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LOS AGAVES Y SUS DERIVADOS:
TENDENCIAS CIENTÍFICAS, USO SOSTENIBLE Y PATRIMONIO

LOS AGAVES Y SUS DERIVADOS:
TENDENCIAS CIENTÍFICAS, USO SOSTENIBLE Y
PATRIMONIO
Rosa María Camacho Ruiz

Antonia Gutiérrez Mora
Anne Christine Gschaedler Mathis
Editoras
Agave y derivados:Tendencias científicas, uso sostenible y patrimonio
Primera edición: 2023
Diseño editorial: José Enrique Rentería Méndez

Diseño de portada: Nayeli Vallarta
© Por la edición: Rosa María Camacho Ruiz,

Antonia Gutierrez Mora, Anne Christine Gschaedler Mathis
© Todos los textos son propiedad de sus autores
D. R. © Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y

Diseño del Estado de Jalisco A.C.
Av. Normalistas 800, Colinas de La Normal, 44270 Guadalajara, Jal.
ISBN: 978-607-8734-56-6
Impreso y hecho en México

ÍNDICE
Introducción.................................................................................9
Prefacio........................................................................................11
1. Tendencias científicas sobre la biología del agave.............19

1.1 Aspectos relevantes del desarrollo sexual en el género Agave
y otras asparagáceas..........................................................................21
1.2 Micropropagación de Agave spp. Mediante proliferación de
yemas axilares en sistemas de inmersión temporal......................53
1.3 Avances en la criobiotecnología de Agave spp........................69
1.4 Propagación in vitro de Agave potatorum (tobalá) mediante
organogénesis axilar y callogénesis en medio sólido...................79
1.5 Anatomía, composición química y genómica de las fibras de
Agave spp............................................................................................93
1.6 Sycphophorus acupunctatus Gyllenhal plaga de los magueyes en
México...................................................................................................111
2. Ciencia y tecnología de bebidas de agave.........................131
2.1 Análisis de la diversidad microbiana y su inferencia funcional
durante el proceso de fermentación del pulque para la definición
de un microbioma central de esa bebida........................................133
2.2 Determinación de la sucesión de las comunidades de levaduras y
de los cambios fisicoquímicos en la producción de pulque comercial
en la hacienda de Xochuca, Tlaxco, Tlaxcala, México......................147
2.3 Caracterización metagenómica y evaluación de compuestos
volátiles en fermentaciones de mezcal del estado de Oaxaca.........165
2.4 Caracterización sensorial del mezcal: desde los aromas hasta las
preferencias...........................................................................................181
2.5 Huella espectral de bebidas destiladas de agave mediante
espectroscopia de infrarrojo..........................................................199
2.6 Comparación de cinco procesos fermentativos para la
elaboración de comiteco................................................................209
3. Fructanos y otros derivados del agave..............................219
3.1 Proceso de ultrafiltración de fructanos de agave: fouling
ensuciamiento de membranas de cerámica........................................221
3.2 Efecto de mezclas de fructanos lineales y ramificados sobre
la apoptosis in vitro en células de colon........................................233
3.3 Cinética de liberación de curcumina en microencapsulados de
alginato con agavinas y material lignocelulósico........................245
3.4 Encapsulación de Saccharomyces boulardii con agavinas: un nuevo
enfoque del uso de biomateriales de Agave angustifolia Haw............257
3.5 Obtención de saponinas de Agave angustifolia Haw por extracción
asisitida por microondas.......................................................................277
4. Aprovechamiento integral y sostenible de los agaves y sus
subproductos.............................................................................287
4.1 Materiales compuestos de matriz polimérica con refuerzo
celulósico: una alternativa de alto valor agregado para los agaves........289
4.2 Pruebas morfológicas y mecánicas de biocompositos de PLA/
fibras de agave fabricados mediante MDF.......................................303
4.3 Producción de etanol lignocelulósico a partir de bagazo de agave:
un caso de estudio a nivel piloto..........................................................317
4.4 Valorización de bagazo de agave mediante la creación de
biorrefinerías.........................................................................................337
4.5 Evaluación preliminar de los residuos líquidos agroindustriales de
Agave fourcroydes Lem. como prebiótico.............................................355
4.6 Capacidad espumante de extractos del guishe de Agave
lechuguilla.................................................................................................367
5. Aspectos socioculturales del agave: normatividad
y patrimonio..........................................................................379
5.1 Proyecto LAM: una alternativa para la conservación de agaves
regionales de Oaxaca............................................................................381
5.2 Resiliencia sociocultural en El Alto Mezquital, Hidalgo: el
maguey como símbolo de identidad y subsistencia..........................397
5.3 Perspectivas y limitaciones del sistema agroforestal del agave
llamado metepantle..............................................................................417
INTRODUCCIÓN
El conocimiento en torno a los agaves tiene una larga historia, desde

tiempos ancestrales el hombre ha establecido una relación con los
agaves; en particular en México, donde existe la mayor diversidad de
especies. El aprovechamiento de los agaves en México sigue vigente
en muchas comunidades, ejemplos de ello son el pulque, el aguamiel,
los mixiotes, el mezcal, los dulces tradicionales. Estos ejemplos de
aprovechamiento de los agaves representan conocimiento generado
y resguardado a lo largo del tiempo, son también patrimonio intan-
gible de los mexicanos, aportando identidad y tradición a muchas
comunidades.
De los agaves se obtiene comida, bebida, vestido y sustento, siendo
de vital importancia acompañar su aprovechamiento con su cuidado.
Existen muchos ejemplos de su uso sostenible a través del manejo
agroforestal, por ejemplo, el metepantle que diversifica el uso del suelo
y al mismo tiempo genera un ecosistema que permite al agave y otras
plantas ser exitosas en su cultivo, aprovechamiento y conservación.
Sin embargo, el aprovechamiento de los agaves ha sufrido, en algu-
nos casos, una evolución enfocada a la industrialización, ejemplo de
ello es el Agave tequilana, que ha sido aprovechado para la obtención
de tequila y se produce en monocultivo sin permitir a la planta su
reproducción por semilla limitando con esto la diversidad genética.
La reproducción masiva de clones de Agave tequilana implica nuevos
retos en su cultivo, aprovechamiento y conservación como son: plagas,
enfermedades y una incapacidad de hacer frente al cambio climático.
Este libro aborda la problemática del aprovechamiento sostenible
de los agaves desde diversos enfoques, por un lado, una mirada cien-
tífica para comprender la biología de los agaves, su manera de repro-
ducirse, la composición bioquímica de la planta, el aprovechamiento
de sus moléculas, los detalles en su reproducción in vitro, el manejo
y aprovechamiento de residuos generados por la industria. Aborda
también el estudio de bebidas de agave tradicionales como el pulque,
mezcal y comiteco, estudiando la diversidad de microorganismos que
participan en el proceso fermentativo. La obra se enfoca también en
9
Introducción
analizar el estado actual del manejo agroforestal de los agaves que

sigue haciéndose en algunas comunidades, plantea una propuesta de
recuperación de manejo en el esquema de metepantle. Por otro lado,
muestra ejemplos actuales exitosos de la conservación de la diversidad
de agaves y presenta a los agaves como forma de vida de las comu-
nidades. Esperamos que el lector encuentre en esta obra datos que
informen sobre la ciencia detrás de los agaves y a la vez haga evidente
la importancia de conservar la diversidad de agaves, dejarlos florecer
para abonar a la diversidad genética, promover la conservación de
las semillas, pero, sobre todo, que inspire a los lectores para trabajar
en la conservación del patrimonio asociado a los agaves, la riqueza
cultural, el conocimiento ancestral y el manejo agroforestal.
Rosa Maria Camacho Ruiz

Biotecnología Industrial
CIATEJ
rcamacho@ciatej.mx
10
PREFACIO
Los agaves, la verdadera planta de las maravillas
Pensemos en un maguey. Para los mexicanos, los magueyes son la

esencia de nuestro país, pero tal vez por eso rara vez se nos ocurre
que realmente son plantas muy raras. No son un árbol, aunque viven
muchos años, y a veces pueden tener tallos leñosos. No son un arbusto
ni son una hierba. ¿Entonces que son?
Los botánicos consideramos a los magueyes como plantas “rose-
tófilas”, o sea que crecen como una roseta, donde todas las hojas se
van produciendo a partir del centro y se ordenan alrededor de este.
Son plantas suculentas, lo cual quiere decir que en sus gruesas hojas
guardan mucha agua, esto les permite sobrevivir a la sequía gracias al
agua acumulada y a que presentan un tipo particular de fotosíntesis
que solo muestran este tipo de plantas, en donde los estomas de las
hojas se abren en la noche (cuando hace menos calor) y se pierde
menos agua, para permitir la entrada del bióxido de carbono (CO2)
a la hoja y realizar la fotosíntesis. Esta adaptación a la sequía es una
de las maravillas biológicas que presentan los agaves.
Los agaves viven muchos años –entre 7 y 30 o más– dependiendo
de la especie y las condiciones del lugar donde crecen. Al final de
su vida los agaves hacen una cosa sorprendente: producen una sola
inflorescencia gigante, que a veces llamamos quiote o escapo. Esta
inflorescencia puede llegar a medir hasta 16 metros o más, y es la in-
florescencia más grande del mundo vegetal. La inflorescencia produce
cientos de flores, que juntas producen a veces hasta litros de néctar
por noche, y muchísimo polen. Este esfuerzo reproductivo masivo
tiene una gran recompensa para la planta: las flores son visitadas y
polinizadas por diferentes animales voladores (desde pequeñas abe-
jas y avispas, hasta los murciélagos nectarívoros, principalmente del
género Leptonycteris y muchos otros animales, tanto vertebrados como
colibríes y otras aves e invertebrados como diferentes polillas), que
buscan el polen y el néctar como alimento. Los agaves generalmente
producen miles de semillas, de forma negra y triangular. Invito a
11
Prefacio
las/los lectores a empujar con ganas una inflorescencia madura de

agave –que se distinguen por tener los frutos ya secos y abiertos– y
les van a caer en la cabeza cientos de semillas –mismas que pueden
ser difíciles de sacar de su pelo–, pero vale la pena la experiencia.
Pueden germinar estas semillas y tener plantas de agave bebés en
poco tiempo. Este esfuerzo reproductivo masivo tiene un costo, y las
rosetas mueren poco después, es decir, es una reproducción suicida.
Pero que no se entristezcan las/los lectores. Por un lado, nuestro
agave seguramente dejó miles de semillas que van a producir una
nueva y vigorosa generación de plantas, ricas en variación genética.
Por otro lado, muchos agaves “hacen trampa” y aunque se muere la
roseta adulta, en la base o cerca de ella, por rizomas, dejan gran can-
tidad de pequeñas y medianas rosetas que tienen su mismo genotipo
y crecen rápido (todos son una clona). En ciertos agaves también se
pueden producir estos hijuelos en el lugar de las flores que no fueron
polinizadas o en el tallo de la inflorescencia. Esta floración masiva y
la polinización por murciélagos es otra de las maravillas de los agaves.
Por otra parte, los agaves son importantes para México desde
un punto de vista ecológico, ya que dominan grandes extensiones
de nuestros paisajes, regiones que se encuentran principal, pero no
exclusivamente, en las zonas más secas y semiáridas del país. Existen
magueyes en casi todo México –excepto en los bosques tropicales
más húmedos–. Además de ser abundantes, son muy importantes
ecológicamente, ya que representan lo que se ha llamado especies
clave: especies que si se perdieran (extinguieran) en un ambiente
dado, cambiaría toda la comunidad biológica, especialmente por la
gran cantidad de animales que se alimentan de su néctar y su polen,
pero también porque que se reproducen cuando no existen otras
fuentes de agua y alimento en el ecosistema. Estos animales pueden
ser polinizadores importantes de diferentes plantas. Por ejemplo, los
murciélagos del género Leptonycetris, que además polinizan muchas
otras especies ecológicamente importantes como son los cactus co-
lumnares, diferentes leguminosas, ceibas y otras bombacoideas o al
árbol de los guajes (Crescentia spp.), etc.
12
Luis E. Eguiarte
Y no debemos olvidar que los antiguos mexicanos, tanto en Me-

soamérica como en Aridoamérica, dependieron desde el principio de
los agaves para todas sus necesidades: para bebidas no alcohólicas,
como el aguamiel y para bebidas alcohólicas, como el pulque. El agave
cocido, especialmente la cabeza o piñas maduras, se consumieron
desde muy temprano por los humanos en México y el Suroeste de
los Estados Unidos para utilizarlo como fuente de carbohidratos. Las
plantas de agave, como bien se sabe, producen fibras muy resistentes,
cuya calidad, dureza y largo depende de la especie de agave, fueron y
aún siguen siendo utilizadas para producir telas, cuerdas, cepillos, re-
des, etc. Otros agaves se han utilizado como fuentes de saponinas, para
usarse como jabones y otros compuestos con funciones medicinales.
Además, para el México moderno, los agaves son muy importantes
para la economía del país por la gran cantidad de divisas que entran
debido a la venta internacional y nacional de tequila y mezcales. El
pulque sigue siendo de interés local, y se siguen utilizando agaves para
producir fibras y compuestos químicos, además existe mucho interés
por su potencial biotecnológico y para producir biocombustibles.
Para los biólogos como yo, los agaves son fuente de fascinación,
ya que son ejemplo de la acción de la selección natural, al generar las
adaptaciones que se mencionaron arriba –su fisiología que les permite
vivir en los lugares más secos del país y por su espectacular y suicida
biología reproductiva y polinización– como por su gran diversidad.
Aún no sabemos el número total de especies de agave que existen en
México o en el mundo (la mayoría solo se encuentran en nuestro país),
pero sin lugar a duda son más de 200. Todos los años se descubren
nuevas especies y, por otra parte, se ha encontrado que los linajes her-
báceos cercanos a ellos, como son los amoles (el género Manfreda)
y los nardos (el género Polianthes), son parte evolutiva del género
Agave, y que junto con ellos son uno de los ejemplos más notables en
el mundo vegetal de lo que se conoce como una radiación adaptativa,
donde de una sola especie original ancestral, por selección natural, han
evolucionado, en relativamente poco tiempo (unos 6 millones de años),
cerca de 250 especies.
13
Prefacio
Las ventajas evolutivas que presentaba el agave ancestral y que

dieron origen a su espectacular radiación seguramente tiene que ver
con sus adaptaciones a la sequía, su eficiente reproducción y pos-
teriores adaptaciones particulares a todos los tipos de climas y de
suelo que existen en México y en los países e islas vecinas. Pero en
particular creemos que esta radiación evolutiva se debe a un proceso
evolutivo llamado coevolución, donde los agaves se fueron adaptando a
sus polinizadores, produciendo cada vez inflorescencias más grandes,
eventualmente gigantes, néctar muy abundante (principalmente en
la noche), producción nocturna de polen y colores y formas atrac-
tivas para sus murciélagos polinizadores. Como parte del proceso
coevolutivo, estos murciélagos evolucionaron, especiaron (aunque
son muchas menos especies, que los agaves, sólo son tres especies de
Leptonycteris) y se adaptaron para alimentarse y vivir solo de néctar y
polen, para tener un vuelo estacionario (como helicópteros) similar
al de los colibríes y alargar su cráneo (para visitar mejor las flores),
reduciendo su dentición y aumentado el largo de su lengua, adaptán-
dola para extraer de forma eficiente el néctar de las flores de agave.
Como mencionamos antes, el uso y cultivo de los agaves está en un
verdadero auge. En este momento todos los mexicanos somos expertos
en mezcales y tequilas, y cada una de nosotras/nosotros tenemos nuestras
especies mezcaleras favoritas, marcas y formas de tomarlos. El consumo
de pulque ha experimentado un renacimiento entre la juventud. Además,
los agaves son una verdadera fábrica de compuestos químicos impor-
tantes e intrigantes, y existe mucho interés en entender su química, sus
compuestos, sus posibles usos y avanzar en el estudio de su transcriptoma,
genoma, proteoma, metaboloma, etc. y la fermentación de sus productos.
En la extensa colección de artículos que se incluye en este libro,
sus 27 capítulos revisan diversos tópicos alrededor de nuestras plantas,
las cuales están siendo estudiadas por diferentes grupos de investi-
gadores en México, interesados en seguir explorando y revelando las
maravillas y secretos de los agaves.
Diversas complejidades y aspectos únicos de la biología reproduc-
tiva del género Agave son revisados por Alejandra G. González-Gu-
tiérrez y colaboradores con un énfasis en la morfología y anatomía
14
Luis E. Eguiarte
de la producción del polen y óvulos en el género Agave y su doble

fertilización, describiendo las particularidades del cariotipo del gé-
nero, que presenta cromosomas grandes y chicos. Otros aspectos
más ecológicos de su reproducción y polinización son descritos por
Matías Domínguez-Laso y Graciela C. Ángeles Carreño en Oaxaca,
en un importante proyecto de educación y ciencia ciudadana.
Los magueyes siguen siendo utilizados de manera tradicional en
diferentes lugares del país, como la población hñähñu (conocidos
como otomíes) en el Alto Mezquital, Hidalgo, capítulo que presentan
Doris Arianna Leyva-Trinidad y sus colegas. Las posibilidades de
emplear de manera rentable el sistema tradicional de sembrar agaves
junto con otros cultivos lo describe con entusiasmo Gustavo Vinie-
gra-González y sus colaboradores, concluyendo que “el sistema agrí-
cola del metepantle [sistema tradicional conformado por camellones
de milpas entre hileras de agaves], no sólo es un patrimonio cultural
de México, también puede convertirse en una nueva fuente de riqueza
para una gran parte de los campesinos de las regiones semiáridas del
país”. Pero no todo es felicidad. Actualmente los agaves cultivados de
México sufren importantes enfermedades y plagas, destacando el es-
carabajo “picudo del agave” (Sycphophorus acupunctatus), aunque Héctor
González Hernández menciona estrategias biológicas prometedoras
para su control, como son trampas con hormonas.
Si bien los agaves silvestres producen gran cantidad de semillas y
muchos hijuelos clonales, por diferentes razones muchas veces los
productores prefieren tener plantas con un solo genotipo propagado
por medio de cultivo de tejidos, especialmente para poder sembrar y
cosechar grandes extensiones, ya que los agaves no producen suficientes
hijuelos de forma natural, aunque la clonación hace al cultivo susceptible
a enfermedades al no tener variación genética y se pueden acumular
mutaciones somáticas que van a reducir la productividad del cultivo. La
propagación clonal ha sido extensamente utilizada en el agave tequilero.
Marlene I. Ortiz-Mena y colaboradores describen una forma de cultivo
de tejido en agaves que llaman Sistemas de Inmersión Temporal. En
otra contribución, Enrique Rodríguez de la Garza y colegas presentan
avances en el cultivo de tejidos del agave del mezcal tobalá, A. pota-
15
Prefacio
torum que, de forma natural, no produce hijuelos y sólo se propaga por

semilla. Las semillas de los agaves generalmente pueden mantenerse
viables si se les almacena en condiciones adecuadas de temperatura y
humedad, pero en las plantas comerciales o clonales puede ser difícil su
preservación. Lourdes Delgado-Aceves y colaboradores nos ilustran en
cómo mantener en nitrógeno líquido meristemos apicales y embriones
somáticos en Agave peacockii y A. tequilana cv. 'Chato'.
Como se mencionó arriba, los agaves siguen siendo importantes
para producir fibras. En su contribución, Dalia C. Morán-Velázquez y
sus colegas mencionan 66 especies de agave donde se ha reportado el
uso de sus fibras, y describe la anatomía y las características de estas,
incluyendo química y aspectos de su genómica, en particular de los
genes ortólogos codificantes para la enzima Celulosa Sintasa. En otro
capítulo, Pedro Jesús Herrera Franco y Alex Valadez González nos
platican del uso de las fibras henequén, A. fourcroydes como agente de
refuerzo para la elaboración de materiales compuestos, en particular
para construir casas. Las fibras de agave también son utilizadas por
Tania Diaz Vidal y colaboradores en diferentes posibles aplicaciones
en la técnica de modelado por deposición fundida.
En este momento, gracias a la facilidad con la que se pueden se-
cuenciar el gene 16S y la región ITS en bacterias y hongos, respecti-
vamente, ha habido una proliferación en los estudios que describen a
las comunidades involucradas en diferentes tipos de fermentaciones.
Dos estudios analizan las comunidades microbianas en el pulque de
A. salmiana, uno en Hutlizlac, Morelos, por Fernando Astudillo Melgar
et al., y otro en Tlaxco, Tlaxcala, por Rodrigo Arredondo Fernández,
y colegas, aunque en el segundo usaron métodos tradicionales (bio-
químicos) para identificar a las levaduras. Estas diversas comunidades
microbianas también fueron analizadas en el mezcal de A. americana
var. oaxacensis y de A. angustifolia por René Quezada Romero y su
grupo de trabajo. Alma G. Verdugo-Valdez y colaboradores describen
las comunidades de levaduras (cultivadas e identificadas con méto-
dos tradicionales) en la elaboración de licor llamado “comiteco” de
Chiapas, donde se emplea A. americana.
16
Luis E. Eguiarte
Sobre el mezcal, Sergio Erick García Barrón describe estudios

sobre sus aromas, compuestos químicos y preferencias de los con-
sumidores, mientras que Diana N. Regla Corona y colaboradores
utilizaron marcadores espectrales en infrarrojo para buscar diferencias
entre tequila, mezcal, bacanora (un tipo de mezcal que se produce
en Sonora) y sotol (una bebida análoga al mezcal, pero derivada de
otras plantas del desierto, el género Dasylirion).
En temas de biotecnología más pura, existe mucho interés en el
uso de fructanos, también conocidos como inulinas del agave, que
son polímeros complejos derivados de la fructosa. Noé Luiz-Santos
y colegas describen métodos de ultrafiltración para separarlos por
peso molecular. El posible uso de estos compuestos en tratamientos
contra el cáncer se describe en el capítulo por Paola Álvarez García
y colegas, y el uso de encapsulados usando estos compuestos para la
curcumina y para un probiótico (Saccharomyces boulardii) los describen
las contribuciones de Carolina Buitrago Arias et al. y de Liliana Kelly
Vigil Cuate et al, respectivamente.
El boom de producción de tequila y mezcal implica la generación de
gran cantidad de residuos, mismos que tienen posibles usos. El empleo
del bagazo de agave, principalmente para producir etanol y diferentes
combustibles como hidrógeno y otros gases, los describen respectiva-
mente José García-Béjar y sus colaboradores y Jacobo Pérez-Barragán.
El posible uso de residuos líquidos agroindustriales del henequén como
prebiótico lo analizan Ángeles Sánchez-Contreras et al.
Por último, la producción de saponinas de los residuos de la produc-
ción de fibra en A. lechuguilla es presentado por Lorena Vargas Rodrí-
guez, mientras que Adriana Madrazo Rojas y colaboradores analizan
la extracción de saponinas de A. angustifolia utilizando microondas.
Así, esta extensa colección nos muestra parte del auge y el estado
del arte en la investigación y usos de los agaves en México, que además
nos ilustra porque el género es la verdadera planta de las maravillas.
Luis E. Eguiarte
Instituto de Ecología, Departamento de Ecología Evolutiva
Universidad Nacional Autónoma de México
fruns@unam.mx
17
18
1
Tendencias científicas sobre la
biología del agave
1.1 Aspectos relevantes del desarrollo sexual en el género
Agave y otras asparagáceas
Alejandra G. González-Gutiérrez1,#, Benjamín Rodríguez-Garay1,#*,

Jorge Verdín23
RESUMEN
El género Agave pertenece a la familia Asparagaceae, dentro de la

cual se incluyen otros géneros de importancia industrial y ornamen-
tal, como Manfreda, Polianthes, Yucca y Prochnyanthes. El conocimiento
del desarrollo sexual de esta familia facilita el uso sustentable de sus
especies, además de ser útil en su mejoramiento genético. El género
Agave se caracteriza por tener un cariotipo diploide bimodal de 2n =
2x = 60. Existen algunas especies con diferentes niveles de ploidía,
como es el caso de Agave cupreata con 2n = 2x = 60, 2n = 4x = 120,
2n = 5x = 150 y 2n = 6x = 180 (estado de Guerrero, México) y Agave
fourcroydes Lemaire (5x=150) y su ancestro silvestre Agave angustifolia
Haworth (6x=180) (estado de Yucatán, México). Las flores del género
son protándricas con ovario trilocular ínfero y seis filamentos con
anteras. El gametofito masculino (polen) se produce mediante meiosis
con dos divisiones sucesivas que resultan en una tétrada tetragonal
de cuatro microsporas que darán lugar a cuatro granos de polen. El
gametofito femenino del Agave es considerado Monospórico del tipo
Polygonum. En su madurez, el saco embrionario está compuesto de
siete células. Durante la doble fertilización, la célula huevo dará lugar
1
Biotecnología Vegetal, Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Dise-
ño del Estado de Jalisco, A.C. Camino Arenero 1227, Zapopan, JAL, México 45019.
2
Biotecnología Industrial, Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Dise-
ño del Estado de Jalisco, A.C., Camino Arenero 1227, Zapopan, JAL, México 45019.
*
agavero01@hotmail.com.
#
Benjamín Rodríguez-Garay y Alejandra G. González-Gutiérrez actualmente
son investigador jubilado y ex-alumna del CIATEJ, respectivamente.
21
Aspectos relevantes del desarrollo sexual en el género Agave y otras asparagáceas
al embrión, mientras que una célula central, particularmente grande

y con el núcleo con polaridad invertida, formará el endospermo de
la semilla. La doble fertilización, al igual que en otras especies ve-
getales modelo, es facilitada por iones de calcio, F-actina y miosina;
sin embargo, en las Asparagáceas esos elementos han desarrollado
estructuras alternativas que se adaptan a las peculiaridades de su saco
embrionario. En este capítulo de revisión se detallan las similitudes
del desarrollo sexual de las Asparagáceas con otras especies vegetales,
pero también se describen sus particularidades.
PALABRAS CLAVE: Reproducción sexual, polen, saco embrionario,

doble fertilización, Asparagaceae, gametogénesis.
Introducción
El conocimiento del proceso de desarrollo sexual de la familia As-

paragaceae es importante ya que propicia el uso sustentable de sus
especies y es útil para su mejoramiento genético. Además, las particu-
laridades del desarrollo sexual de las asparagáceas amplían la frontera
del conocimiento de la reproducción sexual vegetal. La reproducción
sexual es una característica inherente a las angiospermas (plantas con
flores), que introduce variabilidad genética mediante mecanismos de
mutación y recombinación (Lei, 2010) en las poblaciones vegetales, lo
que, en última instancia, les permite hacer frente a distintos factores
bióticos y abióticos. En las flores, a través de la división meiótica, se
producen los gametos masculinos y femeninos que se fusionan para
dar lugar a un nuevo individuo (embrión) dentro de una semilla. Los
orígenes de la división meiótica (para producción de gametos) no han
sido dilucidados completamente (Wilkins y & Holliday, 2009; Colna-
ghi et al., 2022). Sin embargo, en animales y plantas existen procesos
en células somáticas parecidos a los de la división meiótica, -como
el entrecruzamiento somático- que da como resultado las manchas
gemelas,(twin spots), reportadas en las hojas de algodón (Barrow et
al., 1973), o las divisiones celulares en meristemos de raíz de cebolla
22
A. Gónzalez-Gutierrez, B. Rodríguez-Garay y J. Verdín
cultivados experimentalmente in vitro (células somáticas diploides),

con prácticamente toda la ruta del proceso de la división meiótica
hasta la obtención de las tétradas características del final de la meiosis
(Barba-González, 2001). Todo lo anterior sugiere que esos procesos
ya estaban presentes en un ancestro común.
En las Angiospermas, la formación de los gametos masculinos y
femeninos es el resultado de los procesos consecutivos de esporogénesis
y gametogénesis. Durante la esporogénesis una o varias células somáticas
se diferencian del resto y, a través de meiosis, producen células haploides
conocidas como microsporas (masculino) y megasporas (femenino). En
la gametogénesis, estas esporas, mediante divisiones mitóticas, forman
los gametofitos masculinos, también conocidos como granos de polen,
y los femeninos, llamados sacos embrionarios, responsables de formar
los gametos. Durante la reproducción sexual los gametos masculinos y
femeninos participarán directamente en el proceso de fertilización para
formar una semilla (She & Baroux, 2014). Los gametofitos masculinos
y femeninos se producen en órganos específicos de la flor: el polen se
desarrolla en los estambres (con anteras) y los sacos embrionarios en
los pistilos (con ovario y óvulos) (Figura 1).
Figura 1. Desarrollo de los gametofitos en una flor hermafrodita

similar a las flores del género Agave. A) Desarrollo del gametofito
masculino. B) Desarrollo del gametofito femenino.
La reproducción sexual del género Agave inicia con la emisión de

una inflorescencia comúnmente llamada “quiote”, que se origina en
23
el centro de la roseta. Esta inflorescencia consiste en un tallo espec-

tacular que, en la madurez de la planta y dependiendo de la especie,
llega a medir desde 2 hasta 12 m o más. Este tallo puede ser espigado
o racemoso (subgénero Littaea) o paniculado (subgénero Agave),
con flores en racimos umbelados en ramas laterales, aunque existen
diversas formas intermedias entre los dos anteriores, según la especie
(Gentry, 1982) (Figuras 2, 3 y 4A).
Figura 2. A) Planta paniculada de Agave

tequilana Weber, Var. Azul. B) Panículas
con flores. Mpio. Tolimán, Jalisco, México.
Tomado de: Rodríguez-Garay
(2017). https://www.intechopen.
com/chapters/55502
Figura 3. A) Planta racemosa de Agave

colimana. B) Botones florales sobre tallo
floral. Mpio. La Huerta, Jalisco, México.
Tomado de: Rodríguez-Garay (2017). https://
www.intechopen.com/chapters/55502
24
Figura 4. Partes de la flor del género Agave. A) Planta de Agave angustifolia (Oaxaca)
en floración. B) Flor madura de A. tequilana. (a) antera, (o) ovario, (t) tépalo, (es)
estilo, (et) estigma. C) Antera abierta de A. tequilana con polen maduro listo para
polinizar. D) Granos de polen maduros de A. tequilana. E) Protoplasto de grano
de polen de A. tequilana mononucleado. F) Protoplastos de polen de A. tequilana.
(a) mononucleado, (b) binucleado. G) Tubo polínico (tp) de A. tequilana (in vitro)
(flecha) entrando al óvulo a través del micrópilo. Micrografía en (G): F. J. Romo-Paz.
Las flores del género Agave son hermafroditas y protándricas, es

decir los dos sexos (masculino y femenino) existen en la misma flor
y el androceo (compuesto de seis estambres con anteras) madura
antes que el gineceo (pistilos con ovario y óvulos) (Figuras 4B). Esta
es una estrategia para facilitar la alogamia, que a su vez produce va-
riabilidad genética.
Por otra parte, en general, este género consta de 60 cromosomas.
McKain et al. (2012) se refieren al cariotipo ABK (Agavoideae Bimodal
Karyotype), dentro del cual se encuentran 10 géneros con aproxima-
damente 358 especies, con un cariotipo n=25S + 25L. Esto implica
que una célula somática (2n) contiene 50 cromosomas grandes y 10
cromosomas chicos (Figuras 5 y 6). McKain et al. (2012) concluye-
ron, mediante análisis filogenómico, que el cariotipo bimodal en los
géneros Yucca y Agave pudo haber sido el resultado de un evento de
alopoliploidía.
25
Figura 5. Plantas normales de A. tequilana var. Azul con cariotipo bimodal

de 2n=2x=60. A) Cromosomas en metafase mitótica. Barra = 10 μm. B)
Ideograma indicando un cariotipo de 42 metacéntricos+12 subtelocéntricos+6
cromosomas telocéntricos. El número 1 indica un par de cromosomas
grandes telocéntricos con una constricción secundaria. Reproducción
de Ruvalcaba-Ruíz et al. (2012). In Vitro Cell. Dev. Biol.—Plant (2012)
48:144-152 con Licencia No. 5525690456533 de Springer Nature.
26
Figura 6. Fase Diploteno en la meiosis normal de Agave

tequilana. Cariotipo (n) bimodal de 5 bivalentes grandes + 25
bivalentes chicos. Micrografía: J. M. Rodríguez-Domínguez.
Gametofito masculino
La flor de Agave tiene seis estambres de tamaño variable según la

especie. En el caso de A. tequilana, los filamentos son de aproximada-
mente 5 cm y con antera diteca de 2.5 cm de longitud en la punta del
filamento (Gentry, 1982) (Figura 4B). En el momento de madurez del
polen, la dehiscencia de las seis anteras es longitudinal y simultánea
(Figura 4C). Los granos son de morfología reticulada y disulcados
(Figura 4D) (Alvarez & Köhler, 1987; Escobar-Guzmán et al., 2008).
Microsporogénesis
El desarrollo del sexo masculino expresado en las anteras se inicia en

células del tapetum de la antera (células madre del polen). En la célula
madre del polen se inicia la microsporogénesis o meiosis, la cual consta
de dos divisiones celulares sucesivas: una reduccional (meiosis I), que
da como resultado un par de células haploides (díada) y otra ecuacional
(meiosis II), que da como resultado cuatro células haploides; en el caso
27
del género Agave la tétrada es tetragonal (Figura 7). En la Figura 8 se

muestran las etapas normales y consecutivas de la meiosis I y meiosis
II de A. geminiflora, subgénero Littaea, grupo Filiferae.
Figura 7. Inicio del desarrollo del polen. Microsporogénesis

masculina a partir de la división meiótica de un microsporocito
diploide hasta la formación de una tétrada de células haploides
Figura 8-1. Meiosis masculina en Agave geminiflora, subgénero Littaea, grupo

Filiferae. Barra = 10µm. Micrografías: J. M. Rodríguez-Domínguez.
28
Figura 8-2. Meiosis masculina en Agave geminiflora, subgénero Littaea, grupo

Filiferae. Barra = 10µm. Micrografías: J. M. Rodríguez-Domínguez.
En muchas especies de Agave suceden accidentes cromosómicos

(puentes, cromosomas rezagados, ausencia de citocinesis en cualquiera
de las dos divisiones meióticas) que dan como resultado granos de
polen con diferente nivel de ploidía (n, 2n) y micronúcleos que llegan
a formar polen estéril, tal es el caso de especies como A. stricta, A.
tequilana y A. angustifolia (Brandham, 1969; Ruvalcaba-Ruíz & Rodrí-
guez-Garay, 2002; Gómez-Rodríguez et al., 2012; Rodríguez-Garay,
2017; Gómez-Rodríguez et al., 2018) (Figura 9).
29
Figura 9. Anormalidades en la meiosis masculina en A. tequilana. A) Dos puentes,

resultado de inversiones paracéntricas heterocigóticas. B) Anafase I anormal con número
de cromosomas desigual en la díada resultante. Además, un cromosoma fuera del grupo
de una célula de la diada (flecha). C) Telofase I anormal con varios cromosomas fuera
del grupo de una célula de la diada (flecha). D) Tétrada de microsporas con contenido
desigual de cromosomas. Micronúcleo (flecha). E) Tétrada tetragonal de A. tequilana
resultado de una meiosis normal con dos divisiones sucesivas (reduccional y ecuacional).
F) Triada anormal con dos granos haploides (n) y un grano diploide (2n) resultado
de la ausencia de citocinesis en una de las diadas al final de la meiosis I. G) Grano de
polen haploide normal (flecha) y grano gigante diploide (cabeza de flecha). H) Polen
de A. cupreata en germinación in vitro. Flecha = polen diploide (2n).
Microgametogénesis
Durante la microgametogénesis cada una de las células haploides

(microsporas), producto de la meiosis, dan lugar a dos células me-
diante una mitosis asimétrica: la célula vegetativa (que originará al
tubo polínico) y la célula generativa, la cual vuelve a dividirse mitó-
ticamente para dar lugar a las dos células espermáticas dentro del
grano de polen maduro. Cuando este germina, las células espermáticas
serán llevadas a través del tubo polínico hasta el saco embrionario
(gametofito femenino) para llevar a cabo la doble fecundación. En
algunas especies, la división de la célula generativa sucede durante la
maduración del polen dando lugar a polen tricelular (Rotman et al.,
2005) (Figura 4E-F). En el caso del género Agave, se produce polen
bicelular maduro y la célula generativa se divide en el tubo polínico
30
formado por la célula vegetativa (Escobar-Guzmán et al., 2008; Piven

et al., 2001; Rotman et al., 2005) (Figura 4E-G).
Gametofito femenino
Durante la generación gametofítica se producen los gametos feme-

ninos (haploides) conocidos como sacos embrionarios, los cuales
se desarrollan dentro del óvulo en el ovario de la flor. En la familia
Asparagaceae el ovario es ínfero, trilocular y cada lóculo contiene dos
hileras con numerosos óvulos (Figura 10A-B). Los óvulos son de tipo
anátropo con placentación axilar (Figura 10B-D) (Piven et al., 2001;
García-Mendoza, 2007; González-Gutiérrez et al., 2014).
Figura 10. Flor de Agave spp. A) Corte longitudinal de la flor que muestra dos hileras
de óvulos (hio) distribuidas a lo largo del ovario ínfero (oi). B) Corte transversal del
ovario, se aprecian tres lóculos (línea punteada) con dos hileras de óvulos (o) cada uno,
los óvulos poseen placentación axilar. C) Micrografía de un óvulo de Agave tequilana
(tomada de González-Gutiérrez et al., 2014). D) Diagrama de las partes que componen
un óvulo de tipo anátropo (nu) nucela, (se) saco embrionario, (ii) integumento interno,
(ie) integumento externo. Las líneas de separación de la regla en B equivalen a 1 mm.
31
Cada óvulo consta de un “cordón”- el funículo- que lo mantiene

unido a la placenta; así como dos capas celulares llamadas tegumentos
que lo rodean parcialmente, dejando un espacio libre denominado
micrópilo, sitio por donde penetra el tubo polínico. El sitio opuesto
al micrópilo es llamado calaza. Finalmente, en su interior se encuentra
la nucela o megaesporangio, que es el tejido donde se desarrollará el
saco embrionario (Figura 10C-D) (Simpson, 2019).
El saco embrionario es el resultado de los procesos de megaspo-
rogénesis y megagametogénesis. La megasporogénesis comprende la
formación de los productos de la meiosis a partir de una sola célula
de la nucela llamada arquesporio. Posteriormente, en la megagameto-
génesis se lleva a cabo la división mitótica de uno o más productos de
la meiosis y su posterior celularización y especialización (Yang, 2010).
Meiosis (Megasporogénesis)
La formación del saco embrionario inicia con la diferenciación de una

de las células que componen la nucela del óvulo -el arquesporio- que
a su vez forma la célula madre de la megaspora (CMM) o megaspo-
rocito. Durante la megasporogénesis la CMM genera cuatro núcleos
haploides (tétrada) llamados megasporas.
Existen tres patrones distintos de megasporogénesis en Angios-
permas: monospórico, bispórico y tetraspórico (Maheswari, 1950).
Estos se diferencian por el número de productos meióticos que con-
tribuyen directamente a la formación del saco embrionario durante
el subsecuente proceso de megagametogénesis.
En el patrón monospórico, ambas fases de la meiosis son seguidas
por citocinesis, dando lugar a cuatro células haploides. Durante el
desarrollo bispórico, la meiosis I es acompañada por citocinesis y la
formación de pared celular; sin embargo, la meiosis II ocurre sin la
generación de platos celulares dando origen a dos células megasporas
binucleadas. Finalmente, en el modelo tetraspórico ninguna fase de la
meiosis incluye citocinesis, resultando en una sola célula con cuatro
núcleos haploides (Figura 11).
32
Figura 11. Esquema de los principales tipos de megasporogenesis. La célula madre

de la megaspora (2n) se divide mediante meiosis para producir cuatro megasporas
haploides. En el patrón monospórico se forma la pared celular después de cada fase
de la meiosis, produciendo cuatro células mononucleadas. En el patrón bispórico
la meiosis I es seguida de la formación de pared celular, pero no así en la meiosis
II, formando dos células binucleadas. En el patrón tetraspórico ninguna fase de
la meiosis es seguida de la formación de platos celulares, resultando en una célula
con cuatro núcleos. Una sola célula (con uno, dos o cuatro núcleos), resultado de
la meiosis, participa directamente en la formación del saco embrionario.
Una vez completada la meiosis, sólo una de las células generadas

se mantiene viable, mientras que el resto sufre muerte celular. Esta
célula que puede contener uno, dos o cuatro núcleos es denominada
megaspora funcional (Figura 11). Durante la megagametogénesis la
megaspora funcional será la responsable de formar el saco embrionario.
En el caso de la familia Asparagaceae, a excepción de lo repor-
tado en A. fourcroydes y A. angustifolia (Piven et al., 2001), que fueron
descritos como bispóricos, la mayoría de los sacos embrionarios de
las Asparagáceas estudiados hasta la fecha, incluyendo A. tequilana
(Gonzaléz-Gutiérrez et al., 2014), Polianthes tuberosa (González-Gutié-
33
rrez & Rodríguez-Garay, 2016), Manfreda elongata (Barranco-Guzmán

et al., 2019), A. colimana (Barranco-Guzmán & Rodríguez-Garay, 2020)
y A. inaequidens (González-Gutiérrez et al., 2021) tienen un origen
monospórico (Figura 12).
Figura 12. Megasporogenesis en Agave tequilana. A) Célula madre de la

megaspora (mmc) B) Meiosis I de la mmc resulta en una diada (d) de
células haploides. C) Después de la meiosis II se produce una tétrada
(t) lineal de células haploides. D) Finalmente, las tres megasporas
más cercanas al micrópilo sufren muerte celular, mientras la del
extremo calazal se mantiene viable, convirtiéndose en la megaspora
funcional (ch) calaza, (m) micrópilo, (chm) megaspora calazal, (dm)
megasporas en proceso de degradación. En todos los casos, barra de
escala=10 μm. Imagen tomada de: González-Gutiérrez et al. (2014).
34
Megagametogénesis
La megagametogénesis es el proceso por el cual se forma el gameto-

fito femenino maduro o saco embrionario a partir de la megaspora
funcional. En un principio, la megaspora funcional experimenta una
o varias divisiones mitóticas sin citocinesis para formar un cenocito
multinucleado. Posteriormente, mediante procesos de migración,
fusión, celularización y especialización se forma el saco embrionario
maduro (Figura 13).
Figura 13. Diagrama del proceso de formación del saco embrionario tipo Polygonum.
A) La megaspora funcional se divide mediante mitosis sin citocinesis para formar
un B) saco con dos núcleos que son separados por una vacuola central (v). Una
segunda mitosis forma un saco con cuatro núcleos. Finalmente, una tercera ronda
da lugar a D) un saco con cuatro núcleos en el polo calazal y cuatro en el micropilar.
E) Un núcleo de cada polo (núcleos polares) migra para fusionarse con el otro para
dar lugar al núcleo de la célula central. Durante la celularización y especialización
las tres células del extremo calazal se convierten en las antípodas (amarillo). En el
micrópilo se encuentran la célula huevo (rojo) y dos células sinérgidas (naranja); en
la parte media se posiciona la célula central (verde) que puede tener, dependiendo la
especie, el núcleo polarizado hacia el extremo micropilar F) o hacia el polo calazal G).
35
Actualmente se reconocen 15 patrones de desarrollo del gametofito

femenino en angiospermas. Su clasificación se basa en el tipo de me-
gasporogénesis que le precede, así como en el número de divisiones
mitóticas efectuadas para llegar a la madurez del saco embrionario
(Yadegari & Drews, 2004). El patrón de desarrollo más común es el
tipo Polygonum, el cual presentan aproximadamente el 70% de las
plantas con flor, incluyendo familias de importancia económica y
alimentaria como Brassicaceae, Gramineae, Malvaceae, Leguminoseae
y Solanaceae (Huang & Russell, 1992).
La megagametogénesis dentro del género Agave y otros miembros
de la familia Asparagaceae sigue de forma general las pautas del mode-
lo Polygonum con algunas particularidades en las fases de migración
nuclear y polaridad celular que hacen del saco embrionario del Agave
un modelo de estudio de interés en áreas de biología del desarrollo
y la reproducción sexual (González-Gutiérrez, 2022) (Figura 14).
La megagametogénesis tipo Polygonum inicia con un incremento
en tamaño de la MF (Figura 13A) seguido de tres rondas de mitosis
sin citocinesis para formar un cenocito de ocho núcleos. La primera
división mitótica de la MF genera dos núcleos, uno de ellos migra al
extremo calazal del saco en desarrollo mientras que el otro se desplaza
al polo micropilar (Figura 13B). Simultáneamente, inicia la formación
de una gran vacuola central que divide ambos núcleos hijos (Figura
13B). Una segunda (Figura 13C) y tercera división mitótica dan lugar
a una gran célula con cuatro núcleos en cada extremo del saco (Figura
13D). Posteriormente, un núcleo de cada extremo -llamados núcleos
polares por su posición inicial- migran hasta encontrarse y fusionarse
(Figura 13E). Finalmente, se forman las paredes celulares alrededor
de cada núcleo del saco y, enseguida, las siete nuevas células adquieren
su identidad (Reiser & Fisher, 1993) (Figura 13F-G). Estas células se
agrupan en cuatro tipos celulares, tres células antípodas en el polo
calazal, dos sinérgidas y una célula huevo en el extremo micropilar,
y la llamada célula central (2n), que es el resultado de la fusión de los
núcleos polares (Figura 13F-G) (Yang et al., 2010).
36
Figura 14. Megagametogénesis en Agave tequilana. A) Megaspora funcional (fm) y

restos de las megasporas degradadas (dm). B) Saco embrionario con dos núcleos
hijos productos de la primera división mitótica de la FM, un núcleo calazal (cpn)
y uno micropilar (mpn) separados por una vacuola central (v). C) Gametofito con
cuatro núcleos, dos en el extremo calazal (cni) y dos en el micropilar (mni) después
de una segunda ronda de mitosis. D) Una tercera mitosis sin citocinesis da lugar a
un saco embrionario con ocho núcleos (cabezas de flecha), cuatro en cada extremo.
ch, calaza; hi, hipostasa; m, micrópilo. En todos los casos, barra de escala=20 μm.
Imagen tomada de González-Gutiérrez et al. (2014).
De las células que conforman el saco embrionario, las células huevo

y central actúan directamente como gametos y serán, respectivamente,
las responsables en el proceso de doble fertilización para formar el
embrión y el endospermo de la semilla en desarrollo (Figura 16). A
diferencia de lo que ocurre en la mayor parte de las especies vegeta-
les, incluyendo los modelos Arabidopsis thaliana y Zea mays (Huang &
Sheridan, 1994; Sprunck & Groß-Hardt, 2011), o la especie comercial
37
Stevia rebaudiana (González-Gutiérrez, sin publicar), donde el núcleo

de la célula central se posiciona en su extremo más micropilar (cer-
cano a la célula huevo) (Figura 15A). El núcleo de la célula central de
los Agaves presenta una notoria polaridad hacia el extremo opuesto
(Tilton, 1980; González-Gutiérrez et al., 2014) (Figura 15B). Esto es
importante dado que la posición de los núcleos y células a lo largo
del eje calazal-micropilar del saco es lo que determina ulteriormente
su identidad celular (Kägi & Groß-Hardt, 2007). La posición de es-
tos núcleos y sus respectivas células dentro del saco embrionario es
determinada por una serie compleja de mecanismos que van desde
la influencia de hormonas vegetales (Sundaresan & Alandete-Saez,
2010) hasta la organización de su citoesqueleto, especialmente de la
formación de filamentos de F-actina (Kawashima & Berger, 2015).
Aunado a la polaridad del núcleo de la célula central del Agave, sus
sacos embrionarios poseen tamaños relativamente grandes, por lo
que para llevar a cabo el segundo evento de fertilización el núcleo
espermático debe viajar (dependiendo de la especie) hasta 210 μm
(González-Gutiérrez et al., 2014).
38
Figura 15. Sacos embrionarios maduros tipo Polygonum. A) En el saco

maduro de Stevia rebaudiana el núcleo de la célula central (ncc) se encuentra
polarizado hacia el polo micropilar (m) muy cercano a la periferia de la célula
huevo (ch), mientras que su vacuola (vcc) queda restringida al espacio medio
y calazal del saco embrionario. B) Agave tequilana muestra una polaridad
invertida en el núcleo de la célula central, por lo que se posiciona justo debajo
de las células antípodas en el polo calazal (c) del saco embrionario (tomada de
González-Gutiérrez et al., 2014). https://doi.org/10.1186/2193-1801-3-575
Fertilización y Embriogénesis
La doble fertilización
La fertilización en las angiospermas es un proceso extraordinario

que no tiene parangón en hongos, animales y otros eucariotes que
producen gametos, ya que involucra dos procesos independientes,
pero coordinados, de fertilización mediada por F-actina, también
conocida como doble fertilización (Figura 16A) (Kawashima et al., 2014;
Ohnishi & Okamoto, 2015; Fatema et al., 2019).
39
Figura 16. La doble fertilización. A) El mecanismo de la doble fertilización

en Arabidopsis thaliana es considerado general dado que se ha observado en
otras especies de plantas modelo, este inicia con (1) la irrupción y estallamiento
del tubo polínico en el polo micropilar del saco embrionario. Allí se liberan
las células espermáticas que (2) se fusionarán (plasmogamia) con la célula
huevo y la célula central. Una vez dentro, (3) los núcleos espermáticos se
fusionarán (cariogamia) con el núcleo de la célula huevo y la célula central
dando lugar al cigoto y al endospermo, respectivamente. B) En Asparagáceas,
el mecanismo de la doble fertilización es similar al de A. thaliana (1),
salvo que el segundo núcleo espermático tiene que recorrer una distancia
significativamente más larga para alcanzar el núcleo de la célula central (2).
Para salvar ese obstáculo, las Asparagáceas desarrollaron estructuras especiales
de F-actina. (tp) tubo polínico, (ce) célula espermática, (nv) núcleo vegetativo,
(s) sinérgida, (sd) sinérgida degenerada, (ch) célula huevo, (ncc) núcleo de
la célula central, (cc) célula central, (vcc) vacuola de la célula central.
La doble fertilización ha sido descrita con detalle molecular en

Arabidopsis thaliana y debido a que también se le ha observado con
variaciones, en arroz, maíz y tabaco, se le considera un proceso de
fertilización general (Ali et al., 2020). Cuando el polen germina y
emerge el tubo polínico, este penetra por el pistilo hasta alcanzar el
micrópilo guiado por péptidos de atracción secretados por las célu-
las sinérgidas (Figura 16A) (Zhou & Dresselhaus, 2018; Susaki et al.,
2023). Una vez en el micrópilo, el tubo polínico irrumpe en el saco
embrionario y estalla liberando dos células espermáticas, mientras
que la célula sinérgida receptora se degenera (Figura 16A, paso 1).
40
Secuencialmente, las células espermáticas se fusionan, una con la

célula huevo y la otra con la célula central (Figura 16A, paso 2). En
ambos casos, primero sucede la fusión de las membranas plasmáticas
(plasmogamia), seguida de la migración de los núcleos espermáticos a
las cercanías de los núcleos de la célula huevo y la célula central. Una
vez próximos, ambos núcleos se fusionan (cariogamia) dando lugar
al cigoto y la célula madre del endospermo, respectivamente (Figura
16A, paso 3) (Kawashima et al., 2014).
El camino de los núcleos
Contrario a lo que pudiera creerse, los procesos posteriores a la plas-

mogamia de las células espermáticas con las células huevo y central,
pero anteriores a la cariogamia de sus respectivos núcleos, son muy
dinámicos y están altamente regulados (Zhou & Dresselhaus, 2018).
El movimiento del núcleo espermático desde el sitio de la plasmo-
gamia hasta el núcleo de las células huevo y central es dependiente
del citoesqueleto de F-actina y su proteína motora asociada, miosina
(Kawashima et al., 2014; Kawashima & Berger, 2015; Fatema et al.,
2019). El viaje del núcleo espermático dentro de la célula central
para alcanzar su núcleo es particularmente interesante ya que impli-
ca la formación de estructuras especializadas de F-actina alrededor
del núcleo espermático (coronas y estrellas de actina), así como el
movimiento espasmódico del citoesqueleto de F-actina que facilita
el desplazamiento del núcleo espermático (Kawashima et al., 2014).
La excepcionalidad de la doble fertilización en Asparagáceas
Las dimensiones atípicamente grandes del saco embrionario de las

Asparagáceas, así como la observación de grandes filamentos de F-ac-
tina dentro de la célula central en el momento de la segunda fertiliza-
ción en especies de los géneros Agave, Manfreda, Yucca y Prochnyanthes
(González-Gutiérrez et al., 2020, 2021), sugirieron la hipótesis de un
mecanismo alternativo de doble fertilización para este tipo de plantas.
Aunque la primera fertilización tanto en A. thaliana como en Agave
41
son muy similares (Figura 16A-B), se observan grandes diferencias

durante la segunda, posiblemente relacionadas con la necesidad de
salvar la gran distancia que media entre el sitio de la plasmogamia
de la célula central con la segunda célula espermática (Figura 16B)
y el núcleo de la célula central, en el extremo calazal, donde ocurre
la segunda cariogamia. En la familia Asparagaceae esta distancia es
aproximadamente 200 veces más grande que la observada en A.
thaliana (González-Gutiérrez et al., 2021). En Agave inaequidens, por
mencionar uno de los casos estudiados con mayor profundidad, horas
después de la polinización, pero cuando la fertilización aún no ocurre,
el núcleo de la célula central se recubre de una capa de actina desde
donde se proyectan filamentos radiales de la misma proteína (Figura
17A-B). Posteriormente, estos filamentos crecen hasta aproximarse al
extremo micropilar de la célula central (Figura 17C). En paralelo, un
gran filamento de F-actina, también llamado megacable, se desarrolla
desde el núcleo de la célula central, perfora la vacuola de la misma
célula generando un túnel, captura el núcleo espermático, lo envuelve
y parece llevarlo por un mecanismo aún desconocido a través del
túnel intravacuolar hasta el núcleo de la célula central donde ocurre
la cariogamia y la segunda fertilización (Figura 17D-F), la cual dará
origen al endospermo (González-Gutiérrez et al., 2021).
42
Figura 17. La excepcionalidad de la

segunda fertilización en Asparagáceas.
El saco embrionario de las Asparagáceas
es excepcionalmente grande, lo que
ha generado estructuras de F-actina
que facilitan el viaje del segundo
núcleo espermático desde el sitio de la
plasmogamia hasta el núcleo de la célula
central. A) Después de la polinización,
pero antes de la fertilización, el núcleo
de la célula central se recubre de
F-actina. Posteriormente, B) filamentos
de F-actina se proyectan desde el núcleo
de la célula central y crecen (C) hasta
llegar al polo micropolar. En paralelo,
el megacable se desarrolla desde el
núcleo de la célula central, perfora la
vacuola de la misma célula generando
un túnel (D, E), captura el núcleo
espermático, lo envuelve (F), y lo lleva
a través del túnel intravacuolar hasta el
núcleo de la célula central (D, E y F).
A, B, C y F, micrografías confocales de
óvulos teñidos con rodamina-faloidina
(rojo) y Hoechst 33258 (azul); D y F,
micrografías confocales de óvulos
teñidos con el reactivo de Feulgen. (ncc)
núcleo de la célula central, (vcc) vacuola
de la célula central, (ch) célula huevo,
(ca) calaza, (ta) túnel de actina, (sd) sinérgida degenerada, (1ne) primer núcleo
espermático, (2ne) segundo núcleo espermático. En todos los casos, barra= 20
μm. Imágenes tomadas de González-Gutiérrez et al. (2021).
La formación del endospermo
El endospermo es un tejido de reserva que alimenta y protege al

embrión durante su desarrollo. Como se mencionó anteriormente,
el desarrollo del endospermo inicia una vez que la célula central es
fertilizada y presenta cuatro fases: cenocito, celularización, diferen-
ciación y muerte celular (Ali et al., 2023). Durante la fase cenocítica,
43
el núcleo de la célula central fertilizada se divide de manera continua

sin formar células nuevas (de allí el nombre de cenocito). El endos-
permo en este nivel de desarrollo se divide en tres zonas: endospermo
micropilar, endospermo calazal y endospermo periférico. La fase de
celularización en A. thaliana inicia desde el endospermo micropilar
hacia el periférico y deja descelularizado al endospermo calazal. Los
núcleos próximos a la calaza formarán posteriormente el quiste ce-
nocítico (Ali et al., 2023). En Agave el programa del desarrollo del
endospermo es ligeramente diferente ya que su fase de celularización
comienza por la cámara calazal, se extiende por el endospermo peri-
férico y concluye en la cámara micropilar (González-Gutiérrez et al.,
2021) (Figuras 18 y 19).
El papel del citoesqueleto de F-actina y microtubular durante la
fase cenocítica del desarrollo del endospermo fue descrito reciente-
mente por Ali et al. (2023). A diferencia de lo observado durante la
segunda fertilización que es completamente soportada por F-actina,
el movimiento de los núcleos del cenocito es promovido por micro-
túbulos, mientras que la restricción del movimiento y la distribución
de los mismos es organizada por estrellas de F-actina que rodean a
los núcleos (Ali et al., 2023). La migración de los núcleos producto de
las primeras divisiones de la célula madre del endospermo también
se ha observado que están acompañadas de fluctuaciones de Ca2+
(Barranco-Guzmán et al., 2019).
Después de la fase de celularización, que implica la formación de
paredes celulares, el endospermo puede ser absorbido por el embrión,
como en A. thaliana, pero en otras especies como las del género
Agave permanece como una reserva de carbohidratos y lípidos que
son utilizados para la germinación de la semilla (Verma et al., 2022).
44
Figura 18. Esquema del desarrollo general del endospermo en Agave. El desarrollo
del endospermo en Agave es diferente al de A. thaliana. A) Como producto de la
segunda fertilización se genera el núcleo del endospermo primario que se divide
múltiples veces formando un cenocito (célula con núcleos múltiples, B y C) que
recubre las paredes de la célula central. Posteriormente, (C) viene el proceso de
celularización en el que los núcleos del cenocito se desplazan y ordenan utilizando
el citoesqueleto microtubular y de F-actina y se sintetizan paredes celulares. Este
proceso sucede de manera ordenada desde la cámara calazal hasta la micropolar,
pasando por la región periférica. En paralelo, (D) el embrión se desarrolla a partir
del cigoto generado en la primera fertilización.
Figura 19. Desarrollo primario del endospermo en Agave inaequidens. A) Primera

división del núcleo de la célula madre del endospermo (ncp) teñida con Feulgen.
B) Durante la fase cenocítica los núcleos del endospermo se dividen repetidamente
(ne, teñidos con Hoechst 33258, azul), se desplazan y, utilizando como soporte
estructuras de F-actina (teñidas con rodamina-faloidina, rojo), forman una capa
que recubre las paredes del saco embrionario. Imágenes tomadas de González-
Gutiérrez et al. (2021). https://doi.org/10.3389/fpls.2021.774098
45
Conclusiones
La reproducción sexual de las Angiospermas es un proceso funda-

mental para conservar la diversidad genética que, en gran medida,
asegura su supervivencia. En el caso del género Agave, este proceso
es de vital importancia e interés antropocéntrico. Lo mismo aplica
para otros géneros de la familia, como Yucca y Polianthes, que han sido
aprovechados por el hombre desde tiempos remotos. Es importante
hacer énfasis en el género Agave, el cual es fuente de riqueza en forma
de textiles, alimentos, bebidas, medicamentos y un soporte natural
contra la erosión de los suelos. Los anteriores motivos hacen que el
conocimiento científico profundo de la sexualidad de estas plantas sea
de primordial importancia para su conservación y aprovechamiento
sustentable.
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51
52
1.2 MICROPROPAGACIÓN DE Agave spp. MEDIANTE
PROLIFERACIÓN DE YEMAS AXILARES EN SISTEMAS
DE INMERSIÓN TEMPORAL
Marlene I. Ortiz-Mena1*, Antonia Gutiérrez-Mora2, Karla L. Vega-Ramos1,

J. Manuel Rodríguez-Domínguez2 y Ernesto Tapia-Campos2
RESUMEN
El cultivo del agave representa un aporte importante a la cultura y

economía en México debido a sus múltiples aplicaciones: obtención de
fibras, alimentos, medicamentos y producción de bebidas espirituosas.
Las prácticas agrícolas en el cultivo presentan retos importantes en
la actualidad, como baja productividad, plantaciones heterogéneas y
baja disponibilidad de hijuelos. Una alternativa a los retos actuales
de abastecimiento comercial del cultivo es la producción de plantas
micropropagadas (cultivo in vitro); esta alternativa permite obtener
plantas con características de calidad deseadas y condiciones asépticas;,
sin embargo, se propone utilizar los Sistemas de Inmersión Temporal
(SIT´s), los cuales ofrecen una mayor tasa de multiplicación que el
método convencional de micropropagación y con mayor potencial
de adaptabilidad a las condiciones ex vitro. El objetivo del estudio fue
evaluar el efecto de los SIT’s a diferentes frecuencias de inmersión
en comparación con un sistema convencional en semisólido para la
multiplicación in vitro de Agave spp., a partir de yemas axilares. La
comparación de ambos sistemas se realizó mediante la determinación
de la tasa de multiplicación, parámetros de calidad y desarrollo, así
como la respuesta a la adaptación ex vitro de las vitroplantas. Los re-
sultados obtenidos permitieron comprobar que todos los tratamientos
1
Circunvalación Sur 51-A, Las Fuentes, Zapopan, México 45070.
*maortiz_al@ciatej.edu.mx
2
Cam. Arenero 1227, El Bajío, Zapopan, México
53
Micropropagación de Agave spp. mediante proliferación de yemas axilares en...
de SIT´s duplicaron la tasa de multiplicación con relación al sistema

en semisólido con diferencias estadísticamente significativas, además
de obtener plantas con parámetros de calidad más altos en cuanto a
altura, diámetro y hojas desarrolladas, así como una respuesta favo-
rable a la adaptación ex vitro.
PALABRAS CLAVE: Agave, Micropropagación, Biorreactores,

SIT´s, Biotecnología.
Introducción
El agave representa uno de los cultivos de mayor interés en nuestro

país al ser materia prima para la producción de las bebidas más em-
blemáticas de México. De acuerdo con el INEGI (2019), la Industria
del Tequila y el Mezcal constituye la segunda actividad económica
más importante dentro del conjunto de las bebidas alcohólicas, ya
que representa 18.6% de la producción bruta total.
La forma más común de propagación de los agaves es a partir de
hijuelos de rizoma; en condiciones normales existe alta disponibili-
dad de eéstos;, sin embargo, la industria de las bebidas espirituosas,
continúa creciendo en conjunto con la demanda de materia prima.;
Aadicional a esto, la forma convencional de propagación del agave ha
conducido a la clonación de genotipos, lo cual facilita la susceptibi-
lidad a enfermedades (Santacruz et al., 2008), presentando un riesgo
en la disponibilidad de material para la propagación de este cultivo.
De acuerdo con lo antes mencionado, la micropropagación con-
tribuye a las estrategias de sustentabilidad y mejoramiento en la pro-
ducción de aAgave. Su uso tiene como impacto en la producción
comercial, contar con hijuelos sanos y libres de enfermedades para
su establecimiento en campo, homogeneidad en plantaciones, propa-
gar plantas con mayor potencial de desarrollo y conservar fidelidad
genética de plantas sobresalientes seleccionadas. Si bien la micropro-
pagación en semisólido es una herramienta favorable para abastecer
demanda de planta con gran potencial de producción, también cuenta
54
M. I. Ortiz-Mena, A. Gutiérrez-Mora, K. L. Vega-Ramos, J. M. Rodríguez-Domínguez
y E. Tapia-Campos
con limitantes importantes, como elevado costo por intensa labor

humana, tasas de multiplicación conservadoras y oportunidades de
mejora en la calidad de las plantas a la adaptación ex vitro.
Para considerar la micropropagación como una estrategia de abas-
tecimiento de aAgave, es necesario incrementar su eficiencia y reducir
costos de producción; estas limitantes pueden ser mitigadas por los
Sistemas de Inmersión Temporal (SIT´s): plataformas semi-auto-
matizadas que permiten el contacto controlado de corto tiempo del
material a propagar con un medio líquido (Georgiev et al., 2014).
Los SIT´s poseen la ventaja de minimizar el tiempo dedicado a la
manipulación del material y el requerimiento de personal; en algunas
especies mejora la respuesta fisiológica de las plantas, incrementando
índices de multiplicación y logrando mayor eficiencia en los cultivos
(Escalona et al., 1999), representando así, una alternativa que permi-
te que la micropropagación resulte atractiva para el abastecimiento
comercial de agave.
Materiales y métodos
Etapa 1: Evaluación de los Sistemas de cultivo en medio semisólido

y SIT´s
Se cultivaron 40 brotes de Agave spp. en medio semisólido y líqui-

do MS (Murashige & Skoog, 1962), de acuerdo con la metodología
descrita por Robert et al. En (2006). Para los SIT´s se evaluaron
cuatro4 frecuencias de Inmersión con un tiempo de inmersión de
dos2 minutos en un sistema de frascos gemelos. Las condiciones de
fotoperiodo fueron de 16 h luz, 8 h de oscuridad y temperatura de
25±2 °C. Después de 30 días se evaluó la tasa de multiplicación viable
(TMV), presencia de Hiperhidricidad en porcentaje (HH), plantas
con porte para llevar a enraizamiento en porcentaje (PPE) y para
los parámetros de calidad y desarrollo se midió la altura en cm (AP),
diámetro de piña o tallo en cm (DP) y número de hojas (NH) de 15
brotes individualizados de cada réplica como se describe en la Tabla 1.
55
Tabla 1. Tratamientos y variables evaluadas en Agave spp. Sometidos

a dos sistemas de propagación (sistema semisólido y SIT’s)
Sistema de Frecuencia de Parámetros
Tratamiento Réplicas
Micropropagación inmersión Por Evaluar
T1 5 1/4X TMV
T2 5 1/3X DP
SIT´s AP
T3 5 1/2X
NH
T4 5 X HH
Semisólido T5 5 Testigo PPE
En todos los tratamientos se utizaron cinco replicas con con 40 brotes iniciales cada una,
dando un total de 200 unidades experimentales por tratamiento.
TMV: tasa de multiplicación viable, DP: diámetro de piña-tallo en cm, AP: altura de planta
en cm, NH: número de hojas, HH: Hiperhidricidad en porcentaje y PPE: plantas con
porte para enviar a enraizamiento en porcentaje.
El tratamiento con mejores resultados de los SIT´s, fue evaluado

a mayor escala, por tiempos más prolongados (30, 60 y 90 días) en
comparación con el Sistema en Semisólido. Se cultivaron 200 brotes
por réplica, bajo las condiciones y evaluación de los parámetros an-
teriormente descritos. Las fórmulas empleadas para medir las plantas
con porte para enviar a enraizamiento y tasa de multiplicación fueron:
Etapa 2: Enraizamiento y adaptación ex vitro de las

plantas obtenidas en semisólido y en SIT´s
Se cultivaron 30 vitroplantas en medio semisólido y 30 vitroplantas en

medio líquido MS, de acuerdo con la metodología descrita por Robert
et al. En (2006) para el enraizamiento de vitroplantas bajo las condi-
ciones anteriormente descritas. Transcurridos 30 días, las plantas se
56
y E. Tapia-Campos
adaptaron a condiciones ex vitro. A los 0, 30, 60 y 90 días se evaluó el

porcentaje de mortalidad, los parámetros AP, DP, y NH de las plantas
establecidas. A los 90 días se extrajeron cinco5 plantas de cada réplica
de ambos tratamientos para tomar datos de peso fresco de raíces, piña
y hojas de las vitroplantas; el tejido vegetal de las plantas se llevó a cá-
mara de secado a 60°C durante 72 horas para posteriormente realizar
mediciones de peso seco de raíces, piña y hojas.
Se empleó un diseño completamente al azar de un1 factor con
cinco5 repeticiones tanto en la etapa 1 como en la 2. Los resultados
obtenidos fueron analizados por comparación de medias con Análisis
de Varianza ANOVA y prueba de Tukey al 95% de confianza en el
software STATGRAPHICS Centurion XVI.
Resultados y discusión
Etapa 1: Evaluación de los sistemas de cultivo en medio semisólido

y SIT´s
Entre los tratamientos evaluados en SIT´s, hubo diferencias significa-

tivas en el DP y AP de los brotes en donde el mejor tratamiento para
los dos parámetros fue el T4. El PPE de plantas fue mayor para los
tratamientos de SIT´s, confirmando que, adicional al incremento de
brotes, estos presentan mayor vigor., Lo anterioresto coincide con lo
reportado por Rosales et al., ( en 2018), en donde no solo obtuvieron
mayor número de brotes de Stevia rebaudiana, también lograron
obtener plantas vigorosas con mayor número de hojas.
En los tratamientos en SIT´s hubo presencia de Hiperhidricidad;,
sin embargo, la TM viable (eliminando brotes hiperhídricos) fue esta-
dísticamente mayor en un 142%, en comparación con el tratamiento
en semisólido. Se puede mejorar la calidad de los brotes obtenidos en
SIT´s ajustando el tiempo de inmersión, ya que la definición de eéste
contribuye a que los tejidos vegetales logren la máxima absorción de
nutrientes, sin llegar a su hiperhidratación (Berthouly & Etienne, 2005).
La mejor TM viable fue de 3.43X correspondiente al T4 en comparación
con el T5-Ss (X), se muestra un resumen de resultados en la Tabla 2.
57
Tabla 2. Valores promedio de variables de crecimiento y calidad en Agave spp.

sometidos a diferentes condiciones de propagación (sistema semisólido y SIT´s)
Tratamiento DP (cm) AP (cm) NH PPE TMV
T1 0.39 3.35 3.51 75.00 2.09X
T2 0.41 3.72 3.26 74.00 1.79X
T3 0.41 3.35 3.05 54.50 2.40X
T4 0.46 4.20 3.07 67.00 3.43X
T5 0.35 2.46 3.29 47.00 1X
p value
0.0000** 0.0000** 0.4301 0.0015* 0.0000**
Tukey HSD
Si el p value es menor que 0.05, existe una diferencia estadísticamente significativa con
un nivel del 95.0% de confianza.
*resultados significativos
**resultados altamente significativos
DP: diámetro de piña-tallo en cm, AP: altura de planta en cm, NH: número de hojas,
PPE: plantas con porte para enviar a enraizamiento en porcentaje y TMV: tasa de mul-
tiplicación viable.
Los resultados obtenidos a los 30 días después del establecimiento

demuestran que el uso de Sistemas de Inmersión temporal interviene
en el incremento de la TM de explantes y adicional. Las vitroplantas
obtenidas muestran un mayor desarrollo con parámetros de calidad
más altos en cuanto a AP, DP y NH como se muestra en la Figura 1.
58
y E. Tapia-Campos
Figura 1. Aspecto de brotes obtenidos de los diferentes tratamientos en evaluación.

