ESCALERA-MARTINEZ-ANA-MARIA---B120960

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
Centro Interdisciplinario de Investigación 
para el Desarrollo Integral Regional 
Unidad Michoacán 
 
 
 
APROVECHAMIENTO DEL BAGAZO DE AGAVE 
TEQUILERO EN LA ELABORACIÓN DE 
PRECURSORES DE LA VAINILLINA 
 
 
T E S I S 
QUE PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRA EN 
CIENCIAS EN PRODUCCIÓN AGRÍCOLA SUSTENTABLE 
 
 
PRESENTA: 
IBQ. ANA MARÍA ESCALERA MARTÍNEZ 
 
 
DIRECTORES 
DR. JOSÉ LUIS MONTAÑEZ SOTO (CIIDIR-IPN-MICH) 
DR. JOSE VENEGAS GONZÁLEZ (CIIDIR-IPN-MICH) 
 
JIQUILPAN, MICH., SEPTIEMBRE DE 2015 
 
 
 
 
 
 
 
Este trabajo fue realizado en los laboratorios del Centro Interdisciplinario 
de Investigación para el Desarrollo Integral Regional del Instituto 
Politécnico Nacional, Unidad Michoacán, Ubicado en Justo Sierra #28 
Colonia Centro. C.P. 59510. Jiquilpan, Mich., México. El proyecto fue 
apoyado por la Secretaría de Investigación y Posgrado del Instituto 
Politécnico Nacional (SIP: 20141279), y la estudiante recibió apoyo 
económico por el Programa Nacional de Becas del CONACyT (Registro 
CVU 503116). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Agradecimientos 
 
 
 
Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT), por el apoyo económico 
que me brindo para realizar mis estudios de maestría. 
Al centro interdisciplinario de investigación para el desarrollo integral regional (CIIDIR 
IPN – Unidad Michoacán), por el apoyo brindado, tanto económico como en la 
formación académica así como a todo el personal que de alguna manera me apoyó. 
Especialmente quiero agradecer a mis directores de tesis: al Dr. José Luis Montañez 
Soto y al Dr. José Venegas González, por su gran apoyo para conmigo y mi trabajo, 
por sus consejos y su paciencia para la redacción de esta tesis; los comentarios y 
sugerencias que me dieron en el laboratorio y sobre todo por brindarme su amistad. 
A los Doctores; Martha Alicia Velázquez machuca y Luis Fernando Ceja Torres por 
ser parte de mi comité tutorial, y al Dr. Nahum castellanos por motivarme desde la 
licenciatura a seguir estudiando y también por apoyar en la revisión de mi tesis. 
A todas las personas que conocí en los laboratorios del CIIDIR y con quienes tuve la 
oportunidad de convivir especialmente a los técnicos de laboratorio: Jazmín, Norma y 
Héctor que siempre estuvieron para resolver mis dudas. 
A mis compañeros y amigos: Janette, Cintya, Emma, Omar, Abraham, Carlos y de 
manera muy especial a mi prima Blanca por siempre estar ahí para mí. 
A mis papas y mi familia quienes siempre creyeron en mí y me apoyaron en todo 
momento. 
 
Dedicatoria 
 
 
 
A Dios. Por darme la oportunidad de vivir y permitirme llegar hasta aquí y haberme 
dado salud para lograr mis objetivos y por poner en mi camino a aquellas personas 
que me han enseñado tanto y me han acompañado durante este periodo. 
A mis padres Yolanda y Rafael. Por darme la vida, por ser el pilar fundamental en 
todo lo que soy, por creer en mí y apoyarme en todo momento, por sus consejos, por 
la motivación constante que me ha permitido llegar a donde estoy, por su ejemplo de 
vida y los valores inculcados que me han motivado a ser una persona de bien, pero 
más que nada, por su amor. 
A mi hermano José y a su familia. Por siempre estar conmigo, apoyarme y 
motivarme pero sobre todo por hacerme sonreír cuando más lo necesite. 
A mi familia. Tíos y primos, por siempre estar al pendiente de mí y apoyarme en las 
decisiones que he tomado a lo largo de mi vida. 
A mi novio Francisco. Quien me apoyo y alentó para continuar, cuando parecía que 
me iba a rendir. 
A mis maestros y amigos. Mis sinodales por su apoyo y motivación para la 
culminación de este proyecto. Mis compañeros que nos apoyamos mutuamente en 
nuestra formación profesional y que hasta ahora, seguimos siendo amigo. 
Y a todos aquellos que participaron directa o indirectamente en la elaboración de 
esta tesis. 
¡Gracias! 
 
 
 
 
 
I N D I C E 
 
C O N T E N I D O 
 
 
Página 
 
RESUMEN 
ABSTRACT 
 
CAPITULO I. INTRODUCCIÓN 
 
CAPITULO II. ANTECEDENTES 
 II.1 El agave tequilero 
 II.2 La industria tequilera 
 II.3 El bagazo del agave tequilero 
 II.3.1 Usos del bagazo de agave etquilero 
 II.3.2 La lignina 
 II.4 La vainilla 
 II.4.1 Especificaciones del producto y normas de calidad 
 II.4.2 Demanda de vainilla 
 II.5 Compuestos fenólicos 
 II.6 JUSTIFICACIÓN 
 II.7 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 
 II.8 HIPÓTESIS 
 II.9 OBJETIVOS 
 II.9.1 Objetivo general 
 II.9.2 Objetivos específicos 
 
CAPITULO III. MATERIALES Y MÉTODOS 
 III.1 Estrategia experimental 
 III.2 Recolección y acondicionamiento de la materia prima 
 III.3 Análisis químico porcentual del bagazo de agave 
 III.4 Determinación de pH 
 III.5 Determinación de carbono orgánico total y relación C/N 
 III.6 Determinación de celulosa, hemicelulosa y lignina ácido 
detergente. 
 III.7 Determinación de lignina 
 III.8 Hidrólisis ácida del bagazo de agave tequilero 
 III.9 Caracterización de lignina por espectrofotometría de infrarrojo 
 III.10 Hidrólisis alcalina de la lignina 
 III.11 Cuantificación de compuestos fenólicos 
 III.12 Evaluación de la actividad antioxidante de los extractos 
 III.13 Identificación y cuantificación de compuestos fenólicos por ESI-
MS-TOF. 
 III.14 Análisis estadístico. 
 
 
1 
3 
 
5 
 
8 
13 
15 
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43 
44 
44 
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46 
49 
50 
 
52 
58 
 
CAPITULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
 IV.1 Análisis químico porcentual del bagazo de agave tequilero 
 IV.2 Hidrolisis ácida del bagazo de agave 
 IV.3 Caracterización cualitativa de lignina por espectrofotometría de 
infrarrojo 
 IV.4 Hidrólisis alcalina de la lignina 
 IV.5 Cuantificación de compuestos fenólicos 
 IV.6 Evaluación de la actividad antioxidante 
 IV.7 Identificación y cuantificación de compuestos fenólicos por ESI-
MS-TOF 
 
CAPITULO V. CONCLUSIONES 
 
CAPITULO VI. BIBLIOGRAFIA 
 
CAPITULO VII. ANEXOS 
58 
60 
62 
 
62 
64 
64 
67 
 
75 
 
81 
 
83 
 
93 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ÍNDICE DE TABLAS 
 
Tabla N° 
 
Título de la tabla 
 
Página 
1 
 
2 
3 
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5 
 
6 
 
7 
 
8 
9 
10 
11 
 
Principales usos de importancia socioeconómica y 
agroecológica del agave 
Usos del agave, productos y parte de la planta empleada 
Características químicas del bagazo de agave tequilero 
Especificaciones organolépticasdel fruto de vainilla de 
Papantla beneficiada 
Especificaciones fisicoquímicas del fruto de la vainilla de 
Papantla beneficiada 
Especificaciones microbiológicas para la vainilla de 
Papantla beneficiada. 
Condiciones de hidrólisis de la lignina obtenida del bagazo 
de agave 
Análisis químico porcentual del bagazo de agave tequilero 
Contenido de fenoles totales en los hidrolizados de lignina 
Actividad antioxidante en los hidrolizados de lignina 
Compuestos fenólicos encontrados en los hidrolizados de 
lignina 
 
 
9 
 
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31 
 
31 
 
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ÍNDICE DE FIGURAS 
 
Figura 
N° 
 
Título de la figura 
 
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1 
2 
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6 
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20 
21 
22 
 
23 
24 
Usos del agave en la alimentación 
Artículos obtenidos a partir de las fibras de agave 
Productos obtenidos a partir de la cabeza o piña del agave 
Planta completa de Agave tequilala Weber azul. (A): cabeza o 
piña (B)l 
Estados y municipios de la república mexicana que constituyen 
la zona de denominación de origen del tequila 
Consumo de piñas de agave tequilero de 2006 a 2011 
Bagazo del agave tequilero 
Producción de bagazo de agave tequilero de 2006 al 2012 
Elaboración de compost y conglomerados a partir de bagazo 
de agave tequilero 
Estructura química de la lignina 
Planta de vainilla (Vainilla planifolia) 
Estructura química de la vainillina 
Vainas de vainilla beneficiada 
Producción nacional de vainilla beneficiada de 1992 al 2011 
Principales países productores de vainilla de 1992 a 2011 
Estructura química del eugenol y guayacol 
Caña de azúcar (A) y planta de guadua (B) 
Estructura química del ácido ferúlico 
Ácidos hidrixicinámicos de mayor recurrencia en la naturaleza. 
Diagrama de flujo, metodología. 
Acondicionamiento del bagazo de agave tequilero 
Diagrama de flujo del proceso de hidrólisis ácida del bagazo 
de agave 
Hidrólisis alcalina de la lignina obtenida del bagazo de agave 
Componentes básicos de un espectrómetro de masas 
11 
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33 
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45 
46 
47 
48 
 
