EXTRACCION ASISTIDA POR MICROONDAS DE COMPUESTOS ANTIOXIDANTES A PARTIR DE CÁSCARA DE PAPA (Solanum tuberosum)/MICROWAVE-ASSISTED EXTRACTION OF ANTIOXIDANTS COMPOUNDS FROM POTATO PEEL (Solanum tuberosum)

Headnote

RESUMEN

Antecedentes: La extracción Asistida por Microondas (EAM), se constituye en una alternativa de extracción por sus ventajas frente a técnicas de extracción convencional, esto, junto al aprovechamiento de residuos agroindustriales marcan la pauta para la innovación tecnológica en la obtención de metabolitos de interés sin afectar negativamente el ambiente Objetivos: El principal objetivo de esta investigación fue evaluar la Extracción asistida por Microondas (EAM) sobre los rendimientos y actividad antioxidante de compuestos fenólicos de la cáscara de papa. Métodos: Se realizó una extracción asistida por microondas de compuestos antioxidantes de cáscara de papa, se determinó Contenido de Fenoles Totales (FT) y Actividad Antioxidante (TEAC), los niveles óptimos de los factores utilizados en la presente investigación se encontraron utilizando un diseño factoriales 32. Resultados: Los valores más altos de fenoles totales y actividad antioxidante fueron de 7.632 mg de AGE/g de cáscara de papa seca y 0,0984 mmol trolox/ g de cáscara de papa seca respectivamente. Conclusión: los resultados de EAM obtenidos fueron comparados con métodos convencionales de extracción, demostrando que es una tecnología más rápida, más económica y más amigable con el ambiente.

Palabras clave: Extracción, Microondas, cáscara de papa, antioxidantes, actividad antioxidante.

ABSTRACT

Background: Microwave assisted extraction (MAE) is an alternative extraction method because its advantages over conventional extraction techniques, this, with the use of agro-industrial waste, set the standard for technological innovation in the production of metabolites of interest without adversely affecting the environment Objectives: The main objective of this research was to evaluate the microwave assisted extraction (MAE) on yield and antioxidant activity of phenolic compounds of the potato peel. Methods: A power microwave extraction of antioxidant compounds from potato peel antioxidant activity (TEAC) was performed, total phenolic content (TPC) was determined and the optimum levels of the factors used in this investigation were found using a factorial design 32 Results: The highest values of total phenols and antioxidant activity were AGE 7.632 mg / g dried potato peel and trolox 0.0984 mmol / g dried potato peel respectively. Conclusions: MAE results obtained were compared with conventional methods extraction, showing that it is faster, cheaper and a more environmentally friendly technology.

Keywords: Extraction, Microwave, potato peel, antioxidants, antioxidant activity.

INTRODUCCIÓN

La papa (Solanum tuberosum) es una de las hortalizas más consumida en todo el mundo (1). La cáscara es el principal subproducto de la industria de la papa, el cual puede causar problemas de saneamiento cuando no es gestionado adecuadamente(2); el gran interés en torno a la cáscara de papa se centra en que contiene varios compuestos de interés como los polifenoles (3, 4); estos compuestos antioxidantes tienen potenciales aplicaciones tanto en la industria alimentaria como en la no alimentaria(1,2).El interés creciente por sustancias bioactivas de origen natural, impone la necesidad de desarrollar métodos de extracción menos contaminantes y con el máximo rendimiento de extracción (5), tecnologías como la de microondas han sido utilizadas como métodos alternativos de extracción y en comparación con métodos tradicionales presenta ventajas como ahorro energético, tiempos cortos de extracción, mayor rendimiento, procesos económicos y amigables con el ambiente, por lo cual se comprueba su viabilidad industrial (6-8). El objetivo de la presente investigación busca evaluar la eficiencia de esta tecnología no convencional sobre el rendimiento y actividad antioxidante de los compuestos fenólicos de la cáscara de papa diacol capiro.

MATERIALES Y MÉTODO

Cáscara de papa

La papa (Solanum tuberosum) variedad Diacolcapiro fue obtenida en el mercado local en el municipio de Pasto (Nariño-Colombia), se trasladó a las instalaciones de planta piloto de la Universidad de Nariño, donde se retiró la cáscara mediante pelado mecánico, se secó y se realizó una molienda final del material para la posterior extracción.

