Estudios sobre los subproductos de la elaboración del mezcal y usos alternativos del maguey

Abstract

La industria de los aguardientes de maguey (tequila y mezcal) genera grandes cantidades de residuos sólidos, como pencas de desvirado y bagazo, y líquidos como la vinaza de destilación, que parcialmente se aprovechan en algunas regiones; en general, su disposición final es a cielo abierto, por lo que representan un problema ambiental. Por ello, el objetivo del primer capítulo fue poner en contexto la generación de residuos de la industria mezcalera para diseñar un sistema de aprovechamiento integral de los subproductos de la elaboración de mezcal, así como diversificar los usos de la misma materia prima (Agave salmiana Otto ex Salm Dyck) para generar productos novedosos con demanda comercial a nivel local, regional, nacional e internacional (forraje, agua, compost, fructanos, jarabe de fructosa, etanol, ixtle, biogás y alcoholes industriales). De esta manera, el aprovechamiento de los residuos y subproductos puede beneficiar tanto a los campesinos y ganaderos proveedores de materia prima, como a los industriales productores de mezcal, y contribuir a la consolidación económica y a la mejora de las condiciones y rentabilidad de sus recursos naturales y a la vez contribuir a disminuir el problema ambiental que representa la generación y disposición final de los residuos y subproductos de esta agroindustria. Así, el objetivo del segundo capítulo fue poner en contexto la importancia que tiene el comercio exterior de los fructanos, como ingrediente utilizado en la industria alimentaria por sus propiedades físicas, químicas, biológicas y funcionales; y cómo las especies del género Agave se reconocen por sintetizar fructanos como sustancias de reserva, con lo cual se han convertido en un recurso potencial y alternativo a los aguardientes. La importación de fructanos (inulina) en 2014 fue de 3815 t, esto es 292 veces lo que se empezó a importar en 2000. A la vez, la exportación de fructanos de maguey en 2014 fue de 1559 t; esta cantidad es 64 veces de lo exportado en 2000. Esta tendencia creciente que tiene el comercio exterior de fructanos a nivel nacional e internacional es una oportunidad para diversificar los usos de la materia prima utilizada para aguardientes de maguey, y puede contribuir a la estabilización de sus precios, particularmente de maguey tequilero. Sin embargo, el principal reto para la extracción de fructanos de maguey es a) controlar la madurez para homogenizar la calidad, b) definir la estructura más adecuada para su extracción; y c) probar y estandarizar su proceso de extracción. El objetivo del tercer capítulo fue extraer y caracterizar los fructanos de tallos de A. salmiana con madurez fisiológica plena, para documentar su rendimiento y calidad, ya que hasta la fecha no se habían extraído exclusivamente del tallo (órgano de almacenamiento de fructanos), sino de cabezas completas (tallo más bases foliares). Como estas dos estructuras de la planta tienen funciones fisiológicamente distintas, al procesar la cabeza de maguey, los fructanos del tallo se contaminan con compuestos de las bases foliares (ceras, clorofilas, saponinas y sacáridos que se consideran “contaminantes”), por lo que los extractos requieren de procesos de purificación innecesarios y costosos. Con el proceso de extracción desarrollado se puede obtener hasta 98 % de los fructanos de los tallos de manera simple, limpia y orgánica: extracción mecánica de jugo, prensado del bagazo y lavado del bagazo y evaporación parcial y secado del extracto de fructanos. El rendimiento relativo (en peso fresco) del concentrado de fructanos (CF) fue 21 %, mientras que en términos absolutos 78 % de la materia seca del tallo; así se obtiene cerca de un kilogramo de CF por tallo de peso medio de 5 kg correspondientes a una cabeza de peso medio de 57 kg. La composición del CF fue 80 % de fructanos mayores que cinco grados de polimerización (GP), y 87 % de fructanos mayores que tres GP. El contenido de monosacáridos no fue detectable (<0.002 %) y el contenido de cenizas fue 5 %. El objetivo del cuarto capítulo fue comparar el rendimiento y la composición del CF de tallos A. salmiana y A. tequilana F.A.C. Weber de plantas en madurez fisiológica plena. Se reconoció la mayor riqueza de CF totales (3kg) de A. tequilana por tallo de peso medio (10 kg), superior a 1 kg por tallo de peso medio (5 kg) para A. salmiana. El rendimiento de concentrado de fructanos con base en el peso fresco fue 21.0 % y seco 75.5 % de los