Comparación de métodos de extracción de antioxidantes de interés dietario y cosmético a partir de residuos de uva

IGNACIO CABEZUDO; CARLOS BOSCHETTI; DIANA ROMANINI

Buenos Aires

Simposio; Jornadas de farmacia y bioquímica industrial; 2015

Sociedad argentina de farmacia y bioquímica industrial

Introducción: el cultivo de uva es el mayor delmundo en frutas, con una producción anual superior a 42 millones de toneladas yel 80 por ciento de la producción de uva mundial se utiliza la producción devino. Cuando la uva se procesa para la elaboración del vino tinto, las pieles ysemillas están en contacto con el caldo de fermentación durante varios días yparte de los fenoles son extraídos. Sin embargo, el residuo que queda despuésde la fermentación, u orujo de uva (OU), todavía contiene altos niveles de polifenoles(PFs). El OU producido representa para el productor un problema ecológico yeconómico de gestión de residuos. En nuestro país, el residuo sólido final esdesechado como fertilizante, aunque los altos niveles de compuestos fenólicos puedeninhibir la germinación al acumularse. Más allá de esto, debido a su riqueza en PFsde alto potencial antioxidante, el OU se considera una valiosa fuente defitoquímicos que pueden ser recuperados en forma de compuestos funcionales paralas industrias farmacéutica, cosmética y de alimentos. Además, el altocontenido de fibra dietética, especialmente celulosa, y pectinas, incrementa elpotencial valor nutritivo del OU con una amplia gama de aplicaciones como ingredientesalimentarios o suplementos dietarios. Además, otros productos como el jugo deuva u otras frutas pueden generar desechos de similar potencial deaprovechamiento. Pese a esto, no hay suficiente información acerca de laefectividad de los tratamientos extractivos para liberar estos compuestos de lauva y sus residuos en la región. Losmétodos de extracción de fenólicos tradicionales están siendo gradualmentereemplazados por novedosos métodos de extracción con tiempos reducidos y bajoconsumo de solventes orgánicos, aumentando la sustentabilidad del proceso. Lacaracterización de los extractos de PFs se reporta principalmente mediantevalores de fenólicos totales o actividad antioxidante del extracto, que por logeneral guardan una estrecha relación. Por otra parte, existe una percepción deque los PFs se encuentran principalmente en las vacuolas de las plantas, dondeson separados de otros componentes celulares. Sin embargo, muchos fenólicosparecen estar asociados con componentes celulares, como la pared celular, unidosa polisacáridos. Se sabe que tratamientos con soluciones de hidróxido de sodiopuede ser efectivo en la liberación de estos compuestos, permitiendo conocer elverdadero contenido fenólico del desecho. Materiales yMétodosPreparación de lamuestra: elresiduo de vino utilizado se produjo a partir de uvas enteras comercialesvariedad Red glove. Las uvas fueronprocesadas mediante las cuchillas de un procesador mezclador Philips HR1363, enla velocidad mínima durante 3 min. El jugo resultante se filtró a través de unatela para obtener un residuo sólido húmedo, que fue secado en estufa a 50 ºCdurante 24 h y se conservó a -15 ºC hasta su uso. La humedad del residuo húmedodeterminada por secado fue 70.7% y el contenido de grasa determinado porextracción con hexano y secado fue bajo 0.844% p/p. Métodos deextracción utilizados:se realizaron extracciones diferentes, cada una de las cuales se realizó a 2temperaturas (40 y 60 ºC). De dichas reacciones, se tomaron muestras adistintos tiempos de extracción (15-240 min para el método tradicional y 15-120min para el alcalino), que fueron filtradas y guardadas a -15 ºC. Lasextracciones se llevaron a cabo en balones de vidrio cubiertos con papel dealuminio para evitar la degradación por luz de los PFs y tapados con septos conpresión positiva de nitrógeno para evitar su oxidación. En el experimento A, 4g de muestra de residuo de uva seca preparada de la forma descripta fueronextraídos con 20 mL de Agua:EtOH (1:1). En el experimento B, el mismo materialde partida fue extraído con 20 mL de solución alcalina (NaOH 2N). Determinación defenólicos totales:se utilizó el método de Folin-Ciocalteau, para lo cual se preparó una curva de calibracióncon ácido gálico en concentraciones: 25-125 µg/mL en metanol. Se prepararondiluciones adecuadas de cada una de las muestras obtenidas. Se toman 20 µL dedichas muestras (o estándar), y se mezclan con 1mL solución de Folin-Ciocalteaucomercial (Merck, diluida 10 veces) y 500 µL carbonato de calcio (7 % P/V), enese orden, dentro de tubos eppendorf. Los tubos fueron agitados en un vortex durante 5 s y se calentaron dentroen un baño de agua a 40 ºC durante 15 min para producir reacción de color de Folin.Luego, se determinó la absorbancia a 765 nm de longitud de onda utilizando unespectrofotómetro Spectronic, las mediciones se realizaron por triplicado.ResultadosComparación críticade técnicas de extracción:el objetivo fue comparar los contenidos de fenólicos totales, de extractosobtenidos por un método hidroetanólico (EtOH considerado GRAS) con uno obtenidoa partir de una solución alcalina que permitiera degradar en cierta medida lafibra y liberar los PFs llamados ?no extraíbles?. Dado el bajo contenido engrasas de la muestra usada, se decidió no desgrasar previo a los tratamientosde extracción. Dichos experimentos fueron conducidos a dos temperaturasdiferentes, 40 y 60 ºC. Se tomaron muestras a distintos tiempos (Figura) paradeterminar la cinética de extracción y el tiempo necesario para obtener elmayor porcentaje de fenólicos totales, evitando su degradación (que esfavorecida en presencia de álcalis). Usamos para la evaluación de fenólicostotales el método del reactivo de Folin-Ciocalteu, en condiciones similares aotras utilizadas en la bibliografía. Los datos obtenidos dan una estimación de PFstotales que son el punto de partida para la caracterización química de losextractos de OU.Deacuerdo con los resultados de fenólicos totales, la mayor concentración de PFsse obtuvo con NaOH 2M, a 60 ºC y en un tiempo de 30 min (ver Figura y Tabla).Cuando se compara con la extracción convencional hidroalcohólica a la mismatemperatura, el tratamiento con NaOH aumentó la extracción de PFs casi 5 veces.En los tiempos evaluados, los extractos obtenidos por el método tradicional aúnno habían llegado a un máximo de concentración de PFs, lo que lleva a pensarque mayores tiempos de extracción darían como resultado extraccionessuperiores. No se evidencia en descomposición de estos compuestos en los extractostradicionales. Por otra parte, en el caso de los tratamientos alcalinos, laconcentración de PFs alcanza un máximo a tiempos muy cortos y luego se observauna previsible descomposición de los fenólicos a tiempos mayores.Conclusiones: Se identificó en un residuo deuva de la región una oportunidad de obtener valiosos antioxidantes para lasindustrias farmacéutica, cosmética y de alimentos. Se prepararon extractos apartir del residuo, por técnicas tradicionales y otras que contemplan laextracción de PFs no extraíbles. Comprobamos que cantidades significativas decompuestos potencialmente bioactivos que por lo general no son considerados enlos estudios nutricionales de frutas permanecen en el residuo de la uva comopolifenoles no extraíbles. Estos no pueden ser extraídos por métodostradicionales, pero sí por métodos alcalinos. Se identificaron diversasoportunidades de desarrollo en el tema de trabajo.