Actualmente, en la región de Lambayeque, cada vez es más creciente el número de empresas agroindustriales que se dedican al procesamiento de frutas y hortalizas, lo que ocasiona una considerable producción de residuos. Al igual que el Mercado Mayorista Moshoqueque, el mayor centro de abastos del norte del país, ubicado en el distrito de Leonardo Ortiz, provincia de Chiclayo, existen otros mercados que no tienen una adecuada disposición por desconocimiento de los productores, donde los residuos muchas veces van a formar parte de la basura. Cabe señalar que los residuos vegetales (cáscaras, pepas, semillas de frutas y hortalizas) contienen un gran número de metabolitos secundarios con potenciales aplicaciones industriales. Por su parte, el espectrómetro de masas permitirá analizar su composición y estructura con gran precisión, aun a concentraciones muy bajas. Una vez que la población conozca las bondades de este equipo y su aplicación en los análisis de residuos vegetales, se comenzará a valorarlo e, incluso, puede ser factible la creación de puestos de acopio y selección de residuos en los centros de investigación como destino final, con beneficios económicos para el acopiador. De esta manera, se evita que dichos residuos sean arrojados a los cuerpos de agua o suelos y que contribuyan a la contaminación ambiental. La Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo, al ser uno de los ganadores del proyecto FONDECYT para el equipamiento científico a nivel nacional, con la adquisición del espectrómetro de masa, logrará el fortalecimiento académico de la universidad con una calidad que asegura la fiabilidad de los análisis y el soporte de investigaciones de gran relevancia, así como la confianza del sector empresarial y de la sociedad.

Objetivo general

Identificación y cuantificación de metabolitos secundarios con fines de industrialización a partir de residuos orgánicos vegetales de la región Lambayeque utilizando espectrometría de masa.

Objetivo específico 1

Adquisición del equipo y puesta en marcha.

Objetivo específico 2

Identificar y cuantificar metabolitos secundarios con fines industriales a partir de residuos orgánicos vegetales de la región Lambayeque utilizando espectrometría de masa.

Descripción

La problemática de acumulación de residuos sólidos urbanos tanto orgánicos como inorgánicos se ha venido incrementando en los últimos años, teniendo efectos negativos en el medio ambiente y en la sociedad, expresado a través de la insalubridad, contaminación del agua, aire y suelo, efecto invernadero, destrucción de ecosistemas, entre otros.

De acuerdo al Organismo de Evaluación y Fiscalización Ambiental (OEFA, 2014), en el Perú, se genera 19,735 toneladas de residuos sólidos por día, disponiéndose solo el 38% en rellenos sanitarios y en reciclaje. De esta forma, la basura se ha convertido en el segundo mayor problema del país. Así, la gestión de los residuos sólidos urbanos también se ha convertido en el problema álgido que enfrentan los gobiernos locales, cuyo origen tiene factores de índole económico, social, cultural y tecnológico.

El principal indicador ambiental analizado con respecto a la generación per cápita de residuos sólidos (GPC), según la Municipalidad Provincial de Chiclayo (2012), en el distrito de José Leonardo Ortiz, es 0.577 kg/hab/día, situándose por encima del distrito de La Victoria y también por encima de la provincia de Chiclayo (0.511 kg/hab/día). Posteriormente, para el 2014, en el estudio de caracterización realizado por la municipalidad del distrito de José Leonardo Ortiz, la generación de residuos sólidos se incrementó en 0.590 kg/hab/día, equivalente a 187.68 toneladas por día. En el 2018, la estimación en la proyección de la generación de residuos sólidos de origen domiciliario es 113.83 toneladas por día, lo que se traduce en 41,548 toneladas al año. Por su parte, los residuos de origen no domiciliario ascienden a 37.65 toneladas por día, que equivale a 13,744 toneladas al año.

Asimismo, la composición física de los residuos sólidos domiciliarios en José Leonardo Ortiz sería liderada por materia orgánica (77.2%); otros (cuero, ceniza, porcelana), que representa el 3.7%; y polietileno de alta densidad (PEAD), que representa el 1.7% (Municipalidad Provincial de Chiclayo, 2012).

