Extracción y purificación de moléculas de alto valor biotecnológico a partir de un residuo no aprovechado de la industria agrícola local: Cascarilla de soja

Argentina es el tercer productor mundial de soja, aportando alrededor del 18% de la producción mundial, produciendo 240.4 millones de Tn en los últimos 5 años. En la campaña 2019/20, aproximadamente el 74% de la cosecha de soja fue procesada para la producción de harinas (~76%), aceites (~19%) y biodiesel (~4%). Alrededor del 13% fue exportado como grano y el 12% utilizado para la elaboración de alimentos balanceados, semillas, etc. La semilla de soja (Glycine max) consta de tres partes principales: la cascarilla, los cotiledones y el germen. La soja contiene aproximadamente un 8% de cascarilla, 90% de cotiledones y un 2% de germen. Durante el procesamiento de la soja, la cascarilla es removida para producir harinas ricas en proteínas para alimentación animal o para consumo humano y, a su vez, puede ser removida durante la extracción del aceite. La cascarilla es el mayor subproducto de la industria del procesamiento de la soja. Existe una percepción bastante común de que se trata de un producto de “desecho”. Argentina, en los últimos 5 años, produjo aproximadamente 19.2 millones de Tn de cascarilla. Se prevé que la producción mundial total de soja será de 371.3 millones de Tn para 2030 y habrá entre 29.7 y 37.1 millones de Tn de cascarilla de soja disponible. El objetivo principal de esta tesis fue extraer, mediante técnicas amigables con el ambiente, biomoléculas de interés industrial para el aprovechamiento máximo de dicho subproducto. La composición química de la cascarilla de soja depende de la eficiencia del proceso de descascarado, pudiendo contener cantidades variables de celulosa (29-51%), hemicelulosa (10-25%), lignina (1- 4%), pectinas (4-8%), proteínas (11-15%). Dentro de la fracción proteica, se identificó la existencia de una enzima peroxidasa e inhibidores de proteasas. Con esto en mente, los objetivos parciales de esta tesis fueron simplificar el proceso de extracción de la celulosa presente en la cascarilla y optimizar la extracción y purificación de la peroxidasa y de inhibidores de tripsina. Se logró obtener un proceso circular con aprovechamiento máximo de la cascarilla. Primero, se extrajo la fracción de proteínas solubles mediante lixiviación, optimizando la extracción de peroxidasa y de inhibidores de tripsina mediante un diseño experimental con superficie de respuesta. Luego, el pellet del lixiviado fue sometido a un tratamiento alcalino suave con temperatura para la obtención de celulosa, lográndose rendimientos cercanos al 100%, y el producto final fue caracterizado mediante técnicas de FT-IR, RMN, TGA y Rayos X. La celulosa fue sometida a dos procesos distintos para la obtención de productos diferentes. Por un lado, se la sometió a un tratamiento mecánico para la obtención de nanocelulosa, la cual también fue caracterizada por las técnicas mencionadas anteriormente. Además, fue sometida a una modificación química para la adición de grupos químicos para su utilización como lecho de adsorción y poder así purificar la peroxidasa y los inhibidores de tripsina presentes en el lixiviado inicial. Para la purificación de estas dos proteínas se empleó nuevamente un diseño experimental con superficie respuesta para su optimización obteniéndose un factor de purificación de 8 y 2.5, respectivamente.