 
Esquema de un sistema de ionización por electrospray (ESI) 
Espectro de FT-IR de la lignina 
Curva tipo de ácido gálico 
Disminución de la absorbancia del -caroteno con las 
muestras de lignina hidrolizadas con NaOH 1N 
Disminución de la absorbancia del -caroteno con las 
muestras de lignina hidrolizadas con NaOH 2N 
Disminución de la absorbancia del -caroteno con las 
muestras de lignina hidrolizadas con NaOH 3N 
Correlación entre el contenido de fenoles totales y la actividad 
antioxidante de los hidrolizados de lignina 
Perfil de elusión de la muestra 1-80-30 
Perfil de elusión de la muestra 1-80-60 
Perfil de elusión de la muestra 1-80-90 
Perfil de elusión de la muestra 1-100-30 
Perfil de elusión de la muestra 1-100-60 
Perfil de elusión de la muestra 1-100-90 
Perfil de elusión de la muestra 1-120-30 
Perfil de elusión de la muestra 1-120-60 
Perfil de elusión de la muestra 1-120-90 
Perfil de elusión de la muestra 2-80-30 
Perfil de elusión de la muestra 2-80-60 
Perfil de elusión de la muestra 2-80-90 
Perfil de elusión de la muestra 2-100-30 
Perfil de elusión de la muestra 2-100-60 
Perfil de elusión de la muestra 2-100-90 
Perfil de elusión de la muestra 2-120-30 
Perfil de elusión de los estándares p-carboxifenol (m/z=137), 
ácido p-cumárico (m/z=163), ácido cafeico (m/z=179) y ácido 
ferúlico (m/z=193). 
55 
63 
65 
67 
 
68 
 
68 
 
74 
 
94 
94 
95 
95 
95 
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97 
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98 
99 
99 
100 
100 
101 
101 
102 
 
 
 
1 
RESUMEN 
La vainilla es considerada como el saborizante de mayor importancia a nivel mundial, 
debido a que es ampliamente utilizada en diversas industrias que van desde la 
alimentaria, pasando por la licorera, refresquera, farmacéutica, cosmética y 
tabacalera. El extracto natural de vainilla contiene una gran cantidad de compuestos 
que le confieren su aroma y sabor característicos. EL componente mayoritario y 
principal responsable de las propiedades de la vainilla es la “vainillina (4-hidróxi-3-
metoxibenzaldehído). 
El alto precio del extracto natural de vainilla hace prohibitivo su aplicación en la 
elaboración de una gran variedad de productos; es por ello que, dado el gran 
potencial de mercado, la escasez del extracto natural de vainilla, su alto costo y la 
simplicidad química de su principal ingrediente activo, existe un creciente interés por 
la preparación sintética de este compuesto. Una de estas alternativas consiste en la 
obtención industrial de vainillina a partir del ácido ferúlico, compuesto químico que se 
encuentra asociado a la lignina, un constituyente natural de la madera, así como de 
muchos residuos agroindustriales, entre ellos, el bagazo de agave tequilero. 
La cabeza o piña del agave tequilero (Agave tequilana Wever azul) constituye la 
materia prima en el proceso de elaboración de tequila. Su demanda actual oscila 
alrededor de un millón doscientas mil toneladas anuales y en su procesamiento, se 
genera un promedio de 200,000 toneladas anuales de bagazo, el cual no es 
aprovechado actualmente y se está convirtiendo en un problema tanto para el medio 
ambiente, como para los productores tequileros que aún no han encontrado una 
alternativa económicamente viable para el aprovechamiento de este residuo 
agroindustrial. 
Este trabajo trata sobre la obtención de compuestos fenólicos tales como el ácido 
ferúlico, cafeico, p-cumárico, y p-carboxifenol, mediante la hidrólisis alcalina de la 
lignina extraída a partir del bagazo de agave tequilero; compuestos que, dadas sus 
propiedades funcionales, son ampliamente demandados por la industrias alimentaria, 
farmacéutica y de cosméticos. 
 
2 
Se aplicó un diseño factorial completo 33 con tres repeticiones, para investigar 
simultáneamente los efectos de las variables: concentración de NaOH (1,0, 2 y 3 N), 
temperatura (80, 100 y 120 °C), y tiempo de reacción (30, 60 y 90 min), en la 
hidrólisis alcalina de la lignina extraída a partir del bagazo de agave tequilero, a fin de 
determinar las condiciones óptimas para la liberación de compuestos fenólicos. Los 
ensayos se realizaron utilizando una relación sólidos/ solución alcalina de 1/20 (w / 
w). 
Las mejores condiciones de hidrólisis alcalinas de la lignina extraída del agave 
tequilero se obtuvieron cuando la hidrólisis se llevó a cabo con NaOH 1N, a una 
temperatura de 120°C y por un tiempo de 30 minutos. El contenido de compuestos 
fenólicos en el licor obtenido bajo estas condiciones de hidrólisis fue de 4448 ± 55 
mg/100g de lignina de los cuales, 1527, 918, 1226, y 778 mg corresponden a los 
ácidos ferúlico, cafeico, p-cumárico y p-carboxifenol, respectivamente. El rendimiento 
del proceso expresado como los gramos del compuesto por cada 100 gramos de 
bagazo de agave tequilero fueron: 0.0034, 0.0020, 0.0027 y 0.0017 % en base seca, 
para cada uno de los compuestos fenólicos mencionados, respectivamente. 
También en este hidrolizado se obtuvo la máxima actividad antioxidante que fue de 
84.09 ± 2.5%. Se tuvo una alta correlación (R2 = 0.93) entre el contenido de 
compuestos fenólicos y el porciento de actividad antioxidante. 
En las muestras de lignina tratadas en condiciones de hidrólisis más drásticas, es 
decir, aquellas muestras hidrolizadas a concentraciones de NaOH mayores o iguales 
de 2N, el contenido de compuestos fenólicos disminuyó y desaparece a partir de la 
muestra 2-120-30 en adelante; es decir, cuando la hidrólisis de lalignina se realiza 
con NaOH 2N a una temperatura de 120°C y durante un tiempo de reacción de 30 
minutos. 
Debido a su constante y abundante disponibilidad, su relativo bajo precio y su alto 
contenido de lignina, el bagazo de agave tequilero puede emplearse en la producción 
de diversos compuestos fenólicos como el ácido ferúlico, cuyas propiedades 
químicas y funcionales, lo convierten en un precursor para la bio-producción de 
vainillina, uno de los sabores y aromas más gustados hoy en día, y considerado 
 
3 
como el saborizante de mayor importancia a nivel mundial, por lo que es 
ampliamente utilizado en diversas y variadas industrias 
ABSTRACT 
The vanilla flavoring is considered the most important in the world, because it is 
widely used in various industries ranging from food, to the liquor, soft drink, 
pharmaceutical, cosmetics and tobacco. Natural vanilla extract contains a lot of 
compounds that give it its characteristic aroma and flavor. The major component and 
primarily responsible for the properties of the vanilla is "vanillin (4-hydroxy-3-
methoxybenzaldehyde). 
The high price of natural vanilla extract prohibits their use in the manufacture of a 
variety of products; that is why, given the huge market potential, scarcity of the 
natural vanilla extract, its high cost and chemical simplicity of its main active 
ingredient, there is growing interest in the synthetic preparation of this compound. 
One such alternative is the industrial preparation of vanillin from ferulic acid, chemical 
compound that is associated to lignin, a natural constituent of wood and many agro 
industrial waste, including bagasse agave plant. 
The agave head (Agave tequilana Wever blue) is the raw material in the process of 
making tequila. Your current demand hovers around one million two hundred 
thousand tons and in its processing, an average of 200,000 tons of bagasse are 
generated annually, which is not currently exploited and is becoming a problem for 
the environment and for the tequila producers, who have not yet found an 
economically viable alternative to the use of this agro industrial residue. 
This paper deals with the production of phenolic compounds such as ferulic acid, 
caffeic, p-coumaric and p-carboxifenol, by alkaline hydrolysis of lignin extracted from 
agave tequila bagasse; compounds that given their functional properties, are widely 
demanded by the food, pharmaceutical and cosmetics industries. 
A full factorial design 33 with three replicates was used to simultaneously investigate 
the effects of the variables: NaOH concentration (1.0, 2 and 3 N), temperature (80, 
 
4 
100 and 120 ° C) and reaction time (30, 60 and 90 min), in the alkaline hydrolysis of 
the lignin extracted from agave bagasse, with the object to determine the optimal 
conditions for the release of phenolic. Assays were performed using a solids - alkaline 
solution ratio of 1/20 (w / w). 
The best conditions for the alkaline hydrolysis of the agave's lignin were when the 
hydrolysis is carried out with 1N NaOH, at a temperature of 120 ° C and for a time of 
30 minutes. The content of phenolic compounds in the liquor obtained under these 
conditions hydrolysis was 4448 ± 55 mg / 100 g of lignin, which correspond to 1527, 
918, 1226 and 778 mg of ferulic acid, caffeic acid, p-coumaric acid and p -
carboxifenol acid, respectively. The process yields, expressed as grams of compound 
per 100 grams of agave plant bagasse were: 0.0034, 0.0020, 0.0027 and 0.0017% on 
a dry basis for each of the phenolic aforementioned, respectively. In this hydrolysate it 
was registered the higher antioxidant activity (84.09 ± 2.5%) too. A high correlation 
(R2 = 0.93) between phenolic content and antioxidant activity percent was observed 
too. 
In the Lignin samples treated under more drastic hydrolysis conditions, that is, those 
samples hydrolyzed at NaOH concentrations greater or equal than 2N, the phenolic 
content decreased and disappeared from the sample 2-120-30 hereinafter; that is, 
when the lignin hydrolysis was carried out with NaOH 2N and at temperature of 
120°C and for a reaction time of 30 minutes. 
Due to its constant and abundant availability, its high lignin content and its relatively 
low price, the agave tequilero bagasse can be used in the production of various 
phenolic compounds such as ferulic acid, whose chemical and functional properties 
make it in a precursor for the bio-production of vanillin, one of the flavors and aromas 
most liked today, and considered the most important flavoring worldwide, so it is 
widely used in many and varied industries 
 
 
 
5 
 
 
 
 
 
 
 
I 
INTRODUCCIÓN 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
Los agaves son plantas suculentas que pertenecen a la familia Agavaceae. La 
palabra “agave” proviene de un vocablo griego que significa “noble, ilustre, 
admirable”. Se tiene la certeza de que el origen del agave es México debido a que es 
aquí donde se encuentra la mayor diversidad de agaváceas; pues de las 273 
especies que se distribuyen en el continente americano, 205 se encuentran 
representadas en nuestro país. Los agaves guardan una relación milenaria con la 
historia de México, su domesticación se llevó a cabo hace 3,500 años 
aproximadamente, y su cultivo contribuyó al desarrollo de la agricultura de los 
amerindios. 
 