T1-SIT´s: frecuencia de Inmersión 1/4X, T2-SIT´s: frecuencia de inmersión 1/3X,
T3-SIT´s: frecuencia de inmersión 1/2X, T4-SIT´s: frecuencia de inmersión X y
T5-Ss: tratamiento testigo en semisólido.
Se obtuvieron diferencias estadísticamente significativas para la TM

viable a los 30, 60 y 90 días después del establecimiento (dde) entre
el T4 y T5, resultando los datos favorecedores para el tratamiento
4, correspondiente a la micropropagación en Biorreactor. Respecto
a las plantas con PPE, se encontraron diferencias estadísticamente
significativas a los 30 y 60 días del ensayo; sin embargo, a los 90 días,
si bien el T4 obtuvo un mayor porcentaje, estadísticamente no hubo
diferencias. En cuanto a la HH, a los 30 y 60 días no hubo diferencias
estadísticamente significativas entre los dos tratamientos; sin embargo,
a los 90 días se obtuvo un porcentaje más alto de hiperhidricidad en el
tratamiento 4, con diferencias estadísticamente significativas (Tabla 3).
59
Tabla 3. Valores promedio en variables de calidad en vitroplantas de Agave

spp. sometidas a dos sistemas de propagación in vitro a los 90 dde
90 días
Tratamiento
HH PPE TM viable
T4 SIT´s 5% 198% 5.49X
T5-Ss 2% 132% 3.6X
p value Tukey HSD 0.0105* 0.0721 0.0109*
Si el p value es menor que 0.05, existe una diferencia estadísticamente significativa con un
nivel del 95.0% de confianza.
En la Figura 2 se puede apreciar que los brotes desarrollados en

los SIT´s obtuvieron un porte destacado en comparación con las
vitroplantas obtenidas en el método convencional de propagación
in vitro; en los parámetros de calidad evaluados se obtuvieron valores
más altos en DP, AP y NH con diferencias estadísticamente signifi-
cativas (Tabla 4).
Figura 2. Aspecto de brotes obtenidos en T4 y T5 a los 90 días de evaluación
60
y E. Tapia-Campos
Tabla 4. Valores promedio en variables de calidad evaluados en Agave

spp sometidos a dos sistemas de propagación in vitro a los 90dde
Tratamiento DP (cm) AP (cm) NH
T4 SIT´s 0.74 5.60 5.55
T5-Ss 0.63 4.07 4.56
p value Tukey HSD 0.0000** 0.0000** 0.0000**
La renovación de la atmósfera dentro de los biorreactores evita

la acumulación de gases perjudiciales como etileno, por lo que se
mejora la oxigenación de tejidos (Ashraf et al., 2013); además, el
contacto intermitente con el medio de cultivo permite un mayor
aprovechamiento de los nutrientes, CO2 y agua (Aitken et al., 1995),
favoreciendo el desarrollo de los brotes de aAgave en los Sistemas
de Inmersión Temporal, como se observa en la Figura 3.
Figura 3. Aspecto de plantas obtenidas a los 30, 60 y 90

días en semisólido (a, b y c) y en SIT´s (d, e y f)
61
Al extender los ciclos de multiplicación hasta 90 días, se siguió

conservando el incremento en la producción de explantes en los SIT´s
con una TM viable de 5.49X, en comparación con 3.6X obtenido
en el método convencional; si bien este factor de multiplicación fue
mayor en los SIT´s, el factor obtenido en semisólido también fue
alto. Para el uso de los SIT´s es importante considerar el volumen
de medio de cultivo por explante. Existen autores que emplean 50
mL de medio de cultivo por explante (Salas et al., 2011), mientras que
hay otros que han triplicado esta densidad de población para mayor
aprovechamiento del espacio en SIT´s, obteniendo una reducción en
el factor de multiplicación (Pérez et al., 2020). Es importante consi-
derar que, al incrementar el tiempo de los ciclos de multiplicación,
debe considerarse también un incremento en el volumen de medio
de cultivo para mantener un factor de multiplicación favorable. Para
los parámetros de calidad evaluados se alcanzaron altura de 5.6 cm,
0.74 cm de diámetro de piña y 5.5 hojas desarrolladas en las plantas
provenientes de los SIT´s, mientras que las vitroplantas obtenidas
del método semisólido obtuvieron una altura de 4.07 cm, diámetro
de piña de 0.63 cm y 4.7 hojas desarrolladas.
Etapa 2: Enraizamiento y adaptación ex vitro de las plantas

obtenidas en medio semisólido y en SIT´s
Las vitroplantas obtenidas del proceso de propagación en SIT´s

presentaron mejores resultados con diferencias estadísticamente
significativas para el parámetro DP en cm a los 0, 30 y 60 días de su
adaptación ex vitro; sin embargo, para los 90 días este parámetro no
mostró diferencias significativas entre tratamientos (Tabla 5).
Los porcentajes de mortalidad a los 30 días de la adaptación en
invernadero fueron de 2.65% y 3.29% para los tratamientos T4-SIT´s
y T5-Ss respectivamente. En el NH las plantas del T4 obtuvieron
mejores resultados a los 30, 60 y 90 días de su adaptación ex vitro
con diferencias significativas. Para la altura, si bien se obtuvieron
promedios más altos para el T4, únicamente a los 60 días se obtuvo
un resultado mayor con diferencias significativas.
62
y E. Tapia-Campos
Tabla 5. Parámetros de calidad a los 90 días de vitroplantas de Agave spp.

sometidas a dos sistemas de micropropagación establecidas en invernadero
Tratamiento DP (cm) AP (cm) NH
T4-SIT´s 0.8523 8.7333 3.9459
T5-Ss 0.8521 8.4397 3.6379
p value Tukey HSD 0.9953 0.1424 0.0124*
Para los parámetros de peso fresco y seco de tejido foliar y radicu-

lar, las plantas del T4 obtuvieron pesos más altos en un 36%, mientras
que el peso seco de la piña de las plantas del T5-Ss obtuvieron un
peso mayor con diferencias estadísticamente significativas (Tabla 6).
Tabla 6. Valores promedio de peso fresco y seco de vitroplantas de Agave spp.

sometidas a dos sistemas de micropropagación a los 90 días de su adaptación ex vitro
Peso fresco (g) Peso seco (g)
Tratamiento
Raíces Piña Hojas Raíces Piña Hojas
T4-SIT´s 0.4501 0.6757 1.5102 0.0443 0.0425 0.1184
T5-Ss 0.2405 0.7371 1.3511 0.0345 0.0537 0.1013
p value Tukey
0.0063** 0.2066 0.0677 0.0165* 0.0397* 0.0050**
HSD
Los porcentajes de humedad en ambos tratamientos fueron mayo-

res al 80% para los tejidos foliar, radicular y de piña. Esto se explica
con la descripción de Sánchez et al. (2020), donde describe que son
plantas suculentas y durante su etapa de adaptación ex vitro desarrollan
su complejo estomático con células guarda y subsidiarias, las cuales
le permiten mantener un adecuado nivel hídrico.
A los 30 y 60 días, las plantas obtenidas de los Sistemas de In-
mersión Temporal presentaban un mejor aspecto y mayor robustez;
sin embargo, a los 90 días se observó una coloración rojiza en las
63
plantas originadas de ambos tratamientos. Peng et al. (2008) y Cruz

García et al. (2017) coinciden en que este efecto rojizo-púrpura en las
hojas se debe a la acumulación de antocianinas, derivado a múltiples
factores de estrés, principalmente asociado a la alta irradiación y a la
deficiencia de nutrientes. Esto indica que la nutrición de las plantas
ya no fue la adecuada para esta etapa de endurecimiento. La nutrición
permaneció igual durante los 90 días en invernadero;, sin embargo,
existenhay reportes en donde se ha incrementado la aplicación de
solución nutritiva a tres3 riegos por semana cuando se disminuye la
humedad relativa en invernadero (Cruz-García et al., 2019).
Aún con esa aparente deficiencia nutricional, el T4-SIT´s obtuvo
pesos más altos para el tejido foliar y radicular, lo que indica que, efec-
tivamente, las plantas originadas por Sistemas de Inmersión Temporal
cuentan con mejores parámetros de calidad que las plantas obtenidas
por el método convencional de micropropagación (Figura 4). Los
porcentajes de humedad para el tejido radicular y de piña fueron más
altos para las plantas provenientes de los SIT´s; sin embargo, estos
resultados no muestran diferencias estadísticamente significativas
entre tratamientos.
Figura 4. Aspecto de plantas obtenidas de T4 y T5 en

invernadero a los 120 días de su adaptación ex vitro
64
y E. Tapia-Campos
Adicional al trabajo experimental, y con la finalidad de hacer un

balance económico, se realizó un análisis de eficiencia considerando
gastos en reactivos de producción en laboratorio con el método con-
vencional de propagación; este análisis arrojó que el 21% del gasto en
reactivos corresponde al costo por el agente gelificante. con Con las
tasas de multiplicación obtenidas en el Sistema de Inmersión Temporal
y Sistema en Semisólido se realizó una proyección para determinar
en cuánto tiempo se puede obtener la misma producción de plantas
(330,000) con ambos sistemas de propagación. Esta proyección de
producción arrojó una reducción de tiempo de cuatro meses con el
uso de SIT’s, impactando en un 25% de reducción de recursos en
comparación con el método convencional de micropropagación. Estos
resultados coinciden con lo reportado por Rocano et al., en (2017),
para la producción in vitro de Juglans neotrópica en SIT´s, en donde se
redujo el costo de producción de plantas en más de un 30%. Es
necesario considerar que para la migración a Sistemas de Inmersión
Temporal se requiere una inversión para adquirir los biorreactores au-
tomatizados necesarios para la producción de planta micropropagada.
Conclusiones
Los resultados obtenidos en las diferentes etapas de evaluación de-

muestran que el uso de Sistemas de Inmersión Temporal (SIT´s) es
una herramienta biotecnológica favorable para la multiplicación in
vitro de Agave spp. no solo al incrementar su tasa de multiplicación
viable, sino también al obtener plantas con parámetros de desarrollo
más altos, así como con una buena adaptación a las condiciones ex
vitro. La eficiencia obtenida con la tasa de multiplicación viable en
SIT´s permite acortar el tiempo requerido para obtener el mismo
volumen de plantas que se obtiene con el método en semisólido, lo
cual impacta en una reducción de recursos humanos y económicos.
65
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y E. Tapia-Campos
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67
68
1.3 AVANCES EN LA CRIOBIOTECNOLOGÍA DE
Agave spp.
Lourdes Delgado-Aceves1, Liberato Portillo2, Raquel Folgado3 y

María Teresa González-Arnao4*
RESUMEN
El objetivo de este trabajo es presentar los avances logrados en la apli-

cación de la criopreservación a diferentes formas de cultivo in vitro
de diversas especies de Agave. El método de vitrificación en criolámina
resultó ser práctico y eficaz para aplicarlo a los embriones somáticos
de A. tequilana cultivar ‘Chato’. El mayor rebrote posterior a la crio-
conservación fue de 83% y la tasa de conversión a planta alrededor
del 70% mediante la exposición se a la solución crioprotectora PVS2
a 0°C durante 15 min. Por otro lado, se presenta un protocolo exitoso
para la crioconservación de meristemos apicales de Agave peacockii. La
aplicación del método de gota-vitrificación fue efectivo, obteniéndose
el 96 % de rebrote, mediante el precultivo de los meristemos apicales
aislados de plantas in vitro en medio semisólido con sacarosa 0.3 M por
1 d o con el pre-acondicionamiento de las plantas donantes por 15 d
en el medio con sacarosa, seguido del precultivo de los meristemos en
medio líquido por 2 h. Los resultados descritos en este trabajo contribu-
yen a generar nuevas alternativas biotecnológicas para la conservación
a largo plazo de los recursos genéticos de agave.
1
Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de
Jalisco, Unidad Biotecnología Vegetal, El Bajío, Zapopan, Jalisco, México 45019.
2
Universidad de Guadalajara, Centro Universitario de Ciencias Biológicas y
Agropecuarias, Zapopan, Jalisco, México 45200.
3
Huntington Library, Art Museum, and Botanical Gardens, San Marino, CA,
USA 91108.
4
Universidad Veracruzana, Laboratorio de Biotecnología y Criobiología Vegetal,
Facultad de Ciencias Químicas, Orizaba, Veracruz, México 94340.
*teregonzalez@uv.mx
69
Avances en la criobiotecnología de Agave spp.
PALABRAS CLAVE: Meristemos apicales, embriones somáticos,

vitrificación, crioconservación.
Introducción
En los últimos años se han adaptado diversos métodos para la conser-

vación a largo plazo del género Agave mediante técnicas de criocon-
servación (Delgado-Aceves et al., 2021; 2022). La aplicación de estos
procedimientos ha sido posible gracias a los avances en las técnicas
de cultivo de tejidos y la determinación de condiciones adecuadas
para la regeneración in vitro de plantas. La selección del material bio-
lógico a crioconservar se basa en el origen, disponibilidad, tamaño
del explante y peculiaridades de cada especie (González-Arnao &
Engelmann, 2013).
De acuerdo con Frankel y Soulé (1981), la conservación de las
especies se logra sólo si se permite que la población evolucione, lo
anterior se refiere a la posibilidad de continuar sus procesos de adap-
tación y especiación. Sin bien, antes de considerar una estrategia de
conservación, se deben tomar en cuenta la viabilidad del sistema y
las características fisiológicas de cada especie, para lo cual se necesita
conocer su historia natural y aspectos genéticos (Doria, 2010). Los sis-
temas para la conservación del material biológico vegetal in vitro tienen
amplias ventajas, ya que reduce el esfuerzo en mano de obra y costos
que representan el mantenimiento, se evitan riesgos fitopatológicos
y ambientales de colecciones de germoplasma vegetal in vivo (Reed,
2008; Normah et al., 2012; González-Arnao & Engelmann, 2013).
Particularmente, la crioconservación es una estrategia a largo plazo
en el la cual se almacena tejido u órganos (meristemos, embriones
somáticos, semillas, polen) y, comparada con otras técnicas, presenta
ventajas muy favorables en cuanto a la optimización de costos y proce-
sos (Guillén et al., 2015). Desde que el material se almacena en tanques
con nitrógeno líquido, el espacio para mantener la colección resulta
ser mucho menor, el costo para labores y mantenimiento es mínimo
(solamente el llenado continuo del tanque) y, una vez almacenadas las
70
L. Delgado-Aceves, L. Portillo, R. Folgado y M. T. González-Arnao
muestras, estas no se manipulan, lo que disminuye significativamente

los costos (Villalobos & Engelmann, 1995).
El método más utilizado para la crioconservación del género Agave
es la vitrificación, este método se caracteriza por inducir una intensa
deshidratación osmótica mediante la exposición del material bioló-
gico a mezclas crioprotectoras muy concentradas, conocidas como
formulaciones PVS (Plant Vitrification Solution). El tratamiento con
las PVS facilita la ocurrencia de la transición vítrea durante el enfria-
miento rápido de las muestras por la inmersión directa al nitrógeno
líquido (Sakai & Engelmann 2007). Para que los tejidos vegetales
adquieran mayor tolerancia frente a la deshidratación con la PVS
y a la crioconservación, antes de estos dos procesos se realiza un
tratamiento breve, el cual se denomina “tratamiento de carga” y en
que se utiliza una mezcla de sacarosa glicerol, usualmente de 0.4 M
de sacarosa + 2 M de glicerol. Esta solución se subenfría fácilmente
por debajo de -70°C y, cuando se enfría rápidamente se solidifica
en un vidrio metaestable a aproximadamente -115°C. El proceso de
calentamiento y retorno a la temperatura normal de cultivo se realiza
siempre de forma rápida, con la finalidad de evitar que ocurra una
recristalización (Matsumoto, 2017). El lavado de los crioprotectores
se lleva a cabo con una solución que contiene las sales minerales del
medio de cultivo y suplementada con 1.2 M de sacarosa (Sakai &
Engelmann, 2007).
Con el fin de optimizar un protocolo y evitar algún daño en el
tejido vegetal durante su manipulación, existen alternativas, como
laes una encapsulación previa a la deshidratación del material (encap-
sulación-vitrificación), esta se logra a través de perlas de alginato de
sodio polimerizadas con cloruro de calcio (CaCl2), permitiendo que
la desecación sea indirecta, haciéndola más lenta y paulatina (Singh et
al., 2007; Niino et al., 2013). Como alternativa a este método, el uso
de crio-láminas de aluminio para la encapsulación del tejido se lleva a
cabo mediante una capa fina de alginato de calcio que se gelifica en la
superficie de la misma lámina e inmoviliza los tejidos (Yamamoto et al.,
2012). Posteriormente, los tratamientos de carga y de deshidratación
con la solución PVS se realizan acorde a lo descrito para el método
71
de vitrificación, pero el enfriamiento y el calentamiento con el pro-

tocolo de criolámina se llevan a cabo como lo contempla el método
de gota-vitrificación (inmersión directa de las láminas al nitrógeno
líquido para el enfriamiento y transferencia a la solución con 1.2 M
de sacarosa a temperatura ambiente, para el calentamiento y descarga
de los crioprotectores, respectivamente). Una característica común
de las dos metodologías es que se benefician de las facilidades que
proporciona la manipulación de abundante material inmovilizado en
alginato de calcio, a diferencia del método de vitrificación, que implica
el manejo directo de cada tejido. Otro beneficio es que se logra acortar
la duración del protocolo criogénico completo, en comparación con
el requerido para la encapsulación-deshidratación (Yamamoto et al.,
2012; González-Arnao & Engelmaann, 2013).
Para el desarrollo de experimentos de criopreservación se utiliza-

ron embriones somáticos de Agave tequilana cv. Chato y meristemos
apicales de A. peacockii aislados de plantas in vitro. La ilustración de
las técnicas de cultivo de tejidos utilizadas para generar el material
biológico sometido a crioconservación se presenta en la Figura 1. Se
aplicaron dos técnicas basadas en vitrificación: vitrificación por gotas
para meristemos apicales y el método de crio-lámina para embriones
somáticos. Se definieron las condiciones crioprotectoras que permi-
tieron obtener los mayores niveles de recuperación y regeneración in
vitro (%) de plantas a partir de los tejidos crioceservados.
72
Figura 1. Esquematización de los métodos desarrollados

para la micropropagación del género Agave
En la Figura 1 se ejemplifican los métodos de micropropagación

desarrollados en diferentes especies del género Agave. En general,
tanto la organogénesis como la embriogénesis es promovida por un
balance auxina/citocinina en el medio de cultivo, el resultado de los
regenerantes dependerá de las concentraciones y estímulos exógenos
a los que son sometidos los explantes, así como, especie y genotipos
tratados (George, 2008). Las técnicas biotecnológicas desarrolladas en
Agave, a partir de aislamiento de células, tejidos y órganos de plantas y
el crecimiento de estos bajo condiciones controladas (in vitro), son un
rango considerable de alternativas disponibles que varían ampliamente
en sofisticación y en el tiempo necesario para producir resultados
útiles. Los protocolos de criopreservación adaptados para cada forma
in vitro de Agave estudiada se describen en la Tabla 1.
73
Tabla 1. Adaptación de protocolos para la crioconservación de

meristemos apicales y embriones somáticos en Agave spp.
Material biológico Protocolo de crioconservación
Meristemos apicales Gota-vitrificación: los meristemos apicales
Agave peacockii de 1 mm de largo × 1 mm de ancho se
precultivaron en medio semisólido MS con
sacarosa 0,3 M durante 1 día, se cargaron
en solución con sacarosa 0,4 M y glicerol
1,6 M durante 20 min, se expusieron a la
solución de vitrificación PVS2 durante 15
min, y sumergido en nitrógeno líquido en
gotitas de PVS2 colocadas sobre tiras de
papel de aluminio. Rebrote post-criopreser-
vación 96% (Delgado-Aceves et al., 2022).
Embriones Somáticos (ES) Vitrificación-criolámina: ES (1–2 mm de
A. tequilana cv. ‘Chato’ longitud) en la etapa coleoptilar se preculti-
varon en medio semisólido MS con sacarosa
0,3 M durante 1 día. Los ES encapsulados
en criolámina se expusieron a una solución
de carga de sacarosa 1 M y glicerol 2 M
durante 15 min, seguido de deshidratación
con una solución de PVS y se sumergieron
en nitrógeno líquido en criolámia. Rebrote
en la post-criopreservación 83% (Delga-
do-Aceves et al., 2021).
La crioconservación de meristemos apicales por el método de

gota-vitrificación ha sido utilizada en otras especies de agave como
A. sobria con un 87% (Tin & Folgado, 2019) y en A. cupreata con un
93% en el rebrote de los meristemos (Delgado-Aceves, 2022). Es
preciso señalar que el desarrollo y tamaño de la planta in vitro suscita
la obtención de meristemos apicales como protuberancias morfoló-
gicamente distinguibles (forma cónica en el centro del tallo cubierta
por hojas jóvenes), lo anterior es clave para una disección correcta del
área meristemática y con ello la calidad del explante sin daños en la
zona central o periférica del domo meristemático (Sakai et al., 2008).
En cuanto a avances en la conservación de otros materiales bioló-
gicos, se destaca la crioconservación de semillas y callo embriogénico
en Agave. Con respecto a la crioconservación de semillas, estudios
74
preliminares en A. salmiana y A. lechuguilla demostraron que la inmer-

sión directa en nitrógeno líquido resultó el método más conveniente
para el almacenamiento a largo plazo de las semillas de las especies
de Agave estudiadas obteniendo aproximadamente un 92% y 88%
respectivamente en la germinación. (Cruz-Cárdenas et al., 2019). Por
otro lado, la crioconservación del callo embriogénico en el género
Agave sugiere el método de congelación por enfriamiento lento, donde
la crioprotección se da con sulfóxido de dimetilo al 10% (vol/vol),
congelación por enfriamiento lento (0,5 ºC/min) y descongelación
por calentamiento rápido (5 min en baño de agua mantenido a 37°C)
(datos no mostrados).
El manejo de semillas y callos embriogénicos son protocolos que
podrían considerarse debido a la variabilidad genética que presenta el
material biológico, cuyo origen y viabilidad debe ser estudiado antes
del proceso criogénico.
Conclusiones
La investigación desarrollada representa diferentes alternativas bio-

tecnológicas disponibles para conservar eficientemente a largo plazo
eficientemente diversos materiales biológicos y genotipos de agave.
La técnica seleccionada dependerá del objetivo de estudio y especie
de interés. La biología de la especie es clave para la selección de
un sistema de regeneración apropiado para intereses en particular.
Además, la preparación y establecimiento del material biológico del
agave dependerá de la disposición y calidad que reporte la especie.
75
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77
78
1.4 PROPAGACIÓN IN VITRO DE Agave potatorum
(TOBALÁ) MEDIANTE ORGANOGÉNESIS AXILAR Y
CALLOGÉNESIS EN MEDIO SÓLIDO
Enrique Rodríguez de la Garza1, Mauro A. Salazar Muñoz1, Fátima

Gutiérrez Tenorio1,2, Daniela Magallanes Enríquez1, Alejandro González
Rodríguez1 y César A. Puente Garza1*
RESUMEN
La producción masiva de mezcal y la reducción en las poblaciones

silvestres de Agave potatorum convergen en un proceso insostenible
que amenaza la supervivencia de la especie. En respuesta, se propuso
una metodología de micropropagación para satisfacer una producción
masiva de plantas, estudiando el efecto de los fitorreguladores (FR)
bencilaminopurina (BAP) (10 mg/L), ácido 2,4-diclorofenoxiacético
(2,4-D) (3 mg/L) y ácido naftalenacético (NAA) (3/ mg/L) en la
formación de brotes y de callo luego de 6 semanas. Se obtuvo un
porcentaje de inducción de brotes de 75%, con una longitud promedio
1.9 cm por brote, así como una capacidad de formación de brotes
(BFC) de 6.94 al usar BAP. Además, se consiguió un porcentaje de
inducción de callo de 67% y 75%, así como una masa de callo de 1.13
y 0.15 g, al emplear 2,4-D y NAA, respectivamente. Con este método
es posible propagar A. potatorum e inducir brotes y callo, y con ello
proveer material vegetal estandarizado para la producción de mezcal.
PALABRAS CLAVE: Agave potatorum; fitorregulador, micropropa-

gación, organogénesis, callogénesis.
1
Tecnológico de Monterrey, Escuela de Ingeniería y Ciencias, Av. Eugenio Garza
Sada 2501 Sur, Monterrey, México 64849.
2
Technische Universität Dresden, Trefftz-Bau, Zellescher Weg 16, Dresden, Ale-
mania 01069. * ca.puente@tec.mx
79
Propagación in vitro de Agave potatorum (tobalá) mediante organogénesis axilar...
Introducción
El género Agave está compuesto por plantas monocotiledóneas mono-

cárpicas pertenecientes a la familia Asparagaceae, nativas del continente
americano. Este género comprende entre 200 y 247 especies, de las
cuales 75% pueden encontrarse en México, y 69% se consideran
endémicas del territorio nacional (García Mendoza, 2002). A lo largo
del país los agaves son utilizados en múltiples actividades, pero la
producción de bebidas alcohólicas es, sin duda, la más importante
en términos económicos (Torres-García et al., 2019).
Este trabajo se enfoca en Agave potatorum o Tobalá, una especie
endémica de los estados de Puebla y Oaxaca que se desarrolla en
climas desérticos y semidesérticos a altitudes de entre 1,300 y 2,400
msnm (García Mendoza, 2010); toma entre 8 y 12 años para generar
inflorescencia y no presenta reproducción asexual (Félix-Valdez et
al., 2016). Esta especie posee un alto valor cultural y económico
para comunidades rurales debido a su uso como fuente de alimento,
medicina, combustible, forraje, material constructivo e incluso como
controlador de la erosión del suelo (Lara-Ávila & Alpuche-Solís,
2016), aunque su uso más importante es el de materia prima para la
elaboración de mezcal (Meza et al., 2017), una bebida espirituosa que
representa un mercado de alrededor de 118 millones de dólares, y
concentra casi 5,900 hectáreas de superficie cultivada (SIAP, 2021).
Lo anterior, convierte a A. potatorum y su destilado en una fuente
significativa de ingresos para las familias que se dedican a su cultivo
(Félix-Valdez et al., 2016).
Entre 2011 y 2022 la producción anual de mezcal en México in-
crementó desde aproximadamente 1 millón hasta 8 millones de litros,
debido al crecimiento de su popularidad dentro y fuera del país, con
lo cual ha aumentado también la demanda de la materia prima para
su producción (Arellano-Plaza et al., 2022). En el caso de A. pota-
torum, la búsqueda de satisfacer esta demanda global ha llevado a los
productores a priorizar su cosecha como materia prima sobre su uso
para propósitos de reproducción, lo cual ha causado un declive en las
poblaciones silvestres de esta planta en su rango nativo (Rangel-Landa
80
E. Rodríguez de la Garza, M. A. Salazar Muñoz, F. Gutiérrez Tenorio,
D. Magallanes Enríquez, A. González Rodríguez y C. A. Puente Garza
et al., 2015), por lo que las prácticas agrícolas actuales podrían poner
en peligro a la especie (Félix-Valdez et al., 2016). Derivado de esto,
múltiples esfuerzos han sido registrados a lo largo de los años para
la protección de A. potatorum, incluyendo planes de reforestación
(Torres-García et al., 2013), estrategias de preservación (Torres et
al., 2015) y el desarrollo de análisis demográficos y de recuperación
(Delgado-Lemus et al., 2014).
Diversas estrategias de micropropagación in vitro han sido pro-
puestas como una solución por su capacidad de producir plantas
saludables y de alta calidad. Estas técnicas han probado ser efectivas
para la propagación de múltiples especies del género, incluyendo
A. peacockii, A. guiengola, A. americana, A. tequilana, A. fourcroydes y A.
potatorum (Chávez-Ortiz et al., 2021; Chen et al., 2014; Delgado-Ace-
ves et al., 2022; Garriga Caraballo et al., 2010; Reyes-Zambrano et al.,
2016; Ruiz et al., 2011), en procesos donde se ha reportado el uso de
fitorreguladores (FR) como el ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D),
ácido naftalenacético (NAA) y bencilaminopurina (BAP) (Barreto
et al., 2010; Chen et al., 2014; Monja-Mio & Robert, 2013). Por lo
tanto, la propagación in vitro usando FR representa una alternativa a
las prácticas agronómicas tradicionales para la reproducción masiva
de A. potatorum.
En este trabajo se evalúa un método de micropropagación in vitro
de A. potatorum mediante organogénesis directa y callogénesis, uti-
lizando medio sólido y FR. Como resultado, se indujo con éxito la
formación de brotes axilares y diferentes tipos de callo específicos
de cada tratamiento.
Material vegetal
Se obtuvieron 300 semillas de Agave potatorum Zucc. de “Loma Noble

Agaves” (Oaxaca, México) para la etapa de germinación. La desin-
fección de las semillas se desarrolló de acuerdo con reportes pre-
vios: fueron lavadas con Tween20 (Thermo Fisher Scientific) y agua
81
corriente por dos minutos, luego sumergidas en etanol al 70% por

dos minutos y posteriormente en hipoclorito de sodio al 2% por 15
minutos, para finalmente ser enjuagadas tres veces con agua destilada
(Chen et al., 2014; Puente-Garza et al., 2015).
Para la germinación, las semillas fueron sujetas a escarificación
mecánica y luego colocadas en medio de germinación (0.44 g/L
Murashige y Skoog, 12 g/L agar, pH 5.75-5.85) a 30°C con un foto-
periodo de 12:12 (luz/oscuridad). Luego de dos semanas, las plántulas
fueron transferidas a un medio de propagación (4.4 g/L Murashige y
Skoog, 30 g/L sacarosa, 4 g/L Phytagel, pH 5.75-5.85) y se cultivaron
bajo las mismas condiciones. Un total de 88 plantas fueron obtenidas
del proceso de germinación, de las cuales 48 fueron elegidas aleato-
riamente para su ingreso a los tratamientos.
Tratamiento
Se distribuyeron 12 plantas de un mes de edad a cada tipo de trata-

miento, conformados por medio de propagación adicionado con 3
mg/L de 2,4-D (Phyto Technology Laboratories), 3 mg/L de NAA
(Sigma-Aldrich) o 10 mg/L de BAP (Sigma-Aldrich). Las plantas
fueron cultivadas bajo un fotoperíodo de 12:12 (luz/oscuridad) a
6600 lux y 30°C por 6 semanas.
Evaluación fenotípica
La masa del callo fue determinada mediante el pesaje de los callos

extirpados en una balanza granataria (Sartorius ED423S-CW Extend
Precision Balance, 420 x 0.001 g). La longitud y número de brotes fue-
ron determinados manualmente por medición y conteo. La capacidad
de formación de brotes (BFC) fue definida, de acuerdo con Valen-
zuela-Sánchez et al. (2006), como el producto del número promedio
de brotes por explante y el porcentaje de explantes que formaron
brotes. Todas las mediciones se realizaron al finalizar el tratamiento.
82
Análisis estadístico
El análisis estadístico fue llevado a cabo en el software Minitab 19.

La significancia estadística fue evaluada utilizando un ANOVA de
un factor, mientras que la diferencia entre las medias fue evaluada
mediante la prueba de Dunnett, ambos con α=0.05.
Germinación y establecimiento de las plantas
El protocolo de germinación resultó en una tasa de germinación del

29%, generando 88 plántulas saludables con radícula y mostrando
su primera hoja verdadera. Tras el pase al medio de propagación, las
plantas desarrollaron fenotipos similares, lo que facilitó la selección
aleatoria para el posterior ingreso a los tratamientos. Se han registrado
anteriormente porcentajes de germinación de entre 30 y 50% para di-
ferentes especies de Agave, lo que vuelve congruente el valor obtenido
en este estudio. Por su parte, la variación en la tasa de germinación ha
sido atribuida previamente a la dormancia de las semillas, que puede
ser afectada por las condiciones de almacenamiento posterior a su
recolección (Peña Valdivia et al., 2006). Otros autores han relacionado
un bajo porcentaje de germinación al espacio geográfico donde se
desarrolló la planta madre, que puede afectar parámetros fenotípicos
en las semillas que a su vez se relacionan con la germinación; un
ejemplo de estos es la pérdida de luminosidad y del contenido de
lípidos, previamente relacionados con una reducción en el potencial
germinativo de las semillas (Ortíz Hernández et al., 2018).
Micropropagación
Se observaron dos efectos derivados de los tratamientos: la formación

de brotes o de callos (Figura 1). El tratamiento con BAP promovió el
desarrollo de brotes axilares, obteniendo así un porcentaje de induc-
ción de brotes del 75% y un promedio de 9 ± 8 brotes por planta. Por
83
otro lado, los tratamientos con 2,4-D y NAA produjeron fenotipos

distintos de callo en la base de las plantas, resultando en porcentajes
de inducción de callo de 67% y 75%, respectivamente (Tabla 1).
Figura 1. Agave potatorum micropropagado bajo tratamientos con 3 mg/L de

2,4-D (1), 3 mg/L de NAA (2) y 10 mg/L de BAP (3) después de 6 semanas
La tasa de supervivencia fue calculada en términos de tolerancia

al tratamiento después de las etapas de germinación y propagación
(Tabla 1). Tanto el control como el tratamiento con NAA presentaron
una tasa de supervivencia del 100%, mientras que los tratamientos con
2,4-D y BAP presentaron la pérdida de plantas, resultando en tasas
de supervivencia de 67% y 92%, respectivamente. El efecto negativo
del 2,4-D en la supervivencia de los explantes podría ser atribuible
a la inducción de desarrollo de tejido pobremente diferenciado y
antagonismo al desarrollo de órganos que caracteriza a las auxinas
sintéticas (Lecona Guzmán et al., 2017).
84
Tabla 1. Evaluación fenotípica en los tratamientos de mi-

cropropagación de A. potatorum a las 6 semanas
% Longitud %
% Número Masa de
Tratamiento inducción de brotes inducción
supervivencia de brotes callo (g)
de brotes (cm) de callos
Control 100 a 0a 0a 0a 0a 0a
1.13 ±
2-4 D 67 ± 49 b 0a 0a 0a 67 ± 49 b
0.99 b
0.15 ±
NAA 100 a 0a 0a 0a 75 ± 45 b
0.31 a
9.25 ± 1.9 ±
BAP 92 ± 29 a 75 ± 45 b 0a 0a
8.44 b 1.18 b
Se usó un numero de muestra de 12 plantas por tratamiento. Los valores representan la media
± desviación estándar, y las letras denotan diferencias estadísticas significativas (p<0.05).
En el proceso de organogénesis directa, la formación de brotes

fue inducida en los explantes sometidos al tratamiento con BAP, sin
crecimiento de callos. Los brotes se presentaron como tejido foliar
turgente y elongado, conectado a la base de la planta madre. En oca-
siones presentando más de una hoja por brote y en todos los casos
caracterizados por la ausencia de espinas; los brotes presentaron una
longitud media de 1.9 cm (Tabla 1). Adicionalmente, se obtuvo para
este tratamiento un BFC de 6.94, que representa un valor menor al
reportado por Valenzuela et al. (2006) en A. tequilana.
Correa-Hernández et al. (2022) reportaron también la obtención
de brotes axilares en ensayos de micropropagación de A. potatorum
comparando la efectividad de medio sólido contra líquido, incorpo-
rado en un sistema de inmersión temporal (SIT) de frascos gemelos;
en ambos adicionando al medio 3 mg/L de BAP, ácido ascórbico y
cisteína. El medio sólido consiguió un promedio de seis6 brotes por
planta (BPP), ligeramente menor al promedio de 9 BPP obtenido en
el presente estudio. Ambos resultados son superados por el SIT, con
el que se obtuvieron 28 BPP, que fueron, además, más largos que
los obtenidos por medio sólido, aunque mostrando un aumento de
alrededor del 400% en la hiperhidricidad de los explantes y brotes.
85
Martínez-Palacios et al. (2003) observaron, por su parte, en A.

victoriae-reginae un aumento significativo en la diferenciación de brotes
axilares a través de la adición de BAP, reportando un incremento de 1
a 2 BPP de 1cm de longitud al aumentar la concentración de BAP de
0.5 a 2 mg/L. Un efecto similar fue reportado en A. marmorata Roelz,
donde la adición de 5 mg/L de BAP indujo un promedio de 2.5 BPP
en medio sólido, con longitud media de 1 cm (Martinez-Martinez
et al., 2021). En el presente estudio con A. potatorum reportamos la
inducción de 9 brotes con 2 cm de longitud por planta, a través de
una concentración de BAP cinco veces mayor a la usada en A. victo-
riae-reginae y dos veces mayor a la usada en A. marmorata Roelz. Esto
indica que el límite superior del rango de concentraciones de BAP,
en el cual se obtiene una respuesta positiva de organogénesis en A.
potatorum, es más amplio.
En contraste con los resultados obtenidos usando BAP, los trata-
mientos con NAA y 2,4-D indujeron la formación de callos en los
explantes. No se encontraron diferencias significativas entre los tra-
tamientos respecto a la tasa de inducción de callo, pero sí en cuanto a
la masa de tejido calloso que generaron. En promedio, el tratamiento
con 2,4-D indujo la producción de 1.13 g de callo, mientras que el
tratamiento con NAA resultó en 0.15 g (Tabla 1). Adicionalmente,
el fenotipo de los callos generados fue claramente diferente entre
tratamientos: los callos inducidos por NAA presentaron un color
amarillento y textura friable, a menudo presentando la formación de
tejido radicular en las masas de mayor tamaño, mientras que los callos
inducidos por 2,4-D fueron más compactos, aunque aún friables en
los bordes, con un color blanco cremoso y ocasional presencia de
secciones clorofílicas.
El efecto callogénico de las auxinas observado en este trabajo
también ha sido reportado en estudios con otras especies de Agave.
Reyes-Zambrano et al. (2016) probaron el efecto de BAP y 2,4-D para
la generación de callos en explantes meristémicos de A. americana,
identificando una tendencia de aumento en la inducción de masas
callosas al incrementar la concentración de la auxina en un rango de
entre 0.025 y 0.5 mg/L. Esta misma tendencia es reportada para ex-
86
plantes tanto de hoja como de tallo por Martínez-Palacios et al. (2003)

en su trabajo con A. victoriae-reginae, al aumentar la concentración de
2,4-D de 0.1 a 0.5 mg/L, aunque reportando necrosis severa al llegar
a 1 mg/L. Chávez-Ortiz et al. (2021) reportaron resultados similares
en A. guiengola Gentry, donde la adición de 0.1 a 1 mg/L de 2,4-D
indujo siempre callogénesis, pero mostró nuevamente una tendencia
a generar necrosis en las concentraciones más altas. Los resultados
de estos estudios concuerdan con los presentados en este trabajo
respecto a la inducción de callo, pero difieren respecto a las afecciones
a los explantes, puesto que la concentración de 3 mg/L de 2,4-D no
generó necrosis en A. potatorum, aunque sí redujo significativamente
su porcentaje de supervivencia.
Otros estudios también han evaluado el uso de NAA en conjunto
con otros FR para el desarrollo de callos. Tejavathi et al. (2007) repor-
taron la inducción de callos nodulares embriogénicos de color verde
cremoso en A. veracruz Mill. utilizando 1 mg/L de NAA, así como
1 mg/L de 2,4-D. Otro estudio demostró una relación proporcional
entre el aumento en la concentración de NAA y el crecimiento de callo
inducido a partir de tejido meristemático de A. tequilana, obteniendo
los mejores resultados con una concentración de aproximadamente
0.97 mg/L (Valenzuela-Sánchez et al., 2006). Por otro lado, Zhang et
al. (2013) reportan en su trabajo con el híbrido de Agave H.11648 (A.
angustifolia × A. amaniensis) una inducción exitosa de callo mediante
la combinación de 3 mg/L de BAP con 1 mg/L de NAA, el cual
presentó una apariencia amarilla-verdosa y textura friable. Estos re-
portes concuerdan con los resultados presentados para A. potatorum
en términos de la efectividad de 2,4-D y NAA para la inducción de
callo y los respectivos fenotipos que estos generan, aunque presentan
también la posibilidad de probar estos reguladores en combinación
con citocininas para mejorar la tasa de inducción de callogénesis.
87
Conclusiones
Con el objetivo de establecer un balance entre la producción masiva

de mezcal y la reproducción natural de A. potatorum, se empleó una
estrategia de micropropagación in vitro para evaluar su efectividad en
este entorno. Como resultado, se logró inducir organogénesis directa
por brotes axilares usando 3 mg/L de BAP; al igual que se consiguió
callogénesis al emplear 3 mg/L de 2,4-D y de NAA.
A pesar de los resultados obtenidos, aún es necesario profundizar
en la investigación relacionada a la micropropagación de A. potatorum.
Una recomendación es el empleo de SIT, ya que la literatura los sugiere
como una opción eficiente para la formación de brotes. Además, es
necesario determinar las concentraciones y combinaciones de FR
óptimas para lograr mejores formulaciones de medios de cultivo.
Finalmente, consideraciones adicionales como las condiciones de
cultivo, el uso de diferentes FR, la adición de elementos sinérgicos
para el crecimiento de las plantas, aclimatación en invernadero, así
como estudios con mayor tamaño de muestra son necesarios para
optimizar el método propuesto en este trabajo, y con ello generar un
protocolo efectivo para la reproducción masiva de Agave potatorum
mediante micropropagación in vitro.
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92
1.5 ANATOMÍA, COMPOSICIÓN QUÍMICA Y GENÓMICA
DE LAS FIBRAS DE Agave spp.
Dalia C. Morán-Velázquez1, Luis F. Maceda-López1, Lorena Rodríguez-

López1, Francisco Vilaplana2 y Fulgencio Alatorre-Cobos1,3*
RESUMEN
Los agaves constituyen una fuente importante de fibras duras a nivel

mundial. Su uso tradicional como materia textil se ha diversificado
actualmente hacia la nanotecnología, medicina, industria automotriz
y aeronáutica. En este trabajo se revisa brevemente el estado del
arte sobre lo que se sabe de la anatomía, clasificación y composición
química de las fibras de distintas especies de agave. Finalmente, se
enfatizan los avances sobre genes clave en el metabolismo de pared
celular de fibras de agave hallados por enfoques de secuenciación
masiva de expresión y su uso en mejoramiento genético.
PALABRAS CLAVE: Agaves, fibras, anatomía, composición quí-

mica, transcriptómica.
1
Conahcyt-Colegio de Postgraduados Campus Campeche, Carretera Haltun-
chén-Edzná km 17.5, Sihochac, 24450, Campeche, México.
2
Division of Glycoscience, Department of Chemistry, School of Engineering
Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health, KTH Royal Institute of Tech-
nology, SE-100 44 Stockholm, Sweden.
3
Adscripción actual: Conahcyt-Unidad de Bioquímica y Biología Molecular de
Plantas, Centro de Investigación Científica de Yucatán, A.C., Calle 43 No. 130 ×
32 y 34, Col. Chuburná de Hidalgo, 97205, Mérida, Yucatán, México.
*fulgencio.alatorre@cicy.mx
93
Anatomía, composición química y genómica de las fibras de Agave spp.
Agaves como fuentes de fibras duras: usos de las fibras y

especies usadas actualmente
Los agaves o magueyes han sido, tradicionalmente, una fuente de

fibras naturales en el Nuevo mundo; actualmente su cultivo y uso
están expandidos también a África y Asia, principalmente. Se emplean
principalmente para la elaboración de cuerdas, sacos, tapetes, alfom-
bras, redes de pesca, cepillos, papel, rellenos de colchones, entre otros.
En la actualidad, los agaves se emplean en la elaboración de biopo-
límeros destinados a vivienda e industrias automotriz y aeronáutica, y
en la industria tequilera y mezcalera, las fibras de hoja son subproducto
valioso para la elaboración de bioetanol (Escamilla-Treviño et al., 2012;
Hulle et al., 2015; Pérez-Pimienta et al., 2017). Las fibras obtenidas de
agaves o magueyes, especialmente aquellas obtenidas de Agave sisalana,
el híbrido H11648 (A. amaniensis Trel and Nowell x A. angustifolia Haw
x A. amaniensis), A. lechuguilla y A. fourcroydes (Figura 1) tienen una
importancia mundial por la superficie sembrada y valor económico y
social (Robert et al., 2013; Huang et al., 2019). De acuerdo a datos de
la FAO, en 2021 existían 236,481 ha sembradas con A. sisalana o sisal,
concentradas principalmente en Brasil, Tanzania, Kenia, Madagascar
y China, con una producción conjunta de 220,375 toneladas. Por su
parte, el cultivo de A. fourcroydes o henequén se restringe a México,
casi exclusivamente al estado de Yucatán, aunque datos del Servicio
de Información Agroalimentaria y Pesquera (SIAP, 2019) también
reportan áreas sembradas en Tamaulipas. En Yucatán, el henequén
es un cultivo emblemático, íntimamente ligado a la historia y cultura
de los mayas. Desde 1883 y hasta principios de 1900 el auge de las
haciendas henequeneras sustentó el crecimiento económico de dicho
estado (Zuleta & Orensanz, 2004). La aparición de las fibras naturales
y cambios en las políticas nacionales llevaron a este cultivo casi a la
extinción. Recientemente, cobijado por el interés mundial creciente
en fibras naturales y la inversión extranjera, existe un incipiente in-
cremento en las superficies sembradas de henequén en nuestro país.
Para 2019 el SIAP reportó 8,678 ha sembradas distribuidas en 48
municipios de Yucatán. Aunque la comercialización a escala nacional
94
D. C. Morán-Velázquez, L. F. Maceda-López, L. Rodríguez-López, F. Vilaplana
y F. Alatorre-Cobos
y mundial de fibras de agaves solo incluyen aquellas de sisal, henequén

(Figura 1A-C) y el H11648 (Figura 1D), la obtención tradicional de
fibras se puede realizar en muchas otras especies.
Figura 1. Henequén e híbrido H11648 en Yucatán, México. A) Cultivo

de henequén en la Hacienda Santa Rosa, B) Planta de henequén, C)
Fibras de henequén secándose al sol, D) Planta del híbrido H11648.
En el centro y norte de México y sur de Estados Unidos la ex-

tracción y utilización de fibras de agaves por los grupos originarios o
nativos es sumamente antigua y se aprovechan una amplia diversidad
de agaves. En la tabla 1 se enlistan 66 especies que se han reportado
como fuente de fibras. No obstante, esta cantidad considerable de
especies, pocas han sido empleadas en programas de mejoramiento
genético con fines de calidad de la fibra. Para la generación de los
híbridos H11648, H1300, Mlola 1, Mlola 487 y la mutante Hildana
se han usado A. amaniensis, A. angustifolia o A. sisalana como proge-
nitores. Considerando la poca cantidad de materiales mejorados, las
66 especies de la tabla 1 constituyen un acervo genético muy valioso
para los programas de mejoramiento genético de agaves; su uso pro-
movería además su revalorización y conservación ante el riesgo de
extinción por sobreexplotación, saqueo y cambios de uso de suelo
que enfrentan muchas de ellas (Alducin-Martínez et al., 2023).
95
Tabla 1. Especies de agave usadas como fuente de fibras

Especie Referencias
A. amaniensis Trel. & Nowell De Barros Salgado, 1979
McLaughlin y Schuck, 1991; Parra Negrete et al., 2010;
A. americana L. Salcedo-Martínez et al., 2010; Alducin-Martínez et al.,
2023
A. albopilosa I. Cabral, Villareal Salcedo-Martínez et al., 2010;
& A. E. Estrada Alducin-Martínez et al., 2023
A. angustifolia Haw. Parra Negrete et al., 2010
A. aplanata Lem. ex Jacobi Alducin-Martínez et al., 2023
A. atrovirens Karw. Alducin-Martínez et al., 2023
Salcedo-Martínez et al., 2010;
A. asperrima Jacobi
Alducin-Martínez et al., 2023
A. aurea Brandegee Alducin-Martínez et al., 2023
A. angustiarum Trel. Alducin-Martínez et al., 2023
A. bovicornuta Gentry Alducin-Martínez et al., 2023
Salcedo-Martínez et al., 2010;
A. bracteosa S.Watson ex Engelm.
A. cantala (Haw.) Roxb. Ex
Salm-Dyck Alducin-Martínez et al., 2023
A. cerulata Nobel, 1998
A. celsii Hook Salcedo-Martínez et al., 2010.
A. cocui Trel. Díaz et al., 2018
McLaughlin y Schuck, 1991;
A. chrysantha Peebles
A. difformis A. Berger Alducin-Martínez et al., 2023
A. delamateri W. C. Hodgs &
Slauson Alducin-Martínez et al., 2023
A. deserti Elgem.
A. cerulata Trel.
A. falcata Engelm. Salcedo-Martínez et al., 2010.
McLaughlin y Schuck, 1991; Colunga-García-
A. funkiana Koch & Bouch
Marín et al., 2015; Kozen y Netravali, 2014
96
y F. Alatorre-Cobos
McLaughlin y Schuck, 1991; Parra Negrete et

A. fourcroydes Lem.
al., 2010; Colunga-GarcíaMarín et al., 2015
A. garcia-mendozae Galván & Hern. Alducin-Martínez et al., 2023
A. geminiflora (Tagl.) Ker Gawl. Alducin-Martínez et al., 2023
A. gentryi B. Ullrich Salcedo-Martínez et al., 2010; Alducin-Martínez et al.,

2023
A. hookeri Jacobi Alducin-Martínez et al., 2023
A. horrida Lem. ex Jacobi Alducin-Martínez et al., 2023
A. inaequidens K. Koch Alducin-Martínez et al., 2023
A. jaiboli Gentry Alducin-Martínez et al., 2023
A. karwinskii Zucc. García Valenzuela, 2011; Alducin-Martínez et al., 2023
García Valenzuela, 2011; Brena Bustaman-
A. kerchovei Lem.
te, 2012; Alducin-Martínez et al., 2023
McLaughlin y Schuck, 1991; Parra Negrete et
A. lechuguilla Torr.
al., 2010; Colunga-GarcíaMarín et al., 2015
A. lophanta Schiede Salcedo-Martínez et al., 2010
A. macrocantha Zucc. García Valenzuela, 2011; Alducin-Martínez et al., 2023
A. mapisaga Trel. Parra Negrete et al., 2010; Alducin-Martínez et al.,

2023
A. marmoratha Roezl García Valenzuela, 2011; Alducin-Martínez et al., 2023
A. mitis Mart. Alducin-Martínez et al., 2023
A. montana Villarreal Salcedo-Martínez et al., 2010; Alducin-Martínez et al.,
2023
A. moranii Gentry Alducin-Martínez et al., 2023
A. multifilifera Gentry Alducin-Martínez et al., 2023
A. murpheyi Gibson Alducin-Martínez et al., 2023
A. ocahui Gentry Alducin-Martínez et al., 2023
A. ornithobroma Gentry Alducin-Martínez et al., 2023
A. ovatifolia Starr & Villarreal Salcedo-Martínez et al., 2010; Alducin-Martínez et al.,

2023
A. palmeri Engelm. Alducin-Martínez et al., 2023
Ag. parrasana A. Berger Salcedo-Martínez et al., 2010; Alducin-Martínez et al., 2023
A. parryi Engelm. Alducin-Martínez et al., 2023
A. peacockii Croucher Alducin-Martínez et al., 2023
97
A. pelona Gentry Alducin-Martínez et al., 2023

A. quiotepecensis
García-Mend. & S. Franco Alducin-Martínez et al., 2023
A. rhodacantha Trel. Alducin-Martínez et al., 2023
A. salmiana Otto ex Salm-Dyck Parra Negrete et al., 2010; Reyes Samila, 2016
A. scabra Salm-Dyck Salcedo-Martínez et al., 2010.
A. schidigera Lem. Alducin-Martínez et al., 2023
A. striata Zucc. Salcedo-Martínez et al., 2010; Alducin-Martínez et al.,

2023
A. sisalana Perr. De Barros Salgado, 1979; Colunga-GarcíaMarín et al.,

2015
A. tequilana F.A.C. Weber Alducin-Martínez et al., 2023
A. triangularis Jacobi Alducin-Martínez et al., 2023
A. univittata Haw. Alducin-Martínez et al., 2023
A. victoria-reginae T. Moore Salcedo-Martínez et al., 2010; Alducin-Martínez et al.,

2023
A. vilmoriniana A. Berger Alducin-Martínez et al., 2023
A. vivipara L. Alducin-Martínez et al., 2023
A. weberi J. F. Cels ex J. Poiss. Alducin-Martínez et al., 2023
A. wocomahi Gentry Alducin-Martínez et al., 2023
A. xylonacantha Salm-Dyck Alducin-Martínez et al., 2023
Anatomía y composición química de las fibras de agaves
En los agaves, las fibras están dispersas como paquetes dentro del
tejido parenquimatoso de la hoja; su longitud y diámetro pueden
variar dependiendo de la especie, estado de desarrollo o condiciones
de crecimiento. En A. sisalana una hoja presenta aproximadamente
700 a 1400 paquetes de fibras; la longitud de la fibra oscila de 0.5
a 1.5 metros, con un diámetro promedio de 200 μm (de Andrade
Silva et al., 2008). En A. lechuguilla la fibra es corta, hasta de 40 cm y
un diámetro de 333-450 μm (Belmares et al., 1979; Castillo Quiroz
et al., 2013). En A. americana son aún más cortas, entre 11 y 12 cm
98
y F. Alatorre-Cobos
de longitud, y un diámetro promedio de 204 μm. En A. tequilana la

longitud de la fibra es similar a aquellas de A. salmiana; van desde 1
a 12 cm, pero con un diámetro mayor que oscila entre 537-584 μm
(Binoj & Binin, 2019).
A nivel anatómico, cada fibra está integrada por numerosas células
individuales alargadas, unidas por medio de laminillas medias, que
consisten principalmente de pectinas. En A. sisalana estas células pue-
den medir de 6-30 μm y presentan pared primaria, pared secundaria,
pared terciaria y lumen. En la pared primaria las fibrillas tienen una
estructura reticulada, mientras que en la pared secundaria externa las
fibrillas están dispuestas en espirales. La pared terciaria delgada más
interna tiene una estructura fibrilar paralela y encierra al lumen (de
Andrade Silva et al., 2008). Las fibras pueden también rodear total o
parcialmente a los haces vasculares; en este caso, la unidad de fibra
está integrada por las células arriba descritas, típicamente células de
esclerénquimas, más xilema y floema (Hulle et al., 2015).
Unos de los primeros trabajos para conocer los tipos de fibras y sus
patrones de distribución dentro de la hoja se hicieron en lechuguilla
y sisal (Bell & King, 1944; Bisanda & Ansell, 1992). En sisal se han
reportado tres tipos básicos de fibras: estructurales o mecánicas, de
cinta y de xilema. Las primeras se hallan en la periferia de la hoja y le
dan rigidez a ella. Las fibras del arco o de cinta crecen en asociación
con los tejidos conductores de la planta y generalmente se encuentran
en la parte central de la hoja. El tercer tipo de fibras que describen
Bisanda y Ansell (fibras de xilema) son, de hecho, fibras que se pueden
hallar en el centro de la hoja, por tanto, se pueden reclasificar como
fibras de cinta. La figura 2 muestra micrografías de microscopio
electrónico de barrido de fibras de A. tequilana, A. angustifolia y A.
salmiana (Figura 2A-D). Se ilustra también una fibra típica de cinta
rodeando al xilema y al floema en A. tequilana (Figura 2E).
99
Figura 2. Fibras de agaves. Micrografías de MEB de A) A. tequilana, B)

A. angustifolia, C) A. salmiana var. amarillo, D) A. salmiana var. manso.
E) Fibra de cinta de A. tequilana teñida con azul de toluidina al 0.1%.
Las fibras de agave están compuestas principalmente por celulosa,

hemicelulosa y lignina. Las fibras también contienen ceras y pecti-
nas, que muy pocas veces se cuantifican y, por lo tanto, su papel en
las propiedades tenso-mecánicas de la fibra es poco entendido. La
composición química de la fibra depende de varios factores, como la
especie de agave, condiciones climáticas y de suelo, edad de la planta,
entre otros. La Tabla 2 muestra la composición química de fibras de
algunas especies e híbridos de agaves que han sido aprovechadas para
la obtención de fibras. No existen estudios que detallen la composi-
ción en función del tipo de fibra (estructurales y de cinta), así que los
valores hallados incluyen ambas categorías. Los niveles reportados
para cada uno de los componentes es especie dependiente y también
pueden variar en función de la técnica de extracción y procesamiento
de la fibra (mecánica o química). De la Tabla 2 resaltan los altos con-
tenidos de celulosa para henequén y lechuguilla (cercamos al 80 %),
que contrastan con aquellos de los agaves pulqueros A. atrovirens y
100
y F. Alatorre-Cobos
A. salmiana (menor a 36 %). Un rasgo de interés para la industria del

bioetanol son los bajos porcentajes de lignina; en algunas especies
como A. atrovirens y A. americana entre 2-4.85 %.
Tabla 2. Composición química de fibras de agave (% del peso total seco)

Especie/
Celulosa Hemicelulosa Lignina Ceras Referencias
Híbrido
A. americana 68.42 15.67 4.85 0.26 Mylsamy y Rajendran 2010
A. angustifolia 48.04 34.08 20.69 NR Hidalgo-Reyes et al. ,

2015
A. atrovirens 24-36 10 2 NR Pérez-Pimienta et al. ,

2017
A. cantala 48.97 34.41 11.41 NR Yudhanto et al., 2021
A. fourcroydes 77.6 5-7 13.1 NR Escamilla-Treviño, 2012
A. lechuguilla 79.8 3-6 15.3 NR Vieira et
al., 2002
A. salmiana 32 11 10 NR Pérez-Pimienta et al. ,
2017
A. sisalana 71 11.7 8.7 NR Sahu y Gupta, 2017
A. tequilana 62.41 18.28 11.57 0.19 Binoj y Binin, 2019
H11648 60.20 16.03 15.20 NR Magaton, 2015
NR = No reportado.
Dentro de la fracción de hemicelulosa, los componentes más abun-

dantes son xilosa, galactosa y ácido galacturónico (Figura 3). En A.
lechuguilla el contenido de xilosa es casi el doble que el hallado en A.
salmiana var. manso y amarillo; sin embargo, las fibras de estas varie-
dades contienen cantidades significativamente mayores de arabinosa,.
galactosa, manosa y ácido galacturónico, que explican posible mayor
suavidad de la fibra comparada con aquellas de lechuguilla.
101
Figura 3. Carbohidratos estructurales de fibra de agave. Se

muestra la composición obtenida por HPAEC-PAD de celulosa
(como monómeros de glucosa) y principales componentes de la
fracción de hemicelulosa. Fuc = fucosa; Ara = arabinosa; Gal =
galactosa; Man = manosa; meGlcA = ácido 4-O-methil glucurónico;
GalA = ácido galacturónico; GlcA = ácido glucorónico.
102
y F. Alatorre-Cobos
Identificación de genes involucrados en la biosíntesis de

componentes de fibras y su posible uso como marcadores
de selección
Ante la ausencia de reportes de genomas secuenciados de especies

de agaves, la identificación y análisis de genes involucrados en la
biosíntesis y metabolismo de pared celular de fibras se han realizado
usando enfoques de RNAseq. Las especies secuenciadas han sido A.
tequilana, A. sisalana, A. fourcroydes y el híbrido H11648, de los cuales
se han obtenido perfiles transcripcionales de distintos órganos como
raíz, piña, meristemos y hojas, a diferentes edades (Gross et al., 2013;
Ávila de Dios et al., 2015; Ávila de Dios., 2019; Sarwar et al., 2019;
Huang et al., 2019; Raya et al., 2021; Maceda-López et al., 2022; Huang
et al., 2022).
Considerando la composición química de una fibra, los análisis
bioinformáticos se han enfocado en las rutas de biosíntesis de ce-
lulosa y lignina. En A. tequilana se han identificado al menos 6 seis
genes ortólogos codificantes para la enzima celulosa sintasa (CESA),
clave en la producción de celulosa (Maceda-López et al., 2022); en
contraste, solo 3 tres ortólogos CESA se pudieron identificar en A.
sisalana, A. fourcroydes y H11648 (Raya et al., 2021). Sin embargo,
ambos estudios coinciden en indicar el alto nivel de expresión del
ortólogo para CESA7 tanto en A. tequilana como A. fourcroydes, un
gen conocido por su rol en la biosíntesis de pared secundaria. En A.
tequilana, AtqCESA7 está altamente expresado en tejido adyacente a
la fibra, sugiriendo tener una función importante en el desarrollo de
la misma (Maceda-López et al., 2022). En A. fourcroydes, el ortólogo
para CESA4 presenta un nivel de expresión directamente propor-
cional con el contenido de celulosa durante el desarrollo de la hoja
(García-Castillo et al., 2022).
En el caso de genes involucrados en la formación de lignina, los
análisis filogenéticos señalan que AtqCAD5 es probablemente la enzi-
ma bona fide para la biosíntesis de este compuesto en A. tequilana; esta
idea es apoyada por una mayor expresión del gen en tejido cercano
a la fibra en comparación con lo hallado en tejido parenquimatoso
103
(Maceda-López et al., 2022); de manera similar, CAD5 muestra un

nivel de expresión alto y moderado en A. angustifolia y en el híbrido
H11648, respectivamente (Huang et al., 2022). Estos resultados sugie-
ren que es posible usar la cuantificación de los niveles de expresión
de los genes CESA y CAD como un componente en los enfoques
de mejoramiento genético asistido por marcadores para mejorar la
calidad de fibra en agaves.
Conclusiones
Existen avances en el conocimiento de la composición química y

propiedades tenso-mecánicas de las fibras de agaves. No obstante,
el conocimiento actual se restringe a pocas especies; nuestra revisión
de literatura encontró hasta 66 especies que son aprovechadas como
fuentes de fibras; estas especies son un germoplasma sumamente
valioso para el mejoramiento genético con fines de calidad de la
fibra. La disponibilidad de genomas de referencia de alguna especie
del género facilitará no solo el entendimiento de los procesos mole-
culares que controlan la formación y composición de la fibra, sino
también el uso y validación de genes biosintéticos de pared celular
como posibles marcadores de selección genética.
Agradecimientos
Este trabajo fue parcialmente financiado el proyecto Conacyt Fron-

teras de la Ciencia 2015-2 1049. Se agradece a Silvia Andrade Canto
(CICY) por la toma de las fotos de MEB, y al Dr. José Luis Villalpando
Aguilar (Unidad Académica Yucatán, UNAM), Biol. Brandon Vera
Valgañon y M. C. Luis Carlos Gutiérrez Pacheco (UBBMP, CICY) y
Dra. Laura Trejo Hernández (LRByCTV, UNAM) por su apoyo en
el trabajo de campo.
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109
110
1.6 Sycphophorus acupunctatus GYLLENHAL PLAGA DE
LOS MAGUEYES EN MÉXICO
Héctor González Hernández1*
RESUMEN
El picudo del agave Scyphophorus acupunctatus Gyllenhal (Coleoptera:

Dryophtoridae) es la principal plaga de las agaváceas cultivadas como
el tequilero, mezcaleros, pulqueros, henequén, sisal o nardo; además
de atacar agaváceas silvestres de los desiertos o áreas naturales de casi
todo el país. El picudo del agave es de origen del norte de México y
sur de Estados Unidos de América, aunque actualmente es de dis-
tribución cosmopolita, con amplia distribución en países de Centro
América, algunos de Sudamérica, con reportes en varios países de
Europa, Oriente Medio, África y Oceanía, donde han llevado ejem-
plares con fines de ornato o para la producción de fibras. Una de las
tácticas más sugeridas para el control de esta plaga, aunque correcti-
va, es el control cultural mediante la remoción de plantas infestadas
que, de acuerdo con la madurez de estas, puede ser por eliminación,
jima fitosanitaria o de recuperación. Para el caso de plantaciones
de agave pulquero, el control cultural debe incluir la limpieza y eli-
minación de restos de pencas en el proceso de raspado para evitar
focos de infestación. Como parte de la comunicación química de este
grupo de picudos, los adultos emiten compuestos feromonales de
agregación, donde los machos al llegar a una planta llaman mediante
estos compuestos a más individuos de ambos sexos de su población
para comenzar el proceso de colonización y con más individuos
poder doblegar las defensas de la planta más fácil y rápidamente.
Este comportamiento se ha aprovechado para desarrollar sistemas
1
Colegio de Postgraduados, Posgrado en Fitosanidad, Campus Montecillo, Tex-
coco, Estado de México. *hgzzhdz@colpos.mx
111
Sycphophorus acupunctatus Gyllenhal plaga de los magueyes en México
de monitoreo, sintetizando los compuestos feromonales responsa-

bles de esta comunicación y usarlos para programa de trampeo para
el monitoreo o para trampeo masivo con fines de control. De esta
forma, para esta plaga ya se cuenta con un diseño de trampa que es
efectiva para determinar el comportamiento estacional y establecer
períodos críticos para iniciar acciones de manejo como el químico,
cultural o biológico. A nivel de plantaciones comerciales de agave,
se han aplicado productos de origen natural como distintas cepas de
hongos o nematodos entomopatógenos. Además, en forma natural,
se presentan otros agentes de control del picudo del agave, como
parasitoides y escarabajos depredadores, que pueden tener un papel
importante en la regulación de este picudo.
Introducción
Importancia económica de los agaves en México
Tequila
En México, la superficie sembrada de agaves ha tenido un incremento

sostenido en la superficie sembrada entre el 2017 y el 2021, al pasar
de 105,786 ha a 139,314 ha. Estos datos del Servicio de Información
Agroalimentaria y Pesquera (SIAP, 2023) se refieren a las distintas
especies de agave cultivados como el mezcalero, pulquero y tequi-
lero. De estas superficies sembradas y que está relacionado con las
edades de las plantaciones, solo se llega a cosechar (jimar) alrededor
del 17 al 20%. También se ha tenido un crecimiento sostenido en los
volúmenes de producción de la materia prima con 1.7 millones de
toneladas en 2017 a 1.9 millones de toneladas en 2020 (SIAP, 2023).
En la industria tequilera, estos incrementos en la producción de
materia prima se ven reflejados en aumentos en los volúmenes de
producción de litros totales procesados por esta industria. De acuer-
do con el Consejo Regulador Del Tequila [CRT] (2023), en 2017 la
producción total de esta bebida fue de 171.4 millones de litros; mien-
tras que en 2022 fue de 651.4 millones de litros, lo que habla de la
creciente demanda de este producto en los mercados internacionales.
112
Héctor Gonzalez Hernández
El tequila es uno de los principales productos de exportación del

país. En 2017 se exportaron 213.3 millones de litros (alcohol 40%)
y en 2022, 418.9 millones de litros (CRT, 2023). Estados Unidos de
América es uno de los principales destinos de esta bebida, a donde
en 2022 se exportaron 338.4 millones de litros, el 80.8% del volumen
exportado en ese año. Otros países con alta demanda son Alemania,
España, Francia, Reino Unido, Canadá, Colombia, Italia, Australia,
Japón, Países Bajos, con volúmenes de 2.0 a 10.3 millones de litros
exportados (CRT, 2023).
Mezcal
En 2021 la superficie destinada a la producción de mezcal fue de

19,675 ha, con una producción de 371,228 ton, cultivo en el que
Oaxaca es el principal productor con una superficie de 8,101 h (SIAP,
2023). De acuerdo con el Consejo Mexicano Regulador de la Calidad
del Mezcal, A.C. (COMERCAM), en 2018 la producción nacional
de esta bebida fue de 5.09 millones de litros (alcohol 45%) (CRM,
2022). Cerca del 50% de la producción de mezcal se exporta a países
como EUA, España, Francia, Reino Unido, Países Bajos. En 2018 el
volumen de mezcal exportado fue de 3.4 millones de litros, el 67.7
% de la producción de ese año (CRM, 2018).
Plagas y enfermedades de los agaves
De las plagas de los agaves cultivados, el picudo del agave Scyphophorus

acupunctatus (Gyllenhal) (Coleoptera: Dryophthoridae) es considerada
la más importante por los daños que causa y su amplia distribución a
nivel internacional (Halffter, 1957; Waring & Smith, 1986; Solís-Agui-
lar et al., 2001; EPPO, 2006; Figueroa-Castro et al., 2013; Cuervo-Parra
et al., 2019). Otras plagas importantes que se han registrado atacando
a agaves incluyen a varias especies de lepidópteros como los gusanos
blancos del maguey Aegiale hesperiaris (Walker) (Hesperiidae), Synpa-
lamides aff. escalantei Hopffer (Castniidae) y el barrenador de pencas
Agathymus rethon Dyar (Hesperiidae); coleópteros como el cerambícido
113
del maguey Acanthoderes funeraria Bates, el rondón Stategus aloeus (L.)

