En la transformación industrial de la parte comestible de frutos se generan desechos como la cáscara y semillas provocando contaminación del ambiente. Sin embargo, aún contienen compuestos bioactivos como los antioxidantes, por lo tanto se desarrollan algunos métodos para la extracción de estos compuestos sin el uso de solventes. Las tecnologías emergentes como el termo-ultrasonido (T-US) puede ser una alternativa para la extracción de compuestos. El objetivo de este estudio fue extraer los antioxidantes del residuo de zarzamora (Rubus fructicosus) utilizando tecnología convencional y emergente. Se obtuvo un extracto acuoso, etanólico y por T-US. Los resultados mostraron que en compuestos fenólicos totales (CFT), la extracción por T-US duplicó la cantidad de estos compuestos (1201.23 EAG/100g bs) con respecto al control. Sin embargo, la mayor extracción de antocianinas fue con etanol (593.58 mg Cy-3-Gl/100g bs). El T-US presentó mayor actividad antioxidante por ABTS y DPPH (6318.98 µmol ET/100g bs; 9617.22 µmol ET/100g bs, respectivamente). El termo-ultrasonido es una tecnología emergente que podría ser utilizado para la extracción de compuestos antioxidantes provenientes de residuos del procesamiento de los alimentos.
Palabras clave: Termo-ultrasonido, fenoles, antocianinas, ABTS, DPPH
In the industrial processing of the edible part of fruit wastes such as peel and seeds causing environmental pollution they are generated. However, still contain bioactive compounds such as antioxidants, therefore some methods for extracting these compounds without the use of solvents develop. Emerging technologies such as thermo-ultrasound (T-US) may be an alternative for the extraction of compounds. The objective of this study was to extract the residue antioxidants blackberry (Rubus fructicosus) using conventional and emerging technology. An aqueous, ethanolic and T-US extract was obtained. The results showed that in total phenolic compounds (TPC), extraction by T-US doubled the amount of these compounds (1201.23mg GAE/100g db) relative to control. However, most anthocyanins extraction was with ethanol (593.58 mgCy-3-Gl/100g db). T-US presented higher antioxidant activity by ABTS and DPPH (6318.98μmol TE/100g db; 9617.22μmol TE/100g db, respectively). The thermo-ultrasound is an emerging technology that could be used for the extraction of antioxidant compounds from waste food processing.
Keywords: Thermo-ultrasound, phenols, anthocyanins, ABTS, DPPH
Debido al alto consumo y la transformación industrial de la parte comestible de la fruta, se generan desechos como la cáscara y semillas provocando contaminación del ambiente (Deng et al., 2012). Por esta razón se deben buscar recursos y/o el uso de valor agregado de estos desechos, ya que contienen compuestos bioactivos como fenoles, lo que una alternativa sería recuperar estos componentes bioactivos, para hacer uso de ellos en la industria alimentaria. El uso de estos desechos es barato y muy disponible, ya que los residuos que provienen de la industria agroalimentaria son altamente rentables y minimiza el impacto ambiental (Makris et al., 2007). Existe una gran demanda en desarrollar métodos de extracción de estos compuestos para reducir el tiempo de extracción, e incrementar el rendimiento y la actividad antioxidante (Baydar et al., 2004). Sin embargo, las extracciones son usualmente obtenidas mediante solventes, por lo que se está buscando técnicas de extracción sin la aplicación de estos. Una alternativa, son las tecnologías emergentes en donde se puede evitar el uso de solventes y maximizar el rendimiento. Entre estas tecnologías está el termo-ultrasonido.
La gama de residuos industriales provenientes de frutas y verduras es muy amplia, debido a que en la mayoría de los casos cada fruta genera un subproducto diferente y que en numerosas ocasiones, se constituyen en un recurso importante como fuente de alimento para animales. La producción de residuos que supone la normal actividad frutícola en los procesos de industrialización, hace necesario la implementación de técnicas de aprovechamiento de residuos orgánicos y así mejorar la disposición y manejo de subproductos frutícolas, generando esto ventajas no solo en el ámbito ambiental y social, sino también de tipo económico. Los residuos de algunos vegetales han sido extraídos mediante solventes pero pudieran resultar tóxicos, por lo tanto, se están buscando técnicas de extracción sin la aplicación de éstos. Por lo anterior, se plantearon los siguientes objetivos:
El objetivo de este estudio fue extraer los antioxidantes del residuo de zarzamora (Rubus fructicosus) utilizando tecnología convencional y emergente.
•Extraer compuestos antioxidantes (fenoles totales y antocianinas) del residuo de zarzamora con extracción acuosa, solvente orgánico y por termo-ultrasonido.
•Evaluar la actividad antioxidante de los compuestos extraídos.
•Comparar los extractos del residuo de zarzamora con las diferentes metodologías de extracción (acuosa, solvente orgánico y por termo-ultrasonido).
