Estudios para el aprovechamiento de los

residuos de exportación de quinua

Introducción

La quinua chenopodium quinoa Willd se presenta de forma abundante en la agricultura tradicional de nuestro país el aprovechamiento nutritivo de este seudo-cereal no puede llevarse a cabo sin un previo tratamiento del grano ya que este presenta de forma natural un sabor amargo característico de la presencia de saponinas. A este tratamiento se la conoce como beneficiado de quinua, del cual se obtiene un producto rico en saponinas llamado mojuelo

Producción mundial de quinua

Producción de quinua en Bolivia

La producción creció de 32,435 toneladas en 1961 a 58,571 toneladas en 2007 Así como un crecimiento de casi el 50% en el área sembrada (de 22,000ha en 1961 a 40,184ha en 2007. La quinua es el mejor ejemplo de un cultivo producido en condiciones tremendamente adversas, por ejemplo suelos muy pobres, heladas en la noche, sequías prolongadas.

ExportaciónEl valor anual de las exportaciones registradas de quinua se habían

multiplicado por 15 veces, pasando de mas 292000 a 4200000 $us Tal evolución corresponde a un crecimiento de 11 veces de peso exportado de quinua, es decir un salto de 344 a 10.900 toneladas por año. Estas exportaciones están principalmente destinadas hacia Francia, EEUU, países bajos y Alemania

Distribución

• La quinua, una planta andina, muestra la mayor distribución de formas, diversidad de genotipos y de progenitores silvestres, en los alrededores del lago Titicaca de Perú y Bolivia, encontrándose la mayor diversidad entre Potosí - Bolivia y Sicuani (Cusco) –

La región estudiada cubre parte de las Provincias Antonio Quijarro, Nor Lípez y Daniel Campos del Departamento de Potosí y porciones pequeñas en el sur de las Provincias Ladislao Cabrera, Eduardo Avaroa y Sebastián Pagador del Departamento de Oruro. Con un área total de aproximadamente 37.200 km², la zona de interés en buena parte está cubierta por el Salar de Uyuni (6.500 km²)

Zonas de producción

Residuos generados

Los residuos que se generan durante el proceso de beneficiado son:

1. Mojuelo o cascarilla

2. Pajas

3. Piedras

4. Granos partidos

18

72

123 126

38.

73

18

80

Mojuelo

• Definida como el desecho seco proveniente del escarificado de quinua constituida por el epispermo del grano de quinua, rico en saponina

• Se presenta como un polvo fino de afecto irritante produciendo una fuerte picazón y afectando las vías respiratorias

• De acuerdo al color del grano se clasifican como:• Mojuelo blanco• Mojuelo rojo• Mojuelo rosado• Mojuelo negro

Mojuelo

Mojuelo rojo

Mojuelo rosado

Mojuelo blanco

ESCARIFICADOR

Saponinas de la quinua

• Las saponinas son glucósidos de alto peso molecular, constituidas por una parte polar (carbohidratos) y una apolar aglucona triterpénica

Optimización del método de extracción de saponinas

Saponinas en el mojuelo de quinua

% de saponinas en el mojuelo de quinua real por empresa beneficiadora

23 % 23,2%

20%

22%

21,1%

20%

22,4%

18

19

20

21

22

23

24

IRUPANA

SAITEREAL ANDINA

APQUISA

PROAMBOL

ANDEAN VALEY

QUINOABOL

Saponinas en tallos de quinua

% de saponinas en tallos y mojuelo

23%

7,8%5,2%

0

5

10

15

20

25

tallos Quinuaconvencional

tallos quinuaorganica

mojuelo dequinua

Pruebas preliminares para la identificación de saponinas

REACTIVO REFERENCIA

Acido sulfurico -vanilina Godin,1954

Acidofosfórico-vanillina Oakenfull

Liebermann Buschard (Anhídrido acético acido sulfúrico)