En el 2014, el estudio de caracterización de residuos en el distrito de José Leonardo Ortiz observa que la materia orgánica representa un importante 55.84% del total de residuos sólidos. Con respecto al material reciclable, los plásticos se encuentran en un 2.02% del total de residuos, siendo el más predominante el plástico duro con un 1.39% del total.

Estos indicadores reflejan los hábitos de consumo, aunque no son porcentajes altos como lo representa la materia orgánica, pero el uso generalizado de los envases y empaques va en aumento actualmente. Otros de los materiales reciclables es el papel (blanco, periódico, mixto), que representa un 3.10% del total; el cartón (mixto y marrón) es el 2.08% del total; y el vidrio (botellas) alcanza hasta un 1.51% del total de los residuos (Municipalidad del Distrito de José Leonardo Ortiz, 2012).

Otro de los parámetros importantes es la densidad o peso volumétrico de los residuos sólidos, que, en el caso del distrito de José Leonardo Ortiz, equivale a 199,23 Kg/m³. Considerando al Gobierno Regional de Lambayeque (2017), el 64% de la basura producida en la región Lambayeque proviene del distrito de José Leonardo Ortiz. En ese sentido, la propuesta del proyecto de investigación tiene relevancia al estar aportando información científica sobre la composición y los elementos fisicoquímicos de los desechos vegetales, los mismos que permitirían motivar una adecuada segregación para, luego, aprovecharlos con fines industriales. Ello puede generar emprendimientos que mejoren las condiciones económicas de los involucrados y, al mismo tiempo, contribuyen a mejorar las condiciones ambientales.

Institución responsable del equipamiento

Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo

RUC: 20105685875

Tipo de entidad: Universidad

Régimen: Público

Tipo de organización: Sin fines de lucro

Departamento: Lambayeque

Provincia: Lambayeque

Distrito: Lambayeque

Dependencias: Facultad de Ingeniería Química e Industrias Alimentarias, Laboratorio General de Biotecnología

Entidad colaboradora asociada

Universidad Privada del Norte

RUC: 20215276024

Tipo de entidad: Universidad

Régimen: Privado

Departamento: Lima

Provincia: Lima

Distrito: Santiago de Surco

Entidad colaboradora de interés de uso

Gobierno Regional de Lambayeque

RUC: 20479569780

Tipo de entidad: Empresa

Régimen: Público

Departamento: Lambayeque

Provincia: Chiclayo

Distrito: Chiclayo

Municipalidad Provincial de Lambayeque

RUC: 20141784901

Tipo de entidad: Empresa

Régimen: Público

Departamento: Lambayeque

Provincia: Chiclayo

Distrito: Chiclayo

Investigador principal

Nombres: Noemi

Apellido paterno: León

Apellido materno: Roque

Entidad: Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo

Dependencia: Facultad de Ingeniería Química e Industrias Alimentarias

Coinvestigadores

Nombres: Blanca Margarita

Apellido paterno: Romero

Apellido materno: Guzmán

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo

Dependencia: Facultad de Ingeniería Química e Industrias Alimentarias

Nombres: Juan Carlos

Apellido paterno: Díaz

Apellido materno: Visitación

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo

Dependencia: Laboratorio General de Biotecnología

Nombres: Wilson Manuel

Apellido paterno: Castro

Apellido materno: Silupu

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad Privada del Norte

Dependencia: Escuela profesional de Ingeniería Industrial

Técnico

Nombres: Marcos Guillermo

Apellidos: García Paico

Entidad: Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo

Coordinador administrativo

Nombres: Ángel Wilson

Apellidos: Mercado Seminario

Entidad: Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo

Equipamiento mayor

Un equipo mayor es un equipo altamente sofisticado de un valor superior a S/. 600,000.00 que, por la relevancia de su uso en la investigación científica, tiene la capacidad de generar impacto regional y/o nacional en relación con la disponibilidad de tecnología. En ese sentido, la adquisición del equipo permitirá cubrir necesidades de acceso a tecnologías de investigación de alto costo que, por una parte, no se encuentran suficientemente desarrollados (por debajo de estándares nacionales); y, por otra parte, aún no se hallan disponibles en la región o el país.