Antes de que el maíz se convirtiera en un cultivo básico, los agaves fueron las 
principales fuentes de carbohidratos para las poblaciones indígenas de lo que hoy es 
el oeste de México y el sureste de los Estados Unidos de América (Zizumbo 2008). 
Las plantas completas de agave eran empleadas para delimitar terrenos, como 
barreras de protección y para evitar la erosión del suelo. Las espinas se usaban 
como agujas, puntas de flechas, punzones y clavos. La cabeza o piña se utilizaba 
como alimento y para la elaboración de bebidas. El aguamiel era utilizado como 
endulzante en la preparación de alimentos y en la elaboración de pulque. El quiote se 
utilizaba como viga en la construcción de viviendas, las cuales cubrían con pencas 
verdes a manera de tejas. Las pencas se utilizaban para la obtención de fibras con 
las cuales elaboraban diversos artículos como hilos, cuerdas, morrales, hamacas, 
redes para pescar, prendas de vestir y trampas para cazar. Las pencas asadas se 
aplicaban en la piel para curar heridas y lavar mordeduras de víboras, puestas en el 
vientre servían para purificar los riñones y la vejiga; además, las pencas secas se 
usaban como combustible y sus cenizas como jabón o detergente. 
 
Las bebidas que se extraen del agave desde la época del pueblo mexica hasta hoy 
en día son el aguamiel, el pulque, mezcales y tequila, este último se obtiene del 
Agave tequilana Weber, variedad azul, originario del estado de Jalisco. En México, la 
producción de tequila ha aumentado y con ello la problemática de los residuos que 
se generan en el proceso de elaboración de esta bebida (Ramírez et al, 2012). Se 
 
7 
estima que la industria tequilera genera 0.8 kg de bagazo de agave tequilero por 
cada litro de tequila elaborado, por lo que en la última década, la generación de estos 
residuos sólidos arroja cifras superiores a las 200,000 toneladas al año (CRT, 2013). 
 
En los últimos años, la acumulación de bagazo de agave ha generado un problema 
para la industria tequilera, que buscando deshacerse de él, tiende a regalarlo o 
venderlo a bajo costo. Inicialmente el bagazo de agave tequilero era incinerado o 
enterrado, y entre sus incipientes aplicaciones destacan su utilización en la 
fabricación de ladrillos para la construcción de viviendas y para la fabricación de 
colchones. Debido a que estas alternativas de aprovechamiento del bagazo de agave 
tequilero resultan insuficientes para dar solución a los problemas que causa la 
generación de las grandes cantidades de estos residuos sólidos, en las nuevas 
alternativas parael aprovechamiento del bagazo del agave tequilero se debe tomar 
en cuenta que este residuo sólido está compuesto de material lignocelulósico, 
azúcares y otros compuestos que, dadas sus características fisicoquímica, pueden 
ser utilizados para la elaboración de diversos productos de interés económico 
(Iñiguez et al, 2007) 
 
La lignina es uno de los principales constituyentes del bagazo de agave tequilero y, 
es un compuesto que realiza múltiples funciones que son esenciales para la vida de 
las plantas. Dadas sus características físicas, químicas y funcionales, la lignina 
también presenta propiedades muy variadas que permiten un apreciable número de 
transformaciones químicas, como en el campo de la química los alimentos para la 
obtención de manera sintética, de uno de los saborizantes y aromatizantes más 
demandados por la industria de alimentos, farmacéutica y de cosméticos que es: la 
vainillina (Martínez et al, 2011). 
 
 
 
 
 
 
8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
II 
ANTECEDENTES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
II. ANTECEDENTES 
De la gran variedad de plantas de México que benefician al ser humano, el agave o 
maguey ha sido una de las más aprovechadas, tanto en la antigua Mesoamérica 
como en la actualidad. La palabra “agave” proviene de un vocablo griego que 
significa “noble, ilustre, admirable”. Los agaves guardan una relación milenaria con la 
historia de México, su domesticación se llevó a cabo hace 3,500 años, y su cultivo 
contribuyó al desarrollo de la agricultura de los amerindios. Antes de que el maíz se 
convirtiera en un cultivo básico, los agaves fueron las principales fuentes de 
carbohidratos para las poblaciones indígenas de lo que hoy es el oeste de México y 
el sureste de los Estados Unidos de América (Zizumbo 2008), debido a que esta 
planta le proporciona al hombre casa, vestido, sustento y salud, (Tablas 1 y 2) por 
esto el maguey ha sido calificado como excepcional (Oliver 1955). 
 
Tabla 1. Principales usos de importancia socioeconómica y agroecológica del agave 
 
 
USOS 
 
PRODUCTO 
 
PARTE DE LA PLANTA 
 
 
 
 
Alimentación 
 
 
 
 
 
 
Bebida 
 
 
 
Agrícola 
 
 
Forraje 
Azúcar 
Guisos 
Dulce 
Envolver barbacoa 
Mixiotes 
Gusanos blancos 
Gusanos rojos 
Pan de pulque 
Tortillas 
 
Aguamiel, miel, atole de aguamiel, 
pulque, mezcal, tequila, sotol, 
bacanora vinagre, jarabe 
 
Cerca viva 
Evitar la erosión como formadora de 
suelo, abono orgánico 
 
Bovinos, caprinos, porcinos 
Tallo (piña) 
Flores y frutos 
Escapo floral 
Hojas 
Holas 
Cutícula del cogollo 
Hojas 
Tallo (piña) 
Tallo (piña) como leña 
 
 
Tallo (piña) 
 
 
Planta completa 
Planta completa y 
composta de hojas 
 
Tallo o piña, flores y parte 
de la inflorescencia, 
bagazo 
Fuente: Centro de Propagación de Agave del Estado de Guanajuato. Citado por: 
Garcia- Herrera, et. al; 2010 
 
10 
Tabla 2. Usos del agave, productos y parte de la planta empleada. 
 
USOS 
 
PRODUCTO 
 
PARTE DE LA PLANTA 
 
Construcción 
 
 
 
 
Fibras 
 
 
 
 
Medicinal 
 
 
 
Ornamental 
 
 
 
Doméstico 
 
 
 
 
Otros usos 
Cercas, casas (jacales), corrales, 
tejas, canales para colectar agua de 
lluvia, materiales compuestos: resinas, 
termoplásticas o termófilas + fibra 
 
Cordelería, jarcería, cestería (lazos, 
ropa domestica), escobetillas y cepillos 
para limpieza con jabón incluido, 
estropajos, tejido y vestuario. 
 
Cura golpes y lesiones internas, falta 
de movimiento en miembros, 
prevención del escorbuto, sana 
heridas (antiinflamatorio), cura anemia 
 
Adornos corporales (aretes, collares), 
arcos florales, en jardines. 
 
Jabones, shampoo, palillos para la 
extracción de gusanos comestibles, 
agujas e hilo para coser. 
 
Industria química, farmacéutica, 
medicamentos y productos esteroides 
(saponinas), productos de celulosa 
para papel, producción de etanol, 
celulosa y glucósidos 
Escalpo floral (quiote) 
hojas, residuos de fibra 
 
 
 
 
Fibras de hojas, raíces 
 
 
 
 
Mieles, pulque 
 
 
 
Semillas, planta completa, 
fibras de las hojas. 
 
Hijuelos, tallos, raíces, 
espina terminal de las 
hojas y fibra de las hojas. 
 
 
Hojas, raíces, tallos, 
semillas, bagazo y jugo 
Fuente: Centro de Propagación de Agave del Estado de Guanajuato. Citado por: 
Garcia et. al.; 2010 
 
La palabra “maguey” tiene origen taíno en náhuatl es metl, nombre vinculado con la 
voz mayauetl o mayahuel, divinidad femenina asociada con la planta y con la 
embriaguez (Montemayor; 2005), pertenece a la familia de las agaváceas, que se 
agrupan en el orden Asparagales. El género Agave lo constituyen 197 taxas: 136 
especies, 26 subespecies, 29 variedades y 7 formas (Rulfo 2007), es una planta de 
gran importancia desde el punto de vista agroecológico y socio ecológico, por los 
tantos usos que tiene dependiendo de la región donde se ubique, que van desde su 
empleo como leña hasta ornamental (García-Herrera et al; 2010). Su origen se 
 
11 
remonta a la época prehispánica, cuando los pueblos indígenas del centro y norte del 
país encontraron en esta planta una fuente de materia prima para elaborar una gran 
cantidad de productos (García-Herrera et al; 2010), considerando a México como 
centro de origen y de diversidad de los agaves (Figuras 1-2). 
 
 
Figura 1. Usos del agave en la alimentación 
 
El maguey sorprendió a los primeros españoles que llegaron a los territorios de 
Nueva España. El jesuita Joseph de Acosta en 1590 publicó la Historia Moral y 
Natural de las Indias: “…el maguey es un árbol que en la Nueva España estiman 
mucho los indios, y de ordinario tienen en su habitación alguno o algunos de este 
género para ayudar a su vida, y en los campos se da y lo cultivan. Tiene unas hojas 
anchas y groseras, y el cabo de ellas es una punta aguda y recia, que sirve para 
prender o asir como alfileres, o para coser, y ésta es la aguja, sacan de la hoja cierta 
hebra e hilo. El tronco, que es grueso, cuando está tierno le cortan y queda una 
concavidad grande, donde sube la sustancia de la raíz, y es un licor que se bebe 
 
12 
como agua, y es fresco y dulce; este mismo, cocido, se hace como vino, y dejándolo 
acedar se vuelve vinagre; y apurándolo más al fuego es como miel; y a medio cocer, 
sirve de arrope, y es de buen sabor y sano; y a mi parecer es mejor que arrope de 
uvas. Así van cociendo estas otras diferencias de aquel jugo o licor, el cual se da en 
mucha cuantidad, porque por algún tiempo cada día sacan algunas azumbres de 
ello…” (Montemayor 2005). 
 
