1. Introducción
Actualmente, la creciente población mundial y los cambios acelerados de la urbanización han modificado el estilo de vida de la población, haciendo que las industrias de alimentos produzcan más, y como consecuencia, generen grandes cantidades de residuos alimenticios; la producción de estos últimos ha afectado negativamente al ambiente, debido a que se esparcen y acumulan en vertederos, donde ocupan mucho espacio, se degradan lentamente y generan gases de efecto invernadero. Se estima que anualmente se pierden y desperdician 221 millones de toneladas de alimentos en las cadenas de producción y venta a minorista. Por ejemplo, las frutas suelen procesarse para obtener jugos, mermeladas, pastas, pures, salsas y otros alimentos procesados, lo que da lugar a la producción de subproductos de la fruta, como son semillas, cáscara, bagazos, piel, tallos, entre otros (Freitas et al., 2021; Reguengo et al., 2022).
Estos residuos, también conocidos como subproductos, aún poseen componentes de gran valor que pueden ser utilizados para desarrollar nuevos alimentos con valor añadido. En la actualidad, se han realizado diversas investigaciones en las que los subproductos se utilizan para el desarrollo de productos como fertilizantes, compostas, combustibles o alimentos (Costa et al., 2021; Freitas et al., 2021). Encontrar un uso o aplicación para revalorizar estos subproductos puede reducir la contaminación ambiental, y a su vez, crear nuevos mercados y fuentes de ingresos. En este contexto, estos subproductos tienen el potencial de incluirse en la dieta humana, especialmente aquellos que son ricos en proteínas, vitaminas, minerales, fibra, aceites y otros compuestos bioactivos con propiedades funcionales (Ayala-Zavala et al., 2011; Reguengo et al., 2022).
Aunado a lo anterior, hoy en día las personas se interesan particularmente por el cuidado de su salud, lo que ha provocado un aumento en el desarrollo de alimentos que cumplen con este fin (Naik et al., 2023). Uno de los mercados que muestra un crecimiento importante, es el de desarrollo de bebidas; En su más reciente publicación “Beverage Market – Global Forecasts from 2024 to 2029”, (Research and Markets, 2024), que es la entidad de investigación de mercado más grande del mundo, menciona que el consumo de bebidas premium entre otras, ha aumentado, sin embargo, se enfrentan a grandes retos, principalmente por el impacto que tiene el consumo de alcohol y azúcar en los consumidores; por lo que, la introducción de nuevos productos con menor contenido de azúcar, es imperante. Mencionan también, que el mercado mundial de bebidas está cada vez más influenciado por la adopción de bebidas a base de frutas. Se estima que la introducción de nuevos productos sin alcohol con contenido más saludable impulse el crecimiento del mercado de bebidas en los próximos cuatro años.
De acuerdo con el creciente interés por tener una vida saludable, cada vez más personas adoptan un estilo de vida activo, lo que se ve reflejado en el aumento de las prácticas deportivas y actividades de resistencia (Cui et al., 2022). Además, este estilo de vida saludable va de la mano con el desarrollo exponencial que tienen los productos de nutrición deportiva. Estos productos están respaldados por evidencia científica, la cual confirma que ciertos ingredientes que los conforman pueden mejorar el rendimiento deportivo. Como resultado, cada vez más personas complementan sus sesiones de entrenamiento y actividad física con estos productos (Arenas-Jal et al., 2020).
En 2013, el mercado de la nutrición deportiva estaba valorado en 8,800 millones de dólares, y los alimentos deportivos, incluidos los suplementos proteicos y las bebidas energéticas, y ricas en proteínas, alcanzaron un valor de 60,000 millones de dólares (Arenas-Jal et al., 2020). A partir de ese momento, se ha observado un crecimiento constante durante esta última década, y, además, varios estudios de investigación de mercado pronostican un crecimiento global sostenido para la categoría de nutrición deportiva en los próximos años (Arenas-Jal et al., 2020; Freitas et al., 2021).
Por lo anterior, está revisión tiene como finalidad analizar, a través de la literatura, si la recuperación de componentes provenientes de subproductos agroindustriales son una alternativa sostenible que permita incorporarlos como ingredientes funcionales en la formulación de bebidas para deportistas.