Nombre del equipo mayor

Espectrómetro de masas de simple cuadrupolo

Descripción condiciones técnicas

El equipo se denomina espectrómetro de masas de simple cuadrupolo (modelo: LCMS 2020). Los sistemas de cromatografía líquida con detectores de masa son el siguiente nivel para el moderno análisis cromatográfico. Estos sistemas ya no están limitados a los detectores tradicionales (UV, UV-VIS, PDA o de otros sistemas de detección específica). El LCMS 2020 permite obtener datos de confirmación de masa, que ayudan a determinar la identidad de los compuestos problema. Este equipo hace posible reducir al mínimo los problemas relacionados con las impurezas de la muestra, las mismas que pueden interferir en el registro de los picos obtenidos tras la elución, obteniendo una mejor separación, rendimiento y productividad, combinada con una alta velocidad de análisis, gracias a su recientemente diseñado cuadrupolo de masas.

Las principales características del LCMS 2020 son las siguientes: alta velocidad, excelente sensibilidad y muy buena exactitud/reproducibilidad. Esto le permite llevar a cabo una detección rápida, exacta y precisa de las impurezas presentes en muestras de diferentes campos de aplicación, tales como la industria farmacéutica, la agroindustria, el medio ambiente, los alimentos, la biotecnología, la investigación y desarrollo, el análisis clínicos, entre otros.

Lugar donde se instalará el equipo

El equipo se instalará en una dependencia del Laboratorio de Química Analítica y Fotometría de la Facultad de Ingeniería Química e Industrias Alimentarias en la ciudad universitaria de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo, Av. Juan XXIII N.° 391 – Lambayeque, región Lambayeque.

Nombre del equipo secundario

Centrifuga de mesa digital refrigerada

Descripción condiciones técnicas

Este equipo se utilizará para la separación del sobrenadante del extracto antes del análisis de espectrometría de masa, por lo que los extractos se conservan tratando a temperatura menores a 20 °C para la conservación de los metabolitos en estudio.

Nombre del equipo secundario

Molino universal

Descripción condiciones técnicas

Este equipo se utilizará en la actividad de caracterización química de los residuos de frutas (cáscaras y semillas) y desperdicios del mercado, en la etapa de molienda de las muestras secas.

Nombre del equipo secundario

Rotador biológico rs-24 c/plataforma prs-26

Descripción condiciones técnicas

El equipo servirá para la actividad de extracción del compuesto antioxidante, que se realizará en un agitador móvil a temperatura ambiente durante 90 min a una velocidad de agitación de 120 rpm.

Nombre del equipo secundario

Purificadora agua tipo I y III c. lámpara

Descripción condiciones técnicas

Arium mini es el único sistema de agua ultrapura con tecnología bagtank integrada. Su diseño de bolsa de 5 litros, originalmente desarrollada para la industria farmacéutica. Está integrada en el panel lateral del equipo. La bolsa de alta calidad ofrece condiciones óptimas para almacenar su agua pura pretratada para la producción de agua ultra pura tipo I.

Proyección de uso

Debido a que esta tecnología es reciente, pero los investigadores que forman parte del proyecto cuentan con una amplia red de colaboraciones, se estima que el equipo se usará al menos 20 horas por mes. Tomando en cuenta el periodo de trabajo en una universidad (9 meses al año), se espera que sea usado por encima de las 180 horas anuales.

Los usuarios serían los siguientes: Dr. Noemí León Roque, Dr. Blanca Margarita Romero Guzmán, MSc. Juan Carlos Díaz Visitación y el Dr. Wilson Manuel Castro Silupu. Asimismo, la Gerencia Regional de Recursos Naturales y Gestión Ambiental. Además, se espera realizar el 60% del uso por investigadores de la entidad solicitante y el 40% restante por investigadores de las entidades colaboradoras y otras que pueden ir acoplándose al proyecto. Para este efecto, se continuarán realizando labores de colaboración con otras universidades y centros de investigación. Aparte, es necesario entender que, además del uso del equipo para el procesamiento de la información, se ha considerado un periodo de 3 meses para el procesamiento de los datos.