(Melolonthidae), gallinas ciegas Phyllophaga spp. y Cyclocephala spp.
(Melolonthidae); insectos escama como la escama armada Acutaspis
agavis (Twsend y Cock.) (Hemiptera: Diaspididae) y el piojo harinoso
Pseudococcus variabilis (Von Ellenrieder & Wtason) (Hemiptera: Pseu-
dococcidae) (Halffter, 1957; Solís-Aguilar et al., 2001; González-Her-
nández et al., 2007; Lugo-García et al., 2009; Olivares-Orozco et al.,
2017). Por otro lado, entre las principales enfermedades del agave
está la marchitez del agave, causada por Fusarium oxysporum Schlech-
tendal, la pudrición del cogollo Pectobacterium carotovora (Jones) y la
mancha gris o tizón foliar Cercospora agavicola (Ayala-Escobar et al.,
2005; Rubio-Cortés, 2007; Virgen-Calleros, 2011; Coria-Contreras et
al., 2019; Aquino-Bolaños et al., 2020).
El picudo del agave en México
Importancia económica y tipos de daño
En cultivos de agave tequilero (Agave tequilana var. azul Weber, Aspa-

ragaceae) de Jalisco y mezcalero de Oaxaca se han registrado daños
importantes por S. acupunctatus en la materia prima –cabezas o piñas
(mezontle o tallo)– que llega a las fábricas procesadoras, ya que las
larvas barrenan esta parte de la planta, pudiendo inclusive consumir
del 25% de las mitades de piñas de agave tequilero (piñas que antes de
pasar a cocimiento y molienda son partidas a la mitad) (Solís-Aguilar et
al., 2001) y de un 10.3% en agave espadín (mezcalero, Agave angustifolia
Haw.) (Aquino Bolaños et al., 2007) y hasta el 90 o 100% del tejido
vegetal, aunado a que estos daños se pueden asociar con hongos o
bacterias fitopatógenas que pueden acelerar la muerte o descompo-
sición de toda la planta (Waring & Smith, 1986; Solís-Aguilar et al.,
2001; Rodríguez-Garay, 1999; Aquino-Bolaños et al., 2020).
La incidencia del picudo en los agaves cultivados es durante todo
el año (Figueroa-Castro et al., 2013). En agaves silvestres, como Agave
palmeri Engelmann, el picudo generalmente ataca la planta poco des-
pués de producir el escapo floral o quiote, casi al final de su ciclo de
114
vida; mientras que en agave cultivados como el Agave americana var.

expansa (Jacobi) Gentri las plantas pueden ser atacadas en cualquier
fase de crecimiento o desarrollo. En ambos casos, las larvas de S.
acupunctatus están frecuentemente presentes en plantas con pudri-
ciones, ya que sus microbios asociados (hongos y baterías) son los
que inducen las pudriciones en esas plantas (Waring & Smith, 1986).
Mientras que, en agave tequilero, puede atacar desde el estado de
hijuelos hasta plantas maduras casi para jimar (González-Hernández
et al., 2007; Figueroa-Castro et al., 2013).
Distribución y hospedantes
El picudo prefiere atacar especies de Agave, aunque pude atacar otros

géneros de Aspararagaceae como palma del desierto Yucca, Dasyliriom,
Dracaena, Fucreae y Polinathes. Se tienen reportes de S. acupunctatus
en Agave furcroydes Lem. (henequén), A. atrovirens Karw., A. salmiana
Otto ex. Salm-Dyck (magueyes pulqueros), A. tequilana Weber (agave
tequilero), A. angustifolia Haw. (maguey espadín), A. cupreata Trel. &
Berger (maguey papalote), Agave potatorum (Zucc.) (maguey tobalá)
(magueyes mezcaleros), A. sisalana Perrine (sisal), A. americana, A.
attenuata, A. cubensis, A. ferdinandiregis, A. lechuguilla, A. mexicana y en
A. shawii (Halffter, 1957; Vauri, 1971; Woodruff & Pierce, 1973; Ca-
mino-Lavin et al., 2002; Aquino-Bolaños et al., 2020; Arista-Carmona
2022; Cuevas-López, 2022).
El picudo del agave es de origen americano y de distribución cos-
mopolita, a donde se han llevado a las diferentes especies de agave.
En México, prácticamente donde hay agaves se ha reportado a S. acu-
puctatus (Haffter, 1957; Vauri, 1971; Ramírez, 1993a). De acuerdo con
EPPO (2006), se ha detectado en Holanda e Italia, donde las plantas
infestadas importadas se destruyeron, por lo que no está presente en
esos países de Europa, aunque en España (Guerrero et al., 2021) y el
Archipiélago de Madeira, Portugal, existe un reporte reciente (Matos
Andrade, 2022). Existen registros en Indonesia y Arabia Saudita en
Asia; además de México en Norteamérica, también se ha detectado
en Estados Unidos; en Centro América y el Caribe en las Islas Cai-
115
mán, Costra Rica, Cuba, Antillas Holandesas, República Dominicana,

El Salvador, Guatemala, Haití, Honduras, Jamaica, Nicaragua, Islas
Vírgenes y en Oceanía, en Australia (Vauri, 1971; Boot et al., 1990;
O’Brian & Wibmer, 1992; EPPO, 2006).
Descripción y biología de S. acupunctatus
Los picudos adultos llegan a medir de 10 hasta 19 mm, de color negro

brillante (Figura 1); funículo de la antena con seis segmentos. Los
adultos se pueden sexar al revisar el último segmento abdominal, en
las hembras es agudo, mientras que en los machos es romo en forma
de media luna (Figura 1) (Ramírez, 1993a). Los huevos son ovoides
de color blanco-cremoso, de aproximadamente 0.5 mm de ancho por
1.5 mm de largo (Look, 1969). La larva es apoda, de color amarillo
y cabeza grande, margen posterior del 9º segmento con un par de
proyecciones (más largos que anchos), cada una con tres setas largas.
Las pupas son exaratas y llegan a medir 16 mm de largo (Woodroff
& Pierce, 1973).
Figura 1. Adulto de Scyphophorus acupunctatus en vista lateral y

últimos segmentos abdominales de hembra y machos
Las hembras de S. acupunctatus comúnmente ovipositan en la base

de las hojas del cogollo, a una altura media de estas o dentro de las
cabezas barrenadas, en donde siguen viviendo los adultos, ya que la
116
pupación ocurre dentro de las cabezas o mezontle y construyen el

cocón con fibra de la cabeza del agave (González-Hernández et al.,
2007). Cada hembra oviposita de 25 a 50 huevos durante su vida
(Lock, 1969; Solís-Aguilar et al., 2001). Las larvas barrenan plantas
de cualquier edad, en las de más de cuatro años favorece la entrada
de otros insectos o fitopatógenos que aceleran la muerte de la plan-
ta; en cambio, en hijuelos el ataque de las larvas no está asociado
con enfermedades (Figura 2) (González-Hernández et al., 2007).
Solís-Aguilar et al. (2001) encontraron una fuerte asociación entre el
desarrollo de pudrición bacteriana de cogollo con la incidencia del
picudo del agave en agave tequilero de tal forma que, en plantas con
mayor avance de la enfermedad, la densidad de picudos de cualquier
estado de desarrollo era el más alto.
La duración del ciclo biológico de S. acupunctatus está muy rela-
cionado con el tipo de huésped que estén atacando. Por ejemplo, en
plantas de henequén el ciclo de huevo a adulto se completa entre los
133 a 137 días (Ramírez, 1993a). La incubación de los huevos es entre
3 y 5 días (Siller, 1985) y las larvas que pasan por 11 estadios larvales
requieren de 108 días. De acuerdo con Siller (1985), en agave pulquero
la larva pasa por tres estadios y requiere de 58 días para completar su
desarrollo. En sisal las larvas del picudo pasan por cinco estadios y
para su desarrollo requieren de 21 a 58 días (Lock, 1969). En cría de
laboratorio sobre tejido de agave tequilero el ciclo del picudo del agave
es de cinco días para huevo, 78 días para larva, sesis para prepupa, 11
días para pupa y el adulto requiere de cinco días para salir del cocón,
con un total de 105 días de huevo a adulto (Beltrán García, 2005)
(Figura 3). Los adultos son de hábitos crepusculares, aunque pueden
mantenerse dentro de la cabeza del agave para copular, al salir de la
planta ambos sexos pueden caminar o volar en búsqueda de nuevas
plantas (González-Hernández et al., 2007).
117
Figura 2. Ataque de S. acupunctatus en A. tequilana, en hijuelos (a),

cogollo (b), cabeza o mezontle (c) y cabeza casi consumida
Este picudo, al igual que otras especies de Dryophthoridae, se

comunican a través de feromonas de agregación. Ruiz-Montiel et
al. (2003) determinaron que los machos liberan compuesto fero-
monales que atraen a ambos sexos y que fueron identificados como
2-metil-4-heptanona, 2-metil-4-heptanol, 2-metil-4-octanona y
2-metil-4-octanol. Posteriormente, Ruíz-Montiel et al. (2008) deter-
minaron que la antena del picudo responde más a los compuestos
2-metil-4-heptanol y al 2-metil-4-octanona; sin embargo, a nivel de
campo, la respuesta fue mayor en trampas cebadas con las dos ce-
tonas. También en estudios de laboratorio Ruíz-Montiel et al. (2009)
determinaron que el picudo del agave libera la feromona en corre-
lación directa con su edad desde el primer mes de vida. El picudo
también responde a los volátiles que libera la planta de agave, como
lo demostró a nivel de laboratorio Altuzar et al. (2007) al detectar,
mediante electroantenograma, compuestos como el linalol, 3-careno
y α-pineno que provocaron respuesta de adultos de S. acupunctatus.
Derivado de estos estudios, se desarrolló una trampa cebada con los
compuestos sintéticos 2-metil-4-heptanona y 2-metil-4-octanona y
tejido vegetal de agave fresco, determinando que la 2-metil-4-octa-
nona capturó el mayor número de picudos, siendo más hembras que
machos (Rodríguez-Rebollar et al., 2011).
118
Figura 3. Ciclo biológico general de Scyphophorus acupunctatus en

varios hospedantes. Imágenes por J. M. Valdez Carrasco.
Actualmente existe un sistema de trampeo para S. acupunctatus que

incluye la feromona de agregación sintética más tejido de agave, a la
cual se agrega un retenedor (insecticida) para evitar la salida de los
adultos de las trampas, tanto para plantaciones de agave tequilero
(Figueroa-Castro et al., 2013; Figueroa-Castro et al., 2016a; Figue-
roa-Castro et al., 2016b), como mezcalero (Figueroa-Castro et al.,
2017). Con este sistema de trampeo, Figueroa-Castro et al. (2013)
determinaron que la captura de adultos del picudo del agave en plan-
taciones comerciales de agave tequilero en Ahualulco y Amatitán,
Jalisco, se lleva a cabo todo el año, con picos de capturas en mayo.
También encontraron que la densidad de picudos por planta presentó
picos poblacionales entre abril y mayo, con una mayor proporción
de capturas de hembras que machos. La densidad poblacional de
picudo del agave en planta, de acuerdo a Solís-Aguilar et al. (2001),
presenta picos en abril en Tequila, Jalisco (1999-2000), mientras que,
en Tepatitlán, Jalisco, detectó un pico más prolongado de marzo a
julio (1999) y otro pico en abril del año siguiente (2000).
119
En plantas de agave la relación sexual hembras-macho es apro-

ximadamente 1:1 (Figueroa-Castro et al., 2013). De acuerdo con el
SENASICA (2018), en los estados de Guanajuato, Michoacán, Nayarit
y Tamaulipas, que tuvieron Campaña Nacional contra Plagas Regla-
mentadas del Agave, el promedio nacional de picudos por trampa
con feromona sexual de agregación-tejido de agave fue, de 2014 a
2017, de 4.9, 1.9 1.8 y 4.2, respectivamente. En agaves mezcaleros
A. angustifolia y A. cupreata, en Santa Cruz y Quetzalapa, Guerrero,
se han detectado picos de capturas de S. acupunctatus, con el mismo
sistema de trampeo en septiembre y octubre (Cuevas López, 2022).
Por otro lado, en plantaciones de agave pulquero A. salmiana, en
el noreste del Estado de México, la captura de picudos en trampas
(mismo sistema que en agave tequilero) tuvo picos de mayo a junio
y de octubre a noviembre (Arista Carmona, 2022).
Medidas de control
A finales de la década de 1990 y principios de la década del 2000 se

probaron experimentalmente insecticidas de acción de contacto y
sistémicos para el control del picudo del agave en plantaciones co-
merciales de agave tequilero, de los cuales el forato, azinfos metílico,
paratión metílico, metomilo, endosulfan, carbofuran y lambda cyalo-
thrina resultaron efectivos para el control de este picudo, cabe señalar
que la mayoría de estos productos ya están fuera del mercado (Solís
Aguilar, 2001; González-Díaz 2002). El paratión metílico también era
efectivo para el control del picudo en maguey pulquero de Hidalgo y
del Henequén en Yucatán (Pineda, 1983; Ramírez, 1993b). En esos
años el picudo del agave era susceptible a casi cualquier insecticida,
desde forato (extremadamente tóxico) hasta malatión (moderada-
mente tóxico) (González-Hernández et al., 2007). En Tamaulipas, en
agave tequilero Terán-Vargas et al. (2012) evaluaron insecticidas para
el control de S. acupunctatus, determinando que productos como el
malatión, endosulfan, metomilo y fipronil fueron los más eficientes.
Recomiendan rotación de productos de diferente modo de acción y
combinar esta táctica con atrayentes alimenticios, entomopatógenos
120
y feromonas de agregación para mejorar las acciones de control de

esta plaga.
Respecto a los entomopatógenos, se han evaluado experimen-
talmente a nivel de laboratorio y campo sobre S. acupunctatus, los
hongos Beauveria bassiana (Bals.) Vuill. y Verticilium sp., con efectividad
aceptable de B. bassiana (Álvarez Magaña, 2000; Pacheco Sánchez,
2002). Gkounti et al. (2015) también obtuvieron alta mortalidad de
adultos de S. acupunctatus causada por B. bassiana. También a nivel de
laboratorio se ha evaluado sobre larvas y adultos de S. acupunctatus el
uso de nematodos entomopatógenos como Steinernema feltiae Filipjev
(82% de control) (Aquino Bolaños et al., 2006) y Heterorhabditis indica
Poinar, Karunaka y David, con mejores porcentajes de mortalidad
del 59% por S. feltiae (Cervantes-Preciado et al., 2006).
En diversas especies de agaves se han detectado varias especies
de insectos entomófagos asociados a S. acupunctatus, como la avispa
Alienoclypeus insolitus Shenefelt (Hymenoptera: Braconidae) en A. te-
quilana y en A. vivipara L. (=A. angustifolia Haw.) y que parasita larvas
de último estadio del picudo del agave (Figueroa-Castro et al., 2017).
De diferentes especies de Agave de Guerrero, Jalisco y Morelos se
tienen registros de Hololepta polita (Marseul), H. yucateca (Marseul) y H.
vicina LeConte (Coleoptera. Histeridae), que son de los depredadores
más importante de larvas de S. acupunctatus (Salcedo-Delgado et al.,
2018). Finalmente, González-Hernández et al. (2007) recomiendan
el control cultural o jima fitosanitaria, a través de la eliminación de
plantas con pudrición de cogollo en grado 4-5, que tienen una aso-
ciación importante con infestaciones de este picudo, aunque puede
ser posible la jima recuperación, eliminado solo la parte afectada por
el picudo y la pudrición.
Conclusiones
El picudo del agave S. acupunctatus es la plaga más importante de

agaves silvestres y cultivados, sobre las cuales los adultos y larvas, al
empezar a barrenar, se pueden asociar con fitopatógenos que causan
pudriciones, lo cual puede provocar la pérdida total de la planta o
121
en pérdidas importantes en la materia prima para la elaboración de

bebidas como el tequila, el mezcal o el pulque. Al ser de hábitos críp-
ticos, las tácticas de control se centran en el control de los adultos. El
control cultural mediante la jima fitosanitaria o de recuperación es una
alternativa importante y se combina con uso mínimo de insecticidas,
permite las aplicaciones de hongos y nematodos entomopatógenos y
el control natural por parasitoides y depredadores. El control etológico
a través del trampeo masivo puede ser una buena opción y que está
en fase de evaluación, tomando en cuenta que en las trampas con
feromona de agregación sintética más tejido de agave se captura un
alto porcentaje de hembras.
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129
130
2
Ciencia y tecnología de bebidas de
agave
2.1 ANÁLISIS DE LA DIVERSIDAD MICROBIANA Y SU
INFERENCIA FUNCIONAL DURANTE EL PROCESO DE
FERMENTACIÓN DEL PULQUE PARA LA DEFINICIÓN
DE UN MICROBIOMA CENTRAL DE ESA BEBIDA
Fernando Astudillo Melgar1, Martha Giles Gómez2, Francisco Bolívar1 y

Adelfo Escalante1*
RESUMEN
El pulque es una bebida fermentada tradicional alcohólica elaborada

a partir de la fermentación de la savia o aguamiel de varias especies de
maguey (Agave) cultivados para la producción de esta bebida. Para su
producción, el aguamiel colectado de plantas en etapa de producción
es agregado a un recipiente o contenedor en el que se desarrolla la
fermentación y que contiene una semilla o pulque previamente fer-
mentado. La fermentación de esta bebida resulta de la actividad de
una microbiota compleja y naturalmente asociada al aguamiel y a la
semilla. La aplicación de estrategias de secuenciación masiva basadas
en la secuenciación de amplicones y del metagenoma de esta bebida
de muestras colectadas, principalmente de la localidad de Huitzilac,
Morelos, ha permitido identificar y definir una microbiota que se
puede considerar como el microbioma central de la bebida y que está
presente en las paredes del cajete o cavidad de la planta en la que se
acumula el aguamiel, en la savia y durante las diferentes etapas de
producción de la bebida. Este microbioma está conformado por los
géneros bacterianos Zymomonas, Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc,
1
Departamento de Ingeniería Celular y Biocatálisis, Instituto de Biotecnología,
Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Av. Universidad 2001. Col.
Chamilpa. Cuernavaca, Morelos, México. 62210
2
Departamento de Biología, Facultad de Química, UNAM. Ciudad Universitaria,
Coyoacán, Ciudad de México, México. 04510
*
adelfo.escalante@ibt.unam.mx
133
Análisis de la diversidad microbiana y su inferencia funcional durante el proceso de...
Weisella, Acetobacter, Gluconobacter, Obesumbacterium y las levaduras Sac-

charomyces, Kazachstania, Kluyveromyces y Hanseniaspora y que comprenden
~84 % del total de la diversidad bacteriana y ~99.6% de la diversidad
fúngica reportadas. De forma relevante, esta diversidad correlaciona
significativamente con los principales indicadores metabólicos de la
fermentación, lo cual soporta su papel fundamental durante el proceso
de fermentación para definir las características sensoriales de la bebida.
PALABRAS CLAVE: Pulque; aguamiel, maguey, diversidad micro-

biana, metagenómica.
Introducción
El pulque es una bebida fermentada alcohólica tradicional mexicana

elaborada a partir de la fermentación de la savia o aguamiel, extraída
de diversas especies de Agave o maguey pulquero, de las que destacan
A. salmiana, A. mapisaga y A. americana. El proceso de elaboración
de la bebida se ha mantenido prácticamente sin cambios desde su
producción en tiempos prehispánicos, durante la Colonia y desde
el auge de su producción desde la segunda mitad del siglo XIX y
hasta la segunda década del siglo XX. En general, el proceso de pro-
ducción del pulque inicia con la selección de plantas maduras para
la producción de aguamiel con una edad promedio de al menos 5
años y comprende cuatro etapas principales, con algunas variaciones
regionales: (i) castración de la planta para retirar el tejido de la piña
de la planta que dará lugar al pedúnculo floral o quiote y elaboración
del cajete, o cavidad en la cual se acumulará el aguamiel durante la
vida de producción de la planta; (ii) raspado del cajete y extracción de
aguamiel, actividad que se realiza dos veces por día (mañana y tarde);
(iii) preparación de una semilla a partir de aguamiel de alta calidad; y
(iv) la fermentación, proceso en el cual una porción de la semilla se
coloca en un recipiente donde se desarrollará la fermentación y al que
de forma generalizada se agrega el aguamiel colectado dos veces al día.
134
F. Astudillo Melgar, M. Giles Gómez, F. Bolívar y A. Escalante
La duración de la fermentación es variable ya que, de acuerdo con

el productor y la región, tiene una duración de unas cuantas horas
(hasta 72 horas) (Figura 1). La fermentación es un proceso que de-
pende de los microorganismos naturalmente asociados al aguamiel y
aquellos presentes en la semilla (Álvarez-Ríos et al., 2020; Escalante et
al., 2016; Moreno-Terrazas et al., 2017; Valdivieso Solís et al., 2021).
Figura 1. Proceso de elaboración tradicional de pulque

(A) Producción a mediana y gran escala. Las líneas punteadas indican la adición de
aguamiel al tanque de fermentación donde se puede desarrollar el pie de cuba o la
fermentación propiamente. (B) Producción de pulque a pequeña escala. Las líneas
punteadas indican la adición de aguamiel al tanque de fermentación. Los términos
de punta y contrapunta son usados por productores de pulque para referirse a un
estado intermedio de la fermentación (contrapunta) y al pulque fermentado final
(punta). Modificado de (Valdivieso Solís et al., 2021).
El pulque es probablemente la bebida tradicional más ampliamente

estudiada en México desde muchos enfoques: histórico, arqueológi-
co, médico, microbiológico y hasta social y político (Escalante et al.,
2016; Moreno-Terrazas et al., 2017; Ramírez Rancaño, 2000; Valdi-
vieso Solís et al., 2021). De igual forma, el cultivo de maguey para la
producción de aguamiel tiene una gran relevancia desde el punto de
vista agroforestal (Álvarez-Ríos et al., 2020; Torres-García et al., 2019;
Valdivieso Solís et al., 2021).
Los estudios sobre la microbiología del pulque se han enfocado en
conocer la diversidad bacteriana y de levaduras presentes en el agua-
135
miel y en la bebida. Los trabajos pioneros sobre la microbiología del

pulque publicados en la primera mitad de la década de los años 1950
reportaron el aislamiento de las bacterias Zymomonas mobilis, Leuconostoc
mesenteroides, dos lactobacillos –uno fermentativo y otro heterofer-
mentativo– y la levadura Saccharomyces cerevisiase (Sánchez-Marroquín
& Hope, 1953). El uso de estos microorganismos como inóculo para
el desarrollo de una fermentación de aguamiel esterilizado permitió
obtener una bebida con características sensoriales indistinguibles a las
la bebida elaborada de forma tradicional (Sánchez-Marroquín et al.,
1957; Sánchez-Marroquín & Hope, 1953). De igual forma, se propuso
que el proceso de elaboración de pulque por estos microorganismos
está conformado por una fermentación alcohólica en la que parti-
cipan S. cerevisiae y Z. mobilis, resultado en la producción de etanol,
característica distintiva de la bebida; una fermentación láctica en la que
participan los lactobacilos y L. mesenteroides, cuyo producto principal
es el ácido láctico; y la producción del exopolisacárido dextrana, por
L. mesenteroides, responsable de conferir la viscosidad característica
de la bebida (Escalante et al., 2016; Sánchez-Marroquín et al., 1957;
Sánchez-Marroquín & Hope, 1953).
Estudios por medio de métodos moleculares no dependientes de
cultivo basados en la secuenciación de una biblioteca de clonas de
ADNr 16S y complementados con métodos dependientes de culti-
vo permitieron la detección de una mayor abundancia y diversidad
de bacterias lácticas presentes tanto en aguamiel como en pulque;
la presencia de bacterias ácido acéticas de los géneros Acetobacter y
Gluconobacter, y de una mayor diversidad, aunque en baja abundancia
de diversas α- y β-Proteobacterias (Escalante et al., 2004, 2008). De
forma relevante, los microorganismos involucrados en la fermen-
tación del pulque y reportados por (Sánchez-Marroquín & Hope,
1953) han sido aislados de forma sistemática de diversas muestras de
pulque y aguamiel procedentes de diferentes regiones productoras de
esta bebida (Escalante et al., 2016), al igual que diversas levaduras de
tipo Saccharomyces y no-Saccharomyces (Lappe-Oliveras et al., 2008). La
aplicación de metodologías de secuenciación masiva para el análisis
de la diversidad microbiana del puque, a partir de la secuenciación de
136
las regiones variables V3-V4 del ADNr 16S y por secuenciación de

las regiones ITS amplificadas a partir del metagenoma de muestras
de aguamiel y de pulque (Astudillo-Melgar et al., 2023; Escobar-Ze-
peda et al., 2020; Rocha-Arriaga et al., 2020) y la secuenciación del
metagenoma completo de esta bebida (Chacón-Vargas et al., 2020),
ha permitido la detección de una mayor diversidad microbiana en el
pulque y correlacionarla con el perfil metabólico de esta bebida. En
esta contribución se describen los aspectos más relevantes de la aplica-
ción de la secuenciación masiva al análisis de la diversidad microbiana
y metabólica presentes en aguamiel y pulque para la determinación
de un núcleo microbiano responsable de la fermentación.
Microbiología de la fermentación del pulque
Perfil metabólico del aguamiel y diversidad microbiana asociada
El análisis de la diversidad microbiana a partir de la secuenciación

del metagenoma (metagenomic shotgun sequencing) (Chacón-Vargas et al.,
2020) de una muestra de aguamiel colectado por la mañana y durante
cuatro etapas de una fermentación en laboratorio: T0 (mezcla de agua-
miel con pulque previamente fermentado), a las tres y seis horas de
fermentación (T3 y T6, respectivamente) y en una muestra de pulque
fermentado de toda la noche (PQ) colectadas de un productor de
la localidad de Huitzilac, Morelos, mostró una mayor diversidad en
la muestra de aguamiel con relación a la muestra fermentada (PQ) y
durante las etapas T0, T3 y T6, de acuerdo a los valores de los índices
de diversidad obtenidos de Shannon´s (H) y de Simpson´s (D). Para
aguamiel los valores de H= 2.86 y D= 9.03. La diversidad detectada a
nivel de género estuvo conformada por Acinetobacter (21.95%), Leuco-
nostoc (13.92%), Lactococcus (13.72%), Zymomonas (4.77%) y Lactobacillus
(0.97%). De forma relevante, Saccharomyces se detectó en una muy baja
proporción (0.03%). Durante el desarrollo de la fermentación (T0,
T3, T6 y PQ), esta diversidad se mantuvo prácticamente constante,
en cuanto a los géneros detectados, pero con variaciones en su abun-
dancia relativa durante las etapas de fermentación analizadas. Para
137
el T0 (mezcla de 2:3 partes de aguamiel: pulque), se determinaron

los índices de diversidad H= 2.43 y D= 5.88, con una composición
a nivel de género conformada por Lactococcus (19.52%), Leuconostoc
(17.34%), Zymomonas (12.57%), Saccharomyces (10.79%), Acinetobacter
(5.73%) y Lactobacillus (4.94%). Para la muestra T3 los valores de los
índices de diversidad fueron H = 2.21 y D = con una diversidad con-
formada por Zymomonas (19.91%), Saccharomyces (19.08%), Leuconostoc
(12.38%), Acinetobacter (5.45%) y Lactobacillus (3.61%). Para la muestra
T6 los índices de diversidad calculados fueron H = 2.14 y D = 3.71,
con una diversidad conformada por Zymomonas (22.27%), Lactococcus
(11.73%), Acinetobacter (7.17%), Lactobacillus (7.08%) y Saccharomyces
(5.65%). Finalmente, para la muestra PQ los valores de H = 2.13 y D
= 4.10, y los géneros más abundantes detectados fueron Zymomonas
(21.48%), Leuconostoc (14.30%), Saccharomyces (13.51%), Lactococcus
(13.03%), Lactobacillus (7.53%) y Acinetobacter (2.85%).
De igual forma, en este trabajo (Chacón-Vargas et al., 2020) se de-
terminó la concentración de sacarosa, glucosa y fructosa como los
principales azúcares presentes en el aguamiel y durante la fermentación
y de los productos de fermentación etanol, ácido láctico y ácido acético
en las muestras de aguamiel y en las etapas de fermentación analizadas.
Estos resultados fueron utilizados para establecer una correlación de
Pearson con la abundancia de aquellos microorganismos presentes a ≥
1% al menos en alguna de las etapas de fermentación. Los resultados
mostraron que los géneros Acinetobacter, Lactococcus y Leuconostoc fueron
los más abundantes en el aguamiel (>13%), Lactococcus y Leuconostoc
presentaron una ligera fluctuación durante las 6 horas de fermentación
y en la muestra PQ. Sin embargo, Acinetobacter mostró una disminución
en su abundancia relativa durante la fermentación hasta 2.85% en la
muestra PQ. La abundancia de estas bacterias mostró una correlación
positiva con la concentración de glucosa durante la fermentación, la
cual se incrementó desde la muestra de aguamiel hasta el T3 y una
disminución para T6 y PQ. Pero se observó una correlación negativa
con la concentración de fructosa, la cual se incrementó desde aguamiel
hasta el T6 y disminuyó para la muestra PQ y una correlación con la
concentración de etanol. La abundancia de Zymomonas correlacionó
138
positivamente con el incremento observado en la producción de etanol,

ácido láctico y con el perfil de acumulación de fructosa, pero negativa-
mente a la concentración de sacarosa.
Con relación al género Lactobacillus, se observó una correlación
positiva con la concentración de ácido láctico y etanol. De forma
sorprendente, el género Saccharomyces, mostró una baja abundancia en
el aguamiel (0.033%), la cual tuvo una fluctuación durante las 6 horas
de fermentación, para alcanzar un incremento de 13.51% en la muestra
PQ y no mostró una correlación significativa con la producción de
etanol. Este resultado es relevante ya que tradicionalmente se ha aso-
ciado a S. cerevisiase como el principal productor de etanol durante la
fermentación, junto con Z. mobilis durante la fermentación del pulque.
Los resultados obtenidos de abundancia relativa como de la correla-
ción de esta con los principales indicadores metabólicos analizados
sugieren un papel preponderante de Zymomonas en la producción de
etanol durante la fermentación (Chacón-Vargas et al., 2020).
Hacia la definición de un microbioma central

responsable de la fermentación
Los resultados de Chacón-Vargas et al. (2020) se pueden considerar

como una importante aportación para la definición de un núcleo micro-
biano o microbioma responsable de la fermentación del pulque y definir
al aguamiel como su origen y que de forma relevante que se mantiene
a lo largo de la fermentación. De esta manera, se puede establecer que
los géneros Zymomonas, Lactococcus, Leuconostoc, Lactobacillus, Acinetobacter
y Saccharomyces pueden ser considerados como el microbioma de la fer-
mentación del pulque, con la excepción del género Sphingomonas cuya
abundancia detectada en el aguamiel disminuye en un 87% al final de
la fermentación (Valdivieso Solís et al., 2021).
El trabajo reciente de Astudillo-Melgar et al. (2023) determinó, por
medio de secuenciación de amplicones de la región V3-V4 del ADNr
16S (bacterias) y de las regiones ITS1 (levaduras), la composición
de la diversidad microbiana y su dinámica en muestras de aguamiel
colectado de tres plantas productoras aguamiel del género A. salmiana
139
de la región de Huitzilac, Morelos, durante la estación de otoño. En

este trabajo se analizaron tres fermentaciones en laboratorio por cada
planta muestreada: T0, T3, T6 y PQ, pero incorporando el análisis
de la diversidad microbiana presente en el tejido de las paredes de
cajete conocido como metzal. Este estudio tuvo la finalidad de de-
terminar si el microbioma central definido por (Chacón-Vargas et
al., (2020) (i) se conserva o varía en muestras colectadas de la misma
zona productora (Huitzilac, Morelos), (ii) sií el tejido vegetal de las
paredes del cajete contribuye o no al microbioma de la bebida y
(iii) determinar la variación de la diversidad detectada entre las tres
plantas muestreadas. Los resultados permitieron reportar 13 géneros
microbianos identificados como Zymomonas, Leuconostoc, Lactobacillus,
Weissella, Lactococcus, Acetobacter, Gluconobacter, Obesumbacterium, Sac-
charomyces, Kazachstania, Kluyveromyces y Hanseniaspora. Estos géneros
se detectaron en todas las muestras analizadas: metzal, aguamiel, T0,
T3, T6 y PQ, en las tres réplicas biológicas y comprenden ~84% del
total de la diversidad bacteriana reportada y ~99.6% de la diversidad
fúngica. Se observó que los géneros Zymomonas (>60%) y Saccharomyces
(>90%) fueron los más abundantes, manteniendo esta proporción en
todas las muestras analizadas. Se determinó también que la diversidad
detectada presenta una potencial correlación con los metabolitos
evaluados como concentración de azúcares, etanol y ácidos orgánicos
(Astudillo-Melgar et al., 2023).
Los resultados obtenidos por Chacón-Vargas et al. (2020) y por
Astudillo-Melgar et al. (2023) fueron comparados con los obtenidos
de otros estudios de diversidad microbiana por secuenciación de
amplicones. Escobar-Zepeda et al. (2020) reportaron el bacterioma
de una mezcla de pulques de 24 y 48 horas de fermentación colecta-
dos en el municipio de Huitzilac, Morelos, reportando por primera
vez la presencia OTUs de las Familias Sphingomonadaceae y Barto-
nellaceaeare, además de géneros reportados previamente. De estos
resultados se destaca que Zymomonas (35.7%), Leuconostoc (8.24%),
Lactococcus (6.29%) y Lactobacillus (5.51%) son los OTUs más abun-
dantes en la muestra. Este estudio se complementó con la inferencia
de genes que codifican a enzimas de algunas funciones de interés
140
como la biosíntesis de vitaminas asociados a la diversidad detectada

(Escobar-Zepeda et al., 2020).
El estudio de la diversidad bacteriana presente en el aguamiel co-
lectado en los primeros 15-20 minutos después del raspado del cajete
por secuenciación de amplicones permitió determinar a los géneros
Leuconostoc (46.8%), Zymomonas (35.9%), Acetobacter (5%), Lactococcus
(4.6%) y Acinetobacter (2.22% ) como los más abundantes y que al
estar presentes en el aguamiel que fluye inmediatamente después del
raspado de las paredes del cajete sugiere que provienen de la planta
(Peralta-García et al., 2020). Rocha-Arriaga et al. (2020) analizaron
la diversidad microbiana por secuenciación de amplicones durante
el proceso de elaboración del pulque de la localidad de Tepeapulco,
Hidalgo, y que incluyó el análisis de aguamiel, contrapunta (18 horas
de fermentación) y pulque (36 horas de fermentación). Los resultados
de este trabajo reportan 2855 OTUs de bacterias y 1494 géneros de
hongos, destacando Sphingomonas, Weissella, Saccharomyces y Candida
como los géneros microbianos más abundantes. De forma relevante
no se reportó la presencia de Zymomonas y se detectó a la levadura
Candida zemplinina. Los resultados del análisis de diversidad entre cada
muestra indicaron que la diversidad bacteriana disminuye conforme
se desarrolla en el proceso de elaboración del pulque, encontrando
más de 50 géneros en aguamiel, 35 en contrapunta y 33 en pulque,
mientras que en el caso de los hongos se reportaron más de 60 géneros
en aguamiel, 22 en contrapunta y 32 en pulque aunque muchos con
una abundancia relativa menor al 0.1% (Rocha-Arriaga et al., 2020).
Con base en los resultados del análisis de secuenciación masiva de
amplicones y del metagenoma de la fermentación del pulque descri-
tos en esta sección, es posible proponer un microbioma central de
la bebida conformado por los géneros con una abundancia relativa
mayor al 1% para todos los casos (Figura 2).
141
Figura 2. Principales microorganismos encontrados en los trabajos metagenómicos

del pulque con una abundancia mayor al 1%
(A) Géneros de bacterias; (B) Géneros de hongos. Elaborada a partir de los
resultados de (Astudillo-Melgar et al., 2023; Chacón-Vargas et al., 2020; Escobar-
Zepeda et al., 2020; Peralta-García et al., 2020; Rocha-Arriaga et al., 2020).
Conclusiones
La aplicación de los estudios metagenómicos al estudio de la diver-

sidad genética y microbiana del pulque ha permitido expandir el co-
nocimiento y entendimiento que se tiene sobre los microorganismos
asociados a esta bebida y a su proceso de elaboración. Ha sido posible
identificar un microbioma central que se conserva en todas las etapas
del proceso, incluyendo el tejido vegetal asociado a las paredes del
cajete o cavidad del maguey en donde se acumula el aguamiel, y en
diferentes etapas de la fermentación. De igual forma, se ha correla-
cionado de forma significativa las variaciones en la abundancia relativa
del microbioma central con los principales indicadores bioquímicos
de la fermentación. Estos resultados pueden ser considerados como
la base para establecer una nueva definición del pulque a nivel micro-
biológico y de forma importante sentar las bases para la definición de
un inóoculo que podría mejorar las prácticas de producción tradicional
de esta bebida; sin sin embargo, es necesario ampliar la definición
del microbioma central de la bebida a otras regiones productoras y
de forma relevante evaluar su estabilidad estacional e incluso anual.
142
Agradecimientos
Esta investigación fue financiada por los proyectos PAPIIT IN211420

e IN227023 (DGAPA, UNAM).
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145
146
2.2 DETERMINACIÓN DE LA SUCESIÓN DE LAS
COMUNIDADES DE LEVADURAS Y DE LOS CAMBIOS
FISICOQUÍMICOS EN LA PRODUCCIÓN DE PULQUE
COMERCIAL EN LA HACIENDA DE XOCHUCA,
TLAXCO, TLAXCALA, MÉXICO
Arredondo Fernández Rodrigo1, Patricia E. Lappe Oliveras1*, Sylvie Le

Borgne2, Rubén Moreno-Terrazas3 y César Ojeda Linares4
RESUMEN
El pulque es una bebida fermentada tradicional mexicana con una gran

relevancia histórica, cultural y nutrimental. Se elabora por la fermen-
tación del aguamiel de magueyes pulqueros como Agave salmiana, en la
que participan comunidades de bacterias ácido-lácticas, ácido-acéticas
y levaduras que, en conjunto, interaccionan metabólicamente para dar
lugar a las propiedades fisicoquímicas y organolépticas que distinguen
a esta bebida. Estas comunidades cambian la composición de sus espe-
cies que las integran conforme avanza la fermentación del aguamiel en
un proceso de sucesión ecológica. En este trabajo se describieron los
cambios de la diversidad de las comunidades de levaduras asociados a
los cambios fisicoquímicos de cada etapa de elaboración de pulque en
la Hacienda de Xochuca, Tlaxco, Tlaxcala, México.
1
Instituto de Biologia, UNAM, Cto. Zona Deportiva S/N, C.U., Coyoacán,
04510 Ciudad de México. * lappe@ib.unam.mx
2
Universidad Autónoma Metropolitana-Cuajimalpa Depto. Biotecnología y Pro-
cesos, 05348 Ciudad de México.
3
Universidad Iberoamericana, Depto. Ings. Química, Industrial y de Alimentos,
01219 Cuidad de México.
4
Instituto de Investigaciones en Ecosistemas y Sustentabilidad, UNAM, Campus
Morelia, 58190 Morelia, Michoacán, México
147
Determinación de la sucesión de las comunidades de levaduras y de los cambios...
Para ello se obtuvieron muestras de cada una de las etapas de ela-

boración de pulque en la Hacienda de Xochuca a finales de febrero de
2020. De cada muestra se realizó un aislamiento in situ de las levaduras
en medio selectivo, así como la medición de pH y temperatura. En el
laboratorio se realizó la cuantificación de las unidades formadoras de
colonias y el aislamiento e identificación de los cultivos axénicos por
taxonomía polifásica, considerando sus características fenotípicas y
genotípicas. Mientras que la caracterización química se realizó por la
técnica de cromatografía líquida de alta resolución (HPLC, por sus
siglas en inglés) y la determinación y cuantificación de los compuestos
volátiles por la técnica de GC-masas.
En cuanto a los cambios de las comunidades de levaduras aisladas,
se observó que en las primeras etapas del proceso, correspondientes
a las muestras de aguamiel del cajete hasta el aguamiel de la castaña,
se observó una mayor diversidad de especies no-Saccharomyces como
Candida boidinii, Clavispora lusitaniae, Kluyveromyces marxianus, Meyerozyma
guilliermondii, Kazachstania gamospora y Zygosaccharomyces bailii que, en
general, se han reconocido como aportadoras de compuestos volá-
tiles que enriquecen las propiedades organolépticas de alimentos y
bebidas como el pulque. Esta diversidad disminuyó a medida que se
consumían los azúcares y aumentaba la concentración de etanol. Las
especies persistentes al final del proceso fueron Saccharomyces cerevisiae,
S. paradoxus y Starmerella stellata.
En cuanto a los cambios de los parámetros fisicoquímicos, se ob-
servó que el valor de pH descendió hasta un característico valor de 3
al final de la fermentación. En general, la concentración de la mayoría
de los azúcares disminuyó a lo largo de la fermentación y el etanol
alcanzó 5.5% en la etapa final. Por otra parte, entre la diversidad de
los compuestos volátiles se encontraron alcoholes como el alcohol
fenetílico y ésteres como el dietil succinato, que contribuyen a las
propiedades organolépticas del pulque. Los resultados obtenidos en
este trabajo contribuyen al conocimiento microbiológico y químico
del pulque, que lo posicionan como un recurso biocultural complejo.
PALABRAS CLAVE: Pulque, fermentación, ecología, levaduras.
148
R. Arredondo-Fernández, P. E. Lappe Oliveras, S. Le Borgne, R. Moreno-Terrazas y
C. Ojeda Linares
Introducción
Los alimentos fermentados son productos derivados por la interacción

y desarrollo de comunidades microbianas presentes en el sustrato
y en el ambiente circundante, que transforman las características
bioquímicas, organolépticas y nutricionales de las materias primas,
restringiendo el desarrollo de microorganismos, lo que incrementa
la vida útil del producto; todo lo anterior actúa en conjunto para que
estos alimentos sean más atractivos para su consumo y aceptación
sociocultural (Ciani et al., 2008; Steinkraus, 1994; Tamang et al., 2016).
Estos productos también pueden ser considerados como ecosistemas
en los que se pueden observar procesos como la sucesión ecológica,
que se describe como un evento dinámico de adaptación, compe-
tencia, establecimiento y supervivencia de las especies que integran
las comunidades microbianas que los conforman (Scott & Sullivan,
2008; Wolfe & Dutton, 2015).
En México, los productos fermentados tienen un alto valor social,
cultural, económico y nutricional para distintos grupos culturales que
los preparan, consumen y comercializan en pequeña escala. Están
representados por bebidas-alimento hechas a partir de maíz, frutas,
savia y mosto de diversas plantas, de las cuales se han documentado
que en al menos 16 bebidas fermentadas tradicionales se utilizan
alrededor de 143 especies vegetales en su elaboración, cuyas familias
dominantes son: Cactaceae, Asparagaceae y Poaeceae (Ojeda-Linares et
al., 2021). Ejemplo de algunos de estas son el pozol, los atoles agrios,
el tesgüino, tejuino, el tepache, el colonche, el pulque y los vinos de
pitaya (Escamilla-Hurtado & Escamilla-Hurtado, 2007; Steinkraus,
1996; Wacher-Rodarte et al., 2015).
El pulque es una bebida prehispánica, de consistencia viscosa, de
color blanquecino, ligeramente ácida y de bajo contenido alcohólico.
Se elabora por la fermentación del aguamiel, una sustancia líquida
rica en azúcares, proteínas, vitaminas y minerales, que es extraída de
diferentes especies de agaves pulqueros principalmente A. salmiana
var. salmiana, Agave mapisaga, A. hookeri y A. americana. Estos agaves
generalmente se encuentran en climas cálidos con escasas lluvias y
149
suelos pobres en nutrientes, principalmente en los estados de Hi-

dalgo, Tlaxcala, México, Puebla, Querétaro, Michoacán, Oaxaca y
Ciudad de México (Álvarez-Ríos et al., 2020; Moreno-Terrazas et al.,
2017; SECOFI, 1972). El pulque es un reservorio de biodiversidad
microbiana resultante de las prácticas tradicionales intrínsecas de su
elaboración y puede ser considerado como un ecosistema microbiano
en el que las comunidades microbianas que lo conforman cambian
su composición de acuerdo con los cambios de las propiedades fisi-
coquímicas del sustrato.
El estudio de la microbiología del pulque se inició desde mediados
del siglo XIX con observaciones al microscopio (Gonçalves-De-Lima,
1956; Jiménez-Segura, 2016) y en la actualidad la investigación se ha
centrado en la determinación ex situ de la microbiota en el producto
final y en la sucesión de las comunidades bacterianas, entre las que se
han identificado géneros bacterianos representativos como Acetobacter,
Lactobacillus, Acinetobacter, Enterobacter, Gluconobacter, Lactococcus, Leuco-
nostoc, Serratia, Weisella y Zymomonas, así como algunos representantes
fúngicos de los cuales Kluyveromyces marxianus y Saccharomyces cerevisiae
son los más abundantes (Chacón-Vargas et al., 2020; Rocha-Arriaga
et al., 2019; Valadez-Blanco et al., 2012; Zepeda et al., 2020). Estos
trabajos enriquecen el conocimiento sobre la diversidad y dinámica
microbiana que se desarrollan en el pulque, que lo posicionan como
un recurso biocultural complejo. Sin embargo, aún existe información
que aportar sobre la participación y comportamiento de las comuni-
dades de levaduras durante el proceso de elaboración de esta bebida.
Por lo anterior, el propósito de este trabajo fue contribuir en el
conocimiento de la microbiota del pulque mediante el estudio del
proceso de elaboración de esta bebida en la Hacienda de Xocucha,
Tlaxco, Tlaxcala, México, donde se elabora a través de métodos tra-
dicionales. Empleando técnicas microbiológicas dependientes de
cultivo in situ e identificación polifásica, se estableció la sucesión de
las comunidades de levaduras y, paralelamente, se determinaron los
cambios en los parámetros fisicoquímicos.
150
C. Ojeda Linares
Obtención de muestras
Las muestras se tomaron de diferentes etapas del proceso de elabora-

ción de pulque de la Hacienda de Xochuca, ubicada en el municipio de
Tlaxco (altitud 2540 msnm, latitud 19°36′53″N, longitud 98°07′11″O,
altitud 2540 msnm), en el estado de Tlaxcala, del 18 al 21 de febrero
de 2020. Se tomaron muestras de 16 diferentes etapas de elaboración y
fermentación del pulque comercial (Tabla 1) midiendo el pH y tempe-
ratura al momento, a excepción del metzal, que es el tejido sustraído del
cajete durante el proceso de raspado. Cada muestra se dividió en tres
fracciones de 100 mL cada una; una de ellas se utilizó para los estudios
microbianos; las otras dos, para las determinaciones fisicoquímicas.
Tabla 1. Muestras obtenidas durante el proceso de

elaboración y fermentación de pulque comercial
de la Hacienda de Xochuca, Tlaxco, Tlaxcala
No. de muestra Muestra
1 Aguamiel cajete
2 Aguamiel acocote
3 Aguamiel castaña
4 Semilla
5 Agua lavado
6 T0 Aguamiel + semilla
7 T1 fermentación 4h
8 T2 fermentación 8 h
12 Metzal
13 Xaxtle
14 Raspado cajete
Metzal: tejido sustraído del cajete durante el proceso de raspado; Xaxtle:
Sedimento que deja el pulque en la tina de fermentación
151
Estudio microbiológico
a) Aislamiento, cuantificación y conservación
De cada muestra se realizaron diluciones seriadas de las que se toma-

ron alícuotas para ser inoculadas in situ por el método de extensión
en placa de medio en medio WLA (Alpha Biosciences, Baltimore,
MD, EUA) adicionado con cloranfenicol (100 µg/mL, Sigma Aldrich,
Saint Louis, MO, EUA). Estas cajas se incubaron en el laboratorio
y fueron revisadas durante 10 días a temperatura ambiente, periodo
en el que fueron revisadas diariamente para cuantificar las unidades
formadoras de colonias (UFC/mL).
b) Obtención de cultivos axénicos
A partir de las características macroscópicas únicas de cada colonia

(color, forma, elevación, brillo, textura y borde), se seleccionaron,
aislaron y resembraron por estriado nuevamente en WLA hasta la
obtención de cultivos axénicos que se resembraron en placas de YPD
(glucosa 20g, extracto de levadura 5 g, peptona 10 g, agar 20 g, H2O
d 1000 mL).
La identificación fenotípica de los cultivos axénicos se hizo con-
siderando las características morfológicas macro y microscópicas,
fisiológicas y bioquímicas (Van-der-Walt & Yarrow, 1984).
c) Identificación molecular
La identificación genotípica de los cultivos axénicos seleccionados de

cepas aisladas se hizo a través del análisis de secuencias de la región
ITS-5.8S. Para ello se realizó una extracción de ADN genómico con el
kit Quick-DNA Fungal/Bacterial Miniprep (Zymo Research, EUA).
La amplificación de la región ITS1-5.8S-ITS2 se llevó a cabo con los
iniciadores ITS1 (5’TCCGTAGGTGAACCTTGCGG´3) e ITS4 (5’
TCCTCCGCTTAGATATGC´3) (White et al., 1990). La amplificación
fue realizada en un termociclador modelo Bio-Rad Mycylcer (Bio-
152
C. Ojeda Linares
Rad, CA, EUA), utilizando el siguiente programa de condiciones: una

etapa de desnaturalización inicial de 15 min a 95 ºC seguida de 35
ciclos: 1 min a 94 ºC, 2 min a 55.5 °C, 2 min a 72 ºC y una extensión
final de 10 min a 72 ºC (White et al., 1990). Todos los productos de
amplificación fueron secuenciados por el método de reacción de
terminación de cadena (Sanger et al., 1977). Las secuencias obtenidas
se editaron con el programa UGENE v42.0 (Okonechnikov et al.,
2022) y se compararon con las secuencias depositadas en la base de
datos GenBank utilizando el programa BLASTN en línea (Altschul
et al., 1997), considerando como de la misma especie aquellas con un
99 al 100% de similitud.
Estudio de la diversidad y de la sucesión microbiana
La diversidad alfa de cada una de las muestras se determinó utilizan-

do el índice de diversidad de Shannon calculado con la fórmula -Σpi
Ln(pi) [pi=proporción de individuos de la especie i respecto al total de
individuos] para cada tiempo de fermentación (Kirchmayr et al., 2017).
Para evaluar el cambio de diversidad entre las muestras se determinó
la diversidad beta a través del índice de Sorensen (Fran-
co-López, 2011; Moreno, 2001). Con el uso de librerías de análisis
ecológico del entorno de programación “R” (versión 4.2.1) y aplicando
el modelo de aglomeración UPGMA se construyó un dendrograma
que resume y representa gráficamente el recambio de especies a lo
largo de las etapas evaluadas a lo largo del proceso de elaboración y
fermentación del pulque en la Hacienda de Xochuca (Baselga et al.,
2022; Núñez-Colín & Escobedo-López, 2011; Oksanen et al., 2020).
Estudios fisicoquímicos
La temperatura y acidez fueron evaluadas in situ al momento de to-

mar las respectivas muestras. La concentración de glucosa, fructosa,
sacarosa, ácido láctico, ácido acético y etanol de cada una de las
muestras fue obtenida por la técnica de cromatografía líquida de alta
resolución (HPLC) (Costa et al., 2016), mientras que la evaluación
153
del contenido de compuestos volátiles se realizó por cromatografía

de gases (HPLC GC-MS), se inició con una técnica de extracción
líquido-líquido (Abad-Fitz et al., 2020).
Estudio microbiológico
En cuanto al conteo de las levaduras viables (UFC/mL), se puede

observar que presentan una tendencia ascendente hasta la última
muestra evaluada, correspondiente a las 72 horas de fermentación
(Figura 1), similar al de otros procesos fermentativos donde al final
quedan aquellas levaduras ácido-tolerantes, como ocurre en el caso de
la kombucha (Teoh et al., 2004). Esta disminución se asocia al proceso
de deterioro del producto, por el contenido de etanol, la oxidación de
varios compuestos orgánicos como los aminoácidos y el agotamiento
de los carbohidratos (Escalante et al., 2016; Jeong et al., 2013).
Figura 1. Cuantificación de las levaduras viables (UFC/

mL) aisladas en las diferentes etapas de elaboración y
fermentación del pulque de la Hacienda Xochuca
Los resultados de la identificación fenotípica y molecular permi-

tieron caracterizar la diversidad de levaduras aisladas de cada una de
las etapas de elaboración del pulque, así como su respectivo índice
de Shannon (Tabla 2) (Kirchmayr et al., 2017).
154
C. Ojeda Linares
Tabla 2. Diversidad temporal de las levaduras en de cada etapa del

proceso de elaboración de pulque de la Hacienda de Xochuca
MUESTRAS
Aguamiel acocote
Aguamiel castaña
Aguamiel cajete
Agua lavado
Pared-cajete
T3 (12 h)
T4 (20 h)
T5 (24h)
T6 (48h)
T7 (72h)
T1 (4h)
T2 (8h)
Semilla
Xaxtle
Total
Especies
T0
Candida boidinii 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
Clavispora lusitaniae 1 1 3 1 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 8
Clavispora sp.
0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 4
(UBC)
Hanseniaspora
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1
valbyensis
Kazachstania
0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1
gamospora
Kluyveromyces
0 2 4 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 7
marxianus
Kluyveromyces
0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3
sp. (UBC)
Meyerozyma
0 0 1 2 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 7
guilliermondii
Meyerozyma sp.
2 0 0 3 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 6
(UBC)
Saccharomyces
0 0 0 0 2 0 0 1 1 1 2 0 1 0 0 8
cerevisiae
Saccharomyces
0 0 0 1 0 1 2 0 2 1 0 1 0 0 2 10
paradoxus
Saccharomyces
0 1 0 0 1 3 1 0 0 0 1 3 1 1 1 13
sp. (UBC)
Starmerella stellata 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 2 0 0 0 6
Starmerella sp.
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 4
(UBC)
Zygosaccharomyces
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
balii
Total de aislados
3 5 11 9 4 5 9 4 5 5 5 6 2 2 5 80
identificados
0.6365
1.3321
1.3761
1.3030
1.0397
0.9502
2.1594
1.3862
1.3321
1.3321
1.3321
1.0114
0.6931
0.6931
1.3321
2.6310
Índice de Shannon
(H’)
UBC= Unidad básica de caracterización (Núñez-Colín & Escobedo-López, 2011)
155
La particular diversidad inicial de levaduras no-Saccharomyces es

característica de procesos de fermentación espontánea o de aquellos
que se llevan a cabo en condiciones aerobias con una constante in-
teracción a la intemperie y con vectores que transportan e integran
especies a la comunidad de estas levaduras que, además, son de interés
biotecnológico por el aporte de compuestos aromáticos que contri-
buyen con el enriquecimiento de las características organolépticas a
bebidas como el vino (Varela, 2016), la kombucha (Teoh et al., 2004)
y el pulque. Esta diversidad disminuyó a medida que se consumían
los azúcares y aumentaba la concentración de etanol. Las especies
persistentes al final del proceso fueron Saccharomyces cerevisiae, S. pa-
radoxus y Starmerella stellata.
Al observar los cambios en la diversidad de las levaduras aisladas
e identificadas que son congruentes con el dendrograma construido
a partir de los índices de similitud (Figura 2), en el que se pueden ver
tres grupos principales: 1) las muestras iniciales de aguamiel obtenidas
en el exterior del tinacal, 2) desde el tiempo cero hasta las 48 horas
de fermentación y 3) la semilla, las últimas etapas de fermentación y
las muestras residuales.
Figura 2. Dendrograma que representa el recambio de especies de levaduras

entre muestras, formando grupos de acuerdo con su parecido en diversidad
156
C. Ojeda Linares
En cuanto a los cambios de los parámetros fisicoquímicos, se ob-

servó que el valor de pH descendió de 5 en el aguamiel a 3 después
de 72 horas de fermentación. La concentración de los ácidos láctico y
acético se mantuvo en valores <1%; el contenido de azúcares dismi-
nuyó en términos generales a lo largo de la fermentación y el etanol
alcanzó 5.5% en la etapa final (Figura 3). En cuanto a la diversidad
de compuestos volátiles (Figura 4), se encontraron alcoholes como
el alcohol fenetílico producido por levaduras encontradas en este
trabajo como Clavispora lusitaniae, Kluyveromyces marxianus, Meyerozyma
guilliermondii, S. cerevisae, Zygosaccharomyces rouxii, entre otras (Chrep-
towicz et al., 2018; Mitri et al., 2022; NCBI, 2022; Qian et al., 2019); y
ésteres como el dietil succinato, asociado principalmente a levaduras
del género Saccharomyces encontrado también durante la elaboración
de vinos (Antonelli et al., 1999; Sottil et al., 2019) y en takjou, una
bebida fermentada tradicional de Corea (Jung et al., 2016) que, junto
con otros compuestos volátiles encontrados, contribuyen a las pro-
piedades organolépticas del pulque.
Figura 3. Cambios en la concentración porcentual de los metabolitos

principales del pulque a lo largo de su proceso de elaboración
157
Figura 4. Composición porcentual de los compuestos

volátiles encontrados en cada muestra estudiada durante la
producción de pulque en la Hacienda de Xochuca
Conclusiones
A lo largo del proceso de elaboración del pulque en la Hacienda de

Xochuca se pudieron observar cambios en la diversidad de las comu-
nidades de levaduras aisladas de acuerdo con un proceso de sucesión
ecológica en congruencia con los cambios de las condiciones fisico-
químicas resultantes del aguamiel hasta su transformación en pulque.
La densidad de población de levaduras tuvo un comportamiento
ascendente conforme avanzaba el proceso de fermentación hasta
que el pH y la concentración de etanol volvieron las condiciones
fisicoquímicas más selectivas.
La mayor diversidad de levaduras se encuentra al inicio del proceso,
pues el aguamiel es un sustrato rico en azúcares que está en contacto
con el ambiente en el que se pueden encontrar vectores asociados
a levaduras y otros microorganismos que participan durante la pro-
ducción del pulque. La menor diversidad de levaduras se encontró
en las etapas finales del proceso de acuerdo con el agotamiento de
los azúcares, un pH más bajo y una concentración más alta de etanol,
158
C. Ojeda Linares
resistiendo solo aquellas que mostraron una mayor tolerancia al etanol

como Starmerella stellata y representantes del género Saccharomyces.
El contenido de etanol se fue incrementando desde las primeras
etapas del proceso, lo que indica que incluso antes de usar un inóculo
la fermentación alcohólica ya había iniciado espontáneamente.
La presencia de levaduras no-Saccharomyces, como Clavispora lusita-
niae, Kluyveromyces marxianus y Meyerozyma guilliermondii, se puede asociar
con la presencia de compuestos volátiles, como el alcohol fenetílico
y el dietil succinato, que enriquecen las propiedades sensoriales del
pulque.
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164
2.3 CARACTERIZACIÓN METAGENÓMICA Y
EVALUACIÓN DE COMPUESTOS VOLÁTILES EN
FERMENTACIONES DE MEZCAL DEL ESTADO DE
OAXACA
René Quezada Romero1, J. Alejandro Morales Valencia2, Manuel R.

