Los recursos naturales, piezas clave en la producción de alimentos, se han vuelto cada vez más limitados. Por lo tanto, es necesario optimizar de manera urgente los métodos de producción y los insumos agrícolas, como los plaguicidas y otros agroquímicos, para una producción exitosa y, con ello, salvaguardar la seguridad alimentaria de cada habitante de México (FAO, 2017). México es caracterizado por su diversidad gastronómica, destacando por sus altos volúmenes de producción y rendimientos los siguientes ingredientes y materias primas: maíz grano (Zea mays), frijol (Phaseolus vulgaris), sorgo (Sorghum spp.), avena (Avena sativa), y maíz forrajero. Sin embargo, los cultivos con mayor derrama económica son el maíz, chile verde, jitomate rojo, sorgo y frijol (SIAP, 2021). Cabe mencionar que las entidades con mayor superficie agrícola cosechada durante el 2024 fueron Zacatecas, Tamaulipas, Chiapas, Jalisco y Puebla. Mientras que los estados que generaron mayor derrama económica fueron Sinaloa, Jalisco, Michoacán, Sonora y Chihuahua (SIAP, 2026).

El eslogan del Día Mundial de la Alimentación de 2021, establecido por la FAO, es: “Nuestras acciones son nuestro futuro”. Con la generación de bioproductos obtenidos a partir del propio sistema de producción de cultivos alimenticios, se puede establecer un grado de producción sostenible, suficiente e inocua, con calidad nutricional y al alcance de todos. Es importante considerar todos estos factores para garantizar una agricultura sostenible; sin embargo, cumplir con todos estos objetivos representa un enorme reto (FAO, 2021).

Las cifras actuales indican que alrededor de 690 millones de personas en el mundo sufren hambre, lo que representa casi el 9 % de la población mundial, con tendencia a seguir aumentando (UN, 2021). La creciente población mundial es un problema que pone a prueba los sistemas agroproductivos. Se estima que para el 2030 se alcanzarán 6 910 millones de personas en países desarrollados, mientras que en países en vías de desarrollo se alcanzarán 381 millones. Para el 2050, el crecimiento de la población mundial se estima en 9 322 millones, con un crecimiento del 0.6 % por año; esto significa que se demandará 1.4 % más de alimentos agrícolas para suplir los requerimientos calóricos por día de un adulto (3 050 kcal/cápita/día). Por tanto, es necesario implementar estrategias eficientes de producción y manejo de plagas insectiles y fitopatógenas, ya que pueden causar pérdidas de hasta un 20 % del total de la producción (CIPF, 2021).

Si bien los plaguicidas químicos son útiles y eficaces para la prevención y erradicación de plagas, han presentado desde sus inicios una serie de afectaciones graves al medio ambiente y a la salud pública, además de generar resistencia en los cultivos y contaminación de mantos friáticos y del suelo, entre otras, que han sido documentadas en investigaciones. Por ello, es importante buscar alternativas eficientes que consideren el impacto ambiental y la toxicidad (Bapat et al., 2022; Moustafa et al., 2021; Tang y Luo, 2021).

Según la Base de Datos Estadísticos Corporativos de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, los principales productos agrícolas producidos en el 2024 fueron caña de azúcar (Saccharum officinarum) (1 939 782 021 t),

maíz (1 218 205 574 t) y arroz (820 223 278 t) (Figura 2). Los países con mayor volumen de producción fueron China, Brasil y Estados Unidos (FAO, 2026). Estos volúmenes de producción generan cantidades importantes de subproductos, compuestos por fibras, cáscaras, semillas, bagazos, raíces, hojas, tallos y otros materiales lignocelulósicos ricos en fitoquímicos, que tienen implicaciones comerciales de alto valor agregado (Nayak y Bhushan, 2019; Teigiserova et al., 2019).

Figura 2

Los FQ, derivados de subproductos agroindustriales, como bioplaguicidas, se han estudiado ampliamente y presentan una diversidad de aplicaciones (Figura 3). Por ejemplo, en la base de datos Web of Science (Clarivate) se registran al menos 931 publicaciones originales publicadas en los últimos 10 años. Sin embargo, la mayoría de ellas emplean plantas medicinales o frutos comestibles como fuente de FQ. Dentro de ellas, las plantas aromáticas (abundantes en aceites esenciales) lideran la investigación química y biológica, principalmente por su acción bactericida y antifúngica.

Por otro lado, los países líderes en investigación son Estados Unidos, China e India. Cabe mencionar que, del mismo modo, en la base de datos Web of Science solo se han reportado ≈ 588 documentos sobre la obtención de fitoquímicos a partir de subproductos agroindustriales, siendo Italia, España y Portugal los países con mayor número de publicaciones. De estos, un reducido número se enfoca en la sanidad vegetal, por lo que resulta de interés ampliar los estudios para potenciar dichos recursos en la salud de los cultivos y, en consecuencia, en la salud humana y ambiental.