 
Figura 2. Artículos obtenidos a partir de las fibras del agave 
 
Las bebidas que se extraen del agave desde la época del pueblo mexica hasta hoy 
en día son el aguamiel y el pulque elaborado a partir de la fermentación de este. El 
pulque es una bebida alcohólica de importancia prehispánica que era utilizada como 
bebida ritual y alimenticia, el consumo de ella estaba restringido para mujeres 
embarazadas, ancianos y condenados a muerte, siendo que su consumo no estaba 
permitido ni siquiera para el gobernante o los nobles que lo rodeaban (Saldívar-E. y 
Vargas-Rodríguez; 2007). Con la conquista y la colonización europea los derivados 
del maguey tuvieron un incremento (Olvera-Vega; 1995), el pulque dejó de ser una 
bebida ritual recibiendo un impulso para venderlo. Los europeos a su vez iniciaron la 
destilación de otros agaves con los que elaboraron aguardientes denominados 
 
13 
mezcales o tequilas, siendo estos los principales productos derivados de esta planta 
que se producen en la actualidad (Figura 3). 
 
 
Figura 3. Productos obtenidos a partir de la cabeza o piña del agave 
 
 
II.1 Agave Tequilero 
 
El agave tequilero forma parte de la familia Agavaceae, la cual es endémica de 
América y se distribuye desde el sur de Canadá, México, Centroamérica, norte de 
Sudamérica e islas del Caribe. Se tiene la certeza de que el origen del agave es 
México debido a que es aquí donde se encuentra la mayor riqueza y diversidadde 
agaváceas; pues de las 273 especies que se distribuyen en el continente americano, 
205 se encuentran representadas en nuestro país (Gentry, 1982). 
El agave tequilero pertenece al reino Plantae, división Antophyta, clase 
Angiospermas, subclase Monocotiledoneas, orden Liliales, família Agavaceae, 
genero Agave, subgenero Agave, grupo Rigidae, especie tequilana Weber, variedad 
 
14 
azul; de aquí que su nombre botánico sea Agave tequilana Weber azul (Nobel, 
(1988). La planta del Agave tequilana Weber azul se extiende radialmente de 1.5 a 
2.0 metros de altura, y de 1.7 a 2.5 m de diámetro. La parte aérea de la planta está 
integrada por dos fracciones: hojas y tallo (Figura 4). 
 
 
 A B 
Figura 4. Planta completa de Agave tequilana Weber azul (A), cabeza o piña (B) 
 
El tallo y las bases de las hojas que lo conforman, constituyen la sección conocida 
con el nombre de cabeza o piña; es grueso, corto, alcanza de 50 a 80 cm de altura al 
madurar, presenta un alto contenido de fructanos y constituye la materia prima para 
la producción de tequila. El tamaño de sus hojas oscila entre los 90 y 120 
centímetros, son de fibras firmes, casi siempre rígidamente estiradas, cóncavas de 
ascendentes a horizontales (Valenzuela, 1997; Iñiguez, 2001). 
 
La planta del Agave tequilana Weber azul requiere de 7 a 10 años para su 
crecimiento y desarrollo, sus ciclos de cultivo se ven afectados por las condiciones 
ambientales, manejo y diferencias genéticas de las plantaciones. Se desarrolla en 
 
15 
sitios sin cambios bruscos de temperatura, con una temperatura media de 20°C. Las 
lluvias deben ser de aproximadamente un metro anual, con nublados de 65 a 100 
días por año. La falta de agua provoca que la planta tarde más tiempo en madurar y, 
por el contrario, el exceso de lluvia reduce el contenido de azúcares. La altitud media 
es cercana a los 1500 msnm; con variaciones que van de los 700 hasta los 2900 
msnm. Los mejores suelos son los arcillosos, permeables, abundantes en elementos 
derivados del basalto, ricos en fierro (Valenzuela, 1997). 
Dependiendo de las condiciones del terreno, el cultivo del agave se establece con 
densidades de población que van de las 3000 a las 4000 plantas por hectárea, lo 
cual repercute en el desarrollo de la planta individual y en el rendimiento agrícola del 
cultivo. El agave llega a su madurez en el mejor de los casos a los 7 años después 
de su plantación, aunque puede tardar hasta 10 años. Durante la maduración se 
concentran en la cabeza de la planta reservas de humedad y azúcares que están 
destinadas a la floración. A la cosecha del agave se le conoce como jima, y consiste 
en cortar la planta desde su base y eliminar sus hojas para dar forma a un cuerpo 
ovoide conocido como “cabeza o piña”. El peso promedio de las cabezas del agave 
oscila entre los 30 y los 70 kg., aunque se han obtenido cultivos de agave cuyas 
cabezas han llegado a pesar entre los 80 y 120 kg., y dentro de estos, cabezas de 
hasta 150 kg. Durante la década pasada, el rendimiento agrícola del cultivo del 
agave osciló entre 103 y 153 ton/ha, con un rendimiento medio de 124 ton/ha 
(Valenzuela, 1997). 
 
II.2 La industria tequilera 
 
Una de las industrias más importantes de México lo constituye la industria del tequila. 
La producción y comercialización de este producto, tanto en el mercado nacional 
como en el internacional, se ha expandido notablemente, sobre todo entre el periodo 
de vigencia del Tratado de Libre Comercio de América Del Norte (Macías-Macías 
2013), y mientras el tequila permanezca en el gusto de los consumidores nacionales 
y extranjeros, el cultivo del Agave tequilana Weber azul seguirá expandiéndose en la 
 
16 
Zona comprendida dentro de la Denominación de Origen del Tequila (Gerritsen et al; 
2011). Dicha Zona está integrada por 181 municipios que comprenden 
aproximadamente el 6% del territorio nacional, y que se encuentran distribuidos de la 
siguiente forma: 124 municipios del Estado de Jalisco, 30 municipios del Estado de 
Michoacán, 8 municipios del Estado de Nayarit, 7 municipios del Estado de 
Guanajuato y 11 municipios del Estado de Tamaulipas (Figura 5). 
 
 
Figura 5. Estados y municipios de la República Mexicana que constituyen la Zona de 
Denominación de Origen del Tequila (http://www.ggintcom.be/). 
 
 
De acuerdo a la información que maneja el Consejo Regulador del Tequila (CRT, 
2013), el consumo promedio de piñas de Agave tequilana Weber azul para la 
producción de tequila, en el periodo comprendido entre los años 2006 al 2012, fue de 
 
17 
970,000 toneladas anuales, con un máximo de 1,120,000 toneladas de piñas de 
agave que se consumieron en el año 2008 (Figura 6). 
 
 
Figura 6. Consumo de piñas de agave tequilero del 2006 al 2012. 
 
 
II.3 Bagazo de Agave tequilero 
 
El bagazo de agave tequilero (Figura 7), constituye el residuo fibroso que queda 
después de que las cabezas de agave han sido cocidas, destrozadas, enjuagadas y 
exprimidas para extraerle los azucares fermentables para la producción del tequila. 
En peso húmedo el bagazo representa cerca del 40% del peso total de la cabeza de 
agave procesada (Cedeño, 1995). El bagazo está compuesto principalmente de 
fibras heterogéneas de 10 a 12 cm de largo y material orgánico no fibroso en forma 
de partículas finas (médulas) que corresponden a la corteza y envoltura fibrovascular 
dispersa en el interior de la cabeza de la planta de agave (Iñiguez et al, 2007). Se 
estima que la industria tequilera genera 0.8 kg de bagazo de agave tequilero por 
cada litro de tequila elaborado, por lo que en la última década, se ha generado un 
 
18 
promedio de 200,000 toneladas anuales de este residuo agroindustrial. Entre las 
características químicas más sobresalientes del bagazo del agave tequilero se 
encuentra su alto contenido de material celulósico y hemicelulósico, cuyo promedio 
es del 45.6%, así como su alto contenido de lignina, cuyo contenido promedio es de 
18.1%, aproximadamente (Tabla 3) (Flores, 2009; Ramírez, 2012). 
 
Figura 7. Bagazo de agave tequilero 
 
Tabla 3. Características químicas del bagazo de agave tequilero. 
 
Parámetro 
 
Iñiguez (2006) 
 
Flores (2009) 
 
Ramírez (2012) 
Celulosa (%) 41.9 14.26 42 
Lignina (%) 7.20 33.13 14 
Hemicelulosa (%) 12.10 7.94 18.5 
Nitrógeno total (5) 0.53 0.27 2.6 
Pectinas (%) - - 0.8 
Grasas (%) - - 0.8 
Azúcares reductores (%) - - 5 
Cenizas (%) 8.80 3.10 6.2 
 
 
 
19 
II.3.1 Usos del bagazo del agave tequilero 
 
Pese a la gran cantidad de bagazo que anualmente se produce (Figura 8) (CRT, 
2013), aun no se han desarrollado estrategias suficientes para llevar a cabo el buen 
aprovechamiento este residuo. Se considera que el bagazo de agave debería tener 
un uso y aplicación en base a estudios alternativos, ya que su disposición se está 
volviendo un problema ambiental y económico. 
 
 
Figura 8. Producción de bagazo de agave tequilero del 2006 al 2012. 
 
 
En los últimos años se han presentado algunas estrategias para el aprovechamiento 
del bagazo del agave, entre ellas destaca la elaboración de papel hecho a mano 
(Parra et al., 2010), en el que se aplicó un tratamiento fermentativo-químico-
mecánico para aumentar la flexibilidad de las fibras del bagazo, ablandar la lignina y 
promover su separación, con lo cual se pudo realizar un entrelazamiento de los micro 
 
20 
enlaces fibrilares de la pulpa del bagazo, con los de la pulpa del papel bond reciclado 
y obteniendo así un papel de buena textura y apariencia. 
En la implementación del bagazo composteado como sustrato agrícola (Figura 8), se 
demostró que este tiene un gran potencial para ser utilizado como sustrato 
alternativo (Rodríguez, et. al; 2010), así como también su uso en mezclas biosólidos- 
bagazo de agave duranteel compostaje se obtuvo un producto con características 
similares a una composta de follaje de pinos y encinos (Íñiguez et. al; 2006). 
 
 
 
Figura 9. Elaboración de compost y conglomerados a partir del bagazo de agave 
 
 
Otra alternativa para el aprovechamiento de este residuo consiste en emplearlo como 
reforzamiento de polipropileno virgen o reciclado. En esta investigación se determinó 
que el uso de fibra de agave como agente reforzante de polipropileno virgen y 
reciclado permitió una recuperación significativa de resistencia al impacto una vez 
reforzado el material (Sanjuan-Raygoza y Jasso-Gastinel; 2009). 
 
