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Latin American Journal of Biotechnology and Life Sciences
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2021.06.01.31
Files > Volume 6 > Vol 6 No 1 2021
NEWS AND VIEWS /NOTICIAS Y OPINIONES

El potencial de la biodiversidad nativa para el desarrollo de la bioeconomía regional- El caso del calafate
The potential of native biodiversity for the development of the regional bioeconomy- The case of Calafate
 
Dalzotto, D1; Piñuel, L2; Boeri, P3; Sharry, S4*
Available from: http://dx.doi.org/10.21931/RB/2021.06.01.31
 
 
RESUMEN

El modelo de producción actual de agricultura y ganadería enfrenta una serie de problemas que ponen en riesgo la seguridad alimentaria de la humanidad, obligándonos a buscar modelos económicos más sostenibles. En este sentido, la bioeconomía es una alternativa, y el uso de la flora regional y la reutilización de residuos industriales para obtener subproductos son algunos de sus pilares. En la Patagonia se consume una gran cantidad de plantas nativas, reconocidas por los beneficios que aportan a la salud humana, como el calafate (Berberis microphylla). Esta especie ha sido ampliamente estudiada por contener biocompuestos en sus frutos, tallos, hojas y raíces, con potencial para las industrias farmacéutica y alimentaria. El calafate es un recurso muy apreciado en esta zona, ya que sus frutos se utilizan para elaborar productos alimenticios regionales. Las semillas de esta especie constituyen un subproducto de este proceso. Sin embargo, las semillas se han propuesto recientemente como una fuente promisoria de proteínas y péptidos con actividad antioxidante. En un contexto bioeconómico, estas propiedades las convierten en un recurso potencial para la industria alimentaria, cuya composición y actividades biológicas necesitan ser estudiadas con mayor profundidad.
 
Palabras clave: Berberis sp., compuestos bioactivos, polifenoles, péptidos, Patagonia
 

ABSTRACT

The current production model of agriculture and livestock faces many problems that put humanity's food security at risk, forcing us to seek more sustainable economic models. In this sense, bioeconomy is an alternative, and the use of regional flora and the reuse of industrial waste to obtain by-products are some of its pillars. In Patagonia, many native plants are consumed, recognized for their benefits for human health, such as the Calafate (Berberis microphylla). This species has been widely studied for containing biocomposites in its fruits, stems, leaves, and roots, with potential for pharmaceutical and food industries. The Calafate is a highly appreciated resource in this region since the fruits are used to prepare regional food products. The seeds of this species constitute a by-product in the process. However, seeds have recently been proposed as a promising source of proteins and peptides with antioxidant activity. These properties make them a potential resource for the food industry in a bioeconomic context, whose composition and biological activities need further study.
 
Keywords: Berberis sp., bioactive compounds, polyphenols, peptides, Patagonia
 

INTRODUCCIÓN

El modelo productivo de agricultura y ganadería actual se enfrenta a una serie de problemáticas que ponen en riesgo la seguridad alimentaria de la humanidad. Entre las más discutidas se encuentra: la homogeneización de la dieta mundial a un reducido número de cultivos específicos, la pérdida de la variabilidad genética de los cultivos tradicionales producto de la domesticación, la permanente amenaza a la biodiversidad debido a la destrucción de hábitats naturales por el avance de la frontera agrícola y el desperdicio o pérdida de alimentos en la cadena de producción y consumo de los mismos1,2,3.
A pesar de la crisis alimentaria mundial que afecta a 135 millones de personas4, se estima que una tercera parte de los alimentos producidos se pierden y desperdician a lo largo de toda la cadena alimentaria, producto de un funcionamiento ineficiente en los sistemas productivos y de abastecimiento (producción, procesamiento, almacenamiento transporte y distribución)5,6. En este contexto, la reducción de la pérdida mundial per cápita de alimento fue incluida dentro de los Objetivos de Desarrollo Sostenible7. Esta problemática tiene un gran impacto económico, social y ambiental, a nivel mundial y regional.
Este panorama obliga a enfrentar una revisión profunda de los sistemas productivos y a la necesidad de construir esquemas de vida más sustentables. Surgen entonces, nuevas alternativas tecnológicas para convertir los residuos agrícolas en subproductos de valor y diversificar la matriz productiva. Ante la necesidad de un modelo productivo eficiente que mitigue los impactos negativos del modelo económico actual, surge la bioeconomía, definida en la Segunda Cumbre mundial de Bioeconomía como “la producción, utilización y conservación de recursos biológicos, incluyendo los conocimientos, la ciencia, la tecnología y la innovación relacionados, para proporcionar información, productos, procesos y servicios en todos los sectores económicos, con el propósito de avanzar hacia una economía sostenible”8. En términos de territorio, la bioeconomía enfatiza las oportunidades paras los territorios rurales y periféricos, que pueden resultar en procesos y productos de alta calidad con identidad territorial; de hecho, la bioeconomía habilita el desarrollo de economías localmente integradas9.  En este contexto, es importante que cada país enfatice la implementación y desarrollo de políticas orientadas hacia la bioeconomía a nivel regional y local para favorecer la descentralización de la producción. Así, se disminuyen los costos de transporte y se facilita el desarrollo económico en las áreas rurales, adaptando la producción a las características ambientales y a la utilización de materia prima de la región10,11.
El desarrollo de una bioeconomía basada en la biodiversidad ofrece varias posibilidades para el aprovechamiento de los recursos y los procesos biológicos. En este sentido, la bioprospección (búsqueda de nuevas fuentes de compuestos con valor económico actual o potencial a partir de especies biológicas) es una herramienta útil para conocer la biodiversidad regional12. Así, esta herramienta ha permitido avanzar hacia caracterizaciones químicas de extractos o fracciones con actividad biológica de interés para la industria medicinal y biotecnológica. Conocer los recursos naturales regionales y orientar las actividades científicas hacia la bioprospección permite incorporar valor agregado, generar productos con identidad local y diversificar las actividades productivas asociadas a la industria regional además de disminuir la generación de residuos. En relación con actividades bioeconómicas, el uso de ingredientes y materias primas derivados de especies nativas es cada vez de mayor interés en la industria de alimentos procesados, de cosméticos, plantas medicinales, extractos botánicos, aceites esenciales, entre otras. En este sentido, el potencial económico del uso de la biodiversidad es alto, con tasas de crecimiento en el mercado de entre 8% y 10%13.
Este trabajo pretende presentar un estudio de caso sobre las potencialidades de la biodiversidad nativa para diversificar la matriz productiva regional, en el marco de un desarrollo bioeconómico.