En este sentido, al incorporar prácticas como esta como parte de manejo integrado de las principales plagas y enfermedades, se genera un modelo de economía circular, el cual produzca bioplaguicidas a partir de extractos crudos o metabolitos purificados de los subproductos generados por los cultivos; contribuyendo al cambio de una economía lineal a una economía circular, implementando estrategias de diferenciación que coadyuven en la competitividad del sector agrícola (Campos et al., 2020; Rojas Rojas et al., 2021).

Figura 3

La presencia de organismos fitopatógenos y las enfermedades que estos ocasionan pueden verse influidas por factores bióticos y abióticos durante la siembra, las etapas vegetativa y productiva, la cosecha y la poscosecha de los cultivos. Entre los bióticos destacan los hongos, bacterias, virus, protozoarios y nematodos. Sin embargo, los fitopatógenos más abundantes y de mayor interés son los hongos, virus y bacterias, responsables de la mayoría de los problemas fitosanitarios en el mundo; en consecuencia, producen la mayor pérdida económica (Ravichandra, 2013). Los géneros de bacterias asociadas a serias enfermedades que culminan en pérdidas de cultivos y de mayor relevancia económica son: Acidovorax, Agrobacterium, Bacillus, Burkholderia, Citrobacter, Clavibacter, Dickeya, Erwinia, Leifsonia, Pectobacterium, Pseudomonas, Ralstonia, Spiroplasma, Xanthomonas y Xylella, entre otros (Hernández-Díaz et al., 2021; Setubal et al., 2005).

Por otro lado, los géneros de hongos más estudiados son Alternaria, Botrytis, Colletotrichum, Fusarium, Dreschlera (Sin. Helminthosporium), Aspergillus, Penicillium, Macrophomina, Neofusicoccum, Rhizoctonia, Sclerotinia, Curvularia, Mucor, Botryosphaeria, Diplodia, Sclerotium y Phoma (Di Canito et al., 2021; Hernández-Díaz et al., 2021; Xu et al., 2021). Conocer la información sobre estos agentes fitopatógenos permite estudiar y aplicar estrategias de biocontrol de forma eficiente; entre las más utilizadas se encuentra la incorporación de extractos vegetales procedentes de fuentes poco exploradas, como los subproductos agroindustriales.

El manejo de plagas se basa en el principio de prevención, supresión y/o erradicación, y en cada una de ellas se pueden aplicar diferentes estrategias: biológicas, químicas, mecánicas, culturales, de manipulación genética, entre otras (Zepeda-Jazo, 2018). Entre los más usados y efectivos contra cualquier tipo de plaga se encuentran los plaguicidas químicos; sin embargo, se siguen documentando efectos secundarios tóxicos para el ser humano, la flora, la fauna y varios ecosistemas, ya que los agroquímicos pueden migrar cientos de kilómetros y afectar otras regiones (Couvidat et al., 2022; Degrendele et al., 2022; Ding et al., 2022). Ante esto, los gobiernos se esfuerzan por crear alternativas de sustitución y de minimización de su uso. En caso contrario, respecto a la fitotoxicidad de los extractos naturales, a dosis elevadas pueden secar la planta y, si el medio es ácido, a las dosis recomendadas por los productores, no se han registrado efectos tóxicos en seres humanos y otros mamíferos (Fenibo et al., 2022).

Fitoquímicos (FQ). Los FQ son metabolitos secundarios sintetizados mediante las rutas del ácido shikímico, del ácido malónico y del ácido mevalónico, y se estima que existen más de 100 000; sin embargo, los de mayor estudio, debido a sus bioactividades, son los flavonoides, terpenos, alcaloides y saponinas (Figura 4) (de la Rosa et al., 2019; Khare et al., 2020). La acumulación de fitoquímicos en las plantas generalmente se debe a situaciones de estrés, causadas por factores bióticos y abióticos, que desencadenan una cascada de señales bioquímicas que favorece su síntesis como mecanismo de defensa principalmente (Marranzano et al., 2018). Desde la antigüedad, el ser humano ha utilizado y comercializado los FQ con fines terapéuticos para tratar una amplia variedad de patologías y dolencias. Con el avance de la tecnología y la concientización sobre el cuidado del medio ambiente, los FQ han sido objeto de estudio para demostrar su potencial biocida frente a fitopatógenos, entre otras aplicaciones, como aditivos, pigmentos y agentes antioxidantes.