Kirchmayr1, Melchor Arellano Plaza1, John Morrissey3 y Anne C.
Gschaedler Mathis1*
RESUMEN
Las fermentaciones artesanales de mezcal son procesos complejos

no solo en cuanto a su elaboración, sino también debido a la gran
cantidad de factores involucrados en el proceso. Dentro de estos
factores encontramos el tipo de agave utilizado, la concentración de
azúcares, la presencia de inhibidores, la variedad de microorganismos
involucrados en dicho proceso, entre otros. Por lo cual se ha podido
observar una variación no solo entre diferentes fábricas, sino también
entre fermentaciones en la misma fábrica. Los microorganismos
presentes en la fermentación están involucrados no solo en la pro-
ducción de etanol, gran parte de las levaduras no-Saccharomyces son
las responsables de la síntesis de compuestos orgánicos, los cuales
brindan propiedades organolépticas características al producto ob-
tenido de la fermentación. La caracterización del perfil de compues-
tos volátiles y la identificación de los microorganismos nos permite
establecer relaciones entre estos y las propiedades organolépticas
presentes en el producto final. El análisis metagenómico se vuelve
una herramienta con una gran utilidad, no solo para la identificación
1
CIATEJ, Departamento de Biotecnología Industrial, Camino Arenero 1227, El
Bajío, Zapopan, Jalisco, México, 45019. * agschaedler@ciatej.mx
2
CUCEI, Universidad de Guadalajara, Departamento de Ciencias Computacio-
nales, Blvd. Marcelino García Barragán 1421, Guadalajara, Jalisco, México, 44430.
3
University Collage Cork, Departamento de Microbiología, Cork, Irlanda.
165
Caracterización metagenómica y evaluación de compuestos volátiles en...
de los microorganismos; además, proporciona información sobre su

diversidad y abundancia relativa, lo que permite ampliar el panorama
de los consorcios microbianos que se encuentran en este proceso. El
presente trabajo nos permitió identificar los microorganismos y los
compuestos sintetizados por estos, de esta forma poder entender un
poco más la complejidad de estos procesos fermentativos, apreciando
que incluso dentro de la misma fábrica los factores antes mencionados
pueden jugar un papel muy importante durante cada fermentación.
PALABRAS CLAVE: Metagenómica, fermentación, éster, microor-

ganismo, mezcal.
Introducción
Existe una amplia gama de bebidas alcohólicas derivadas del agave

donde los procesos de producción varían entre cada región y donde
la microbiota involucrada durante la etapa de fermentación es muy
diversa (Lappe Oliveras et al., 2008).
El mezcal es una bebida alcohólica tradicional obtenida de la fermen-
tación de diferentes especies de agave. El mezcal se considera la segunda
bebida derivada del agave de mayor importancia económica en México,
justo después del tequila. Se encuentra protegida por una Denominación
de Origen (DOM) y por la Norma Oficial Mexicana (NOM-070-SC-
FI-2016). Dentro de la DOM se encuentran en su totalidad los estados de
Durango, Guerrero, Oaxaca, San Luis Potosí y Zacatecas; mientras que
solo algunos municipios de Aguascalientes, Estado de México, Guana-
juato, Michoacán, Morelos, Puebla, Sinaloa y Tamaulipas están incluidos.
En la elaboración de esta bebida se utilizan más de 50 especies de agave
diferentes, además, de acuerdo con el método de producción utilizado,
este se puede clasificar en mezcal, mezcal artesanal y mezcal ancestral
(Arellano Plaza et al., 2022; NOM-070-SCFI, 2016).
El análisis metagenómico es una herramienta que permite determi-
nar la identidad taxonómica, así como la abundancia relativa de cada
población microbiana. De esta manera se proporciona información
166
R. Quezada Romero, J. A. Morales Valencia, M. R. Kirchmayr, M. Arellano Plaza,
J. Morrissey y A. C. Gschaedler Mathis
sobre comunidades microbianas menos exploradas. Este tipo de

análisis se lleva a cabo mediante una secuenciación masiva a través de
la plataforma Illumina utilizando técnicas de secuenciación de nueva
generación, las cuales combinan el ADN genómico de interés con
cebadores para amplificar regiones específicas mediante PCR. El uso
de las regiones V3 y V4 del ARNr 16S para bacterias y de las regiones
ITS1-ITS2 para levaduras permite identificar los microorganismos
presentes en una muestra de ADN específica. En esta técnica se ge-
nera una biblioteca para la secuenciación; cada secuencia representa
un único producto de ADN, y se pueden analizar una gran cantidad
de muestras simultáneamente (Villarreal-Morales et al., 2018). En una
muestra fermentada el uso del análisis metagenómico puede ayudarnos
a describir las poblaciones autóctonas de microorganismos de una
región (Papalexandratou et al., 2019).
Se ha observado que las fermentaciones con jugo de agave presen-
tan una gran diversidad de microorganismos, tanto levaduras como
bacterias, los cuales se han identificado mediante el uso de técnicas
dependientes e independientes de cultivo, encontrando especies de
los géneros Brettanomyces, Candida, Clavispora, Citeromyces, Debaryomyces,
Dekkera, Geotrichum, Hanseniaspora, Kluyveromyces, Pichia, Rhodotorula,
Saccharomyces, Torulaspora, Wickerhamomyces y Zygosaccharomyces en el
caso de levaduras; mientras que en el caso de bacterias destacan Ace-
tobacter, Acinetobacter, Bacillus, Komagataeibacter, Lactococcus, Lactobacillus,
Leuconostoc, Pediococcus, Weisella y Zymomonas (Escalante-Minakata et al.,
2008; Jacques-Hernández et al., 2009; Kirchmayr et al., 2017; Lachance,
1995; Lappe Oliveras et al., 2008; Martell Nevárez et al., 2009; Nar-
vaez-Zapata et al., 2010; Rocha-Arriaga et al., 2020).
Durante las fermentaciones alcohólicas se producen una gran
variedad de compuestos volátiles, pero la mayor producción de eta-
nol es generada por Saccharomyces cerevisiae; sin embargo, la cantidad y
tipo de compuestos volátiles tienden a incrementarse por levaduras
no-Saccharomyces (Liu et al., 2019). El objetivo de este estudio fue
determinar el impacto de diferentes especies de Agave sobre el con-
sorcio microbiano durante la etapa de fermentación, y la producción
de compuestos volátiles.
167
Muestras biológicas
Las muestras analizadas durante este trabajo corresponden a jugos

de agave utilizado en la producción de mezcal del estado de Oaxaca,
correspondientes a dos especies diferentes de agave (A. americana
var. oaxacensis y A. angustifolia Haw) tomadas durante tres etapas de
la fermentación (Tabla 1).
Tabla 1. Lista de muestras analizadas

Etapa de Fecha de Tiempo de
Nombre Tipo de agave
fermentación muestreo fermentación
Inicio 02/10/2020
Agave americana
F1 Intermedio 05/10/2020 9 días
var. Oaxacensis
Fin 11/10/2020
Inicio 06/10/2020
Agave angus-
F2 Intermedio 10/10/2020 11 días
tifolia Haw
Fin 17/10/2020
Análisis metagenómico
El ADN de los microorganismos presentes en los jugos de agave

se extrajo siguiendo la metodología descrita por (Kirchmayr et al.,
2011) usando el kit comercial GenEluteTM Plant Genomic DNA
Miniprep Kit de Sigma Aldrich®. La secuenciación se realizó en No-
vogene Corporation (EE.UU.) mediante la plataforma MiSeq PE250
(paired-end). Para levaduras se utilizaron los cebadores ITS5-1737F
(GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG) y ITS2-2043R (GCTGCG-
TTCTTCATCGATGC). Para bacterias, la región V3-V4 se amplificó
utilizando los cebadores 341F (CCTAYGGGRBGCASCAG) y 806R
(GGACTACNNNGGGTATCTAAT).
La bioinformática del microbioma se realizó en la plataforma QII-
ME 2 2022.2 (Bolyen et al., 2019). Los datos de secuencia sin procesar
se demultiplexaron y se filtró la calidad utilizando el plugin q2-demux
seguido de denoising con DADA2 a través de q2-dada2 (Callahan et
168
al., 2016). Todas las variantes de secuencia de amplicones (ASV) se

alinearon con mafft mediante q2-alignment (Katoh et al., 2002) y se
utilizaron para construir una filogenia con FastTree2 mediante q2-phylo-
geny (Price et al., 2010). La taxonomía se asignó a las ASV utilizando la
base de datos q2-feature-classifier y Silva-138-99-nb-classifier (Quast
et al., 2012) para bacterias y UNITE-ver8-99-classifier (Nilsson et al.,
2019) para levaduras (Lozupone & Knight, 2005; Robeson et al., 2020).
Cuantificación de compuestos volátiles por GC-MS
Para la determinación de compuestos volátiles y etanol, los mostos fue-

ron inyectados en un equipo Head Space Hewlett Packard modelo HP
7694E acoplado a un cromatógrafo de gases (GC) Hewlett Packard
modelo HP 6890 con un detector de ionización de llama (FID). Cada
vial contenía 2 mL de muestra y fue sellado. El equipo fue programado
con las siguientes condiciones: temperatura del vial 80°C, temperatura
del lazo 110°C, temperatura de la línea de transferencia 115°C equili-
brio del vial 5 minutos, tiempo de presurización 0.2 minutos, tiempo de
llenado del lazo 0.2 minutos, tiempo de equilibrio del lazo 0.5 minutos,
tiempo de inyección 1 minuto y finalmente volumen de inyección de
1 mL. Para el GC HP6890 acoplado al FID se utilizaron las siguientes
condiciones; el horno se programó a 55 °C durante 5 minutos, seguido
de dos incrementos de temperatura, el primero a 5 °C/minuto hasta 160
°C, y el segundo de 25 °C/minuto hasta 220 °C, y se mantuvo a 220 °C
durante 8 minutos. La columna cromatográfica era una columna HP
Innowax de 60 m x 0,32 mm x 0,25 µm. La temperatura del inyector y
del detector fue de 250 °C. La identificación de los compuestos en los
cromatogramas se realizó a partir de los tiempos de retención, y para su
cuantificación se utilizaron curvas patrón para interpolar el valor del área
de cada pico obtenido a partir del cromatograma. (Arellano et al., 2012).
Cuantificación de azúcares y ácidos orgánicos por HPLC
Las muestras de conjunto de agave fueron previamente microfiltradas

y colocadas en tubos de vidrio de 2 mL. La cuantificación de carbohi-
169
dratos, glicerol y ácidos orgánicos se realizó mediante cromatografía

líquida de alta resolución (HPLC) inyectando 20 µL en un cromató-
grafo Waters equipado con un detector de índice de refracción (RID
Refractive Index Detector) y una columna Biorad Aminex HPX-87H
(300 mm x 7.8 mm, 9 μm). La columna se mantuvo a 50 °C y se
utilizó H2SO45 mM como fase móvil a un flujo de 0.5 mL/minuto
durante 30 minutos. Los ácidos orgánicos se cuantificaron mediante
un detector UV de longitud de onda a 210 nm.
La eficiencia de producción de etanol durante las fermentaciones

estuvo entre 38 y 47%, siendo la fermentación con A. angustifolia la
que mayor eficiencia presentó. La figura 1 nos permite evidenciar
el consumo de azúcares y la producción de etanol, datos utilizados
para calcular la eficiencia en la producción de etanol. Estos rangos
porcentuales de eficiencia en la producción de etanol se han podido
observar en otras investigaciones; fermentaciones con A. angustifolia
de Oaxaca presentaron eficiencia entre 34 y 62 % en dos fábricas
diferentes (Kirchmayr et al., 2017). En otras investigaciones se han
reportado eficiencias entre 39 a 53% con diferentes tipos de agaves,
en el estudio de Medina Valtierra et al. (2011) se reportó un 39% de
eficiencia con A. karwinskii y con A. angustifolia de 42 y 45%.
Figura 1. Concentración de azúcares y producción

de etanol en fermentación F1 y F2
170
Continuando con la identificación microbiana mediante análisis

metagenómico, se observaron algunas diferencias entre las dos fer-
mentaciones; sin embargo, en ambas fermentaciones el 90 a 95% de la
abundancia relativa de levaduras en cada etapa de la fermentación está
integrado por los géneros Hanseniaspora, Torulaspora, Saccharomyces, Klu-
yveromyces, Zygosaccharomyeces, Kazachstania, Wickerhamomyces, Citeromyces
y Pichia; mientras que en el caso de bacterias, el 90 a 95% lo integran
los géneros Lactobacillus, Weissella, Leuconostoc, Acetobacter, Gluconobacter,
Komagataeibacter, Kozakia y Pediococcus. En ambas fermentaciones la
levadura dominante fue el género Hanseniaspora con una abundancia
de 62% al inicio y 74% al final de la fermentación F1, mientras que
en la F2 esta levadura tuvo una abundancia inicial de 77% y final de
82%. El género Torulaspora ocupó el segundo lugar de abundancia
al inicio de ambas fermentaciones; sin embargo, la concentración
disminuyó conforme la fermentación avanzó, tal como se aprecia en
la Figura 2. Este resultado es inusual porque la levadura predominan-
te en fermentaciones es comúnmente S. cerevisiae. Las poblaciones
bacterianas también fueron identificadas, los resultados se pueden
apreciar en la Figura 3, en la cual se muestra cómo al inicio la domi-
nancia de bacterias lácticas Weissella y Leuconostoc, correspondientes a
la familia Leuconostocaceae, ocupan una abundancia del 78% en la
F1 y del 42% en la F2, así mismo, se observa cómo esta abundancia
disminuye con el avance de la fermentación. El género Lactobacillus
incrementa durante el avance de la fermentación encontrando una
abundancia al final del proceso del 62% en la F1 y 50% en la F2. Por
otro lado, las bacterias acéticas como Komagataeibacter y Acetobacter
también incrementan su abundancia con el avance de la fermentación.
171
Figura 2. Abundancia relativa de levaduras y hongos en las fermentaciones F1 y F2
Figura 3. Abundancia relativa de bacterias en las fermentaciones F1 y F2
Entre los compuestos volátiles cuantificados, el que más destacó

en los resultados fue el lactato de etilo, alcanzando 230 mg/L en F1
y 300 mg/L en F2 al final de las fermentaciones. La concentración
final de acetato de etilo en F1 fue de 470 mg/L y de 550 mg/L en F2,
dichos resultados se pueden apreciar en la Figura 4. La concentración
172
de ácido láctico y acético, que fueron los más abundantes durante

la fermentación, se observan en la Figura 5 encontrando concentra-
ciones finales de ácido láctico entre 9 y 15 g/L; mientras que en el
caso de ácido acético, las concentraciones finales se alcanzaron entre
1 y 5 g/L. En ambos casos, estas concentraciones de ésteres fueron
superiores a las reportadas en otras fermentaciones. Kirchmayr et al.
(2017) reportaron concentraciones entre 18 y 48 mg/L de lactato de
etilo en fermentaciones con A. angustifolia en el estado de Oaxaca; en
el año 2012 y el mismo estado, Vera-Guzmán et al. (2012) reportaron
la cuantificación de acetato de etilo en fermentaciones con Agave
angustifolia Haw, obteniendo concentraciones de 14 a 35 mg/L. En el
caso de ácidos orgánicos, las concentraciones se mantuvieron relati-
vamente parecidas, ya que Narváez-Zapata et al. (2010) reportaron la
cuantificación de ácido láctico de 2.83 a 15.84 g/L y ácido acético de
6.87 a 8.82 g/L en fermentaciones de Tamaulipas con A. angustifolia,
A. lechuguilla y A. americana.
Figura 4. Ésteres en mayor concentración

generados en las fermentaciones F1 y F2
173
Figura 5. Concentración de ácidos orgánicos (láctico y

acético) generados en las fermentaciones F1 y F2
Con los resultados obtenidos se procedió a realizar un análisis es-

tadístico con el software XLSTAT 2022. Ver. 2. 2 (Addinsoft, New
York, USA). Se llevó a cabo un análisis de componentes principales
para evaluar el efecto de los compuestos volátiles, los ácidos orgánicos
generados y los microorganismos identificados durante la fermentación.
La Figura 6 presenta los dos primeros componentes principales (C1 y
C2) que explicaron conjuntamente el 80.20% de la varianza total. El
análisis permitió agrupar según el tiempo de fermentación, separando
las muestras correspondientes a las etapas de inicio e intermedio de
fermentación de la etapa final de fermentación. Las etapas de inicio e
intermedia se caracterizaron porque en este cuadrante se encuentran
la mayoría de los compuestos orgánicos como ácido succínico, ácido
cítrico, ácido fórmico, ácido málico y ácido propiónico asociados a las
bacterias Leuconostoc y Weissella; este grupo de muestras también está
asociado a las levaduras Zygosaccharomyces, Pichia, Kluyveromyces y Torulas-
174
pora. Dentro del grupo correspondiente a la etapa final de fermentación

observamos cómo se asocian todos los ésteres, tales como lactato de
etilo, acetato de etilo, acetato de isoamilo, propionato de etilo, hexanoato
de etilo y decanoato de etilo; así mismo, vemos que los microorganismos
asociados a este grupo son Hanseniaspora, Citeromyces, Wickerhamomyces
y Saccharomyces. En esta etapa de fermentación también observamos la
asociación de ácido láctico y ácido acético, destacando la presencia de
Lactobacillus y Acetobacter en este mismo grupo.
Figura 6. Análisis de componentes principales. A) Gráfico de agrupación por

fase de fermentación. B) Gráfico de compuestos volátiles y ácidos orgánicos.
C) Gráfico de microorganismos identificados durante la fermentación.
175
Conclusiones
Como se puede observar, estos procesos artesanales son muy com-

plejos, aunque la destilería presente sus procesos bien definidos. Sin
embargo, se observan muchas variaciones y eficiencias de fermen-
tación relativamente bajas. Los géneros Hanseniaspora y Lactobacillus
son los predominantes al final de las fermentaciones, ya que están
presentes al inicio y aumentan conforme la fermentación avanza.
El lactato de etilo y el acetato de etilo son los ésteres presentes con
mayor abundancia en todas las fermentaciones, incluso comparadas
contra otros reportes de jugo de agave utilizado para la elaboración
de mezcal. La producción de lactato de etilo está relacionada con la
generación de ácido láctico en cada fermentación, mientras que este
comportamiento no se observa en la generación otros ésteres como
son propionato de etilo y acetato de isoamilo en este mismo trabajo.
Estos resultados muestran una diferencia estadísticamente significati-
va en el análisis metagenómico y de los compuestos volátiles generados
en fermentaciones con diferentes tipos de agave, pero es necesario
analizar más fermentaciones para corroborar estos resultados.
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179
180
2.4 CARACTERIZACIÓN SENSORIAL DEL MEZCAL:
DESDE LOS AROMAS HASTA LAS PREFERENCIAS
Sergio Erick García Barrón1*
RESUMEN
El mezcal es una bebida alcohólica tradicional de México, su zona de

producción abarca una parte importante del territorio nacional, lo que le
brinda una identidad sensorial ligada a la región en donde se produce. Para
verificar esta idea se estableció una estrategia metodológica que incluía dos
etapas: una metodología sensorial y otra instrumental. A nivel sensorial se
observó que existían diferencias entre lotes de un mismo fabricante y que
cada mezcal tenía un perfil sensorial diferente. A nivel instrumental, cada
producto tuvo un perfil de compuestos volátiles diferentes indicando que
el proceso de fermentación influye en la composición. Por otro lado, como
parte de las investigaciones con el mezcal se planteó la pregunta ¿La prefe-
rencia y percepción de los consumidores por el mezcal se relaciona con el
lugar de residencia? Los resultados muestran que existe una relación entre
el lugar de origen de los consumidores y sus preferencias, ya que se tiende
a preferir los productos elaborados en sus lugares de origen, demostrando
que la familiaridad guía las preferencias de los consumidores, así mismo,
la información tiende a acentuar estas preferencias. Como parte de estos
estudios también se planteó investigar cómo los consumidores definen el
concepto “mezcal”, observando que la familiaridad de los consumidores
para con el producto tenía una relación con el tipo y número de palabras
empleadas para la definición del “mezcal”.
PALABRAS CLAVE: Agave, Maguey, Evaluación sensorial, Con-

sumidores, Productos tradicionales.
1
Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del estado de Jalis-
co, Biotecnología Industrial, Camino Arenero 1227, El Bajío, Cp. 45019, Zapopan
Jal. *segarcia@ciatej.mx
181
Caracterización sensorial del mezcal: desde los aromas hasta las preferencias
Introducción
El mezcal es una bebida alcohólica mexicana obtenida de la fermen-

tación y destilación del jugo de agave cocido (De León-Rodríguez
et al., 2006), cuenta con una Zona de Denominación de Origen que
hasta el momento comprende 9 estados del país, (COMERCAM,
2022), no solo por la especie de agave con la que se elabora, sino por
el proceso que se emplea para elaborarlo (materiales, herramientas,
microorganismos, tiempos y temperaturas), lo que se traduce en una
vasta diversidad de características sensoriales ligadas a cada región
(Illsley et al., 2009). Lo anterior se ve reflejado en aspectos simbólicos
que resaltan su importancia cultural y social, además de la impor-
tancia económica para las zonas en donde se produce. En el tema
científico, desde hace poco más de 15 años se han llevado a cabo
investigaciones orientadas al estudio y caracterización de la compo-
sición (De León-Rodríguez et al., 2006; Vera-Guzmán et al., 2018),
determinación de patrones de autenticidad (Ceballos-Magana et al.,
2009; Peña-Alvarez et al., 2006), caracterización de las fermentaciones
y flora microbiana (Kirchmayr et al., 2017; Verdugo Valdez et al., 2011)
y estudio y caracterización de la materia prima (Félix-Valdez et al.,
2016; Lara-Ávila & Alpuche-Solís, 2016; Vega-Ramos et al., 2022). Por
otro lado, la exploración de las características sensoriales y el nivel de
agrado de representación conceptual ha sido poco estudiado. En ese
sentido, en este capítulo se aborda el trabajo realizado en CIATEJ
sobre la caracterización sensorial del producto final y aspectos rela-
cionados con las preferencias y conceptos relacionados con el mezcal.
Perfil aromático y su relación con el proceso
La gran mayoría del mezcal se elabora bajo condiciones artesana-

les (Molina-Guerrero et al., 2007) y, propiamente, no se conoce el
efecto de las etapas del proceso de elaboración del mezcal. La etapa
de fermentación puede definirse como el proceso de mayor impor-
182
Sergio Erick García Barrón
tancia, ya que la mayoría de los compuestos volátiles responsables

de las características sensoriales se producen en esta etapa, además,
las fermentaciones variables puden contribuir a un perfil aromático
variable. Ante esta situación, se plateó un macroproyecto denominado
“Biomezcal”, cuyo objetivo fue la caracterización y estudio de las
condiciones de fermentación y especialmente de la flora microbiana
de los procesos fermentativos empleados en mezcaleras de Oaxaca y
San Luis Potosí. Como principal resultado de este proyecto se obtuvo
la identificación de 27 especies de levaduras de 18 géneros distintos,
algunas de ellas comunes entre fabricantes y otros se consideraron
diferenciadores (Kirchmayr et al., 2017). Ante estas observaciones
se planteó la siguiente pregunta: ¿Existirá diferencia en el perfil de
compuestos volátiles que se generan bajo las diferentes condiciones
y floras? Para responder esta cuestión se estableció una metodología
que involucraba el uso de metodologías instrumentales y sensoriales
que, mediante el uso de herramientas estadísticas, se pudieran co-
rrelacionar y de esta manera poder establecer cuantitativamente la
relación entre ambas mediciones.
En la Tabla 1 se muestran las condiciones de fermentación, así
como las zonas de procedencia de los mezcales estudiados. Es im-
portante mencionar que todos los mezcales se estandarizaron a una
concentración de 38% V/V, con el fin de homogenizar el contenido
alcohólico.
Tabla 1. Características de los mezcales analizados

Mezcal Lote Tipo de fermentación Región
Jugo con bagazo, en tinas de madera,
2008
Mezcal 1 fermentación espontánea, alta Matatlán, Oaxaca
(Lote 1)
población de bacterias
2008 Jugo con bagazo, San Pedro
Mezcal 2
(Lote 1) tinas de madera, fermentación espontánea Totolapan, Oaxaca
2009 Jugo con bagazo, tinas de madera,
Mezcal 3 Matatlán, Oaxaca
(Lote 2) fermentación inducida
2008 Jugo con bagazo, fermentación San Pedro
Mezcal 4
(Lote 2) inducida, sulfato de amonio Totolapan, Oaxaca
Mezcal 5 Jugo sin bagazo, tinas de madera,
2007 San Luis Potosí
(M5) fermentación inducida, sulfato de amonio
183
Como parte de las mediciones sensoriales, se generaron 20 des-

criptores de olor, para ello se emplearon referencias externas que
los jueces asimilaran los términos, de tal manera que fuera posible
generar los perfiles sensoriales de cada mezcal. La información ge-
nerada por los jueces entrenados fue analizada mediante un análisis
de componentes principales (Figura 1).
Figura 1. Análisis de componentes principales sobre las intensidades

de los descriptores del perfil de olor de los mezcales analizados
Los resultados mostraron que existían diferencias entre las regiones

de procedencia del mezcal a nivel sensorial. Así mismo, se observó que
cada mezcal se distingue por un patrón de descriptores sensoriales,
lo cual les brinda identidad sensorial, como lo confirman los perfiles
sensoriales de cada uno de los mezcales (Figura 2).
184
Figura 2. Perfil descriptivo de olor de los cinco

lotes de mezcales de diferentes regiones
Posteriormente, mediante el proceso de microextracción en fase

sólida (SPME por sus siglas en inglés) se extrajeron y concentraron
los compuestos volátiles en fase gaseosa y fueron identificados por
cromatografía de gases-espectromería de masas (CG-EM). Los da-
tos fueron analizados mediante análisis de componentes principales
(Figura 3).
Figura 3. Análisis de componentes principales sobre los

compuestos identificados en los cinco mezcales
185
Los resultados mostraron que, a nivel de composición, existían

diferencias entre mezcales, incluso entre mezcales del mismo fa-
bricante, lo que confirma lo observado en los perfiles sensoriales.
El mezcal de San Luis Potosí (Mezcal cinco) presentó una mayor
cantidad de compuestos terpénicos como limoneno o linalol. En el
caso de los mezcales de Oaxaca, tuvieron una mayor presencia de
ésteres como el acetato de etilo, acetato de isoamilo o decanoato de
etilo. Globalmente, los compuestos volátiles se agruparon en función
del mezcal, lo que sugiere un efecto de la región de procedencia y en
consecuencia de las condiciones de fermentación.
Correlación de mediciones sensoriales e instrumentales
Una vez realizadas tanto las mediciones sensoriales como instrumen-

tales, se empleó la técnica de Mínimos cuadrados parciales (PLS por
sus siglas en inglés) (Vilanova et al., 2010). Para llevar a cabo el análisis,
se consideraron las concentraciones de los compuestos cuantificados
en la fase gaseosa como matriz predictiva (X) contra los datos de
intensidad de los descriptores de olor de los perfiles de los mezcales
que fueron diferenciadores de lote y del productor como matriz de
respuesta (Y). Los resultados de las mediciones instrumentales y
sensoriales fueron correlacionados mediante la técnica de mínimos
cuadrados parciales, mostrando una correlación entre los descriptores
diferenciadores y los compuestos cuantificados (Tabla 2).
186
Tabla 2. Análisis de mínimos cuadrados parciales realizado sobre los descriptores

diferenciadores de los mezcales de estudio y los compuestos volátiles
Matriz Número de
Descriptor Regresión R² Valor P Mezcales
predictiva componentes
Acetona 0.9053 6 0.00020 M3
Agave cocido 0.4911 7 0.0009 M2, M4
Caramelo 0.9945 9 0 M1
Cítrico 0.723 5 0.0047 M5
Clavo 0.9854 6 0.00016 M2, M4
Concentración
Cuero
de los 10 0.9959 9 0 M1
mojado
compuestos
volátiles Floral 0.9931 5 0.0005 M5
Frutas
0.9946 3 0.00036 M1
artificiales
Picante 0.7274 4 0.00110 M1, M3
Rancio 0.9281 4 0.0076 M3
Vinagre 0.8877 6 0.00131 M3
Los resultados muestran que la mayoría de los descriptores presen-

taron coeficientes de regresión altos; es decir, los compuestos volátiles
predicen a cada uno de los descriptores diferenciadores. Una de las
hipótesis que se plantearon al inicio de este trabajo fue que sólo los
descriptores diferenciadores contribuirían al olor característico de
cada mezcal y por ello los mezcales podrían ser diferenciados. La
Figura 4 muestra los pesos de los componentes para algunos de los
descriptores diferenciadores.
187
Figura 4. Pesos de los componentes para algunos

de los descriptores sensoriales del mezcal
Los descriptores diferenciadores presentaron una alta correlación

con los compuestos volátiles. La correlación entre descriptores y com-
puestos volátiles sugiere que la generación de un descriptor sensorial
es debida a la presencia de un patrón de compuestos volátiles que
contribuyen, en conjunto, a la formación de un descriptor sensorial.
Pruebas con consumidores
Si bien es cierto que hasta este punto el número de estudios sobre el

mezcal ya habían aumentado, la información sobre la percepción y nivel
de agrado era escasa. En ese sentido, Pedrero (2007) había orientado a
medir el nivel de agrado e imagen conceptual del mezcal del estado de
Guerrero entre consumidores de bebidas alcohólicas con edades entre
los 30 y 40 años, específicamente de la Ciudad de México. De acuerdo
con sus resultados, el mezcal puede ser aceptado por sus características
sensoriales. Además, sus resultados revelaron que el mezcal es diferente
del tequila, así mismo, se asocia lo artesanal a aspectos ligados al cam-
po, a la presencia del gusano, al barro, arcilla y madera. A pesar de los
resultados, el estudio sólo consideró una región del país y un segmento
188
de consumidores limitado. Ante esta situación, se planteó un trabajo de

investigación en donde se abordaron algunos factores responsables de las
diferencias en la conceptualización y nivel de agrado del mezcal, tomando
en cuenta tanto el origen del mezcal como el origen de los consumidores.
Para ello se consideraron cuatro ciudades de México, tomando en cuenta
la familiaridad y exposición. La información obtenida puede contribuir
a la comprensión de factores que influyen en el concepto de esta bebida
y, por otro lado, aportar al sector metodología científica y confiable para
medir la postura del consumidor.
Evaluación de un producto regional en diferentes mercados
Para conocer cómo se valora un producto con las características del

mezcal, se evaluó el nivel de agrado en cuatro diferentes ciudades de
México: Ciudad de México, Durango, Guadalajara y Oaxaca capital.
En cada ciudad participaron 100 consumidores. Se evaluó el nivel de
agrado de nueve diferentes mezcales, cuya información se muestra en
la Tabla 3. Las comparaciones de los valores entre ciudades mostraron
diferencias significativas a excepción del mezcal San Dionisio (Tabla 4).
Tabla 3. Características de los mezcales evaluados

Mezcales Contenido Método de Lote Región de Origen
alcohólico (V/V) producción
AMO-
San Dionisio 46% Artesanal San Dionisio, Oax.
JO/290512
1-1214- Santiag o Matatlán,
Matatlán Am 37% Artesanal
2012 Oax.
Oaxaca Be 38% Industrial 001-OAX Oaxaca de Juárez, Oax.
Santiag o Matatlán,
Matatlán Dan 45.2% Artesanal T-007
Oax.
618-810-
Durango LD 38% Semi-industrial Dolores Hidalgo, Dgo.
LD
San Luis 50.9% Artesanal SI/06/12 San Luis, Oax.
San Andrés Mihuatlán,
San Andrés 47.5% Artesanal SAM005/11
Oax.
San Baltazar Guelavia,
San Baltazar 47.4% Artesanal SBG001/12
Oax.
San Juan 48.9% Artesanal SJR006/11 San Juan del Río, Oax.
189
Los consumidores de Durango apreciaron significativamente

más los productos Oaxaca Be y Durango LD. Los participantes de
Guadalajara apreciaron los productos Matatlán Am y San Dionisio.
Cabe mencionar que el mezcal Matatlán Am presentó el contenido
de alcohol más bajo (37 % V/V), mientras que San Dionisio tuvo un
contenido relativamente alto (46 % V/V).
Tabla 4. Valores medios del nivel de agrado por producto y ciudad

Ciudad de
Producto Durango Guadalajara Oaxaca
México
San Dionisio 5.39 5.34 5.81 5.90
Matatlán Am 4.94 AB 5.60 A 5.05 AB 4.37 B
Oaxaca Be 5.70 AB 5.1 AB 5.75 A 4.77 B
Matatlán Dan 4.44 B 3.58 C 4.98 AB 5.50 A
Durango LD 5.60 A 4.57 B 4.81 B 4.57 B
San Luis 4.35 B 5.02 AB 5.12 AB 5.42 A
San Andrés 5.24 A 4.38 B 5.31 A 5.55 A
San Baltazar 5.30 A 4.28 B 5.22 A 5.10 AB
San Juan 4.50 AB 4.15 B 4.56 AB 5.00 A
A-B: Valores medias en el mismo renglón con diferente letra indican diferencia signifi-
cativa (p<0.05).
En la Ciudad de México los participantes prefirieron, principal-

mente, los productos San Dionisio y Oaxaca Be. Ambos mezcales
se diferencian tanto en el proceso de elaboración como en el grado
alcohólico, ya que el San Dionisio se elabora mediante un proceso
artesanal; Oaxaca Be, bajo un proceso industrializado. Finalmente,
los consumidores de Oaxaca prefirieron el mezcal San Dionisio.
Posteriormente, para explicar los resultados del nivel de agrado se
realizó un mapeo externo de preferencias (Figuras 5 y 6). El análisis
muestra que los consumidores son capaces de diferenciar las muestras,
incluso aquellos que los participantes aparentemente no conocen,
como son los participantes de Guadalajara.
190
Figura 5. Mapeo externo de preferencias: posición de los productos y atributos
Los consumidores de Durango tendieron a preferir el producto

local, al igual que el Bemezcal de Oaxaca. En cuanto a Guadalajara,
los consumidores tienden a preferir el Mezcal Matatlán Am, el cual
tiene una concentración similar al tequila. Sorprendentemente, en esta
ciudad los consumidores valoraron significativamente el mezcal San
Dionisio, un producto con un grado alcohólico relativamente alto, el
cual se caracterizó por notas como sabor ahumado y aromas a agave
ahumado y cocido. Una posible explicación para este resultado, en
particular, podría ser el concepto del “principio de sabor” descripto
por Rozin & Rozin (1981). Este concepto indica que dentro de cada
cultura existen sabores preferidos, los cuales son el resultado del uso
y combinación de ciertos ingredientes dentro de cada cultura.
191
Figura 6. Mapeo externo de preferencias del mezcal:

posición de los productos y ciudades
Los mezcales de mayor preferencia en la Ciudad de México fueron

percibidos de manera diferente. El mezcal Oaxaca Be se describió
como de aroma suave y herbal. En el caso de San Dionisio, se des-
cribió como picante y ahumado de aroma a agave cocido. Por otro
lado, en el caso de los participantes de Oaxaca, la familiaridad con
el producto parece explicar sus preferencias, ya que el producto más
apreciado fue el producido localmente, con alta concentración de
alcohol y, además, el producto presentaba el aroma del agave cocido,
que es característico del proceso de cocción con leña, llevado a cabo
de manera artesanal. Algunos autores han señalado que en cada lugar
existen productos “ideales”, que tienen características o atributos
que encajan mejor con los valores normativos establecidos para cada
cultura (Devine et al., 1999; Sobal et al., 2006), de manera similar a lo
que parece suceder en el presente estudio. Estos resultados podrían
deberse a la familiaridad con el producto, ya que es uno de los factores
que contribuye a la conformación del comportamiento relacionado
con dicho producto, que a su vez parece conformar las preferencias
individuales (Guerrero et al., 2012).
192
Representación del concepto “mezcal”
Aun cuando la población de un país comparte una cultura de manera

general, existen rasgos que diferencian a las regiones dentro de ese
país. Dichos rasgos se reflejan en el comportamiento, prácticas y
hábitos de consumo, un ejemplo puede ser la representación de un
concepto de interés, en este caso “mezcal”. Para ello se empleó una
técnica proyectiva como la asociación de palabras (Gambaro, 2018).
Mediante dicha técnica se analizó el patrón de palabras en función de
cuatro ciudades (Ciudad de México, Durango, Guadalajara y Oaxaca)
y a través de herramientas de estadística multivariada se mostraron las
diferencias debidas a la ciudad. Derivado del análisis, se retuvieron las
20 palabras mayormente mencionadas. Mediante la prueba exacta de
Fisher se observaron diferencias significativas en 16 palabras (Tabla
5). Se observó que las palabras que se mencionaron con mayor fre-
cuencia fueron: fuerte, agave y artesanal. Para Ciudad de México, las
palabras que se mencionaron con mayor frecuencia fueron: alcohol,
estado, fuerte y quemante; en Durango: alcohol, barato, borrachera,
borracho, cruda y fuerte; para Guadalajara fueron: alcohol y fuerte; en
el caso de Oaxaca, las palabras fueron: agradable, ahumado, artesanal,
comida, cultura, naranja, tradición y variedad. Guerrero et al. (2000)
mencionan que la frecuencia de mención refleja la importancia de un
concepto en la mente de los consumidores, por lo que las palabras
más mencionadas pudieran conformar la base de la definición global
del término mezcal (fuerte, agave y artesanal).
Tabla 5. Comparación de las frecuencias de citación de las

palabras más asociadas al mezcal por campo social
Guada- Ciudad de Frecuencia
Palabra Durango Oaxaca valor-p
lajara México global
Agave 24 24 26 29 103 n.s.
Agradable 11 2 15 19 47 0.0172
Ahumado 0 16 12 21 49 0.0005
Alcohol 24 20 21 4 69 0.0005
Artesanal 12 28 19 44 103 0.0005
Barato 20 14 18 2 54 0.0007
Borrachera 12 10 0 6 28 0.0017
193
Borracho 17 8 0 4 29 0.000
Comida 4 4 8 24 40 0.0001
Cruda 18 11 3 5 37 0.0002
Cultura 2 7 8 20 37 0.0019
Estado 21 4 40 3 68 0.000
Fiesta 9 15 5 9 38 n.s.
Fuerte 58 45 56 34 193 0.0078
Gusano 6 5 12 17 40 n.s.
Maguey 10 14 26 23 73 n.s.
Naranja 0 2 4 12 18 0.0016
Quemante 12 12 22 3 49 0.0028
Tradición 7 22 21 25 75 0.0393
Variedad 1 3 4 22 30 0.000
*Las comparaciones son entre campo social; se utilizó la prueba exacta de Fisher, p<0.05
y los valores significativos se marcan en negritas.
Para poder comparar las diferencias entre ciudades y palabras

asociadas se utilizó un análisis factorial de correspondencia (Figura
7). Los resultados mostraron que cada ciudad tuvo un grupo de pa-
labras, lo cual confirma que la representación del concepto “mezcal”
es diferente en función de la ciudad y que aun cuando se trate del
mismo país, existen diferencias asociadas, en este caso, a la definición
de un producto como el mezcal.
Figura 7. Análisis factorial de correspondencia sobre

las palabras asociadas al mezcal en cada ciudad
194
Las palabras que los consumidores de Oaxaca asociaron al mez-

cal fueron: ahumado, alimento, artesanal, comida, cultura, naranja
y variedad. En el caso de Durango, las palabras asociadas al mezcal
fueron borrachera, borracho, barato y cruda. Los consumidores de la
Ciudad de México asociaron con mayor frecuencia al mezcal con las
palabras estado, maguey y quemante. Finalmente, los consumidores
de Guadalajara relacionaron al mezcal, principalmente, con las pa-
labras fiesta, tradición y ahumado. De acuerdo con lo observado en
este estudio, el mezcal se puede definir como una bebida artesanal
fuerte que se elabora de agave y que aun cuando se trata del mismo
país, la representación está en función de la ciudad, por lo que es
necesario tenerlo en cuenta cuando se busca comunicar o difundir
a un producto.
Conclusiones
Este capítulo hace una recapitulación del trabajo de investigación

sobre el mezcal a lo largo de los últimos 13 años, en donde se ha
mostrado un avance en la generación de conocimiento desde la pers-
pectiva de la evaluación sensorial y ciencia del consumidor. Sin em-
bargo, aún hay camino por recorrer en estas áreas del conocimiento.
Sin duda el abordaje de los factores responsables de la percepción y
preferencias puede ayudar a los pequeños productores de mezcal para
generar e implementar estrategias y políticas públicas encaminadas
a una producción sustentable y un consumo reflexivo, en donde las
características sensoriales son fundamentales ya que son el reflejo
del proceso de elaboración tradicional, lo cual es fundamental para
la preservación de la percepción de la imagen del producto desde la
perspectiva del consumidor.
195
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198
2.5 HUELLA ESPECTRAL DE BEBIDAS DESTILADAS
DE AGAVE MEDIANTE ESPECTROSCOPIA DE
INFRARROJO
Diana N. Regla Corona1, Pedro M. Mondragón Cortez1 y

Julisa E. López Ramírez1*
RESUMEN
A través de la técnica de espectroscopia de infrarrojo fueron encontra-

dos marcadores espectrales, los cuales podrían permitir de forma rá-
pida y confiable la diferenciación entre las distintas bebidas destiladas
mexicanas analizadas (tequila, mezcal, cacanora y sotol). Los espectros
de las diferentes bebidas básicamente presentan las mismas bandas,
asociadas con su contenido de alcohol y agua. Sin embargo, cuando
las muestras fueron evaporadas en el accesorio del espectrómetro
(ATR), en el espectro encontrado se lograron identificar bandas de
absorción que podrían diferenciar a los tipos de bebidas investigadas.
La región del espectro de infrarrojo comprendida entre 1300 y 800
cm-1 fue la que contribuyó de mejor manera en la diferenciación entre
las muestras analizadas.
PALABRAS CLAVE: Bebidas alcohólicas, agave, tequila, mezcal,

espectroscopia, infrarrojo.
1
Jalisco A.C. Tecnología Alimentaria, Camino Arenero 1227, El Bajío, Zapopan,
Jal., México 45019. * jelopez@ciatej.mx
199
Huella espectral de bebidas destiladas de agave mediante espectroscopia...
Introducción
En México se producen diversas bebidas destiladas de carácter tradicio-

nal, diferenciadas entre sí por la materia prima utilizada, el proceso de
elaboración, la región de producción, así como los usos y costumbres
que las rodean. Las Normas Oficiales Mexicanas (NOMs) 006-SCFI,
168-SCFI y 159-SCFI establecen una sola especie de materia prima
para: tequila (A. tequilana Weber), cacanora (A. Angustifolia Haw) y sotol
(Dasylirion spp.), mientras que la NOM-070-SCFI para el mezcal esta-
blece alrededor de 14 especies que pueden usarse como materia prima.
Las bebidas destiladas se vinculan a la zona geográfica de la que
son originarias sus materias primas, las cuales están reconocidas en
la Denominación de Origen correspondiente. El tequila en el estado
de Jalisco, algunos municipios de Guanajuato, Nayarit y Tamaulipas.
El mezcal en los estados de Oaxaca, Guerrero, San Luis Potosí, Za-
catecas y Durango, algunos municipios de Guanajuato, Tamaulipas,
Michoacán, Puebla, Estado de México, Aguascalientes, Morelos y Si-
naloa. El bacanora en el estado de Sonora y el sotol en los estados de
Chihuahua, Coahuila y Durango. Se puede apreciar la distinción por
estados en un mapa de la república mexicana en la figura 1 (NOM-
006-SCFI; NOM-070-SCFI; NOM-168-SFCI; NOM-159-SCFI).
Figura 1. Zonas geográficas reconocidas en la denominación de origen por producto

bacanora (B), sotol (S), tequila (T) y mezcal (M)
200
D. N. Regla Corona, P. M. Mondragón Cortez y J. E. López Ramírez
Las bebidas destiladas de agave llevan un proceso de elaboración

que involucra la obtención de los jugos del agave, la hidrólisis, la
molienda, la fermentación y la destilación para la obtención del pro-
ducto blanco, el cual puede llevarse a maduración para la obtención de
productos reposados, añejos y extra añejos (como se puede observar
en la Figura 2), para finalizar con un acabado especial establecido por
cada empresa productora antes del envasado.
Figura 2. Principales operaciones unitarias del proceso

de elaboración de bebidas destiladas de agave
Estas diferencias en la materia prima y en el proceso de producción

generan distintos perfiles composicionales (CRT, 2022; Lappe-Oliveras
et al., 2008). El sabor, el olor y el aroma de los destilados están deter-
minados por una gran diversidad de compuestos. Los compuestos
volátiles o semi volátiles influyen, principalmente, en el olor y el aroma
característico de estos productos. Mientras que los compuestos no
volátiles determinan principalmente el sabor, característica que influye
en la decisión de consumo (Lappe-Oliveras et al., 2008).
Una técnica empleada para evaluar los compuestos no volátiles en
las muestras de destilados es la espectroscopia de infrarrojo con trans-
formada de Fourier (FTIR). El resultado que se obtiene del análisis por
espectroscopia de infrarrojo es un espectro de infrarrojo de la muestra
201
respectiva analizada. Un espectro es una secuencia de bandas o picos

de absorción en un intervalo de frecuencias dentro del infrarrojo. Cada
pico o banda en el espectro representa un tipo de vibración que ocu-
rrió en un enlace atómico determinado, cuando interaccionó el haz de
infrarrojo con dicha muestra, como se puede observar en la Figura 3.
Figura 3. Descripción grafica del análisis por espectroscopia de infrarrojo.

Tomado de Mondragón (2020)
Estos diferentes tipos de interacción dependerán, principalmente,

de las características físicas y químicas de la muestra, así como de la
intensidad de la radiación utilizada. Los alimentos en estado líquido
o semilíquido presentan un espectro de FTIR influenciado por el
solvente, por ejemplo, debido al agua o en el etanol presente en las
bebidas alcohólicas. La influencia de este tipo de solventes en muchos
casos puede enmascarar todo rastro de otros compuestos (a menudo
en bajas concentraciones) presentes en una muestra o dificultar la
identificación de sus picos de absorción. Para el caso de una bebida
alcohólica, en este caso tequila, su espectro de FTIR prácticamente es
una combinación de bandas de absorción generadas por la presencia
de agua y etanol presentes en la muestra. El objetivo del trabajo es la
obtención de perfiles espectrales mediante la implementación de la
técnica de FTIR en combinación con el accesorio de reflectancia total
atenuada (ATR) para la búsqueda de posibles marcadores espectrales
en las bebidas destiladas mexicanas (tequila, mezcal, bacanora y sotol)
utilizadas en este trabajo.
202
Obtención de muestras
Para realizar este trabajo se adquirieron muestras de bebidas destiladas

de diferentes marcas comerciales de tequila, mezcal, bacanora y sotol
de las clases blanco, joven, reposado, añejo, extra añejo y cristalino.
Obtención de perfiles espectrales FTIR - ATR
El espectrómetro de infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR)

utilizado fue el modelo CARY 360 marca Agilent acoplado a un
accesorio de interacción de reflexión total (ATR) con un cristal de
ZnSe/diamante de un diámetro de 1.8 mm. El equipo se operó a
una resolución de 4 cm-1 y se realizaron ocho barridos. Antes de
la obtención de cada uno de los espectros se determinó la señal de
fondo (background) del aire (Mondragón, 2015). Para la obtención de
los espectros se colocó primero la muestra en el accesorio ATR (~15
mg), enseguida se tomó el espectro de infrarrojo de la muestra inicial
(MI) y después se dejó evaporar (etanol y agua) a la temperatura del
laboratorio (~22°C), aproximadamente durante 5 minutos. Una vez
transcurrido el tiempo de evaporación, se tomó el espectro de infra-
rrojo de la muestra residuo (MR).
Análisis estadístico por componentes principales
Los datos numéricos de los espectros FTIR obtenidos de las distintas

muestras alcohólicas (número de onda contra absorbancia) fueron
analizados en el programa ORIGIN utilizando el análisis por com-
ponentes principales (PCA).
En los espectros obtenidos de las muestras iniciales (MI) se identi-

ficaron las bandas correspondientes al etanol, las diferentes alturas
203
están relacionadas con la concentración, lo cual se puede asociar con

las diferencias en el contenido de alcohol en las distintas bebidas, tal y
como se puede observar en la Figura 4. Por otro lado, en los espectros
de las muestras evaporadas o de residuo (ME) (Figura 5) se observaron
señales en el intervalo entre 1200 – 900 cm-1, donde aparecen bandas
atribuidas al estiramiento y flexión del enlace C-O, estiramiento del
enlace C-O-H y C-C, enlace glicosídico del enlace C-O-C, entre otros.
Dichas bandas (Figura 6) tienen diferentes alturas debido a las dife-
rentes concentraciones, las cuales podrían estar asociadas a moléculas
orgánicas correspondientes a carbohidratos, ácidos, esteres, furanos y
terpenos, resultado del proceso de maduración en la barrica o acabado,
respectivo, lo cual se podría interpretar como una diferenciación entre
las distintas bebidas destiladas investigadas.
Figura 4. Espectros FTIR - ATR (4000 a 700 cm-1) de

tequila, mezcal, bacanora y sotol en la muestra inicial (MI)
204
Figura 5. Espectros FTIR-ATR (4000 a 700 cm-1) de tequila, mezcal,

bacanora y sotol Tequila, Mezcal, Bacanora y Sotol, en la muestra residuo
o evaporada (ME) sobre el accesorio de ATR acoplado al espectrómetro
Figura 6. Espectros FTIR - ATR (1300 a 800 cm-1) de tequila,

mezcal, bacanora y sotolTequila, Mezcal, Bacanora y Sotol, en la
muestra evaporada (ME) sobre el cristal del accesorio de ATR
205
Además, en la Figura 7 se muestran los espectros de infrarrojo de

muestras de tequila, mezcal, bacanora y sotol leídos de su muestra
inicial (MI) y la muestra residuo o evaporada (ME), en donde se puede
observar que en el espectro de la muestra de tequila las bandas son
más intensas (1105, 1050, 991 y 926 cm-1) que en los espectros de
infrarrojo del mezcal y bacanora.
Figura 7. Espectros de FTIR – ATR (1300 a 800 cm-1) de tequila, mezcal

y bacanora. Con línea punteada se encuentra representado el espectro de
la muestra inicial (M. I) y con línea continua los espectros de las muestras
evaporadas (M. E) en el accesorio de ATR del espectrómetro
Por otro lado, el análisis por componentes principales de los es-

pectros de FTIR obtenidos de las muestras de las diferentes bebidas
alcohólicas utilizadas en este trabajo (tequila, mezcal y bacanora) antes
y después de la evaporación de las muestras en el accesorio de ATR
acoplado al espectrómetro se observa (Figura 8) el agrupamiento de
muestras, lo cual significa que la mayoría de las muestras presentaron
espectros con bandas de absorción en la región del espectro entre
1300 y 800 cm-1 (similares a los de la Figura 7). Mientras que aquellas
206
muestras que no se encuentran agrupadas no presentaron bandas

similares en la región mencionada.
Figura 8. Análisis por componentes principales, a partir de los espectros

FTIR obtenidos, del conjunto de muestras de bebidas alcohólicas: a)
muestras iniciales y b) muestras evaporadas en el accesorio de ATR
Conclusiones
En este trabajo se llevó a cabo la obtención de la huella digital de las

bebidas destiladas mexicanas utilizando la técnica de FTIR – ATR
en la región de 1300 a 800 cm-1, cuando las muestras se sometieron
a una evaporación en el cristal del accesorio de ATR acoplado al
espectrómetro. De este modo se logró la identificación de posibles
marcadores a distintas frecuencias y absorbancias en los distintos
destilados madurados analizados, los cuales podrían asociarse con
moléculas generadas en las bebidas durante su proceso de madurado
en barricas.
207
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Norma Oficial Mexicana. (2004). Bebidas alcohólicas-Bacanora-Especifica-
ciones de elaboración, envasado y etiquetado. (NOM-168-SCFI).
208
2.6 COMPARACIÓN DE CINCO PROCESOS
FERMENTATIVOS PARA LA ELABORACIÓN DE
COMITECO
Alma G. Verdugo-Valdez1*, Dulce Valdivieso-Solís1, Patricia Lappe-Oliveras2,

Manuel R. Kirchmayr3, Carolina Orantes-García1, Silvia Sánchez-Cortés1 y
Anne C. Gschaedler3
RESUMEN
Este capítulo describe el proceso artesanal de elaboración del comite-

co, una bebida alcohólica chiapaneca hecha a partir de la fermentación
del aguamiel de agave y piloncillo o “panela”. El objetivo del estudio
fue analizar la asociación entre el proceso de elaboración artesanal
del comiteco y las levaduras involucradas en el microambiente de
fermentación como efecto de la técnica de manufactura empleada por
dos distintos productores. Se trabajó con dos productores diferentes
y se recolectaron muestras a lo largo de los procesos de fermentación
para identificar y cuantificar azúcares reductores totales, compuestos
volátiles principales y ácidos orgánicos. Se llevaron a cabo análisis
fenotípicos, bioquímicos y proteicos por MALDI-TOF/MS para
identificar las levaduras presentes, encontrándose la presencia de
Kluyveromyces marxianus, Zygosaccharomyces bailii, Hanseniaspora uvarum,
Wickerhamomyces anomalus, Wickerhamiella pararugosa, Saccharomyces cere-
visiae, Trichosporon asahii y Geotrichum silvícola. Los resultados mostraron
que, aunque los dos productores seguían la misma receta general y
1
Instituto de Ciencias Biológicas, Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas,
Libramiento Nte. Pte. 1150, Colonia Lajas Maciel Cp. 29039, Tuxtla Gutiérrez,
Chiapas, México. *alma.verdugo@unicach.mx
2
Instituto de Biología, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Uni-
versitaria, Av. Universidad 3000, Alcaldía Coyoacán, Ciudad de México, México.
3
Centro de Investigación y Asistencia en Diseño del Estado de Jalisco A.C, Ca-
mino Arenero 1227, Col. El Bajío, 45019, Zapopan, Jalisco, México.
209
Comparación de cinco procesos fermentativos para la elaboración de comiteco
utilizaban las mismas materias primas, cada uno tenía un método

particular para elaborar la bebida que afectó el desarrollo de la mi-
crobiota durante la fermentación. El capítulo detalla los pasos del
proceso de elaboración del comiteco destacando la importancia que
esto conlleva sobre la protección y preservación de la tradición cultural
y la biodiversidad microbiana asociada a la bebida.
PALABRAS CLAVE: Comiteco, agave, levaduras.
Introducción
En la Meseta Comiteca Tojolabal de Chiapas se ha aprendido a aprovechar

los agaves como un recurso natural para obtener el comiteco, el cual es
una bebida chiapaneca producida desde mediados del siglo XIX como
una actividad económica en pequeña escala, se inició con la llegada de
los frailes dominicos, quienes introdujeron la destilación en la región
(Moreno-Terrazas et al., 2017). La elaboración del comiteco sigue siendo
predominantemente artesanal; para su elaboración se han utilizado las
especies Agave americana L. (es la especie que se usa primordialmente)
y Agave salmiana Otto ex Salm-Dyck. Esta bebida es un destilado de la
fermentación de una mezcla de aguamiel de agave y piloncillo o “panela”
que se puede encontrar en distintos grados de añejamiento y sabores
(Reynoso-Santos et al., 2012). El objetivo de este trabajo fue analizar la
asociación entre el proceso de elaboración artesanal del comiteco y las
levaduras involucradas en el microambiente de fermentación como efecto
de la técnica de manufactura empleada por dos distintos productores.
Se trabajó con dos productores diferentes; en 2017 uno de ellos (pro-

ductor A) elaboró dos lotes de comiteco (P1 y P2); mientras que el otro
productor (productor B), un lote (P3). En 2018 el productor A elaboró
un lote de comiteco (P4); el productor B, también un lote de la bebida
(P5); la elaboración de la bebida se llevó a cabo según las variantes de
210
A. G. Verdugo-Valdez, D. Valdivieso-Solís, P. Lappe-Oliveras, M. R. Kirchmayr,
C. Orantes-García, S. Sánchez-Cortés y A. C. Gschaedler
cada productor. Las muestras se colectaron a lo largo de los procesos de

fermentación, sembrando diluciones seriadas en cajas Petri con medio
WL (Wallerstein) adicionado con cloranfenicol al 0.05%. Los aislamientos
de levaduras se identificaron por su perfil fenotípico, bioquímico (Barnet
et al., 2000; Kurtzman et al., 2011) y proteico por MALDI-TOF/MS.
En cada evento de muestreo se identificaron y cuantificaron azúcares
reductores totales, compuestos volátiles principales y ácidos orgánicos
por GC y HPLC (Verdugo et al., 2011; Santiago-Urbina et al., 2013). Para
establecer la relación de las levaduras con el microambiente de fermen-
tación se llevó a cabo un Análisis de Componentes Principales.
Los cinco procesos de elaboración de comiteco siguieron la misma

receta general y utilizaron las mismas materias primas, pero cada
productor tenía un método particular para elaborar la bebida que
afectó el desarrollo de la microbiota durante la fermentación. Según
el trabajo de investigación de Valdivieso-Solís (2019), la producción
del comiteco se lleva a cabo a través de los siguientes pasos:
1. Obtención de aguamiel de agave (Figura 1): Primeramente, la mate-

ria prima principal del comiteco es el aguamiel que es colectado del
tallo (corazón) del agave. A la planta de agave, una vez alcanzados
los 6 a 8 años, o cuando empieza a brotar el quiote, se le excava un
orificio en el tallo (cajete) para la acumulación del aguamiel que se
raspa diariamente para propiciar el brote del mismo.
Figura 1. Cajete excavado en la base del tronco de

Agave americana para la extracción del aguamiel
211
2. El aguamiel colectado diariamente se va guardando en garrafas

de 20 litros, dependiendo del productor; esta es almacenada
en refrigeración o a temperatura ambiente hasta completar los
litros solicitados por el productor de comiteco (se reúnen apro-
ximadamente 2 litros por colecta en cada agave). La duración
del aguamiel hasta su próximo destino depende también de la
cantidad de plantas que se estén empleado para completar la
cantidad requerida, además de la edad de la planta y la época
en que se está colectando.
3. Preparación de puesta inicial (Figura 2): Una vez teniendo la

materia prima, se procede a la preparación del mosto, para
esto se agrega el aguamiel, el piloncillo o panela y puede o no
llevar agua en un recipiente donde se realizará posteriormente
la fermentación (el material del recipiente, tamaño y otras ca-
racterísticas depende del productor). Las proporciones de cada
uno de estos ingredientes difieren en cada proceso además de
que, al ser un proceso artesanal desde la obtención de la materia
prima, la composición de cada uno, el manejo y tratamiento
que han llevado son diferentes cada vez. El agua que es usada
por los productores también puede influir de alguna manera,
hay productores que utilizan agua de la llave, otros la obtienen
de una fuente de agua pública, otros utilizan agua de garrafón,
etc. Cada una presenta propiedades diferentes, además de que
se pueden presentar microorganismos desde ahí; por otro lado,
el aguamiel utilizado pudo haber sido guardado durante algunos
días, lo cual también influye en la composición a la hora de
ser agregado a la preparación. En cuanto a la panela, los lotes
de preparación de panela son muy grandes, la producción no
es homogénea durante todo el año, depende de las lluvias, de
la disponibilidad de caña de azúcar, además hay panela que es
guardada durante un año o más y posteriormente es utilizada.
212
Figura 2. Elaboración de la puesta inicial. Mezcla de aguamiel,

piloncillo y agua en proporción particular de cada productor.
4. Fermentación (Figura 3): Una vez teniendo la preparación ini-

cial, inmediatamente comienzan los procesos químicos dentro
de este en la tina, hay producción de espuma y cambio de color
y olor en la puesta, esto demuestra a cada productor que está
“trabajando” (burbujeo, se dice que está hirviendo) y conforme
este comportamiento el productor procede a monitorearla.
Figura 3. Aspecto de la tina de fermentación

“trabajando” a tres días de iniciado el proceso
5. Destilado (Figura 4): Una vez que cada productor, de acuerdo

a sus conocimientos, decide que la puesta está en su punto
máximo, que el contenido de alcohol es bueno y que el olor y
sabor indican que el sabor en la bebida final será el adecuado,
proceden a realizar la destilación. La destilación es llevada a
cabo en alambiques de distinto material, según sea la preferencia
213
del productor, puede ser de barro, acero inoxidable, aluminio,

etc., sentado sobre un horno de leña o ya sea calentado por
gas. El alambique está conectado a un recipiente alto en forma
de cabeza por el cual suben los vapores y son llevados poste-
riormente a un cilindro que conecta un serpentín sumergido
en agua corriente o en un tanque de agua fría, por el cual se
condensan los vapores y como producto de salida se obtiene
el comiteco.
Figura 4. Dos aparatos diferentes de destilación del comiteco.

Izquierda: tambos de aluminio con recipientes de barro que
concentran los vapores que posteriormente llegan al serpentín
que se encuentra dentro del tanque con agua estacionaria para
condensación de vapores. Derecha: tinaco con agua corriente
en el cual se encuentra un serpentín dentro para condensación
de vapores. Ambos al aire libre y funcionan con leña.
Los métodos de elaboración artesanal del comiteco, en el caso

de los dos productores con los que se trabajó, exhiben particulari-
dades que explican los resultados respecto al comportamiento de la
microbiota recuperada de los procesos de fermentación en los que
se observó que la composición de la población de levaduras varió
en los dos años consecutivos, como ocurre también en otras bebidas
artesanales, tanto derivadas de agave –como es el caso del mezcal–,
como de bebidas elaboradas a partir de otras materias primas –como
la taberna–, que es elaborada en Chiapas a partir de la fermentación
de la savia de la palma de coyol (Acrocomia aculeata) (Ambrocio-Ríos
214
et al., 2022). Esto se debe a que los compuestos químicos que se

generan pueden estar contenidos en la materia prima y variar entre
especies, regiones geográficas y entre condiciones climáticas de cultivo
o pueden generarse durante la fermentación en función de la cepa,
pueden depender de las características del mosto y condiciones del
proceso, como lo señalan Vera-Guzmán et al. (2009). En general, la
diversidad de especies de levaduras encontradas (Cuadro 1) fue baja en
comparación con otras bebidas de agave (Lappe-Oliveras et al., 2008).
Cuadro 1. Especies de levaduras identificadas en los cinco diferentes procesos

de fermentación. Las cifras indican la población viable (UFC/mL)
Procesos de fermentación
Especies
P1 P2 P3 P4 P5
Kluyveromyces marxianus 4.5x10 3
7.7x10 2
7.5x10 2
1.3x107
Zygosaccharomyces bailii 3.5x10 2
Hanseniaspora uvarum 4.7x102 1.3x104 1.9x107 1.0x107

Wickerhamomyces anomalus 3.1x10 2
Wickerhamiella pararugosa 1.0x103

Saccharomyces cerevisiae 4.8x108 5.3x108
Trichosporon asahii 8.2x102
Geotrichum silvícola 1.6x10 2
1.1x103
Así mismo, se detectaron niveles bajos de metanol, ácidos orgá-

nicos y alcoholes superiores, mientras que las concentraciones de
aldehídos y ésteres alcanzaron niveles altos, principalmente en el
proceso 4. A través del Análisis de Componentes Principales (PCA)
las PC 1 y 2 explicaron el 63.59% de la varianza y fue evidente la
separación de los procesos muestreados en los dos años (Figura 5).
215
Figura 5. Analisis de componentes principales de los compuestos químicos y los

procesos de fermentación del comiteco en 2017 y 2018. Los procesos subrayados
fueron elaborados por el productor A y los no subrayados por el productor B
Conclusiones
La riqueza de especies de levaduras en los procesos estudiados en

el primer año de muestreo fue mayor que en el segundo y sólo se
identificaron especies no-Saccharomyces, mientras que en el segundo
año S. cerevisiae fue la especie dominante. Estos resultados muestran
que el método particular seguido por cada productor para elaborar
comiteco juega un papel importante en la diversidad de levaduras y
las características químicas del producto final.
216
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218
3
Fructanos y otros derivados del
agave
3.1 PROCESO DE ULTRAFILTRACIÓN DE FRUCTANOS
DE AGAVE: FOULING O ENSUCIAMIENTO DE
MEMBRANAS DE CERAMICA
Noé Luiz-Santos1, Rosa María Camacho-Ruiz2,

Jorge Alberto García-Fajardo1 y Lorena Moreno-Vilet2*
RESUMEN
Los fructanos de agave son carbohidratos que se comercializan como

una mezcla de distintos tamaños. Sin embargo, se ha demostrado
que la separación por tamaño en fructooligosacáridos (FOS) y fruc-
tanos de alto peso molecular (FAPM) permite la diversificación en
aplicaciones específicas y/o mejoradas. El objetivo de este estudio
fue evaluar el proceso de obstrucción a través de la resistencia de
ensuciamiento generada durante el fraccionamiento de fructanos de
agave para la obtención de FOS y FAPM mediante un proceso de
ultrafiltración a nivel piloto utilizando una membrana de cerámica
con corte molecular de 1 kDa. El análisis del ensuciamiento mostró
que las condiciones de 60°C, 5 bar de presión y concentración de150
kg.m-3 favorece los bajos valores de resistencia relacionados con el
menor ensuciamiento de la membrana.
PALABRAS CLAVE: ultrafiltración; fructanos de agave; fraccio-

namiento
1
Jalisco A.C. Autopista Mty-Aeropuerto, Vía de la Innovación 404, Parque PIIT,
66628, Apodaca, Nuevo León, México.
2
Jalisco A.C., Camino arenero 1227, El Bajío, 45019, Zapopan, Jalisco. México.
*lmoreno@ciatej.mx
221
Proceso de ultrafiltración de fructanos de agave: fuoling o ensuciamiento...
Introducción
Los fructanos de agave o “inulina de agave”, como se le conoce

comúnmente en el mercado, se comercializan como una mezcla de
polímeros de fructosa de diferentes tamaños, que han sido utilizados
como ingredientes en la industria de alimentos y bebidas, así como en
la elaboración de excipientes farmacéuticos. Lo anterior, ya que han
mostrado beneficios a la salud como fibra prebiótica, disminución de
triglicéridos y glucosa en sangre (Padilla-Camberos et al., 2018; Ram-
nani et al., 2015; Urías-Silvas et al., 2008); así como por sus aplicaciones
como agentes encapsulantes, emulsificantes y como sustitutos de la
grasa en los alimentos (Ortiz-Basurto et al., 2017; Palatnik et al., 2017).
En los últimos años se ha buscado diversificar el uso de los fruc-
tanos de agave de acuerdo con la longitud de su cadena en FAPM
y FOS en aplicaciones específicas para la salud (Márquez-Aguirre et
al., 2013, 2016). Para ello se ha utilizado la tecnología de membranas
(Tabla 1) como barrera selectiva en la separación de fructanos de
agave (Flores-Montaño et al., 2015; Pérez-Martínez et al., 2013).
Tabla 1. Principales características de los procesos con

membranas utilizando presión como fuerza impulsora
Proceso Presión Peso molecular Tamaño de Partículas que
típica (bar) (Da) poro (nm) retienen
Hongos, levaduras,
MF 0.5-2 No aplica 100-10 000
bacterias, coloides
Coloides, virus, pro-
UF 1-10 1000-300 000 1-100
teínas, polisacáridos
Azúcares,
NF 10-70 >100 0.5-5
sales divalentes
Iones, ácidos or-
OI 10-100 >10 <1
gánicos, azúcares
Fuente: Adaptado de (Fane et al., 2010; Pérez Fernández, 2017).
Esta separación se realiza mediante un sistema de filtración com-

puesto por una serie de bombas con el fin de elevar la presión (1-10
bar) requerida por la membrana. La membrana es la barrera semiper-
meable encargada de la separación por tamaño de las moléculas, cuya
222
N. Luiz-Santos, R. Camacho-Ruiz, J. García-Fajardo y L. Moreno-Vilet
eficiencia de separación y obstrucción depende en gran medida del

material y configuración de la membrana. La corriente que atraviesa
la membrana se le denomina permeado o filtrado, donde se obtiene
un producto enriquecido en FOS, mientras que las moléculas de
mayor tamaño (FAPM) se obtienen en la línea de retenido (Figura 1)
Figura 1. Diagrama esquemático del proceso de fraccionamiento

de fructanos de agave. P1 y P2: Bombas de alimentación
La tecnología de membranas tiene el potencial para fraccionar

fructanos a mayor escala; sin embargo, para poder adaptar un proceso
de manera exitosa a nivel industrial es necesario tener información
de la separación, rendimiento y obstrucción de las membranas. El
proceso de obstrucción está definido por el término de ensuciamiento
o fouling, el cual es la acumulación de componentes sobre la superficie
de la membrana y/o en el interior de sus poros. Se trata de un fenó-
meno intrínseco de la operación de la membrana por el hecho de la
propia filtración. Dicho fenómeno de ensuciamiento impacta en la
disminución de la productividad y vida útil de la membrana, haciendo
necesario detener el proceso para limpieza, por lo que impacta en la
productividad y costo del proceso.
El fraccionamiento de fructanos de agave se ha descrito utilizando
configuración de membranas poliméricas en espiral, logrando obte-
ner fructanos libres de mono y disacáridos con un nivel de pureza
del 97% (Luiz-Santos et al., 2020). Por su parte, las membranas ce-
223
rámicas mostraron eficiencia en el fraccionamiento de fructanos de

agave (Luiz-Santos et al., 2022). Sin embargo, poco se ha estudiado
respecto al tema de obstrucción de la membrana para fructanos de
agave, limitando la implementación del proceso a mayor escala. Por
lo cual, el objetivo del presente trabajo fue evaluar las condiciones de
operación que afectan el ensuciamiento de membranas de cerámica
durante el proceso de fraccionamiento de fructanos de agave por
ultrafiltración fina.
Uno de los modelos matemáticos utilizados para el estudio del
ensuciamiento de membranas es el modelo de resistencia en serie. Este
modelo permite evaluar el ensuciamiento como resultado del análisis
de la suma de resistencias involucradas en el proceso, como lo son:
resistencia de la membrana al paso del solvente, resistencia generada
por las moléculas que se depositan en la superficie e interior de la
membrana (ensuciamiento). En este trabajo se muestra la evaluación
de factores como la temperatura, presión transmembrana (TMP) y
concentración utilizadas sobre la resistencia del ensuciamiento en el
proceso de fraccionamiento de fructanos de agave por ultrafiltración.
Fructanos de agave
Los experimentos se realizaron utilizando fructanos nativos de agave

(Olifructine®) proporcionados por Nutriagaves de México, cuya
estructura es conocida como ramificada por sus enlaces β (2-1) y
β (2-6). Los análisis de peso molecular mostraron que contiene un
grado de polimerización promedio (GP) de 16.3, con la siguiente
distribución de tamaños 64.90% de FAPM (GP > 10), 23.77% de
FOS (GP entre 3–10) y 11.33% de mono y disacáridos (GP 1-2) como
la glucosa, fructosa y sacarosa. La concentración de sólidos solubles
totales se ajustó utilizando un refractómetro digital (Pal-α, ATAGO,
Tokio, Japón) en °Bx, de acuerdo con el nivel de diseño experimental
y expresado en kg·m-3.
224
Estudio del ensuciamiento de membranas de cerámica
Para estudiar el ensuciamiento de la membrana durante el proceso

de Ultrafiltración se utilizó un sistema de filtración a escala piloto
diseño de CIATEJ, con membranas de ultrafiltración de TiO2 de 1
kDa (interior-Céram, TAMI Industries, Francia).
En la Tabla 2 se muestran las condiciones experimentales para el
estudio del ensuciamiento durante el fraccionamiento fueron evaluadas
utilizando un diseño Box- Behnken en los siguientes rangos: Tempe-
ratura (30-60°C), TMP (1-5 bar) y concentración (50-150 Kg.m-3). Se
realizaron ensayos de 100 L para cada condición evaluada.
Tabla 2. Factores y niveles evaluados mediante el diseño Box-Behnken

Niveles
Factores Código
-1 0 1
Temperatura (°C) X1 30 45 60
TMP (bar) X2 1 3 5
Concentración (kg∙m )-3
X3 50 100 150
La relación entre los factores temperatura (X1), TMP (X2), con-

centración de alimento (X3) y las variables de respuesta se ajustaron
a un modelo lineal (Ec.1) o cuadrático (Ec.2) utilizando el software
estadístico Design Expert con un análisis de varianza (ANOVA) a
un nivel de confianza del 95% (p<0.005). Se eligió el modelo con
mejor ajuste.
(1)
(2)
Donde Y es la variable de respuesta (resistencia del ensuciamien-

to), β0 es una constante obtenida a partir de los valores medios de
respuesta, β1, β2 y β3 son los coeficientes del efecto lineal, β11, β22 y
β33 son los coeficientes del efecto cuadrático y β12, β13 y β23 son los
coeficientes del efecto de interacción.
225
Las resistencias atribuidas al ensuciamiento de la membrana se

expresaron según el modelo de resistencias en serie como se muestra
en la Ec.3 (Chhaya et al., 2012).
(3)
Donde JP es el flujo de permeado de los fructanos, 𝜇 viscosidad

en el permeado y Rt es la resistencia total del sistema de membranas.
La resistencia total del sistema de membranas (Ec.4) es la suma de la
resistencia intrínseca de la membrana (Rm), donde la resistencia al en-
suciamiento (Rf) representa el ensuciamiento reversible e irreversible.
Donde los valores más bajos de Rf se consideran deseados.
(4)
Proceso de obstrucción: ensuciamiento de membranas

durante el fraccionamiento de fructanos de agave
La evaluación del ensuciamiento de la membrana durante el proce-

so de ultrafiltración de fructanos de agave se realizó analizando la
resistencia al ensuciamiento (Rf), de un total de 16 corridas experi-
mentales. El análisis estadístico mostró que la temperatura, TMP y la
concentración fueron factores significativos. De igual manera que la
interacción temperatura-TMP y TMP2, tienen un efecto significativo
(p<0.005) y R2 de 92.06%.
La ecuación que presentó el mejor ajuste fue el modelo cuadrático
para R_f, como se muestra en la Ecuación 5. En el cual los valores
negativos de los factores e interacciones producen una disminución
de los valores de R_f, que son los deseables en este estudio.
(5)
226
La Figura 2 muestra los principales efectos de los factores estu-

diados y sus interacciones en el proceso de ensuciamiento de la
membrana. Cuanto menor sea la TMP y la concentración utilizada,
mayor es el ensuciamiento; esto se debe a que a la temperatura de
30°C la viscosidad es mayor en comparación con temperaturas
de 60°C (Rodríguez-Gonzáles et al., 2019). Adicionalmente se ha
reportado que a concentraciones de 50 Kg∙m3 los fructanos de aga-
ve adoptan una estructura extendida (Ponce et al., 2008), es decir,
su volumen molar es mayor, lo que dificulta que pasen a través de
los poros de la membrana, por lo que para compensar este hecho
se requiere utilizar valores de TMP mayores a 3 bar para vencer
esa resistencia. Sin embargo, se observa que la resistencia al en-
suciamiento disminuye con el aumento de la concentración de
fructanos debido a la disminución del volumen molar de los fruc-
tanos en combinación con temperaturas de 60°C y 5 bar de TMP.
227
Figura 2. Superficie de respuesta obtenida para resistencia del

ensuciamiento en función de a) temperatura, TMP y 150 Kg∙m3; b)
concentración, temperatura y 5 bar; c) concentración, TMP y 60°C.
228
Conclusiones
Se evaluaron los factores de concentración de alimentación, la tem-

peratura y TMP sobre la resistencia de ensuciamiento de membrana
en el proceso de fraccionamiento de fructanos de agave. Los valores
que permiten reducir el ensuciamiento durante la ultrafiltración de
fructanos fueron los niveles altos evaluados (60°C, 5 bar de TMP y
concentración de150 kg.m-3).
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231
232
3.2 EFECTO DE MEZCLAS DE FRUCTANOS LINEALES
Y RAMIFICADOS SOBRE LA APOPTOSIS IN VITRO EN
CÉLULAS DE COLON
Paola Alvarez García1, Luz E. Alcántara Quintana2, Miguel A. Ruiz

