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Ya se está produciendo una reducción constante de las dietas convencionales basadas en los animales en medio de una gran preocupación por el impacto negativo del calentamiento global. En comparación con las dietas basadas en animales, las dietas basadas en plantas se asocian con una mejor utilización de los recursos primarios, produciendo menos emisiones de CO2 en el curso de su producción y utilizando prácticas ambientales menos dañinas. Sin embargo, la obtención de una cantidad significativa de los nutrientes contenidos en los productos agrícolas no siempre es fácil, por numerosas razones.

Utilizaremos las hojas de yuca como caso de estudio para ejemplificar cómo los compuestos tóxicos y antinutrientes de origen natural nos han impedido -hasta ahora- acceder a este recurso enormemente desaprovechado de millones de toneladas de proteínas, fibras dietéticas y prebióticas, carotenoides provitamina A y vitaminas B1, B2, B3 y C.1-3

La yuca

El cultivo de la yuca desempeña un papel importante, tanto en términos de seguridad alimentaria como de cultivo comercial, y ofrece oportunidades útiles para mantener los medios de vida de millones de agricultores en 105 países tropicales y subtropicales.1-3 Su plantación es de bajo mantenimiento en cuanto a las necesidades de agua y suelo, así como a la inversión de tiempo, mano de obra y dinero que requiere, lo que lo convierte en un excelente candidato para las zonas pobres con periodos de sequía prolongados.1,4

Según los datos de la Base de Datos Estadísticos Corporativos de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAOSTAT) de 2017, Nigeria es el primer productor de raíces de yuca del mundo, con una cifra de producción de 59,5 millones de toneladas que corresponde al 20 por ciento de la producción mundial. Ghana también es un actor importante, ya que produce 18,5 millones de toneladas de raíces de yuca, lo que equivale al 6% de la producción mundial. Aunque la yuca se cultiva principalmente por sus raíces amiláceas, sus hojas también son comestibles tras los tratamientos necesarios y se utilizan en los platos locales de África como una buena fuente de proteínas y micronutrientes, aunque todavía se la denomina el «alimento de los pobres».4

Las hojas de la yuca tienen un alto contenido en proteínas, que alcanza el 38% de materia seca, y un perfil de aminoácidos bien equilibrado. Dependiendo del cultivar, el contenido de fibra dietética bruta en las hojas de yuca puede alcanzar hasta el 20 por ciento de su peso seco, superando en un factor de dos al de las raíces. Las hojas también son ricas en vitaminas como la B1, B2, B3, C, carotenoides provitamina A (pVAC) y minerales, que, junto con la proteína, podrían aprovecharse mejor para ayudar a aliviar la desnutrición y reducir el retraso del crecimiento, es decir, las poblaciones con desnutrición crónica en los mercados en desarrollo. La disminución del retraso en el crecimiento se ha fijado como segundo Objetivo de Desarrollo Sostenible de la Organización de las Naciones Unidas (ONU) y representa un reto importante en el África subsahariana junto con la carencia de vitaminas A y B.

La carencia de vitamina A, que afecta sobre todo a niños y mujeres, provoca alteraciones en la visión, disminuye la capacidad de luchar contra las infecciones y reduce la tasa de crecimiento y el desarrollo óseo, llegando incluso a provocar la muerte de los niños en casos graves. En los países en vías de desarrollo, las plantas son la principal fuente de vitamina A en forma de pVACs, que presentan una absorción muy deficiente debido a que quedan atrapados en los orgánulos y paredes celulares de las plantas. La biodisponibilidad de los pVAC puede aumentar hasta seis veces durante el procesamiento (por ejemplo, la homogeneización mecánica), mientras que el concepto de utilizar los pVAC como ingrediente alimentario añadido beneficia su bioaccesibilidad hasta un orden de magnitud.5

La mejora de la composición de los alimentos procesados mediante la inclusión de mayores cantidades de proteínas, fibra dietética y prebiótica y otros ingredientes valiosos está en consonancia con las directrices nutricionales modernas. Por ejemplo, el consumo de fibras dietéticas (FD) se ha relacionado con la disminución del riesgo de numerosos trastornos de la salud, como las enfermedades cardiovasculares, la diabetes de tipo II y el estreñimiento, y se cree que proporciona un efecto saciante.6-8

A pesar de los beneficios de una dieta rica en FD, la ingesta recomendada (20-35g/día)9 rara vez se cumple para la gran mayoría de la población general, especialmente en los mercados desarrollados. Por lo tanto, la inclusión de ingredientes de DF en los alimentos procesados podría servir como medio alternativo para aumentar el consumo de fibra dietética de la población general. Sin embargo, aumentar el contenido de DF, proteínas o, de hecho, cualquier otro ingrediente valioso, representa un reto considerable de costes de formulación de productos para la industria alimentaria. De ello se desprende que la extracción y purificación rentable de ingredientes alimentarios valiosos de las hojas de yuca puede ser muy útil para mejorar la composición de las formulaciones alimentarias comerciales tanto en los mercados desarrollados como en los que están en vías de desarrollo.