2. Subproductos agroindustriales (SA) prove-nientes de vegetales, frutas y lácteos
Es común que una gran cantidad de productos agrícolas no se consideren aptos para la distribución a gran escala debido a que sus dimensiones, forma y etapa de maduración no cumplen con las normativas nacionales o internacionales, lo que da lugar a la pérdida de estos alimentos; además, materiales como son tallos y hojas son desechados de forma abundante durante los procesos industriales y durante la transformación tecnológica, requiriendo así la necesidad de disposición de residuos a muy alto costo. Estos residuos, también conocidos como subproductos agroindustriales (SA), representan un importante problema a nivel mundial que se intensifica con el tiempo al no existir formas efectivas de tratarlos o aprovecharlos (Reguengo et al., 2022). La mayoría de los SA no se tratan ni se utilizan y, en muchos casos, suelen eliminarse mediante la quema, lo que conduce a un aumento indeseado de los gases de efecto invernadero; otros SA se eliminan en vertederos no controlados. Una gestión inadecuada de los residuos puede provocar una grave contaminación ambiental, con un impacto negativo tanto en la salud humana como en la salud animal (Grimaldi et al., 2022).
Sin embargo, se debe destacar que estos subproductos siguen siendo ricos en compuestos bioactivos y las partes no comestibles a menudo contienen incluso una mayor cantidad de dichas sustancias que las partes comestibles, por lo que pueden representar una buena fuente de nuevos productos útiles, en el contexto del tema de la sostenibilidad y de acuerdo con el concepto de economía circular (Tabla 1). De hecho, se presta cada vez más atención a alcanzar el objetivo de una Economía de Residuo Cero, en la cual los residuos se reintegran al ciclo productivo, convirtiéndose en un nuevo recurso (Grimaldi et al., 2022; Priyanka et al., 2024).
En este contexto, los subproductos de origen vegetal tienen un alto valor nutricional debido a su contenido de carbohidratos, proteínas, fitoquí-micos y/o antioxidantes en comparación con otros SA. Las dos categorías principales de subpro-ductos agroindustriales son agrícolas e indus-triales. Los residuos de campo y de procesos son categorías adicionales de los residuos agrícolas. Los residuos del campo son subproductos del proceso de recolección de cultivos que permanecen en el campo. Si bien los residuos del proceso todavía están presentes incluso después de que el cultivo se transforma en otro recurso útil; los residuos del campo se componen de hojas, tallos, vainas, melazas, bagazos, cáscaras, semillas, paja, pulpas, raíces y otras sustancias que constituyen a estos desechos, que se utilizan para fabricar fertilizantes, alimentos para animales y otros fines variados. Además, cada año, los sectores de procesamiento de alimentos, incluidas las industrias de jugos, papas fritas, carnes, confiterías, frutas, verduras y la industria láctea producen una cantidad significativa de desechos orgánicos y efluentes asociados, lo que conforma a los residuos industriales (Rațu et al., 2023).
3. La revalorización de residuos agroindus-triales en el desarrollo de nuevos alimentos
Como se puede observar en la literatura, estos subproductos tienen un gran potencial para ser incluidos en la dieta humana, especialmente aquellos que son ricos en vitaminas, minerales, fibras, aceites y compuestos bioactivos con propiedades funcionales. Durante la última década, un gran número de investigaciones han demostrado que los subproductos son fuentes prometedoras de compuestos de alto valor con propiedades antimicrobianas y/o antioxidantes, entre muchas otras más (Grimaldi et al., 2022; Reguengo et al., 2022).
En la Tabla 2 se describen algunos ejemplos recientes de su aprovechamiento en el sector alimentario.
Los aislados de PS son de importancia en nutrición por su contenido de aminoácidos esenciales, incluidos aminoácidos de cadena ramificada, que el cuerpo necesita para la síntesis de tejidos, la energía y la salud. El alto contenido de leucina (50 – 75 % más que otras fuentes de proteínas), uno de los aminoácidos de cadena ramificada, en la PS podría su capacidad para estimular la síntesis de proteínas musculares. La suplementación con PS en personas que realizan ejercicios de resistencia promueve la adaptación e hipertrofia muscular, independientemente del modo de contracción.
La PS se comercializa como complemento dietéti-co y como coadyuvante en el desarrollo muscular en entrenamiento de resistencia. Debido a su rápida tasa de digestión, la PS proporciona una fuente rápida de aminoácidos que los músculos pueden absorber para reparar y reconstruir el tejido muscular. El uso de PS para mejorar los ejercicios aeróbicos de largo alcance (atletismo de fondo) y el entrenamiento de natación sólo se ha informado en términos de almacenamiento de glucógeno, antioxidación y metabolismo de lípidos (Chen et al., 2014; Mhamed et al., 2024).
El ejercicio moderado o el entrenamiento individual son beneficiosos para las funciones cardíacas y pulmonares, mejoran el rendimiento en el ejercicio y, como medicina preventiva, ayudan a reducir la incidencia de enfermedades crónicas; sin embargo, los entrenamientos de alta intensidad, como son el ejercicio aeróbico de largo alcance y la competición atlética, afectan la homeostasis del cuerpo, dando lugar a síndromes patológicos, por ejemplo, las funciones fisiológi-cas como son los sistemas oxidativos y la estructura de tejidos importantes, que se ven afectados por el ejercicio prolongado y de alta intensidad, debido a que se excede la resistencia del cuerpo.