La potencialidad de los Berberis spp. como especies de interés bioeconómico
 
El género Berberis pertenece a la familia Berberidaceae e incluye alrededor de 500 especies distribuidas alrededor del mundo, con su centro de diversidad en el sur de Asia y centro y sur de América14,15,16. Se presentan como arbustos espinosos con una gran plasticidad ecológica que les permite adaptarse a una gran variedad de condiciones climáticas y edáficas17.
Las plantas del género Berberis presentan un gran número de utilidades. Sus frutos, generalmente de color negro azulado, carnosos y jugosos, de sabor agridulce, son consumidos frescos o preparados en dulces, jaleas y jarabes18,19. En los últimos años, la demanda de estos berries ha aumentado, tanto para consumo fresco como para la elaboración de productos regionales como mermeladas, helados, bebidas sin alcohol, licores y productos cosméticos. En este sentido, el Código Alimentario Argentino ha incorporado algunas especies de este género como “frutas nativas de la zona andina”, autorizando la venta de sus frutos frescos y su uso como aditivos en algunos productos alimenticios20.
Las especies de Berberis han sido históricamente aprovechadas como ornamentales y medicinales21. Presentan una gran cantidad de metabolitos secundarios como las antocianinas, ampliamente utilizadas en la industria alimenticia como colorantes naturales22. Recientemente, han sido determinadas propiedades medicinales en sus raíces, tallos, hojas y frutos, atribuidas a la presencia de una gran cantidad de compuestos bioactivos, de los cuales los más estudiados e identificados han sido los alcaloides y polifenoles23,24. Entre los beneficios asociados a estos compuestos, se encuentran la actividad antioxidante, antibacteriana, antidiabética, antiinflamatoria, antitumoral, anticonvulsiva, antihipertensiva y su efecto antinociceptivo14.
El calafate, un fruto de interés particular
Berberis microphylla G. Forst, conocida como “calafate” o “michay”, es una especie multipropósito de la región patagónica que se distribuye desde la provincia de Neuquén hasta Tierra del Fuego2, 5. Es un arbusto de hasta 3 m de altura que florece en primavera; sus flores son de un llamativo color amarillo, por lo cual se las usa a menudo como arbustos ornamentales26. Los frutos maduran hacia mediados del verano, dando una baya de alto valor comestible, de color azul negruzco de 7-11 mm de diámetro, que posee de 6 a 10 semillas marrones o negras, de 4-6 mm de largo (Fig. 1).
 
 
 
Figura 1. A) Fruto completo de B. microphylla. (B) Semillas del fruto vistas desde arriba. (C) Semillas del fruto vistas desde el costado.
 