Ramírez Cortina et al (2012), propusieron el uso de bagazo de agave como 
complemento de alimento para rumiantes, previo a un tratamiento alcalino con 
hidróxido de calcio, lo cual dió un aumento en la digestibilidad del bagazo de agave 
muy cercana a la de la alfalfa (60%), alimento muy utilizado en la alimentación de los 
 
21 
animales rumiantes, lo cual nos indica que este residuo agroindustrial tratado con 
hidróxido de calcio pude ser utilizado en la fabricación de raciones alimenticias para 
los animales rumiantes. 
 
A pesar de que han surgido algunas alternativas para el aprovechamiento de este 
material, el bagazo de agave ha sido usado generalmente como combustible para 
calderas y relleno de muebles y colchones (Escoto et al; 2006), o es depositado en 
lugares específicos sin ningún tratamiento ni valorización (Rodríguez, et al; 2010). 
 
Sin embargo, como se puede observar en la tabla 3, el bagazo está compuesto de 
material lignocelulósico, azúcares y otros compuestos, algunos de los cuales, y 
dadas sus características fisicoquímica, pueden ser utilizados para la elaboración de 
diversos productos de interés económico (Ramírez, 2012). Entre los principales 
constituyentes del bagazo del agave se encuentra la lignina, la cual, dada su 
multifuncionalidad química, presenta propiedades muy variadas que permiten un 
apreciable número de transformaciones químicas, como en el campo de la química 
de los polímeros para obtener resinas fenol-formaldehido-lignina, o en el campo de la 
química de los alimentos, para la obtención de manera sintética, de uno de los 
saborizantes y aromatizantes más demandados por la industria de alimentos, 
farmacéutica y de cosméticos que es: la vainillina (Martínez, et al., 2011). 
 
El uso de materiales lignocelulósicos como materia prima para la obtención de 
vainillina y sus precursores es un proceso que a la industria del papel le ha dado muy 
buenos resultados debido a sus bajos costo y gran rendimiento con respecto a la que 
se obtiene de forma natural a partir de las vainas de la orquídea de vainillina que no 
tiene gran rendimiento y es más costoso. También se han hecho investigaciones 
para obtener vainillina de otras fuentes de materiales lignocelulósicos, tal es el caso 
del uso de la guadua Angustifolia Kunt, donde los análisis fisicoquímicos mostraron 
que la vainillina obtenida por hidrólisis alcalina, es altamente pura, así como también 
se obtuvo un rendimiento aceptable de la producción que fue por métodos básicos de 
degradación y recuperación (Martínez et al., 2011). 
 
22 
 
II.3.2 La lignina 
La lignina es un polímero presente en las paredes celulares de organismos del reino 
Plantae y también en las Dinophytas del reino Chromalveolata. La palabra lignina 
proviene del término latino lignum, que significa ‘madera’. La lignina está formada por 
la extracción irreversible del agua de los azúcares, creando compuestos aromáticos. 
Los polímeros de lignina son estructuras transconectadas con un peso molecular de 
10,000 uma. Se caracteriza por ser un complejo aromático (no carbohidrato) del que 
existen muchos polímeros estructurales (ligninas) (Figura 10). 
 
Figura 10. Estructura química de la lignina 
 
23 
 
Después de los polisacáridos, la lignina es el polímero orgánico más abundante en el 
mundo vegetal. Es importante destacar que la lignina es la única fibra no polisacárido 
que se conoce. Este componente de la madera realiza múltiples funciones que son 
esenciales para la vida de las plantas. Por ejemplo, proporciona rigidez y da 
resistencia a la pared celular contra el ataque de microorganismos, impidiendo la 
penetración de las enzimas destructivas en la pared celular, la molécula de lignina 
presenta un elevado peso molecular, que resulta de la unión de varios ácidos y 
alcoholes fenilpropílicos (cumarílico, coniferílico y sinapílico) (Tainz et al., 2006). El 
acoplamiento aleatorio de estos radicales da origen a una estructura tridimensional, 
polímero amorfo, característico de la lignina. La lignina es el polímero natural más 
complejo en relación a su estructura y heterogeneidad. Por esta razón no es posible 
describir una estructura definida de la lignina; sin embargo, se han propuesto 
numerosos modelos que representan su estructura (Tainz et al., 2006). 
 
La lignina es un componente que integra las paredes celulares secundarias de las 
plantas, donde esta reemplaza el agua y evita completamente un mayor crecimiento. 
Se compone principalmente de ácidos fenólicos unidos a otros componentes de la 
pared celular vegetal, a través de enlaces tipo éster, éter, o acetal (Robbins, 2003). 
Los principales compuestos fenólicos identificados en ambas paredes celulares 
primarias y secundarias de las plantas son los ácidos cinámicos tales como el ácido 
ferúlico (ácido 4-hidroxi-3-metoxicinámico) y ácido p-cumárico (4- hidroxicinámico 
ácido) (Pan et al., 1998). Estos ácidos cinámicos actúan en el entrecruzamiento de 
las paredes celulares de las plantas y son precursores de una variedad de 
compuestos que juegan un papel importante en las respuestas de defensa de las 
plantas (Bunzel et al., (2001). 
 
El ácido ferúlico y el ácido p-cumárico son muy abundantes, en conjunto representan 
hasta el 1.5% en peso de las paredes celulares de los cereales (Gasson et al., 1998). 
Se considera que los ácidos p-cumárico y ferúlico son bifuncionales, debido a que 
son capaces de formar enlaces éster o éter mediante la reacción de sus grupos 
 
24 
carboxilo o fenólicos, respectivamente. El primero se asocia principalmente con 
lignina y el segundo se esterifica con la hemicelulosa principalmente. La unión entre 
el ácido ferúlico y la lignina aún no es bien entendida, depende en gran medida de la 
materia prima y los resultados se ven influenciados por los métodos de 
fraccionamiento empleados (Jefries, 1994). 
 
II.4 La vainilla 
 
La vainilla es uno de los sabores y aromas más reconocidos por muchos y hoy en día 
es considerada como el saborizante de mayor importancia en el ámbito mundial, 
debido a que es ampliamente utilizada en diversas y variadas industrias, que van 
desde la alimentaria (helados, chocolates, caramelos dulces, productos de 
panadería), pasando por la licorera, refresquera, farmacéutica, cosmética, 
tabacalera, hasta llegar incluso, a la industria artesanal (Ordoñez, et. al., 2012). El 
extracto natural de vainilla se obtiene a partir del fruto con forma de vaina de tres 
especies de orquídea, V. pompona, V. tahitensi y Vanilla planifolia; siendo esta ultima 
la principal (Figura 11) (Maguelonne, 2002). 
 
 
25 
 
Figura 11. Planta de vainilla (Vanilla planifolia). 
 
 
La vainilla planifolia es originaria de México y era usada en ceremonias religiosas 
por el pueblo Totonaca, quienes la consideraban sagrada. Años más tarde (1427-
1440) fue conocida también por los aztecas, quienes le dieron el nombre de “tlil-
xochitl”, que en náhuatl significa “flor negra”, y la usaban como saborizante para la 
elaboración de un brebaje conocido como chocolate. Luego de la conquista, ambos 
productos serían llevados a Europa por los españoles, extendiéndose su uso por 
todo el mundo. México continuó siendo el principal productor de vainilla de la mejor 
calidad hasta mediados delsiglo XIX, tiempo en el cual su cultivo se extendió a los 
trópicos de otros países y en la actualidad Madagascar es el productor más 
importante (Damiron, 2004; Asaff, 2012). 
 
 
 
26 
El extracto natural de vainilla contiene una gran cantidad de compuestos que le 
confieren su aroma y sabor característicos. En 1858, se aisló por primera vez el 
componente mayoritario (>98%) y principal responsable de sus propiedades, el cual 
fue denominado como “vainillina” (4-hidróxi-3-metoxibenzaldehído) (Figura 12) (Asaff, 
2012). La vainillina (4-hidroxi-3-metoxibenzaldehído) es el componente principal de la 
vainilla natural, es uno de los aromatizantes más ampliamente utilizados en todo el 
mundo. Al igual que muchos otros compuestos fenólicos de bajo peso molecular, la 
vainillina muestra propiedades antioxidantes (Salazar, et.al., 2008). 
 
 
Figura 12. Estructura química de la Vainillina (4-hidróxi-3-metoxibenzaldehído). 
 
 
Un kilogramo de vainilla está integrado por aproximadamente 50 frutos de vainilla 
verde recién cortada y, para obtener un kilogramo de vainilla seca “beneficiada”, se 
requieren 5 kilogramos de vainilla verde (Sánchez, 1993). La vainilla beneficiada se 
presenta en forma de palos brillantes de color café obscuro, comúnmente llamados 
"vainas" de vainilla (Figura 13). 
 
27 
 
Figura 13. Vainas de vainilla beneficiada 
 
Se tienen antecedentes de que en nuestro país (principalmente en los estados de 
Veracruz, Puebla y Oaxaca) se han registrado grandes producciones de vainilla. En 
1807 se cosecharon 1,500 millares de frutos equivalentes a una producción de 
30,000 kg de vainilla verde aproximadamente, o a 6000 kg de vainilla beneficiada 
(Chávez y Florescano 1988). 
 
La producción de vainilla beneficiada en el periodo comprendido entre 1936 a 1941 
fue de 176 toneladas anuales en promedio, cuyo destino principal era el mercado 
americano. Peña (1981) menciona que en 1941, la producción nacional de vainilla 
beneficiada fue de 282 toneladas, y de 227 toneladas en 1944. Para finales de la 
década de los 50, el precio de la vainilla comenzó a bajar de manera importante, lo 
que propició el abandono y la caída en su producción. En 1945 la producción de 
vainilla cayo drásticamente a 83 toneladas, alcanzando su punto más bajo en 1962 
con tan solo 39 toneladas (Hernández 1997). De 1992 a la fecha, se presenta una 
tendencia errática en la producción de vainilla en nuestro país (Figura 14), con una 
producción media anual de 341.85 toneladas/año (Maguelonne, 2002). 
 