Figura 4

Los compuestos fenólicos pueden presentar una gran variedad de estructuras, por lo que se clasifican desde fenólicos simples hasta fenólicos muy complejos, según el número y la posición de los grupos hidroxilo unidos al anillo fenólico (Chaudhary et al., 2018; Singh et al., 2017). Dentro de este grupo de FQ se encuentran los flavonoides, ácidos fenólicos, cumarinas, ligninas y taninos. Los flavonoides son reconocidos como los más importantes y ampliamente distribuidos en las plantas, ya que se han reportado más de 5 000. Estos compuestos son de bajo peso molecular; en su estructura presentan dos anillos aromáticos de naturaleza fenólica unidos por un puente de tres átomos de carbono (C₆-C₃-C₆). Se dividen en diferentes subgrupos tales como flavonoles, flavanonas, flavonas, flavan-3-oles, isoflavonas, catequina, leucoantocianinas, chalconas y antocianinas (Lattanzio, 2013; Medina-Meza y Ganjyal, 2017; Tsao, 2010).

Por otro lado, los terpenos son compuestos orgánicos hidrofóbicos que derivan de la condensación del isopreno (hidrocarburo de cinco carbonos); pueden categorizarse en función de ello en hemiterpenos (C5), monoterpenos (C10), sesquiterpenos (C15), diterpenos (C₂₀), sesterpenos (C₂₅), triterpenos (C₃₀), tetraterpenos (C₄₀) y politerpenoides (C_>40). Entre los tetraterpenoides se encuentran los carotenoides; el betacaroteno, en particular, es de gran relevancia, ya que es el precursor de la vitamina A. En este sentido, algunas vitaminas se consideran terpenos, como las liposolubles D y K (Pichersky y Raguso, 2018).

Métodos de extracción y purificación de fitoquímicos a partir de subproductos agrícolas y agroindustriales. Los métodos de extracción de FQ se basan en su capacidad para degradar estructuras celulares, como paredes y membranas, y, posteriormente, solubilizar los compuestos en el disolvente de extracción. Dependiendo de la hidrofilicidad o hidrofobicidad de las moléculas de interés, se usará el disolvente de polaridad similar; retomando el concepto de solubilidad: “lo similar disuelve a lo similar”. Por ello, la mayoría de los FQ se solubilizan en disolventes orgánicos como el etanol, el metanol o el agua. Por ejemplo, los flavonoides son extraíbles con soluciones hidroetanólicas al 70-80 %, con metanol o acetona. Mientras que los carotenoides y compuestos no polares, como las grasas y aceites, se disuelven en hexano, tolueno, cloruro de metileno, entre otros (Jiménez-Ortega et al., 2024).

El método de extracción dependerá en gran medida del rendimiento y la pureza del compuesto. En la actualidad, se pueden emplear sistemas de maceración con regulación de temperatura, baños ultrasónicos, microondas, fluidos supercríticos, disolventes iónicos y eutécticos, solventes hidrogenados, entre otros. Las bondades son que, entre ellos, pueden acoplarse, lo que genera un mayor rendimiento de extracción, reduce el gasto energético y el tiempo de operación (Jiménez-Ortega et al., 2024; Jiménez-Ortega et al., 2023).

Una vez obtenidos los extractos crudos, se pueden purificar mediante cromatografía de columna, usando como fase estacionaria sílice y como fase móvil disolventes de polaridades crecientes, para ir eluyendo los metabolitos en fracciones de polaridades diferentes; posteriormente, se podrá evaluar el efecto de la fracción y/o seguir purificando para obtener cristales del compuesto de interés. Normalmente, se monitorea el factor de retención del compuesto mediante cromatografía en capa fina (TLC); si se obtienen cristales o precipitados, estos pueden analizarse mediante LC-MS/MS, GC-MS/MS, RMN, rayos X, FTIR, entre otras técnicas (Patil et al., 2023). En la Figura 5 se muestra el protocolo experimental para la obtención de FQ a partir de subproductos agrícolas, resaltando las operaciones unitarias.

Figura 5

Actividad antibacteriana. Dos de los mecanismos más comunes por los cuales ocurre la inhibición del crecimiento bacteriano por parte de los FQ son: 1) por daño a nivel molecular y genético o por ruptura de membranas celulares. El daño genético ocurre cuando los FQ, como los alcaloides, interactúan con las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos de las bacterias, alterando la expresión de genes encargados de la producción de flagelos y provocando una disminución de la movilidad de la bacteria, lo que conlleva un menor crecimiento y una menor capacidad de infección (Dusane et al., 2014).

Por otro lado, el daño o la ruptura de la membrana celular de las bacterias se produce al interactuar con los terpenoides, que las disuelven parcial o totalmente, provocando la lisis y la muerte celular (Yang et al., 2020). Los subproductos agrícolas y agroindustriales presentan FQ antibacterianos. Sin embargo, dependerá del tipo de FQ, del método de extracción, de la concentración y del tipo de bacteria, entre otros factores (Cuadro 1).