Procedimiento de extracción

La extracción de polifenoles se realizó en recipientes erlenmeyer de 100 mL, con una relación cascara: solvente de 1:20, el proceso fue realizado en un microondas convencional (whirpool wm2014s); Se evaluaron dos factores: Diámetro de partícula (0,508mm, 0,335mm y 0,214mm) y tiempo (3, 6 y 9 minutos); basándose en pruebas preliminares se utilizó como solvente etanol estableciendo una concentración de 50%. Finalizada la extracción se separó la fase solido-liquido utilizando una centrifuga Dinamic Velocity 18R a 1026g por 10 minutos.

Métodos analíticos

El contenido de fenoles totales (FT) en los extractos fue determinado con el método colorimétrico Folin Ciocalteau (2). La curva de calibración utilizada se reportan en los estudios de Cerón y López (9) de la cual se obtiene la siguiente ecuación: y = 0.0016x + 0.0209. Todos los análisis se hicieron por triplicado. Los resultados fueron expresados en equivalentes de ácido gálico (mg de AGE/g de cascara de papa seca).

Para la determinación de la actividad antioxidante TEAC, se utilizó Trolox como antioxidante de referencia y un radical coloreado ABTS como lo reporta Jimenez & Villarreal(10).Se utilizó la curva de calibración de Cerón & López (9) encontrando la siguiente ecuación: y = -0,1398x + 0,6903. Los resultados se expresaron en mmol de trolox/g de cascara seca.

Análisis estadístico

Se aplicó un diseño factorial 32, El análisis de resultados se desarrolló en el programa Statgraphics centurión© XV.I, los datos obtenidos en la experimentación fueron tratados con un análisis de varianza multifactorial; se realizó una prueba de comparación LSD de Fisher a un 5% de nivel de significancia, con el fin de determinar cómo influyen los factores sobre la variable respuesta.

RESULTADOS

En la Tabla 1 se observan los resultados del contenido de fenoles totales y actividad antioxidante influenciados por los parámetros previamente establecidos, se obtiene que los mejores resultados para FT fue de 7.632 mg de AGE/g de cáscara seca, y el mayor valor de TEAC fue de fue de 0,09863 mmol de trolox/g de cáscara de papa seca, los cuales se obtienen con el tamaño de partícula de 0,508 mm y con un tiempo de 9 minutos. El análisis de varianza indicó que las variables tiempo (T) y Diámetro de partícula (DP) son significativos (p<0.05) con un efecto positivo sobre las variables respuesta fenoles totales y actividad antioxidante. La relación empírica entre el contenido de fenoles totales y los parámetros de extracción se muestra Con la siguiente ecuación: (Ecuación 1)

FT=6.42645+1.67356*T+16.4045*DP- 0.125907*T2+0.633175*T*DP-7.56309*DP2 (01)

Por otro lado la ecuación que relaciona los parámetros de extracción con la actividad antioxidante es la siguiente (Ecuación 2)

TEAC=- 0.0146705 + 0.0130504*T + 0.20247*DP - 0.000895556*T2 + 0.00139788*T*DP - 0.157049*DP2 (02)

Se presentaron diferencias significativas entre todos los niveles de diámetro de partícula, siendo 0.508 mm el nivel con el que se alcanzaron los mayores valores de FT Y TEAC, en cuanto al factor tiempo En la figura 1 se evidencia que hay una diferencia significativa entre los niveles 3 y 6 minutos y 3 y 9 minutos, sin embargo no hay diferencia entre los niveles 6 y 9, tiempos en los cuales se obtuvo tanto mayor contenido de fenoles totales como una mayor actividad antioxidante, para observar con más claridad el comportamiento de las variables con respecto al tiempo se llevaron a cabo extracciones aumentando el tiempo de extracción hasta 15 minutos y cuantificando minuto a minuto tanto fenoles totales como actividad antioxidante (Figura 2).

En el gráfico 2, se observa un comportamiento característico e igual tanto en la variable fenoles totales como en la variable actividad antioxidante, en las cuales se muestran valores ascendentes hasta el minuto 6, a partir del cual los valores se tornan constantes hasta el final del proceso de extracción.