Cabrera1, Raúl González García1, Grajales Lagunes A1*
RESUMEN
El cáncer de colon actualmente ocupa el segundo lugar de causas de

muerte a nivel mundial, por lo que es necesario encontrar alternativas
que ayuden a prevenir esta enfermedad. Se ha reportado que el con-
sumo de fructanos reducen el riesgo de padecer cáncer de colon. El
objetivo del presente estudio fue evaluar in vitro el efecto de fructanos
lineales (chicoria) y ramificados (Agave salmiana) sobre la apoptosis
de células de colon sanas y cancerígenas. Para el estudio se utilizaron
tres tipos de células CRL1831(sana), HT29 (cancerosa, grado 1–2) y
SW480 (cancerosa, grado 3–4), las cuales fueron tratadas durante 72
horas con mezclas de fructanos lineales y ramificados a diferentes
fracciones 1/0, 0/1, 0.5/0.5, 0.75/0.25, 0.25/0.75, respectivamente
a tres diferentes concentraciones 2.0, 3.5 y 5%. La absorbancia a
640 nm fue determinada a través de un espectrofotómetro Thermo
Scientific para evaluar el porcentaje de apoptosis. Los resultados
obtenidos indican que las mezclas de fructanos lineales y ramificados
fueron capaces de reducir la apoptosis de las células sanas cuando
se utilizaron las fracciones de 1/0 y 0.5/0.5 de fructanos lineales
y ramificados a concentraciones de 2 y 5% respectivamente. Con
1
Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Av.
Dr. Manuel Nava # 6, Zona Universitaria, C.P. 78210, San Luis Potosí, S.L.P.
México. *grajales@uaslp.mx
2
Coordinación para la Innovación y aplicación de Ciencia y Tecnología, Univer-
sidad Autónoma de San Luis Potosí, Av. Sierra Leona #550-2ª, Col. Lomas de San
Luis C.P. 78210, San Luis Potosí, S.L.P. México.
233
Efecto de mezclas de fructanos lineales y ramificados sobre la apoptosis in vitro...
respecto a las células cancerígenas, tanto para las células HT29 y

SW480 el porcentaje de apoptosis se incrementó significativamen-
te (p<0.05) con las mezclas de fructanos lineales y ramificados de
0.25/0.75 y 075/0.25 respectivamente. Por lo que, de manera general,
estos resultados sugieren que el porcentaje de apoptosis inducido
por las mezclas de fructanos fue dependiente del tipo de fructano y
de la concentración, y fue posible inducir la apoptosis de las células
cancerígenas y reducirla en las células sanas.
PALABRAS CLAVE: Fructanos lineales y ramificados, apoptosis,

HT29, SW480.
Introducción
Las enfermedades digestivas y gastrointestinales son muy prevalentes

a nivel mundial, causan malestar y pueden ser mortales. En 2019, las
enfermedades digestivas representaron 2276.27 millones de casos
prevalentes y 2.56 millones de muertes (Wang et al., 2023). Las en-
fermedades gastrointestinales inflamatorias han sido asociadas como
un factor de riesgo para el desarrollo de cáncer de colon. El cáncer
de colon es una de las enfermedades gastrointestinales malignas más
frecuentes y recientemente se reportó que ocupa el segundo lugar
en causas de muerte (935,000) y el tercer lugar en nuevos casos (1.93
millones) en 2020 (WHO 2021). En los países subdesarrollados, el
cáncer de colon es uno de los principales problemas de salud su
desarrollo ha sido asociado con la dieta, el estilo de vida, el estatus
socioeconómico (Pandurangan et al., 2018). En este sentido, se ha
incrementado el interés de encontrar agentes o compuestos bioactivos
que ayuden a prevenir las enfermedades gastrointestinales digestivas
e inflamatorias.
En la literatura, se ha reportado que los prebióticos carbohidratos
digeribles por la miocrobiota intestinal, mejoran la salud intestinal
del hospedero (alivio de los síntomas de la colitis y la enfermedad
de Crohn), la cual está asociada con la absorción y producción de
234
P. Álvarez García, L. E. Alcántara Quintana, M. A. Ruiz Cabrera, R. González García y
A. Grajales Lagunes
nutrientes, con el incremento de la barrera intestinal, la translocación

de bacterias patógenas, la homeostasis metabólica, así como el buen
funcionamiento del sistema inmune y la producción de metabolitos
como ácidos grasos de cadena corta (AGCC) (Moreno Vilet et al.,
2014; Gibson et al., 2017, Castillo Andrade et al., 2018, 2019; Peredo
Lovillo et al., 2020).
Los fructanos son un tipo de prebióticos constituidos por una
mezcla de polímeros de fructosa unidos por enlaces glucosídicos
β-(2→1) o β-(2→6), que pueden presentar en su estructura una mo-
lécula de glucosa terminal (Corzo et al., 2015). Los fructanos tipo
inulina presentan estructuras lineales con enlaces β-(2→1) y son
sintetizados principalmente por las plantas de la familia Asteraceae
como la chicoria (Cichorium intybus) (Santiago-García & López 2014).
Los fructanos provenientes de los agaves presentan estructuras rami-
ficadas con enlaces β-(2→1) y/o β-(2→6) que son conocidos como
agavinas (Mancilla-Margalli & López, 2006). El efecto anticancerígeno
de estos componentes ha sido asociado a la producción de AGCC
como resultado de la fermentación de los mismos por los microor-
ganismos intestinales. Se ha reportado que la producción de ácido
acético, propiónico y butírico generan un incremento en los niveles
de glutatión-S-transferasa y glutatión-transferasa-pi que contribuyen
en la estabilidad de las células de colon. Adicionalmente fue repor-
tado que la producción de butirato puede reducir el estrés oxidativo
y activar enzimas procarcinógenas que contribuyen a la prevención
de cáncer de colon (Peredo Lovillo et al., 2020).
No obstante, estudios donde se haya evaluado el efecto antican-
cerígeno de la combinación de fructanos lineales y ramificados sobre
células de cáncer de colon in vitro son escasos. Por lo tanto, el obje-
tivo del presente estudio fue evaluar el efecto sinérgico de mezclas
de fructanos lineales y ramificados sobre la apoptosis de células de
colon sanas y cancerígenas in vitro.
Materiales y metodos
Para la realización de este estudio se utilizaron fructanos ramificados

de Agave salmiana, los cuales fueron previamente caracterizados por
235
Castillo Andrade et al. (2018) y fructanos lineales tipo inulina Oraf-

ti®HIS, 88% los cuales fueron donados por la empresa Beneo. El
grado de polimerización de ambos fructanos fue entre 10-30.
Preparación de las mezclas de fructanos
La preparación de las mezclas de fructanos fue realizada de acuerdo

a lo reportado por Alvarez-García et al. (2023). Un diseño experi-
mental aleatorio D-optimal con dos variables de mezcla (fructanos
lineales y ramificados) y dos variables de proceso (concentración de
fructanos y tipo de células) fue utilizado. Las mezclas de fructanos
correspondientes a inulina de achicoria (fructanos lineales) y fructanos
de Agave salmiana (fructanos ramificados) se prepararon en fracciones
de 1/0, 0/1, 0,5/0,5, 0,75/0,25, 0,25/0,75 respectivamente a tres
concentraciones diferentes 2, 3,5 y 5%, donde la suma de la fracción
másica es igual a 1.
Ensayos celulares
Para evaluar el efecto de las mezclas de fructanos sobre la apoptosis se

utilizaron tres líneas de células epiteliales del colon humano CRL1831
(sana) (ATCC CRL-1831), HT29 (cancerosa, grado 1–2) (ATCC HTB-
38) y SW480 (cancerosa, grado 3–4) (ATCC CCL-228). Primeramente,
las mezclas de fructanos fueron disueltas en un medio RPMI y suple-
mentadas con suero fetal bovino (FBS) al 10% y antibióticos al 1%
(100 U/mL de penicilina, 100 µg/mL de estreptomicina, 0.25 µg/mL
de anfotericina). Posteriormente, cada línea celular fue introducida a un
medio con las mezclas de fructanos (200 µl), en placas de 96 pocillos
(1 x 104 células/pocillo) y se incubaron a 37 °C y 5 % de CO2 para
así implementar el ensayo multiplex ApoLive-Glo ™. El tiempo de
tratamiento fue de 72 h.
El ensayo multiplex ApoLive-Glo ™ consiste en dos partes. La
primera parte del ensayo mide la actividad de un marcador de proteasa
de viabilidad celular. Mientras que en la segunda parte del ensayo se
detecta la activación de caspasa 3/7, que es un biomarcador clave de
236
A. Grajales Lagunes
la apoptosis, este ensayo proporciona un sustrato luminógeno caspasa

3/7 que contiene la secuencia de tetrapéptidos DEVD en un reacti-
vo optimizado para la actividad de caspasa, actividad de luciferasa y
lisis celular. La adición del reactivo da como resultado la lisis celular,
seguida de la escisión de caspasa del sustrato y la generación de una
señal luminiscente producida por luciferasa. La luminiscencia es pro-
porcional a la cantidad de actividad caspasa presente, las cuales fueron
incubadas durante 30 minutos a temperatura ambiente para después
determinar la absorbancia a 620 nm a través de un espectrofotómetro
Thermo Scientific (Alvarez-Garcia et al., 2023).
El análisis de varianza (ANOVA) fue realizado utilizando un modelo

de Scheffe (Modde 7.0 Software) de 28 parámetros conformado por
un modelo cúbico para las variables de mezcla: fructanos ramifica-
dos y lineales y un modelo cuadrático para las variables de proceso:
concentración y tipo de célula. Un nivel de confianza del 95% fue
aplicado, y los datos fueron enviados a MATLAB 13 para realizar las
gráficas de superficie de respuesta correspondientes.
En este estudio el parámetro evaluado fue la apoptosis, la cual es defi-

nida como la muerte celular programada estrictamente controlada que
ayuda a contribuir a la eliminación de células no deseadas. Esta se vio
significativamente afectada (P = 2,26E-06 R 2 = 0,99) por los paráme-
tros evaluados a las 72 horas. Las células sanas CRL1831 (Figura 1a)
presentaron los porcentajes más bajos de células apoptóticas utilizando
una concentración de 5%, donde los componentes predominantes fue-
ron los fructanos lineales (1/0). De la misma manera, se observó que
la mezcla de fructanos lineales y ramificados a una misma proporción
(0.5/0.5) y a una concentración de 2% disminuyeron la apoptosis de
las células sanas aproximadamente a 0%. Por lo tanto, esto sugiere que
tanto los fructanos lineales como en mezcla lineales-ramificados fueron
237
capaces de disminuir significativamente el proceso de apoptosis en las

células sanas CRL1831, lo cual es deseable de acuerdo a la hipótesis
planteada en este estudio: las mezclas de fructanos lineales y ramifica-
dos inducen la apoptosis de las células cancerosas y se reduce en las
células sanas proporcionando nutrientes para su proliferación como
fue reportado por Álvarez-García et al. (2023).
Figura 1. Porcentaje de apoptosis para las células a) CRL1831 (sanas),

HT29 (cáncer grado1-2) y SW480 (cáncer grado 3-4) a las 72 horas
Con respecto a la línea celular cancerosa HT29 (Figura 1b), el

porcentaje de apoptosis se incrementó significativamente (p<0.05)
con mezclas de fructanos (0.25/0.75) teniendo como componente
predominante los fructanos ramificados en una concentración alre-
238
A. Grajales Lagunes
dedor de 5%. Mientras que para las células cancerosas SW480 (Figura
1c) los porcentajes de células apoptóticas fueron significativamente
(p<0.05) elevados, aproximadamente 100% con mezclas de fructa-
nos (0.75/0.25) en este caso, siendo el componente predominante
los fructanos lineales a una concentración de 5%. A diferencia de
las HT29, las SW480 se vieron más afectadas con la predominancia
de fructanos lineales, por ende, el tipo de célula, el tiempo de trata-
miento, la concentración utilizada y el tipo de fructanos utilizado son
factores importantes para considerar en la apoptosis celular ya que,
dependiendo del resultado que se busque, se deben de implementar
estos parámetros de manera diferente.En general, las células SW480
y HT29 presentaron mayor incidencia a la apoptosis con las mezclas
de fructanos, lo cual sugiere que la combinación de fructanos lineales
y ramificados puede inducir la apoptosis de células de cáncer de colon
suprimiendo o inhibiendo las células cancerosas, probablemente de-
bido a sus anomalías estructurales. Estos resultados son interesantes
debido a que indican que la inclusión de fructanos no fermentados
también induce a la apoptosis de las células cancerígenas, ya que en
la mayoría de los estudios reportados se han utilizado los metaboli-
tos (ácido acético, propiónico y butírico) producidos después de la
fermentación de prebióticos tipo inulina por bacterias para evaluar
el efecto anticancerígeno. Los productos de la fermentación podrían
haber incrementado la actividad de genes pro-apoptóticos que con-
ducen a una mayor expresión de proteínas y apoptosis, dicho efecto
ha sido mayormente asociado a la producción de butirato (Munjal et
al., 2009, Borowicki et al., 2010; Arun et al., 2019).
Los efectos anticancerígenos producidos por los fructanos usa-
dos en este estudio puede ser por expresiones génicas al iniciarse la
señalización de los fructanos en la célula, así como la disminución de
los niveles de ATP, la actividad citotóxica que incrementa los niveles
del lactato deshidrogenasa (LDH).
239
Figura 2. Diagrama esquematizado del mecanismo de apoptosis

propuesto para el uso de prebióticos lineales y ramificados
(adaptado de Goldstein et al., 2013; Indran et al., 2011; Letai, 2017)
En la Figura 2 se presenta el posible mecanismo de cómo los

fructanos pudieran tener incidencia en la apoptosis, de acuerdo con
lo reportado en la literatura. Primeramente, los fructanos que in-
gresan a la célula a través de la membrana son solubles debido a su
polaridad y funcionan como marcadores biológicos y como lugares
de reconocimiento celular. La proteína p53 induce la actividad de
CYP3A4, y los fructanos sirven como sustratos para CYP3A4 la cual
es una enzima involucrada en el metabolismo de los xenobióticos y
fármacos en las células (Luo et al., 2004). La proteína p53 induce la
apoptosis al activar la expresión de varias proteínas proapoptóticas
(PUMA, Bax, Bak y BID) y la inhibición de factores antiapoptóticos
como Bcl-2 y Bcl-XL, considerados como un potente supresor de
la apoptosis que se regula al alza en algunos tipos de tumores que
interactúan con las proteínas mitocondriales, impidiendo así que
formen poros mitocondriales e inhibiendo la liberación de factores
apoptogénicos como el citocromo c. La expresión forzada de las
moléculas pro-apoptóticas puede dar como resultado un aumento
240
A. Grajales Lagunes
del potencial de membrana de las mitocondrias y la liberación de

citocromo c, lo que induce la oligomerización de Apaf-1 y conduce
a la activación de la caspasa 9. Este complejo activo cyt c/Apaf-1/
caspasa 9 forma el apoptosoma y activa las caspasas 3 y 7 del verdu-
go, lo que da como resultado el desmantelamiento celular a través de
la fragmentación nuclear (Goldstein et al., 2013; Indran et al., 2011;
Letai, 2017). En futuras investigaciones será interesante conocer los
niveles de ATP de las células cancerígenas porque está relacionada
con la pérdida del potencial mitocondrial y de esta manera ayudaría
a conocer el mecanismo de los fructanos en este tipo de células.Sin
embargo, se requieren más estudios para conocer el mecanismo de
implementación de los prebióticos directamente en este tipo de células.
Conclusiones
Las mezclas de fructanos lineales y ramificados ejercen un efecto

anticancerígeno sobre células cancerosas de colon HT29 y SW480.
Las mezclas de 0.25/0.75 de fructanos lineales y ramificados, respec-
tivamente mostró particular efecto sobre las células HT29. Para las
células SW480 la apoptosis fue incrementada cuando los fructanos
lineales estuvieron en mayor proporción (0.75/0.25). En las células
sanas la disminución de la apoptosis se vio favorecida con las mez-
clas 1/0 fructanos lineales y ramificados y 0.5/0.5 fructanos lineales
y ramificados.
Por lo tanto, las mezclas de fructanos lineales y ramificados podrían
ser utilizadas para prevenir el cáncer de colon a través de la nutrición
de las células sanas. Pero se requieren más estudios en humanos para
poder determinar las dosis adecuadas de estos componentes que
permitan prevenir el cáncer de colon.
241
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https://doi.org/10.3389/fpubh.2023.1061453.
244
3.3 CINÉTICA DE LIBERACIÓN DE CURCUMINA
EN MICROENCAPSULADOS DE ALGINATO CON
AGAVINAS Y MATERIAL LIGNOCELULÓSICO
Carolina Buitrago Arias1*, Cristian Camilo Villa2, Rita Martinez

Velarde1, Liliana Alamilla Beltrán3, Antonio Ruperto Jiménez Aparicio1,
Brenda Hildeliza Camacho Díaz1 y Martha Lucía Arenas Ocampo1*
RESUMEN
Los fructanos de agave (Agavinas) se utilizan habitualmente por su

capacidad prebiótica como parte de sus propiedades funcionales.
Las interacciones de estas moléculas y diversos biopolímeros con
diferentes naturalezas y complejidades químicas han sido estudiadas
para desarrollar encapsulaciones alimentarias y farmacéuticas tipo
matriz con capacidad de liberación controlada. El objetivo de este
trabajo fue realizar encapsulación por gelificación iónica con agavinas
(Ag) y material lignocelulósico (ML) de Agave angustifolia Haw para la
encapsulación y posterior liberación de curcumina (Cur). Se utilizó una
mezcla de Ag, ML y alginato (A). La morfoestructura se determinó
a partir de los parámetros de área y perímetro. La cinética de libera-
ción evaluada mediante los modelos Ritger-Peppas y Peppas-Sahlin
indicó que el proceso de liberación en la mezcla de alginato-agavinas
+ curcumina se produjo por difusión y no por hinchamiento de la
matriz. Estos resultados indican la posibilidad de utilizar la mezcla de
1
Instituto Politécnico Nacional, Centro de Desarrollo de Productos Bióticos,
Col. San Isidro, C.P., 62731, Yautepec, Morelos, México.
*mlarenas@ipn.mx, cbuitragoa1500@alumno.ipn.mx
2
Programa de Química, Facultad de Ciencias Básicas y Tecnologías, Universidad
del Quindío, Carrera 15 Calle 12N, Armenia, Quindío, Colombia.
3
Instituto Politécnico Nacional, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Wil-
frido Massieu s/n, U. P, Adolfo López Mateos, CP 07738, Gustavo A. Madero,
Ciudad de México, México.
245
Cinética de liberación de curcumina en microencapsulados de alginato con agavinas...
alginato-agavinas y material lignocelulósico para realizar un sistema

de liberación controlada.
PALABRAS CLAVE: Encapsulación, análisis digital de imágenes,

gelación iónica, fructanos, fibras.
Introducción
La encapsulación es el proceso que permite incluir un agente activo

o una sustancia dentro de otra sustancia que constituye el material
de la pared. La encapsulación mejora la protección de moléculas
bioactivas o microorganismos, por ejemplo, antioxidantes, vitaminas,
fitoesteroles, productos farmacéuticos y probióticos (Đorđević et al.,
2014). Esta técnica permite mejorar su estabilidad, además favorece la
liberación del contenido en el lugar específico (Bourbon et al., 2016).
Con respecto a la liberación controlada de moléculas biológicamen-
te activas a través de vehículos basados en nuevos biomateriales, se han
realizado estudios innovadores utilizando moléculas biodegradables
y biocompatibles. Estas moléculas liberan compuestos que pueden
modificarse químicamente y cambiar sus propiedades fisicoquímicas
para generar nuevos materiales estructurados para aplicaciones bio-
médicas y alimentarias (Martins et al., 2017; Ray et al., 2015). Entre
las moléculas bioactivas que han suscitado gran interés se encuentra
la curcumina, una molécula obtenida de la cúrcuma (Curcuma longa) y
conocida por sus propiedades antioxidantes, antimicrobianas, antifún-
gicas, inflamatorias y anticancerígenas (Jiang et al., 2020). Sin embargo,
existen muchas limitaciones para las aplicaciones de la curcumina en
las industrias farmacéutica, cosmética y alimentaria, la principal es
su baja solubilidad en agua, que dificulta su biodegradabilidad; así
mismo, la curcumina es muy susceptible a la degradación ácida y a la
fotodegradación (Jiang et al., 2020). La principal estrategia para evitar
estos problemas consiste en utilizar técnicas de encapsulación, espe-
cialmente empleando materiales biocompatibles (Hu & Luo, 2021).
246
C. Buitrago Arias, C. Camilo Villa, R. Martínez Velarde, L. Alamilla Beltrán,
A. R. Jiménez Aparicio, B. H.Camacho Díaz y M. L. Arenas Ocampo
Algunos biopolímeros ampliamente estudiados, como la celulosa,

el almidón y los alginatos, se utilizan actualmente para la liberación
controlada de compuestos bioactivos debido a que sus estructuras
químicas pueden interactuar con una amplia gama de compuestos
hidrófilos e hidrófobos (Fertah et al., 2015). Por otro lado, tenemos
a las agavinas, las cuales son un tipo de fructanos obtenidos de plan-
tas del género de Agave; son macromoléculas de reserva de estas
plantas y están constituidas por cadenas monoméricas de fructosa
unidas por enlaces de tipo β (2-1) y β (2-6) y contienen una glucosa
interna o terminal (Lopez et al., 2003). La capacidad prebiótica de los
fructanos y su idoneidad como modificadores de textura en matrices
alimentarias han sido ampliamente estudiadas (Buitrago-Arias et al.,
2021; Velázquez-Martínez et al., 2014). Sin embargo, pocos estudios
se han ocupado de la difusión de este tipo de fructooligosacáridos
como coadyuvantes para la formación de material de pared.
Las plantas de agaves también están compuestas por material
lignocelulósico (ML), celulosa, hemicelulosa y lignina. En las últimas
décadas ha crecido el interés por la utilización de materiales lignoce-
lulósicos de valor añadido para aplicaciones médicas e industriales,
como portadores de compuestos bioactivos. Debido a su capacidad
estabilizadora y filmógena, se requiere estudiar estas macromoléculas
para su uso como material de pared (Iqbal et al., 2013). El objetivo de
este trabajo fue estudiar el efecto de las agavinas y el material lignoce-
lulósico de agave en la formación de un material de pared mediante
gelación iónica y la difusión de la curcumina (Cur) a partir de este
material. Además, este estudio analizó la eficiencia de encapsulación
(EE) y los cambios morfoestructurales de los microencapsulados.
Las agavinas extraídas de Agave angustifolia Haw. se obtuvieron median-

te el proceso descrito en la patente MX/a/2015/016512. El material
lignocelulósico se obtuvo del bagazo de agave residual del proceso
anterior, donde el material fue secado a 40°C durante 48h (Hernán-
dez et al., 2018). Se utilizó alginato de sodio y curcumina comercial.
247
Espectroscopia infrarroja de reflexión total atenuada-transformada

de Fourier (ATR-FTIR)
Los grupos funcionales de los materiales se determinaron median-

te ATR-FTIR. Se utilizó un espectrofotómetro Shimadzu (modelo
IRAffinity, Shimadzu, Japón) equipado con un accesorio ATR. En
el análisis se consideró la región 400-4500 cm-1, y se realizaron 64
barridos con una resolución de 4 cm-1.
Preparación de los microencapsulados y

estudio de la morfoestructura
Los microencapsulados se formaron mediante la técnica de gelifi-

cación iónica por extrusión por goteo siguiendo la metodología de
Buitrago-Arias (2017). Se utilizó alginato (1%), agavinas (5%), material
lignocelulósico (0,5%) y curcumina (1%) (p/p) para hacer las siguien-
tes mezclas de prueba: alginato (A), alginato + curcumina (ACur),
alginato agavinas + curcumina (AAgCur) y AAgLM + Cur. El análisis
morfométrico de los microencapsulados se llevó a cabo utilizando
un microscopio óptico estereoscópico (Nikon Eclipse 50i, Nikon,
Tokio, Japón) equipado con una cámara digital (Buitrago-Arias, 2017).
Eficacia de la encapsulación
Se determinó la eficiencia de encapsulación (EE) a las diferentes mez-

clas (alginato + curcumina, alginato agavinas + curcumina, y AAgLM
+ Cur), se siguió la metodología propuesta por Song et al. (2012). El
porcentaje de EE se calculó utilizando la Ecuación 1:
248
Cinética de liberación
El estudio de las cinéticas se realizó siguiendo la metodología de Song

et al. (2012). Se tomaron los microencapsulados liofilizados (100 mg)
en una solución amortiguadora de fosfatos (pH 7.2). A intervalos de
tiempo constantes, se tomaron volúmenes de 1 mL con reposición
de volumen medio para el análisis espectrométrico de curcumina
utilizando un espectrofotómetro UV-vis a una longitud de onda de
420 nm. Se trazaron los cambios en las concentraciones de curcumi-
na y se ajustaron al modelo (Ecuación 2 y 3) propuesto por Ritger y
Peppas y Peppas-Sahlin (Flores & Kong, 2017).
Donde:
Mt/M∞ = fracción de soluto liberada, k = constante de liberación,
n = mecanismo de difusión y t = tiempo.
Asimismo, la cinética de liberación se ajustó al modelo propuesto
por Peppas-Sahlin (Ecuación 3).
Donde:
k1 y k2 representan las constantes de difusión y erosión, respec-
tivamente, y m es el exponente de difusión.
El coeficiente de difusión (D) de la curcumina desde los microencap-
sulados se calculó según Agnihotri et al. (2006) usando la Ecuación 4.
249
donde R es el radio de las perlas, M∞ es la cantidad total de cur-

cumina en las perlas y θ representa la pendiente de la fase lineal de
Mt/M∞ frente a t 1/2.
Los parámetros morfométricos (área, perímetro y diámetro de feret)

obtenidos a partir de 30 microesferas evaluadas en diferentes con-
diciones de pH se analizaron estadísticamente utilizando el paquete
estadístico IBM SPSS Statistics 20 (IBM, EE.UU.). Se realizó un
ANOVA unidireccional utilizando estadísticos de contraste con un
intervalo de confianza del 95%.
Espectroscopia infrarroja de reflexión total atenuada-transformada

de Fourier (ATR-FTIR)
El espectro FTIR de la curcumina (Figura 1a) muestra un pico a 2974

cm-1 debido a los enlaces C-H presentes en los anillos aromáticos y
otro pico a 802 cm-1 debido a los enlaces C-H de los grupos aromá-
ticos (Dhakal et al., 2019). El espectro del material lignocelulósico
(Figura 1b) mostró un pico a 2912 cm-1, típico de los enlaces C-H de
las cadenas alifáticas de la celulosa y la hemicelulosa. Cerca de 1715
cm-1 se obtuvieron señales débiles correspondientes al estiramiento
C=O de las hemicelulosas. Los picos a 1311 y 1230 cm-1 se atribuyen
al débil estiramiento del enlace C-O y del grupo arilo en la lignina,
respectivamente. El pico intenso a 1018 cm-1 corresponde a los enlaces
β-1,4-glicosídicos que unen unidades de la glucosa en la celulosa y
la hemicelulosa. El espectro de las agavinas (Figura 1c) mostró una
banda de absorción en 3400-3200 cm-1, que se debe al estiramiento
de los grupos O-H; la región 2900-2970 cm-1 indica el estiramiento de
los enlaces C-H de los carbohidratos (Velázquez-Martínez et al., 2014)
250
Figura 1. Espectros FTIR a) curcumina, b) material lignocelulósico,

c) agavinas, d) alginato, e) perlas encapsuladas
La región espectral 1200-900 cm-1 muestra picos atribuidos al

estiramiento de los enlaces C-C y C-O y a la flexión de los enlaces
C-O-H y C-O-C, que son característicos de diversos oligosacáridos
y polisacáridos (Pintor-Jardines et al., 2018). El espectro de la Figura
1 1e corresponde a un encapsulado liofilizado y muestra un cambio
en la intensidad del pico alrededor de 1593 cm-1, que se debe a la
interacción de los enlaces C-C de diferentes moléculas.
Evaluación morfométrica de los microencapsulados
Para las agavinas, alginato y material lignocelulósico se obtuvieron

diferentes tamaños de partícula de 10,79 µm, 3,65 µm y 177 µm, res-
pectivamente, lo cual indicó la heterogeneidad del material. El análisis
morfométrico mostró que los microencapsulados de alginato + aga-
vinas tenían la menor área (0.21 mm2) y un perímetro pequeño (0.71
mm); por lo tanto, estos microencapsulados eran más compactos que
las de sólo A, que tenían mayor área (0.29 mm2). Los parámetros de
factor elíptico para cada muestra (1,0665; 1,2011 y 1,1011) exponen
251
que la Cur no afecta a la forma de los microencapsulados. La forma

de los microencapsulados se vio afectada por la adición de alginato,
dando lugar a formas menos esféricas. Este hallazgo indica que la
conformación estructural de los microencapsulados cambió cuando
el alginato interactuó con agavinas y con material lignocelulósico.
Eficiencia de encapsulación
Diferentes microencapsulados alginato+ curcumina (A + Cur), al-

ginato agavinas+ curumina (AAg + Cur), y la mezcla de alginato
agavinas y material lignocelulósico (AAgLM + Cur) (Fig. 2) tuvieron
altas concentraciones de curcumina encapsulado (87,98%, 76,17%, y
70,68%, respectivamente) debido a la mayor afinidad de la matriz por
la curcumina resultante de la mezcla entre el alginato y las agavinas
(AAg). Según Volic et al. (2018), este efecto se produce porque el algi-
nato tiene una formación de poros que puede atrapar gotas de aceite;
estos obtuvieron una EE entre el 75% y el 80% para encapsulados
compuestos de alginato y proteína de soja.
Figura 2. Cinética de liberación de microencapsulados de

curcumina A+Cur, AAg+ Cur y AAgML+Cur
252
Los valores obtenidos para la cinética de liberación ajustada a los

modelos Ritger-Peppas y Peppas-Sahlin, según el primer modelo,
cuando n = 0.45 indica que la liberación de un compuesto bioactivo
se produce por difusión, mientras que si n = 0.89, la liberación se
produce por un fenómeno de hinchamiento que se designa como
caso de transporte II. Cuando n se sitúa entre 0.45 y 0.89, el com-
portamiento de liberación del compuesto puede considerarse como
la superposición de los dos fenómenos y se denomina transporte
anómalo (Flores & Kong, 2017; Song et al., 2012). De acuerdo con
los valores obtenidos para n y k para las mezclas, todas las muestras
mostraron un comportamiento fickiano; sin embargo, la capacidad
difusiva de las matrices se vio influida por la presencia de fructanos
(k = 0,827) con un porcentaje de curcumina liberado menor que
en los otros casos, lo que indica una matriz con un mayor grado de
entrecruzamiento (AAg + Cur).
En función de los valores de n, tanto las mezclas AAg + Cur como
AAgML + Cur presentaban matrices más reticuladas lo que, a su vez,
en el caso de la mezcla AAg + Cur (n = 0,439), correspondía a matri-
ces con mejores características de solubilidad y, por tanto, capacidad
para regular la velocidad de liberación (Song et al., 2012). Los valores
de k obtenidos a partir del modelo de Ritger-Peppas indicaron la tasa
de liberación de Cur, presentando una tasa mayor (k = 0,306) en el
caso de AAgML + Cur que en el caso de AAg + Cur (k = 0,827).
Estos resultados confirman la posibilidad de utilizar la mezcla AAg +
C para un sistema de liberación controlada. Además, k1 fue superior a
k2 para los microencapsulados de alginato + curcumina, lo que indica
que el transporte Fickiano es el principal impulsor de la liberación de
la curcumina. Al añadir agavinas, este comportamiento cambió y k1
se hizo menor que k2, indicando que el proceso de liberación estaba
gobernado principalmente por la erosión del encapsulado y no por
la difusión de la curcumina.
Los índices de correlación del modelo Peppas-Sahlin fueron supe-
riores a los del modelo Ritger-Peppas, lo que implica que el primero
se ajustaba mejor al comportamiento de los materiales. Además, se
observó que la liberación de curcumina era más lenta en el caso de
253
los microencapsulados AAg + Cur que en el caso de los microen-

capsulados AAgML + Cur, debido al mayor grado de reticulación y
de formación de poros, respectivamente.
Conclusiones
La capacidad difusiva de la matriz, así como la eficiencia de encapsu-

lación, mejoraron en presencia de las agavinas y el material lignoce-
lulósico. La mezcla favoreció la liberación controlada de curcumina
por difusión y no por hinchamiento. El resultado de usar la mezcla
de Agavinas y el material lignocelulósico de bagazo de Agave, dieron
lugar a un microencapsulado de alginato con mayor eficacia y velo-
cidad de liberación de curcumina.
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256
3.4 ENCAPSULACIÓN DE Saccharomyces boulardii
CON AGAVINAS: UN NUEVO ENFOQUE DEL USO DE
BIOMATERIALES DE Agave angustifolia HAW
Liliana Kelly Vigil Cuate1*, Sandra Victoria Ávila Reyes2, Brenda

Hildeliza Camacho Diaz1, Roberto Campos Mendiola1, Antonio Ruperto
Jiménez Aparicio1, Perla Osorio Diaz1, Paz Soledad Robert Canales3 y
Martha Lucia Arenas Ocampo1*
RESUMEN
Los fructanos de agave o agavinas han sido utilizados como material

pared para encapsular probióticos como Saccharomyces boulardii por
técnicas como gelación iónica; sin embargo, el secado por aspersión
es el método de encapsulación más utilizado en la industria alimentaria
por su flexibilidad, bajo costo, alto rendimiento y alta viabilidad en
la encapsulación de probióticos. En el presente trabajo se utilizaron
agavinas de Agave angustifolia Haw para encapsular S. boulardii por la
técnica de secado por aspersión. Se utilizó un diseño factorial 23 con
dos concentraciones de agavinas (5 y 10%) y tres temperaturas de
entrada (70, 90 y 110 °C) para realizar la encapsulación. Las cápsulas
obtenidas se caracterizaron fisicoquímicamente determinando el con-
tenido de humedad y actividad de agua, la caracterización morfológica
se realizó utilizando un microscopio electrónico de alta resolución
(FE-SEM) y se determinó la viabilidad de S. boulardii antes y después
de la encapsulación utilizando el método de cultivo de microgota
1
Instituto Politécnico Nacional-Centro de Desarrollo de Productos Bióticos
(CEPROBI-IPN), Departamento de bioquímica, Km 6 carretera Yautepec-Jojut-
la, Col. San Isidro, Yautepec, Morelos, México 62731. *mlarenas@a.ipn.mx
2
CONACyT - Instituto Politécnico Nacional-Centro de Desarrollo de Produc-
tos Bióticos (CEPROBI-IPN), Departamento de bioquímica, Km 6 carretera
Yautepec-Jojutla, Col. San Isidro, Yautepec, Morelos, México 62731.
3
Universidad de Chile, Dr. Carlos Lorca Tobar 964, Independencia, Región Me-
tropolitana, Santiago de Chile, Chile.
257
Encapsulación de Saccharomyces boulardii con agavinas: un nuevo enfoque del uso...
en placas de agar YPD. Los encapsulados obtenidos mostraron un

tamaño de partícula promedio entre 1.74 µm - 3.9 µm con forma
esférica, superficie irregular y sin fracturas o grietas, lo cual indica
que las agavinas producen una pared que no es frágil y mantiene la
viabilidad de S. boulardii. En conclusión, utilizando agavinas como
material pared, se obtuvieron encapsulados con tamaño de partícula
menores a 5 µm que aseguran la viabilidad de S. boulardii a una tempe-
ratura de entrada menor a 110° C y con un rendimiento entre 63–77
%, mayor al obtenido con otro tipo de materiales de encapsulación
(19- 59%) como proteínas o gomas.
PALABRAS CLAVE: Prebiótico, probiótico, FE-SEM, Secado por

aspersión
Introducción
Los fructanos de agave o agavinas, como han sido denominadas por

López et al. (2003), son polisacáridos ramificados de unidades de
fructosa y una unidad de glucosa. Se consideran como ingredientes
de alimentos funcionales por ejercer una función prebiótica para la
microbiota y el efecto benéfico en procesos metabólicos en humanos
y animales, mejorando la salud y reduciendo el riesgo de padecer algu-
nas enfermedades metabólicas no transmisibles (Espinosa-Andrews
& Urías-Silvas, 2021; Alvarado-Jasso, 2020). Además de considerar
a los fructanos como un componente en la formulación de matrices
alimentarias, el polvo obtenido por secado por aspersión se ha ca-
racterizado previamente y utilizado como material pared en procesos
de encapsulación de microorganismos. Entre los métodos de encap-
sulación más utilizados se encuentran aquellos por gelación iónica y
secado por aspersión (Chávez-Falcón et al., 2022; Fabela-Morón et
al., 2015; Ávila-Reyes et al., 2014).
La encapsulación es un proceso en el cual un componente o agente
activo es contenido en el interior de otra sustancia que forma una
película alrededor protegiéndolo de los factores ambientales (Sando-
258
L. K. Vigil Cuate, S. V. Ávila Reyes, B. H. Camacho Diaz, R. Campos Mendiola,
A. R. Jiménez Aparicio, P. Osorio Diaz, P. S. Robert Canales y M. L. Arenas Ocampo
val-Peraza et al., 2016). La encapsulación permite controlar la elimi-

nación de sabores indeseables, reducir la volatilidad, higroscopicidad
y reactividad incrementado la estabilidad de los productos. Existen
dos tipos de procesos de encapsulación: químicos y mecánicos. Los
procesos químicos abarcan las técnicas de coacervación, cocristali-
zación, atrapamiento por liposomas, incompatibilidad polimérica,
polimerización interfacial, inclusión molecular y gelificación iónica.
Mientras que las técnicas que pertenecen a los procesos mecánicos
son el secado por aspersión, secado por congelamiento/enfriamiento
y extrusión (Parra Huertas, 2010).
Los microorganismos probióticos son benéficos para la salud,
ya que mejoran el equilibrio de la microbiota intestinal nativa, junto
a los prebióticos, que son considerados como un sustrato para los
microorganismos en el colon, brindan un beneficio al huésped. Su
eficacia está relaciona con su viabilidad, dosis de administración, esta-
bilidad metabólica en matrices alimentarias y la habilidad de sobrevivir
a las condiciones gastrointestinales, puesto que durante la digestión
y el almacenaje suele haber pérdida de la viabilidad. Por lo tanto, la
encapsulación puede ser una solución para mantener la viabilidad
durante estos procesos (Rajam & Subramanian, 2022; Arslan et al.,
2015; Thomas et al., 2014).
La levadura Saccharomyces boulardii es un probiótico comunmente
utilizado para tratar enfermedades gastrointestinales; sin embargo, la
viabilidad del microorganismo disminuye durante algunos procesos
alimentarios, por lo que se han utilizado distintos métodos de encap-
sulacion que mejoren su viabilidad durante la adición del probiótico
a distintas matrices alimentarias (Lazo-Vélez et al., 2018; Arslan et al.,
2015). A través del método de encapsulación de gelación iónica se han
utilizado mezclas de materiales como alginato, inulina y mucilago de
nopal para adicionar a S. boulardii en productos lácteos (Chávez-Falcón
et al., 2022; Zamora-Vega et al., 2012). También se han utilizado otras
mezclas donde incluyen alginato, agavinas y proteína de suero de leche
como material encapsulante, observando que el uso de más de un ma-
terial encapsulante como las agavinas y la proteína de suero de leche
mejoran, en conjunto, la vialidad de S. boulardii cuando se expone a un
259
sistema gastrointestinal in vitro (Chávez-Falcón et al., 2022; Zamora-Vega

et al., 2012). En diversos trabajos se ha reportado que el método de se-
cado por aspersión ha sido eficiente para que la viabilidad de S. boulardii
no disminuya en distintos materiales pared utilizados (goma arábica,
gelatina, almidón modificado, proteína de suero de leche concentrada,
maltodextrina o proteína de chícharo), sin embargo, es la estabilidad del
material pared la condición más importante para preservar las caracte-
rísticas del compuesto encapsulado, ya que influye directamente sobre
las condiciones de almacenamiento y en la interacción al interior del
núcleo. No obstante, sí se ha observado un incremento en la viabilidad
durante la exposición a un sistema gastrointestinal in vitro cuando existe
un proceso de encapsulación (Arslan et al., 2015).
Por esta razón, la técnica de secado por aspersión es una de las
técnicas más utilizadas en la industria alimentaria, además de ser
económica, flexible, tener un alto rendimiento y ser más fácil de
escalar que otras técnicas (Parra Huertas, 2010; Sandoval-Peraza et
al., 2016). Otro punto es que la exposición a altas temperaturas es
por tiempos muy cortos (2-5 s), obteniendo microcápsulas estables,
facilitando su aplicación en la industria alimentaria para la encapsu-
lación de probióticos (Arslan et al., 2015; Chandralekha et al., 2016).
Por lo anterior, el objetivo en este trabajo fue evaluar a los fructanos
de Agave angustifolia Haw como encapsulante de S. boulardii por secado
por aspersión, utilizando agavinas como material pared.
Materia prima
Los fructanos de agave o agavinas utilizados se obtuvieron de Agave

angustifolia Haw. (Patente mx/a/2015/016512) en planta piloto en
CEPROBI-IPN. Las agavinas se esterilizaron mediante rayos gamma
a 4 KGy (ICN-UNAM). Se utilizó una cepa comercial de S. boulardii
(CNCM I-745; Floratil, BIOCODEX).
260
Activación y recuperación de Saccharomyces boulardii
La cepa comercial de S. boulardii se reactivó incubando el contenido

de una capsula de 1 g en 50 mL de medio líquido caldo YPD (Yeast
Peptone Dextrose) (glucosa 10g/L, peptona de caseína 5g/L, extracto
de levadura 5g/L, cloruro de sodio 0.5 g/L) por 24 h a 37°C a 200
rpm. Del medio reactivado se resembraron 5 mL en 95 mL de caldo
YPD estéril (pase al 5%) y se incubó por 24 h nuevamente a 37° C
y 200 rpm. Se realizó una curva de crecimiento del microorganismo
para estimar el tiempo de incubación de los medios de cultivo e iden-
tificar la población óptima de acuerdo con la etapa de crecimiento
al momento de realizar la encapsulación. Para aislar el concentrado
celular, los 100 mL del medio reactivado YPD se distribuyeron en
tubos de centrifuga, previamente pesados y esterilizados, dentro de
una campana de flujo laminar. Se centrifugó a 10,000 rpm por 10
min a 4°C. El sobrenadante se retiró por decantación para obtener
el concentrado celular en forma de botón.
Para la recuperación del microorganismo en el botón se añadió un
volumen conocido de un mL en uno de los tubos, esta suspensión
se pasó cada vez al siguiente tubo, hasta tener todo el concentrado
celular de todos los tubos en uno solo. Se registró el peso final de la
suspensión (residuo recuperado) y a este se le restó el peso de agua
que se adicionó para resuspender el microorganismo. El peso se
utilizó en la conversión de recuento inicial de UFC/mL en la sus-
pensión a UFC/g en el polvo y en el rendimiento de encapsulación
(Chávez-Falcón et al., 2022; Ávila-Reyes et al., 2016).
Encapsulación por secado por aspersión

de Saccharomyces boulardii
La encapsulación de S. boulardii se llevó a cabo en el Departamento

de Ciencia de los Alimentos y Tecnología Química, Facultad de cien-
cias químicas y farmacéuticas de la Universidad de Chile (Santiago
de Chile, Chile). Las formulaciones para obtener los encapsulados se
realizaron de acuerdo con las condiciones descritas en el Cuadro 1. Se
261
prepararon dispersiones de agavinas estériles (5 y 10% p/p) en agua

estéril a temperatura ambiente (25°C), se adicionó el botón celular
de S. boulardii y se alimentó a un mini secador por aspersión B-290
(BÜCHI, Suiza), manteniendo la solución en agitación constante para
mantener la dispersión homogénea. Las condiciones del secador por
aspersión fueron las siguientes: flujo de alimentación de 6 mL/min,
flujo de aire de 600 L/h, presión de atomización de 20 psi y boquilla
de atomización neumática de dos vías (Farías-Cervantes et al., 2017;
Chandralekha et al., 2016; Arslan et al., 2015; Duongthingoc et al.,
2013). Para mantener la esterilidad en el equipo se usó una solución
de hipoclorito de sodio al 1% (v/v) para lavar las mangueras. Antes
de iniciar el secado de las dispersiones con el microorganismo, se
hizo pasar agua estéril durante el acondicionamiento en el secador.
Los polvos obtenidos se colocaron en bolsas estériles y herméticas
para evitar la humectación.
Cuadro 1. Tratamientos para obtener microcápsulas

de Saccharomyces boulardii por secado por aspersión
Tratamiento Temperatura de entrada (°C) Sólidos (%)
AF - 70 - 5 70 5
AF - 70 - 10 70 10
AF - 90 - 5 90 5
AF - 90 - 10 90 10
AF - 110 - 5 110 5
AF - 110 - 10 110 10
AF = Fructanos de agave
Viabilidad de Saccharomyces boulardii en los encapsulados
La viabilidad de S. boulardii en las microcápsulas se determinó dilu-

yendo 100 mg de microcápsulas en 900 µL de PBS (NaCl 8g/L, KCl
0.2 g/L, Na2HPO4 2H20 1.44 g/L, KH2PO4 0.24 g/L). Se prepararon
diluciones de 10-1 a 10-6, posteriormente, por el método de microgota
de método de Miles y Misra (1938), se tomó una alícuota de 10 µL y se
262
sembró en cajas petri con agar-YPD, las cuales se incubaron por 24 h

a 37° C. Se contaron las colonias que crecieron en la caja petri después
del periodo de incubación y utilizando la Ecuación 1 se determinó
la cuenta viable de S. boulardii, la cual se reportó antes del proceso
de secado como UFC/mL, una vez que el botón recuperado de mi-
croorganismos (m.o.) en la centrifugación se inoculó en las diferentes
dispersiones. De la misma forma, se reportó como UFC/g después
del proceso de encapsulación (en el polvo obtenido) (Ecuación 2). Así
mismo, se determinó la reducción microbiana de S. boulardii antes y
después del proceso de encapsulación como se muestra en la Ecuación
3 (Chávez-Falcón et al., 2022; Ávila-Reyes et al., 2016).
Ecuación 1
N= Colonias contadas
D= Factor de dilución
La conversión de UFC/mL a UFC/g en los sólidos secos se ob-

tuvieron utilizando la siguiente ecuación:
Ecuación 2
Donde:
g sólidos secos = g sólidos en la dispersión + g del botón de m.o.
en la centrifugación
UFC/mL solución = recuento de m.o. en la dispersión
p = densidad de la dispersión
Ecuación 3
Donde:
263
N0= Población microbiana de UFC de S. boulardii después del

proceso encapsulación
N= Población microbiana de UFC de S. boulardii antes del proceso
de encapsulación
Microestructura de los encapsulados

Se utilizó Microscopía Electrónica de Barrido de alta resolución FE-

SEM (Inspect F50, FEI, Holanda) para determinar la morfología
y estructura de los encapsulados. Las muestras se colocaron sobre
un portamuestras de aluminio con cinta conductora de carbono, se
recubrieron con una película de oro de 10 nm mediante un equipo
para recubrir por pulverización catódica Cressington (TEDPELLA,
modelo 108) acoplado a un controlador de espesor MTM 20 Cres-
sington. Para la obtención de imágenes se utilizó un detector de
electrones secundario (ETD) con un voltaje de 2kV. Las micrografías
se analizaron con el software IMAGEJ para determinar el tamaño de
partícula de los encapsulados.
Rendimiento de encapsulación
Se calculó el rendimiento de las microcápsulas obtenidas por secado

por aspersión, como se indica en la Ecuación 4.
Ecuación 4
Donde:
W = peso en gramos
Propiedades fisicoquímicas de los encapsulados
El contenido de humedad se determinó utilizando un analizador de

humedad por infrarrojo MOC-120H (Shimadzu, Kioto, Japón). La
264
actividad de agua se determinó a una temperatura de 20 ± 0.3 °C

usando un termohigrómetro Hygropalm HP23-AW-A (Rotronic,
Bassersdorf, Switzerland).
El análisis estadístico se realizó mediante un análisis de varianza

(ANOVA) para las pruebas de comparación múltiple de medias. Se
utilizó el software de estadística descriptiva SPSS Statistics 25 (IBM,
N.Y., USA). Todos los experimentos fueron realizados por triplicado
y los resultados se expresaron como la media ± error estándar. Las
diferencias significativas entre las medias se compararon mediante la
metodología de Tukey ((p<0.05).
Caracterización fisicoquímica de los encapsulados

Diversos autores han mencionado las propiedades prebióticas de

los fructanos, así mismo, el objetivo de encapsular con este tipo de
sustancias a compuestos bioactivos es lograr que se asegure la esta-
bilidad del compuesto encapsulado, para este estudio el microorga-
nismo probiótico S. boulardii. Los fructanos han demostrado ser un
buen material pared ayudando a preservar y prolongar la viabilidad
de microorganismos probióticos al ser un substrato adecuado hasta
que logren establecerse en el sitio de acción para el que han sido
destinados (Ceja-Medina et al., 2020; Farias-Cervantes et al., 2017;
Ortiz-Basurto et al., 2017). Para la evaluación de los encapsulados
se utilizaron dos concentraciones (5 y 10%) de fructanos de Agave
angustifolia Haw. como material pared para encapsular a S. boulardii, y
tres temperaturas de entrada (70, 90 y 110°C).
Con la finalidad de asegurar la estabilidad microbiológica en las
micropartículas, diversos autores mencionan que estas deben tener una
actividad de agua (aw) entre 0.15 - 0.30. En el caso de las agavinas en
265
polvo, estas deben mantener una aw por debajo de 0.33 para mantener
las características de fluidez del polvo y evitar su aglomeración. Por
otra parte, para asegurar la estabilidad de los encapsulados durante
el almacenamiento, se ha sugerido que el contenido de humedad se
encuentre en valores de 4% a 5% (Espinosa-Andrews & Urías-Silvas,
2012; Arslan et al., 2015).
En el Cuadro 2 se observa que todos los tratamientos cumplieron
con las especificaciones recomendadas para asegurar la estabilidad
microbiológica y de almacenamiento de los encapsulados. Específi-
camente los tratamientos AF90-5, AF-90-10 y AF-110-10 están en
el intervalo de aw que asegura la estabilidad microbiológica y fisico-
química de los encapsulados durante su almacenamiento.
Cuadro 2. Propiedades fisicoquímicas de encapsulados de Saccharomyces boulardii

Tratamiento Actividad de agua (aw) Humedad (%)
AF - 70 – 5 0.3327±0.013d 3.01±0.10 c
AF - 70 – 10 0.3447±0.001d 2.53±0.11 bc
AF - 90 – 5 0.294±0.007 bc
2.04±0.40 ab
AF - 90 - 10 0.2767±0.013ab 1.97±0.34 ab
AF - 110 - 5 0.3187±0.008 cd
1.88±0.11 a
AF - 110 - 10 0.2627±0.012a 1.58±0.05a
Los valores son la media ± error estándar, n = 3. Letras diferentes indican diferencia
estadística significativa entre tratamientos (p<0.05). AF = Fructanos de agave; 5 y 10 =
% sólidos; 70, 90 y 110 = Temperatura de entrada al secador.
Se observó un efecto significativo de la temperatura de entrada

del aire en el contenido de humedad y aw de los encapsulados, de tal
manera que al aumentar la temperatura de entrada se obtuvieron pol-
vos con un menor contenido de humedad y aw final. Sin embargo, la
concentración de agavinas sólo tuvo efecto significativo en la aw final
de los tratamientos a 90 °C y 110 °C. Este resultado puede deberse
a que las agavinas por su estructura ramificada y grupos OH- dispo-
nibles son altamente higroscópicas, teniendo gran interacción con
las moléculas de agua. Además, a nivel molecular, las agavinas tienen
moléculas multicapa que se comportan como agua libre teniendo
mayor afinidad por esta (Espinosa-Andrews & Rodríguez-Rodrí-
266
guez, 2018). Por lo tanto, al haber mayor cantidad de agavinas existe

una mayor cantidad de moléculas y, a su vez, de liberación de agua
de estas. Por lo que, a pesar de que a altas temperaturas se asegura
la estabilidad microbiológica y la conservación de los encapsulados
durante el almacenamiento, la temperatura y la humedad tienen un
efecto negativo en la viabilidad de S. boulardii.
Encapsulación por secado por aspersión

El probiótico S. boulardii es una levadura que tiene una temperatura

óptima de crecimiento a 37°C y una viabilidad del 65% a una exposi-
ción de 1 hora a 52° C (Ávila-Reyes, 2016). Debido a su importancia
probiótica y sensibilidad a temperaturas altas es que se han buscado
soluciones (como la encapsulación) para incrementar su viabilidad y
poder adicionarlo a alimentos que requieran procesos de temperaturas
altas (Pais et al., 2020; Lazo Vélez et al., 2018). En la encapsulación
por gelación iónica de S. boulardii utilizando agavinas de Agave angus-
tifolia Haw. y proteína de suero de leche. Chávez-Falcón et al. (2022)
reportaron la obtención de microcápsulas con un mayor porcentaje de
viabilidad cuando se adicionaban agavinas (en cualquier porcentaje) al
suero de leche. Así mismo, se ha observado que el uso de prebióticos
para encapsular probióticos mejora su viabilidad al continuar con
su efecto prebiótico al funcionar como substrato (Ávila Reyes et al.,
2014; Zamora Vega et al., 2012).
La FAO/OMS reportan que un alimento probiótico debe tener
una población microbiana de 7 a 8 Log UFC/g de producto para
obtener un efecto benéfico (FAO/OMS, 2002). En el Cuadro 3 se
presentan los resultados de la viabilidad de los encapsulados de S.
boulardii para los diferentes tratamientos estudiados. Se alcanzaron
densidades poblacionales de 1x108 UFC/g de cápsulas y pérdidas de la
viabilidad desde 0.3 hasta 3 ciclos logarítmicos, los cuales disminuye-
ron proporcionalmente con el aumento de la temperatura de entrada.
267
Cuadro 3. Viabilidad y rendimiento de Saccharomyces boulardii

en los encapsulados obtenidos por secado aspersión
Viabilidad celular
Población Población Reducción
Rendimiento de
antes del después logarítmica
Tratamiento encapsulación
secado del secado microbiana
(%)
N0 N (Log N0 – Log N)
(UFC/g) (UFC/ g)
AF - 70 - 5 1.15x108a 6.00x107a 0.30±0.08 68.07
AF - 70 - 10 1.10x10 8a
1.7x10 7a
0.80±0.06 77.21
AF - 90 - 5 1.13x 108a 5.00x107a 0.42±0.12 65.78
AF - 90 - 10 1.16x108a 2.50x107a 0.81±0.02 72.21
AF - 110 - 5 0.90x10 8a
1.65x10 5b
2.77±0.26 62.5
AF - 110 - 10 1.00x108a 4.00x105b 3.40±0.00 76.29
Los valores son la media ± error estándar, n = 3. Letras diferentes indican diferencia
estadística significativa entre tratamientos (p<0.05). AF = Fructanos de agave; 5 y 10 = %
sólidos; 70, 90 y 110 = Temperatura de entrada al secador.
La viabilidad (8 Log UFC/g microcápsulas) observada en los en-

capsulados de S. boulardii es indicativa de la eficiencia de las agavinas
como material pared para encapsular y proteger al microorganismo
probiótico. La eficiencia en la encapsulación se puede asociar a que
las agavinas son altamente solubles y poseen baja viscosidad, lo que
conlleva a tener dispersiones más homogéneas del material pared
respecto al material que se desea encapsular. Se ha reportado ante-
riormente que estas características permiten obtener mayor viabilidad
del probiótico (Chandralekha et al., 2016).
Se observó un efecto significativo de la temperatura de entrada
de aire en la viabilidad de S. boulardii, de esta manera, al encapsular
por arriba de 110 °C reduce significativamente la viabilidad de S.
boulardii, disminuyendo el efecto protector de las agavinas contra las
condiciones de encapsulación. Se ha reportado que después de ato-
mizar la solución en la cámara de secado durante la formación de las
partículas, al aumentar la temperatura de entrada del aire, consecuen-
temente incrementa la temperatura de salida del aire en la cámara de
secado, exponiendo las partículas a una alta temperatura que afecta
268
la viabilidad del probiótico (Arslan et al., 2015). Sin embargo, con el

uso de agavinas se observaron rendimientos de 62 a 77%, porcentaje
mayor a los obtenidos con otros material pared como, maltodextrina
(40.39±6.37%), gelatina (39.94±5.82%), goma arábica (46.63±2.50%)
y proteína de suero de leche concentrada (54.65±1.04%) en la encap-
sulación de S. boulardii (Arslan et al., 2015), por lo que los fructanos
de agave o agavinas son un material pared que compite muy bien con
otros materiales en cuanto a protección y rendimiento de obtención
de microcápsulas de S. boulardii se refiere.
Considerando los datos obtenidos de rendimiento de la encapsu-
lación y la viabilidad de S. boulardii, en las microcápsulas, los mejores
tratamientos fueron AF-70-10 y AF-90-10, con un rendimiento o
eficiencia de encapsulación del 77% y 72% y alcanzando una viabi-
lidad de 1.7x107 y 2.50x107 UFC/g, respectivamente. Aun así, en
todos los tratamientos, con excepción de los realizados a 110°C, se
obtuvo un rendimiento mayor al que se ha reportado al utilizar mal-
todextrina, almidón de maíz, leche en polvo, gelatina, goma acacia y
beta ciclodextrina como material pared para encapsular S. boulardii
(Chandralekha et al., 2016; Arslan et al., 2015).
Caracterización morfológica de las

microcápsulas de secado por aspersión
La morfología y microestructura de los encapsulados es importante

para conocer el comportamiento del material pared con el compuesto
o microorganismo encapsulado, tamaño de partícula y características
estructurales de los encapsulados que ayudan a conocer más acerca
de los encapsulados y cómo pueden utilizarse y almacenarse ade-
cuadamente (Ortiz-Basurto et al., 2017; Ávila Reyes et al., 2014). En
el Cuadro 4 se muestra el tamaño de partícula obtenido para cada
tratamiento. Se observó que estos no son uniformes y varían desde
los 0.39 a los 9.10 µm. Sin embargo, se obtuvieron cápsulas de un
tamaño de partícula menor a los que han sido reportados utilizando
otros materiales de pared como maltodextrina, almidón de maíz, sa-
carosa y sorbitol, donde se han obtenido tamaños de partícula desde
269
2 a 9 µm. Se ha reportado que un tamaño de partícula pequeño con-

duce a una aglomeración espontánea y a una mayor dispersabilidad
(Chandralekha et al., 2016; Suryabhan et al., 2019).
Cuadro 4. Tamaño de partícula de los encapsulados de Saccharomyces boulardii

Tratamiento Menor (µm) Mayor (µm) Promedio (µm)
FA-70-5 0.3715 7.43 2.4419
FA-70-10 0.4911 8.276 1.7406
FA-90-5 0.8909 4.758 2.6697
FA-90-10 0.3157 6.519 1.7430
FA-110-5 0.9342 9.102 3.9599
FA-110-10 0.4857 5.675 2.3696
AF = Fructanos de agave; 5 y 10 = % sólidos; 70, 90 y 110 = Temperatura de entrada
al secador
Las micrografías de los encapsulados obtenidos se presentan en la

Figura 1. Se observó que los encapsulados tienen una forma esférica
y con una superficie irregular. La esfericidad indicó que el uso de aga-
vinas no influyó en la morfología de los encapsulados. Así mismo, no
se observaron fracturas o grietas en la superficie de los encapsulados,
los cuales indican que la pared no es tan frágil y asegura la viabilidad
de S. boulardii (Chandralekha et al., 2016). Respecto a la superficie
irregular de las capsulas, se ha reportado anteriormente que esta
se debe principalmente a las características del material pared y a la
temperatura de entrada. Altas temperaturas permiten que se formen
rápidamente una costra, por lo cual la difusión del agua se limita
solo a la superficie creando un potencial de presión que provoca la
formación de las concavidades (Arslan-Tontul & Erbas, 2017).
270
Figura 1. Micrografías de los encapsulados de Saccharomyces boulardii

obtenidos por SEM. A) FA-70-5, B) FA-90-5, C) FA-110-5, D) FA-
70-10, E) FA-90-10, F) FA-110-10. Elaboración propia.
Conclusiones
El uso de Fructanos de Agave angustifolia Haw. como material pared en

la encapsulación de Saccharomyces boulardii ha mostrado características
particulares en comparación con otros materiales, entre estas una baja
271
reducción en la viabilidad de S. boulardii y un alto rendimiento de ob-

tención de microcápsulas al término de secado, con un porcentaje de
sólidos del 10% y utilizando temperaturas por debajo de los 100 °C.
La concentración de agavinas demostró tener un papel importante
en las propiedades fisicoquímicas y de tamaño de partícula, donde
a mayor concentración se obtuvo una recuperación o rendimiento
arriba del 72%. La aw, humedad y distribución de tamaño de partícula
son características que permiten mantener a las microcápsulas en
condiciones adecuadas de almacenamiento y para ser adicionadas en
distintas matrices alimentarias.
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275
276
3.5 OBTENCIÓN DE SAPONINAS DE Agave angustifolia
Haw POR EXTRACCIÓN ASISITIDA POR MICROONDAS
Adriana Madrazo Rojas1, Rafael Bahena Pérez1, Enrique Jiménez

Ferrer2, Argelia López Bonilla1, Brenda Hildeliza Camacho Díaz1*
y Martha Lucía Arenas Ocampo1*
RESUMEN
Los agaves han sido utilizados para la elaboración de bebidas alcohó-

licas y fibras, también han tenido relevancia en la medicina tradicional,
siendo esta la base para identificar y evaluar los efectos farmacológicos
de sus metabolitos secundarios, entre ellos se encuentran las sapo-
ninas. Se ha identificado su actividad antifúngica, antiinflamatoria y
anticancerígena. Esto ha llevado a buscar un método de extracción
que sea eficiente y mejore los rendimientos, además de disminuir los
tiempos de extracción. Entre los métodos que se han utilizado en la
actualidad se encuentra la extracción asistida por microondas (MAE),
el cual ha demostrado ser un método eficiente y rápido. Por lo cual el
objetivo de este trabajo fue identificar la presencia de saponinas en
un extracto de Agave angustifolia obtenido por extracción asistida por
microondas, utilizando solventes de mediana y alta polaridad (etanol,
acetona y metanol), así como la variación de los parámetros tiempo,
potencia y temperatura. De los resultados obtenidos se observó que
el extracto acetónico con un tiempo de extracción de 7 y 10 minutos
y una potencia de 100 W fueron los que presentaron mayor concen-
tración de saponinas con respecto a la extracción por maceración. Por
1
Centro de Desarrollo de Productos Bióticos, Instituto Politécnico Nacional,
P.O. Box 24,Yautepec 62730, Morelos, México.
*bcamacho@ipn.mx; mlarenas@ipn.mx
2
Centro de Investigación Biomédica del Sur (IMSS), Argentina No. 1, Col Cen-
tro, Xochitepec C.P. 62790, Morelos, México.
277
Obtención de saponinas de Agave angustifolia haw por extracción asisitida...
lo cual se puede concluir que el método de extracción tiene ventajas

como la disminución del tiempo de extracción, ahorro de energía y
disminución en la cantidad de disolvente.
PALABRAS CLAVE: MAE, saponinas, agave, extracto acetónico.
Introducción
Las plantas del género Agave tienen importancia económica y cultural

en México, entre sus usos principales se encuentra la elaboración de
bebidas alcohólicas, la obtención de fibras y actualmente se ha dado
enfoque a la reutilización de los residuos agrícolas generados por la
industria tequilera y textil para disminuir la contaminación ambiental.
Otro de sus usos es en la medicina tradicional, la cual ha sido una guía
para la investigación de la actividad farmacológica de las diversas espe-
cies de agave. Dentro de los metabolitos encontrados en agave están
los flavonoides, quercetina, ácidos fenólicos, saponinas esteroidales,
cantalasaponina-1, β-sitosterol y glucósido de β-sitosterol, los cuales
han demostrado efecto antiinflamatorio, antiulcerogénico, antifúngico,
antineoplásico, inmunomodulador y antidiabético (El-Hawary et al.,
2020; 2019; Santos-Zea et al., 2016; Pereira et al., 2017; Hernández-Valle,
2014). Las saponinas son metabolitos con propiedades hidrofóbicas e
hidrofílicas. Se han identificado 28 saponinas esteroidales, 86 saponi-
nas glicosiladas en agave y la identificación sigue en aumento. Se han
demostrado sus actividades antifúngicas, antiinflamatorias, citotóxicas,
anticancerígenas y hemolíticas (Sidana et al., 2016).
A partir de diferentes partes de la planta se han obtenido estos
metabolitos secundarios por distintos métodos de extracción, los
cuales han llevado a buscar un proceso de extracción que sea efi-
ciente y amigable con el ambiente. Entre los diferentes métodos
de extracción se encuentra la maceración, Soxhlet, ultrasonicación,
fluido supercrítico y microondas. La extracción asistida por microon-
das (Microwave-assisted extraction) es un método eficiente y se ha
demostrado que el rendimiento puede ser mayor si se trabaja con
278
A. Madrazo Rojas, R. Bahena Pérez, E. Jiménez Ferrer, A. López Bonilla,
B. H. Camacho Díaz y M. L. Arenas Ocampo
las condiciones específicas para cada metabolito. Es una técnica que

ofrece ventajas ambientales, como el uso de menor cantidad de disol-
vente, menor consumo de energía y usos de disolventes no tóxicos,
lo cual permite una extracción más rápida y selectiva (Zhang et al.,
2011). La extracción por microondas se basa en un calentamiento
selectivo generado por la fricción molecular debida a la alineación
de iones y dipolos al campo eléctrico oscilante de las microondas. Al
penetrar las microondas en los biomateriales generan calor debido
a que interactúan con moléculas polares como el agua dentro de los
materiales vegetales. La profundidad de penetración en la matriz ve-
getal depende de la constante dieléctrica, el contenido de humedad,
la temperatura y la frecuencia del campo eléctrico. La absorción de
energía de las microondas está relacionada con el agua contenida en
el material vegetal, lo que conduce al sobrecalentamiento interno y la
alteración de la estructura celular facilitando la difusión del compuesto
bioactivo desde la matriz vegetal. La eficacia de este método se basa
en el efecto de las microondas sobre el disolvente y la estructura
celular de la matriz vegetal (Takeuchi et al., 2009).
El uso de la extracción asistida por microondas para la obtención
de saponinas se ha realizado en especies como Ganoderma atrum, Pa-
nax notoginseng, Bupleurum chinense, Xanthoceras sorbifolia Bunge. kernel,
Dioscorea zingibernsis, Gymnema sylvestre, Pulsatilla turczaninovii y Lamii
albi flos. En términos de rendimiento, se ha demostrado que MAE
es superior en la extracción de saponinas en comparación con otros
métodos de extracción y también se ha comprobado que el tiempo
de extracción es más corto (Xu et al., 2012).
Debido a que el agave contiene saponinas como uno de sus me-
tabolitos mayoritarios y que estos tienen efectos farmacológicos, se
ha propuesto evaluar la extracción asistida por microondas para la
obtención de saponinas con disolventes de mediana y alta polaridad;
utilizando pencas de agave para analizar el rendimiento tomando en
cuenta los parámetros como potencia, tipo de disolvente y tiempo
de extracción.
279
En la extracción asistida por microondas es importante el manejo

de parámetros como la temperatura, la potencia en Watts, el tipo
de disolvente y el tiempo de irradiación, ya que de ellos depende el
rendimiento del extracto y se evita la pérdida del metabolito debido
a las altas temperaturas.
Para realizar la extracción asistida por microondas y elegir el di-
solvente más adecuado para la obtención de saponinas, así como el
tiempo de irradiación, temperatura y potencia, se manejaron diferentes
tiempos de extracción con los disolventes de mediana y alta polaridad.
El material vegetal fue obtenido de un cultivo controlado de Agave
angustifolia Haw en el municipio de Tlaquiltenango, Morelos, México
(8°37´48´Ń, 99°10´00´´ a 1120 m.s.n.m.). Se utilizaron pencas de
plantas de 5 años, se lavaron, pesaron y trituraron, después se llevaron
al cuarto de secado donde se mantuvieron a 40°C durante 3 días y se
procedió al molido y tamizado. Se utilizaron 60 mL de los diferentes
disolventes y 6g de material vegetal en una proporción 1:10 material
vegetal: disolvente. Se realizaron diversas pruebas con la técnica de
extracción asistida por microondas (MAE), en sistema abierto con
disolventes de mediana y alta polaridad (acetona, metanol y etanol),
variando los parámetros de potencia y tiempo. En la Tabla 1 se mues-
tran los parámetros utilizados para la realización de las pruebas de
extracción asistida por microondas, se detalla el nombre y número
de muestras, así como el tiempo y la potencia utilizadas para obtener
los extractos acetónicos, metanólicos y etanólicos.
Tabla 1. Parámetros para las pruebas de extracción asistida

por microondas para etanol, acetona y metanol
Disolventes
Etanol Acetona Metanol
N Tiempo W N Tiempo W N Tiempo W
Et1 5 min 100 Ac1 10 min 100 Met1 10 min 100
Et2 3 min 100 Ac2 10 min 150 Met2 10 min 150
Et3 2 min 100 Ac3 10 min 200
Et4 5 min 150 Ac4 5 min 100
280
Et5 3 min 150 Ac5 5 min 150