En algunos FQ presentes en hojas y tallos, los terpenos pueden causar daños irreversibles a las membranas y a las paredes celulares bacterianas, dejándolas sin la protección adecuada frente a otros agentes tóxicos para ellas. Por otro lado, los polifenoles pueden inhibir el crecimiento bacteriano al disminuir la actividad de enzimas clave implicadas en funciones biológicas (Yang et al., 2020).

Algunos ejemplos sobresalientes son los de Do et al. (2021), quienes evaluaron la actividad antibacteriana de extractos crudos de raíces de Scutellaria baicalensis y de baicaleína (BAI) purificada. Los autores observaron que la bacteria Ralstonia solanacearum fue más susceptible a la BAI, presentando una mayor inhibición que el grupo control con cloranfenicol (CMI de 0.019 mg mL-1 y 0.000044 mg mL-1, respectivamente). Esto se debe a que la BAI presenta grupos hidroxilo, que podrían ser los responsables de la inhibición. Asimismo, la BAI fue más eficaz que el extracto crudo (hasta 105 veces).

Cuadro 1

Subproducto	Extracto	Fitoquímico	Fitopatógeno	MIC	Inhibición (%)	Referencia
Raíces de escutelaria	Etanólico	Baicaleína	A. avenae subsp. Cattlyae	19 µg mL-1	75 - 94	Do et al., 2021
			A. tumefaciens
			B. glumae C. michiganensis subsp.
			michiganensis
			P. carotovara subsp.
			carotorova D. chrysanthemi
			P. syringae pv. lachrymans
			X. arboricola pruni
			P. syringae pv. actinidiae KW11
			R. solanacearum
Dátil de palma	Acuoso	Ácido protocatecúico	X. campestris	3.13 mg mL-1	100	Mrabet et al., 2017
		Tirosol	E. amylovora
		Ácido vanílico	E. toletana
		Ácido p-cumárico	C. michiganensis subsp.
		Ácido siríngico	michiganensis
		Ácido gálico	C. michiganensis subsp. insidiosus
			R. radiobacter
			P. savastanoi
			P. syringae
Piel de granada	Acuoso	Flavonoides y taninos	X. campestris	5 mg mL-1	100	Elshafie et al., 2021
			C. michiganensis
Pseudotallo de plátano y hojas de cempasúchil	Acuoso	α-Tertienilo	P. syringae pv. spinacae	100 mg mL-1	37 - 40	Mitra y Paul, 2016
		Poliacetilenos	P. syringae pv. tomato
		Politienilos
		Cumarinas
Corteza y hoja de pino y olivo	Acetona	Terpenos	A. tumefaciens	0.41 mg mL-1	100	Badawy y Faraj, 2019
		Cariofileno	E. carotovora
		β-Cubeneno	C. fascians
		Cembreno	P. solanacearum
		Tunbergol

Actualmente, la ciencia y la tecnología desarrollan nuevos métodos que maximizan la extracción de FQ de subproductos, ya que normalmente estos se encuentran unidos a estructuras lignificadas poliméricas (en tallos y raíces), como celulosa, hemicelulosa y lignina, lo que vuelve todo un desafío extraerlos. Para ello, es necesario romper la pared celular y los enlaces de tipo éster y éter entre los FQ y los polímeros, para que se disuelvan en el disolvente. Para estos casos, es necesaria la utilización de procesos ácidos y alcalinos acoplados a métodos de extracción emergentes, como ultrasonido-microondas, entre otros (Santos-Zea et al., 2018; Wang et al., 2020).

Por otro lado, si los subproductos son hojas, pulpas y bagazos, se pueden extraer directamente mediante tratamientos hidrotérmicos, ya que normalmente los compuestos fenólicos y terpenos se localizan en las vacuolas y en los tricomas.

Por ejemplo, los pretratamientos térmicos pueden incrementar el rendimiento de extracción de FQ. En el dátil de palma (Phoenix dactylifera) se facilita la liberación de polifenoles. La temperatura de extracción tiene un papel fundamental, ya que a mayor temperatura se libera una mayor cantidad de compuestos, como el hidroximetilfurfural, y, en consecuencia, en la mayoría de los casos, se observa una mayor inhibición de fitopatógenos. Asimismo, se observó que el incremento de 140 a 160 °C disminuyó hasta en un 50 % la CMI, contra Xanthomonas campestris, Erwinia amylovora, Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis, C. michiganensis subsp. insidiosus, Rhizobium radiobacter, Pseudomonas savastanoi y Pseudomonas syringae (Mrabet et al., 2017).

Adicionalmente, se ha observado que el extracto acuoso de piel de granada (Punica granatum), rico en flavonoides y taninos, presentó actividad contra X. campestris y C. michiganensis, con una CMI de 5 mg mL-1. Dicha concentración presentó una inhibición cercana al 100 % en ambas bacterias, similar a la de los controles con kanamicina (0.05 mg mL-1) y tetraciclina (0.16 mg mL-1) (Elshafie et al., 2021).

