El mundo de la caña de azúcar no se reduce a la producción de azúcar refinado y etanol. Entre los subproductos, muchas veces descartados, se esconden bioactivos con un potencial que está llamando la atención de la comunidad científica. Investigadores de la Pontificia Universidad Javeriana, seccional Cali, en Alianza con el Centro de Investigación de la Caña de Azúcar (Cenicaña), han identificado un potencial antioxidante y anticancerígeno en melazas y vinazas derivadas de la caña de azúcar. Este hallazgo podría impactar positivamente la salud de las personas y contribuir al fortalecimiento de la industria azucarera a largo plazo.
Estos hallazgos han sido publicados en revistas como Scientific Reports (Q1), Heliyon (Q1), y Waste and Biomass Valorization (Q2). Su más reciente artículo es: “Estudio de dos subproductos de la caña de azúcar como fuente de metabolitos secundarios y compuestos termoinducidos con potenciales aplicaciones bioactivas” (título traducido). Su objetivo fue realizar un estudio exhaustivo de subproductos de la industrialización de la caña de azúcar y su relación con los compuestos bioactivos — sustancias químicas presentes en alimentos, que ejercen efectos beneficiosos para la salud — extrayéndolos, cuantificándolos y evaluando su actividad bioactiva mediante métodos químicos, moleculares y ómicos.
Una visión más completa de los bioactivos de los subproductos
“El enfoque no selectivo aplicado en este estudio proporcionó una visión más completa de las propiedades bioactivas de los subproductos de la caña de azúcar. Este enfoque no sólo permitió la identificación de moléculas por sus importantes actividades biológicas, sino que también reveló compuestos inadvertidos que, aunque requieren una mayor validación, podrían ampliar el espectro de moléculas biológicamente relevantes y ayudar a abordar fenómenos no resueltos”, señala la publicación. Y añade: “Esta perspectiva mejora nuestra comprensión de cómo los subproductos de la caña de azúcar pueden aprovecharse como fuentes para la ingeniería de materiales bioactivos, ofreciendo nuevas posibilidades para futuras aplicaciones.”
Los investigadores creen que los resultados de su investigación, aplicados en amplios y variados estudios, permitirán el diseño de estrategias preventivas y terapéuticas que reduzcan los riesgos asociados a diferentes enfermedades. El aporte más importante de la investigación es el análisis holístico del potencial antioxidante y anticancerígeno de los compuestos bioactivos de los subproductos de la caña. Para esto, han integrado las ciencias ómicas — estudio y análisis a gran escala de las moléculas de un organismo — para aportar a la investigación.
Entre los autores de este artículo está el profesor Fabián Tobar-Tosse, quien lleva más de 15 años en investigaciones ómicas traslacionales —convirtiendo descubrimientos científicos básicos en aplicaciones prácticas —. Doctor en Ciencias Biomédicas con énfasis en Bioinformática y Genómica, Tobar-Tosse y su equipo, se han enfocado en estudiar la reutilización de residuos agroindustriales para la generación de soluciones sostenibles, investigación que ha sido financiada por el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación.
Identificación de los componentes bioactivos en melazas y vinazas
Este artículo hace parte de un proceso investigativo más amplio, que ha contado con diferentes etapas, cada una con aportes valiosos. El primer momento de la investigación consistió en la identificación de los tipos de componentes bioactivos presentes en las melazas y vinazas. Así reconocieron los potenciales componentes en los subproductos que podrían tener efectos beneficiosos sobre las células humanas. Esto les dio la dirección inicial de la investigación, pues los llevó a preguntarse, por ejemplo, ¿qué componentes bioactivos vale la pena explorar en futuras investigaciones?, ¿qué efectos pueden tener sobre la salud de los seres humanos?
Viabilidad de la extracción de los componentes a gran escala
Con estas preguntas en mente, los expertos analizaron en términos estadísticos la presencia de compuestos bioactivos en los subproductos de la caña de azúcar. Es decir, qué probabilidad hay de que los componentes se encuentren en las muestras, para determinar la viabilidad de su extracción en gran escala. Con la caracterización de los compuestos y la determinación de su concentración en las muestras, el siguiente paso fue la evaluación de su impacto en células humanas.
Efectos de los compuestos bioactivos en células humanas
Los investigadores evaluaron los efectos de los compuestos bioactivos en cultivos de células humanas, especialmente, en líneas celulares de cáncer. El objetivo de esta etapa de la investigación fue reconocer los principios de respuesta de las células a los compuestos e identificar las propiedades moleculares más notorias. “Una de las propiedades más importantes que analizamos es la capacidad antioxidante de los compuestos, que es básicamente una propiedad que protege a las células de su desgaste”, explica el doctor Tobar-Tosse.