Et6 2 min 150 Ac6 5 min 200
Et7 5 min 200
Et8 3 min 200
Et9 10 min 150
Et10 10 min 100
W= Potencia en Watts N= Nombre de la muestra del extracto de Agave angustifolia
Para llevar a cabo la extracción asistida por microondas se utilizó

el equipo de microondas CEM Discover® (equipo de 300 W a 2450
MHz de potencia máxima), Matthews, NC, EE. UU. Después de ob-
tener los extractos de cada uno de los disolventes, se utilizó la técnica
de cromatografía en capa fina (CCF) para observar los componentes
presentes y determinar el extracto con mayor presencia de saponinas
con respecto al estándar.
Para la comparación de los extractos en la cromatografía en capa
fina se utilizaron placas en fase reversa, un estándar de saponinas
triterpénicas Quillaia saponins (Y0001537) y otro de ácido ursólico,
en fases móviles de acetonitrilo y agua 7:3 y 8:2. Después las placas
se revelaron con vainillina al 1% (Jork et al.,1990) mediante calenta-
miento durante 3 minutos a 100 °C. Posteriormente se realizó una
placa en HPTLC fase reversa y usando acetonitrilo agua 7:3 como
fase móvil y el revelador de vainillina al 1% para determinar cuáles
muestras contenían saponinas en mayor concentración. Se utilizó una
muestra del extracto obtenido por un método convencional como
maceración utilizando la misma cantidad de material vegetal (6 g) y
el mismo volumen de disolvente, realizando una extracción durante
48 horas y de esta manera comparar los tiempos de extracción y la
cuantificación de saponinas por ambos métodos.
Resultados y discución
La extracción asistida por microondas ha sido utilizada para la cuan-

tificación de saponinas en diferentes plantas, entre ellas se encuentra
281
Panax notoginseng. Kwon et al. (2003) indicaron que MAE fue superior
al método convencional en su capacidad para extraer saponinas sin
causar degradación. A partir de un extracto etanólico al 50% de Bu-
pleurum chinens. Hu et al. (2008) refieren que las condiciones óptimas
para MAE fueron 5.8-6 minutos y 360 a 400W para la obtención de
saikosaponinas a y d. Los resultados arrojados por la CCF de fase
reversa con sistema 7:3 y 8:2 se observan en la Figura 1.
Figura 1. Cromatoplaca de extractos acetónicos, metanólicos y

etanólicos. (En la figura 1A se observan los extractos acetónicos (1 → 6)
y metanólicos (1 → 2) con estándar de saponinas en sistema de elución
7:3 acetonitrilo:agua. En la figura 1B se observan los extractos acetónicos
(1 → 6) y metanólicos (1 → 2) con estándar de saponinas a los extremos
de la placa y estándar de saponinas dividiendo los extractos acetónicos y
metanólicos en sistema de elución 8:2 acetonitrilo:agua. En la figura 1C es
posible observar los extractos etanólicos (1 → 8) con estándar de saponinas
en ambos extremos de la CCF en un sistema de elución. La figura 1D
muestra los extractos etanólicos (1 → 8) con estándar de saponinas en
ambos extremos de la CCF en un sistema de elución 8:2 acetonitrilo:agua.).
282
En las placas se observa que en los extractos acetónicos (1A) pue-

den encontrarse algunos compuestos mayoritarios y una coincidencia
con el estándar de saponinas utilizado. Por su parte, en los extractos
metanólicos, al igual que el extracto acetónico, una banda parece
coincidir con el estándar de saponinas utilizado. Cuando se cambia
la concentración del sistema de elución, las bandas son más tenues.
Por último, en los extractos etanólicos eluídos con acetonitrilo-agua
8:3 (1C) se pueden observar bandas más tenues. Es posible distinguir
algunas bandas a la altura del estándar de saponinas utilizado como
referencia, lo que podría indicar la presencia de estas en dicho extracto.
Posteriormente, se evaluaron los extractos en HPTLC para ob-
servar con las muestras que presentaba. Según lo observado en las
pruebas con CCF, se seleccionaron los extractos con mayor presencia
de compuestos mayoritarios y los que presentaron bandas más nítidas.
Para esta evaluación fueron los seis extractos acetónicos, los extractos
metanólicos y los dos extractos etanólicos más representativos. Se
observó la presencia de cuatro bandas perfectamente definidas en
los extractos acetónicos. En el caso de los extractos metanólicos y
etanólicos solo es posible observar la presencia de tres bandas, todas
ellas menos definidas en comparación con los extractos acetónicos.
En la placa de fase normal revelada con vainillina (Figura 2) se
observa la presencia de una banda bien definida en los extractos ace-
tónicos, siendo más clara en el extracto Ac1, Ac4 y Ac6. La presencia
de esta banda, aunque muy tenue, fue observada en los extractos
etanólicos, excepto en el (Et9) y se observó la presencia de una banda
en el punto de aplicación correspondiente al estándar utilizado.
Figura 2. Cromatoplaca de fase normal revelada con vainillina
283
Figura 3. Identificación de saponinas en 4 diferentes

extractos, por los métodos de extracción por maceración
y MAE. Derivatización con vainillina 1%. Carriles de
1-10 St. Quillaia saponins, 11-12 extracción asistida por
microondas 10 minutos, 13-14 extracción asistida por
microondas 7 minutos, 15-16 extracción asistida por
microondas 5 minutos, 17-18 extracción por maceración
En la Tabla 2 se muestran los resultados obtenidos de la cuanti-

ficación de saponinas en las extracciones obtenidas por microondas
y por maceración. Se utilizó estándar en diferentes concentraciones,
observando que el estándar de SAP 2 es el que coincide con la canti-
dad de saponinas con respecto a la extracción asistida por microon-
das de 10 minutos y de 7 minutos, mientras que para el método de
maceración de 48 horas la concentración es muy baja con respecto
al estándar de menor concentración (SAP1).
Tabla 2. Cuantificación de saponinas en muestras

de extracción asistida por microondas y maceración
Muestra Cuantificación en mg/mL
St SAP1 0.02580406
St SAP2 0.0269533
St SAP3 0.02927376
St SAP4 0.03154398
St SAP5 0.03244202
EAM 10 0.02665186
EAM 7 0.0261997
EAM 5 0.0257444
MAC 0.02492172
284
Con base en los resultados anteriores, se eligió el extracto EAM10

y EAM7, cuyos parámetros de tiempo y potencia fueron de 10 y 7
minutos y 100 Watts respectivamente y una temperatura de 45°C. A
partir de 1,440 g de peso seco se obtuvo un total de 24.9 g de extracto,
es decir, se tuvo el 1.72% de rendimiento de extracción.
Conclusiones
Se obtuvo un extracto por extracción asistida por microondas y se

observaron saponinas en los extractos de Agave. Angustifolia de 7
y 10 minutos, lo cual permitió comprobar que dicha extracción es
un método eficiente, y con tiempo de extracción corto con respecto
al método convencional y por lo tanto genera ahorro de energía.
Estos resultados podrían sugerir una optimización del método para
la obtención de saponinas en agave.
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286
4
Aprovechamiento integral y
sostenible de los agaves y sus
subproductos
4.1 MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ
POLIMÉRICA CON REFUERZO CELULÓSICO: UNA
ALTERNATIVA DE ALTO VALOR AGREGADO PARA
LOS AGAVES
Pedro Jesús Herrera Franco1* y Alex Valadez Gonzalez1
RESUMEN
El uso de fibras naturales de henequén (Agave fourcroydes Lem)

como agente de refuerzo para la elaboración de materiales compuestos
se presentó como una alternativa de uso. Su uso en matrices de tipo
polimérico para hacer materiales compuestos “verdes” resultó en
propiedades de resistencia superiores utilizando un agente acoplante
adecuado. El incremento de las propiedades de tensión fue de 25%
aproximadamente. Su uso como refuerzo de una matriz cementicia
resultó en un incremento de la resistencia a la compresión del 40%.
Estos materiales fueron utilizados como una alternativa en la elabo-
ración de elementos constructivos, con métodos simples para usarse
en la construcción de vivienda.
PALABRAS CLAVE: Fibra natural; interfase fibra-matriz; matriz

polimérica; matriz cementicia; hormigón espumado
1
Unidad de Materiales, Centro de Investigación Científica de Yucatán, A.C. Calle
43 No. 130 x 32 y 34, Chuburná de Hidalgo, C.P. 97205, Mérida, Yucatán, México
*pherrera@cicy.mx
289
Materiales compuestos de matriz polimérica con refuerzo celulósico...
Introducción
En los últimos 40 años, los materiales compuestos han tenido una

amplia aceptación en variedad de áreas, especialmente en la indus-
tria aeronáutica y aeroespacial. En fechas recientes, su uso se ha
extendido a diversas aplicaciones de uso en el hogar, la industria
del transporte, de la construcción, en los deportes, etc. Un material
compuesto consiste de una fase discontinua, por lo general más fuerte
y rígida que la fase continua en la que se encuentran embebida. La
fase discontinua es denominada “inclusión” o “refuerzo”, mientras
que la fase continua es denominada la “matriz” y también transfiere
la carga de las fibras rotas a las fibras intactas a través de la interfaz
fibra/matriz. Los polímeros sintéticos, termoplásticos, termofijos y
elastómeros son comúnmente usados como matrices en la elaboración
de materiales compuestos. También se han desarrollado matrices de
tipo cementicio o cerámico.
Preocupaciones ambientales sobre las grandes cantidades de dese-
chos generados a partir de polímeros y compuestos a base de petróleo
que terminan en vertederos han estimulado una mayor investigación
en el desarrollo de nuevos materiales más ecológicos (Netravali et al.,
2003). Los materiales compuestos “verdes” derivados de recursos
renovables, principalmente de plantas, tienen un gran potencial para
brindar beneficios ambientales y económicos a las industrias y usuarios
finales frente a la disminución de los recursos petroleros.
Las fibras naturales les imparten a los materiales compuestos
termoplásticos beneficios tales como: menor densidad, biodegra-
dabilidad, menor desgaste del equipo durante su procesamiento, la
posibilidad de ser reciclados, buena relación de propiedades mecáni-
cas por unidad de peso, bajo costo por unidad de volumen, buenas
propiedades de aislamiento y de amortiguación acústica. Desde el
punto de vista social y económico, el uso de fibras naturales resulta
en beneficios tales como: generación de fuentes de empleo en zonas
rurales, uso de materiales que provienen de fuentes renovables, bajo
consumo de energía de producción y, por lo tanto, son amigables al
medio ambiente. Entre sus desventajas se pueden mencionar: absor-
290
Pedro Jesús Herrera Franco y Alex Valadez Gonzalez
ción de humedad y temperatura de degradación relativamente baja

(importante para la selección de la matriz y condiciones de procesa-
miento del material compuesto).
Por su naturaleza hidrofílica, las fibras naturales tienen una adhe-
rencia pobre con las matrices poliméricas que tienen una naturaleza
hidrofóbica. Esto resulta en un material con propiedades de resistencia
mecánica inferiores. Diversos enfoques han sido propuestos en la
literatura técnica para resolver este problema. Uno de ellos es la mo-
dificación de las propiedades superficiales de la fibra para promover
su adherencia a algún polímero específico (Abdelmouleh et al., 2007,
Valadez-Gonzalez, 1999).
La interfase fibra-matriz y su importancia
En un material compuesto polimérico la región que se genera entre

la matriz polimérica y el refuerzo es conocida como “interfase”. Las
propiedades de la región interfacial son diferentes a las de la matriz
y del refuerzo y estas son el resultado de las interacciones entre am-
bos. Estas interacciones brindan al material compuesto el nivel de
adherencia y su naturaleza puede ser mecánica, física y química. La
interacción mecánica es debida a la fricción de tipo Coulomb entre
fibra y matriz; la interacción física es debida al enredado de cadenas
poliméricas y también las interacciones físicas dipolo-dipolo, dipolo
inducido y dispersión Van der Waals. Las interacciones químicas se
atribuyen a enlaces de hidrógeno y enlaces covalentes. Existen otros
factores que afectan a las propiedades de la región interfacial, entre
ellos podemos mencionar la morfología de la matriz y de la fibra,
especies químicas sin reaccionar (especialmente en el caso de resinas
termofijas), impurezas, burbujas de aire y la topografía de la fibra.
Se considera que la región interfacial es de suma importancia en el
material compuesto porque es en ella donde se realiza la transferencia
de fuerzas entre la matriz y la fibra. Por lo tanto, una buena adhesión
en la región interfacial da como resultado una resistencia interfacial
alta y, por consiguiente, una eficiente transferencia de fuerzas. La
Figura 1 muestra de manera esquemática el concepto de “interfase”.
291
Figura 1. El Concepto de interfase fibra-matriz
Materiales compuestos a base de mortero y

concreto fibrorreforzado con fibras naturales
La tecnología del concreto y mortero fibrorreforzado consiste en

adicionar fibras vegetales al concreto o mortero, con la finalidad de
mejorar el comportamiento mecánico, sobre todo a flexión. El uso
de fibras vegetales es atractivo ya que su costo es menor que el de las
fibras sintéticas comerciales utilizadas como refuerzo del concreto o
mortero. Las fibras vegetales poseen un módulo de elasticidad más
bajo que el de fibras utilizadas en el concreto. Sin embargo, el con-
creto o mortero fibrorreforzado con fibras vegetales ofrece ventajas
como: mayor ductilidad, mayor resistencia a la tensión y una marcada
resistencia residual después de la falla. Una desventaja en el uso de
las fibras naturales es el período de estabilidad de la fibra vegetal en
una matriz del cemento. Los poros de agua de un cemento ordinario
están saturados con iones alcalinos, con un pH cercano a 12.4.
La selección de las fibras naturales para ser utilizadas en com-
puestos de cemento se debe realizar en función de los componentes
orgánicos solubles que retardan la hidratación del cemento. Es sabido
que el contenido de lignina beneficia interacción de la fibra con la ma-
292
triz de cemento, mientras que tanto la celulosa como la hemicelulosa,

debido a su solubilidad en un ambiente alcalino, debilitan fuertemente
esta interacción. Bajo estas consideraciones las fibras vegetales pue-
den ser utilizadas para la construcción de ciertas estructuras como:
tanques de almacenamiento, tuberías, pisos y cubiertas.
El objetivo principal de este estudio fue el uso de fibras de hene-
quén (Agave fourcroydes) para ser incorporada en matrices poliméricas y
una matriz cementicia para la elaboración de elementos constructivos.
Además, proponer estos elementos constructivos combinados con
métodos simples, materiales e insumos regionales de Yucatán para
usarse en la construcción de vivienda de bajo costo.
Producción de materiales compuestos de matriz

polimérica y refuerzo de fibra natural
En la Figura 2 se muestra de manera esquemática el programa

experimental para la modificación superficial de la fibra natu-
ral. Se utilizó polietileno de alta densidad (Quantum Chemical
Company) con una densidad de 0.95 g/cm3, un índice de flui-
dez de 0.3 g/10 min (determinado usando el estándar ASTM
D-1238-79 a 190 °C y 2.16 Kg) y un punto de fusión de 135 °C.
La fibra de henequén fue obtenida de DESFIYUSA (Desfibra-
dora Yucateca, S.A.) de Mérida, Yucatán. Para los tratamientos
superficiales a la fibra de henequén se utilizó hidróxido de sodio
grado reactivo (Técnica Química) y un agente de acoplamiento,
el Vinil-tris-(2-metoxi-etoxi) silano, silano A-172, (Unión Carbi-
de) y como catalizador de la reacción entre el agente de aco-
plamiento y el polietileno, peróxido de dicumilo (Polyscience).
293
Figura 2. Esquema propuesto para modificación, caracterización de las

fibras de henequén, fabricación del material compuesto y procedimientos
de caracterización físico-química y mecánica del material compuesto
Preparación de matriz cementicia fibrorreforzada y

determinación de resistencia a la compresión
Se preparó mortero de cemento fibrorreforzado utilizando fibras de

de henequén (Agave fourcroydes, Lem). Se utilizó cemento tipo Portland,
arena obtenida del molido de piedra caliza y agua en la cantidad necesaria
para obtener una resistencia a la compresión de 175 kg/cm2. Se probó la
resistencia a compresión del mortero reforzado con fibras de henequén
utilizando especímenes cilíndricos de 75 mm de diámetro y 150 mm de
altura. Se emplearon fibras de 30, 40 y 50 mm de longitud. Se estudiaron
tres concentraciones de fibra en el mortero: 1, 1.2 y 1.4 kg/m3.
Material compuesto de polietileno de alta

densidad y fibras de henequén
En la Figura 3 se muestra una gráfica de la resistencia a la tensión del

material compuesto elaborado con fibras de henequén y PEAD en
función del tratamiento superficial de las fibras. Los materiales com-
294
puestos elaborados con fibras sin tratamiento alguno, denominadas

FIB, son el valor de referencia.
Figura 3. Resistencia a la tensión y diagrama esquemático del enfoque

utilizado para modificar a la fibra de henequén, su caracterización
físico-química, preparación y caracterización del material compuesto.
FIB: fibra sin tratamiento, FIBNAPRE: fibra con pretratamiento
con NaOH, FIBNASIL: fibra con pretratamiento con silano.
El tratamiento a base de una solución alcalina de hidróxido de

sodio (FIBNAPRE) incrementa la resistencia a la tensión en aproxi-
madamente un 10%. La incorporación de un agente de acoplamiento
de tipo silano en el tratamiento superficial de las fibras (FIBNASIL)
incrementa el valor de la resistencia a la tensión en aproximadamente
un 25% respecto a la que no tiene tratamiento alguno. De allí la im-
portancia de la interfase fibra-matriz y del nivel de adherencia entre
ambas fases. De micrografías (Figura 3), las superficies de falla de
los especímenes cargados en tensión, obtenidas con un microscopio
electrónico de barrido, se observan diferencias en las fibras. Para el
caso de FIB, las fibras se ven limpias, sin residuos de resina polimérica
adherida a ellas, a diferencia de FIBNAPRE Y FIBNASIL, donde
se puede observar fibras con residuos de polímero adherido a ellas
y de longitud menor.
295
Incrementos similares en el desempeño mecánico de los lamina-

dos de material compuesto, en función del tratamiento superficial a
las fibras, fueron observados con otras formas de carga mecánica.
Resistencia a la compresión de mortero reforzado con fibras
Se probó la resistencia a compresión del mortero reforzado con

fibras de henequén utilizando especímenes cilíndricos de 75 mm de
diámetro y 150 mm de altura. Los resultados obtenidos se muestran
en la tabla 1.
Tabla 1. Propiedades mecánicas del mortero de cemento fibrorreforzado

Resistencia a la compresión del mortero (kg/cm2)
Concen-
Tiempo tración 1 kg/m3 1.2 kg/m3 1.4 kg/m3
de curado de fibra
(días) Longitud de Longitud de Longitud de
Mortero fibra (mm) fibra (mm) fibra (mm)
sin fibra
30 40 50 30 40 50 30 40 50
7 117 195 207 170 114 148 147 141 137 140
28 177 225 247 211 174 195 205 184 181 188
Como se observa en la Tabla 1, cuando se utiliza una concentra-

ción de fibras henequén de 1.0 kg/m3 de una longitud de 40 mm se
obtiene una resistencia a la compresión aproximadamente un 40%
mayor que la del mortero sin fibra.
El modelo de vivienda con elementos

constructivos fibroreforzados
La vivienda que se propuso fue un modelo de autoconstrucción, de

acuerdo al grado de participación de los interesados. En este proyecto
la construcción fue parte de un módulo para la atención de la salud
del Ayuntamiento de la ciudad de Mérida.
296
Los elementos constructivos
Cabe mencionar que el cemento reforzado con fibras naturales sería

utilizado en paredes, pisos, muebles de baño y de cocina; el polímero
reforzado con fibras naturales, en el techo. El primer material puede
ser producido por los dueños de la vivienda, pues no requiere de una
preparación técnica elevada y bastaría con una capacitación simple.
El segundo material requiere para su fabricación de equipo más so-
fisticado y de personal con una capacitación mayor.
Figura 4. Corte de un elemento constructivo utilizando

el mortero fibrorreforzado en forma de placa
En la Figura 5 se muestra un corte de un elemento constructivo

planeado para la pared. Este sería producido en moldes de madera o
metal y consta básicamente de una capa del mortero fibrorreforzado
con fibra natural, una capa de malla metálica conocida como “tela de
gallinero”, una capa interior de aire para incrementar su capacidad
de aislamiento térmico por medio de envases desechables de PET
(Poliéster Termoplástico) y una segunda capa de malla y de mortero
fibrorreforzado. A continuación, se muestran fotografías del proceso
fabricación de estas placas. Nótese que este proceso utiliza un molde
de rectangular de madera (Figura 5).
297
Figura 5. Proceso de construcción de una placa. Iniciando con la imagen de

arriba a hacia abajo y de izquierda a derecha: Posicionado de botellas vacías de
PET sobre una capa de mortero fibrorreforzado y malla metálica, colocación
de la segunda capa de malla metálica, acabado superficial final de la segunda
capa de mortero fibrorreforzado y erección de placas ya terminadas.
Figura 6. Proceso de construcción de un block fibrorreforzado

Iniciando con la imagen de arriba a la izquierda en el sentido horario: llenado de
los moldes, proceso de desmoldado, y pegado de bloques terminados en el muro.
298
Los bloques de mortero modificado se fabricaron utilizando un

molde de madera, de uso y ensamblado fácil para ser llenado y también
para el proceso de desmoldado. Esto permitiría la extracción fácil del
bloque. Estos elementos serían erigidos en el muro de la misma ma-
nera que se erigen los bloques tradicionales y sus dimensiones serían
tales que su manejo posterior sea relativamente fácil (ver Figura 6).
Techo de láminas de polímero fibrorreforzado
Figura 7. Proceso de instalación de las láminas acanaladas fabricadas a base de

un polímero fibrorreforzado y relleno de carga mineral. Nótese la sujeción de las
láminas utilizando birlos de acero, típicos en la instalación de láminas de zinc.
Las láminas de polímero fibrorreforzado fueron fabricadas utili-

zando el material compuesto descrito en la primera sección de este
trabajo. Para su formación en forma acanalada se utilizó un molde
y el proceso de moldeo por compresión. Se instalaron en el techo
de la construcción utilizando un soporte de madera. La sujeción de
dichas láminas se realizó por medio de birlos de acero, típicos en la
instalación de láminas para techos a base zinc (ver Figura 7).
El hormigón espumado reforzado
El hormigón espumado, también conocido como hormigón celular

o concreto liviano, es un material cementoso, con vacíos de aire en el
mortero. La densidad del hormigón puede variar entre 400 y 1600 kg/
m3. Entre las aplicaciones más comunes se tienen: relleno, aislamiento
299
térmico y acústico, aplicaciones de absorción de energía de impacto

y resistencia al fuego. El hormigón celular no suele utilizarse como
material estructural debido a su baja resistencia a la compresión y baja
resistencia a la tensión. Estas limitaciones en sus propiedades han
sido superadas con la utilización de fibras de henequén. En las figuras
8a y 8b se muestra una fotografía del hormigón celular mostrando
la incorporación de fibras naturales. En la figura 8c se muestra un
bloque fabricado con el mismo material celular con refuerzo fibroso
(Castillo-Lara, 2020).
Figura 8. Imagen del concreto celular mostrando el tamaño

de los poros, así como la presencia de las fibras naturales de
refuerzo y un elemento constructivo del mismo material
Conclusiones
La incorporación de fibras naturales a diversas matrices, tanto po-

liméricas como cementicias, resulta en materiales compuestos con
propiedades mejoradas. En el caso del polímero reforzado, su resis-
tencia a la tensión incrementó 25% y el mortero a base de cemento
la resistencia a la compresión incrementó un 40%, aproximadamente.
Esto prueba que la utilización de fibras naturales en la elaboración
de materiales compuestos es una alternativa muy atractiva para ese
producto proveniente de un agave.
300
Referencias
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301
302
4.2 PRUEBAS MORFOLÓGICAS Y MECÁNICAS
DE BIOCOMPOSITOS DE PLA/FIBRAS DE AGAVE
FABRICADOS MEDIANTE MDF
Tania Diaz Vidal1, Valeria Figueroa Velarde1 y Luis Carlos Rosales Rivera1*
RESUMEN
El presente trabajo describe la fabricación de filamentos de PLA/

fibras de agave en diferentes proporciones (0, 3, 5 y 10% p/p) por
tecnología de impresión 3D mediante la técnica de modelado por
deposición fundida (MDF). Se estudió el efecto de la proporción
de fibras de agave y los ángulos de impresión en la morfología y
resistencia de las piezas finales. Las propiedades de tensión y flexión
de las piezas finales obtenidas mediante impresión 3D fueron anali-
zadas de acuerdo con normas ASTM. Los filamentos PLA/Fibra de
agave tuvieron un diámetro promedio de 1.7 mm. La presencia de
huecos en los filamentos tuvo un impacto negativo en las pruebas
mecánicas de tensión. Las piezas mostraron valores de resistencia a la
tracción entre 30 y 50 MPa y esfuerzo de flexión entre 50 y 90 MPa,
los cuales disminuyeron conforme aumentaba la concentración de
fibras de agave. Sin embargo, estos valores de resistencia no se vieron
especialmente afectados por el ángulo de impresión empleado. Las
piezas obtenidas en este trabajo pueden ser destinadas para materiales
cuya aplicación no requiera una alta resistencia.
PALABRAS CLAVE: Fibras de agave, mdf, modelado por deposi-

ción fundida, impresión 3D.
1
Universidad de Guadalajara, Departamento de Ingeniería Química, Blvd. M.
García Barragán 1421, Guadalajara, Jalisco, México 44430.
*carlos.rosales@academicos.udg.mx
303
Pruebas morfológicas y mecánicas de biocompositos de pla/fibras de agave...
Introducción
La formación de estructuras en 3D mediante un ensamblado capa

por capa, el cual puede ser realizado al momento y a partir de un
diseño digital, se le conoce como manufactura aditiva (MA) (Rasiya
et al., 2021). La MA permite construir piezas de alta resolución, con
aplicaciones que van desde la elaboración de modelos de sacrificio
para la industria de la fundición y la joyería, a la fabricación de piezas
plásticas, metálicas, cerámicas, etc. para la industria automotriz, bio-
médica y aeroespacial (Lim et al., 2016). Una de las tecnologías de MA
más empleadas es la tecnología de modelado por deposición fundida
(MDF), que consiste en la extrusión de filamentos de plástico fundido
y posterior deposición selectiva del material a través de una boquilla a
temperaturas cercanas al punto de fusión del material. La deposición
se realiza en configuraciones y orientaciones predeterminadas, las
cuales repercuten en las propiedades finales de la pieza (Ahn et al.,
2002). Desarrollada por Scott Crump, la tecnología MDF empezó a
ser comercializada por la compañía Stratasys Incorporated® en los
años 90. A partir del vencimiento de las patentes, el desarrollo de
alternativas económicas ha permitido el crecimiento exponencial de
equipos y aplicaciones (Noorani, 2006). Las piezas obtenidas por MDF
tienen una mayor complejidad, son hechas a la medida y, en menor
tiempo, con menos residuos y en condiciones de trabajo estándares
(temperatura, humedad, etc.). Además, los equipos son baratos y
de fácil operación, por lo que esta tecnología es accesible para casi
cualquier usuario (Krapež Tomec & Kariž, 2022).
En el MDF los polímeros más comúnmente utilizados contienen
ácido poli láctico o PLA y acrilonitrilo butadieno estireno (ABS). Sin
embargo, gracias a la versatilidad del MDF se pueden usar otros materia-
les como poliestireno de alto impacto (HIPS), poliuretano termoplástico
(TPU), nylon o policarbonato (PC), entre otros. Además, es posible
usar mezclas poliméricas de reciclado o materiales compuestos que
incorporen fibras sintéticas (compositos) o naturales (biocompositos)
(Chung et al., 2020; Park et al., 2022). Una estrategia amigable con el
medio ambiente es la combinación de materiales plásticos con fibras
304
Tania Diaz Vidal, Valeria Figueroa Velarde y Luis Carlos Rosales Rivera
de origen natural para la fabricación de biocompositos. Las fibras na-

turales como el lino, cáñamo, yute, sisal, etc., son interesantes para este
fin gracias a sus propiedades morfológicas y mecánicas. En algunos
casos, el precio por kilo de fibra natural es menor y muy competitivo
en comparación con las fibras convencionales (como, por ejemplo, la
fibra de vidrio) (Bourmaud et al., 2018). La fibra de agave o bagazo
de agave (uno de los mayores deshechos de la industria tequilera) es
una alternativa como reforzante debido a que comparte las mismas
características morfológicas y mecánicas de algunas fibras naturales
comerciales (coco, jute, pino, etc.) (Faruk et al., 2012).
En este trabajo se fabricaron filamentos de PLA y fibras de agave
(0, 3, 5, 10% p/p) mediante la tecnología de MDF, usando diferentes
ángulos en la deposición de estos y se llevó a cabo su caracterización
morfológica mediante microscopia SEM y mediante pruebas mecá-
nicas de tensión y flexión.
El esquema más simple para la fabricación de piezas por MDF sigue

7 pasos principales (Gibson et al., 2015):
a. Diseño de la pieza a imprimir: el diseño 3D de la pieza es crea-

do con un programa de computadora. Este paso se le conoce
como diseño asistido por computadora (o CAD por sus siglas
en inglés)2.
b. Transferencia de la geometría a la máquina de MDF y deter-
minación de los parámetros de procesamiento: el archivo es
transferido al programa de manipulación para archivos stl3. Este
paso permite confirmar la orientación, tamaño y posición de
construcción de la pieza final. Además, en este paso se usará
2
Los programas más comunes y sin licencia para este fin son Sketchup, Tinker-
CAD, Blender, etc. Algunos programas con licencia son AutoCAD, SolidWorks
y Rhinoceros. Muchos de los softwares anteriores convierten el diseño a un for-
mato stl, el cual es genérico y permite eliminar cualquier diseño de construcción
(color, textura, fondo, etc.), dejando únicamente la geometría de la pieza.
3
Aunque el formato stl es genérico, algunos equipos aceptan otros tipos de formatos
305
un segundo software conocido como slicer, el cual crea un

g-code que contiene instrucciones (forma de impresión, pasos,
material, velocidad de deposición, espesor de capa, fuente de
energía, temperatura, etc.)4.
c. Construcción: la máquina de MDF lleva a cabo la construcción
de la pieza de acuerdo con los parámetros seleccionados y de
manera automática5.
d. Remoción de pieza: una vez concluida la etapa de construc-
ción, la pieza se retira de la máquina de MDF para su posterior
caracterización mecánica y morfológica.
Materiales
Los PLA Ingeo 3251D y 7001D fueron adquiridos de Nature Works

(MN, EUA). Las fibras de Agave tequilana Weber var. Azul (en adelante
FA) fueron adquiridas en Mundo Agave (Tequila, México) y proce-
sadas de acuerdo con el trabajo de Cisneros-López et. al. (2016). Los
filamentos de PLA y PLA/FA (3, 5 y 10% p/p) fueron fabricados
usando un extrusor de doble husillo Leistritz modelo Micro 27 de
27 mm (Leistritz, Alemania) con una configuración para las 9 zonas
(160, 160, 165, 165, 170, 170, 175, 175, 175 °C).
Métodos
Las piezas fueron diseñadas usando el programa Google SketchUp

v.16.0.14004 (CA, EUA), de acuerdo con las medidas de las normas
ASTM que rigen las pruebas mecánicas de tensión (D638-03), flexión
(D790-03), como se muestra en Figura 1.
4
El software de posicionamiento y de slicer vienen incluidos con la impresora
3D. Algunos ejemplos bajo licencia son el Ultimaker Cura y Simplify3D; otros
ejemplos gratuitos son el Repetier-Host, Slic3r y Replicator-G.
5
Las primeras capas son claves para garantizar el éxito, por lo que hay que tener
especial cuidado en los primeros momentos de impresión y garantizar que ésta
sea correcta.
306
Figura 1. Medidas de las piezas de acuerdo con

normas ASTM, A) Tensión, B) Flexión.
Para el posicionamiento de las piezas y la generación del g-code

se usaron los programas Repetier-Host v1.6.2 (Hot-World GmbH
& Co. KG, Alemania) y Slic3r 3D v.1.2.9, con las configuraciones de
la Tabla 1.
Tabla 1. Parametros de impresión 3D usados

para la fabricacion de todas las piezas
Parámetro Valor Parámetro Valor
0/90 °
-60/30 ° Rectilíneo
Ángulo de
Tipo de llenado
llenado
-45/45°
Velocidad de 50 mm/s Espesor de capa 0.3 mm

impresión
Temperatura 190 °C Temperatura de placa 70 °C
de impresión
Llenado 100% Dirección de Horizontal
construcción
307
Finalmente, las piezas fueron impresas con una impresora 3D

Wanhao Duplicator 4 (Jinhua, China) y analizadas sin ninguna mo-
dificación adicional.
Morfología
Se obtuvieron micrografías de los filamentos en un microscopio

electrónico de barrido de emisión de campo (FE-SEM) TESCAN
modelo Mira3 (Brno, Republica Checa) a una intensidad de 10 kV.
Las muestras fueron fracturadas con y sin N2 líquido y recubiertas
con oro por 60 segundos, mediante un equipo de deposición por
pulverización catódica SPI Module Sputter Coater (PA, EUA).
Pruebas mecánicas
Para las pruebas de tensión y flexión se usó una máquina universal

INSTRON modelo 3345 (MA, EUA). En todas las pruebas se anali-
zaron un total de 10 probetas por composición y ángulo de impresión.
Las pruebas de tensión se llevaron a cabo para cada composición y
ángulo de impresión de acuerdo con la norma ASTM D638-03 con
probetas del tipo IV. Las pruebas de flexión se llevaron a cabo de
acuerdo con la norma ASTM D790-03 utilizando un sistema de tres
puntos de contacto (Figueroa-Velarde et al., 2021).
El uso de compositos o biocompositos para la fabricación de filamentos

por MDF requiere la presencia de al menos una cantidad de sólidos
menor al 40% y de un tamaño de fibras cortas óptimo (0.2-0.4 mm)
que permita su paso por la boquilla de impresión (Heidari-Rarani et
al., 2019; Tekinalp et al., 2014). En este trabajo se obtuvieron filamen-
tos PLA/FA con un diámetro en promedio de 1.7 mm (±0.15 mm),
independientemente de la cantidad de fibras de agave empleada para
la construcción de los filamentos (Figura 2). Mayores porcentajes de
FA generaron filamentos de una tonalidad más oscura.
308
Figura 2. Filamentos de PLA 3251D y fibras de

agave A) 0%, B) 3%, C) 5%, y D) 10% p/p.
Microscopia electrónica de barrido
En las piezas impresas por MDF es esperable observar la presencia de

huecos, generalmente entre del 4 al 18.5% de la totalidad del material.
Estos porcentajes dependen de las características de la impresión,
los materiales y las fibras usadas (Franco-Urquiza et al., 2022). En el
Figura 3A se observa que las FA usadas presentan formas alargadas
irregulares, canales en su interior, con una superficie longitudinal ru-
gosa y daño mecánico en su exterior y en su interior (Hidalgo-Reyes
et al., 2015). Estas características y la incompatibilidad entre la matriz
y las fibras pueden provocar en la presencia de huecos en las piezas
finales, como se puede observar en el Figura 3B.
Figura 3. A) Fibra de agave 1,000x de magnificación. B) Detalle de

un corte transversal de una pieza obtenida por MDF (PLA/3% FA)
309
Las piezas finales fabricadas por MDF se detallan en el Figura 4.

Al igual que en las fibras, se observa un cambio de coloración desde
el semitransparente (para las piezas con 0% fibra de agave) a un color
café, el cual aumenta de intensidad conforme aumenta el contenido
de FA. Además, la porosidad de las muestras también aumentó de
un 7% para PLA (0% fibras de agave) a un 20% (10% de fibra de
agave). Esto es debido al efecto intrínseco de la técnica de MDF y
a los defectos causados por la presencia de FA, los cuales ya fueron
observados en el Figura 2. Una de las mayores desventajas del em-
pleo de fibras naturales es que, debido a su naturaleza, su presencia
impacta en la viscosidad y la transferencia del calor, lo que conlleva
la impresión de piezas con huecos en su interior (Blok et al., 2018).
Figura 4. Piezas finales fabricadas mediante MDF con A)

0%, B) 3%, C) 5%, y D) 10% p/p fibras de agave/PLA.
Pruebas mecánicas de tensión
Las pruebas mecánicas de tensión son esenciales para predecir el

comportamiento de un material cuando es sometido a una fuerza y
velocidad predeterminada. Como se puede observar en el Figura 5, las
piezas con ambos tipos de PLA (0% fibras agave) mostraron valores
muy similares de resistencia a la tracción (~50 MPa), sin importar el
ángulo de impresión. Estos valores se encuentran por debajo de lo
reportado para otras técnicas como compresión y rotomoldeo, en
donde se obtuvieron valores en promedio de 59 MPa. La presencia
de fibras de agave disminuyó la resistencia a la tensión hasta en un
32% (para las piezas con 10% de fibra de agave). Cabe destacar que
310
otras tecnologías permiten la impresión de piezas más resistentes a

partir de fibras naturales. Por ejemplo, las pérdidas reportadas son
menores para rotomoldeo (alrededor del 23%) y extrusión (alrededor
del 10%) (Cisneros-López et al., 2018; Pérez-Fonseca et al., 2016).
Este fenómeno es debido a la presencia de huecos, los cuales son
comunes en la técnica de MDF.
Figura 5. Resistencia a la tracción de PLA A) 3251D, B) 7001D, usando

distintos porcentajes de fibra de agave y ángulos de impresión
Pruebas mecánicas de flexión
Las pruebas mecánicas de flexión permiten medir el comportamiento

de los materiales impresos ante la presencia de una carga realista que
incluye fuerzas de tensión, compresión y cizallamiento. En el caso del
esfuerzo de flexión de materiales que incorporan fibras naturales, los
valores se encuentran entre 92-95 MPa para otras técnicas de fabri-
cación. Estos valores se ven fuertemente afectados por los ángulos
de impresión y el material usado. En este trabajo, las piezas de PLA
3251 y 0% agave dieron valores de resistencia a la flexión entre 84-86
MPa para ambos ángulos, mientras que para las piezas de PLA 7001D
(0% fibras de agave) los valores fueron de 90 MPa para un ángulo
de 0/90° y de 60 MPa para los otros dos ángulos estudiados. Para
ambos tipos de PLA analizados, la presencia de fibras de agave tuvo
311
un impacto similar, independientemente del ángulo de impresión. En

general, la presencia de estas fibras tuvo un impacto negativo en los
esfuerzos de flexión, obteniendo una pérdida de resistencia de hasta
un ~40% (Figura 6).
Figura 6. Esfuerzos de flexión de PLA A) 3251D, B) 7001D, para

diferentes porcentajes de fibra de agave y ángulos de impresión
Conclusiones
El uso de fibras naturales para la fabricación de materiales, en especial

las fibras de desecho como las fibras de agave, es una técnica respe-
tuosa con el medio ambiente. En este trabajo se demostró que estas
fibras pueden ser empleadas para la fabricación de piezas plásticas
a partir de PLA. Por técnicas microscópicas fue posible visualizar la
presencia de huecos en las piezas finales, los cuales eran más promi-
nentes en concentraciones elevadas de FA. Estos defectos, debidos
principalmente a la técnica de MDF y a la naturaleza intrínseca de
las fibras de agave, tuvieron un impacto negativo en las pruebas de
resistencia y tensión mecánica. No obstante, estas piezas pueden
ser fabricadas para materiales cuya aplicación no requiera una alta
resistencia, como, por ejemplo, juguetes o elementos de decoración.
312
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315
316
4.3 PRODUCCIÓN DE ETANOL LIGNOCELULÓSICO
A PARTIR DE BAGAZO DE AGAVE: UN CASO DE
ESTUDIO A NIVEL PILOTO
José García-Béjar1, Arturo Sánchez2 y Lorena Amaya Delgado1*
RESUMEN
El etanol lignocelulósico representa, hoy en día, una alternativa sos-

tenible frente a los combustibles fósiles. Para su producción mayo-
ritariamente se emplean residuos agroindustriales, como el bagazo
de agave generado en el procesamiento del tequila. Sin embargo,
para rentabilizar el etanol lignocelulósico es necesario obtener datos
de producción a gran escala. En este trabajo se llevó a cabo el pre-
tratamiento de bagazo de agave, su posterior hidrólisis enzimática
y fermentación a nivel piloto, empleando dos reactores de 35 y 200
L. Conforme a los resultados obtenidos, se alcanzaron títulos de
etanol de 18.462 g L-1 (35 L) y 15.142 g L-1 (200 L), representando
productividades de 0.971 g L-1 h-1 y 0.352 g L-1 h-1, respectivamente,
existiendo claras diferencias entre ambas escalas de producción. El
bagazo de agave resulta ser una prometedora materia prima para la
generación de etanol lignocelulósico a gran escala.
PALABRAS CLAVE: Bagazo de agave, etanol lignocelulósico, au-

tohidrólisis, escala piloto.
1
Unidad de Biotecnología Industrial subsede Zapopan del Centro de Investiga-
ción y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco A.C. (CIATEJ).
Camino Arenero 1227, El Bajío, Zapopan, Jalisco, México. 45019.
*lamaya@ciatej.mx
2
Laboratorio de Futuros en Bioenergía, Centro de Investigación y de Estudios
Avanzados del IPN, Unidad Guadalajara, Av. del Bosque 1145, El Bajío, Zapopan,
Jalisco, México. 45019.
317
Producción de etanol lignocelulósico a partir de bagazo de agave: un caso de estudio...
Introducción
El sector tequilero es de gran importancia económica para México.

De acuerdo con Tetreault et al. (2021), esta industria es responsable
del 11.7% del producto interno bruto agrícola nacional, trayendo
consigo ganancias de dos mil quinientos millones de dólares en el
año 2017 (Sánchez et al., 2017).
Conforme a datos del Consejo Regulador del Tequila, en el año
2022 México produjo 651.4 millones de litros de esta bebida, pre-
sentando un incremento del 23.6% en comparación al año anterior
(2021). De igual forma, reportan un crecimiento en el consumo de
Agave tequilana weber variedad azul del 23.9%, resultando en 2 610 000
toneladas de esta especie vegetal. Al mismo tiempo, es preciso resaltar
que más allá de la producción de tequila, este tipo de agave es igual-
mente utilizado para la generación de otros productos, como mieles
de agave, fructanos, fibras, entre otras (Álvarez-Chávez et al., 2021),
por tanto, es una especie vegetal de gran importancia económica.
No obstante, como toda actividad económica, el sector del tequila
genera residuos y subproductos, los cuáles no son completamente apro-
vechados; por ejemplo, las hojas de agave son desechadas al cosechar
las piñas, la vinaza de tequila, que es el residuo líquido proveniente de
la destilación (Alemán-Nava et al., 2018) y el bagazo de agave, residuo
fibroso que se obtiene al extraer los azúcares, que posteriormente serán
utilizados en la fermentación de tequila. El bagazo de agave se com-
pone principalmente por la corteza y la médula fibrovascular dispersa
por todo el interior de la cabeza de agave. La fibra es de pared gruesa
y larga (10-12 cm) y representa alrededor del 40% del peso total del
agave molido respecto al peso húmedo (Iñiguez et al., 2014).
Los residuos agroindustriales, como el bagazo de agave, son una
prometedora fuente de obtención de diferentes productos de valor
añadido y bioenergéticos. La mayoría de los residuos generados se
destinan a vertederos o se eliminan de forma no regulada, causan-
do daños ambientales y pérdidas económicas. Por ello, es necesario
desarrollar una gestión sostenible de los mismos. Una utilización
completa y consciente del bagazo de agave se propone en el con-
318
Jorge García-Béjar, Arturo Sánchez y Lorena Amaya-Delgado
cepto de economía circular para aprovechar los recursos renovables

(Beltrán-Ramírez et al., 2019).
Expuesto lo anterior, en los últimos años se han planteado dise-
ños conceptuales de biorrefinerías para el aprovechamiento integral
del bagazo de agave, esto debido a que su estructura lignocelulósica
(celulosa, hemicelulosa y lignina) es una fuente de azúcares fermen-
tables, además de su abundante disponibilidad (Palomo-Briones et
al., 2018). La revalorización del bagazo de agave ha permitido el
desarrollo de nuevos biomateriales (Ruiz-Martínez et al., 2022), agen-
tes adsorbentes (Cholico-González et al., 2020), y en el contexto del
cambio climático, biocombustibles como metano (Arreola-Vargas et
al., 2015), hidrógeno (Montiel-Corona et al., 2020), producción de
enzimas lignocelulasas (Valle-Pérez et al., 2021) y etanol (Caspeta et
al., 2014; Pérez-Pimienta et al., 2017).
El etanol lignocelulósico o de segunda generación es aquel pro-
ducido mediante la fermentación de los carbohidratos estructurales
presentes en las matrices lignocelulósicas, y para su producción es
preciso efectuar las siguientes operaciones unitarias.
Pretratamiento: mediante este proceso la biomasa es sometida a
cambios físicos, químicos, fisicoquímicos, bioquímicos o combina-
ciones de estos, para modificar y alterar la estructura lignocelulósica,
para así facilitar la despolimerización de los carbohidratos estructu-
rales y la lignina (Abraham et al., 2020). Dentro de la amplia clasifica-
ción de tipos de pretratamientos, la autohidrólisis resulta ser una de
las opciones más prometedoras para los esquemas de biorrefinería
lignocelulósica a gran escala. Esta operación consiste en someter a
la biomasa a elevadas temperaturas (140-220 °C) y altas presiones
(4.9-20 bar) por breves lapsos (15-30 min), empleando solamente
agua y/o vapor de agua (Ruiz et al., 2020), permitiendo la hidróli-
sis de la hemicelulosa, reducción de la cristalinidad de la celulosa y
rompimiento de los polímeros de lignina. Debido a que solamente
se emplea agua como catalizador, es una opción ecológica y de bajo
costo de operación (Sarker et al., 2021a).
En una segunda etapa, la biomasa pretratada es hidrolizada en
azúcares simples o monómeros mediante preparaciones enzimáticas
319
(principalmente celulasas y xilanasas). Esta operación usualmente se

efectúa a temperaturas menores (45-50 °C); sin embargo, las tasas de
liberación de azúcares suelen ser lentas, prolongando el proceso hasta
72 h, por ende, actualmente la hidrólisis enzimática o sacarificación
suele ser un cuello de botella importante en la industrialización del
etanol lignocelulósico.
Los azúcares obtenidos en la operación previa son convertidos
a etanol, empleando microorganismos fermentativos. Las levaduras,
especialmente Saccharomyces cerevisiae, son los organismos utilizados pre-
ferentemente para la fermentación. Sin embargo, debido a la presencia
de compuestos inhibitorios de la fermentación, como los ácidos orgá-
nicos, derivados de furano (furfural y 5-hidroximetilfurural), además de
las fracciones fenólicas provenientes de la lignina, hoy en día existe un
interés en la bioprospección de nuevos microorganismos con resistencia
a estos compuestos, con altas capacidades fermentativas y que posean
tolerancia a las robustas condiciones de operación (Bhatia et al., 2017).
Si bien se han desarrollado múltiples avances en cada una de las
etapas de producción de etanol lignocelulósico, existe una escasez en
reportes de su producción (contemplando las tres principales etapas
en conjunto), en ambientes tecnológicamente relevantes, que permitan
una mayor consolidación de un esquema de biorrefinería completo,
en este caso, del bagazo de agave desechado por el sector del tequila
(Figura 1). Por tanto, el objeto de este estudio es evaluar la producción
de etanol lignocelulósico a partir de bagazo de agave a nivel piloto.
320
Figura 1. Integración de un esquema de biorrefinería para la

producción de etanol lignocelulósico a partir de bagazo de agave
Pretratamiento de bagazo de agave
El bagazo de agave utilizado en este estudio fue gentilmente donado

por el Laboratorio de Futuros en Bioenergía del CINVESTAV, uni-
dad Guadalajara. El bagazo de agave fue recolectado de una planta
de producción de tequila, previamente sometidos a un proceso de
extracción de jugos mediante difusor térmico. Tras su recepción, el
bagazo de agave fue secado mediante exposición al sol y reducido
de tamaño empleando un molino de martillos (Azteca 301012). Pos-
teriormente, el bagazo molido fue hidratado con agua potable a una
relación 1:10 durante 2 h, para posteriormente ser pretratado mediante
autohidrólisis (Rodríguez et al., 2019) empleando un reactor tubular
piloto (Figura 2). Las condiciones de operación fueron 180 °C, 150
psi, con un tiempo de residencia teórico de 20-40 min (de acuerdo
con el lote de procesamiento). Transcurrido el tiempo de operación,
el bagazo pretratado fue recolectado y almacenado a 4 °C hasta su
321
uso. La caracterización de carbohidratos estructurales y lignina se

realizó conforme al método de Sluiter et al. (2008).
Figura 2. Representación del reactor tubular para pretratamiento

de autohidrólisis. Recuperado y modificado de Rodriguez
et al. (2019). La imagen no se encuentra a escala.
Hidrólisis enzimática de bagazo de agave
Se determinó la humedad del material pretratado, colocando 2 g de

muestra en una termobalanza (RADWAG PMR 50/1), llevando el
proceso de secado hasta 110 °C. Para las etapas de hidrólisis enzi-
mática y fermentación se utilizaron dos reactores de tanque agitado
de acero inoxidable de 35 y 200 L (R 35-L y R-200 L), provistos con
una chaqueta de calentamiento e impulsores del tipo doble hélice
(Figura 3).
322
Figura 3. Representación de R 35-L (izquierda) y R 200-L (derecha)

utilizados en este estudio. La imagen no se encuentra a escala.
Concerniente a la hidrólisis enzimática, se operó a una carga de

sólidos secos de bagazo de agave pretratado del 10% p p-1, añadiendo
el agua de grifo necesaria para alcanzar dicha concentración, enseguida
se ajustó el pH a 5.0. Posteriormente, se adicionaron las prepara-
ciones enzimáticas Cellic® CTec2 y Cellic® HTec2 (Novozymes®,
Dinamarca) a una relación del 2.5% v p-1 (respecto a la cantidad de
sólidos secos) de cada coctel enzimático. Las condiciones de opera-
ción fueron 50 °C, 100-200 rpm, durante 36-48 h. Durante ambas
etapas del proceso se mantuvo constante la velocidad en la punta del
impulsor (1.57 m s-1) en los dos reactores.
Periódicamente se tomaron muestras para cuantificación de carbo-
hidratos, ácidos orgánicos, derivados de furano y compuestos fenólicos
a través de cromatografía de líquidos. El porcentaje de hidrólisis de
celulosa se determinó de acuerdo con la ecuación (1).
323
Donde:
[Glucosa], [Celobiosa], [Biomasa]: Concentraciones en g L-1
f: Contenido de celulosa en la biomasa en g g-1
La tasa de liberación de glucosa (HS) se obtuvo a través de la
ecuación (2).
Donde:
Hs: Tasa volumétrica de liberación de glucosa en g L-1 h-1
[Glucosa]: Concentración de glucosa en g L-1
[Tiempo]: Tiempo de hidrólisis en h
Fermentación de hidrolizados enzimáticos de bagazo de agave
Transcurrida la hidrólisis enzimática, se redujo la temperatura del

sistema a 30 °C y se ajustó el pH a 4.5 con H3PO4 al 75% p v-1,
además de suplementar el mosto de fermentación con (NH4)2HPO4
(Fermont, Mexico) 0.5 g L-1, MgSO4·7H2O (Fermont, Mexico) 0.1 g
L-1 y extracto de levadura (Sigma-Aldrich, EE. UU.) 0.1 g L-1. Previa-
mente, se generó un inóculo de Saccharomyces cerevisiae Ethanol Red®
(Lesaffre, Francia) en medio YPD [glucosa (Sigma-Aldrich, EE. UU)
20 g L-1, Peptona (MCD LAB, México) 20 g L-1 y extracto de levadura
10 g L-1] en biorreactores de tanque agitado de 3 y 10 L Applikon®
interconectados a una bioconsola Applikon® ez2-Control (Getinge
Applikon, Países Bajos). Los hidrolizados enzimáticos fueron inocu-
lados a una concentración de 20x106 células mL-1. Constantemente
se recolectaron muestras para cuantificación de carbohidratos, ácidos
orgánicos, derivados de furano y compuestos fenólicos a través de
cromatografía de líquidos, además de etanol y compuestos volátiles
por cromatografía de gases. De igual forma, la fermentación fue
monitoreada a través de la determinación de azúcares reductores. La
324
tasa volumétrica de consumo de glucosa (Qs) fue calculada a través

de la ecuación (3).
Donde:
Qs: Tasa volumétrica de consumo de glucosa en g L-1 h-1.
[Glucosa]: Consumo de glucosa durante la fermentación en g L-1.
Tiempo: Tiempo de fermentación donde la glucosa fue consumida
completamente en h.
La productividad volumétrica de etanol (QP) fue obtenida me-
diante la ecuación (4).
Donde:
Qp: Productividad volumétrica de etanol en g L-1 h-1.
[Etanol]: Concentración de etanol en g L-1.
Tiempo: Tiempo de fermentación donde se determinó la concentra-
ción más alta de etanol en h.
Métodos analíticos
La determinación de carbohidratos, ácidos orgánicos, derivados de

furano y compuestos fenólicos se realizó mediante cromatografía
líquida. La cuantificación de etanol y compuestos volátiles se llevó a
cabo a través de cromatografía de gases (Sandoval-Nuñez et al., 2017).
325
Pretratamiento de bagazo de agave
La operación de pretratamiento de bagazo de agave a través de auto-

hidrólisis requirió el uso de múltiples lotes de procesamiento de dicho
residuo; sin embargo, la aproximación promedio de la composición
estructural de bagazo de agave (n=3) fue de 40.7 ± 4.0 % de celulosa,
16.6 ± 3.8% de hemicelulosa y 16.3 ± 6.3 % de lignina. Además de los
factores intrínsecos de la planta de agave, como la edad y su madurez,
las condiciones de cultivo, aspectos edafoclimáticos, entre otras, pueden
modificar su contenido de carbohidratos estructurales (Kestur G. et al.,
2013; Liñán-Montes et al., 2014); no obstante, existe una variabilidad
lote por lote propia del proceso de extracción de jugos.
El bagazo de agave resultante del proceso de autohidrólisis fue
recuperado íntegramente, sin generación de co-productos, por ende,
la composición estructural se mantuvo constante previo y posterior
al pretratamiento. Una de las múltiples ventajas de la autohidrólisis es
que únicamente se requiere agua como medio catalizador, provocando
la despolimerización de la celulosa y hemicelulosa (Sarker et al., 2021;
Ruiz et al., 2013), facilitando así el acceso de las enzimas hidrolíticas
en la etapa de sacarificación sin generar corrientes de desecho.
Hidrólisis enzimática de bagazo de agave
El bagazo de agave pretratado fue hidrolizado enzimáticamente en

dos biorreactores de 35 L (R 35-L) y 200 L (R 200-L). La Figura 4
muestra el perfil cinético de liberación de azúcares en ambos reac-
tores. De acuerdo con el comportamiento de hidrólisis de azúcares,
se observa que, en ambos reactores, la tasa máxima de obtención de
azúcares se detectó en las primeras 12 h de reacción, alcanzando su
estabilidad posterior a las 24 h.
Con respecto a la glucosa, en R 35-L se detectó una concentración
de 35.61 g L-1 posterior a las 40 h, representando un 31.1% más en
comparación al R 200-L (27.16 g L-1 de glucosa). En términos de
326
rendimiento, se obtuvo un porcentaje de hidrólisis de celulosa de

78.7% para R 35-L y del 42.8% para R 200-L. Las diferencias en los
rendimientos de hidrólisis en ambos reactores se deben principalmente
a las deficiencias de transferencia de masa y calor que pudieron exis-
tir, considerando que la masa de trabajo de R 200-L fue cinco veces
mayor que en R-35 L. Para disminuir los efectos de un ineficiente
proceso de transferencia en procesos de hidrólisis enzimática a gran
escala, se recomienda operar bajo un régimen de lote alimentado, esto
con la intención de reducir la inactivación de las enzimas, además de
emplear tensoactivos para incrementar la interacción sólido-líquido
(Shiva et al., 2022). Otra alternativa para mejorar la eficiencia de hi-
drólisis enzimática es emplear reactores con disposición horizontal,
cuyo principio de mezclado está basado en la caída libre por gravedad
de los sólidos en rotación. Du et al. (2014) compararon la hidrólisis
enzimática de rastrojo de maíz pretratado a altas cargas de sólidos su-
periores al 20% p p-1 en un tanque agitado vertical con doble impulsor
helicoidal y un biorreactor tubular giratorio horizontal, demostrando
que la conversión de celulosa era mayor en el biorreactor horizontal
en comparación con el tanque agitado.
Figura 4. Comportamiento cinético de liberación de azúcares durante

hidrólisis enzimática de bagazo de agave en R 35-L y R 200-L
327
Respecto a xilosa, en el R 35-L se partió de una concentración

inicial de 0.56 g L-1, estabilizándose tras 12 h de hidrólisis, con 7.99 g
L-1. Por otra parte, en el R 200-L se cuantificó una concentración de
6.64 g L-1, manteniéndose constante en todo el proceso de sacarifica-
ción. La Tabla 1 contiene la composición del hidrolizado enzimático
de bagazo de agave en los dos reactores.
Tabla 1. Composición de hidrolizados enzimáticos

de bagazo de agave en R 35-L y R 200-L
Compuesto R 35-L R 200-L
Azúcares (g L ) -1
Glucosa 35.61 27.16

Xilosa 7.99 6.64
Ácidos orgánicos (g L-1)
Ácido acético 2.937 1.722
Ácido fórmico 1.497 0.942
Derivados de furano (mg L ) -1
Furfural 122.86 54.96

5-Hidroximetil furfural 83.11 38.86
Las mayores concentraciones de ácidos orgánicos fueron observadas

en R 35-L. En el caso del ácido acético, este proviene de la desacetilación
de las cadenas de xilano en los procesos de despolimerización. Por otra
parte, el ácido fórmico es generado debido a la oxidación catalítica de la
xilosa en medio acuso (Voß et al., 2019). De igual manera, los derivados
de furano fueron encontrados en mayor concentración en R 35-L, con
concentraciones de hasta 122.86 mg L. El furfural y 5-HMF derivan
de la deshidratación catalizada en medio ácido de la xilosa y la gluco-
sa, respectivamente (He et al., 2021). Estos compuestos, en conjunto
con los ácidos orgánicos y otros derivados fenólicos presentes en los
hidrolizados enzimáticos, tienen un fuerte efecto negativo en la fisio-
logía celular del microorganismo fermentativo. Entre los efectos más
importantes están la modificación del pH intracelular, incremento de
la cantidad de especies reactivas de oxígeno, degradación de proteínas
y ácidos nucleicos, impactando en los patrones de consumo de glucosa
y producción de etanol (Jönsson et al., 2013).
328
Fermentación de hidrolizados enzimáticos de bagazo de agave
Los azúcares liberados en la operación de hidrólisis enzimática en

ambos reactores fueron utilizados para la producción de etanol, em-
pleando S. cerevisiae Ethanol Red® como organismo fermentativo.
La Figura 5 muestra los perfiles cinéticos de consumo de azúcares.
Figura 5. Cinética de consumo de azúcares de S. cerevisiae Ethanol Red®

en hidrolizados enzimáticos de bagazo de agave en R 35-L y R 200-L
Como se aprecia en la figura anterior, hubo un consumo completo

de la glucosa en ambos reactores; sin embargo, en R 35-L el agota-
miento de la glucosa se produjo entre las 18-20 h de fermentación,
en cambio, en R 200-L el consumo total se detectó hasta las 40 h de
fermentación, el doble de tiempo en comparación con R 35-L.
La concentración de xilosa se mantuvo constante en ambos re-
actores durante la fermentación, esto debido a que S. cerevisiae no
tiene la maquinaria metabólica para biotransformar pentosas como
la xilosa. Por tal motivo, actualmente existen múltiples esfuerzos
en inducir el metabolismo de pentosas en S. cerevisiae, y al mismo
tiempo, de emplear microorganismos que posean la capacidad inna-
ta de fermentar xilosa, por ejemplo, Pichia stipitis, Candida shehatae o
329
Debaryomyces hansenii a nivel industrial, esto como parte de un mejor

aprovechamiento de los azúcares, y a su a vez, de incrementar los
títulos y productividades de etanol.
La Tabla 2 contienen la composición de los mostos fermentados
en ambos reactores. Se muestra que al final de la fermentación se
alcanzaron concentraciones de 1.208 y 0.60 g L-1 de glicerol en R
30-L y R 200-L, respectivamente.
Por otra parte, los ácidos orgánicos no presentaron cambios en
concentración; sin embargo, los derivados de furano se redujeron
a 12.56 mg L (R 35-L) y 12.97 mg L (R-200 L), representando una
reducción de este compuesto del 89.7% y 76.4%, respectivamente.
En ambos casos no se detectó 5-HMF en el mosto. Este fenómeno
evidencia un proceso de detoxificación del medio por parte de S. cere-
visiae. Se ha reportado que, en procesos de detoxificación, S. cerevisiae
puede biotransformar el furfural en alcohol furfurílico. La reducción
del furfural se ha relacionado con el consumo del cofactor NADH,
mientras que la reducción del 5-HMF se ha encontrado asociada
al consumo de NADPH (Jönsson & Martín, 2016; Jönsson et al.,
2013). Finalmente, la concentración de etanol, una vez finalizada la
fermentación, fue de 18.462 g L-1 para R 35-L y de 15.142 g L-1 para
R 200-L. Finalmente, la concentración de etanol, una vez finalizada
la fermentación, fue de 18.462 g L-1 para R 35-L y de 15.142 g L-1
para R 200-L.
Tabla 2. Composición de los mostos posterior

a la fermentación en R 35-L y R 200-L
Compuesto R 35-L R 200-L
Azúcares (g L-1)
Glucosa ND ND
Xilosa 7.933 6.02
Glicerol 1.208 0.600
Ácidos orgánicos (g L-1)
Ácido acético 2.542 2.015
Ácido fórmico 1.118 0.918
Derivados de furano (mg L-1)
Furfural 12.56 12.97
330
5-HMF ND ND
Etanol (g L-1)
Etanol 18.462 15.142
Compuestos volátiles (mg L-1)
Metanol 68.444 27.552
Isobutanol 26.568 25.175
Alcohol isoamílico 51.998 11.921
Alcohol furfurílico 208.65 101.564
ND: No detectado
La Tabla 3 resume los parámetros cinéticos obtenidos durante los

procesos de hidrólisis enzimática y fermentación en ambos reactores.
Tabla 3. Parámetros cinéticos de hidrólisis enzimática

y fermentación de R 35-L y R 200 L
Reactor Hs Hidrólisis Qs Qp Etanol
(g L-1 h-1) (%) (g L-1 h-1) (g L-1 h-1) (g L-1)
35 L 2.680 78.7 1.677 0.971 18.462
200 L 1.795 42.8 0.587 0.352 15.142
Hs: Tasa volumétrica de liberación de glucosa durante hidrólisis enzimática
Qs: Tasa volumétrica de consumo de glucosa durante fermentación
Qp: Tasa volumétrica de producción de etanol durante fermentación
En correspondencia a la Tabla 3, la tasa de liberación de azúcares

fue un 48.3% mayor en R 35-L, en comparación a R 200-L. Por otra
parte, en la etapa de fermentación se aprecia que la tasa de volumétrica
de consumo de glucosa (Qs) y la tasa volumétrica de producción de
etanol (Qp) fueron tres veces mayor en R 35-L, mostrando evidencia
de que existen diferencias sustanciales al momento de incrementar
la escala de producción de etanol lignocelulósico.
Conclusiones
El bagazo de agave resultante de la producción de tequila es una

prometedora fuente de azúcares para la obtención de etanol ligno-
celulósico. Desde una perspectiva de biorrefinería, son necesarios
331
los estudios de producción de etanol lignocelulósico a escala piloto

que permitan una mejor comprensión de estos procesos en entornos
tecnológicamente relevantes; es decir, lo más apegado a un proceso
industrial. En este trabajo se evidencia las diferencias en los rendi-
mientos de productividad de azúcares fermentables y obtención de
etanol que pueden existir al incrementar la escala del proceso de 35 a
200 L. Estas discrepancias pueden ser atribuidas a deficiencias en los
procesos de transferencia de calor y masa, principalmente. Como una
recomendación y perspectiva a mediano plazo, se contempla el ope-
rar a mayores cargas de sólidos a través de múltiples alimentaciones,
para así incrementar la cantidad de azúcares fermentables, además de
optar por microorganismos con mejores capacidades fermentativas
en hidrolizados enzimáticos.
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336
4.4 VALORIZACIÓN DE BAGAZO DE AGAVE MEDIANTE
LA CREACIÓN DE BIORREFINERÍAS
Jacobo Pérez-Barragán1, Octavio García-Depraect2,3, Rafael Maya-

Yescas4, Ramiro Vallejo-Rodríguez, Elizabeth León-Becerril1*
El tequila: proceso de producción y residuos principales
El tequila es un icono de la cultura y tradiciones de México, de alta

importancia económica en el país y para los estados productores con
denominación de origen, entre los que destaca Jalisco como principal
productor, seguido de Guanajuato, Nayarit, Michoacán y Tamaulipas.
La industria tequilera representa la segunda actividad económica más
importante en el ramo de bebidas alcohólicas, alcanzando una produc-
ción de 651.4 millones de litros para el 2022 (CRT, 2022), cuya derrama
económica asciende a 55 000 mil millones de pesos, involucrando a
más de 13 000 agricultores, 158 empresas certificadas por el Consejo
Regulador del Tequila y 70 000 familias empleadas (CNIT, 2022).
¿Cómo se produce el tequila? El tequila se obtiene de la extrac-
ción, fermentación y destilación del jugo de piña del Agave tequilana
Weber var. azul. La especie es una planta xerófila (crece en zonas
áridas y cálidas) de hojas color azul-verdoso, delgadas y casi planas,
mide aproximadamente 1.25 m de largo y 10 cm de ancho, con una
1
Departamento de Tecnología Ambiental, Centro de Investigación y Asistencia
en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco, A. C. Av. Normalistas 800, Colinas
de la Normal, 44270, Guadalajara, Jalisco, México. *eleon@ciatej.mx
2
Instituto de Procesos Sostenibles, Universidad de Valladolid, Dr. Mergelina
s/n., Valladolid, 47011, España.
3
Departamento de Ingeniería Química y Tecnología Ambiental, Universidad de
Valladolid, Dr. Mergelina s/n., Valladolid 47011, España.
4
Facultad de Ingeniería Química, Universidad Michoacana de San Nicolás de
Hidalgo, Ciudad Universitaria, 58030. Morelia, Michoacán de Ocampo, México
337
Valorización de bagazo de agave mediante la creación de biorrefinerías
espina terminal de color rojo oscuro de 2 cm (Iñiguez et al., 2014).