Desarrollo de modelos predictivos de la calidad de alimentos basados en tecnología de imágenes THz

Tipo de proyecto: Investigación aplicada

Sectores: Agroindustria y elaboración de alimentos

Tipo de sector: Estratégico

Área de conocimiento OCDE: Ingeniería y Tecnología

Subárea de conocimiento OCDE: Ingeniería Química

Disciplina de conocimiento OCDE: Ingeniería de Procesos

Departamento: Lambayeque

Provincia: Lambayeque

Distrito: Lambayeque

Descripción

El incremento sostenido del desarrollo de la agroindustria en Lambayeque y los grandes centros de expendio de productos alimenticios de origen vegetal generan externalidades, tales como la acumulación creciente de residuos orgánicos. Esta acumulación de residuos no es aprovechada a pesar del potencial de uso que representa en las ramas de la industria química, alimentaria, farmacéutica, entre otros, según la naturaleza de los mismos.

Los residuos orgánicos, además de ser una gran pérdida de materiales valiosos, plantean graves problemas de gestión, tanto desde el punto de vista socioeconómico como ambiental, así como representan en la actualidad un reto importante.

En este contexto, el proyecto espectrometría de masa para la identificación y cuantificación de metabolitos secundarios en vegetales tiene fines de industrialización, con el uso de espectrometría de masas como técnica analítica de gran potencial, que permite elucidar estructuras químicas, en base a la medición de la relación masa/carga de especies moleculares.

Teniendo en cuenta que los productos vegetales son una fuente primaria de los fitoquímicos, estudios recientes indican que dichos compuestos se encuentran en gran parte en residuos, tales como cáscaras, pepas, semillas de frutas y hortalizas, aportando sustancias antioxidantes que no se reaprovechan por desconocimiento y por falta de tecnología para identificar y cuantificar estos metabolitos.

En línea con lo antes mencionado, en el presente proyecto se resalta la importancia de la adquisición de un equipo mayor denominado espectrómetro de masa, que junto con otros instrumentos complementarios constituyen una tecnología avanzada, cuyos resultados de su aplicación generarán beneficios, dotando información científica para el desarrollo de la industria alimentaria, química y farmacéutica.

Con este equipo espectrómetro de masa, se va a identificar y cuantificar metabolitos secundarios de compuestos con propiedades antioxidantes que se encuentran en los residuos orgánicos de cáscaras, pepas y semillas de mango, maracuyá, frijol de palo, brácteas de alcachofa, entre otros, procedentes del proceso de elaboración de productos de las empresas dedicadas a la industrialización de jugos, pulpas, entre otros productos exportables de la región Lambayeque. Asimismo, se cuenta con grandes centros de expendio de productos alimenticios de origen vegetal que generan diariamente acumulación creciente de residuos orgánicos, como es el caso del Mercado Mayorista Moshoqueque, el mayor centro de abastos del norte del país, ubicado en el distrito de Leonardo Ortiz, provincia de Chiclayo. Conocer estos compuestos permitirá aprovechar los residuos orgánicos con fines industriales, aportando sustancias beneficiosas que no se reaprovechan por desconocimiento y por falta de tecnología para identificar y cuantificar dichos metabolitos.

En ese sentido, el presente proyecto generará un impacto positivo a la sociedad. La población conocerá las bondades de este equipo y su aplicación en los análisis de residuos vegetales, de tal manera que se comenzará a valorarlos. Incluso, puede ser factible la creación de puestos de acopio y selección de residuos en los centros de investigación como destino final, lo que trae beneficios económicos para el acopiador. Así, se evita que dichos residuos sean arrojados a los cuerpos de agua o suelos que contribuyen a la contaminación ambiental.