En este proceso enfrentaron diferentes retos. El primero fue el cultivo, crecimiento y monitoreo de las células, antes de la intervención. “Es fundamental monitorear de cerca el comportamiento celular, cuantificando su tasa de proliferación y viabilidad, es decir, su supervivencia o muerte. Observar el ciclo diario de las células es clave para establecer su comportamiento basal y detectar anomalías”, señala el profesor.
Posteriormente, en la aplicación de los extractos, experimentaron con diferentes concentraciones hasta alcanzar una respuesta molecular de la célula. El investigador añade que, “el objetivo es que la célula responda molecularmente al estímulo externo, provocando un efecto celular medible”.
En la fase inicial de contacto de los compuestos con los cultivos de células humanas, se empleó la PCR cuantitativa en tiempo real (qPCR). Esta poderosa técnica hizo posible detectar y cuantificar con precisión la transcripción de genes marcadores relacionados con el crecimiento y la muerte celular, mediante la amplificación y monitoreo en tiempo real de fragmentos de ADN.
Luego, se empleó la transcriptómica, una ciencia ómica, para identificar la respuesta molecular de las células a los compuestos. Esta técnica permite observar cómo la expresión génica de las células cambia en respuesta a un estímulo, revelando si sobreviven, alteran su morfología (cambio de forma), inician la muerte celular, o presentan otras modificaciones de comportamiento a nivel molecular.
Conexión entre las moléculas de respuesta y los compuestos bioactivos
El hallazgo más importante de esta fase fue el establecimiento de una conexión clara entre las vías de respuesta celular, moléculas de respuesta específicas y los compuestos bioactivos. Este panorama integral proporciona información crucial para diseñar futuros estudios y comprender mejor los mecanismos de acción.
Compuestos bioactivos como promotores de la salud humana
Esta investigación es pionera en su enfoque ómico y bioinformático para conocer los procesos moleculares en las células por la exposición a los biocompuestos de caña de azúcar. Esto les permitió integrar distintos niveles de información biológica —como los genes, las proteínas y los metabolitos— para obtener una visión más completa y detallada de cómo actúan estos compuestos dentro de las células. Para los investigadores, esta es una gran oportunidad para profundizar en el conocimiento de los mecanismos de acción de los biocompuestos como promotores de la salud humana. Esperan poder establecer correlaciones causa-efecto que aporten a la formulación de procesamientos de prevención e intervención de diferentes enfermedades.
El artículo científico publicado este 2025 sostiene: “La obtención de estos conocimientos es esencial para traducir el potencial antioxidante de las melazas y las vinazas de caña de azúcar en aplicaciones prácticas y terapéuticas relevantes, y para aprovechar plenamente su valor en el desarrollo de materiales bioactivos”.
Además, el profesor Tobar-Tosse señala que los compuestos bioactivos identificados en la caña de azúcar, al ser algunos comunes a otras plantas no cultivables o protegidas por su biodiversidad, pueden generar beneficios industriales y ambientales. Por un lado, añaden valor a productos subvalorados de la caña; por otro, permiten identificar fuentes alternativas de extracción de bioactivos claves, favorecidas por la industrialización asociada a la caña de azúcar.
Esta investigación ha contado con la participación de aliados estratégicos que han permitido su avance, la publicación de artículos científicos y el desarrollo de talento humano. Entre los aliados claves estuvo el Centro de Investigación de la Caña de Azúcar de Colombia (Cenicaña), con el apoyo de Nicolás Gil y Tatiana Sánchez. Desde Javeriana Cali, se aliaron los profesores Fabián Tobar-Tosse de la Facultad de Ciencias de la Salud y Mauricio Quimbaya de la Facultad de Ingeniería y Ciencias, además de Andrés Jaramillo director del instituto iOmicas.
Se resalta igualmente a Andrea Molina Cortés, quien participó como estudiante de doctorado del proyecto, y fue reconocida con “Mención de honor a la excelencia del trabajo de grado” por parte de la Universidad. Además, los investigadores lograron establecer una alianza internacional con Laboratorio de Alimentómica del Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CIAL) en España.
Los investigadores consideran que sus hallazgos, aplicados a gran escala, podrían seguir los principios de la economía circular, pues avanza hacia el aprovechamiento de subproductos y residuos para la generación de productos de mayor valor agregado, lo cual aportaría al fortalecimiento de la industria de la caña de azúcar y el sector ambiental. En última instancia, el profesor Fabián Tobar-Tosse destaca que el alto potencial científico de la región, junto con sus capacidades industriales y ambientales, representan una riqueza invaluable para el Valle del Cauca.