De manera general, una vez obtenidas las piñas de agave de la jima
(cosecha), estas son transportadas para su procesamiento (Figura
1). Las piñas con un alto contenido de azúcares (25–30% del peso
en azúcares) se someten tradicionalmente a un proceso de cocción,
cuya finalidad es la transformación de carbohidratos a azúcares más
simples y para suavizar las piñas y facilitar el proceso de extracción;
esta etapa se lleva a cabo en hornos o autoclaves. Posteriormente, se
realiza la extracción de los azúcares utilizando trenes de molienda de
varias etapas. Subsecuentemente, se realiza la etapa de fermentación
para la transformación biológica de los azúcares en alcohol etílico y
otros compuestos que contribuirán a las características sensoriales de
la bebida, finalizando con las etapas de destilación y maduración del
tequila para consumo final (Gallardo-Valdez et al., 2015).
En la actualidad, se propone la sustitución de las etapas de cocción y
molienda por un proceso de lavado sistemático de agua a contracorrien-
te que disuelve el azúcar contenido en las fibras de agave previamente
desgarradas, usando difusores. Esta técnica supone una mayor eficiencia
en recuperación de azúcares, además de un proceso extractivo menos
agresivo que permite tener control sobre algunas características indesea-
bles, principalmente organolépticas, sobre el producto final. Indepen-
dientemente del proceso utilizado, durante la producción del tequila se
generan dos residuos principales: las vinazas tequileras y el bagazo de
agave (BA). Las vinazas son el residuo líquido que se genera y queda en
el fondo del alambique luego de la fermentación del mosto de agave.
Las vinazas son de color oscuro por su alto contenido de fenoles y me-
lanoidinas. Mientras que el BA es un residuo sólido, generado durante
la etapa de extracción de jugos de las cabezas de agave. Por cada litro de
tequila producido se generan de 10 a 12 litros de vinazas y de 1.4 a 2 kg
de BA (López-López et al., 2010). Bajo esta base de cálculo se estima que
la producción de tequila en el 2022 (651.4 millones de litros) generó 912
000 toneladas de BA. En particular, en lo que se refiere al BA, general-
mente es apilado o repartido en campos de cultivo, provocando malos
olores, lixiviados y generación de plagas. Actualmente existe la necesidad
de convertir al BA en productos de valor agregado y de interés comercial
como biocombustibles bajo un esquema de biorrefinería.
338
J. Pérez-Barragán, O. García-Depraect, R. Maya-Yescas, R. Vallejo-Rodríguez y
E. León-Becerril
Figura 1. Esquema general del proceso de producción del tequila
Bagazo de agave: características y usos comunes
El BA es el material fibroso residual que queda después del cultivo

y procesamiento del Agave tequilana Weber var. azul. El bagazo es un
material fibroso, la cáscara y haces fibrovasculares dispersos por todo
el interior de la cabeza del agave están compuestos de fibra (paredes
gruesas y largas de 10–12 cm) y médula (Iñiguez et al., 2014). La Tabla
1 presenta las características físicas y químicas principales del BA.
Tabla 1. Principales características físicas y químicas del bagazo

de agave (Brandt et al., 2013; Palomo-Briones et al., 2018)
Características físicas
Color Café/amarillo
Longitud de la fibra (cm) 5-10
Diámetro de la fibra (mm) 0.3-0.4
Capacidad de absorción de agua (mL/g) 6
Características químicas (%)
Celulosa 30–50
Hemicelulosa 15–30
Lignina 15–35
Nitrógeno total 2–5
Pectinas 1–2
Grasas 1–2
Azúcares reductores 4–8
Cenizas 3–7
Otros 1–6
339
Una pequeña cantidad del BA generado es usada como alimento

para animales, fertilizantes, y en la fabricación de ladrillos, colchones,
muebles y materiales de embalaje; en la actualidad, bajo un esquema
de biorrefinería, el BA puede ser valorizado para la generación de
biocombustibles (Figura 2). En términos prácticos, una biorrefinería es
una plataforma que consta de una serie de procesos biológicos-fisico-
químicos integrados para la conversión de biomasa en combustibles,
materiales y productos de alto valor agregado.
Figura 2. Valorización del bagazo de agave mediante la

obtención de productos y subproductos de valor agregado
Alimentación para ganado
El nivel de utilidad del BA depende del aprovechamiento de la mi-

croflora rumiante, su contenido en lignina limita la degradación de la
340
E. León-Becerril
celulosa por parte de los microorganismos. El uso de la celulosa y los

subproductos agrícolas lignocelulósicos está limitado por la estrecha
asociación entre los carbohidratos estructurales y la lignina, además de
la disposición cristalina del polímero de celulosa en las paredes celu-
lares de las plantas. Para contrarrestar esta limitación, se puede iniciar
con la separación física de los componentes que tienen digestibilidad
baja como la fibra y luego aquellos con digestibilidad más alta como la
médula (Cedeño, 1995). La médula del BA implica un consumo inme-
diato para evitar su descomposición; una alternativa de conservación
es el ensilaje. El ensilaje permite conservar forrajes por fermentación
láctica del pasto con producción de ácido láctico a pH por debajo de
5, manteniendo las cualidades nutritivas originales del pasto.
Materiales compuestos
Una vez aprovechada la médula, el BA puede ser utilizado para la

elaboración de materiales compuestos. Íñiguez et al. (2001) prepararon
muestras de tableros de media y alta densidad con fibras cortas y largas
de BA con propiedades similares a las de los tableros preparados con
fibras y partículas de madera.
Propósitos agrícolas
El BA puede ser aprovechado como sustrato para fines agrícolas,

siempre y cuando la fibra no se degrade completamente en el proceso
de compostaje. Estudios han demostrado que la composta de BA
produce efectos similares o mejores en la producción y calidad de los
cultivos. Íñiguez et al. (2011) no encontraron diferencias estadísticas
significativas (p ≤ 0.5) en una prueba de invernadero de producción
de tomates al utilizar dos sustratos de composta de BA y dos sustratos
comerciales. Rodríguez et al. (2013) encontraron resultados similares
al evaluar composta de BA para la producción de plántulas de tomate,
con mejores valores de altura, peso seco y fresco.
Además de las aplicaciones mencionadas del BA, en el contexto
del cambio climático y en la búsqueda de energías renovables, de
341
acuerdo con el séptimo objetivo de la Agenda 2030 sobre el Desarrollo

Sostenible, referente a la energía asequible y no contaminante (ONU,
2023), el BA es una materia prima potencial para producir productos
de valor agregado y biocombustibles en un esquema de biorrefinería.
Valorización del bagazo de agave en un esquema de

biorrefinería
En la actualidad, el BA se postula como una materia prima potencial

para la obtención de bioenergía con grandes ventajas, iniciando por
su procedencia a partir del agave y su potencial de cultivo. En este
sentido, el cultivo de agave, en comparación con otros materiales
lignocelulósicos como rastrojo de maíz (Zea mays L.), bagazo de caña
de azúcar (Saccharum spp.), pasto varilla (Panicum virgatum L.), etc.,
tiene grandes ventajas entre las que destacan un bajo requerimiento
de agua, alta productividad en tierras semiáridas y adaptabilidad a
altas temperaturas. En términos de productividad, el agave puede
alcanzar hasta 40 ton/ha por año, que es hasta 13 veces mayor a la
productividad del rastrojo de maíz (Pérez-Pimienta et al., 2017a). A
pesar de estas ventajas, al ser el agave un cultivo regional, limita la
generación de BA como materia prima y obliga a la regionalización
y descentralización de las propuestas de biorrefinerías.
La utilización del BA como materia prima en un esquema de bio-
rrefinería debe cumplir entonces con su integración en el conjunto de
procesos para la obtención de biocombustibles y productos químicos
(derivados de lignina, ácidos grasos volátiles, fibras residuales). En
este sentido, en los esquemas de biorrefinería se plantea una etapa de
refinación primaria, en la que se obtienen los carbohidratos solubles
fermentables a partir del BA, y una etapa de refinación secundaria,
en la que los carbohidratos son usados para la obtención de biocom-
bustibles y productos de alto valor agregado por procesos biológicos
(Figura 3).
Pocos son los trabajos que sugieren propuestas de biorrefinerías
para BA mediante un análisis tecno-económico de los procesos y
más aún un análisis exhaustivo de la viabilidad y sustentabilidad de
342
E. León-Becerril
los esquemas. Por ejemplo, Sánchez et al. (2020) proponen utilizar

estos residuos y las vinazas tequileras como múltiples materias primas
para co-producir bioetanol de segunda generación y electricidad. El
análisis de sostenibilidad para este caso cuantifica, además, el impacto
ambiental y lo compara con aspectos económicos bajo una visión
unificada. Los resultados muestran que el costo de tratar los residuos
equivale a un tercio del costo total de producción de bioetanol. Aún
más limitados son los estudios dirigidos a la revalorización de sub-
productos de recuperación en los procesos de obtención de biocom-
bustibles, como la lignina. A partir de trabajos anteriores, se estima
que una recuperación de hasta 112 kg de lignina por tonelada de BA
puede ser obtenida (Palomo-Briones et al., 2018). Sin embargo, la
viabilidad de conversión de lignina a productos de valor agregado es
limitada. Actualmente, sólo la vainillina es producida a escala industrial
a partir de lignina de maderas blandas. En trabajos anteriores se ha
demostrado que las fuentes vegetales que no pertenecen al grupo de
maderas blandas o duras tienen una mayor abundancia de alquenos,
algunas alcanzan un rendimiento en peso de aldehídos del 10 al 15%,
incluyendo a la vainillina (3-metoxi-4-hidroxibenzaldehído) cuando
las ligninas se oxidan utilizando aire como oxidante (Silverman et al.,
2019).
El presente trabajo no profundiza en el análisis tecno-económi-
co de los procesos ni de su sustentabilidad; sin embargo, pretende
proporcionar un panorama general y algunas de las principales di-
rectrices. A continuación, se presenta una visión de: a) los tipos de
pretratamiento involucrados en la etapa de refinación primaria para el
aprovechamiento del BA; y en la etapa de refinación secundaria: b) la
producción de hidrógeno por fermentación oscura; c) la producción
de metano por digestión anaerobia y d) las limitaciones y perspectivas
de investigación.
343
Figura 3. Integración del bagazo de agave en el esquema actual de biorrefinerías
Pretratamientos
Debido a la composición de su estructura compuesta por lignina,

hemicelulosa y celulosa, es necesario someter al material a una etapa
de pretratamiento para mejorar su biodegradabilidad para que pueda
ser utilizado para la producción de biocombustibles mediante pro-
cesos biológicos. Un pretratamiento se considera eficaz si la etapa
previa de acondicionamiento de la materia prima no es compleja o
costosa energéticamente, baja degradación de azúcares y formación
de productos potencialmente inhibidores, entre otros. La Tabla 2
resume los pretratamientos más utilizados comúnmente, así como
sus ventajas y desventajas.
Tabla 2. Ventajas y desventajas de pretratamientos más comunes de

biomasa lignocelulósica (adaptado de Elgharbawy et al., 2016)
Pretratamiento Categoría Ventajas Desventajas
Gran gasto de ener-
Molienda Físico Económico gía, incapacidad de
remover la lignina.
Degradación excesiva de las
Ruptura eficiente de las
Explosión propiedades físicas y quími-
Fisicoquímico fibras en la biomasa.
de vapor cas de la celulosa, formación
Económico.
de compuestos inhibidores.
344
E. León-Becerril
Alto porcentaje de
Requerimiento alto de
recuperación de sólidos
Autohidrólisis Fisicoquímico energía, remueve princi-
y baja formación de
palmente hemicelulosa.
compuestos inhibidores.
Explosión de Reduce la fracción de lig- Costoso, no solubiliza hemi-
fibra con nina, tiempo de retención celulosa de forma significati-
Fisicoquímico
amoníaco corto, no hay formación va, el amoníaco debe ser re-
(AFEX) de productos inhibidores. cuperado para reducir costos.
Bajo tiempo de reten- Proceso corrosivo y peligro-
Hidrólisis ácida Químico ción, remueve hemi- so, requiere equipos especia-
celulosa y lignina. les, formación de inhibidores.
Remueve lignina y parte Baja digestibilidad de
Hidrólisis de la hemicelulosa, reduce maderas suaves, requie-
Químico
alcalina el grado de polimeriza- re grandes cantidades
ción de la celulosa. de agua para lavado.
Degradación de lig-
Tratamiento Requiere altos tiem-
Biológico nina, bajo requeri-
microbiológico pos de reacción.
miento energético.
Una vez pretratado, el BA es procesado por hidrólisis enzimática

para solubilizar la materia orgánica y sacarificar los carbohidratos,
ambos procesos realizados de manera eficiente aumentan la biodis-
ponibilidad de los azúcares y materia orgánica para su consumo por
los microorganismos y, en consecuencia, reduce el tiempo de los
procesos de producción de biocombustibles.
Biocombustibles
Diversos esfuerzos científicos y tecnológicos se han enfocado en esta

tarea de producción de diferentes biocombustibles como bioetanol,
biohidrógeno y biogás (Tabla 3) a partir del BA. En la siguiente sec-
ción se muestra el panorama general y la relevancia en la transición
energética del hidrógeno y biogás; en particular, en su obtención por
medio de los procesos de fermentación oscura y digestión anaerobia.
Tabla 3. Tipos de biocombustibles obtenidos a partir de bagazo de agave

Proceso Pretratamiento Sistema Biocombustible Referencia
Alta presión con
Fermentación Aguirre-Fierro
CO2–H2O + hidró- Lote Etanol
alcohólica et al. (2020)
lisis enzimática
345
Líquidos iónicos,
Pérez-Pimienta
organosolv + hidró- Lote Etanol
et al. (2017)
lisis enzimática
Ríos-González
Autohidrólisis Lote Etanol
et al. (2017)
Líquidos iónicos
Pérez Pimienta
apróticos + hidró- Lote Etanol
et al. (2022)
lisis enzimática
Fermentación Muñoz -Páez
Hidrólisis ácida Lote secuencial Hidrógeno
oscura et al. (2020)
Montoya-Rosa-
Hidrólisis enzimática Filtro percolador Hidrógeno
les et al. (2019)
Gabriel-Barajas
Hidrólisis ácida Lote secuencial Hidrógeno
et al. (2022)
Reactor continuo Contreras-Dá-
Hidrólisis enzimática Hidrógeno
de tanque agitado vila et al. (2017)
Digestión Continuo en Calderón-Soto
Hidrólisis enzimática Biogás
anaerobia dos etapas et al. (2022)
Explosión de vapor + Estrada Maya y
Lote Biogás
hidrólisis enzimática Weber (2022)
Líquidos iónicos + Pérez-Pimienta
Lote Biogás
hidrólisis enzimática et al. (2021)
Producción de biohidrógeno
El hidrógeno ha llamado la atención debido a su alto contenido de

energía por unidad de peso (142 kJ/g) y su naturaleza libre de carbono,
ya que sólo se genera vapor de agua durante la combustión (Gar-
cía-Depraect et al., 2020). El hidrógeno es un vector energético para
producir energía calorífica y eléctrica, es usado en celdas de combus-
tible y motores de combustión o mezclado con metano para producir
un combustible superior conocido como hythane (término en inglés,
se refiere a la mezcla de hidrógeno con metano). La ruta biológica
para producir hidrógeno sobresale a la termoquímica y electroquí-
mica, por ser amigable con el medio ambiente y conlleva un menor
consumo de energía. En particular, la fermentación oscura (FO) es
un proceso biológico, versátil por el uso de diferentes sustratos, con
posibilidades de obtener altas tasas de producción de biohidrógeno
y que puede ser combinada con el proceso de digestión anaerobia.
346
E. León-Becerril
En comparación con el metano o bioetanol, los trabajos de produc-

ción de biohidrógeno a partir de BA son limitados y están enfocados
a la evaluación de pretratamientos, configuraciones de sistemas y con-
diciones de operación que permiten aumentar el volumen y la tasa de
producción de biohidrógeno. Arreola-Vargas et al. (2016) compararon
hidrolizados ácidos y enzimáticos de BA para producir hidrógeno y
metano en una y dos etapas en mesofilia, para cinco proporciones
de hidrolizados (20, 40, 60, 80 y 100% v/v). La operación en dos
etapas con hidrolizados enzimáticos mostró el mejor desempeño, con
rendimientos de 3.4 mol H2/mol de hexosa y 0.24 L CH4/g DQO
utilizando concentraciones de 40 y 20%, respectivamente. Por su parte,
Contreras-Dávila et al. (2017) usaron hidrolizados enzimáticos en dos
tipos de reactor: tanque con mezclado y filtro percolador, evaluando
diferentes cargas orgánicas (17–60 g DQO/L-d). En el tanque con
mezclado se alcanzó la máxima tasa volumétrica de producción de
hidrógeno de 2.53 L H2/L-d y rendimiento molar de 1.35 mol H2/mol
con cargas orgánicas de 52.2 y 40.2 g DQO/L-d, respectivamente.
Mientras que una carga de 52.9 g DQO/L-d en el filtro percolador
alcanzó una producción volumétrica de 3.45 L H2/L-d y rendimiento
molar de 1.53 mol H2/mol de sustrato.
Estos trabajos han sido de gran importancia en la aportación de
conocimiento sobre la producción de hidrógeno a partir de BA; sin
embargo, existen desafíos en los sistemas de FO a considerar para
mejorar la productividad y el rendimiento de producción de biohi-
drógeno. Es importante resaltar tres áreas de interés: 1) consumo
de hidrógeno endógeno; 2) aprovechamiento del digestato para la
extracción de metabolitos; y 3) formación y presencia de compuestos
inhibidores como son los polifenoles.
Producción de biogás
La digestión anaerobia (DA) es una tecnología conocida y establecida

capaz de tratar y convertir simultáneamente materias primas orgánicas,
principalmente en biogás, el cual puede ser usado para producir calor
y electricidad. La DA se realiza en cuatro etapas principales: hidrólisis,
acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis, con rutas metabólicas
347
particulares (Figura 4). La producción de biogás a partir de materiales

lignocelulósicos dirige a una estrategia de gran importancia debido
al concepto de carbono neutral, con la reducción de más del 90%
de la materia orgánica del bagazo, por lo que puede contribuir a la
reducción de contaminación asociada (Palomo-Briones et al., 2018).
Figura 4. Etapas principales del proceso de digestión anaerobia
El uso de BA para producción de biogás ha sido evaluado por

Arreola-Vargas et al. (2016) usando hidrolizados enzimáticos, ob-
teniendo rendimientos de 90 mL CH4/g DQO agregado, con in-
hibición por la acumulación de ácido acético (3 g/L). Por su parte,
Galindo-Hernández et al. (2018) pretrataron BA con peróxido de
hidrógeno alcalino e hidrólisis enzimática, obteniendo rendimientos
de metano de 200 ± 20 mL/g DQO removido, con una degradación
de lignina del 97%. Una limitante de la DA es la acidificación del
medio provocada por la acumulación de ácidos grasos volátiles en la
etapa acidogénica, su control es necesario para evitar la inhibición de
348
E. León-Becerril
la metanogénesis. Este problema es recurrente en sustratos con alto

contenido de carbohidratos (> 20–30 g/L) como los hidrolizados
enzimáticos de BA. Sin embargo, el control en las condiciones como
la capacidad de amortiguamiento, la adición de álcali y la velocidad
de carga orgánica aplicada pueden resolver este inconveniente. Otra
limitante es la baja concentración de nutrientes (p. ej., nitrógeno) en
el BA, pues la producción de biogás se ve afectada por la relación
carbono/nitrógeno, la cual es recomendable mantener en propor-
ciones de 20:1–30:1.
Limitaciones y perspectivas de la producción
de biohidrógeno y biogás
A pesar de los esfuerzos en la investigación que han permitido obtener

un conocimiento más amplio sobre los procesos de FO y DA para
la producción de biohidrógeno y biogás a partir de BA, aún es nece-
sario mejorar las velocidades y rendimientos de producción, y sobre
todo la estabilidad de los procesos a largo plazo. La robustez de los
procesos a cambios en condiciones operacionales (e.g., velocidad de
carga orgánica), así como el control sobre la inhibición de los procesos
por acumulación de subproductos (e.g., ácidos grasos volátiles) son
aspectos que deben considerarse para su escalamiento y posterior
transferencia tecnológica. Una de las etapas más importantes en la
producción de biocombustibles a partir de BA es el pretratamiento
tanto por cuestiones económicas como técnicas. Es necesario explorar
otra variedad de procesos (autohidrólisis, organosolv, radiación de
alta energía, ozonólisis, líquidos alcalinos, iónicos o combinaciones de
estos) que pueden ser potencialmente eficaces y rentables. Además,
desde el punto de vista práctico, la composición altamente variable
de BA constituye otra limitación que perturba los procesos de FO y
DA para producir biocombustibles.
Conclusiones
La valorización y uso del BA en un esquema de biorrefinería alineada

con los Objetivos de Desarrollo Sostenible son alternativas ante los
349
problemas de disposición final que este residuo conlleva, ya que se

genera en grandes cantidades y su gestión es aún inapropiada. Las
biorrefinerías de BA basadas en los procesos de FO y DA permiten
el aprovechamiento de este residuo mediante la producción de los
biocombustibles renovables como biohidrógeno y biogás. Sin embar-
go, es importante resaltar que aún existen aspectos importantes por
considerar y resolver que permita hacer la creación de biorrefinerías
sustentables de BA.
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354
4.5 EVALUACIÓN PRELIMINAR DE LOS RESIDUOS
LÍQUIDOS AGROINDUSTRIALES DE Agave fourcroydes
Lem. COMO PREBIÓTICO
Ángeles Sánchez-Contreras1, Yoselin Ávila-Lizarraga2, Marisela

González-Ávila3 y Tania González-Flores1*†
RESUMEN
Los residuos líquidos generados durante el proceso de desfibrado de

la penca de henequén (RAL) se extrajeron y liofilizaron obteniendo
una fracción a la que se le determinó su contenido de fibra soluble.
A la fracción compuesta principalmente de fructanos de cadena corta
y saponinas se le realizaron pruebas para garantizar la inocuidad y
resistencia a las condiciones fisiológicas del organismo. Se caracteri-
zaron por resistir la degradación por el efecto de los cambios de pH
y el efecto de las enzimas digestivas durante la simulación in vitro,
detectando efecto de hemólisis debido a la presencia de saponinas en
soluciones de la fracción de RAL a concentraciones > 5 g/L.
PALABRAS CLAVE: Prebiótico; henequén; residuos desfibrados.
1
Jalisco A.C. Subsede Sureste, Parque Científico Tecnológico de Yucatán, Km 5.5
Sierra Papacal-Chuburná Puerto, Mérida, México, 97302. *tgonzalez@ciatej.mx
2
Universidad Anáhuac-Mérida, Escuela de Biotecnología, Km 15.5, Carretera
Mérida-Progreso, Int. Km 2 Carretera a Chablekal, México, 97310.
3
Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Ja-
lisco A.C. Unidad de Biotecnología Médica y Farmacéutica, Av. Normalistas 800
Colinas de la Normal, Guadalajara, México, 44270.
355
Evaluación preliminar de los residuos líquidos agroindustriales de Agave fourcroydes...
Introducción
El uso eficiente de los subproductos procedentes de las actividades

agrícolas ha sido un tema de interés para investigadores y producto-
res en los últimos años. La búsqueda de compuestos bioactivos que
generen valor agregado a los cultivos y promuevan opciones para
mejorar la cadena de producción y la sustentabilidad económica de
las empresas ha llevado a explorar nuevas alternativas en el uso de
los residuos, actualmente sin importancia comercial actual.
El género Agave (sensu stricto) es endémico de América, 159 de
210 especies están en México (75%) y 129 son endémicas (García
Mendoza et al., 2019). Algunas especies destacan por sus usos indus-
triales y alimenticios, por ejemplo, en Yucatán se cultiva y procesa
artesanalmente el henequén (Agave fourcroydes) para producir cordeles
y fibras naturales (Villegas-Silva et al., 2014). El proceso de obtención
de estas fibras es conocido como desfibrado o raspa y genera tonela-
das de residuos agroindustriales sólidos (RAS) y líquidos (RAL) sin
aparente utilidad comercial, aun cuando se determinó que los residuos
líquidos contienen 4.47 ± 0.63 % de fibra soluble y pueden ser una
fuente potencial de prebióticos (Ávila-Lizarraga et al., 2017). Se ha
comprobado que los fructanos presentes en otras especies de Agave
ejercen un efecto prebiótico que depende, entre otras cosas, de su
grado de polimerización (Peshev & Van den Ende, 2014).
La cantidad de fructanos reportados en el henequén cultivado en
Yucatán es de aproximadamente 500 mg/g de materia seca (López
et al., 2014), mientras que las hojas apicales de A. fourcroydes cultiva-
das en Cuba tienen 19.34 ± 0.25 mg/g y 21.74 ± 0.15 mg/g en las
hojas intermedias (García-Curbelo et al., 2009). Otros estudios han
reportado que los fructanos de A. fourcroydes tienen bajo grado de
polimerización con estructuras poco ramificadas y presencia de neo-
fructanos, inulinas e inulo-n–ose series (García-Curbelo et al., 2015;
Mancilla-Margalli & López, 2006).
La principal función de los prebióticos es el mantenimiento de la
microbiota intestinal, lo que ha llevado a que sus usos sean perfilados
para aplicaciones farmacéuticas en humanos e incluso en animales. Uno
356
A. Sánchez-Contreras, Y. Ávila-Lizarraga, M. González-Ávila y T. González-Flores
de los criterios utilizados para clasificar un compuesto como prebiótico

es que debe ser resistente al pH ácido del estómago, no puede ser hidro-
lizado por las enzimas de los mamíferos y tampoco debe ser absorbido
en el tracto gastrointestinal superior (Davani-Davari et al., 2019).
El objetivo de este trabajo fue evaluar la seguridad y resistencia a
las condiciones del tracto gastrointestinal de los residuos agroindus-
triales líquidos del procesamiento de A. fourcroydes.
Material biológico
Los residuos agroindustriales de Agave fourcroydes se colectaron en

una desfibradora localizada en Holactún, Yucatán (20°52′32″N
89°19′45″O). Los residuos agroindustriales líquidos (RAL) fueron
centrifugados a 4,700 rpm y 10°C por 20 minutos. El sobrenadante
fue liofilizado a 0.200 mbar y -50°C y conservado en un desecador
hasta su utilización.
Caracterización fisicoquímica de los residuos líquidos liofilizados
Para el análisis de color se utilizó un colorímetro marca Hunter Lab,

modelo: Mini Scan EZ, midiendo los parámetros L* (negro/blanco),
a* (verde/rojo), b* (azul/amarillo), C* (croma o saturación) y Hº
(hue, tono) (Mathias-Rettig & Ah-Hen, 2014). La actividad de agua
(Aw) se determinó utilizando un equipo de luz infrarroja (analizador
portátil LabSwift Novasina) y el pH de las muestras se midió con
diluciones 1:2 P/V; las lecturas se realizaron con un potenciómetro
previamente calibrado. Todos los análisis anteriores fueron realizados
por triplicado.
Para la determinación de la humedad, proteínas y fibra cru-
da se emplearon las siguientes normas de aplicación en alimentos:
NMX-F-428-1982. Determinación de humedad - método rápido de la
termobalanza, NMX-F-608-NORMEX-2011. Determinación de pro-
teínas y NMX-F-613-NORMEX-2003. Determinación de fibra cruda.
357
Los azúcares reductores se cuantificaron mediante el método DNS

(ácido dinitrosalicílico) (Miller, 1959), utilizando fructosa (1 g/L)
como estándar. Los azúcares totales se cuantificaron con el método
fenol-sulfúrico (Dubois et al., 1956).
Cuantificación de saponinas
La cantidad de saponinas fue medida mezclando 0.1 mL de la mues-

tra (20g/L) con 0.1 mL de solución de vainillina (8% en etanol), se
agregó 1 mL de H2SO4 72% a la mezcla y se homogeneizó en vór-
tex, después se dejó en reposo por 5 minutos en un baño de hielo
y posteriormente se incubó a 60ºC en un baño de agua durante 15
minutos. La absorbancia de la muestra fue leída inmediatamente a
544 nm (Lee et al., 2011). La curva de calibración se realizó usando
saponina de corteza de quillaja (SIGMA) como estándar.
Ensayo de hemólisis
Sobre placas de agar sangre se colocaron seis concentraciones de

residuo agroindustrial líquido liofilizado de A. fourcroydes (20 g/L, 10
g/L, 5 g/L, 2.5 g/L, 1.125 g/L y 0.56 g/L). La saponina de corteza
de quillaja (SIGMA) se utilizó como control positivo (20 g/L) y una
solución fisiológica estéril (0.9% NaCl) se empleó como control
negativo. Todas las diluciones de la muestra fueron realizadas con
solución salina y fueron esterilizadas con un filtro MILLEX GV de
0.22µm (Merk, Millipore). La incubación se realizó a 37°C y los halos
de hemólisis fueron monitoreados en cuatro ocasiones desde los 0 a
los 120 minutos en lapsos de 30 minutos y a las 24 horas de incuba-
ción. El ensayo fue realizado por duplicado (Mex-Alvarez et al., 2020).
Prueba de digestibilidad in vitro
Se evaluó in vitro la resistencia de los RAL de A. fourcroydes al 1% en

solución salina en los escenarios correspondientes al estómago e
intestino delgado. Las condiciones experimentales se programaron
358
con base a la fisiología humana normal, a temperatura constante de

37 ºC y agitación continua de 120 rpm. El volumen de residencia fue
de 200 mL en estómago y 300 mL en intestino delgado con tiempos
de residencia de 2 y 3 horas, respectivamente. El control automático
del pH (estómago 2.0 – 2.5 e intestino delgado 5.0 -5.5) se realizó
utilizando NaOH 3 M y HCl 0.5 M. En estómago se utilizaron 0.33g
de pepsina (HYCEL), por su parte, en intestino delgado se adicio-
naron 0.19 g de pancreatina (CREON), 0.001g de lipasa pancreática
(SIGMA) y 1 g de sales biliares (DIFCO). Las muestras se tomaron a
las 0, 2 y 5 horas; todas se analizaron en HPLC con un cromatógrafo
de líquidos ProStar (ProStar 230) de inyección automática (10µL) con
detector de índice de refracción y una columna Aminex HPX-87C
(250 x 40 mm) mantenida a 70 °C. Se utilizó C2H3N al 5% como fase
móvil, con flujo de 0.2 mL / min. Los datos se obtuvieron utilizando
el software Empower™ 3 (Ramírez-Rodrigues et al., 2022).
Caracterización fisicoquímica y proximal de los residuos líquidos
Para caracterizar el polvo resultante de la liofilización de los RAL se

realizaron determinaciones fisicoquímicas, los resultados se resumen
en la Tabla 1. La fracción RAL tenía una humedad inicial de 97.83
± 0.02 %. Después de la liofilización, el polvo obtenido presentó un
color amarillo con tonalidades verdosas (IC* -2.0 y un pH cercano a
la neutralidad), reduciendo su humedad a 7.5 ± 0.14% y aunque tuvo
un bajo contenido de humedad, su actividad acuosa es relativamente
alta, lo que podría favorecer el crecimiento de microorganismos. Los
azúcares reductores expresados como fructosa representaron un
21.12% del total de azúcares presentes en la muestra.
Tabla 1. Características fisicoquímicas y proximales de los extractos

liofilizados obtenidos de residuos agroindustriales líquidos (RAL)
Parámetro Valor
L* 67.22 ± 0.32
a* - 5.21 ± 0.02
359
b* 37.17 ± 0.26
C* 37.53 ± 0.26
h -0.13 ± 0.00
Aw 0.84 ± 0.02
% de humedad 7.5 ± 0.14
% de sólidos 92.5 ± 0.14
Fibra cruda (%) 0.61 ± 0.01
Proteína (%) 1. 02 ± 0.00
Azúcares totales (%) 17.09 ± 0.13
Azúcares reductores (%) 3.61 ±.05
pH 6.4 ± 0.02
Los valores son promedio (n = 3)
Cuantificación de saponinas
Se analizaron las cantidades de saponinas contenidas en los RAL

liofilizados, pues es sabido que abundan en las plantas del género
Agave y presentan efectos antibacterianos y hemolíticos.
Se cuantificaron 15.97 ± 1.21 g de saponinas/L de fracción liofi-
lizada. Esta concentración es alta, en relación al contenido de apenas
0.14 % en peso seco, reportado por Blunden & Jewers (1978) en
las hojas de A. fourcroydes. Esto se puede explicar ya que, durante el
proceso de desfibrado, se realiza la trituración de las hojas en los en-
granes del trapiche, con agua que arrastra las moléculas hidrosolubles
presentes en las hojas, de este modo se explica que las saponinas se
concentren naturalmente en el lixiviado (Sidana et al., 2016).
Ensayo de hemólisis
El extracto del RAL liofilizado no mostró hemólisis a concentracio-

nes de 2.25, 1.1 y 0.5 g/L. A concentraciones superiores los halos
ya fueron visibles. En la Tabla 2 se resumen los valores promedio
obtenidos en los diferentes tiempos y concentraciones evaluadas. En
la Figura 1 se muestra el efecto del estándar de saponina, en compa-
ración con las concentraciones a las que fue probada la fracción de
RAL liofilizado de A. fourcroydes.
360
Tabla 2. Halo de hemólisis producido por la

fracción RAL liofilizada de Agave fourcroydes
RAL (g/L)
Estándar de
Tiempo de saponina de
5 10 20
exposición (min) corteza de
quillaja 20 g/L
Halo (mm) Halo (mm)
30 14.57 ± 0.18 0 ± 0.000 10.25 ± 0.00 11.8 ± 0.28
60 14.57 ± 0.11 10.6 ± 0.35 10.3 ± 0.071 11.87 ± 0.32
90 15.67 ± 0.32 10.12 ± 0.53 10.2 ± 0.99 11.72 ± 1.03
120 15.67 ± 0.32 10.27 ± 0.67 10.6 ± 0.42 11.57 ± 0.11
Los valores son promedio (n = 3).
El análisis de varianza estableció que la interacción entre la concen-

tración y el tiempo utilizado es determinante para la hemólisis (p 0.0000).
Fotografía 1. Ensayo de hemólisis sobre agar sangre. CN= Control

Negativo; CP = saponina de corteza de Quillaja; 20= RAL 20
g/L, 10= RAL 10 g/L, 5= RAL 5 g/L, 2.5= RAL 2.5 g/L, 1.1=
RAL 1.1 g/L, 0.5= RAL 0.5 g/L. Fuente: Ávila-Lizarraga, Y.
361
Por otra parte, a mayor concentración de residuo agroindustrial

se produce un mayor diámetro en el halo de hidrólisis, siendo cada
concentración diferente estadísticamente de la otra (p 0.0000). Cabe
destacar que ninguna de las concentraciones evaluadas produjo hidró-
lisis igual o mayor al control positivo (saponina de corteza de quillaja).
En el tiempo también se encontraron diferencias. A la concentración
de 5 g/L no se observa hidrólisis durante los primeros 30 minutos,
siendo visible el efecto hasta una hora posterior a la aplicación de la
solución. La prueba de rangos múltiples para el factor tiempo indicó
que el tiempo inicial y final son diferentes entre ellos; no obstante,
los tiempos intermedios no presentan diferencias estadísticamente
significativas entre sí mismos.
Aunque las saponinas han sido consideradas tradicionalmente
como factores antinutrimentales, se han estudiado ampliamente en
los últimos años debido a sus actividades biológicas como inmuno-es-
timuladores, anti-inflamatorias, antibacterianas, entre otras (Navarro
del Hierro et al., 2020; Pathaw et al., 2022). También se ha indicado
que, desde el punto de vista nutricional, la actividad hemolítica no
parece causar efectos adversos, ya que las saponinas no atraviesan
la superficie de la mucosa del tracto gastrointestinal que está reves-
tida de células epiteliales que establecen la barrera intestinal efectiva
evitando penetrar al torrente sanguíneo (Kim et al., 2015). Por otro
lado, se cuenta con estudios que sugieren el efecto tipo prebiótico de
las saponinas esteroidales (como las encontradas en las Agaváceas)
beneficiando la proliferación de las bacterias intestinales benéficas
(Navarro del Hierro et al., 2020).
Prueba de digestibilidad in vitro
Los resultados de la prueba de digestibilidad in vitro demostraron que

la cantidad de FOS contenidos en los residuos agroindustriales de
A. fourcroydes no presentan diferencias estadísticamente significativas
(p 0.1251) durante la prueba (Tabla 3), es decir, resistieron bien las
condiciones (simuladas) del tracto gastrointestinal superior. Se sabe
que los fructanos no se digieren en el estómago, pero al llegar al
362
colon, algunas bacterias pueden hidrolizarlos (Peshev & Van den

Ende, 2014). Algunos prebióticos de cadena larga (como los fruc-
tanos tipo levanos) sufren pequeñas fragmentaciones que ocurren
por el ácido gástrico; no obstante, este efecto contribuye a mejorar
su disponibilidad para las bacterias benéficas del colon (Arrizon et
al., 2014). En la Tabla 3 se muestran los resultados de la evaluación
de digestibilidad, corroborando que permanecen intactos hasta las
condiciones simuladas del intestino delgado.
Tabla 3. Resultados de la prueba de digestibilidad de los FOS

contenidos en la fracción RAL liofilizada de Agave fourcroydes
Antes de la digestión (g/L) Estómago (g/L) Intestino delgado (g/L)
1.904 + 0.050 a
1.905 + 0.133 a
1.807 + 0.049a
Los valores son promedio de datos (n = 2). Letras diferentes en la misma fila indican
una diferencia estadísticamente significativa según procedimiento de diferencia mínima
significativa (LSD) con un nivel del 95.0% de confianza.
Conclusiones
Los residuos líquidos del procesamiento agroindustrial de A. fourcroydes

tienen gran potencial para ser utilizados como ingredientes funcio-
nales ya que fueron capaces de resistir la degradación por cambios
de pH y los efectos de las enzimas digestivas durante la simulación
in vitro de la digestión hasta el intestino delgado. Se detectó hemóli-
sis debido a la presencia de saponinas en soluciones de la fracción
RAL liofilizada a una concentración mayor a 5 g/L. Sin embargo, de
acuerdo con lo reportado en literatura, algunas saponinas podrían
tener un efecto tipo prebiótico sobre la microbiota intestinal, por
lo que resultará interesante caracterizar este extracto para definir su
completa inocuidad.
363
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366
4.6 CAPACIDAD ESPUMANTE DE EXTRACTOS DEL
GUISHE DE Agave lechuguilla
Lorena Vargas Rodríguez1*
RESUMEN
El A. lechuguilla nativo de zonas áridas y semiáridas es el segundo agave

natural más abundante y distribuido en el territorio mexicano, su principal
aprovechamiento es la obtención de la fibra o ixtle a través del tallado de
sus hojas. El residuo “guishe” (75-85%/peso de la hoja) ha sido mínima-
mente revalorado industrialmente. No obstante, un grupo de otomíes en
Ixmiquilpan, en el estado mexicano de Hidalgo, tienen por rasgo cultural
su uso como jabonadura doméstica. El objetivo de este trabajo consistió
en evaluar la capacidad de espuma en extractos del guishe acuoso y eta-
nólico en presencia de aditivos de la industria de alimentos (sal, azúcar y
ácido-álcali). La determinación de saponinas (responsables de formación
de espuma) se realizó con el método de espuma y el espectrofotométrico
a 528 nm, y como estándar saponina comercial. El rendimiento de sa-
poninas con el método de espuma en la extracción acuosa fue de 22.24
mg/g; en analogía para la etanólica, 32.03 mg/g. Referente a los aditivos
alimentarios como efectores en la formación de espuma, la sal cloruro
de sodio resultó el máximo reductor en ambos extractos, acentuándose
en el etanólico con un 53.42% para la mayor concentración (10% p/v);
en tanto, el azúcar sacarosa su efecto fue también de reducción, pero
en 20.61%. Por último, el efecto reductor del pH ácido o alcalino en la
formación de espuma fue insignificante en los extractos, pero con ligero
amortiguamiento a pH neutro.
PALABRAS CLAVE: Saponinas, Agave lechuguilla, guishe.
1
Universidad de Guanajuato. Depto. Ing. Agroindustrial. División de C. de la
Salud e Ingenierías. Campus Celaya-Salvatierra, Priv. de Arteaga s/n, centro Sal-
vatierra, Gto., México CP 38900. *lvargas@ugto.mx
367
Capacidad espumante de extractos del guishe de Agave lechuguilla
Introducción
El Agave lechuguilla se extiende en los estados de Coahuila, Chihuahua,

Nuevo León, Durango, San Luis Potosí, Tamaulipas y Zacatecas,
algunas poblaciones naturales se localizan, específicamente, en los
estados de Hidalgo, Oaxaca y México (Marroquín et al., 1981 citado
por Castillo et al., 2005). Es un recurso forestal no maderable cultural y
económicamente importante para los habitantes de aquellas zonas. En
Ixmiquilpan, Hgo., un grupo de otomíes dedicado al tallado (manual
en el campo y hogar o mecánico en taller) de las hojas de lechuguilla
para la obtención y comercialización de la fibra (conocida como ixt-
le) tienen por rasgo cultural de usos y costumbres la utilización del
guishe (bagazo residual) en una jabonadura doméstica, toda vez que
ha sido remojado en agua.
A pesar de la gran cantidad del material guishe que se genera (75-
85% del peso de la hoja) en todo México con el desfibrado del agave,
existe el mínimo aprovechamiento con un valor agregado industrial.
Adicionalmente, en una argumentación ampliada, debieran sumarse
también los residuos generales de agaves generados en la producción
de bebidas alcohólicas como el tequila, bacanora, mezcal, etcétera
(con más del 50 % del peso de la planta). Al menos esta revaloración
también la comparte López et al. (2017) en su comentario de que:
“esos subproductos de agave (desechos de la industria de las bebidas)
no se han evaluado ampliamente en los sistemas alimentarios y las
áreas farmacéuticas, y esos campos representan una ruta potencial
para mejorar el uso”. No obstante, constituyen una fuente potencial
de extractos de Agave ricos en compuestos bioactivos como saponinas,
compuestos fenólicos y terpenos, y que poseen diferentes efectos
biológicos, por ejemplo, antimicrobiano, antifúngico, antioxidante,
actividad antiinflamatoria, antihipertensiva, inmunomoduladora, anti-
parasitaria y anticancerígena (demostrado en pruebas in vitro e in vivo).
El guishe contiene sustancias jabonosas conocidas como saponinas,
estas son metabolitos secundarios cuyas moléculas anfifílicas están
conformadas por dos fracciones: la glucosídica y la aglicona o “sa-
pogenina”, esta última puede ser terpeno o esteroide. Las saponinas
368
Lorena Vargas Rodríguez
esteroidales son típicas de las plantas monocotiledóneas (como los

agaves) y en la sección glucósida figuran arabinosa, glucosa, ramnosa,
xilosa y galactosa (Góral & Wojciechowski, 2020). Es del dominio
general que las saponinas han sido demostradas y documentadas en
poseer diversas actividades biológicas, entre ellas implicaciones en
mecanismos de defensa ante patógenos, capacidad hemolítica (lisar
eritrocitos ricos y alterar membranas celulares), como tensoactivos o
surfactantes (reductores de la tensión superficial), etc. y la muy notoria
de producir espuma. Algunas saponinas esteroidales han sido utilizadas
como precursores en la síntesis de hormonas sexuales que conllevan
implicaciones en el crecimiento, peso y fertilidad. Con esas inciden-
cias directas/indirectas (benéficas/riesgosas) es pertinente señalar
a las saponinas como sustancias “horméticas”, como lo menciona
He (2018), apoyado en la argumentación de Calabrese et al. (2007) y
Mattson (2008) bajo el término hormesis, que describe una respuesta
a dosis bifásica a un factor ambiental (físico, químico o biológico)
caracterizado por una estimulación de dosis baja o efecto beneficioso
y un efecto inhibidor o tóxico de dosis alta en la célula u organismo.
Lo más reciente y ampliado que se conoce en identificación de las
saponinas para A. lechuguilla ha sido publicado por Peña et al. (2020),
identificaron por MS-HPLC en extractos metanólicos del guishe seis
saponinas y un flavonol (quercetina), siendo las sapogeninas: dios-
genina, esmilagenina, hecogenina, manogenina, tigogenina hexosa,
yucagenina, clorogénica y glucósido diosgenina. Además, los autores
ensayaron los extractos de guishe como aditivo alimentario en la dieta
de camarones (Litopenaeus vannamei) y sus resultados sugieren a cinco
semanas de alimentación una mejora de la salud y la nutrición para
el tratamiento del 3%, determinando mayor crecimiento respecto a
un control. Por último, enfatizar que los estudios de los extractos de
guishe de lechuguilla poco han sido enfocados a evaluar su capacidad
de espuma con pretensiones de aditivos de la industria alimentaria y
de bebidas (frías, calientes, alcohólicas, no alcohólicas y analcohólicas).
Por lo que el objetivo de este trabajo consistió en evaluar la capacidad
de espuma en extractos de guishe acuoso y etanólico en presencia
de aditivos de la industria de alimentos (sal, azúcar y ácido-álcali).
369
El guishe donado en Ixmiquilpan, Hidalgo, por talladores de hoja

de Agave lechuguilla para la obtención del ixtle fue una muestra repre-
sentativa del residuo acumulado en pisos de talleres, cuyo aspecto
de hierba seca triturada y fibra residual es presentado en la Figura 1.
Figura 1. Guishe de A. lechuguilla recolectado de talleres del tallado

de hojas para la obtención de fibra ixtle. Fuente: elaboración propia
Extracción de saponinas del guishe
La metodología utilizada en este trabajo aparece esquematizada en

la Figura 2.
370
Figura 2. Esquema de metodología experimental. Fuente: elaboración propia
Las saponinas fueron extraídas una vez por maceración del guishe
(G), previamente tamizado (malla 6-8), utilizando agua desionizada
(GA) y alcohol etílico al 50 % (GE), en proporción de 10 g de G por
100 mL de solvente durante 24 h a temperatura ambiente. El conte-
nido fue mezclado para homogeneización con una espátula evitando
espumar. La maceración ocurrió en vasos de precipitados de 500 mL
tapados con plástico autoadherible y en oscuridad, luego se filtró sobre
papel filtro de uso doméstico, obteniéndose GA y GE del día 0 (d0).
Pruebas de análisis cuantitativo y cualitativo

para saponinas y monitoreos
Todos los ensayos se realizaron por triplicado. A los extractos GA y GE

se les determinaron volumen, pH y grados brix (oBx). En este mismo día
(d0) se ensayó la capacidad de espuma (Subieta et al., 2011) como método
indirecto para determinar concentración de saponinas y que consiste en
medir la columna de espuma provocada por la solución contenida en tubos
de ensayo de 16 mm de diámetro (Ø). El GE fue ensayado para espuma
con 0.5 mL, la mitad del GA, pero ajustado a 1 mL con agua (como marca
371
la técnica), lo anterior para minimizar el efecto reductor de etanol en la

formación de espuma. La curva patrón ocurrió con un estándar (Std) grado
reactivo de saponina marca Sigma. La determinación de concentración de
saponinas en GA y GE a 528nm fue realizada (González et al., 2013) con
base en la curva patrón de saponina Std. El almacenamiento y conserva-
ción de los extractos hasta el siguiente uso fue en refrigeración utilizando
recipientes herméticos no traslúcidos. Monitoreo de pH, oBx y formación
de espuma fueron determinados en GA y GE en los siguientes cuatro días.
El índice afrosimétrico IA es el número que expresa el volumen en cm3 en
que está disuelto 1 g de material saponínico para producir espuma de 1 cm
de altura en un tubo de 16 mm (Ø) que contiene 10 ml de soln. (Foy et al.,
2005). Se prepararon soluciones (GA, GE y la saponina std.) al 0.5% para
ensayar el método del IA. Las reacciones de identificación de saponinas
por color Salkowski, Liebermann-Burchard y Molish (o α-naftol) fueron
ensayadas para los extractos de acuerdo con Foy et al. (2005).
Efectores en la capacidad de espuma de las

saponinas del guishe de agave lechuguilla
Finalmente, se evalúo el efecto del pH, sal NaCl y azúcar sacarosa en

la formación de espuma. Respecto del pH, alícuotas de los extractos
GA, GE y la saponina Std fueron ajustadas (utilizando NaOH 0.1N
o HCl 0.1N) a pH 4.0, 6.0, 7.0, 8.0 y 10.0, posteriormente se ensayó
el método de espuma rutinario. Por otra parte, en tubos de ensayo se
pesaron cantidades de sal o azúcar que ajustaran (en volumen final
de 1 mL) las concentraciones individuales de 1.0, 2.5, 5.0 y 10.0% y
se continuó con la técnica ordinaria para determinación de espuma.
Extracción de saponinas, métodos de

cuantificación e índice afrosimétrico
El extracto de GA al d0 presentó pH 4.5 y se modificó hasta pH

4.2 (d4), en tanto para GE se observó invariable (4.9-4.8). Los re-
372
sultados de las determinaciones, según la metodología, se presentan

en la Tabla 1. De acuerdo con los valores de oBx (d0) 5.35 ± 0.49 y
14.60 ± 0.70 para GA y GE respectivamente, el solvente etanol al
50% extrajo 1.73 veces más sustancias que el agua desionizada; sin
embargo, la técnica no asegura exclusividad de saponinas. La mejor
evidencia cualitativa de sustancias jabonosas o saponinas es la for-
mación de espuma. El método de espuma ensayado con saponina
Std resolvió la curva patrón [Ec. 1: mg=(mm-5.39)÷6.29, r2=0.99] y
con ello se concluyó que el extracto GA presentó una concentración
de 3.64 mg/mL, así que el rendimiento es 22.24 mg/g-guishe o 2.22
% de saponinas en el guishe. En analogía, para GE la concentración
resultante fue 5.82 mg/mL que conllevan a 32.04 mg/g- guishe o
3.2036% saponinas en guishe. Sharma et al. (2023) presentan una tabla
con % de saponinas totales para alimentos, pero no figuran agaves;
sin embargo, la Yuca schidigera es de la familia agavacea y le refieren
un valor de 10%. Existe amplitud de valores en el listado, así para
hojas de betabel (Beta vulgaris) y alfalfa (Medicago sativa) reportan
5.8 y 0.14-1.71 % respectivamente.
Tabla 1. Determinaciones de pH, concentración de los

extractos de guishe e Índice Afrosimétrico
Determinación GA (Guishe Acuoso) GE (Guishe Etanólico)
pH (día 0 → día 4); °Bx (día 0) 4.5-4.2; 5.35 ± 0.49 4.9-4.8; 14.6 ± 0.7
Método de espuma
mg=(mm-5.39)÷6.29, r2=0.9211 3.64 mg/mL 5.82 mg/mL
• Concentración (saponina/extracto) 22.24mg/g (2.22%, P/P) 32.03 mg/g (3.20%, P/P)
• Rendimiento (saponina/guishe)
Método espectrofotométrico (528 nm)
111.82 mg/mL 5.82 mg/mL
mg=(Abs-0.0791),r2=0.9975
(11.18%, P/P) 32.03 mg/g (32.20%, P/P)
• Rendimiento (saponina/guishe)
Índice Afrosimétrico IA* Interferencia del etanol en
21.55 mg de saponinas para
(usando 3.34 mg/mL, la formación de espuma,
formar 1 cm de espuma.
[mm=(0.41 mg+1.1609),r2=0.9688] hizo inviable la medición.
* Saponina estándar [mm=0.15 mg+11.18, r2=0.954], obtuvo 136.08 mg de IA.
La cuantificación de saponinas, a través de la absorban-

cia a 528nm, requirió de curva patrón con saponina Std [Ec. 2:
373
mg=(Abs-0.0676)÷0.0791, r2=0.9975]. El cálculo del rendimiento

determinó 111.82 mg/ mL o bien 11.18% de saponinas en GA, en
contraparte, los valores para GE fueron 154.48 mg/mL y 15.44%.
Estas cifras son más de tres y cuatro veces superiores a las preestable-
cidas con metodología de formación de espuma (Ec. 1); sin embargo,
parece mantenerse una relación de 0.7 entre los rendimientos de las
muestras (GA y GE) para una misma metodología, espuma o espec-
trofotométrica (2.22/3.2=0.69 y 11.18/15.44=0.72). Alcohol etílico
50% mejora la extracción de saponinas, pero también de contaminan-
tes, como lo revelan ambos métodos de cuantificación. Guzmán et al.
(2013) ensayaron en sus mediciones de saponinas, de igual forma, el
método de espuma y el espectrofotométrico a 528 nm para muestras
de granos andinos, 15 de cañihua, 1 de quinua y 1 más para quentu,
encontraron diferencias en la cuantificación de los métodos, por
ejemplo, para las 15 muestras de cañihua 7.5-21.5 mg/ g en espuma
frente a 8.7-43.2 mg/g en espectrofotométrico, aunque fueron menos
distantes que lo determinado con el guishe. Es interesante saber que
quentu con abundancia de saponinas no presentó gravosa diferencia
de valores entre los métodos (121.6 mg/g vs 112.5 mg/g). Para el
guishe de lechuguilla se recomienda el método de espuma porque no
excedió los oBx determinados para ambos extractos, a diferencia del
espectrofotométrico. El IA determinó que para GA la altura de 1 cm
de espuma corresponde a un tubo hipotéticamente preparado con
21.5588 mg de saponinas (fundamentado en 3.34 mg / mL como valor
más exacto y su propia curva patrón [Ec. 3: mm=(0.4100mg+1.1609),
r2=0.9688]. Aunque se sugiere cuidado para la interpretación de 21.55
mg, debido a la variabilidad en la determinación de la concentración
según el método. No se realizaron los ensayos para GE por anticipar
IAs subestimados a consecuencia del efecto reductor de espuma
que provoca el etanol presente. Escasos trabajos reportan IA; sin
embargo, Foy et al. (2005) determinan un valor de 200 para Agaricus
bisporus, mencionan que un valor <20 prácticamente no contiene
saponinas. El IA puede resultar de utilidad como base analítica para
evidenciar la eficiencia de las etapas de purificación o seguimiento
de producto saponínico.
374
Pruebas químicas de identificación de saponinas
Las reacciones de color para identificar saponinas Salkowski, α-Naftol

o Molish y Liebermann-Burchard dieron positivo en todos los casos,
eso se observa en la Figura 2 izquierda, central y derecha, respecti-
vamente, con dos concentraciones (15 mg: A, B, C; 7.5 mg: A´, B´,
C´) de GA (A´, A), GE (B´, B) y saponina Std o control (+) (C´, C),
además de un control (-) de agua desionizada (D).
Figura 3. Pruebas cualitativas de color para identificar saponinas. Izq. Salkowski,

Centro α-Naftol o Molish, Der. Liebermann-Burchard. Fuente: elaboración propia.
Efectores en la capacidad de espuma de las

saponinas del guishe de agave lechuguilla
El efecto de pH en la formación de espuma básicamente fue inva-

riable para el GA en todos los pHs evaluados. El máximo valor de
espuma (37.80 mm) ocurrió a pH 7.0 con una diferencia del 20.61%
para el menor (pH 4.0), de 30.01 mm, aproximadamente el doble
de la desviación estándar (9.89%) de las lecturas triplicadas. Similar
situación ocurrió para GE. Lo anterior es un asunto favorable si se
desea utilizar las saponinas del guishe de agave para gama de produc-
tos de bebidas o alimentos sin que el pH interfiera con la formación
de espuma. La evaluación de efecto de sal y azúcar fue realizada a
pH original de los extractos. Los resultados son presentados en la
Figura 4. La sal NaCl redujo la formación de espuma para GA, GE y
saponina Std directamente proporcional a la concentración de 1 a 10
%; sin embargo, GE fue mayormente afectado alcanzando 53.42%
de reducción, revelando una posible sinergia del etanol y la sal, esto
se presenta en la Figura 4 (barras derechas de concentración 10%).
375
Figura 4. Comparativa de los efectores sal (NaCl) y azúcar de caña

(sacarosa) para formación de espuma en Guishe Acuoso (GA), Guishe
Etanólico (GE) y estándar (Std). Fuente: elaboración propia.
En contra parte, la sacarosa o azúcar de caña presentó insignifi-

cante afectación en la formación de espuma para GA y saponina Std
(ver figura 4) (barras izquierdas de concentración), pero nuevamente
GE (con etanol presente) fue el de mayor afectación, reduciéndose
en 21.71% con sacarosa presente. En la literatura científica no existe
documentación similar con estos aditivos (sal y azúcar), ni pH. Sin
embargo, se destaca que los extractos de guishe se comportaron
similar a la saponina estándar (Std) con los tres efectores.
Conclusiones
Los rendimientos de sustancias espumosas a suponer saponinas en el

guishe de lechuguilla y el atractivo valor de índice afrosimétrico (IA)
invitan a profundizar en investigaciones para aplicaciones de diversos
productos espumosos, por ahora los de la industria de alimentos des-
tacando la repostería, de bebidas desde frapés, cafés, vinos, cervezas,
entre otros. Lo anterior con la gestión oportuna de las regulaciones
oficiales para el uso en la dosis de ingesta sin riesgo, recordando se
376
trata de sustancias “horméticas”. Sin embargo, las aplicaciones de

saponinas del guishe de Agave lechuguilla se consideran fructíferas a
muchos campos de las industrias como agricultura, farmacia, cos-
mética y, por supuesto, alimentaria, tan solo para este único atributo
de capacidad de formación de espuma.
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378
5
Aspectos socioculturales del agave:
normatividad y patrimonio
5.1 PROYECTO LAM: UNA ALTERNATIVA PARA LA
CONSERVACIÓN DE AGAVES REGIONALES DE
OAXACA
Matías Domínguez-Laso1* y Graciela C. Angeles Carreño1*
RESUMEN
Proyecto Lorenzo Ángeles Mendoza (PLAM ) es un proyecto ema-

nado de una cooperativa familiar que tiene como objetivo el rescate,
conservación y propagación de agaves a través de semillas. Aunado a
estas acciones, el proyecto también plantea diseñar una metodología
para un manejo agroecológico, así como documentar las estrategias
biológicas y reproductivas del maguey. De esta manera, proyecto
LAM se define como un proyecto local de innovación, generación
de conocimiento y educación, a través de modalidades de ciencia
ciudadana y escuelas campesinas para estimular la participación de
la comunidad en el cuidado del medio ambiente y específicamente
de los agaves de su región.
PALABRAS CLAVE: Proyecto LAM, agaves, proyectos locales,

conservación de agaves, banco de semillas de agave, rescate de agaves,
germoplasma, ciencia ciudadan
1
Proyecto LAM A.C., Iturbide s/n Santa Catarina Minas, Oaxaca.
*oaxaca@proyeclam.org
381
Proyecto LAM: una alternativa para la conservación de agaves regionales de Oaxaca
Introducción
El género Agave es endémico de América, contiene aproximadamente

210 especies, 159 se distribuyen en México (75% del total) y 129 son
endémicas del país (81%) (García-Mendoza, 2011; García-Mendoza et
al., 2019). En el estado de Oaxaca se conocen entre 54 y 58 especies
de agave (Starr, 2021; García-Mendoza, 2004), cifra que representa
cuando menos una tercera parte del total nacional y lo coloca como
el estado con mayor riqueza y diversidad de agaves.
Dentro de los principales usos de esta planta está la producción de
mezcal, bebida que ha ganado fama internacional en los últimos 10
años. Derivado de dicho éxito, se ha generado una dinámica de cultivo
y explotación exponencial de la planta, provocando un desequilibrio
en la tasa de reemplazo de los agaves mezcaleros, principalmente en
el estado de Oaxaca. Pues es aquí donde se produce hoy día más del
85% del mezcal envasado.
Oaxaca entonces, además de ser el estado con mayor volumen
de producción de mezcal, también lo es en la extracción de agaves
silvestres y poco a poco ha ido cambiando la vegetación nativa por
cultivos intensivos de maguey espadín. Paralelamente, el aumento
en el número de palenques (fábricas de mezcal) que consumen agua
y leña para la producción de la bebida ha generado la preocupación
de algunos productores locales quienes, preocupados por el futuro,
han creado iniciativas para contrarrestar el efecto antes mencionado.
Un caso particular es la Cooperativa Familiar Mezcal de los Ángeles,
proyecto que tiene su origen en el año 1978 y se ubica en el municipio
de Santa Catarina Minas. El proyecto integrado hoy día por cuatro
hermanos y su madre, son de los pocos proyectos que cuentan con
la cadena completa, produciendo desde la semilla hasta la venta de la
botella.
Guiado bajo la filosofía de don Lorenzo Ángeles Mendoza, el pa-
dre de la familia, quien falleció en 2016 y en honor al cual en 2018 se
creó el Proyecto Lorenzo Ángeles Mendoza (PLAM), con el objetivo
de rescatar, conservar y propagar agaves mezcaleros de su región a
través de semillas.
382
Matias Domínguez-Laso y Graciela C. Ángeles-Carreño
Siendo Santa Catarina Minas una comunidad productora de mezcal

donde el esquema consistía en una organización regional en la que
algunos municipios abastecían de la materia prima, Minas compraba
los magueyes para procesarlos y toda la región compraba el mezcal,
pues el consumo era a ese nivel, únicamente regional.
A inicios de este siglo, todo el esquema de producción se vio
afectado por la llegada de capitales que fueron desarticulando los
mercados regionales, así como los criterios para la compra del ma-
guey1. Lo anterior se vio reflejado en la primera crisis de maguey
en Oaxaca, la cual no involucraba la escasez o sobreproducción de
espadín, sino la escasez del resto de especies empleadas para producir
mezcal, ya fuera por la sobreexplotación en el caso de los silvestres
o bien porque los intermediarios comenzaron a comprar magueyes
jóvenes para abastecer la demanda de los cientos de palenques que
han ido poblando gran parte del estado.
Aunado al tema de la sobreexplotación, la instauración del mo-
nocultivo del maguey espadín se fue convirtiendo en un foco de
atracción de plagas y enfermedades que se cree fueron traídas a estas
regiones a partir de la entrada de camiones procedentes de Jalisco para
llevarse el maguey comprado en Oaxaca. Es decir, como resultado
de una falta de control fitosanitario en la región agavera de Oaxaca.
Considerando los elementos antes mencionados, PLAM se fue
encontrando más retos que atender, con miras a proteger el germo-
plasma de la región bajo una mirada ecológica o libre de pesticidas
y agroquímicos, así como un laboratorio in situ donde realiza el se-
guimiento de la vida de estas plantas, así como el monitoreo de su
reproducción a través de la fenología de los agaves, documentando
los procesos de polinización, floración y reproducción de las distintas
especies de la colección. De esta manera su huerto madre es de donde
se provee de semillas para reproducir sus propios agaves y de esta
manera asegurar su materia prima, al tiempo que se ha convertido en
el primer banco de semillas de agave en la Región.
1
En el pasado, la compra de maguey se hacía por pieza, surco, ciento, docena o
camioneta. Actualmente todo el maguey se vende por kilo, criterio introducido
por los tequileros que han estado comprando maguey en Oaxaca desde 2005.
383
Objetivo
Dadas las características del proyecto, el objetivo de proyecto LAM

está organizado en 4 objetivos específicos:
1. Ser un proyecto integral de conservación, manejo y aprovecha-

miento sustentable de agaves regionales.
2. Compartir con pequeños productores de agave los conoci-
mientos generados a través de la metodología participativa de
campesino a campesino.
3. Ser un espacio de innovación y generación de conocimiento
o de ciencia ciudadana, para estimular la participación de la
ciudadanía en el cuidado de la naturaleza y el medio ambiente.
4. Conformar el primer banco de semillas de agave en la Región
de Valles Centrales en el estado de Oaxaca.
Como ya hemos señalado, PLAM cuenta con dos parcelas o huertos

madre, ambos ubicados en la comunidad de Santa Catarina Minas.
Estos representan el laboratorio vivo, desde el que se documenta in
situ el proceso de reproducción y propagación de los agaves.
La colección de agaves de PLAM está conformada por un total de
24 especies, de las cuales 13 crecen de manera natural o por cultivo
en los municipios de la región donde la comunidad de Santa Catarina
Minas históricamente cosechó agaves; mientras que las 11 especies
restantes son especies que tienen importancia ecológica y de conser-
vación y se encuentran distribuidas en la misma zona.
Partiendo del objetivo planteado en 2022, que consistió en do-
cumentar la fenología floral, el primer paso a seguir fue la revisión
bibliográfica para documentar los estudios sobre taxonomía, distri-
bución, fenología y conservación de agaves. A partir de la revisión
bibliográfica se pudo establecer la metodología para su documenta-
ción, registro, toma de datos y seguimiento.
384
En el registro realizado sobre la fenología floral se monitorearon

10 agaves que iniciaron su estado reproductivo en el 2021, los cua-
les se enumeran a continuación: 2 Maguey blanca (Agave americana),
2 Maguey sierruda (Agave americana americana), 3 Maguey sierrudita
(Agave americana), 1 Cuishe (Agave rhodacantha), 1 Agave tobalá (Agave
potatorum). Dado que PALM cuenta con un sistema de registro y
monitoreo de los agaves del huerto madre, el registro inicia con la
aparición del escapo floral. El registro inició con la medición semanal
de los quiotes desde su aparición hasta el inicio de la floración, con
la finalidad de registrar el desarrollo del escapo floral o quiote, así
como la formación y desarrollo de las panículas florales y la duración
del periodo de floración (Cuadro 1).
Cuadro 1. Relación de especies de agaves que fueron monitoreados durante el año 2021
Periodo de Periodo de Tamaño
Nombre común Periodo de floración
crecimiento de quiote crecimiento de copa final de
y científico quiote
Inicio Término Inicio Término Inicio Término
Blanca (Agave americana) 19/02/21 21/05/21 09/04/21 21/05/21 03/06/21 09/07/21 8.68m
Blanca (Agave americana) 08/03/21 21/05/21 30/04/21 21/05/21 27/05/21 26/06/21 7.35m
Sierruda (Agave
10/02/21 21/05/21 09/04/21 21/05/21 07/06/21 13/07/21 7.72m
americana americana)
Sierruda (Agave
12/02/21 18/03/21 Planta dada de baja por infestación de picudo 4.32m
americana var. americana)
Arroqueño (Agave
22/03/21 21/05/21 23/04/21 21/05/21 23/06/21 23/07/21 5.76m
americana var. oaxacensis)
Sierrudita (Agave americana) 01/02/21 21/05/21 01/04/21 21/05/21 02/06/21 12/07/21 7.76m
Cuishe (Agave rhodacantha) 02/03/21 21/05/21 19/04/21 21/05/21 09/06/21 23/07/21 5.20m
Tobala (Agave potatorum) 04/05/21 13/08/21 05/07/21 20/08/21 03/08/21 18/08/21 3.18m
Fuente: Registros obtenidos de la base de datos de plantas madre de PLAM 2021.
De manera individual, en cada muestra de flores de la planta madre

se observó la preantesis, que se refiere al crecimiento de los botones
florares maduros cuando pasan de ser vegetativos a reproductivos; así
como la antesis, que es cuando inicia la apertura floral donde ocu-
385
rre el despliegue de los sépalos, tépalos, estambres y pistilo a través

del tiempo que sucede la antesis (periodo que tarda un botón floral
desde que abre hasta que es polinizado y se convierte en fruto o en
caso contrario es abortado y se cae). Este proceso se documentó por
medio de registros fotográficos, con lo que se generó un banco de
imágenes de la secuencia del desarrollo floral.
Para poder documentarlo se emplearon dos técnicas fotográficas:
1.- Macrofotografía; la cual amplia el tamaño del objeto a registrar,
con la finalidad de observar detalladamente la flor y sus partes, ya que
algunas partes no pueden observarse a simple vista. 2.- Fotografía
de fluorescencia visible inducida por radiación ultravioleta (UVIVF).
La cual tiene como objetivo observar el color mediante el cual los
polinizadores nocturnos ven las flores, con lo que podemos identificar
una de las estrategias de la planta para poder ser polinizada.
Durante el proceso de floración en 2022, se documentó el proceso

de floración de 10 ejemplares de agave localizadas en el huerto madre
de PLAM con la finalidad de responder algunas preguntas de las que
no se encontró respuesta durante la documentación del tema.
Algunas de las preguntas planteadas fueron: ¿Cuáles son las etapas
por las que pasa una flor de agave? ¿Cuántos días mantiene la flor su
vitalidad? ¿Cómo se desarrollan sus órganos reproductivos? ¿Cuán-
to tiempo dura el proceso completo? ¿Cómo pueden identificar los
polinizadores la ubicación de los quiotes floreciendo?
Para responder estas preguntas, entre los meses de junio y julio de
2022 se realizó la documentación escrita y fotográfica de 10 agaves de
las especies americana, rhodacantha y potatorum localizadas en el jardín
de plantas madre de PLAM.
Como se sabe, los agaves al llegar a la madurez desarrollan una
inflorescencia, conformada por un escapo alto, semileñoso y ter-
minal en forma de espiga donde se ubican las flores (Figura 1). Al
ser monocárpicos, la florescencia acontece sólo una vez en su vida,
dependiendo de la especie, esto ocurre entre los 5 y los 30 años
386
(Gentry, 1982; Good-Avila et al., 2006). La forma de la inflorescencia

ha sido empleada para separar el género en dos subgéneros: Littaea
con forma de espiga densa (espiciforme) o racimo (recemosa), y
Agave con forma de panícula, donde las flores están en agregados
umbelados o pedúnculos florales de tamaño regular y de longitud
decreciente. El tamaño de las inflorescencias es también tan variable
como especies existentes y, generalmente, guardan proporción con
respecto a la roseta (Gentry, 1982).
Al iniciar su reproducción sexual, los agaves efectúan una rápida
elongación del meristemo apical, desplegando como escapo floral o
inflorescencia que sobrepasa la altura del resto de las especies vegetales
asociadas a ellas; conforme alcanza su altura máxima, emergen sus
flores directamente del escapo donde se puede decir que salen ramas
y sobre ellas una panícula de botones florales (Jaques-Hernández &
Salazar, 2009).
Figura 1. Crecimiento del quiote (escapo floral) de tres especies de agave A)