Para evaluar el estado fisiológico, en entrenamientos de alta intesidad, son utilizados varios parámetros de bioquímica clínica, como son los biomarcadores de funciones orgánicas, incluyendo el aspartato aminotransferasa (AST), la alanina aminotransferasa (ALT), el lactato deshidrogenasa (LDH) y la creatina quinasa (CK). En este contexto, se encontró que la suplementación con PS reduce el aumento de peso y alivia la intolerancia a la glucosa, mejora la sensibilidad a la insulina y reduce el colesterol plasmático en un modelo animal de obesidad inducida por una dieta alta en grasas, lo cual se observó al encontrar controlados los valores bioquímicos de estos marcadores.
Por lo anterior, se puede decir que una combina-ción de ejercicio de resistencia y suplementación con PS puede beneficiar el rendimiento y la salud integral del deportista (Chen et al., 2014; Madureira et al., 2007; Mhamed et al., 2024). Sin embargo, se debe considerar que los beneficios atribuidos a este subproducto están en función de la salud del consumidor, y no deben descartarse los efectos adversos que podría tener un consumo excesivo bajo un mal estado de salud (por ejemplo, alteraciones en la salud hepática o renal) (Cava et al., 2024).
Por otra parte, la uva (Vitis vinífera) es una fruta comercial altamente valorada en el mundo; comúnmente se consume cruda o se utiliza para formular productos como mermeladas y jugos, fermentados como vinagres y vinos (Beres et al., 2016). Sin embargo, la producción de vino genera cada año alrededor de 20 Mt de residuos. Los residuos generados en la producción del vino también se conocen como subproductos, y en particular, el residuo sólido de la vinificación se llama orujo. Se estima que por cada 6 litros de vino que se elabora se obtiene aproximadamente 1 kg de orujo de uva; este subproducto corres-ponde a alrededor del 30% del total de uvas usadas para la vinificación (Ferrer-Gallego & Silva, 2022; López-Astorga et al., 2023).
El orujo de uva contiene entre el 10% y el 12% de piel y pulpa de uva, entre un 3% y un 6% de semillas y entre un 5% y un 7% de tallos (Figura 2) (Chowdhary et al., 2021). Es un importante subproducto en la industria vitivinícola y se ha descrito como una fuente interesante de componentes bioactivos, debido a la presencia de oligosacáridos, minerales, ácidos orgánicos comestibles (tartárico, málico y cítrico), etanol, fibra dietética y aceite de semilla de uva, así como extractos ricos en compuestos antioxidantes (polifenoles y antocianinas) (Ilyas et al., 2021; Onache et al., 2022).
Figura 2. Partes de la uva. Fuente propia.
Además, el contenido proteico del orujo del vino puede oscilar entre el 6% y el 15% (materia seca), dependiendo de la variedad de uva y las condiciones de cosecha. El orujo del vino tiene un perfil de aminoácidos similar al de los cereales, siendo rico en ácido glutámico y ácido aspártico, pero deficiente en triptófano y aminoácidos que contienen azufre; el contenido proteico de la piel es rico en alanina y lisina (Igartuburu et al., 1991).
El uso del subproducto de uva como fuente de compuestos bioactivos puede promover la economía circular en la cadena de suministros de la uva, brindando nuevas alternativas de reciclaje. Las investigaciones relacionadas con el uso del orujo de uva demuestran su potencial en el desarrollo de cosméticos, alimentos sólidos y bebidas beneficiosas para la salud. En la Tabla 4 se muestran algunas aplicaciones en la industria de alimentos. Se destaca el uso de componentes o extractos del orujo de uva en el desarrollo de diversos alimentos, resaltando propiedades como la mejora en el color, perfil proteico, contenido de compuestos fenólicos e incremento de la capacidad antioxidante de los alimentos. Entre los productos analizados de la literatura se observa un importante énfasis en el desarrollo de bebidas adicionadas con algún componente de este subproducto. La composición química del orujo de uva principalmente consiste en compuestos polifenólicos (antocianinas, flavonoles, flavan-3-oles, procianidinas), compuestos orgánicos voláti-les, ácidos fenólicos, terpenoides, resveratrol y fibra, los cuales han sido relacionados con propie-dades antiinflamatorias, anticancerígenas, antimi-crobianas, cardiovasculares y antioxidantes (Abreu et al., 2024; Caponio et al., 2023; Lingua et al., 2016). Una de las propiedades más interesantes del orujo de uva es su contenido de compuestos antioxidantes; en este sentido varios autores han evaluado el potencial antioxidante de este subproducto en la elaboración de bebidas, como es el caso de Aguilar et al. (2018), quienes reportaron que el uso del orujo aporta polifenoles adicionales que da como resultado una bebida con una promisoria actividad antioxidante y potenciales beneficios para la salud.