Cabe mencionar que extractos de pseudotallo de plátano (Musa paradisiaca) y de hojas de cempasúchil (Tagetes erecta) presentaron actividad inhibitoria in vivo contra P. syringae, lo que disminuyó la gravedad de la enfermedad en plantas de jitomate (S. lycopersicum), espinaca (Spinacia oleracea), pepino (Cucumis sativum) y cebada (Hordeum vulgare). Se observó una reducción del 38 % de la enfermedad a una concentración de 100 mg mL-1. Si bien la aplicación de los extractos no disminuyó por completo la gravedad de la enfermedad, sí demostró coadyuvar al tratamiento en sinergia con otro extracto de mayor actividad (Mitra y Paul, 2016). Esto sugiere que los extractos vegetales pueden ser potenciales productos biocidas a nivel in vivo, por lo que se sugiere continuar la investigación sobre fitotoxicidad, dosificación y tratamientos.

Por otro lado, extractos hidrofílicos de hojas y corteza de pino (Pinus spp.) y olivo (Olea europea), mostraron ser ricos en monoterpenos, esteroides, diterpenos, sesquiterpenos, resinas y polifenoles. Los cuales presentaron actividad inhibitoria contra Agrobacterium tumefaciens, Erwinia carotovora, Corynebacterium fascians y

P. solanacearum. El extracto más efectivo en todas las bacterias fue el de corteza de olivo, en el que se obtuvo la menor CMI frente a la bacteria C. fascians (0.41 mg mL-1) (Badawy y Faraj, 2019).

Extractos de subproductos de la industria del vino, como el orujo y las semillas de uva (Vitis vinifera), obtenidos mediante métodos emergentes, inhibieron P. syringae pv. Syringae con una CMI > 1 mg mL-1, inferior a la del control (ditianona), lo cual se debe a la presencia de antocianinas y ácidos grasos (Tacchini et al., 2019).

Actividad antifúngica. La actividad antifúngica se evalúa mediante diferentes técnicas, como la inhibición de la esporulación (%), la inhibición del micelio (%), la mínima concentración inhibitoria (MCI) y la mínima concentración fungicida (MCF). Al igual que en las bacterias, el mecanismo de inhibición de los FQ en los hongos también se relaciona con la irrupción de la membrana fúngica, en la que, al disolverla o romperla, quedan expuestos los organelos internos, lo que activa una serie de rutas de muerte celular y propicia la inhibición del crecimiento. Otro mecanismo es que, una vez que los FQ traspasan la membrana fúngica, alteran negativamente la respiración celular mitocondrial, lo que ocasiona un desequilibrio metabólico y, al tener menos energía, no pueden llevar a cabo sus funciones metabólicas vitales, lo que, en consecuencia, disminuye su crecimiento y propagación. Otros mecanismos son la inhibición de las bombas de flujo, que remueven sustancias tóxicas intracelulares; la inhibición de la síntesis de proteínas y del material genético; la promoción de la disfunción mitocondrial; y la inhibición de la división celular (Al Aboody y Mickymaray, 2020; Peng et al., 2012).

Subproductos de la industria vinícola. Los extractos de orujo de uva son abundantes en antocianinas, polifenoles y ácidos grasos. Sin embargo, su eficacia depende del método de extracción (Mendoza et al., 2013; Tacchini et al., 2019). Por ejemplo, extractos de semillas de uva obtenidos mediante ultrasonido presentaron una mayor cantidad de FQ, siendo efectivos contra Sclerotinia minor y S. sclerotiorum, con una CMI >15 µg mL-1 en ambos hongos (Tacchini et al., 2019).

Subproductos de Solanum lycopersicum. Extractos hidrofílicos de hojas y tallos de jitomate presentaron inhibición in vivo contra Colletotrichum coccodes, Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici, Glomerella cingulata y Rhizoctonia solanitanto. El extracto de las hojas presentó inhibición contra R. solani, con una CMI de < 0.31 mg mL-1 (Kim et al., 2019). Por otro lado, los extractos hidroetanólicos de hojas de jitomate fueron efectivos contra Aspergillus niger (CMI 0.90 mg mL-1) y Penicillium funiculosum (CMI 0.45 mg mL-1). La inhibición se debió a la presencia de flavonoides y ácidos fenólicos, abundantes en disolventes polares como el etanol. El mejor efecto observado fue contra P. funiculosum, con una CMI menor al ketoconazol (CMI 2.50 mg mL-1) (Añibarro-Ortega et al., 2020).

