Recuperación de compuestos bioactivos a partir de residuos de manzana utilizando disolventes eutécticos profundos naturales

Abstract

La elevada demanda de materias primas, junto con el uso de técnicas convencionales y la sobreexplotación de los recursos se posiciona como un reto ambiental importante durante un largo tiempo. Este trabajo plantea la implementación de nuevas técnicas de extracción, en la búsqueda de procesos más sostenibles y basados en disolventes “verdes” como los disolventes eutécticos profundos naturales (NADES). Con este objetivo, se realizó un estudio previo basado en la búsqueda del NADES más adecuado para llevar a cabo la extracción de distintos compuestos bioactivos como pectinas, azúcares monoméricos y oligoméricos, compuestos fenólicos y compuestos flavonoides, todo ello a partir de residuo de manzana. El NADES seleccionado fue el basado en cloruro de colina y ácido láctico en la relación molar 1:2. Posteriormente, con el NADES seleccionado, se planteó un diseño de experimentos, de tipo central compuesto rotable, con objeto de estudiar la extracción asistida por microondas de compuestos bioactivos. Se evaluó el efecto de dos factores durante el proceso de extracción: la temperatura (T) y el porcentaje de agua en el NADES, evaluando como variablesrespuestas: el contenido en carbohidratos, azúcares oligoméricos, compuestos fenólicos y compuestos flavonoides extraídos a partir del residuo de manzana. Los resultados se optimizaron atendiendo a tres criterios de optimización: - El contenido en azúcares totales después de hidrólisis ácida se optimizó a T = 155°C y 70 % de agua en NADES, obteniendo como resultado 35,07 g /L. - Las condiciones óptimas para la cantidad de oligómeros fueron T = 115,53°C y 69,69% de agua en NADES y se obtuvo una concentración de 11,21 g/L. - El contenido en compuestos fenólicos totales fue optimizado a T = 129,90°C y 24,58% de agua en NADES, obteniendo 32,82 ± 0,91 mg AG/L. Finalmente, se llevó a cabo la precipitación de pectina en las condiciones óptimas encontradas para cada una de las variables respuesta evaluadas. De este modo, los NADES se presentan como una alternativa prometedora a los disolventes convencionales, junto con nuevas técnicas de extracción como el uso de microondas, en la búsqueda de la sostenibilidad y una mejora en la extracción de pectina y otros compuestos bioactivos.

The high demand for raw materials, coupled with the use of conventional techniques and the overexploitation of resources, has become a significant environmental challenge for the long term. This work proposes the implementation of new extraction techniques in the search for more sustainable processes based on "green" solvents such as natural deep eutectic solvents (NADES). To this end, a preliminary study was conducted to find the most suitable NADES for extracting various bioactive compounds such as pectins, monomeric and oligomeric sugars, phenolic compounds, and flavonoid compounds, all from apple waste. The NADES selected was based on choline chloride and lactic acid in a 1:2 molar ratio. Subsequently, with the selected NADES, a central rotatable compound experimental design was proposed to study the microwave-assisted extraction of bioactive compounds. The effect of two factors during the extraction process was evaluated: temperature (T) and the percentage of water in the NADES. The response variables were: carbohydrate content, oligomeric sugars, phenolic compounds, and flavonoid compounds extracted from the apple residue. The results were optimized based on three optimization criteria: - The total sugar content after acid hydrolysis was optimized at T = 155°C and 70% water in NADES, resulting in 35,07 g/L. - The optimal conditions for the amount of oligomers were T = 115,53°C and 69,69% water in NADES, resulting in a concentration of 11,21 g/L. - The total phenolic compound content was optimized at T = 129,90°C and 24,58% water in NADES, obtaining 32,82 ± 0,91 mg AG/L. Finally, pectin precipitation was carried out under the optimal conditions found for each of the response variables evaluated. In this way, NADES are presented as a promising alternative to conventional solvents, along with new extraction techniques such as microwaves, in the pursuit of sustainability and improved extraction of pectin and other bioactive compounds.