increase of 16.63% compared to the biomass in spirulina powder (SpPb). with a protein content of 60.96%. Protein extraction resulted in significant improvements (p < 0.05) in the protein solubility (PS), emulsifying (EC) and foaming (FC) properties of SpPI compared to SpPb and the soy protein isolate (SPI) used. as control. The partial inclusion of SpPI in the formulation of a meat sausage was carried out at different concentrations: T1 (15% SpPI, 85% SPI), T2 (10% SpPI, 90% SPI), T3 (5% SpPI, 95% SPI). and T4 (0% SpPI, 100% SPI), as a control. Significant effects (p < 0.05) on the color parameters (L* and a*), protein and carbohydrate content of the meat sausages were observed. The lowest protein content (p < 0.05) was observed in T1; however, it showed a higher content of total, essential and non-essential amino acids compared to T4 (p < 0.05). These results demonstrate the potential of the functional properties of SpPI to be incorporated into the formulation of a meat sausage, improve its nutritional quality, without affecting its textural attributes. Tesis (Maestría en Ciencias, especialista en Innovación Agroalimentaria Sustentable).- Colegio de Postgraduados, Campus Córdoba, 2023.

Efecto de diferentes pretratamientos sobre la sacarificación de bagazo de caña para la producción de bioetanol.