Subproductos de Jatropha curcas. Es bien sabido que Jatropha es una fuente relevante de grasas y aceites para diversas industrias. Uno de sus principales subproductos es la semilla, que es una estructura resiliente a los tratamientos de extracción convencionales; sin embargo, presenta FQ antifúngicos. Por ejemplo, Haq et al. (2021), evaluaron el extracto metanólico de semillas desgrasadas de J. curcas frente a C. coccodes, R. solani, Bipolaris oryzae y Fusarium fujikuroi. De los hongos evaluados, B. oryzae fue el más susceptible con una CMI de 1.5 mg mL-1, siendo aún más eficaz que el control (anfotericina B). Esta actividad se debe a la presencia de flavonoides, que pueden intervenir en el material genético de los hongos, afectando la síntesis de proteínas de valor fisiológico y disminuyendo su crecimiento. Por otro lado, Lasiodiplodia theobromae, Curvularia lunata, Fusarium semitectum, C. capsici y C. gloeosporioides mostraron ser susceptibles al extracto etanólico de la semilla desgrasada de Jatropha con una CMI de 500 mg mL-1 (Saetae y Suntornsuk, 2010).

Subproductos de Punica granatum. La granada es un fruto altamente apreciado por los consumidores; no obstante, durante su periodo de maduración se desprenden grandes cantidades de subproductos, como hojas, orujo y cáscaras, que, por su composición, han mostrado capacidad antifúngica. Por ejemplo, la aplicación del extracto etanólico de piel de granada contra F. oxysporum, A. niger, F. graminearum, F. culmorum y A. alternata presentó una CMI de 0.31 mg mL-1, siendo los flavonoides y taninos los responsables de la bioactividad (Hlima et al., 2019). En cambio, los extractos acuosos presentaron menor actividad contra F. oxysporum y P. digitatum, con una CMI de 10 mg mL-1, lo cual puede deberse a la menor capacidad de extracción del agua, que presenta una polaridad mayor que la del etanol (Elshafie et al., 2021).

Otros extractos de subproductos de granada evaluados contra P. italicum, B. cinerea y R. stolonifer presentaron una inhibición del crecimiento micelial (ICM) en P. italicum del 28.46 y 42.50 % en B. cinerea y R. stolonifer. En cuanto a la inhibición de germinación de esporas (IGE), en P. italicum presentó inhibición del 17.86 %, mientras que en B. cinerea y R. stolonifer del 30.5 %. Referente al tipo de subproducto, hojas, semillas y cáscara presentaron una IGE de 32.16, 38.60 y 43 %, y una ICM de 17.13, 29.93 y 32.25%, respectivamente. En cuanto a las concentraciones empleadas de 500, 1 000 y 1 500 ppm, presentaron una IGE de 40.99, 49.20 y 61.78 % y una ICM de 27.05, 33.86 y 45 %, respectivamente (Tehranifar et al., 2011). Por otro lado, la extracción acuosa (asistida por microondas) de piel de granada, en combinación con cáscara y semilla de aguacate, evaluada frente a P. expansum y A. niger, presentó un CMI de 25 mg mL-1 (Skenderidis et al., 2021).

Otros subproductos. Extractos obtenidos con varios disolventes, como diclorometano, acetato de etilo, acetona y metanol, de lúpulo derivado de la industria cervecera se evaluaron contra F. culmorum, F. equiseti, F. semitectum, F. oxysporum, P. purpurogenum, B. cinerea, Mucor hiemalis y A. ochraceus. Cabe mencionar que F. culmorum presentó la menor CMI en todos los extractos (0.5 mg mL-1) (Bartmańska et al., 2018).

Por otro lado, el agua residual y el sólido sin aceite derivado de la lavanda (Lavandula angustifolia) presentaron, en su composición, compuestos fenólicos y terpenos. Los extractos etanólicos de ambos subproductos presentaron actividad antifúngica contra A. niger, A. alternata y P. chrysogenum, con una CMI de 0.08 µg mL-1 (agua residual) y de 0.50 µg mL-1 (residuo sólido). Cabe mencionar que ambos extractos presentaron CMI inferior al del aceite esencial de lavanda (0.75 µg mL-1), y el agua residual presentó CMI inferior al de antifúngicos sintéticos, como la caspofungina (0.24 µg mL-1) y la kanamicina (Ciocarlan et al., 2021). La investigación sugiere que el agua residual del proceso de destilación del aceite esencial tiene un amplio efecto bactericida, probablemente debido a su alto contenido de compuestos hidrofóbicos (terpenos) e hidrofílicos (flavonoides).

Semillas y hojas de papaya (Carica papaya) presentaron, en su composición, saponinas, flavonoides y carotenoides, los cuales demostraron ser activos contra Fusarium spp. y C. gloeosporioides. Los extractos etanólicos de hojas de papaya frente a Fusarium spp. presentaron una CMI de 0.625 mg mL-1 y >10 mg mL-1 en C. gloeosporioides (Chávez-Quintal et al., 2011). Extractos de cáscaras de cítricos obtenidos mediante hidrodestilación fueron evaluados frente a R. solani, C. lunata, F. oxysporum, Helminthosporium oryzae, A. niger, Cladosporium herbarum y Trichoderma viride. Obteniendo la CMI más baja sobre A. niger (6.25 μL mL-1) (Vasudeva y Sharma, 2012). En el Cuadro 2 se presentan otros ejemplos de la actividad antifúngica de FQ de subproductos agrícolas y agroindustriales.

