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Ciencia & Tecnología

Cascarilla de cacao quedaría libre de cadmio gracias a bacteria que reduce su toxicidad

Una investigación de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) propone usar bacterias ureolíticas, las cuales hidrolizan la urea produciendo CO2 y amoníaco y reducen la toxicidad de algunos metales como el cadmio, presente en la cascarilla de cacao en gran parte de Colombia.

Bogotá D. C., 06 de enero de 2021Agencia de Noticias UN-

Para evaluar la capacidad de precipitar cadmio se recomienda usar técnicas como difracción de rayos X y microscopía electrónica de rastreo SEM-EDX. Fotos: Unimedios.

Hasta ahora solo hay reportes de remoción con bacterias MICP de plomo, mercurio y cadmio en el suelo.

La aplicabilidad de las bacterias MICP ureolíticas en la remoción de metales pesados está comprobada, por lo que ayudaría a utilizar la cascarilla.

La investigadora sugiere emplear metodologías optimizadas para la remoción de cadmio en cascarilla usando bacterias MICP de origen colombiano.

Cierta información sobre la cascarilla y su utilidad se obtuvo gracias a la Asociación Asocapayariu bosques de cacao Yariguies, en El Carmen de Chucurí, Santander.

Cada año se producen en el mundo más de 700.000 toneladas de cascarilla de cacao, pero su utilización es limitada por cuenta del cadmio, un metal que según la Organización Mundial de la Salud (OMS) causa efectos tóxicos en los riñones y en los sistemas óseo y respiratorio.

¿Cómo eliminar el cadmio de la cascarilla de cacao para que se pueda aprovechar como ingrediente alimenticio? Esa fue la pregunta que se planteó la investigadora Laura Mesa Lozano, del Grupo de Estudios para la Remediación y Mitigación de Impactos Negativos al Ambiente (Germina) del Laboratorio de Microbiología Ambiental y Aplicada del Departamento de Química. Para hacerlo, revisó la literatura respectiva entre 2000 y 2020, y encontró que existen bacterias que tienen el poder de precipitar este metal tóxico para que luego se remueva.

El cacao se cultiva en la mayor parte del territorio colombiano, pero los departamentos que más producen toneladas de grano seco son Nariño y Santander. Estos cultivos han empezado a ser claves en la sustitución de cultivos ilícitos y tienen un alto potencial para ser exportado.

“Para obtener cacao se recoge la semilla, se abre, se fermenta y se tuesta o se hace un pretratamiento térmico para separar la cascarilla del grano seco o ‘nibs’, que es el producto para elaborar chocolate”, explica la investigadora Mesa. Sin embargo, destaca que su aprovechamiento está limitado a la alimentación animal o a las calderas de combustión.

La investigación resalta que aunque hay información para aprovechar ese subproducto, no se hace por el contenido de cadmio en el suelo y en la misma cascarilla. Entre las posibles aplicaciones están las cenizas, la alcalinización del cacao en el proceso de producción, o que de cada 100 g de cascarilla 66 sean fibra dietaria; y las pectinas de la cascarilla, que cuando son parcialmente purificadas se pueden usar en la industria de alimentos. Además, se puede aprovechar para extraer sabores y pigmentos para otras preparaciones.

¿Cómo llega el cadmio al cacao?

El cadmio es natural del suelo y se compone de tres fracciones: la no intercambiable, la intercambiable y la soluble; esta última es absorbida por las raíces y se acumula en los frutos consumidos por humanos o animales.

“Hay causas naturales para que el cadmio se encuentre en los cultivos –como la erosión del suelo, los incendios forestales o la actividad volcánica–, y hay razones humanas como el uso de fertilizantes o la minería, que son las que más aportan a la contaminación por cadmio en el ambiente”, recalca la investigadora Mesa, y agrega que “las concentraciones de cadmio que se han encontrado en cascarilla son de entre 0,02 y 0,46 miligramos por cada kilo, mientras que, según el Codex Alimentarius, el máximo de cadmio permitido en ingredientes es de 0,05 miligramos por kilo”.

Mecanismo para eliminar el metal

La investigación propone utilizar un tipo de bacterias que inducen la precipitación de carbonato, conocidas como MICP, y que además tengan actividad ureolítica. Básicamente las bacterias usan la enzima ureasa para romper el compuesto llamado urea y crear a su vez tres moléculas, una de ácido carbónico y dos de amoniaco.

Ese amoniaco que se produce hace que el pH del ambiente donde está la bacteria aumente, lo cual causa que el ácido carbónico se transforme en iones de carbonato, que terminan interactuando con los metales de cadmio que se adhieren a la superficie de la bacteria ya que esta tiene una carga negativa y los metales una positiva por lo que se atraen. Dicha atracción genera carbonatos de cadmio que se precipitan.

Una vez precipitados se pueden retirar, de la misma forma que se separa sal disuelta en agua: si se evapora todo el líquido, al fondo se tendrá la sal casi seca y será fácil quitarla.

“La idea es saber cuánto cadmio hay en muestras de cascarilla de cacao y luego determinar la concentración mínima inhibitoria de cadmio por bacterias MICP ureolíticas, o cuánto cadmio pueden quitar esas bacterias”, explica la investigadora. Las bacterias seleccionadas se encuentran en la colección del Laboratorio de Microbiología Ambiental y Aplicada, y se extrajeron de suelos cacaoteros de Santander, y cuya actividad MICP fue comprobada.

Esta investigación propuso una metodología para aprovechar todas las materias primas que se generan del cultivo de cacao, aportar de forma importante a la economía circular del cultivo de cacao y evitar que este metal siga contaminando el medioambiente.

Por último, la investigadora Mesa destaca que se necesitan más estudios para comprobar que las bacterias no dañan las propiedades de la cascarilla y que esta técnica tiene un amplio potencial para usarla y escalarla, pues obtener las bacterias es económico y la cascarilla puede someterse a temperaturas de 100 oC, por lo que mataría a las bacterias presentes.

(Por: fin/AMV/LMZ/LOF
)
N.° 418

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