2024-01-09T20:54:48Z

Efecto de diferentes pretratamientos sobre la sacarificación de bagazo de caña para la producción de bioetanol. Pérez Contreras, Serafín La caña de azúcar (Saccharum officinarum L.) es uno de los principales cultivos en México, no obstante, cada año se producen cerca de 15 millones de toneladas de bagazo, de las cuales su mayoría son destinadas a la producción de energía eléctrica mediante combustión, convirtiendo cerca del 25% de su peso en gases de efecto invernadero (GEI). Por esta razón, es necesario diversificar los usos del bagazo para la obtención de productos con valor agregado, alineados a los ejes del desarrollo sustentable (ambiental, social y económico). Una propuesta interesante es la producción de bioetanol de segunda generación, en la que se puede reducir el uso de combustibles fósiles, valorizar el bagazo y fomentar la economía circular. Sin embargo, es necesario desarrollar procesos de pretratamiento y sacarificación eficientes, para alcanzar la viabilidad económica del bioetanol de segunda generación. Por lo cual, el objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de dos pretratamientos (peróxido de hidrógeno y microondas), sobre la sacarificación de bagazo de caña con extractos enzimáticos producidos por fermentación en estado sólido (FES), para la producción de bioetanol. La producción de extractos enzimáticos con actividad celulasa y xilanasa fue realizada por fermentación en estado sólido utilizando bagazo de caña como soporte-sustrato y cepas fúngicas autóctonas como inóculo. Para la sacarificación enzimática el bagazo de caña fue sometido a pretratamiento con peróxido de hidrógeno a distintas condiciones de tiempo (0, 1, 3 y 6 h), relación peróxido de hidrógeno:bagazo (100, 33.33 y 16.66 mL/g), temperatura (26, 50 y 70 °C) concentración de peróxido de hidrógeno (1, 3 y 5% v/v) y pretratamiento con microondas a distintas condiciones de potencia (p30, p50 y p80) y tiempo (5 y 10 min), evaluando la liberación de azúcares totales de bagazo de caña. Para la etapa de sacarificación enzimática fueron utilizados extractos enzimáticos con actividad celulasa y xilanasa; producidos por fermentación en estado sólido utilizando bagazo de caña como soporte-sustrato y bagazo pretratado con microondas y peróxido de hidrógeno. Por último, los azúcares fermentables obtenidos de la sacarificación enzimática de bagazo de caña, fueron empleados como única fuente de carbono en un sistema de fermentación alcohólica. Los resultados de la fermentación en estado sólido mostraron que los extractos enzimáticos presentaron actividad celulasa (2 U/g) y xilanasa (61 U/g). Por otro lado, los resultados del pretratamiento de bagazo de caña con peróxido de hidrógeno indicaron que la liberación de azúcares totales máxima en las condiciones de ensayo (6 h, 26°C, 16.66 mL/g y 5% v/v) fue de 0.261 g/g. Por otro lado, los resultados del pretratamiento de bagazo de caña con microondas indicaron que la liberación de azúcares totales máxima en las condiciones de ensayo (p80 y 5 min) fue de 0.027 g/g. Los resultados de la sacarificación enzimática de bagazo de caña indicaron que el rendimiento de azúcares reductores máximo se obtuvo cuando el bagazo de caña fue pretratado con peróxido de hidrógeno alcalino obteniendo 0.41 g/g. Por último, la concentración máxima de etanol (4.52 g/L) fue obtenida tras 48 horas de fermentación con Saccharomyces cerevisae. _______________ EFFECT OF DIFFERENT PRETREATMENTS ON THE SACCHARIFICATION OF SUGARCANE BAGASSE FOR BIOETHANOL PRODUCTION. ABSTRACT : Sugarcane (Saccharum officinarum L.) is one of the main crops in Mexico, however, each year about 15 million tons of bagasse are produced, most of which are destined to the production of electricity through combustion, converting about 25% of its weight in greenhouse gases (GHG). For this reason, it is necessary to diversify the uses of bagasse to obtain value-added products, aligned with the axes of sustainable development (environmental, social and economic). An interesting proposal is the production of second-generation bioethanol, in which the use of fossil fuels can be reduced, bagasse can be valorized and the circular economy can be promoted. However, it is necessary to develop efficient pretreatment and saccharification processes to achieve the economic viability of second generation bioethanol. Therefore, the objective of the present work was to evaluate the effect of two pretreatments (hydrogen peroxide and microwaves) on the saccharification of sugarcane bagasse with enzymatic extracts produced by solid state fermentation (SSF) for bioethanol production. The production of enzymatic extracts with cellulase and xylanase activity was carried out by solid state fermentation using sugarcane bagasse as support-substrate and autochthonous fungal strains as inoculum. For enzymatic saccharification the sugarcane bagasse was subjected to hydrogen peroxide pretreatment at different conditions of time (0, 1, 3 and 6 h), hydrogen peroxide:bagasse ratio (100, 33.33 and 16. 66 mL/g), temperature (26, 50 and 70 °C) hydrogen peroxide concentration (1, 3 and 5% v/v) and microwave pretreatment at different power conditions (p30, p50 and p80) and time (5 and 10 min), evaluating the release of total sugars from sugarcane bagasse. For the enzymatic saccharification stage, enzymatic extracts with cellulase and xylanase activity were used; produced by solid state fermentation using sugarcane bagasse as support-substrate and bagasse pretreated with microwaves and hydrogen peroxide. Finally, fermentable sugars obtained from the enzymatic saccharification of sugarcane bagasse were used as the sole carbon source in an alcoholic fermentation system. The solid state fermentation results showed that the enzymatic extracts presented cellulase (2 U/g) and xylanase (61 U/g) activity. On the other hand, the results of pretreatment of sugarcane bagasse with hydrogen peroxide indicated that the maximum total sugars release under test conditions (6 h, 26 °C, 16.66 mL/g and 5% v/v) was 0.261 g/g. On the other hand, the results of the microwave pretreatment of sugarcane bagasse indicated that the maximum total sugars release under the test conditions (p80 and 5 min) was 0.027 g/g. The results of enzymatic saccharification of sugarcane bagasse indicated that the maximum reducing sugars yield was obtained when the sugarcane bagasse was pretreated with alkaline hydrogen peroxide obtaining 0.41 g/g. Finally, the maximum ethanol concentration (4.52 g/L) was obtained after 48 hours of fermentation with Saccharomyces cerevisae. Tesis (Maestría en Ciencias, especialista en Innovación Agroalimentaria Sustentable).- Colegio de Postgraduados, Campus Córdoba, 2023.