El calafate es una planta que ha sido históricamente utilizada por las comunidades nativas para tratar la fiebre, la inflamación, el dolor de estómago, la diarrea, la infección del tracto urinario, la infección de la garganta, la gingivitis y problemas hepáticos27. Además, ha significado una fuente de tinturas naturales, desde un color amarillo brillante obtenido de los taninos de sus raíces hasta pigmentos de un morado violáceo debido a las antocianinas de la pulpa de su fruto28,26. En este sentido, esta especie es una parte importante de las tradiciones y leyendas vitales de la región, así como un aspecto relevante del patrimonio biocultural local29.
Actualmente, los productores han mostrado un creciente interés en el uso de estos frutos, siendo muy atractivo para el establecimiento de plantaciones comerciales, dada la gran variedad de productos que pueden obtenerse de esta especie. En la norpatagonia el consumo de frutas frescas, como las del calafate, es una práctica habitual, ya que ha sido una fuente de alimentos y medicinas desde tiempos prehistóricos30,31,32. Debido a su popular uso en productos de calidad regional, sus frutos han sido estudiados con el objetivo de determinar sus compuestos bioactivos con potencial uso en la industria farmacéutica, alimenticia y cosmética25,33,34.
 
Propiedades funcionales del calafate
 
En la actualidad se vincula una dieta basada en el consumo de frutas y verduras con la prevención de diferentes enfermedades34. Así, se han estudiado numerosas especies vegetales debido a los beneficios que producen a la salud humana, como es el caso de varios berries patagónicos que han sido reconocidos como “superfrutas”. Dicho término se utiliza para referirse a frutos con gran valor nutricional que generan beneficios para la salud humana. Tanto en Argentina como en Chile, el calafate ha sido reconocido como una superfruta habiéndose documentado su contenido de polifenoles y su capacidad antioxidante en diferentes regiones de la Patagonia34,35,36,37,38,39,40,41. Los frutos del calafate superan en su poder antioxidante a otras frutas de referencia, como las naranjas, arándanos y frutillas36,39,41.
Chamorro y colaboradores38, además de evaluar la actividad antioxidante de extractos del  fruto, probaron  su  efecto  en  el  control  de  la hiperglucemia posprandial, y verificaron que los polifenoles presentes en el extracto no sólo poseían actividad antioxidante sino que inhibían la actividad de la enzima α-glucosidasa. Además, se ha comprobado un efecto antiinflamatorio in vitro de la pulpa de esta especie y su utilización ha sido sugerida para el tratamiento de la resistencia a la insulina39,42. Si bien en la actualidad los frutos son la porción de mayor demanda por parte de la industria regional, las hojas, tallos, y raíces de esta especie han sido utilizadas antiguamente en la medicina tradicional para el tratamiento de diferentes patologías como la fiebre, inflamación, dolor de estómago, diarrea, infección del tracto urinario, infección de garganta, gingivitis y problemas hepáticos43. De esta manera, ha sido estudiada la presencia de alcaloides de isoquinolina en hojas, tallos y raíz de B. microphylla, la berberina fue el alcaloide mayoritario en los órganos evaluados. Además, se describió la actividad antibacteriana selectiva de estos alcaloides contra cepas bacterianas gram-positivas43,44.
 