A. potatorum, B) A. lyobaa y C) A. marmorata que señala el inicio de la etapa
reproductiva, ejemplares albergados en PLAM (Fotografía M. Domínguez-Laso)
387
La mayoría de las especies del género Agave son consideradas como

surculosas, lo que implica que cuentan con dos mecanismos biológi-
cos de reproducción: sexual y asexual. En la reproducción sexual se
realiza un intercambio genético donde el resultado es la formación
de semillas. La reproducción por semillas (reproducción sexual) es
de gran importancia debido a que garantiza el mantenimiento y ge-
neración de la variabilidad genética en las poblaciones, o segregación
de las plantas hijas y favorece la colonización de nuevos individuos
(Magaña-González et al., 2007; Jacques-Hernández & Salazar, 2009).
El éxito de la fenología floral determinará la capacidad de pro-
ducción de semillas, así como la capacidad de la germinación y de
la sobrevivencia de las plántulas a largo plazo (Angeles-Carreño &
Domínguez-Laso, 2022).
En contra parte, la reproducción a través de hijuelos o bulbos aé-
reos (reproducción asexual) es la forma de reproducción más efectiva
para algunas especies (Gentry, 1982). Tras la documentación de la fe-
nología floral se pudo apreciar una serie de cambios morfológicos con
la antesis o apertura floral, mismos cambios que son realizados como
una respuesta a estímulos ambientales en la etapa que se denomina
inducción a la floración y consiste básicamente en la transformación
del ápice caulinar que pasa de vegetativo a reproductivo; es decir, deja
de producir hojas para formar flores (Troiani et al., 2017).
Lo anterior permitió determinar que la mayoría de las especies en
floración presentes en Proyecto LAM pertenecen al subgénero Agave,
siendo las especies documentadas Maguey blanca (Agave americana)
Maguey sierruda (Agave americana americana), Maguey sierrudita (Agave
americana), Cuishe (Agave rhodacantha) y Agave tobalá (Agave potatorum)
con un total de 10 quiotes observados (Figura 2).
388
Figura 2. Quiotes de agaves en Proyecto LAM

2021 (Fotografía: M. Domínguez-Laso).
En la mayoría de los agaves en floración se pudo observar que la an-

tesis de las flores inició al atardecer y permaneció en este proceso entre
cuatro y cinco días. La fase estaminada de la flor (fase masculina) presentó
una duración de dos noches; en la tercera noche ocurrió la dehiscencia
de las anteras. Al término de la fase estaminada, la flor entró a la fase
pistilada (fase femenina) y, por último, en la cuarta noche se presentó la
máxima elongación del pistilo y la receptibilidad del estigma (Figura 3).
Figura 3. Proceso de la antesis de las flores de maguey, iniciando con el

rompimiento de floración, fase estaminada y fase pistilada de A) A. americana,
B) A. potatorum y C) A. rhodacantha (Fotografía: M. Domínguez-Laso)
389
Por otro parte, se pudo observar que la producción de néctar se

presenta durante toda la antesis de la flor (tanto de día como de no-
che), debido a la hidrólisis enzimática que transforma el polisacárido
de reserva en los azúcares simples que conforman el néctar, el cual
atrae a un amplio número de especies nectarívoras para llevar a cabo
la polinización, no obstante que este esfuerzo reproductivo signifique
su muerte (Jaques-Hernández & Salazar, 2009). Así mismo, confir-
mamos que la mayor producción de néctar ocurre durante la noche,
tal como lo describe Rosas-Guerrero et al. (2014).
Dado que los agaves presentan síndrome floral, como la poli-
nización nocturna quiropterofilia (síndrome de polinización en el
que las plantas están adaptadas para atraer murciélagos), así como
la dehiscencia de las anteras, momento en el que abren liberando el
polen que será transportado por alguno de sus polinizadores y pos-
teriormente da pie a la máxima receptibilidad del estigma (Figura 4),
se concluye que este patrón de biología floral es similar a lo repor-
tado por diversos estudios sobre otras especies de agave en el norte
y occidente de México realizados por Arizaga et al. (2000); Slauson
(2000); Molina-Freaner & Eguiarte (2003); Castillo-Hernández &
Treviño-Carreón (2009).
Figura 4. Dehiscencia de las anteras, la receptibilidad del estigma con

polen adherido a la pared donde secreta el líquido estigmático que
será el que lo canalice al ovario (Fotografía: M. Domínguez-Laso)
390
Como parte de sus estrategias reproductivas, la planta cuenta con

estructuras especializadas: tejido epidérmico periantal, el cual contacta
directamente con agentes abióticos (luz, humedad, calor) y bióti-
cos (animales polinizadores). Estas estructuras pueden favorecer la
atracción de polinizadores o, por el contrario, repeler a los ladrones
de polen y néctar (Whitney et al., 2009 a y b; Ojeda et al., 2012). A su
vez, estas estructuras pueden generar refracción de la luz durante la
noche (Figura 5). Tal como se pudo evidenciar a través del registro
fotográfico, donde se constata que, durante la noche, las flores son
más visibles, reconocibles y atractivas para los polinizadores.
Un rasgo floral que se ha demostrado en otros estudios es el de
los patrones de color contrastante, ya que estos pueden actuar como
guías para los polinizadores y ayudarlos a buscar alimento al resaltar
la ubicación de las flores, o bien pueden aumentar la visibilidad al
usar colores que contrastan fuertemente.
Los patrones pueden ocurrir en el rango de longitud de onda
visibles para el ojo humano, pero también son comunes en la región
del espectro ultravioleta (Whitney et al., 2009c).
Lo anterior fue documentado a través de una serie de fotografías
de fluorescencia visible inducida por radiación ultravioleta (UVIVF).
Este fenómeno es producido cuando ciertos materiales que emiten
luz visible son expuestos a este tipo de luz. Esta técnica fue empleada
con la finalidad de indagar las estrategias de la planta para atraer a
sus polinizadores, a través de las guías de néctar que contrastan con
la flor y estas a su vez emiten un mensaje visual para atraerlos.
391
Figura 5. Panícula de la flor de maguey, visión normal y visión de la iridiscencia

expresada con el uso de la técnica UVIVF (Fotografía: M. Domínguez-Laso)
La iridiscencia expresada con el uso de la técnica UVIVF en las

flores de agave demuestra que los patrones florares ayudan a los
polinizadores a orientarse y podrían usar la direccionalidad del color
para alimentarse de manera más eficiente (Figura 5). Sin embargo,
se requieren más estudios para poder determinar si es a través de
estos mecanismos estructurales cómo las flores muestran a los poli-
nizadores su ubicación y con ello contribuyen de manera positiva a
la polinización cruzada.
Por otra parte, en cuanto a la técnica de registro, dado que existe
poca información al respecto, es necesario seguir experimentando
para mejorar los resultados y tener mejor interpretación de cómo los
patrones florares ayudan a los polinizadores a ser atraídos y orien-
tados a las flores.
Conclusiones
La documentación fotográfica de la fenología floral confirma que las

flores de los agaves presentan síndrome floral de quiropterofilia, son
más fértiles durante la noche, lo que significa que las plantas están adap-
tadas para atraer murciélagos como polinizadores nocturnos (Figura 6).
392
Lo anterior se demuestra tras observar la elongación del pistilo

durante la quinta noche y el cambio del estigma a una forma excitada
y la secreción de un líquido viscoso que permite que el polen quede
atrapado cerca del estigma (Figura 4).
Figura 6. Registro de algunos polinizadores nocturnos como

murciélagos del género Leptonycteris en PLAM durante el estudio de
fenología floral de agaves (Fotografía: M. Domínguez-Laso)
Así mismo, se comprueba que una vez que existe el rompimiento

de floración, la planta produce néctar durante 24 horas continuas,
lo que permite a diversos insectos y aves visitar la planta a lo largo
del día para alimentarse; sin embargo, sólo los visitantes nocturnos
son quienes realmente realizan la acción de polinización de la planta.
A través de la fotografía UV pudimos concluir que aun cuando
los agaves se encuentren en zonas totalmente obscuras (sobre todo
en su hábitat natural), emiten una refracción de la luz que permite
a los murciélagos y polillas identificar su posición para alimentarse;
siendo esta coloración una estrategia para facilitar el trabajo de los
polinizadores, asegurando la sobrevivencia de la especie.
Finalmente, se tiene la hipótesis de que una vez que un murciélago
encuentra un grupo de agaves floreciendo, hace un registro del lugar
y cada año vuelve sobre esa ruta en busca de alimento, por lo que será
necesario plantear estudios que nos permitan documentar la incidencia
de los murciélagos que visitan cada año el jardín de plantas madre.
393
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396
5.2 RESILIENCIA SOCIOCULTURAL EN EL ALTO
MEZQUITAL, HIDALGO: EL MAGUEY COMO SÍMBOLO
DE IDENTIDAD Y SUBSISTENCIA
Doris Arianna Leyva-Trinidad1, Abel Alberto Verdugo-Fuentes2*, Sergio

Erick García-Barrón3 y Juan Pablo Pérez-Camarillo4
RESUMEN
El maguey es un elemento representativo en la vida de los pueblos

mesoamericanos y la historia cultural del altiplano mexicano, pero a
pesar de su importancia cultural, social, ambiental y económica en la
cultura hñähñu, su cultivo ha disminuido. El objetivo de este estudio
es profundizar en la motivación que impulsa a los agricultores de El
Cardonal, Hidalgo, a continuar con el cultivo del maguey, a pesar de
la desvalorización y pérdida de identidad que ha experimentado esta
planta. El trabajo se realizó empleando técnicas cualitativas como
entrevistas semiestructuradas (n=100) a profundidad con informantes
claves (n=10), así como observación participante. La permanencia del
maguey se mantiene a pequeña y mediana escala porque forma parte
de la economía campesina a nivel familiar y comunal. A nivel familiar
se practica una agricultura temporal con la siembra intercalada de
maíz, frijol y otras especies asociadas al metepantle. La producción
1
Coordinación de Desarrollo Regional, Centro de Investigación en Alimentación
y Desarrollo, A. C. Carretera Gustavo Enrique Astiazarán Rosas Núm. 46, Her-
mosillo, Sonora, 83304, México.
2
Departamento de Biotecnología y Ciencias Alimentarias. Instituto Tecnológico
de Sonora. Calle 5 de febrero 818 Sur. Col. Centro. Cd. Obregón, Sonora, 85000,
México. * abel.verdugo@itson.edu.mx
3
Biotecnología industrial, Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología
y Diseño del Estado de Jalisco, Camino Arenero No. 1227, El Bajío, CP 45019,
Zapopan, Jalisco, México.
4
Prestador de Servicios Profesionales
397
Resiliencia sociocultural en El Alto Mezquital, Hidalgo: el maguey como símbolo...
y comercialización de barbacoa de borrego es uno de los usos más

destacados del maguey en la cultura hñähñu, así como la obtención
de pulque y flores. Otros usos son la penca para la alimentación de
borregos y la obtención de fibra y aguamiel para la elaboración de
miel de maguey. A pesar de los precios poco atractivos y las plagas,
los productores persisten en el cultivo de las variedades de maguey
para satisfacer sus necesidades básicas de alimentación y vivienda.
Además, el cultivo del maguey puede contribuir al desarrollo sus-
tentable de las comunidades rurales. En conclusión, el maguey sigue
formando parte de la cotidianeidad en los modos de vida y medio
de subsistencia de las familias del Alto Mezquital. De esta manera,
su cultivo sí representa una alternativa económica y puede contribuir
a detonar el desarrollo sustentable de las comunidades rurales. Es
necesario un programa de reforestación para evitar la extinción de
la especie y fomentar su conservación.
PALABRAS CLAVE: Modos de vida, manejo del maguey Otomí.
Introducción
México está formado por 68 pueblos indígenas, en Hidalgo se encuen-

tran los otomíes, nahuas, pames y tepehuas, quienes han mantenido su
cultura y tradiciones ancestrales (Báez et al., 2012). Las lenguas principal-
mente habladas en el estado son náhuatl, otomí, tepehuas y totonaco,
siendo el náhuatl el más hablado (INPI, 2020; INEGI, 2020).
El Valle del Mezquital en Hidalgo, México, es una región importante
dividida en tres subregiones con características de suelo particulares.
Esta región alberga a la población otomí o autodenominada hñähñu
que significa HÑÄ (habla) y HÑU (nariz) (fosas nasales); el que habla
usando las fosas nasales (Arroyo Aguazu, 2020). La subregión del Alto
Mezquital es la más relevante cultural, social y económicamente, pero
enfrenta altos índices de marginación y pobreza debido a las condicio-
nes geográficas y edáficas (Cubero, 2012; Fuzailov et al., 2018; Leyva,
2020). Los habitantes de la región han desarrollado una agricultura de
398
D. A. Leyva-Trinidad, A. Verdugo-Fuentes, S. E. García-Barrón y J. P. Pérez-Camarillo
temporal utilizando conocimientos ancestrales y destacando el sistema

tradicional de metepantle, que permite la coexistencia de una diversidad
de cultivos y platillos alimentarios obtenidos de la recolección (Cara-
za-Campos, 2010; Chairez, 2010; Peña Sánchez, 2012).
Lo anterior destaca la importancia social y cultural del maguey
en México, que data de hace 10,000 años. A pesar de que México es
el centro de diversidad biológica del agave, actualmente existe una
advertencia de su desaparición debido a factores económicos, polí-
ticos, ambientales y socioculturales. Este capítulo se enfoca en las
comunidades otomíes de El Cardonal, Hidalgo, quienes preservan
la producción de maguey y sus subproductos. Además, se busca pro-
fundizar en la motivación que impulsa a los agricultores a continuar
con el cultivo del maguey, a pesar de la desvalorización y pérdida de
identidad que ha experimentado esta planta.
El Cardonal es un municipio importante en la subregión del Alto Mez-

quital, Hidalgo, México (SIAP, 2018). Tiene una superficie de 593.65 km2
y 81 localidades activas. Su clima es templado subhúmedo con lluvias
en verano, una escasa precipitación de 409 mm anuales y temperatura
promedio de 13-21°C en los meses más calurosos y su fisiografía es
de altiplano, con llanuras, lomeríos y una parte en el eje Neovolcánico.
Cuenta con varias fuentes hidrológicas y seis tipos de suelos. La flora
incluye plantas como cardón, maguey, mezquite, huizache, garambullo,
olote, liga, nopal, biznaga, pitaya, entre otras. La fauna está conformada
por águila, lagartija, coyote, camaleón, tejón, ardilla, tlacuache, onza
y una variedad de aves cantoras, insectos y reptiles. La agricultura es
de temporal, con un periodo de cuatro a cinco meses para producir
cultivos. La ganadería es escasa y se da a nivel familiar.
Trabajo de campo y análisis de la información
Se realizó una investigación exploratoria etnográfica y etnoecológica

en comunidades otomí utilizando la técnica de muestreo bola de nie-
399
ve y entrevistas semiestructuradas (n=100) y a profundidad (n=10)

(Quintana Peña, 2006; Guber, 2015). Se indagó sobre aspectos rela-
cionados con la agricultura y se analizó la información mediante un
análisis descriptivo con Microsoft Excel 2022. Se obtuvo la aprobación
de la autoridad local y el permiso de los informantes para utilizar la
información compartida.
Características de la población otomí
El estudio reveló que la edad promedio de los jefes de familia es de 51

años, con un rango de 42 a 60 para hombres y 35 a 55 para mujeres.
Las unidades de producción familiar suelen tener tres o cuatro inte-
grantes y predominan las familias nucleares (61%) sobre las extensas
(49%). Ambos tipos de familia funcionan como un organismo que
se basa en el apoyo y la cooperación de todos los integrantes de la
unidad familiar y de otras familias, mediante una lógica basada en
la división de la fuerza trabajo agrícola y actividades extra-finca, lo
cual les permite el sustento y la reproducción familiar, en donde cada
integrante cumple un rol especifico, ya sea como fuerza de trabajo o
en la generación de ingresos económicos de acuerdo con el género y
la edad. Existe una división del trabajo en donde las actividades que
demandan mayor fuerza son realizadas por el hombre; las de menor
esfuerzo y del hogar, por las mujeres e hijos, pero, además, por su
propia seguridad. Por ejemplo, el pastoreo es una actividad que de-
manda poca fuerza de trabajo y es realizada principalmente por las
amas de casa y los hijos, en donde los animales (borregos, chivos,
cabras) son llevados al monte durante casi ocho horas al día. Esta
actividad es muy característica de los municipios pertenecientes al
Alto Mezquital. Aunque la responsabilidad de las actividades agrícolas
sigue recayendo en el jefe de familia, se observa una creciente incor-
poración de las mujeres como poseedoras de la tierra y productoras
agrícolas, ya que culturalmente solo se reconocía a los hombres en
los censos agropecuarios (Deere & Twymán, 2014). Actualmente,
400
en dicha subregión se empiezan a dar ciertos “arreglos familiares”,

en donde la mujer en situaciones como migración o viudez sustituye
al hombre de manera temporal o permanente en las decisiones del
hogar y en las actividades agrícolas.
El 87% de la población cuenta con educación formal. De estos,
el 42% cuenta con estudios a nivel secundaria y solo 9% tiene es-
tudios a nivel licenciatura, lo que quizá sea una causa que facilite la
aplicación de transferencia y adopción de tecnología en los sistemas
productivos. La migración es principalmente de jóvenes y el 60%
de los encuestados tienen familiares en el extranjero, de los cuales el
47% envían remesas a sus familias. Los montos de envío varían desde
$200.00 hasta $10,000.00, con un promedio de $2,500.00 y periodos
frecuentes de remesas mensuales y semestrales.
El 70% de los productores en el Alto Mezquital practican una
agricultura tradicional, complementada con otras actividades, mientras
que el resto utiliza técnicas de agricultura de riego y se enfoca en el
cultivo de maíz, alfalfa, forrajes y hortalizas. Además, se dedican a
la cría y explotación de diversos animales para autoconsumo y venta
local. La producción en el Alto Mezquital es incipiente debido a las
condiciones del suelo y clima, lo que lleva al 53% de los encuestados
a realizar trabajos extrafinca para complementar sus ingresos (Tabla
1). Estos trabajos incluyen empleos en ciudades de la región y otros
países como Estados Unidos y Canadá, generando beneficios econó-
micos para las familias y dinamismo en las actividades productivas. Las
remesas desempeñan un papel fundamental como fuente de sustento
para los núcleos familiares, al mismo tiempo que complementan los
desembolsos relacionados con las labores agrícolas y pecuarias, así
como los costos asociados con la alimentación, atención médica,
educación, indumentaria y actividades recreativas de la familia.
En el territorio, la mayoría de la tierra es de tenencia privada (70%)
y ejidal (23%), con una superficie promedio de 2 ha y modalidad de
temporal. En México, según SAGARPA (2012), existen estratos de Uni-
dades Económicas de Agricultura Familiar, en donde la Agricultura
Familiar de Subsistencia (AFG) se caracteriza por tener una superficie
de terrenos o hectáreas de poca extensión, típica de las zonas de alta y
401
muy alta marginación. A pesar del trabajo en las parcelas y la ordenación

en El Cardonal, la actividad agrícola es de temporal y depende de las
condiciones climáticas características de las zonas áridas, en donde la
producción es prácticamente para autoconsumo. No obstante, el tipo
de agricultura es una demostración de la armonía que rige las relaciones
entre los ciclos de las sociedades campesinas y los ciclos de la naturaleza
(Granados-Sánchez, 2014). Sin embargo, los programas gubernamentales
como PROCAMPO han llevado a una mínima práctica agrícola necesaria
para recibir el subsidio, lo que genera una imagen de actividad agrícola en
la región que no es real, caracterizada por el envejecimiento del campo.
El maguey como modo de vida
En México, los agaves han sido y son de gran importancia econó-

mica y cultural para los pueblos originarios y mestizos, debido a que
han sido fuente de diversos aprovechamientos, principalmente en
zonas áridas y semiáridas. En Hidalgo, el cultivo del maguey es im-
portante para la economía familiar y comunal en el Alto Mezquital y
su empleo como alimento y fuente de fibras aún permanece. En la
región existen 6 principales variedades: maguey verde, maguey man-
so, maguey ayoteco, maguey chalqueño, maguey pua larga y maguey
xaminí, siendo este último la principal variedad en cuanto a extensión
e importancia social, cultural, económica y productiva. Además, en
idioma HñäHñu (otomí), los habitantes nombran 13 variedades de
agave (Ramsay, 2004).
Los productos derivados de las variedades de maguey ayudan a
aumentar los ingresos anuales. La agricultura temporal se practica
para autoconsumo mediante el establecimiento intercalado de maíz
(Zea mays L.), frijol (Phaseolus vulgaris L.), calabaza (Cucurbita spp.) y
otras especies como los quelites, en hileras de maguey en un siste-
ma agroforestal conocido como metepantle, lo que ha permitido la
permanencia de la cultura hñähñu. La lógica de esta combinación de
cultivos es debido a que el frijol fertiliza el suelo mediante la incor-
poración de nitrógeno, las hojas grandes de la calabaza conservan la
humedad del suelo y evitan la proliferación de arvenses y el maguey,
402
por su parte, evita la erosión del suelo y provee de alimentos y recursos

económicos durante todo el año. La producción y comercialización
de barbacoa de borrego, cuyo insumo principal son las pencas del
maguey, es una actividad importante en este sistema productivo. El
maguey Xamini o maguey pulquero, también conocido como Agave
salmiana, es la principal especie altamente valorada en la región debido
a su versatilidad y multiplicidad de usos. Sus hojas crecen en rosetas,
son grandes y gruesas, de color verde con bordes dentados y puntas
afiladas (Narváez Suárez et al., 2016). Esta especie es originaria de
México y es fundamental en los modos de vida, las estrategias cam-
pesinas, la cotidianidad, las tradiciones y la cultura de la zona.
El municipio es conocido por la producción tradicional de pul-
que, aunque en los últimos años ha disminuido debido a la falta
de magueyeras y tlachiqueros jóvenes interesados en la actividad.
Actualmente, el cultivo de maguey se utiliza comúnmente como una
forma de cerco vivo para delimitar parcelas. Hace más de 50 años el
pulque fue reemplazado por la cerveza en la región, lo que ha llevado
a una disminución en la demanda y a un bajo precio de venta. Como
resultado, en los últimos 20 años han surgido talleres y cooperativas
de aguamiel concentrado en busca de un mercado local más rentable.
La producción de pulque sigue siendo principalmente para el auto-
consumo y venta familiar, pero también se produce y comercializa la
bebida curado, que agrega valor e ingresos económicos.
El cultivo de maguey tiene múltiples usos, además de la producción
de pulque y aguamiel, como la obtención de fibra de ixtle para diferen-
tes productos, el uso de las hojas en la alimentación y construcción y
la comercialización de plantas e hijuelos entre los productores locales.
A pesar de la presión comercial debida a agentes externos, la produc-
ción de maguey se mantiene en más de 1,500 hectáreas y es esencial
el incremento de la superficie a través de programas de reforestación
sostenible. Existen esfuerzos del gobierno, instituciones estatales y
grupos de productores para impulsar y conservar esta especie en la
región, ya que su extinción tendría un impacto ambiental negativo.
Además de las formas tradicionales de aprovechamiento del maguey,
se están explorando nuevas alternativas para innovar y agregar valor,
403
como la extracción de fructanos, celulosa, producción de bioetanol

y elaboración de hidromiel. La búsqueda de nuevas alternativas per-
mitiría la conservación de la tradición y la generación de productos
derivados del maguey (Viniegra, 2021).
La economía del maguey
La agricultura de temporal en Hidalgo está en crisis, lo que ha llevado a

la falta de bienestar social y económico para los agricultores, así como
a la falta de autosuficiencia alimentaria. Si se mantiene el actual sistema
agroalimentario corporativo, los agricultores de comunidades rurales
e indígenas continuarán viviendo en la marginación, la pobreza y con
altas tasas de migración. En cuanto a la producción de maguey, es el
segundo cultivo más importante en términos de superficie destinada
a la siembra con 804 hectáreas. En 2018 se cosecharon 75 hectáreas,
produciendo 855 toneladas con un rendimiento de 11.4 toneladas
por hectárea y un valor de producción de $4,446,000 MXN. En El
Cardonal se contabilizaron 647 hectáreas destinadas a la siembra de
maguey pulquero, con una superficie cosechada de 230 hectáreas en
el ciclo agrícola 2018, lo que resultó en una producción de 18,860
miles de litros con un rendimiento de 82 miles de litros por hectárea
y un valor de producción de $135,792,000 MXN.
Tabla 1. Información estadística de la producción agrícola del sistema maguey

y maguey pulquero en el municipio Cardonal en el año agrícola 2018
Descripción Cantidad
Maguey
Superficie sembrada (ha) 804
Superficie cosechada (ha) 75
Volumen de producción (t) 855
Rendimiento (t/ha) 11.4
Valor de producción (MXN) $4 446 000.00
Maguey pulquero
Superficie sembrada (ha) 647
Superficie cosechada (ha) 230
Volumen de producción (miles de L) 18 860
404
Rendimiento (miles de L/ha) 82

Valor de producción (MXN) $135 792 000.00
Fuente: Servicio de Producción Agropecuaria y Pesquera SIAP (SIAP, 2018)
Entre los productores de maguey existe una clara diferencia, ya

que el 70% sigue practicando métodos agroecológicos en condiciones
de temporal, combinando conocimientos y tecnologías tradicionales
para sobrevivir en un entorno que no favorece la agricultura intensiva.
Esta forma de agricultura demuestra la armonía entre las sociedades
campesinas y la naturaleza (Granados-Sánchez, 2014). Un 25% de
los productores utiliza aguas residuales y tecnología para producir
hortalizas y maguey, mientras que sólo el 5% trabaja con grandes
extensiones de maguey bajo un modelo intensivo.
En el municipio del Cardonal (Tabla 1), el sistema de producción
de maguey incluye una superficie de siembra de 804 ha para el cultivo
de maguey y 647 ha para el cultivo de maguey pulquero (SIAP, 2018).
Los insumos utilizados son plántulas y/o hijuelos, y aunque no es
rentable, los productores continúan sembrando y comercializando
el maguey y sus derivados para el autoconsumo, lo que les permite
mantener su cultura ancestral. La economía campesina se basa en el
trabajo en familia y la producción para el autoabasto, utilizando es-
trategias para mejorar en cada ciclo agrícola y adaptarse a los cambios
del entorno (Altieri & Nicholls, 2013).
El maguey es un cultivo importante en la región, aunque a menudo
se asocia con pobreza y atraso cultural. A pesar de esto, los productos
derivados se comercializan localmente y generan ingresos para el 75 %
de los productores. El cultivo de maguey ayuda a detener la erosión del
suelo, pero los productores enfrentan presiones económicas y buscan
fuentes alternativas de ingresos debido a la migración y problemas
de comercialización. Es necesario desarrollar estrategias para mejorar
la cadena productiva del maguey y fomentar su cultivo de manera
sostenible para mejorar la calidad de vida de los productores y sus
familias. La preservación del cultivo se considera irracional desde la
perspectiva de los políticos y tomadores de decisiones (Landini, 2012).
405
El maguey en la alimentación hñähñu
La gastronomía tradicional del Valle del Mezquital se distingue por

ser un elemento clave de su identidad cultural, en la cual el maguey
juega un papel importante. La elaboración de los platillos tradicionales
depende de las materias primas endémicas y es fundamental asegurar
la disponibilidad de los ingredientes necesarios (García-Barrón et al.,
2022). Desde tiempos prehispánicos, el maguey ha sido un componen-
te importante en la alimentación de la región, ya sea como ingrediente
o como proveedor de otros elementos. A continuación, se detallan los
diferentes platillos donde el maguey es un componente fundamental.
Pencas de maguey para la elaboración de barbacoa: La bar-
bacoa es un platillo tradicional que normalmente se prepara con
carne de borrego, aunque también se puede hacer con pollo. Para la
cocción se utilizan hornos de tierra y las pencas de maguey son un
ingrediente fundamental para aportar sabores y aromas al platillo.
Antes de usarse, las pencas deben asarse para flexibilizarlas y envolver
la carne, evitando que esté en contacto directo con el fuego (Avilés
Cano, 2015; Larousse Cocina, 2021).
Chinicuiles: Chinicuil, del náhuatl chilocuilin, que significa “gusano
de chile”. Son una plaga que ataca al maguey (especialmente a las
especies Agave angustifolia y Agave salmiana) durante la temporada de
lluvias, horadando los tallos y hojas (Dampf, 1927; Llanderal-Cázares
et al., 2017). La forma más común de prepararlos es frita dentro de
una olla de barro y consumidos en tacos o bien en salsas rojas (Barros
& Buenrostro, 2002).
Gusano blanco de maguey (Acentrocneme hesperiaris): Larva de una
mariposa que crece en el centro de las pencas basales del maguey. La
temporada de producción y consumo es en primavera y verano. Su
origen es primordialmente en Hidalgo. Este gusano de color blanco
lejos de ser una plaga dañina, ha alcanzado una importancia a nivel
económico y un alto prestigio gastronómico, siendo apreciado por to-
dos los sectores de la sociedad mexicana. Comúnmente se consumen
tostados o fritos, acompañados con tortillas de maíz en forma de taco.
406
Gualumbos: La flor de maguey, también conocida como gualumbo

(del otomí, “uadombo”; “uada” maguey; “don” flor y “bo” quiote), es
un manjar privilegiado en la gastronomía de México. Debido a que el
maguey florece una sola vez en su ciclo de vida, los habitantes de las
comunidades indígenas no extraen todas las flores para preservar la
especie. Los gualumbos se consumen antes de florecer y se recomien-
da desflemarlos para quitar el tallo y el pistilo, dejando solo el pétalo.
Son una excelente fuente de proteína y se consumen tradicionalmente
durante la cuaresma, ya que su temporada de floración coincide con
esa fecha (Osegueda, 2021; Urbina, 2020).
Mixiotes: El mixiote es un plato tradicional del Valle del Mezquital
que consiste en carne enchilada cocida al vapor, envuelta en una pe-
lícula que se desprende de la penca de maguey pulquero. La palabra
mixiote proviene del náhuatl y se refiere a la hoja que se desprende
de la cutícula del maguey. Antes de su uso, se remoja en agua para
que esté flexible. Este platillo se prepara con carne de borrego y una
salsa de chiles, y se cree que su origen se encuentra en el sur de la
Altiplanicie mexicana (Larousse Cocina, 2023).
Pulque: El pulque es una bebida fermentada tradicional mexicana
hecha de la savia del agave pulquero, con una graduación alcohólica
de 4° a 7° GL (Lappe-Oliveras et al., 2008). Era consumido en cere-
monias en la época prehispánica y alcanzó su auge en el siglo XIX y
principios del XX, pero el cambio en los hábitos de consumo llevó a
su disminución (Fernández & Deraga, 2009; Robledo-Márquez et al.,
2021; Rojas-Rivas et al., 2019). En la actualidad, el pulque ha recupe-
rado su popularidad, especialmente entre los jóvenes consumidores
(Rojas-Rivas et al., 2019).
Ximbó: En otomí del Valle del Mezquital significa “envoltura o
envuelto” y deriva de las raíces xi (penca) y mbo (de), “dentro de la
penca”. Entre los otomíes en Hidalgo se designaba ximbó a cualquier
preparación envuelta en penca de maguey y cocida en horno de tierra
(Avilés Cano, 2015). Constituye una forma de hacer “barbacoa” utili-
zando pollo o cerdo, principalmente acompañado de verduras como
el nopal y especias, así como chiles secos molidos (Avilés Cano, 2015).
407
Principales problemas que afectan el maguey
La producción de maguey en el Cardonal se ha visto afectada por la

presencia de plagas y enfermedades que afectan el ciclo de vida del
cultivo. Las plagas y enfermedades más comunes son:
a. el hongo fitopatógeno que causa la enfermedad llamada Viruela

o negrilla causada por un hongo que produce pequeñas áreas
oscuras parecidas a manchas en las hojas. Este problema se
observó en plantas adultas y que afecta principalmente a los
hijuelos (Figura 1a).
b. Escama armada conocida como “roña”, que es ocasionada
por el insecto Acutapsis agavis que está cubierto por una capa
cerosa de forma circular y color café. Dicho insecto succiona
la savia y excreta líquidos azucarados que pueden atraer hongos
oportunistas, que a menudo también tiene la infección fúngica
llamada fumagina (Capnodium spp) (Figura 1b).
Figura 1. Plantas de maguey infectadas por viruela (a) y escama armada (b)
c. Picudo del agave (Scyphophorus acupunctatus) cuyas lar-

vas y adultos causan perforaciones en la penca y pudrición
blanda, junto con la presencia de otros microorganismos que
408
contribuyen al deterioro de la planta. Las larvas del insecto son

de color blanco cremoso, con forma de “C”, sin patas, con
cuerpo segmentado y estriado; los adultos suelen encontrarse
en la base de las pencas y en las piñas, los cuales se caracterizan
por tener un color negro brillante, mide de 1.25 a 2.5 cm de
largo con pico bien desarrollado y encorvado. El daño que se
ha observado en el cultivo es perforaciones y secreciones go-
mosas en la penca, causando pudrición blanda con ligero olor
putrefacto. Además, la presencia de una coloración de rojiza a
negra en el tallo o bola de la planta, lo que sugiere la presencia
de otros microorganismos como bacterias que contribuyen al
deterioro y muerte de la planta (Figura 2). Algunos produc-
tores consideran que las afectaciones por picudo debilitan el
sistema inmune de la planta, lo que permite que el maguey sea
susceptible a enfermedades fúngicas como Mancha gris (agente
causal: Cercospora agavicola), Marchitez (agente causal: Fusarium
oxysporum), Mancha anular (ocasionada por hongos Phoma sp.,
Alternaria sp. y la bacteria Erwinia sp.), Mancha marginal (causada
por el hongo Didymosphaeria sp. y Nectria sp.).
Figura 2. Plantas de maguey colonizadas con picudo del agave: daño

por picudo en penca (a), estados larvarios (b) y adulto del insecto (c)
Los productores de El Cardonal identifican al picudo como la

plaga de mayor importancia económica, ya que puede afectar a gran
409
cantidad de plantas y provocar pérdidas significativas en la producción

de pulque y otros subproductos del maguey. A pesar de la importan-
cia del picudo, los productores locales desconocen cómo controlar
esta plaga y no cuentan con tecnología adecuada para prevenir su
aparición. En las estrategias de control, los productores han em-
pleado trampas de feromonas atrayentes que facilitan la captura de
esta plaga; así como la quema de plantas infectadas. Sin embargo, se
sabe que el uso excesivo de pesticidas puede ser contraproducente,
ya que puede afectar la calidad del pulque y otros subproductos del
maguey. Por esta razón, los productores de la zona buscan alternativas
para controlar el picudo del maguey y el chapulín mediante podas
de saneamiento en las plantas infestadas, la limpieza de las áreas de
cultivo para evitar la propagación de los insectos y la introducción de
depredadores naturales, en el caso del picudo y gallina ciega (plaga
que causa daños a la raíz en los dos primeros años de la plantación). A
pesar de estos esfuerzos, la plaga sigue siendo un desafío importante
para la producción de maguey en la zona.
Para el control de algunas plagas, algunos productores aplican ce-
niza y cal alrededor de la planta y, escasamente, utilizan pesticidas para
combatirlas, sin embargo, la mayoría de ellos no utilizan métodos de
control biológico. Otros productores preparan el caldo bordelés (sulfato
de cobre, cal y agua), en el cual los hijuelos son sumergidos e inmedia-
tamente plantados. El manejo escaso e inadecuado del cultivo es uno
de los principales problemas que permiten la proliferación de plagas y
enfermedades. Se sugiere implementar estrategias de acompañamien-
to y capacitación técnica por parte de instituciones gubernamentales
e instituciones de investigación para el manejo óptimo de los agaves
basado en podas, eliminación de agaves enfermos, manejo del cultivo y
estrategias de control de fitopatógenos. Actualmente, Sanidad Vegetal
del estado de Hidalgo apoya a productores con feromonas (como atra-
yente) e insecticidas para la colocación de trampas de picudo, en donde
cada 15 días envían el reporte de registro de picudo en las trampas. Por
lo tanto, es urgente la reforestación escalonada con esta especie vegetal
para conservar el cultivo, el suelo y el medio ambiente y para abastecer
las demandas del mercado.
410
Conclusiones
La continua preservación de la práctica de cultivar maguey en el

contexto de las actividades diarias y los sustentos, ya sean parciales o
integrales, de las familias en la región del Alto Mezquital, permanece
como un símbolo de identidad cultural y territorial. Dentro de este
marco, la ejecución de esta actividad agrícola demuestra su capacidad
como opción económica realista, capaz de catalizar un desarrollo
sostenible en las comunidades rurales de Hidalgo. No obstante, esta
potencialidad se ve influenciada por la inherente incertidumbre que
rodea el cultivo del maguey. Dicha incertidumbre está moldeada por
una serie de factores complejos y diversos, tales como la limitada escala
de producción, la desinteresada actitud hacia el cultivo, el abandono
de las labores agrícolas, la extracción descontrolada de las pencas, la
susceptibilidad ante plagas y enfermedades, la migración de las zo-
nas rurales a las urbanas y el envejecimiento demográfico del sector
agrícola. La convergencia de estos elementos, cada uno con su propia
influencia y dinámica, da lugar a un panorama sumamente complejo
que plantea amenazas palpables y significativas a la sostenibilidad a
largo plazo de esta práctica agrícola arraigada en la tradición. La in-
teracción de factores como el cambio climático en curso, la pérdida
acelerada de biodiversidad, las transformaciones en los patrones de
consumo y la evolución de las políticas agrarias configuran un esce-
nario desafiante. Es fundamental abordar de manera integral estos
desafíos para asegurar tanto la continuidad del cultivo de maguey
como el bienestar de las comunidades rurales involucradas. Garantizar
la viabilidad futura del cultivo de maguey implica también explorar
nuevas oportunidades de comercialización y valor agregado para sus
productos derivados, de manera que las comunidades rurales pue-
dan acceder a mercados más amplios y estables. Asimismo, se debe
abogar por políticas agrarias que reconozcan la importancia cultural
y ambiental del maguey, brindando apoyo financiero y técnico para
su producción sostenible. La preservación de la práctica agrícola del
maguey no solo resguarda una tradición ancestral, sino que también
protege la diversidad biológica y contribuye a la resiliencia de los
411
ecosistemas. La atención holística a estos desafíos asegurará tanto la

continuidad de esta valiosa actividad como el bienestar perdurable
de las comunidades rurales arraigadas en su cultivo.
Agradecimientos
A los productores de maguey por compartir sus conocimientos y

experiencias.
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415
416
5.3 PERSPECTIVAS Y LIMITACIONES DEL SISTEMA
AGROFORESTAL DEL AGAVE LLAMADO METEPANTLE
Gustavo Viniegra-González1*, Alma Cruz-Guerrero1, Ernesto Favela-

Torres1, Gilberto Hernández-Cárdenas1, Nayeli A. Martha-Lucero1,
Eric Sánchez-Ortega2, Fernando de León-González3
RESUMEN
El metepantle (metl, agave; pantli, pared o barrera) es un sistema

agroforestal conformado por camellones de milpas u otros cultivos
anuales, entre hileras de agaves, principalmente Agave salmiana, fre-
cuente en los Valles Altos (Hidalgo y Tlaxcala) y destinado en forma
predominante a la producción de pulque y alimentos. La migración,
el cambio climático y la transición energética del petróleo abren la
posibilidad para que el metepantle se vuelva una estrategia agrícola
valiosa para México. Las novedades por introducir para el aprove-
chamiento de los agaves de los metepantles serían: a corto plazo, los
destilados del pulque; a mediano plazo, el uso textil y forrajero del
ensilaje de las hojas del agave y, a largo plazo, el uso de la biomasa
de esta planta para producir ácido láctico como materia prima para
la elaboración de bioplásticos. Estos usos innovadores se sumarían
al aporte que hace el cultivo del agave a la economía familiar por la
venta de pulque y la conservación de los suelos. Aquí se revisan los
datos básicos del metepantle y se presentan los escenarios para su
desarrollo.
PALABRAS CLAVE: Metepantle, economía campesina, biomasa

del agave, ácido láctico, escenarios.
1
Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Iztapalapa. CDMX
*vini@xanum.uam.
2
Instituto Tecnológico de Tepic, Tepic, Nayarit.
3
Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Xochimilco. CDMX
417
Perspectivas y limitaciones del sistema agroforestal del agave llamado metepantle
Antecedentes del agave pulquero
La agroforestería con agaves se desarrolló desde hace siglos (De-

ring, 1999; Trombold & Israde-Alcantara, 2005; Hammerl et. al.,
2015), pues existen indicios de hace más de 600 años del consumo
directo de las hojas de agave (Hammerl et al., 2015) y del pulque (Co-
rrea-Ascencio et al., 2014). Este sistema agrícola contribuyó a preservar
la biodiversidad, reforzar la identidad cultural (González-Jácome,
2003; Moreno-Calles et al., 2013) y mejorar la productividad agrícola
(Smith & Price, 1994; Albino-Garduño et al., 2015). Actualmente
es un sistema sostenible utilizado por miles de familias campesinas
ubicadas principalmente en los estados de Hidalgo y Tlaxcala que
ofrece una plataforma agrícola tradicional susceptible de mejorarse,
ya que las adaptaciones de sistemas tradicionales son más aceptables
por los campesinos que las propuestas con opciones productivistas
tipo “MasAgro” (Turrent-Fernández, 2017). Como los agaves evo-
lucionaron en zonas desérticas (Good-Ávila et al., 2006), adquirieron
alta eficiencia en el aprovechamiento del agua, según se indica en el
Cuadro 1 (Nobel, 1991). La elevada productividad de A. tequilana,
bajo condiciones limitantes de agua, ha sido confirmado mediante
observaciones agronómicas (Zúñiga-Estrada et al., 2018). Esto explica
el uso de los agaves por los pobladores originarios para enfrentar la
sequía (Nelson et al., 2012). Por esa razón, en el siglo XXI los agaves
parecen ser un recurso valioso para enfrentar al cambio climático
(Owen et al., 2016).
Cuadro 1. Comparación de la productividad de diferentes

tipos de plantas, según su metabolismo fotosintético
Metabolismo kJ/CO2 CO2/H20 Mg/(ha*año)
C3 867 0.5 – 1.5 30 - 45
C4 665 1.0 – 2.0 32 - 67
CAM 740 4.0 – 10.0 22 - 36
Datos de Nobel (1991).
Ejemplos del tipo de metabolismo.
C3: Arroz, trigo, soya, tubérculos (papa, yuca), pinos.
C4: Maíz, caña de azúcar, sorgo, sorgo dulce, pastos.
CAM: Agavácea, Bromeliácea (piña), Cactos (Opuntia).
CAM (Crassulic Acid Metabolism).
418
G. Viniegra-González, A. Cruz-Guerrero, E. Favela-Torres, G. Hernández-Cárdenas,
N. A. Martha-Lucero, E. Sánchez-Ortega y F. de León-González
Figura 1. Imágenes de metepantles de Nanacamilpa de

Mariano Arista, Tlaxcala. La imagen superior fue obtenida
de Google Maps; la intermedia, usando un Vehículo Aéreo
No Tripulado (dron); la inferior, mediante inspección
directa en terrenos del Grupo Pulmex. Elaboración
de Gilberto Hernández Cárdenas (marzo, 2022).
Los “agaves pulqueros” de los metepantles pertenecen a las es-

pecies: A. salmiana, A. atrovirens, A. americana y A. mapisaga (More-
no-Calles et al., 2013) y son usados para producir un mosto llamado
aguamiel (nehcutli en náhuatl), con 10 a 20% de azúcares reductores
(Ortiz-Basurto et al., 2008), cuya fermentación produce la bebida
pulque (octli). Su ecología microbiana incluye a levaduras y bacterias
lácticas (Sánchez-Marroquín & Hope, 1953; Escalante et al., 2004).
419
Al final del siglo XIX se producían anualmente más de mil millones

de litros de pulque en un área de más de 50,000 hectáreas situadas en
los estados de Hidalgo, México, Puebla y Tlaxcala (Ramírez-Rodrí-
guez, 2021). A la fecha sólo se producen 150 millones de litros por
año en sólo 10,000 hectáreas (Narro-Robles et al., 1992) y representan
un volumen inferior al 2% del consumo nacional de la cerveza. Esta
superficie de cultivo está compuesta principalmente por la suma
de muchas pequeñas parcelas de metepantles porque las zonas de
monocultivo o de parcelas mayores de 10 hectáreas son muy poco
frecuentes, según se puede apreciar mediante el estudio de imágenes
satelitales de las principales regiones pulqueras. En otras palabras, la
producción latifundista con el monocultivo del agave pulquero de
principios del siglo XX ha sido sustituida por la producción mini-
fundista agroforestal del siglo XXI.
Análisis de los metepantles
1) Ascenso y descenso de la industria pulquera
La historia de la industria pulquera está relacionada con los períodos

denominados: Porfiriato, Reforma Agraria y gobiernos posrevolucio-
narios (Ramírez-Rodríguez, 2018). Su descenso se inició cuando se
repartió la tierra de las haciendas sin una estrategia para diversificar y
redimensionar la producción del pulque para enfrentar a la emergente
industria cervecera. En 1964 Alfredo Sánchez Marroquín construyó en
Santa María Tecajete, Hidalgo, una instalación piloto financiada por el
Patronato del Maguey (Camacho, 2008) donde estudió la producción
de: pulque (Sánchez-Marroquín & Hope, 1953), jarabes de fructosa,
bebidas destiladas y ensilaje de agave (Sánchez-Marroquín & Rocha,
1967). Este ambicioso proyecto fue abandonado, pero fue la semilla
para la diversificación de esta industria, incluyendo la pasteurización
del pulque para su exportación (Ramírez, 2005; Flores-Paredes, 2019).
Esos desarrollos son los antecedentes de las siguientes secciones.
420
2) Análisis económico de los metepantles
Los metepantles son parte de los minifundios agrícolas ocupados

por 2.3 millones de familias que cultivan superficies de alrededor
de 2 hectáreas por unidad productiva. La producción promedio de
maíz en estas unidades es inferior a 2 Mg (toneladas) por hectárea
(Turrent-Fernández et al., 2014), la cual, aunque es baja, satisface las
necesidades básicas de aminoácidos y energía de una familia de cuatro
personas con una dieta sustentada en el maíz y el frijol.
Los datos disponibles de las milpas de Nanacamilpa, Tlaxcala
(González-Amaro et al., 2009) y los recabados por Viniegra-González
(2021) indican que, a pesar de que los agaves sólo ocupan el 25%
del área cultivada de un metepantle tradicional. Empero, el 49% de
la biomasa producida (7.6 Mg en base seca) proviene de los agaves.
Las arvenses y el rastrojo de maíz proporcionan el 35%. Los granos
(maíz y frijol) sólo contribuyen en un 16% del rendimiento total.
Esto se puede explicar por la mayor eficiencia de los agaves para la
utilización del agua en las zonas de temporal.
El balance financiero de este tipo de metepantle indica que el
valor estimado de las ventas de granos (maíz y frijol), las arvenses y
pulque es 19 veces mayor que el valor aislado de la producción de
maíz. Por lo tanto, desde el punto de vista productivo y comercial,
los agaves tienen un valor mucho mayor que la milpa, aunque el
valor no monetario de la subsistencia debe ser tomado en cuenta en
las decisiones económicas de los campesinos, como se indica en la
sección de innovación y transferencia de tecnología.
Por otra parte, las remesas de los migrantes, enviadas en 2022 desde
EUA, fueron de 58 mil millones de USD (Fundación BBVA, 2022),
los cuales, al dividirse entre 10 o 12 millones de familias, resultan en
un ingreso anual cercano a 5 mil USD. Este sería el umbral económico
para la migración que resulta imposible alcanzar mediante la venta de
los excedentes de granos, pues para obtener 5 mil dólares se necesita-
ría vender más de 16 Mg de maíz al precio internacional de 300 USD
por Mg. Esto ha sido estudiado en la zona de metepantles del Alto
Mezquital, Hidalgo (Leyva et al., 2021). En las siguientes secciones se
analiza el papel de los agaves como cultivo comercial de los metepantles.
421
Alternativas comerciales para los metepantles
El trabajo de campo y hemerográfico mostró el interés de los pe-

queños productores de agave por diversificar el aprovechamiento del
pulque y del aguamiel, según se describe a continuación.
1) Destilados del pulque
J. G. Rosáinz-Arroyo de Altzayanca, Tlaxcala, relata que antaño los

excedentes ácidos del pulque eran destilados para producir aguar-
diente. Por eso él instaló un alambique donde produce este licor
(Agroorgánico, 2017), ilustrado en la Figura 2. Un alambique similar
opera en el Rancho San Isidro de Nanacamilpa, estado de Tlaxcala. Se
tiene noticia (Moreno-Gaytán, 2022) de esos destilados en Coatepec
(Ixtapaluca) y en Axapusco, Estado de México (Echeverría, 2022). No
existen estadísticas de su producción, ni datos de su denominación
de origen o norma específica. Sin embargo, los productores indican
la importancia de la tecnología de la destilación, controlada por un
buen catador (Echeverría, 2022) y estos destilados se mencionan como
una diversificación, a corto plazo, del uso del aguamiel.
Figura 2. Alambique de acero inoxidable en el Rancho Los

Sauces, Altzayacan, Tlaxcala, para destilar aguardiente del
pulque (Cortesía de Eric Ortega Sánchez y J. Ro Sáinz)
422
2) Concentración o pasteurización del aguamiel
Para aprovechar los excedentes del aguamiel se ha desarrollado la

producción artesanal o semiindustrial de jarabes (Roldán-Cruz et al.,
2022). El efecto de la temperatura de proceso sobre la calidad del pro-
ducto ha sido evaluado (González-Montemayor et al., 2020) y se han
desarrollado modelos y análisis económicos del proceso (Rojas-Ro-
jas et al., 2021; Villavicencio-Gutiérrez et al., 2018; Viaña-Cabrera,
2014). La experiencia de campo ha mostrado tres problemas: atraso
en la tecnología de evaporación, conflictos en la organización de las
empresas comunitarias o familiares y limitaciones comerciales para
competir con los jarabes de A. tequilana. Se requiere resolver dichos
problemas para el desarrollo de esta alternativa, según se discute en
la sección de innovación y transferencia de tecnología de este escrito.
La pasteurización por medio de ultrafiltración (Palafox-González,
2017; Castro-Díaz, 2014), ozonización (Corona-Pérez, 2021) o ca-
lentamiento (Chagua-Rodríguez et al., 2020) han sido estudiadas en
el laboratorio. Los resultados mostraron un alargamiento a 20 días
para el almacenamiento del aguamiel; sin embargo, no se tiene noticia
de un escalamiento comercial de esta alternativa.
3) Producción de fibra (ixtle) y forrajes de las hojas de A. salmiana
En el manejo tradicional del metepantle, después de la producción

de aguamiel, las hojas verdes quedan como residuos; a las hojas vie-
jas, utilizadas como combustibles, se les llama mezotes. Cada roseta
(Figura 3) de una planta madura de agave suele tener 20 a 30 hojas
con pesos de 10 a 15 kg cada una. Las hojas frescas pueden picarse
para ser usadas como forraje ensilado (Figura 4) o se pueden raspar
para separar la fibra de la pulpa (Figura 5). En el Cuadro 2 se indica
que el aprovechamiento integral de las hojas duplica el valor de las
ventas de los metepantles y seguramente servirá como estrategia de
mediano plazo para mejorar la economía de los metepantles.
423
Figura 3. Roseta de hojas de una planta de Agave salmiana
Figura 4. Pesebre con hojas picadas y ensiladas de A. salmiana

(Cortesía de S. Acosta, Nanacamilpa de Mariano Arista, 2022)
424
Figura 5. Pulpa (izquierda) y fibra (derecha) obtenidas por el raspado mecánico

de las hojas de A. salmiana (Cortesía de F. Cortés-Bárcenas, febrero 2021)
Cuadro 2. Balance anual de materiales y ventas de una hectárea de metepantle*

Rubro kg/planta Plantas Pecio Unitario Valor USD/año
cosechadas USD/kg
1. Aguamiel 400 L 25 0.25 – 0.50 2,500 – 5,000
2. Pencas (20% MS) 200 - 450 25 0.05 – 0.10 250 – 1,125
3. Ixtle (20% MS) 40 – 90 25 1-2 1,000 – 4,500
4. Pulpa (80% MS) 160 - 360 25 0.25 1,000 – 2,250
5. Ovinos (11/1) 14.5 – 32.7 25 2.0 – 2.5 725 – 2,043
Sumas (1 + 3 + 5) 4,225 – 11,543

*250 plantas con 10 años de maduración. Las rosetas de las plantas de agave se con-
forman de 20 a 30 hojas, cada una de 10 kg a 15 kg. Una planta madura de A. salmiana
pesa de 800 kg a 1,000 kg con 20% de MS. No se incluyen la biomasa de las raíces, los
tallos y hojas viejas (mezotes) ni la piña hueca (mezontete) que son cerca del 50% de la masa
total. La producción ovina incluye: preñez, destete y engorda y la conversión (11/1) es
el promedio de todo el ciclo.
4) Producción de ácido láctico de la biomasa de A. salmiana
En la Figura 6 se confirma la producción de ácido láctico por la

fermentación de los fructanos en los ensilajes de agave y en medios
químicamente definidos. Este ácido es la materia prima para la pro-
ducción sustentable del ácido poli láctico, principal bioplástico biode-
425
gradable, cuya demanda proyectada para 2021 se acerca al millón de

toneladas (European Bioplastics, 2017). Por lo tanto, los metepantles
del futuro tendrían un nuevo mercado que abarcaría cientos de miles
de hectáreas con empleo sostenible para muchos campesinos y con-
tribuiría a la transición energética por la reducción de la producción
y consumo de los plásticos petrolíferos.
Figura 6. A la izquierda, la producción de ácido láctico durante el ensilaje de la

pulpa de A. salmiana sin aditivos, cada medición por triplicado. A la derecha, la
producción de ácido láctico a partir de fructanos industriales (10 g/L), enriquecidos
con hidrolizados de soya (C/N = 2.5) e inoculados con L. casei. El rendimiento fue
del 80% en función de los fructanos consumidos. Los fructanos fueron elaborados
por Nutriagaves y proporcionados por la Dra. Rosa Ma. Camacho del CIATEJ.
Escenarios para el metepantle
Los resultados aquí mostrados indican tres escenarios consecutivos

que favorecen la consolidación y ampliación de los metepantles: a)
A corto plazo, la consolidación de la producción de pulque por el
aprovechamiento de sus excedentes, mediante la producción de licores
destilados y jarabes concentrados, b) A mediano plazo, el desarrollo
de la plataforma forrajera y textil, a partir de las hojas (pencas) resi-
duales de la producción de pulque y c) A largo plazo, el desarrollo de
la plataforma industrial del ácido poli láctico a partir de la biomasa
426
de los agaves. De esa manera, los metepantles diversificados podrían

crear empleos sostenibles, mitigarían la migración, serían una estrategia
para enfrentar el cambio climático y contribuirían a la transición de
una economía basada en el petróleo hacia una bioeconomía circular.
La iniciativa forrajera a través del ensilaje de las hojas del agave,
estudiada por Sánchez-Marroquín & Rocha (1967), es fácil de llevar
a cabo, pues sólo requiere de máquinas picadoras de bajo costo que
se producen localmente. Su mercado principal es la cría y engorda de
ovinos (Pinos-Rodríguez et al., 2006) destinados a la producción de la
carne horneada llamada “barbacoa”, cuya demanda ha crecido en forma
sostenida durante los últimos 20 años y aún requiere la importación
de carne congelada (CIBO, 2013). Con esta alternativa se ampliaría la
oferta de ovinos sin que se necesite un aumento de la tierra cultivada,
pues las hojas del agave son un subproducto de la producción de
pulque, el tequila o el mezcal. Por ello, ya se está divulgando de forma
espontánea entre los productores de agave, incluyendo los que usan
los metepantles. Los estudios de Herrera et al. (1980) mostraron que el
residuo ensilado de A. sisaliana, químicamente similar a los residuos de
otros agaves, es un forraje efectivo para la engorda de rumiantes. Los
estudios en marcha en el COLPOS (Mario A. Cobos, inédito) están
orientados a evaluar a este ensilaje como sustituto de otros forrajes en
la producción de leche.
Por otra parte, la fibra del agave está siendo revalorada a escala
mundial y local porque permite elaborar bolsas y otros productos de
uso masivo que son biodegradables y pueden reducir significativa-
mente la contaminación generada por los productos de polietileno
o polipropileno de muy lenta o nula biodegradación. En la Ciudad
de México se prohibió el uso de las bolsas de plástico de un solo
uso (SEDEMA, CDMX, 2021), incluyendo las bolsas de polietileno
usadas en el acarreo familiar de los alimentos; esta disposición abrió
el mercado para bolsas reusables y biodegradables con un potencial
de más de 10,000 toneladas de bolsas de ixtle y las cadenas de va-
lor de este ramo son fáciles de construir porque sólo necesitan de
raspadoras rurales de las hojas, telares (artesanales o industriales)
y talleres de costura. Las experiencias de campo han demostrado
427
que es factible producir y vender estos artículos a buen precio y su

valor económico es el doble del valor final del mercado del forraje
convertido en barbacoa. El factor limitante es la escasa oferta de
maquinaria de raspado para las hojas de A. salmiana, que son mucho
más gruesas que las hojas de otros agaves comerciales. La figura 5
muestra la operación de una nueva máquina raspadora de pequeña
escala, aunque ya está en marcha el diseño y construcción de máquinas
raspadoras de escala comercial para las hojas de A. salmiana. De modo
que el uso combinado, forrajero y textil de las hojas de A. salmiana
ampliarán el mercado de los derivados de este agave y la cosecha de
esta planta como biomasa seguramente enriquecerá la demanda de
los productos generados por los metepantles.
Los plásticos biodegradables, principalmente los producidos a
partir de los ácidos láctico y poli hidroxi-butírico, tienen como fac-
tor limitante la disponibilidad de sustratos fermentables baratos. En
EUA, la empresa Cargill desarrolló en 1989, en Nebraska, una fábrica
para la producción de 150 mil toneladas de poli lactato, usando como
sustrato a la glucosa derivada del almidón de maíz (NatureWorks,
2019); fábricas similares se han construido en Europa y Asia (Euro-
pean Bioplastics, 2017). Para México esta estrategia no es factible por
el déficit crónico de maíz que haría inviable la producción de ácido
láctico derivado del almidón. Pero, como es factible la producción de
ácido láctico a partir de los fructanos de agave (Figura 6), se puede
considerar a la producción de biomasa de A. salmiana (y otros aga-
ves) como fuente barata de sustrato para este fin. En dicho caso, la
biomasa del agave entero estaría destinada a la producción de jugo o
savia de agave y la fibra sería un subproducto de estas fábricas. Los
difusores para la extracción líquida de los fructanos ya funcionan en
las industrias del tequila y de las agavinas (inulina del maguey), pero
falta el desarrollo de los reactores de fermentación y de recuperación
del ácido láctico como materia prima intermedia para la elaboración
del ácido poli láctico. Esta es la nueva frontera para el desarrollo de
las biorrefinerías de los agaves.
428
Innovación y transferencia de tecnología en las comunidades rurales
Las comunidades rurales generalmente están sujetas a relaciones de

dominación y explotación por el intercambio desigual entre el sistema
comercial moderno y el sistema productivo tradicional. Para analizar
este problema Chayanov (1966) propuso la existencia de tres fondos
de las finanzas domésticas tradicionales: a) Subsistencia; b) Solidaridad
comunitaria y c) Intercambio comercial.
Con el primer fondo se establecen los balances prácticos de bienes
y servicios evaluados según su valor de uso, como son los alimentos
y los productos artesanales de utilización inmediata. Para una familia
de cuatro personas esto significa la necesidad de contar con una o
dos toneladas de granos, principalmente maíz y frijol, que les permita
satisfacer sus necesidades nutricionales mínimas.
Con el segundo fondo se establecen los intercambios de bienes y
servicios que consolidan las relaciones comunitarias. Ahí se establecen
las obligaciones de trabajo comunitario o tequio y la celebración de
fiestas donde se comparten alimentos y espectáculos, a través de los
sistemas de mayordomía.
Estos dos fondos no se rigen por las leyes de la oferta y la de-
manda ni por balances financieros de rentabilidad, propios de las
empresas mercantiles. Por ejemplo: el valor de contar con alimentos
o de alcanzar el prestigio de la mayordomía no se mide por el valor
comercial de los productos o de las horas de trabajo empleadas. Se
mide en función de las necesidades de supervivencia, tanto familiar
como comunitaria. El análisis y funcionamiento de estos dos fondos,
no monetizados, de los metepantles, han sido el objeto de estudios
antropológicos y botánicos (Matías-Mondragón, 2022).
Con el tercer fondo se establece la necesidad de obtener ingresos
monetarios suficientes para pagar bienes y servicios relacionados
con la vida moderna. Por ejemplo: el pago de servicios financieros,
asistencia médica, pasajes, ropa y bienes duraderos, incluyendo los
domésticos y los de comunicación. El monto mínimo de este fondo
se puede estimar en 100 mil pesos anuales, por dos caminos: el valor
promedio de las remesas de los migrantes o de los salarios del medio
429
urbano. Este monto correspondería a un ingreso neto de 1.323 sala-

rios mínimos. Como una elevada proporción de los campesinos no
tienen esos ingresos, recurren a la migración a las ciudades o EUA
para resolver este problema (Leyva et al., 2021).
Para ilustrar la importancia de los productos con alto valor agrega-
do, se puede estimar que para obtener 100 mil pesos por la venta de
maíz se requieren, como ya se indicó, la venta de más de 16 toneladas,
lo cual sería una meta imposible de lograr en un minifundio. Pero por
la venta de pulque, sólo se requieren 10 o 20 mil litros, cuyo nivel de
producción es común en las parcelas campesinas. Este somero análisis
de las finanzas campesinas indica la importancia para esas familias de
contar con productos, como el pulque, que puedan aportar dichos
ingresos por su venta. En otras palabras, los agaves pulqueros no
solamente cumplen un papel ecológico de retención del suelo y son
las barreras de los cultivos tradicionales, son un recurso que permite
obtener ingresos que serían imposibles de alcanzar por la venta de
los granos o de los derivados de los productos anuales de las parcelas.
Como el mercado del pulque se ha estancado durante los últimos
40 años, los campesinos han estado buscando productos alternativos
para transformar el aguamiel o los derivados de las hojas. Un producto
que ha resultado interesante es el jarabe concentrado, pero los grupos
interesados en Hidalgo y Tlaxcala no han podido entrar al mercado
por tres razones: a) La tecnología tradicional de evaporación consu-
me demasiada mano de obra y combustible, b) El mercado urbano
y de exportación de las mieles de agave es muy competitivo por la
producción de mieles de A. tequilana y c) Las formas tradicionales
de tipo familiar no son, necesariamente, compatibles con las formas
de organización agroindustrial.
Por lo tanto, el desarrollo de productos alternativos del agave
pulquero requiere un enfoque que resuelva esos tres problemas. Un
camino para lograrlo es el desarrollo de innovaciones, tanto técnicas
como sociales, adecuadas a la vida rural. Por ejemplo: a) La adaptación
o innovación del equipo de procesamiento, el cual, siendo eficiente,
sea adecuado en escala, costo y modo de operación a las condiciones
de las pequeñas empresas rurales. b) El establecimiento de acuerdos
430
o negociaciones con organizaciones de consumidores interesados

en pagar el precio justo, a cambio de una reducción de los costos del
consumo por la eliminación de intermediarios o de la promoción y
consumo de productos ecológicamente adecuados. c) La promoción
de organizaciones de productores mediante el ajuste de las nuevas
formas de producción a las condiciones sociales y culturales de cada
comunidad.
Un ejemplo de este tipo de desarrollo alternativo para la comer-
cialización de productos de alto valor es la UCIRI (Unión de Comu-
nidades Indígenas de la Región del Istmo) analizada por Jurado-Celis
y Bartra-Vergés (2013). Esta asociación ha resuelto los problemas
antes descritos por medio de alianzas con grupos de consumidores
europeos interesados en el mercado del precio justo del café (fair
trade) y una sólida organización comunal capacitada y certificada para
la producción de café orgánico de exportación. Algunas experiencias
piloto para la comercialización de las artesanías del ixtle proveniente
del Alto Mezquital sugieren que el ejemplo de la UCIRI, adaptado
a las condiciones de los campesinos con metepantles, es el camino
para desarrollar la producción y comercialización alternativa de los
derivados del agave pulquero.
Conclusión
Todo lo anterior indica que el sistema agrícola del metepantle no sólo

es un patrimonio cultural de México, también puede convertirse en
una nueva fuente de riqueza para una gran parte de los campesinos
de las regiones semi áridas del país y en un recurso renovable para
enfrentar el cambio climático y la transición de una economía basada
en el petróleo a una basada en los recursos renovables.
Agradecimientos
Este trabajo fue financiado parcialmente por la UAM, por el proyecto

“Ensilaje de la pulpa (guishe) de pencas de agave” FORDECYT/
24SE/2020/09(30-03) de CONACYT y por Incubaempresas A.C.
431
Se agradece la colaboración de los propietarios de los Ranchos: “Los

Sauces” de Altzayanca, así como: “San Isidro” y “PULMEX”, de Na-
nacamilpa, del estado de Tlaxcala. También se agradece la hospitalidad
de la cooperativa “Productores de agave del Alto Mezquital”, del El
Cardonal, estado de Hidalgo. Se tuvo el apoyo técnico de Akari Ra-
mírez-López y Sarahí Lissette Alcantar-Morales, becarias del referido
proyecto. Se agradecen los consejos técnicos de los doctores María
Mayra de la Torre Martínez del CIAD, Hidalgo y Mario A. Cobos,
del COLPOS. GVG reconoce la inspiración, orientación personal y
ejemplo de don Alfredo Sánchez-Marroquín (1910-2000).
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LOS AGAVES Y SUS DERIVADOS:

TENDENCIAS CIENTÍFICAS, USO SOSTENIBLE Y PATRIMONIO

Rosa María Camacho Ruiz

Primera edición: 2023

Diseño editorial: José Enrique Rentería Méndez

© Por la edición: Rosa María Camacho Ruiz,

© Todos los textos son propiedad de sus autores

D. R. © Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y

Impreso y hecho en México

1. Tendencias científicas sobre la biología del agave.............19

El conocimiento en torno a los agaves tiene una larga historia, desde

analizar el estado actual del manejo agroforestal de los agaves que

Rosa Maria Camacho Ruiz

Los agaves, la verdadera planta de las maravillas

Pensemos en un maguey. Para los mexicanos, los magueyes son la

las/los lectores a empujar con ganas una inflorescencia madura de

Y no debemos olvidar que los antiguos mexicanos, tanto en Me-

Las ventajas evolutivas que presentaba el agave ancestral y que

de la producción del polen y óvulos en el género Agave y su doble

torum que, de forma natural, no produce hijuelos y sólo se propaga por

Sobre el mezcal, Sergio Erick García Barrón describe estudios

Alejandra G. González-Gutiérrez1,#, Benjamín Rodríguez-Garay1,#*,

El género Agave pertenece a la familia Asparagaceae, dentro de la

al embrión, mientras que una célula central, particularmente grande

PALABRAS CLAVE: Reproducción sexual, polen, saco embrionario,

El conocimiento del proceso de desarrollo sexual de la familia As-

cultivados experimentalmente in vitro (células somáticas diploides),

Figura 1. Desarrollo de los gametofitos en una flor hermafrodita

La reproducción sexual del género Agave inicia con la emisión de

el centro de la roseta. Esta inflorescencia consiste en un tallo espec-

Figura 2. A) Planta paniculada de Agave

Figura 3. A) Planta racemosa de Agave

Las flores del género Agave son hermafroditas y protándricas, es

Figura 5. Plantas normales de A. tequilana var. Azul con cariotipo bimodal

Figura 6. Fase Diploteno en la meiosis normal de Agave

La flor de Agave tiene seis estambres de tamaño variable según la

El desarrollo del sexo masculino expresado en las anteras se inicia en

del género Agave la tétrada es tetragonal (Figura 7). En la Figura 8 se

Figura 7. Inicio del desarrollo del polen. Microsporogénesis

Figura 8-1. Meiosis masculina en Agave geminiflora, subgénero Littaea, grupo

Figura 8-2. Meiosis masculina en Agave geminiflora, subgénero Littaea, grupo

En muchas especies de Agave suceden accidentes cromosómicos

Figura 9. Anormalidades en la meiosis masculina en A. tequilana. A) Dos puentes,

Durante la microgametogénesis cada una de las células haploides

formado por la célula vegetativa (Escobar-Guzmán et al., 2008; Piven

Durante la generación gametofítica se producen los gametos feme-

Cada óvulo consta de un “cordón”- el funículo- que lo mantiene

La formación del saco embrionario inicia con la diferenciación de una

Figura 11. Esquema de los principales tipos de megasporogenesis. La célula madre

Una vez completada la meiosis, sólo una de las células generadas

rrez & Rodríguez-Garay, 2016), Manfreda elongata (Barranco-Guzmán

Figura 12. Megasporogenesis en Agave tequilana. A) Célula madre de la

La megagametogénesis es el proceso por el cual se forma el gameto-

Actualmente se reconocen 15 patrones de desarrollo del gametofito

Figura 14. Megagametogénesis en Agave tequilana. A) Megaspora funcional (fm) y

De las células que conforman el saco embrionario, las células huevo

Stevia rebaudiana (González-Gutiérrez, sin publicar), donde el núcleo

Figura 15. Sacos embrionarios maduros tipo Polygonum. A) En el saco