Autores
Grisales-mejia, J.F. (UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA-SEDE PALMIRA) ; Cedeño-fierro, V. (UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA-SEDE PALMIRA) ; Ortega, J.P. (UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA-SEDE BOGOTA) ; Torres-castañeda, H.G. (UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA-SEDE PALMIRA) ; Andrade-mahecha, M.M. (UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA-SEDE PALMIRA) ; Martinez-correa, H.A. (UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA-SEDE PALMIRA) ; Mendiola, J.A. (INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN EN CIENCIAS DE LA ALIME) ; Cifuentes, A. (INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN EN CIENCIAS DE LA ALIME) ; Ibañez, E. (INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN EN CIENCIAS DE LA ALIME)
Resumo
Este trabajo tuvo como objeto caracterizar y comparar los extractos de epicarpio
(Ep) y semilla (Se) de aguacate Hass obtenidos por extracción asistida por
ultrasonido (UAE) y líquidos presurizados (PLE) utilizando NADES. Es evidente que
a través de estos dos procesos se obtienen extractos ricos en compuestos fenólicos
(TPC) y con altas capacidades antioxidantes (CA), incluso mayores a lo obtenido en
los extractos acuosos. Por otro lado, se evidencia que PLE contribuye a obtener
extractos de Ep con mayor TPC y CA que lo registrado por UAE. Para el caso de Se
el comportamiento es opuesto, lo cual parece asociarse a la temperatura del
proceso. Estos resultados permiten concluir que los NADES cuentan con potencial
para ser usados en la extracción de compuestos bioactivos de matrices vegetales
Palavras chaves
Altas Presiones; Procesos Verdes; Valorización
Introdução
El aguacate es una fruta que está tomando mucha relevancia entre los
consumidores a nivel mundial por los beneficios y las cualidades sensoriales de
su pulpa. Por este motivo, entre los años 2015 a 2020 su producción pasó de
5.325.150 ton a 8.059.359 ton, respectivamente, representando un incrementó de
51% (FAO, 2022). Si bien es una fruta que por lo general se consume en fresco,
en los mercados ya se pueden encontrar derivados de la transformación de su
fracción comestible, como pulpa mínimamente procesada, aceite, guacamole e
incluso salsas. Por consiguiente, la generación de residuos derivados de todos
los eslabones de su cadena productiva podría ser significativa en el corto
plazo, si se tiene en cuenta que tan solo el epicarpio y la semilla representan
un 30% del peso del fruto (WANG, BOSTIC, et al., 2010), lo que ocasionaría
grandes impactos en el medio ambiente. Ante ello, diversas investigaciones se
han centrado en el análisis y la caracterización de estos residuos, encontrando
en ellos metabolitos secundarios de alto valor para la industria alimentaria,
farmacéutica y cosmética (AMADO, HELMANN, et al., 2019, KOSIŃSKA, KARAMAĆ, et
al., 2012, TREMOCOLDI, ROSALEN, et al., 2018, TRUJILLO-MAYOL, CASAS-FORERO, et
al., 2021, TRUJILLO-MAYOL, M MADALENA C, et al., 2021). No obstante, la mayoría
de estos trabajos han utilizados disolventes orgánicos volátiles (DOVs),
haciendo que el proceso de extracción cuente con baja sustentabilidad.
Los solventes eutécticos naturales profundos (NADES) son una nueva clase de
solventes verdes que tienen sus inicios en los líquidos iónicos (IL) y se alzan
como una de las grandes alternativas para reemplazar a los DOVs en la extracción
de compuestos bioactivos presentes en matrices naturales, ya que son de bajo
costo, son biodegradables, de fácil síntesis y cuentan con baja toxicidad (MOHD
FUAD, MOHD NADZIR, et al., 2021). Los NADES están compuestos por un aceptor de
enlaces de hidrógeno (HBA), y un donador de enlaces de hidrógeno (HBD), a una
determinada relación molar y con la adición de cierta cantidad de agua para
disminuir la viscosidad (BENVENUTTI, ZIELINSKI, et al., 2019). Los procesos de
extracción más comunes en donde han sido utilizados son la extracción asistida
por ultrasonido (UAE) (LANJEKAR, GOKHALE, et al., 2022) y la extracción asistida
por microondas (MAE) (SOUZA, RAMALHÃO, et al., 2022). Hasta el momento son muy
pocos los trabajos que han evaluado el uso de NADES en extracciones a altas
presiones (BENVENUTTI, ZIELINSKI, et al., 2022).
Por lo anterior, el objetivo de la presente investigación consistió en
caracterizar y comparar los extractos de residuos de aguacate Hass obtenidos por
ultrasonido y altas presiones utilizando NADES.