28 
 
Figura 14.- Producción nacional de vainilla beneficiada de 1992 al 2011 
 
 
Por más de dos siglos, México, Costa Rica y Honduras (países de donde es 
originaria la vainilla), fueron los únicos proveedores de esta orquídea para el resto 
del mundo; pero, como ha sucedió con otros productos, el gran productor de vainilla 
no es aquél de donde es originario el saborizante; sino que la mayor parte de la 
producción proviene de otros países, los cuales recibieron el producto años después 
de que fue descubierto. Se estima que la producción mundial anual de vainilla pasó 
de 3,984 a 7,500 toneladas en el periodo comprendido del año 2000 al 2011. 
Actualmente los principales países productores de vainilla son por orden de 
importancia: Indonesia, Madagascar, China, México y Comoras los cuales producen 
cerca del 94% de la vainilla del mundo (Figura 15). La vainilla mexicana en las 
condiciones actuales no puede competir en volumen y costos de producción con los 
cultivos de otros países como Madagascar, Indonesia, China. México solo coopera 
con cerca del 6% de la producción Mundial y solo se comercializan pequeñas 
cantidades de esta producción (FAOSTAT 2012) 
 
29 
 
Figura 15. Principales países productores de vainilla de 1992 al 2011. 
 
 
A pesar de que la vainilla es un producto que tiene una gran importancia dentro de 
algunas industrias, aún no tiene el peso específico para que pueda existir un 
seguimiento de las cotizaciones de esta especie en los mercados en el ámbito 
mundial. Así, dado que Estados Unidos es el principal importador mundial de 
vainillina, con el fin de observar cuál ha sido el comportamiento de los precios de la 
vainilla en el mercado estadounidense, se analiza el precio que este país ha pagado 
por la compra del producto en el país productor. Este precio refleja el costo del 
producto puesto en la frontera del país exportador. No incluye los costos de traslado 
al país comprador, ni los costos de internación a la zona de consumo. Así, en el caso 
de la vainilla procedente de Madagascar, el precio promedio pagado fue de 37.28 
dólares por kilogramo. Es importante señalar que se trata de vainilla en bruto, sin 
ningún tipo de industrialización posterior. En el caso de Indonesia el precio pagado 
fue 26.47 dólares por kilogramo, la vainilla de Comoras fue pagada a razón de 51.5 
 
30 
dólares por kilogramo, y la vainilla mexicana fue pagada a razón de 56.73 dólares por 
kilogramo. 
El comercio de la vainilla se compone de una serie de precios que representa a los 
diversos agentes que participan en ella y así como los márgenes de ganancia que se 
pueden obtener durante todo el proceso de producción y transformación de la 
vainilla. La vainilla mexicana durante el periodo de 1993-2000, registró en términos 
nominales una tendencia al crecimiento; ya que pasó de una cotización de 
$24,844/ton a $56,734/ton, esto significa que un lapso de 7 años el precio se duplicó. 
Se observó a la vez una tasa de crecimiento del orden de 10.87%. 
 
El año que mostró una caída en el precio fue 1996, donde el precio alcanzó un total 
de $ 18,438/ton, lo que representó una disminución de 17% con respecto al precio 
del año anterior (SAGARPA.2007). Este alto precio se debe a que el cultivo de 
vainilla, es un cultivo muy delicado que requiere condiciones climáticas especiales 
para su desarrollo, también cuando ocurre la floración, la polinización debe ser hecha 
a mano ya que no hay suficientes insectos polinizadores; además, las vainas 
recolectadas de la vainilla se someten a un largo proceso de tratamiento con agua 
caliente, fermentación, secado y maduración. Finalmente se extrae la vainillina 
(principal sustancia responsable del aroma), que se encuentra en una proporción de 
12% del peso de las vainas. El resultado final es un producto que puede variar en 
calidad y características aromáticas, según la variedad de planta utilizada y según las 
condiciones del proceso de extracción (Duran, 2002). 
 
II.4.1 Especificación del producto y normas de calidad 
 
La clasificación de la vainilla se efectúa de acuerdo a dos criterios: largo de la vaina y 
contenido de vainillina, en otros casos, como en México, hay otras formas de 
clasificación donde se considera la flexibilidad, brillo, aroma y color de la vaina 
(Augstburger, et.al. 2000). 
 
 
31 
De acuerdo a la Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-182-SCFI-2010, estos son 
algunos de los parámetros de calidad que debe cumplir la vainilla mexicana (Tablas 
4-6). 
 
Tabla 4.- Especificaciones organolépticas del fruto de vainilla de Papantla 
beneficiada. 
Parámetro Especificación 
 
Apariencia 
Vaina entera, sin cortes ni rajadas, libre de daño por plagas, 
exenta de pudrición, se permite hasta cuatro callos superficiales 
de hasta 3 mm cada uno, o área equivalente 
 
Color 
Café oscuro. Se permiten filamentos rojizos a café oscuro (esta 
especificación se mide conforme a lo establecido en el Apéndice 
Informativo C de la NMX-FF-074-2009) 
 
Aroma 
Característico de la vainilla de Papantla, exento de olores 
extraños (Esta especificación se mide conforme a lo establecido 
en laNMX-F-473-SCFI-2006) 
Flexibilidad Sin quiebre al enrollar la vaina 
 
Tabla 5.- Especificaciones fisicoquímicas del fruto de la vainilla de Papantla 
beneficiada. 
 
Parámetros 
 
Especificaciones 
 
Métodos de ensayo 
 
FísicasLongitud > 15 cm NMX-FF-067-1988 
Humedad 25-38 % NMX-FF-074-SCFI-2009 
 
Químicas 
Vainillina ≥ 2,0 %bs NMX-FF-074-SCFI-2009 
Ácido hidroxibenzoico 58-100 ppm NMX-FF-074-SCFI-2009 
Ácido vainillínico 411-861 ppm NMX-FF-074-SCFI-2009 
Hidroxibenzaldehído 219-498 ppm NMX-FF-074-SCFI-2009 
 
 
 
 
 
 
32 
Tabla 6.- Especificaciones microbiológicas para la vainilla de Papantla beneficiada 
 
Parámetro 
 
Especificaciones 
 
Método de ensayo 
Bacterias mesófilas aerobias 100 UFC/g máximo NOM-092-SSA1-1994 
Mohos y levaduras 10 UFC/g máximo NOM-111-SSA1-1994 
Coliformes totales Negativo NOM-113 SSA1-1994 
Salmonella Negativo en 25 g NOM-115-SSA1-1994 
 
 
 
II.4.2 Demanda de vainilla 
 
Se debe considerar que la producción de vainilla es insuficiente para cubrir la gran 
demanda mundial de este ingrediente. La cada vez mayor utilización de la vainilla 
como aromatizante y saborizante en la elaboración de una gran variedad de 
alimentos, bebidas, productos farmacéuticos y cosméticos, ha ocasionado un 
constante incremento en la demanda de este producto. La demanda mundial de 
vainilla pasó de las 9,562 toneladas en el año 2000, a las 20,714 toneladas para el 
año 2011, lo que implica una tasa media de crecimiento anual en la demanda del 
7.28%. Se estima que aproximadamente el 90% del consumo mundial de este 
saborizante y aromatizante es cubierto con vainillina sintética (Pérez; 2009). 
 
El alto precio del extracto natural de vainilla encarece su aplicación en la elaboración 
de una gran variedad de productos; es por ello que, dado el gran potencial de 
mercado, a la escasez del extracto natural de vainilla, así como a su alto costo y a la 
simplicidad química del principal ingrediente activo (4-hidróxi-3-metoxibenzaldehído) 
del extracto de vainilla, existe un creciente interés por la preparación sintética de este 
compuesto. Su preparación comercial empezó a realizarse a finales del siglo XIX a 
partir de un compuesto natural conocido como eugenol (Figura 16), el cual era 
extraído a partir del clavo de olor. Más recientemente, la vainillina sintética fue 
producida a partir de guayacol (Figura 16), proveniente de la industria petroquímica o 
 
33 
a partir de la lignina, un constituyente natural de la madera, la cual es un subproducto 
de la industria del papel (Pérez, 2009). 
 
 
Figura 16. Estructura química del eugenol y del guayacol. 
 
También se han investigado otras fuentes de lignina para la síntesis de la vainillina, 
como el uso de bagazo de caña de azúcar en 1990 y más recientemente en 2011 
donde se obtuvo vainillina a partir de la lignina de la guadua (Figura 17), en ambos 
casos se llevó a cabo la hidrolisis alcalina de la lignina para la obtención de los 
precursores de vainillina (Deseano, et.al; 1990, Martínez, et. al; 2011). 
 
 
A B 
Figura 17. Caña de azúcar (A) y plantas de guadua (B) 
 
 
34 
Desde la década de los noventa, se han venido estudiando alternativas menos 
riesgosas y económicamente competitivas para la producción de vainillina. A partir 
del año 2000, la empresa Rhodia inició la venta de vainillina producida por la acción 
de microorganismos capaces de transformar el ácido ferúlico extraído (Figura 18) de 
la cascarilla de arroz en vainillina (Pérez, 2009). 
 
Figura 18. Estructura química del ácido ferúlico 
 
 
II.5 Compuestos fenólicos 
 
Los compuestos fenólicos son sustancias que poseen un anillo aromático unido a 
uno o más grupos hidroxilo, incluyendo derivados funcionales (ésteres, glucósidos.). 
Los fenoles son metabolitos secundarios de las plantas que les confieren cualidades 
deseables como indeseables, tienen un papel importante en el color, en las 
cualidades sensoriales y nutricias así como en las propiedades antioxidantes de los 
alimentos, y no están presentes en alimentos provenientes de animales (Escobar, 
2012). Los ácidos hidroxicinámicos son componentes importantes de paredes 
celulares de las plantas en determinados alimentos vegetales cuyos principales 
representantes son el ácido ferúlico, p-cumárico, caféico y sinápico, (Ferguson, et.al., 
2005) (Figura 19). 
 
El ácido ferúlico es un compuesto ampliamente distribuido en la naturaleza, 
constituye la pared celular de varias especies de plantas como el arroz, el maíz, la 
remolacha azucarera, la caña de azúcar, entre muchas otras. Para obtener esta 
sustancia en forma pura, los residuos agrícolas o subproductos de estos cultivos, 
como sus salvados (cascarillas) o bagazos, deben ser tratados química o 
 
35 
enzimáticamente para luego recuperar y purificar el ácido ferúlico liberado (Mussatto, 
et al.; 2007). Algunos de estos desechos agroindustriales de los que se ha realizado 
la liberación de ácido ferúlico son: el bagazo cervecero, desechos de la industria 
vinícola y mazorcas de maíz, los cuales fueron tratados mediante hidrólisis acida 
seguida de una hidrólisis alcalina con el fin de que la extracción de ácido ferúlico 
fuera optima, y otra ventaja del uso de estos desechos es que son relativamente 
baratos (Mussatto, et al.; 2007, Torre, et. al; 2008 y Max, et. al; 2009). 
 