De acuerdo con los 12 principios de la química verde (Anastas y Eghbali, 2010), la producción de bioplaguicidas puede considerarse verde, ya que el consumo de energía es mínimo, se reduce la generación de residuos y los productos finales no son peligrosos. Así mismo los productos bio-racionales, ejercen protección contra microrganismos e insectos, y son efectivos en bajas concentraciones. Son biodegradables y no dejan residuos, en contraste con los químicos (Fenibo et al., 2022). Antes de su venta en el mercado, es necesario evaluar la fitotoxicidad para sugerir dosis y vías de administración. Sin embargo, los productos bioracionales no presentan toxicidad en mamíferos cuando se aplican en las concentraciones recomendadas. Además, para su comercialización deben tramitar estrictos controles de sanidad y seguridad. La industria de productos bioracionales está en constante crecimiento. Algunos éxitos comerciales han sido Aza-Direct con azadiractina, Timorex Gold con aceite de árbol del té y Regalia MAXX con extracto de Reyniutria sachalinensis, entre otros.

En cuanto a su toxicidad, son moléculas con una alta DL50, pero, por ser de origen natural, no significa que no sean tóxicas. Principalmente, los FQ con perfiles de toxicidad generalmente más elevados que otros, son los aceites esenciales y alcaloides en estado puro. Incluso derivados comerciales como el spinosad, azadirachtin, tujona, pulegona, timol, mentol, entre otros, son tóxicos si se administran a altas concentraciones. El mercado de productos naturales crece cada día y se espera que la tendencia se mantenga. Por ejemplo, desde los años 90 el consumo de plaguicidas en Europa fue de 460 000 t, mientras que en Estados Unidos fue de más de 406 000 t (Rufo et al., 2024). Esto sugiere un incremento constante en el sector, por lo que la rentabilidad y la escalabilidad de la producción de bioplaguicidas a base de subproductos agrícolas podrían constituir una buena opción técnico-industrial.

Cuadro 2

Subproducto	Extracto	Fitoquímico	Fitopatógeno	MIC	Inhibición (%)	Referencia
Hojas y tallos de jitomate	Hexánico,	Ácido linolénico	C. coccodes	<0.31 mg mL-1	51.2 - 69.8	Kim et al., 2019
	diclorometano,	Ácido cafeico	F. oxysporum f. sp.
	acetona,		Lycopersici
	metanólico		G. cingulata
			R. solani
Aceites y extractos de semilla de J. curcas	Acuoso,	Flavonoides	C. coccodes	1.5 mg mL-1	80	Haq et al., 2021
	hexánico,	Saponinas	R. solani
	metanólico	Taninos	B. oryzae
		Esteroides	F. fujikuroi
		Glucósidos
Semillas de J. curcas	Etanólico	Ésteres de forbol	F. oxysporum	500 mg L-1	50	Saetae y Suntornsuk, 2010
			L. theobromae
			C. lunata
			F. semitectum
			C. capsici
			C. gloeosporioides
Piel de granada (P. granatum)	Etanólico	Flavonoides	F. oxysporum	0.312 mg mL-1	100	Hlima et al., 2019
		Antocianinas	A. niger
			F. graminearum
			F. culmorum
			A. alternata
	Acuoso	Taninos	F. oxysporum	10 mg mL-1	42	Elshafie et al., 2021
		Flavonoides	P. digitatum
		Polisacáridos	B. cinerea
Lúpulo gastado	Diclorometano	Flavonoides	F. culmorum	0.5 mg mL-1	50	Bartmańska et al.,
	Acetato de etilo		F. equiseti			2018
	Acetona		F. semitectum
	Metanol		F. oxysporum
			P. purpurogenum
			B. cinerea
			M. hiemalis
			A. ochraceus
Cáscara y semilla de aguacate y granada	Acuoso	Procianidina	P. expansum	25 mg mL-1	100	Skenderidis et al.,
		Catequinas	A. niger			2021
		Quercetina
		Ácido cafeoalquínico
		Ácido cumárico
Lavanda	Acuoso	Eucaliptol	A. niger	0.08 µg mL-1	100	Ciocarlan et al.,
		Linalool	A. alternata			2021
		Óxido de linalool	P. chrysogenum
		Terpin-1-en-4-ol
		α-terpineol
Cáscara, hojas y semillas de granada	Acuoso Metanólico	Punicalagina	P. italicum	500 ppm	40.99	Tehranifar et al.,
		Ácido elágico	B. cinerea			2011
			R. stolonifer			2011
Orujo de uva	Metanólico	Ácido gálico	B. cinerea	35.7 µg mL-1	50	Mendoza et al.,
	Etanólico	Ácido protocatéquico				2013
		Ácido vanílico
		Ácido elágico,
		Quercetina
		Kaemferol
		Ácido p-cumárico
		Ácido siríngico
		Epicatequina
		Catequina
Orujo gastado de uva y semilla de uva	Etanólico	Antocianinas	S. minor	>15 µg mL-1	50	Tacchini et al., 2019
		Malvidina-3-O-glucósido	S. sclerotiorum
		Delfinidina-3-O-glucósido
		Cianidina-3-O-glucósido
Hojas y tallos de jitomate	Hidroetanólico	Ácido p-cumárico	P. funiculosum	0.45 mg mL-1	100	Añibarro-Ortega et
		hexósido	A. niger			al., 2020
		Ácido 5-O -cafeoilquínico
		Ácido 5-p-cumaroilquínico
		Ácido 5-O-feruloilquínico
		Quercetina-pentosil-rutinósido
		Rutina, Quercetina-
		dexosihexosil-hexósido
		Kaempferol-3-O- rutinósido
Hojas y semillas de papaya	Etanólico	Triterpenos	Fusarium spp.	0.625 mg mL-1	50	Chávez-Quintal et al., 2011
		Flavonoides	C. gloeosporioides
		Alcaloides
		Saponinas Alcaloides
Cáscara de cítricos	Acuoso	Aceites esenciales	R. solani	6.25 µg mL-1	100	Vasudeva y
		D-limoneno	C. lunata			Sharma, 2012
		(+-)-Linalool	F. oxysporum
		β-Mirceno	H. oryzae
		α-Pineno	A. niger
		Sabineno	C. herbarum
		δ-3-Careno	T. viride
Corteza y hoja de pino y olivo	Acetona	Terpenos	B. cinerea	0.071 mg mL-1	50	Badawy y Faraj,
		Cariofileno				2019
		β-Cubeneno
		Cembrene
		Tunbergol