Material e métodos
El epicarpio y la semilla del aguacate (Persea americana Mill. var. Hass) fueron
adquiridos como subproductos agroindustriales en la ciudad de Palmira, Valle del
Cauca – Colombia. Los residuos se liofilizaron y se disminuyeron de tamaño hasta
obtener harinas con un tamaño de partícula entre 0.2 y 0.6 mm. Las muestras
fueron almacenadas en envases herméticos a -20°C protegidos de la luz. Un total
de 10 NADES fueron preparados utilizando Cloruro de Colina (ChCl) y Betaina
(Bet) como HBA, y Glucosa (Glu), Fructosa (Fru), Glicerol (Gly), Ácido Láctico
(Lac) y Ácido Cítrico (Cit) como HBD. La síntesis de los NADES se realizó al
calentar (80°C) y agitar las mezclas de HBA y HBD (1:1 relación molar) durante
45 min en una placa calefactora con agitación magnética (IKA C-MAG HS7). Para
facilitar la formación de los NADES se añadieron a las soluciones 10% del total
del agua a utilizar. Transcurrido el tiempo, las soluciones fueron transferidas
a tubos de 50 mL junto con el 90% del agua restante y se mantuvieron bajo
agitación a la misma temperatura durante otros 15 min en un Thermomixer comfort
(Eppendorf). La composición de los solventes utilizados en UAE fue de 50% NADES
y 50% agua (p/p), y de 30% NADES y 70% agua en PLE. La extracción asistida por
ultrasonido se llevó a cabo en un baño ultrasónico durante 30 min a 28°C. Para
ello, de forma individual se colocaron 42.6 mg (b.s) de epicarpio y semilla en
tubos de 2mL junto con 1.5mL de las soluciones de NADES previamente preparadas.
La relación solvente (S) y alimentación (F) fue de 35.2 mL/g. Adicionalmente se
realizaron extracciones con agua para fines comparativos. Por su parte, la
extracción con líquidos presurizados (PLE) se realizó en un ASE 200 (Dionex,
Sunnyvale, CA, USA) a 100bar, 100°C y 20 min de tiempo estático. En este caso
también se manejó una relación S/F de 35.2. Todas las extracciones se hicieron
por triplicado. A los extractos obtenidos se les estimo el contenido total de
fenoles (TPC), el contenido de proantocianidinas (PAC), y la capacidad
antioxidante a través de DPPH y ABTS. Los resultados fueron analizados a través
de ANOVA unidireccional y un test de comparaciones múltiples (Tukey) para
comparación de medias. Las gráficas se realizaron en Microsoft Excel (v16.0) y
los análisis estadísticos en Minitab
Resultado e discussão
De acuerdo con la Fig. 1, es evidente que el epicarpio de aguacate Hass cuenta
con una mayor cantidad de compuestos fenólicos y actividad antioxidante que la
semilla. Por otro lado, todos los NADES evaluados presentaron mejores resultados
a los obtenidos al emplear agua, con excepción de los valores de ABTS. En ese
sentido, ChCl:Lac ha demostrado en otros productos altos valores de TPC y DPPH
(ZANNOU, PASHAZADEH, et al., 2022). Frente a los resultados de ChCl:Fru,
diferentes investigaciones han reportado lo contrario, manifestando una pobre
eficiencia de extracción y por ende una limitada actividad antioxidante (LOARCE,
OLIVER-SIMANCAS, et al., 2020). Sin embargo, el comportamiento de este NADES en
los residuos de aguacate Hass fue diferente. En las extracciones a altas
presiones sólo se tuvieron en cuenta como HBD: glicerol, ácido láctico y
glucosa. En este caso a manera general ChCl:Gly fue el NADES con el que se
obtuvo el mejor resultado para extractos de epicarpio, mientras que para semilla
fue el ChCl:Lac (Fig. 2). En este proceso de extracción es aún más evidente la
diferencia en los resultados de los dos residuos. Esto puede asociarse a la
presencia de almidón en la semilla y al uso de NADES a altas temperaturas
(100°C). Recientemente se ha reportado que los NADES son buenos plastificantes
(DECAEN, ROLLAND-SABATÉ, et al., 2017), por lo tanto, si se tiene en cuenta que
la gelatinización del almidón de la semilla del aguacate Hass ocurre entre 56 y
74°C (CHEL-GUERRERO, BARBOSA-MARTÍN, et al., 2016), es muy probable que se
favorezca la formación de una matriz polimérica que disminuya los fenómenos de
transferencia de masa. Al comparar ambos métodos de extracción (UAE y PLE) se
observan diferentes panoramas. Para epicarpio, el uso de altas presiones
permitió obtener mejores resultados en la mayoría de los casos. Esto se debe a
que a las altas temperaturas alcanzadas en PLE se disminuye la viscosidad y la
tensión superficial del solvente, lo que mejora los fenómenos de transferencia
de masa. No obstante, lo anterior no siempre se cumple y eso fue lo que ocurrió
en semilla. Para este residuo los resultados fueron muy superiores en UAE, ya
que en ese proceso la temperatura no superó los 30°C, por lo que no se favoreció
la gelatinización del almidón y por ende la formación de una matriz polimérica,
como sí ocurrió en PLE.
Caracterización de los extractos obtenidos de Ep y Se de aguacate Hass a través de UAE utilizando diferentes NADES: a) TPC; b) DPPH; c) ABTS y d) PAC
Caracterización de los extractos obtenidos de Ep y Se de aguacate Hass a través de PLE utilizando diferentes NADES: a) TPC; b) DPPH; c) ABTS y d) PAC
Conclusões
El epicarpio es el residuo que presenta los valores más altos de compuestos
fenólicos y las mejores capacidades antioxidantes. Los NADES cuentan con alto
potencial para ser utilizados en la extracción de compuestos bioactivos de
residuos de aguacate Hass. El uso de NADES a altas presiones permite mejorar la
eficiencia de extracción de los metabolitos en aquellas matrices que no cuenten
con almidón dentro de su composición, como es el caso de la semilla de aguacate
Hass
Agradecimentos
Proyecto INCGLO0019 (Bioprospección de los recursos agrícolas locales, una vía
para alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible) ambos financiados por el
CSIC y a la Universidad Nacional de Colombia por la beca de posgrado.
Referências
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