Al residuo de zarzamora (piel y semillas) fue liofilizado y tamizado. Se llevó a cabo la extracción de antioxidantes con agua, la muestra (20 g) se extrajo mediante tres lavados (60 min-160 mL, 30 min-80 mL, 30 min-80 mL) con un homogenizador Wisestir®. Se centrifugó a 10000 rpm por 30 min. La extracción con etanol fue bajo las mismas condiciones antes descritas (Vulic et al., 2011). En la extracción por termo-ultrasonido se preparó una solución al 4% de muestra y agua (p/v), se ultrasonicó (VCX-1500) a 1500 W a 20 kHz. Se aplicó amplitud de 90% durante 15 min, a temperatura controlada (25±1.0°C) (Tiwari et al., 2009), se centrifugó de acuerdo al procedimiento antes señalado. Una muestra sin tratamiento de extracción se utilizó como control. Se determinaron compuestos fenólicos totales (CFT) (Stintzing et al., 2005), antocianinas (Giusti & Wrolstad, 2001) y actividad antioxidante por ABTS (Kuskoski et al., 2005) y DPPH (Morales & Jiménez-Pérez, 2001) mediante espectrofotometría. Los experimentos fueron realizados por triplicado y las medias se analizaron con la prueba de Tukey.
Los resultados presentados en la Figura 1 mostraron que en CFT, todas las extracciones fueron mayores significativamente (p<0.05) con respecto a la muestra control (746.74±5.69 mg EAG/100g bs). Sin embargo, los métodos de extracción convencionales con agua y etanol (904.49±0.62 y 908.40±3.01 mg EAG/100g bs, respectivamente) fueron menores que las condiciones óptimas de extracción dadas por el T-US (1201.23 ± 13.06 mg EAG/100g bs). Este comportamiento fue similar a lo reportado por Pingret, et al. (2012), que comparó la extracción convencional (maceración) y optimización de extracción asistida por ultrasonido de compuestos fenólicos totales del residuo de manzana y el incremento fue más del 30% en la extracción por ultrasonido. La eficiencia de la extracción por T-US podría explicarse por el hecho de que la sonicación mejora simultáneamente la hidratación y la fragmentación de la matriz del alimento, al mismo tiempo que se facilita la transferencia de masa de solutos para el disolvente de extracción (Soria & Villamiel, 2010) .
La extracción de antocianinas con agua y el T-US fueron mayores al control (255.25±3.50 mg Cy-3-Gl/100g bs). Sin embargo, el método de extracción mayormente eficaz fue el etanol (593.58±16.44 mg Cy-3-Gl/100g bs), ya que la polaridad del disolvente tuvo un efecto significativo (p<0.05) sobre el residuo de zarzamora al incrementar la extracción sobre sus compuestos (Figura 2). Los resultados obtenidos están de acuerdo con lo reportado por D’Alessandro, et al. (2014), donde extrajeron antocianinas con ultrasonido asistido en el residuo de arándano negro y muestra que la extracción con etanol fue mayor que el ultrasonido. La mayor extracción quizá se deba a que está influenciada por parámetros operacionales, como la composición del solvente, la proporción del sólido en el solvente y el tiempo de extracción, entre otros (D’Alessandro, et al., 2014).
La actividad antioxidante por ABTS fue evaluada por ambos métodos de extracción, tanto la convencional como la extracción con tecnología emergente (termo-ultrasonido). Se observó que la extracción con agua y etanol (2567.91±110.97 y 1857.65±240.47 μmol ET/100g bs, respectivamente) no presentaron diferencias significativas (p>0.05) y tuvieron menor actividad antioxidante comparado con la muestra control (4540.81± 333.27 μmol ET/100g bs). La extracción optimizada por termo-ultrasonido (6318.98 ± 76.84 μmol ET/100g bs) presentó los valores más altos (Figura 3). Esto es debido a que la reducción de ABTS●+ se correlaciona directamente con la capacidad antioxidante con compuestos hidrosolubles del volumen añadido (Corrales, et al., 2009), es decir, los compuestos fenólicos presentes en el extracto.
Por último, en la Figura 4 se presentan las diferencias significativas (p<0.05) de actividad antioxidante por DPPH para los métodos de extracción. El extracto obtenido por T-US reflejó mayor actividad antioxidante (9617.22 ± 120.92 μmol ET/100g bs) comparado con el control y los métodos convencionales (6623.03 ± 90.67; 6992.90 ± 39.77 y 7817.65 ± 15.48 μmol ET/100g bs, respectivamente). El ultrasonido es beneficioso en la extracción porque daña la pared celular aumentando la absorción del disolvente (agua) y el rendimiento de extracción (Toma, et al., 2001).
El extracto obtenido por termo-ultrasonido fue el que tuvo mayor cantidad de compuestos fenólicos, así como de actividad antioxidante por ABTS y DPPH, por lo que la extracción con esta tecnología emergente sin el uso de solventes podría ser utilizada como un aditivo natural.
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Correo de correspondencia: zafhry@hotmail.com
[a] Instituto de Ciencias Agropecuarias, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, Av. Universidad km 1, Rancho Universitario, Tulancingo de Bravo, Hidalgo, México. C.P. 43600.
[b] Instituto de Ciencias de la Salud, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, Carr. Actopan Tilcuautla, Ex-Hacienda de la Concepción, San Agustín Tlaxiaca, Hidalgo, México. C.P. 42086.