tallos de A. salmiana, y 27.5 % y 77.0 % de los tallos de A. tequilana, respectivamente. El contenido de cenizas fue 5 % en A. salmiana, superior a 1.7 % registrado para A. tequilana; el calcio representó 75 % de las cenizas en A. salmiana, y el 52 % en A. tequilana. La longitud de los cristales de oxalato de calcio (rafidios) fue 315 µm en A. salmiana, superior a 192 µm registrado para A. tequilana. El objetivo del quinto capítulo fue comparar el efecto que tiene la madurez en el CF de tallos de un maguey inmaduro (MI), un maguey maduro o con madurez fisiológica plena (MM) y en un maguey quiotado (MQ) en el rendimiento y calidad de su fructanos. El estadio de crecimiento MM dio mejor rendimiento y calidad de fructanos, pues contienen escasos monosacáridos y disacáridos, y mayor grado de polimerización; los estadios MI y MQ son menos deseables ya que se encuentran en etapas de síntesis incipiente y o consumo de fructanos, respectivamente. El grado de GP de los fructanos del MM fue cerca de 16, el del MI de 10 y el del MQ de 9. El contenido de cenizas fue superior en el MI (111.6 mg/g) que en el MM (57.7 mg/g) y el MQ (50.8 mg/g). El rendimiento en peso seco fue mayor en el MM (78 %) que en el MI (42 %) y el MQ (33 %). La composición del CF de fructanos mayores que cinco GP fue superior en el MM (786mg/g), seguido del MQ (552 mg/g) y el MI (214 mg/g). Por lo tanto, la edad cronológica supuesta es un indicador de madurez muy impreciso para el productor de planta y para el industrial de fructanos, pues les representa menor rendimiento y mayor variación en la calidad de sus fructanos. El planteamiento de usar exclusivamente los tallos de plantas en madurez fisiológica plena está encaminado a reducir esta variación en la calidad y rendimiento de los fructanos comerciales; pero también implica un reto tecnológico industrial para separar mecánicamente los tallos de las bases foliares. Esta quizás sea la mejor alternativa para la industria de los fructanos de maguey, puesto que, al utilizar las cabezas enteras, recurren a proceso de separación y purificación de los fructanos muy costosos que llegan a representar cerca del 60 % del valor del producto. El objetivo del sexto capítulo fue caracterizar la vinaza del mezcal potosino, ya que es el residuo líquido con mayor impacto ambiental que genera la industria de los aguardientes de maguey, aunque sea sometida a tratamientos biológicos, pues la disposición final de los lodos que resultan de este tratamiento vuelve a ser un reto, como sucede con todos los desechos de los procesos de depuración de contaminantes. Esta vinaza está conformada principalmente de agua de lluvia captada por el maguey, compuestos de color (melanoidinas) no cuantificados en este trabajo, minerales en solución, materia orgánica en forma de residuos fibrosos (celulosa y hemicelulosa) y proteína microbiana. La conclusión a la que se llegó fue que el agua de vinaza obtenida mediante procesos de evaporación al vacío puede servir para usos distinto en la misma agroindustria, y que el lodo de vinaza seco se pueda utilizar en la producción agropecuaria, como fuente de nutrientes (fibra y proteína) y minerales. El objetivo del séptimo capítulo fue probar el uso del agua de vinaza para dilución del mezcal mediante el desarrollo de una cata experimental con un diseño factorial 3 x 3 de tratamientos, donde el factor A fue el tipo de aguardiente de maguey y el factor B el tipo de agua de dilución. Se utilizaron dos aguas de vinaza, una obtenida de un proceso donde el maguey fue cocido con vapor, y otra de un proceso de cocción con leña, y un agua comercial. Se utilizaron dos mezcales naturales obtenidos de dos procesos uno donde el maguey fue cocido con vapor, y otro cocido con leña, y un tequila natural comercial. El agua de vinaza obtenida mediante evaporación a baja presión puede ser igual o mejor que el agua comercial utilizada para ajustar el grado alcohólico del mezcal. Además, se observaron ciertas tendencias, aunque no significativas, en la mejora del aroma, sabor y aceptación de los tratamientos. Aunque no se pudo cubrir el estudio de todos los residuos, el sistema de aprovechamiento integral de los subproductos de la elaboración de mezcal propuesto, abre la posibilidad de realizar diversas investigaciones que lo sustenten y lo complementen, con formas de aprovechamiento adecuadas y viables para que los usufructuarios de los recursos (ejidatarios y comunidades rurales) los valoren y aprovechen, y esto sirva como detonante del desarrollo económico de la región.