La tabla 1 representa el potencial económico de las hojas de yuca, asumiendo dos niveles de aislamiento de los ingredientes (simple y detallado) y utilizando los precios de los ingredientes B2B. El potencial económico de una tonelada de hojas frescas y un proceso de biorrefinería simple puede alcanzar aproximadamente 563 libras esterlinas.

Las hojas de yuca tienen el mismo rendimiento en términos de material fresco que las raíces, por lo que la producción mundial anual de hojas puede estimarse en cerca de 300 millones de toneladas. En cambio, el volumen estimado de hojas consumidas es inferior a un millón de toneladas al año.1 Esto es fácilmente comprensible, ya que la mayor parte del consumo de hojas se destina únicamente al uso doméstico y tiene lugar tras un proceso de desintoxicación doméstico bastante largo que implica el machacado o la molienda seguido de un largo calentamiento. Lamentablemente, no existe una explotación industrial práctica de las hojas de yuca, ni como producto agrícola legítimo ni como fuente de ingredientes alimentarios. La causa principal de que las hojas de yuca no se valoricen industrialmente es la elevada toxicidad de las hojas debido a los glucósidos cianogénicos y, en menor medida, a la existencia de otros componentes antinutricionales, como el fitato, el oxalato y el inhibidor de la tripsina.10,11

Las hojas de la yuca contienen altos niveles de glucósidos cianogénicos (95 por ciento de linamarina y cinco por ciento de lotaustralina), que se encuentran dentro de las vacuolas de cada célula y pueden ser hidrolizados por la linamarasa basada en las paredes celulares. Tras la disrupción celular, la linamarasa genera glucosa y acetona cianohidrina, que se descomponen en cianuro de hidrógeno (HCN) volátil y tóxico.12

Este último paso puede ocurrir espontáneamente o como resultado de la acción enzimática de la α-hidroxinitrilasa, que también está unida a la pared celular.13,14 El cianuro de hidrógeno (HCN) es muy tóxico tanto para los seres humanos como para los animales, y se sabe que la ingestión de 50 a 100 mg puede causar muertes.11 La toxicidad crónica inducida por la dieta es otra de las principales causas de preocupación, especialmente para las poblaciones en las que la yuca es un alimento básico. El konzo, la neuropatía atáxica tropical, la exacerbación del bocio y el cretinismo son los trastornos de toxicidad de la yuca más frecuentemente reportados.2,11 Para prevenir la toxicidad crónica, el Codex ha propuesto desde 1991 un límite máximo de 10 mg de HCN/Kg de harina de yuca.11

Además de la ingestión, se sabe que la descarga de cianuro de hidrógeno gaseoso en el medio ambiente es muy peligrosa durante el procesamiento industrial de la raíz de yuca e incluso a nivel doméstico.15 El Consejo Nacional de Investigación de EE.UU. (2002) estableció niveles guía de exposición aguda (AEGL-3) basados en la mortalidad para el HCN inhalado entre 30mg/m3 para una exposición de 10 minutos hasta 7,3mg/m3 para una exposición de ocho horas. El NRC (2002) informó de un AEGL-1 no incapacitante en el rango de 2,8mg/m3 para una exposición de 10 minutos hasta 1mg/m3 para una exposición de ocho horas. La susceptibilidad de las hojas de yuca a una rápida descomposición, junto con la pérdida de la integridad celular y los niveles de cánidos hasta 20 veces más altos que los de las raíces de yuca9 , sugiere que se espera que las hojas frescas descarguen cantidades significativas de cianuro de hidrógeno venenoso en su entorno inmediato. Por lo tanto, cualquier enfoque para la desintoxicación industrial que vaya a desembocar en el transporte de varias toneladas y el almacenamiento de decenas de toneladas de hojas no sólo debe centrarse en el cumplimiento del límite de ingestión del Codex de 10mg/kg de producto final, sino que también es importante aplicar estrategias de mitigación de riesgos para garantizar que las emisiones de cianuro de hidrógeno estén lejos del AEGL-3 que pone en peligro la vida y se contengan en un AEGL-1 no incapacitante.

Además, los procesos convencionales de desintoxicación mencionados en la literatura para las hojas de yuca son intensivos en mano de obra y energía, por lo que no es fácil aprovechar industrialmente la gran cantidad de hojas que se desechan después de la cosecha. Además, los compuestos tóxicos y antinutricionales residuales que quedan en las hojas hacen que estos métodos no sean lo suficientemente eficaces y limitan la explotación de este recurso potencialmente tan beneficioso. Por consiguiente, se necesita un enfoque de desintoxicación más ecológico y eficaz para facilitar la utilización industrial de las hojas de yuca.

Dado nuestro análisis de riesgos, una parte importante de cualquier proceso industrial implicará la prevención de las emisiones de cianuro de hidrógeno, garantizando así que la biomasa de las hojas no suponga una amenaza para la salud y la seguridad del público y de las personas implicadas en el transporte, el almacenamiento y el procesamiento de grandes volúmenes de hojas de yuca.