En los últimos años, se han registrados diversas patentes de bebidas preparadas con suero lácteo, adicionadas con diferentes ingredientes naturales como son: mango, plátano, papaya, mandarina, bayas, manzanas, cerezas, pera, melón y zanahoria y los subproductos de estas. Varios investigadores han utilizado aditivos de aromas como son: vainilla, almendra, chocolate, menta entre otras (Khan et al., 2021). Las bebidas que contienen proteína de suero lácteo son más atractivas en el mercado debido a la calidad nutricional que proporcionan (Beecher et al., 2008).
5. Desafíos actuales y futuros
Los SA representan un problema ambiental y de gestión para las empresas, a pesar de que contienen compuestos bioactivos de gran interés y con beneficios reportados a la salud. A partir de esto una estrategia de uso y para favorecer la economía circular es el enriquecimiento de alimentos con los subproductos de la vinificación, como el orujo y los compuestos extraídos del mismo, que se han utilizado para generar alimentos funcionales al introducirlos como ingredientes en la formulación de productos como helados, aderezos, quesos, yogures, leches fermentadas y otras bebidas (Costa et al., 2021). El uso del suero lácteo al ser un producto con gran contenido de vitaminas, minerales, proteínas, y lactosa (Torres & Castillo, 2006) se ha enfocado en las áreas biotecnológica y alimentaria, para el desarrollo de cosméticos, bioplásticos, biocom-bustibles, bioproductos y alimentos. Entre los alimentos desarrollados se encuentran el suero en polvo y las bebidas funcionales (Zandona et al., 2021).
Los consumidores reconocen la importancia de la correlación entre la dieta y la salud para proteger su bienestar general. En el mercado, específi-camente en la nutrición deportiva, el uso de orujo y suero de leche podrían representar no solo una gran oportunidad de revalorización de estos dos SA, sino de generar beneficios en el rendimiento físico, homeostasis metabólica, estrés oxidativo y recuperación de los deportistas (Cases et al., 2017, Lafay et al., 2009, Mhamed et al., 2024).
Con un enfoque presente y futuro surgen diversos desafíos en el desarrollo de bebidas funcionales para deportistas, pues dentro de los objetivos está desarrollar y evaluar bebidas para diferentes tipos de entrenamiento como fuerza (anaerobio), resistencia (aerobio), potencia, velocidad, agilidad, flexibilidad, entre otros, para mejorar los parámetros de interés en los deportistas; asimismo, generar bebidas con una mayor biodisponibilidad de compuestos bioactivos, mayores propiedades de hidratación para recuperar las pérdidas de electrolitos propias del ejercicio y con pre/pro/post/sim bióticos que mejoren el rendimiento deportivo. Pero para esto, el determinar los métodos de procesamiento para la elaboración de las bebidas, ya sea a través del uso o no de tratamientos térmicos o tecnologías emergentes, constituyen una oportunidad de investigación. Finalmente, las bebidas desarro-lladas deben no solo tener buenas propiedades nutricionales y efectos positivos en la salud de los deportistas, sino ser tener propiedades censo-riales agradables y que los compuestos bioactivos sean estables durante el almacenamiento.
6. Conclusiones
La utilización de los subproductos agroindus-triales son una alternativa prometedora para reducir el impacto ambiental y crear productos funcionales que beneficien a los consumidores como a la industria. Estos subproductos tienen el potencial de reemplazar ingredientes conven-cionales, lo que no solo reduce lo que se conoce como residuos o desechos, sino que también aporta valor añadido a los productos finales. Además, nuevas investigaciones han demostrado que los consumidores están cada vez más interesados por cuidar su salud dentro de un estilo de vida deportista, generando grandes oportu-nidades de mercado para el desarrollo de nuevos productos de bebidas para deportistas. Por lo cual, se debe seguir explorando tecnologías innovadoras que permitan la gestión de los residuos agroindustriales, que promuevan la adopción de prácticas sostenibles en la industria alimenticia para bebidas deportivas.
Agradecimientos
Agradezco a la Universidad Autónoma de Querétaro por el apoyo y especialmente a los colaboradores Dra. Lucía G. Abadía García, Dra. Ma. Sandra Hernández López, Dra. Diana Amaya Cruz, Dr. Eric L. Huerta Manzanilla y la Dra. Magdalena Mendoza Sánchez por guiarme y apoyarme en la investigación.
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