Aislamiento y selección de cepas bacterianas del proceso de obtención de azúcar para la producción de PHAs.

2023-11-27T20:38:59Z

Aislamiento y selección de cepas bacterianas del proceso de obtención de azúcar para la producción de PHAs. Vega Vidaurri, José Alberto La producción masiva de plásticos derivados del petróleo y el uso excesivo de estos plásticos ha generado una gran diversidad de problemas ambientales, debido a lo anterior existe la necesidad de explorar sistemas de producción de plásticos biodegradables. Por lo tanto, en este trabajo se aislaron 11 cepas bacterianas del proceso de obtención de azúcar, de las cuales tres mostraron capacidad para producir polihidroxialcanoatos (PHAs) mediante los métodos de tinción con Negro de Sudan y aparición de fluorescencia en placa Petri en presencia de Azul de Nilo. Las cepas que mostraron la capacidad para producir PHAs se caracterizaron por morfología macroscópica y microscópica, así como también por pruebas bioquímicas y existe la posibilidad de presencia de Burkholderia sp en la cepa JA1, y Bacillus sp para las cepas MA1 y ML2. Con las tres cepas, se exploró la capacidad de producción de PHAs y exopolisacaridos (EPS) por fermentación y se encontró que las concentraciones máximas de PHAs después de 72 horas de cultivo fueron de 57.60 mg/L para la cepa JA1, 44.1 mg/L para la cepa MA1 y 148.42 mg/L para la cepa ML2. Así mismo los rendimientos máximos de EPS fueron de 15, 16.5 y 86 mg/L para las cepas JA1, MA1 y ML2 respectivamente. Finalmente, el análisis mediante espectroscopia FT-IR mostró que las tres cepas bacterianas (JA1, MA1 y ML2) son capaces de producir PHB, mientras que la cepa JA1 es capaz de producir Inulina y las cepas MA1 y ML2 son capaces de producir Lévano, siendo esta técnica una alternativa rápida no destructiva para la caracterización de este tipo de biopolímeros. _______________ ISOLATION AND SELECTION OF BACTERIAL STRAINS FROM THE PROCESS OF OBTAINING SUGAR FOR THE PRODUCTION OF PHAs. ABSTRACT: The massive production of plastics derived from petroleum and the excessive use of these plastics has generated a great diversity of environmental problems, due to the above, there is a need to explore biodegradable plastics production systems. Therefore, in this work, 11 bacterial strains were isolated from the sugar production process, of which three demonstrated the ability to produce polyhydroxyalkanoates (PHA) by means of Sudan Black staining methods and the appearance of fluorescence in a Petri dish in the presence of Nile blue. The strains that realize the ability to produce PHAs were characterized by macroscopic and microscopic morphology, as well as by biochemical tests and there is the possibility of the presence of Burkholderia sp in the JA1 strain, and Bacillus sp for the MA1 and ML2 strains. With the three strains, the production capacity of PHAs and exopolysaccharides by fermentation was explored and it was found that the maximum concentrations of PHAs after 72 hours of culture were 57.60 mg / L for the JA1 strain, 44.1 mg / L for the strain MA1 and 148.42 mg / L for the ML2 strain. Likewise, the maximum yields of exopolysaccharides were 15, 16.5 and 86 mg / L for the JA1, MA1 and ML2 strains respectively. Finally, the FT-IR analysis showed that the PHAs produced by the bacterial strains are PHB, while in the case of exopolysaccharides the JA1 strain showed spectra corresponding to inulin and the MA1 and ML2 strains showed spectra corresponding to Levan. This technique is a fast non-destructive alternative for the characterization of this type of biopolymers. Tesis (Maestría en Ciencias, especialista en Innovación Agroalimentaria Sustentable).- Colegio de Postgraduados, Campus Córdoba, 2021.