. 
Figura 19.- Ácidos hidroxicinámicos de mayor recurrencia en la naturaleza 
 
El ácido ferúlico es considerado uno de los ácidos fenólicos más importantes, ha sido 
propuesto para el tratamiento potencial de muchos trastornos: Alzheimer, cáncer, 
enfermedades cardiovasculares y la diabetes mellitus (Mancuso, 2014). También 
presenta muchas funciones fisiológicas, incluyendo anti-oxidante, anti-microbianas, 
anti-inflamatorios y anti trombosis, así como protege contra la enfermedad coronaria, 
disminuye el colesterol en el suero y el hígado, y aumenta la viabilidad de los 
espermatozoides (Ou y Kwok, 2004). Este acido junto con el ácido p-cumárico son de 
gran interés debido a su actividad quimioprotectora y sus propiedades antioxidantes. 
Además, ambos ácidos son precursores potenciales en la producción biocatalítica de 
productos naturales aromáticos de valor añadido (Mussatto, 2006). 
 
 
36 
Debido al bajo coste y gran disponibilidad, algunos materiales lignocelulósicos tales 
como madera de eucalipto, salvado de cebada, olotes, hojas de maíz y fibra de 
avena han sido evaluadas como fuentes alternativas para la obtención de ácidos 
fenólicos (Mussatto; et.al., 2006) 
 
Cierto tipo de hongos y bacterias, miembros de la familia de los actinomicetos, 
convierten el ácido ferúlico en vainillina y otros productos, como parte de un 
mecanismo de destoxificación. Gracias a esta cualidad, dichos microorganismos son 
utilizados en diferentes procesos biotecnológicos para la producción del saborizante 
vainillina (Civolani, et. al., 2000; Labuda, 2010). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
37 
II.6 JUSTIFICACIÓN 
 
Es necesario desarrollar alternativas para el aprovechamiento de los grandes 
volúmenes de bagazo de Agave tequilana Weber azul que genera la industria 
tequilera nacional, a fin de dar un valor agregado a los mismos, disminuir su impacto 
sobre el medio ambiente, y obtener un insumo ampliamente demandado por la 
industria alimentaria. 
 
II.7 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 
 
La gran cantidad de bagazo que produce la industria tequilera se está volviendo un 
problema tanto para el medio ambiente como para los productores tequileros que 
aún no han encontrado una alternativa económicamente viable para aprovechar este 
desecho, ya que generalmente este es depositado en lugares específicos sin ningún 
tratamiento ni valorización (Rodríguez, et al; 2010) o es utilizado como combustible 
para calderas y relleno de muebles y colchones (Escoto et al; 2006). 
 
El bagazo está compuesto de material lignocelulósico, azúcares y otros compuestos 
que por sus características físico-químicas puede ser utilizado para la elaboración de 
diversos productos de interéseconómico, en este proyecto se propone el 
aprovechamiento del bagazo del Agave tequilana Weber azul, en la producción del 
ácido ferúlico, un precursor clave en la síntesis de la vainillina, saborizante y 
aromatizante más ampliamente demandado a nivel mundial, tanto por la industria 
alimentaria, farmacéutica, cosmética y tabacalera; entre otras. 
 
 
II.8 HIPÓTESIS 
 
Es posible obtener ácido ferúlico, compuesto fenólico precursor en la síntesis de 
vainillina, mediante el proceso de hidrólisis alcalina de la lignina contenida en el 
bagazo de agave tequilero. 
 
38 
 
 
II.9 OBJETIVOS 
 
II.9.1 OBJETIVO GENERAL 
 
Obtener ácido ferúlico por vía química, a partir de la lignina presente en el bagazo del 
Agave tequilana Weber azul, que genera la industria tequilera nacional durante el 
proceso de elaboración de tequila. 
 
 
II.9.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
 Determinar la composición química del bagazo de agave tequilero. 
 Extraer la lignina presente en el bagazo del agave tequilero. 
 Determinar las condiciones óptimas de hidrólisis alcalina de la lignina 
(concentración de NaOH, temperatura, tiempo de reacción). 
 Identificar y cuantificar por HPLC, los ácidos fenólicos generados durante el 
proceso de hidrólisis alcalina del bagazo del agave tequilero. 
 Determinar el rendimiento del proceso. 
 
 
 
 
 
 
 
 
39 
 
 
 
III 
MATERIALES 
Y 
MÉTODOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
40 
III.1 Estrategia experimental 
En el desarrollo del presente trabajo de investigación se aplicó la siguiente estrategia 
experimental (Figura 20). 
 
Figura 20. Diagrama de flujo, metodología. 
 
 
 
41 
III.2 Recolección y acondicionamiento de la materia prima 
 
El bagazo de agave fue proporcionado por la Compañía Destiladora de Jamay S.A. 
de C.V., ubicada en la carretera Jamay - La Barca, km 3.2, Jamay, Jalisco México. El 
acondicionamiento del bagazo de agave tequilero se llevó a cabo de acuerdo a la 
metodología propuesta por Mussatto et al., (2007) (Figura 21), y consistió en lo 
siguiente. Inicialmente el bagazo fue lavado con agua hasta adquirir un pH neutro, 
con objeto de eliminar algunos residuos del proceso como son azúcares remanentes. 
Una vez lavado el bagazo fue esparcido uniformemente en charolas que se 
introdujeron en un secador múltiple de tiro forzado (Mapisa Internacional S.A. de 
C.V., México) y el proceso de secado se llevó a cabo a una temperatura de 50 ± 1 
°C, hasta un contenido máximo de humedad de 10%. Una vez seco, el bagazo fue 
molido y tamizado a través de una malla N° 200 para tener un tamaño de partícula 
uniforme. Finalmente el polvo obtenido fue envasado en un recipiente hermético, 
debidamente identificado y almacenado en un lugar fresco y seco, hasta su posterior 
procesamiento. 
 
 
Figura 21. Acondicionamiento del bagazo de agave tequilero 
 
42 
III.3 Análisis químico porcentual del bagazo de agave 
 
La composición química porcentual del bagazo de agave se llevó a cabo mediante la 
aplicación de los respectivos Métodos Oficiales de Análisis (AOAC, 1997); para 
humedad (925,10), cenizas (923,03), proteínas (920,87) y grasas (920,39). El 
contenido de fibra cruda se determinó por digestión ácida-alcalina (Tejeda, 1992) y el 
de carbohidratos totales se obtuvo por complemento a 100%. 
 
El contenido de humedad en el bagazo de agave tequilero fue determinado 
gravimétricamente, comprende la pérdida de peso que se presenta al someter 1 g de 
muestra a un proceso de secado en estufa a una temperatura de 105°C y durante 24 
horas. El peso de la muestra seca comprenden los sólidos totales, mientras que la 
pérdida de peso corresponde al contenido de humedad en la muestra. Para 
determinar el contenido de cenizas, la misma muestra ya seca fue colocada en 
crisoles que se sometieron directamente a la flama del mechero hasta la completa 
combustión de la muestra, posteriormente los crisoles fueron colocados en una mufla 
a una temperatura de 550°C durante 4 horas. La pérdida de peso fue considerada 
como el contenido de materia orgánica en la muestra y el peso residual correspondió 
a su contenido de cenizas; ambos se expresan en %. 
 
El contenido de nitrógeno total fue determinado por el método de micro Kjeldahl 
(AOAC, 1997), y un factor de conversión de 5.75 fue utilizado para estimar el 
contenido proteico en el bagazo del agave tequilero. El contenido de grasas en las 
muestras de bagazo de agave tequilero previamente secas, fue determinado por el 
método de Soxhlet (AOAC, 1997), empleando éter de petróleo como solvente. 
 
III.4 Determinación de pH 
 
El pH del bagazo de agave tequilero fue determinado de acuerdo al método de 
CWMI (1976). Para ello, inicialmente se licuaron durante 3 minutos, 10g de bagazo 
en 50 mL de agua destilada (relación 1:5 peso/ volumen). La mezcla licuada fue 
 
43 
filtrada a través de manta de algodón, y el pH del extracto fue determinado con un 
potenciómetro HANNA modelo HI-2211. 
 
III.5 Determinación de Carbono Orgánico Total (COT) y relación C:N 
 
El carbono orgánico total (COT) se obtuvo aplicando la siguiente ecuación (Ec. 1) 
(Golueke, 1977): 
%COT = (100 - cenizas)/1.8 …(1) 
 
La relación C:N fue calculada en base al carbono orgánico total, y el análisis del 
contenido de nitrógeno total determinado por el método de Kjeldahl (AOAC, 1997). 
 
III.6 Determinación de celulosa, hemicelulosa y lignina ácido 
detergente. 
 
Las determinaciones de celulosa (Cel) y hemicelulosa (Hcel) se llevaron a cabo a 
través de los análisis de fibra detergente neutra (FDN), fibra detergente ácida (FDA) 
y lignina ácido detergente (LAD), de acuerdo a la metodología propuesta por Goering 
y Van Soest (1970). 
 
El contenido de hemicelulosa se obtuvo como la diferencia entre el contenido de fibra 
detergente neutra y la fibra detergente ácida (Ec. 2). 
(Hcel = FDN – FDA) … (2) 
 
El contenido de celulosa se obtuvo como la diferencia entre el contenido de lignina 
ácido detergente y el contenido de fibra detergente ácida (Ec. 3). 
Cel = FDA –LAD … (3) 
 
 
 
 
 
44 
III.7 Determinación de lignina 
 
El contenido de lignina en el bagazo del agave tequilero se determinó por el método 
de Max (2009); el cual consiste en lo siguiente: En un tubo de ensaye se coloca 1 g 
de bagazo de agave seco y se adicionan 5 mL de solución de ácido sulfúrico al 72%. 
Los tubos se colocan en baño maría a 30°C y se mantienen en agitación constante 
durante una hora. Pasado ese tiempo, las muestras se diluyen con agua destilada, 
hasta una concentración del ácido del 3%. Las muestras se vierten en frascos de 
vidrio con tapa y se colocan en autoclave a 120 °C durante una hora. Pasado ese 
tiempo los frascos se dejan en reposo durante la noche, a fin de enfriar las muestras. 
Finalmente las muestras son filtradas al vacío y el residuo obtenido es secado en una 
estufa a 60°C hasta peso constante. El contenido de lignina presente en la muestra 
corresponde al peso final del residuo sólido. Cada una de las determinaciones 
mencionadas anteriormente se hicieron por triplicado y el valor reportado 
corresponde al promedio de las tres determinaciones ± la desviación estándar de la 
serie. 
 