Abisch y Reichsteín,1960

1% de sulfato de cerio en 10% de acido sulfúrico

Wagner et al. 1884ª

10% de ácido sulfúrico en etanol Kitagawa et al. 1984 b

50% de ácido sulfúrico Price et al. 1987

p-anisaldehido- acido sulfúrico Price et al. 1987

Cloruro de antimonio (III) Wagner et al 1985

Pruebas preliminares para la identificación de saponinas TLC

• SAPOGENINAS AcET/ET.Pet 50%

SAPONINAS n-BuOH/HAc/H2O

SAPONINAS CHCl3/MeOH/H2O

Acido fitolacagénico Acido segánico

Hederagenina Acido oleanólico

Estructura de saponinas

Aglucona 3-O Sacárido tR

Acido fitolacagenico Glc(1'''→4'')Glc(1''→4')Glc- 17

Acido fitolacagenic Glc(1''→3')Ara- 21,9

hederagenina Glc(1'''→4'')Glc(1''→4')Glc- 25,5

Acido fitolacagenico Ara- 25,1

hederagenina GlcA- 29,2

hederagenina Xil(1''→3')GlcA 29,6

acido sejánicoGlc(1'''→2'')Glc(1''→3')Ara

- 31,2

acido sejánico Glc(1''→2')Ara- 31,8

hederagenina Glc(1''→3')Ara- 33,1

hederagenina Ara- 39,2

Acido oleanólico GlcA- 42,3

Acido oleanólicoGlc(1'''→2'')Glc(1''→3')Ara

- 43,2

Acido oleanólico Glc(1''→3')Ara- 44,1

Acido fitolacagenic Glc(1''→3')Gal- -

Acido fitolacagenicGlc(1'''→2'')Glc(1''→3')Ara

- -

Acido fitolacagenic Glc(1'''→3'')Xil(1''→2')Glc- -

hederagenina Glc(1''→3')Gal- -

Acido oleanólico Xil(1''→3')GlcA -

Acido oleanólico Ara(1''→3')GlcA -

Saponinas Propiedades biológicas y farmacológicas

Saponinas Propiedades biológicas y farmacológicas

antimicrobianaantimicrobiana

Citotóxica antitumoralCitotóxica antitumoral

Toxicidad en pecesToxicidad en peces

Toxicidad en moluscosToxicidad en moluscos

insecticidainsecticida

Expectorante y antitusivoExpectorante y antitusivo

diuréticadiurética

Metabolismo del colesterolMetabolismo del colesterol

antiulcéricoantiulcérico

CardiovascularCardiovascular

fungicida

Bactericida

Antiviral

antirritmico

Vasodilatorio

Sapogeninas aisladas

aglucona R1 C-4 R2 C-20

Acido Oleanólico -CH3 -CH3

Hederagenina -CH2OH -CH3

Acido fitolacagénico -CH2OH -COOCH3

Acido sejánico -CH3 -COOCH3

Acido oleanólico

• El Acido Oleanólico, es un triterpenoide relativamente no tóxico ampliamente distribuido en el reino vegetal y con diversas propiedades farmacológicas

Actividad biológica del Ac. Oleanólico

• hepatoprotectora, • anti-neoplásticas • anti-hiperlipidémicas. : • antiulcérica • antioxidante • anti inflamatoria • anti cancerígena

Según los investigadores el ácido oleanólico inhibió el crecimiento de dos especies de bacterias orales: el Streptococcus mutans´ que causa caries y el Porphyromonas gingivalis´ que causa enfermedad de las encías.

Comercialización del ácido oleanólico

• el ácido oleanólico es un producto casi nuevo en el mercado, que sólo ha empezado a comercializarse en empresas chinas como hepatoprotector. Su costo es muy elevado y varia desde 523 Euros/g (pureza del 97%) producido en laboratorio a 54 Euros/g producido industrialmente en China (pureza del 85-87%). Por lo que, desde el punto de vista industrial tiene un gran interé

Resultados del hidrolizado

• resultados obtenidos de los sobrenadantes líquidos se realizaros por HPLC

MUESTRA GLUCOSA g/l ARABINOSA g/l XILOSA g/l

H-1 12,05 2,88 4,36

Analisis bromatológico • Las muestra de mojuelo y tallos fueron sometidos a un Análisis

Bromatológico para determinar: humedad por diferencia de peso al evaporarse el agua; Cenizas por incineración a 550 °C; Grasas por extracción exhaustiva con un solvente de baja polaridad; Fibra liposoluble e hidrosoluble por digestión de la muestra con una solución ácida; Proteínas totales por el método Kjeldahl, y finalmente Saponinas

análisis % mojuelo % tallos

Humedad 6.82 4.7

Cenizas 12.87 7.5

Fibra 6.91 42

grasa 2.0 2.34

Proteínas 9.15 2.1

Fenoles 37.25 -

saponinas 25-30 9

minerales - -

trigonelinaTrigonelina metil ester

Trigonelina glucosilester 3-Carcoxi-1-(2-sulfoetil)pirimidinio

Betainas presentes en el mojuelo rojo