Usos de las semillas del calafate para la obtención de nuevos subproductos
 
Como se mencionó anteriormente, la industria de alimentos registra una pérdida del 30% de la producción mundial6 y esta cifra alcanza toda la cadena agroalimentaria. Desde una perspectiva bioeconómica, se debe reducir las pérdidas de recursos y obtener “subproductos alimentarios” a través de la recuperación de compuestos funcionales con valor de mercado45. En la actualidad, los desechos de procesamiento de frutas y verduras son sustratos ampliamente investigados como fuentes de biocompuestos con aplicación industrial46. De esta manera, no sólo se disminuye la generación de residuos alimentarios, sino que además surge una oportunidad de obtener compuestos con potencial uso como suplementos alimentarios.
La pulpa de los frutos del calafate es ampliamente utilizada en la región patagónica para la elaboración de productos artesanales. En estos sistemas productivos, las semillas constituyen uno de los principales residuos, debido a que representan el 70% del fruto. En este sentido, al ser consideradas como un descarte, las semillas del calafate no han sido evaluadas nutricionalmente. Recientemente, Boeri y colaboradores36 informaron por primera vez, la caracterización nutricional de las semillas de esta especie y se determinó que el contenido de proteínas de la semilla es del 13.6%.
Actualmente, existe un creciente interés por la obtención de aislados y concentrados proteicos que ayuden a cubrir déficits nutricionales en la población. En este contexto, la búsqueda y evaluación de nuevas fuentes de proteínas y péptidos bioactivos ayudaría a mejorar la salud humana y contribuirá en la prevención de enfermedades crónicas. Dado que la preocupación de la industria alimenticia es la salud y el bienestar de los consumidores, el mercado de concentrados proteicos, ha aumentado en los países desarrollados. Actualmente, las proteínas y los péptidos de origen vegetal están cobrando cada vez más importancia en el área de la industria farmacéutica y de los alimentos. Su interés radica en que tienen la particularidad de proveer aminoácidos esenciales (valina, fenilalanina, treonina, triptófano, metionina, leucina, isoleucina y lisina), a los cuales se les han atribuido diferentes actividades biológicas47,48.
La elección de la fuente de proteína puede evaluarse ya sea, considerando propiedades biológicas de interés para la salud humana o por la necesidad de agregar valor a proteínas subutilizadas. Este enfoque proporciona la oportunidad de diversificar el uso de las especies vegetales más allá de los propósitos básicos de nutrición. Generalmente, la mayor fuente proteica en las plantas se encuentra en la semilla, dado que estas moléculas están involucradas en el proceso de germinación y desarrollo embrional49. En la actualidad, los grupos vegetales más comunes de los cuales se obtienen proteínas son los cereales y las leguminosas. En el caso particular del calafate, el contenido de proteínas registrado en las semillas por Boeri y colaboradores36 fue superior al hallado en las semillas de otras especies del género. En este trabajo, se determinó además que la actividad antioxidante de los péptidos fue 1,2 veces superior que la del aislado proteico. Asimismo, Ruiz y colaboradores50 registraron la presencia de algunos metabolitos poseen numerosas aplicaciones, como la berberina, ampliamente utilizada en la medicina51. Otros autores han evaluado los aceites extraídos de las semillas de otras especies de Berberis y sus posibles beneficios y aplicaciones industriales. Tavakoli y colaboradores52 enriquecieron el aceite de soja con aceite de semilla de Berberis integerrima, y lograron disminuir así la oxidación del aceite comercializado. Por otro lado, Kaya y colaboradores53 enriquecieron películas comestibles basadas en una matriz de quitosano con aceite extraído de las semillas de Berberis crataegina. Este procedimiento no sólo mejoró las propiedades antimicrobianas y antioxidantes de las películas de quitosano sino que además aumentó la hidrofobicidad del mismo, logrando películas menos solubles en agua. Los autores sostienen que este tipo de resultados poseen una importante influencia positiva en el envasado de alimentos dado que en la actualidad se utilizan productos derivados del petróleo.

CONCLUSIONES

El calafate es una especie nativa de la Patagonia con gran potencialidad para promover la bioeconomía regional. Las semillas de esta especie, actualmente consideradas un residuo de la industria regional, tienen un lugar destacado para ser utilizado como aditivo alimenticio. A pesar de su valor promisorio, esta especie no han sido incorporada aun en prácticas de cultivo, ni se ha sometido a prácticas de domesticación y comercialización de manera organizada. En este sentido, resulta necesario profundizar los estudios de propagación, domesticación y evaluación de otras actividades biológicas de los metabolitos secundarios, proteínas, péptidos y lípidos de las semillas de esta especie, ya que podrían ser utilizados para la industria alimenticia y farmacéutica. Un abordaje multidisciplinario e interinstitucional para desarrollar el cultivo, el manejo y aprovechamiento de berberis localmente abre la posibilidad de generar nuevas alternativas bioeconómicas para diversificar la matriz productiva territorial, teniendo en cuenta el uso sostenible de la biodiversidad regional.
 
Agradecimientos
 
Gracias a BIOALI-CYTED por su apoyo a la investigación científica.

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Recibido: 24 diciembre 2020
Aceptado: 20 enero 2021
 
 
Dalzotto, D1; Piñuel, L2; Boeri, P3; Sharry, S4*
1 Universidad Nacional de Río Negro, Sede Atlántica, Ruta Provincial N°1 y Rotonda Cooperación, Código Postal 8500, Viedma, Argentina. ORCID https://orcid.org/0000-0003- 2460-598X.
2 Universidad Nacional de Río Negro, Sede Atlántica, Ruta Provincial N°1 y Rotonda Cooperación, Código Postal 8500, Viedma, Argentina. ORCID https://orcid.org/0000-0001- 9650-3742.
3 Universidad Nacional de Río Negro, Sede Atlántica, Ruta Provincial N°1 y Rotonda Cooperación, Código Postal 8500, Viedma, Argentina. ORCID https://orcid.org/0000-0003- 3262-8030.
4 Laboratorio de Investigaciones en Maderas (LIMAD), Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales, Universidad Nacional de   La   Plata, Calle   60   y   119, Código   Postal   1900 La Plata- Universidad Nacional de Río Negro, Sede Atlántica, Ruta Provincial N°1 y Rotonda Cooperación, Código Postal 8500, Viedma Argentina. ORCID https://orcid.org/0000-0003-3964- 0649.
Autor de correspondencia: ssharry@agro.unlp.edu.ar
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