III.8 Hidrólisis ácida del bagazo de agave tequilero. 
 
Con objeto de solubilizar y eliminar la fracción de hemicelulosa presente en los 
residuos del bagazo de agave, y de esta forma, incrementar la porosidad del material 
y facilitar así la difusión y el contacto del hidróxido de potasio durante la hidrólisis 
alcalina de la lignina, la cual se realizó en la siguiente etapa del proceso, se llevó a 
cabo la hidrólisis previa del bagazo de agave con H2SO4 concentrado, de acuerdo a 
la metodología implementada por Mussato y Roberto (2005) y que consiste en lo 
siguiente (Figura 22). 
 
 
45 
 
Figura 22. Diagrama de flujo del proceso de hidrólisis ácida del bagazo de agave 
 
 
 
La pre-hidrólisis de las muestras se llevó a cabo mediante el empleo de una solución 
de H2SO4 al 73%, a una relación de 5 mL de ésta solución por gramo de muestra 
seca. La hidrólisis de las muestras se llevó a cabo a una temperatura de 120°C 
durante 17 min. Al término de la reacción, el líquido sobrenadante fue decantado y 
los residuos sólidos fueron separados por filtración al vacío. La pasta obtenida fue 
posteriormente lavada con agua destilada hasta obtener un pH neutro. Las pastas 
obtenidas de color café obscuro fueron colocadas en un horno y secadas a 50 ± 1°C, 
hasta llegar a un contenido máximo de humedad del 50%. 
 
III.9 Caracterización de lignina por espectrofotometría de infrarrojo 
 
La espectrofotometría de infrarrojo es una de las técnicas ópticas más utilizadas en 
el análisis de estructuras moleculares, así como en la identificación química de 
compuestos desconocidos, debido principalmente a que el análisis no altera o 
destruye la muestra y por otro lado, es un método simple, sencillo y muy rápido de 
llevarse a cabo (consume de 2 a 3 minutos). El análisis FT-IR encuentra aplicaciones 
 
46 
en investigación, la industria, el control de calidad, el medio ambiente, el área de 
alimentos, el área de materiales y en análisis forenses (Olsen, 1990). 
 
El análisis por espectrofotometría de infrarrojo se fundamenta en las vibraciones 
moleculares y rotatorias que son generadas como consecuencia de la absorción de 
radiación electromagnética en el espectro infrarrojo, en el que las moléculas 
experimentan un cambio en su momento dipolar, originándose vibraciones de 
tensión, flexión y rotación de los grupos funcionales que integran la molécula (Olsen, 
1990). 
 
La caracterización cualitativa de la lignina obtenida a partir del bagazo de agave 
tequilero se llevó a cabo por espectrofotometría de infrarrojo, empleando para ello un 
espectrofotómetro de infrarrojo FT-IR Perkin Elmer Spectrum Modelo RX-1, equipado 
con una celda de Selenuro de Zinc. Los espectros FT-IR fueron tomados dentro de 
un intervalo de longitudes de onda de 4000 a 400 cm-1, ajustando a 100% de 
transmitancia al inicio del análisis. El espectro FT-IR de la lignina obtenida a partir del 
bagazo de agave tequilero se comparó con el espectro de FT-IR que aparece en la 
biblioteca FT-IR Perkin Elmer Spectrum (Moffat, 2011), a fin de corroborar que lo que 
se obtiene después la hidrólisis ácida del bagazo del agave tequilero, es la esperada 
lignina, material de partida para la obtención de los precursores de vainillina. 
 
 
III.10 Hidrólisis alcalina de la lignina 
 
La hidrólisis alcalina de la lignina contenida en el bagazo de agave previamente 
hidrolizado con ácido sulfúrico concentrado, se llevó a cabo de acuerdo al método de 
Mussatto (2007). La concentración de hidróxido de sodio, la temperatura y el tiempo 
de reacción, fueron las variables independientes que se adaptaran a un diseño 
factorial completo 33. Las concentraciones de NaOH fueron: 1.0, 2.0 y 3.0 Normal, las 
temperaturas variaron de 80, 100 y 120 °C, y la hidrólisis se llevó a cabo a tiempos 
de reacción de 30, 60, y 90 minutos. De esta forma se obtuvo un total de 27 
 
47 
diferentes condiciones de hidrólisis de las muestras (Tabla 7). La relación utilizada 
de hidróxido de sodio-lignina de agave fue de 1:20 (p/p). Para el calentamiento de las 
muestras a 80 y 100°C se utilizó una plancha de calentamiento y agitación LabTech 
modelo 1003 (Proveedor de laboratorio S.A. de C.V., México), y para alcanzar 
temperaturas de 120 °C se utilizó una autoclave convencional de laboratorio marca 
All American, modelo 1925-X de 25 L de capacidad (Proveedor de laboratorio S.A. de 
C.V., México). Transcurrido el tiempo de hidrólisis, los diferentes tratamientos fueron 
enfriados inmediatamente en un baño de hielo y la mezcla fue filtrada mediante el 
uso de una bomba de vacío y papel filtro Whatman N°41. Los licores resultantes 
fueron colocados en frascos de vidrio ámbar (Figura 23) y analizados por HPLC para 
determinar las concentraciones de compuestos fenólicos presentes en cada muestra. 
 
 
Figura 23. Hidrólisis alcalina de la lignina obtenida del bagazo de agave 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
48 
Tabla 7. Condiciones de hidrólisis de la lignina obtenida del bagazo de agave 
 
Número 
 
Condiciones de Hidrólisis 
de Muestra NaOH (N) Temperatura (°C) Tiempo (min) 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 
9 
10 
11 
12 
13 
14 
15 
16 
17 
18 
19 
20 
21 
22 
23 
24 
25 
26 
27 
1.0 
1.0 
1.0 
1.0 
1.0 
1.0 
1.0 
1.0 
1.0 
2.0 
2.0 
2.0 
2.0 
2.0 
2.0 
2.0 
2.0 
2.0 
3.0 
3.0 
3.0 
3.0 
3.0 
3.0 
3.0 
3.0 
3.0 
80 
80 
80 
100 
100 
100 
120 
120 
120 
80 
80 
80 
100 
100 
100 
120 
120 
120 
80 
80 
80 
100 
100 
100 
120 
120 
120 
30 
60 
90 
30 
60 
90 
30 
60 
90 
30 
60 
90 
30 
60 
90 
30 
60 
90 
30 
60 
90 
30 
60 
90 
30 
60 
90 
 
49 
III.11 Cuantificación de compuestos fenólicos 
 
La cuantificación de los compuestos fenólicos presentes en cada una de las 
muestras integradas por residuos de bagazo de agave, y sometidas a hidrólisis 
alcalina con NaOH, se llevó a cabo por el método de Folin-Ciocalteu. El reactivo 
Folin-Ciocalteu es una mezcla de fosfomolibdato y fosfotungstato, usado para la 
determinación de antioxidantes fenólicos y polifenólicos. Funciona midiendo la 
cantidad de sustancia analizada que se necesita para inhibir la oxidación del reactivo. 
Es una estimación colorimétrica basada en la medición del color azul formado por la 
reducción del ácido fosfotungstomolibdico por los compuestos fenólicos en solución 
alcalina (Li et al, 2006 y Escobar Blanco., 2012). 
 
Para llevar a cabo esta determinación, fue necesario realizar un acondicionamiento 
previo de las muestras. Para esto se tomaron 5 ml de cada una, se neutralizaron con 
ácido clorhídrico, una vez neutralizadas se le adiciono a cada una 5 ml de éter 
anhidro, se agito por un minuto y se extrajo el solvente y se depositó en tubos de 
ensaye rotulados, esto se realizó por triplicado, se dejaron secar a temperatura 
ambiente bajo una cámara de extracción de gases hasta que los tubos estuvieran 
secos. Ya secos se le adiciono a cada tubo 5 ml de una solución de etanol al 80 % y 
se agito por 1 minuto cada muestra. 
 
La determinación de compuestos fenólicos consistió en lo siguiente: 1 mL de cada 
extracto se llevó a 10 ml con etanol. Se tomaron alícuotas de 0.3 mL, a las cuales se 
agregaron 2.25 mL de reactivo Folin Ciocalteu 1N. La mezcla se homogenizo y se 
mantuvo en reposo por 5 min a temperatura ambiente. Después se agregaron 2.25 
mL de carbonato de sodio al 20% y nuevamente las mezclas fueron homogenizadas 
y mantenidas en reposo durante 90 minutos, al cabo de los, cuales las absorbancias 
respectivas de las muestras fueron leídas a 760 nm en un espectrofotómetro. Se 
realizó una curva tipo de ácido gálico tomando alícuotas de 0,0.1, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 y 
1.0 mL de una solución de ácido gálico (100 µg/mL) y se les aplico el mismo 
 
50 
procedimiento que a los extractos. Los resultados obtenidos se reportaron como 
gramos de ácido gálico equivalentes (GAE) por 100 g de materia seca. 
 
 
III.12 Evaluación de la actividad antioxidante de los extractos 
 
Para la evaluación de la actividad antioxidante en los extractos alcohólicos de las 
muestras, se utilizó el método de decoloración del β-caroteno. El β-caroteno se 
decolora rápidamente sin la presencia de un antioxidante, lo que con el tiempo 
resulta en una disminución de la absorbancia. La actividad antioxidante fue calculada 
en cuatro formas diferentes. La primera consiste en realizar la representación gráfica 
del cambio de absorbancia con respecto al tiempo, obteniéndose una curva cinética 
cuyo valor absoluto de la pendiente nos representa el valor antioxidante de la 
muestra