DISCUSIÓN

La extracción de compuestos antioxidantes depende de diferentes factores como diámetro de partícula y tiempo, estudios muestran resultados similares en cuanto al primer factor mencionado (9), siendo al igual que en esta investigación el más influyente sobre la variable respuesta y con una significancia positiva, es decir que a mayor diámetro de partícula mayor es la extracción de fenoles totales en el rango evaluado (9). Otras investigaciones han evidenciado que el tiempo no es un factor directamente proporcional a la variable respuesta (fenoles totales), es así como los compuestos antioxidantes independientemente de la matriz de extracción, muestran un comportamiento común con respecto a la variable tiempo, en cuyas graficas es posible observar tres fases siendo la primera un aumento en los fenoles totales y/o actividad antioxidante, la segunda una fase constante y la tercera una fase de decrecimiento (11). Esto es debido que en un inicio hay una extracción gradual de antioxidantes hasta el punto en el que se ha extraído la mayoría de compuestos del material vegetal, sin embargo y debido a varios factores como el calentamiento estos compuestos pueden degradarse poco a poco y por ende los valores de compuestos fenólicos tienden a disminuir, así mismo si hay una disminución de la cantidad de antioxidantes la actividad antioxidante también disminuirá (5,12-14). En el presente estudio solo se presenta la fase inicial la cual se observa desde el minuto 1 al minuto 6, tiempo durante el cual se observa un aumento de fenoles y la segunda fase a partir del minuto 6 durante la cual se observa una comportamiento constante hasta el minuto 15, la tercera fase no se evidencia pues el tiempo de extracción no es lo suficientemente largo para observar este fenómeno. Estudios de extracción de compuestos antioxidantes de la cáscara de papa variedad Diacol Capiro (9) reportan que utilizando un método de extracción convencional los mejores resultados fueron de 7.64±0.269 g de AGE/g de cáscara de papa seca, para para fenoles totales y de 0.0934±0.00012mM de trolox /g de cáscara de papa seca, para actividad antioxidante, cabe resaltar que la investigación mencionada anteriormente utilizó como solvente metanol, producto altamente contaminante y tóxico (14, 15), por su parte el etanol es ampliamente utilizado para la extracción de antioxidante, no es contaminante y es seguro para el consumo humano (11), de igual manera es necesario resaltar que los tiempos de extracción de la presente investigación fueron de 6 a 9 minutos, lo cual represente una gran ventaja por parte de la tecnología de microondas pues se traduce en un ahorro de tiempo y energía, la extracción asistida por microondas se aplica con éxito en escala de laboratorio porque es rápida, ecocompatible (menos solvente requerido), y muy eficaz (16). Las condiciones de extracción dependen de cada producto y proceso, para esta investigación el punto óptimo de extracción de 7.632 mg de AGE/g de cáscara de papa seca y 0,0984 mmoltrolox/ g de cáscara de papa seca respectivamente se alcanzó a los 7.65 minutos, con un diámetro de partícula de 0.508 mm.

CONCLUSIONES

El punto óptimo encontrado en la presente investigación se obtiene con un tamaño de partícula 0.508 mm y tiempo de extracción de aproximadamente 7,6 minutos alcanzando una actividad antioxidante de 0,09863 mmol de trolox/g de cascara de papa seca, y una cantidad de fenoles totales de 7.632 g AGE/g, los resultados indican que las extracciones realizadas con microondas son una alternativa adecuada para obtener compuestos tipo fenólicos de subproductos agroindustriales como lo es la cáscara de papa, pues se constituye como una tecnología emergente amigable con el ambiente, rápida y segura.

Se observaron diferencias estadísticamente significativas en el contenido de fenoles totales y actividad antioxidante a diferentes tamaños de partícula, obteniendo mayores resultados a mayor tamaño; en cuanto al tiempo se evidenció que existe una fase constante donde no hay mayor extraccion de compuestos antioxidantes, por lo cual si se toman tiempos muy largos resultará en un gasto innecesario de energia y la posibilidad de una perdida de antioxidantes.

AGRADECIMIENTOS

Los autores de este proyecto desean expresar su agradecimiento a la Vicerrectoria de Investigaciones, Postgrados y Relaciones Internacionales (VIPRI) por la financiación de la investigación de la Universidad de Nariño.

References

REFERENCIAS

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