Un proceso para minimizar los recursos y maximizar los rendimientos de extracción consiste en utilizar diseños de optimización de superficie de respuesta, que permiten generar ecuaciones cuadráticas para su análisis mediante un ANOVA y comparar los niveles de cada tratamiento, por ejemplo, temperatura, tiempo (min), relación sólido-líquido, entre otras variables de proceso. El análisis arroja la temperatura, el tiempo y la relación sólido-líquido que hipotéticamente maximizan la extracción de FQ; para comprobarlo, es necesario evaluar el rendimiento de extracción bajo estas condiciones.

La mayor parte de los agroquímicos en el mercado son plaguicidas químicos de las familias organoclorados, organofosforados, carbamatos y piretroides; existen algunos fabricados comercialmente, elaborados a partir de productos naturales, principalmente aceites esenciales o nutracéuticos, que han resultado ser igual o mayormente eficientes que los convencionales. Sin embargo, estos productos de origen natural pueden resultar más costosos, lo que limita su uso. Por ello, es necesario buscar nuevas fuentes rentables y disponibles de FQ, como los subproductos agrícolas y agroindustriales.

En México, los volúmenes de generación de residuos son extremadamente grandes, ya que se trata de uno de los países mayores productores de cultivos como el chile, el maíz, el aguacate, el agave y el jitomate, que generan semillas, cáscaras, fibras, hojas y tallos. Hablando en términos comerciales, su alta disponibilidad en la región puede generar ventajas competitivas. Por esta razón, con este enfoque de economía circular se busca recuperar los subproductos y, posteriormente, obtener moléculas funcionales para la agricultura (Gopinath et al., 2018). Cabe mencionar que las disposiciones finales tradicionales de subproductos agrícolas (quemas agrícolas, contaminación de efluentes y de cuerpos de agua) no generan valor agregado, sino que pueden perjudicar el medio ambiente y la salud de los trabajadores (Koul, 2023). México, es uno de los países con mayor producción agrícola, por lo que puede aprovechar esta ventaja y generar nuevas industrias en las que se procesen los residuos y se aíslen y purifiquen los FQ; sin embargo, para ello es necesario que el sector científico del país promueva, evalúe y divulgue la información, con la finalidad de llamar la atención del sector privado y realizar la transferencia de tecnología correspondiente para la generación de productos bioracionales. Sin duda, los FQ, extraídos de fuentes naturales, como los residuos agrícolas y agroindustriales, pueden llegar a ser fuentes sostenibles y optimizables. Por lo que se recomienda seguir indagando en nuevos recursos agrícolas, como cáscaras y semillas, ricos en compuestos fenólicos, principalmente flavonoides, y en terpenos, cuyos usos como potenciales biofungicidas y biobactericidas han sido sugeridos por diversas investigaciones, y que permiten dilucidar aplicaciones comerciales (Duque-Acevedo et al., 2020).