Guiados por estos pensamientos y financiados por un proyecto UoR-GCRF (Global Challenges Research Fund), tuvimos la suerte de llegar a la prueba de concepto de un enfoque de desintoxicación de base industrial, que implica el secado al sol de las hojas de yuca en la granja para lograr una primera reducción de cianuro inducida por el secado y prevenir cualquier otra emisión de cianuro. A continuación, las hojas secas se convierten en polvo mediante una molienda industrial de impacto. El polvo se reconstituye en agua y el pH de la suspensión se mantiene entre 3,5 y 4 para evitar reacciones no deseadas. Mediante la decantación y la microfiltración se obtiene una harina de hojas húmeda con niveles de cianuro no detectables. El secado convencional posterior produce una harina de hojas.

El primer día se presentó a los delegados el avance de la desintoxicación y la información contextual que relata la producción agrícola y los beneficios nutricionales que ofrece, junto con detalles sobre la agricultura y la economía en el África subsahariana. El segundo día, los delegados se centraron en la selección del mejor camino para la explotación industrial del avance.

El establecimiento de un proceso técnica y financieramente viable para generar ingredientes alimentarios de hojas de yuca libres de tóxicos y antinutrientes (T&AfCL) se consideró una prioridad absoluta. La mayoría de los delegados expresó una fuerte preferencia por que los ingredientes alimentarios T&AfCL se presenten en forma de harinas/polvos mínimamente refinados para minimizar el tiempo de desarrollo y los costes de producción del refinamiento de dichos ingredientes. Los delegados sugirieron que, dada la abundancia de hojas de yuca y su bajo precio comercial, estos ingredientes alimentarios T&AfCL podrían convertirse en un vehículo para promover una nutrición asequible en toda el África subsahariana.

Creemos que el camino a seguir para las hojas de yuca, así como para otros recursos vegetales sin explotar, requiere un enfoque adicional en el desarrollo de tecnologías que puedan ofrecer la desintoxicación y la eliminación de compuestos antinutrientes. Para hacer frente a la escasa absorción de nutrientes procedentes de fuentes vegetales será necesario explorar la relación entre la estructura del tejido vegetal y la liberación de nutrientes en el intestino.

1. Latif S, Müller J. Potential of cassava leaves in human nutrition: Una revisión. Trends in Food Science & Technology 2015, 44, 147-158
2. Burns AE, Gleadow RM, Zacarias AM, Cuambe C E, Miller RE, Cavagnaro TR. Variaciones en la Composición Química de las Hojas y Raíces de Yuca (Manihot esculenta Crantz) Como Afectadas por la Variación Genotípica y Ambiental. Journal of Agricultural and Food Chemistry 2012, 60, 4946-4956
3. Montagnac JA, Davis CR, Tanumihardjo SA. Valor nutricional de la yuca para su uso como alimento básico y avances recientes para su mejora. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 2009, 8, 181-194
4. Achidi AU, Ajayi OA, Bokanga M, Maziya-Dixon B. The use of cassava leaves as food in Africa. Ecol Food Nutr 2005, 44, 423-435
5. Hof KHV, West CE, Weststrate JA, Hautvast JGAJ. Dietary factors that affect the bioavailability of carotenoids. J Nutr 2000, 130, 503-506
6. Lattimer JM, Haub MD. Efectos de la fibra dietética y sus componentes en la salud metabólica. Nutrients 2010, 2, 1266-89
7. Kristensen M, Jensen MG. Dietary fibres in the regulation of appetite and food intake. Importancia de la viscosidad. Appetite 2011, 56, 65-70
8. Harris PJ, Smith BG. Plant cell walls and cell-wall polysaccharides: structures, properties and uses in food products. International Journal of Food Science & Technology 2006, 41, 129-143
9. Redgwell RJ, Fischer M. Dietary fiber as a versatile food component: Una perspectiva industrial. Mol Nutr Food Res 2005, 49, 521-535
10. Latif S, Zimmermann S, Barati Z, Muller J. Detoxificación de las hojas de yuca mediante tratamientos térmicos, de bicarbonato de sodio, enzimáticos y ultrasónicos. J Food Sci 2019, 84, 1986-1991
11. Montagnac JA, Davis CR, Tanumihardjo SA. Técnicas de procesamiento para reducir la toxicidad y los antinutrientes de la yuca para su uso como alimento básico. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 2009, 8, 17-27
12. Sornyotha, Kyu KL, Ratanakhanokchai K. Purification and detection of linamarin from cassava root cortex by high performance liquid chromatography. Food Chem 2007, 104, 1750-1754
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14. Bradbury JH, Denton IC. Métodos suaves de procesamiento de las hojas de yuca para eliminar los cianógenos y conservar los nutrientes clave. Food Chem 2011, 127, 1755-1759
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Agradecimiento

Los autores desean agradecer el apoyo financiero del proyecto «Converting cassava leaves into marketable food ingredients» UoR-GCRF.