Extracción y caracterización de componentes bioactivos de residuos de alcachofa

Abstract

RESUMEN: En la presente investigación se llevó a cabo el estudio cinético de extracción de componentes bioactivos de residuos de alcachofa. La alcachofa blanca de Tudela (Cyanara scolymus L.) es considerada una fuente importante de antioxidantes y polifenoles. Algunos autores mencionan que los residuos generados por esta hortaliza se han utilizado para la extracción de componentes bioactivos como flavonoides (Llorach et al., 2002; Sánchez et al., 2003; Fratianni et al., 2007) y compuestos fenólicos (Lattanzio et al., 2009; Ceccarelli et al., 2010). Los componentes bioactivos presentan propiedades terapéuticas como antioxidante, reductor de colesterol, hepatoprotector, excretor biliar, por algunas de mencionar (Shimoda et al., 2003; Mulinacci et al., 2004; Zhu et al., 2004). La caracterización de metabolitos mostró la presencia abundante de fenoles y flavonoides, mientras que un análisis de infrarrojo FT-IR y UV-Vis reveló posibles enlaces atómicos (O-H, C- OOH, C-H Y C=O) con transiciones electrónicas del tipo (n-*, -* y -*) características de sustancias polifenólicas. Para el estudio de la extracción de brácteas de alcachofa, se implementó un sistema de extracción de monitoreo en línea en tanque agitado acoplado a un espectrofotómetro de (UV-Vis) conformando un sistema embebido, donde se estudió el efecto de factores de operación como tamaño de partícula, velocidad de agitación, relación sólido- líquido y temperatura de extracción. De los factores evaluados los resultados mostraron que la temperatura tuvo el mayor efecto en la extracción de fenoles totales y actividad antioxidante. Los rendimientos obtenidos para fenoles totales fueron de (45.5 0.06 mg GAE/g) y de actividad antioxidante (511.60 0.68 mol ET/g) por ABTS y (112.57 0.59 mol ET/g) por FRAP. Los resultados de la espectrometría de masas identificaron algunas sustancias presuntivas en el extracto de brácteas de alcachofa que han sido reportadas previamente (ácido mono- cafeoilquinico; apigenina y luteolina). Finalmente con el sistema implementado se obtuvo una amplia adquisición de datos experimentales permitiendo ajustar con el modelo de Simpson con una (R2 entre 0.9866-0.9992 y RMSE entre 291-62). Con el estudio cinético a temperaturas de 50, 60 y 70 ºC se calculó los valores de las constantes de velocidad cinética, estos fueron para K1, K2 y n de (1.0168, 0.0996 y 0.9209) respectivamente, mientras que los parámetros termodinámicos fueron la Ea con (2.19874E-05 kJ mol-1), la H resultado de la Ea demostró un proceso exotérmico, mientras que los valores positivos de la G indicaron que los procesos de extracción fueron endergónicos y no espontáneos, el proceso de extracción que resulto más viable en cuanto al consumo de energía fue el de 60ºC. Este estudio permitió evaluar, modelar y describir el proceso de extracción sólido-líquido de componentes bioactivos de brácteas de alcachofa.

ABSTRACT: In the present investigation, the kinetic study of the extraction of bioactive components of artichoke waste. The white artichoke of Tudela (Cyanara scolymus L.) is considered an important source of antioxidants and polyphenols. Some authors mention that the waste generated by this vegetable has been used for the extraction of bioactive components as flavonoids (Llorach et al., 2002, Sánchez et al., 2003, Fratianni et al., 2007) and phenolic compounds (Ceccarelli et al., 2010; Lattanzio et al., 2009). The bioactive components have therapeutic properties such as antioxidant, colesterol reducing, hepatoprotective, biliary excretory, for some to mention (Shimoda et al., 2003; Mulinacci et al., 2004; Zhu et al., 2004). The characterization of metabolites showed the abundant presence of phenols and flavonoids, while an infrared analysis (FT-IR) and (UV-Vis) revealed possible atomic bonds (OH, C-OOH, CH Y C=O) with electronic transitions of the type (n-*, -* y -*) characteristics of polyphenolic substances. For the extraction study of artichoke bracts, it was an online system implemented in agitated tank coupled to a spectrophotometer (UV-Vis), in this embedded system it was studied the effect of the operating factors as size particle, stirring rate, solid-liquid ratio and temperature in the extraction. Of the factors evaluated, the results showed that the temperature had the greatest effect in the extraction of total phenols and antioxidant activity. The yields obtained for total phenols were (45.5 0.06 mg GAE/g) and antioxidant activity (511.60 0.68 mol ET/g) for ABTS and (112.57 0.59 mol ET/g) for FRAP. The results of the mass spectrometry identified some presumptive substances in the extract of artichoke bracts that have been previously reported (mono-caffeoylquinic acid, apigenin and luteolin). Finally with the implemented system an extensive acquisition of experimental data was obtained, allowing to adjust with the Simpson model with one (R2 between 0.9866-0.9992 and RMSE between 291-62). With the kinetic study at temperatures of 50, 60 and 70 ºC, it were calculated the kinetic speed constants, these were for K1, K2 and n of (1.0168, 0.0996 and 0.9209) respectively, while the thermodynamic parameters were the Ea with (2.19874E-05 kJ mol-1), the H result of the Ea demonstrated an exothermic process, while the positive values of the G indicated that the extraction processes were edergonic and not spontaneous, the extraction process that was most viable result in terms of energy consumption was 60ºC. This study allowed to evaluate, model and describe the process of solid-liquid extraction of bioactive components of artichoke bracts.