14 de junio de 2019 - Uniandes
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Análisis composicional del fruto desértico iguaraya (Opuntia stricta,
STENOCEREUS, griseus) para la evaluación de diferentes alternativas de diseño de
productos de interés
Stefania Hurtado Albaa
a Departamento de Ingeniería Química, Universidad de los Andes, Carrera 1No. 18a- 12, Bogotá D.C, Colombia
14 de junio de 2019
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Resumen
La iguaraya es el fruto del cardón guajiro, se caracteriza por tener un color rojizo intenso y por ser
comúnmente utilizado para alimentar a los animales. En Colombia, algunas de las zonas vulnerables como
La Guajira que habita la comunidad wayuu se han visto afectadas por la escasez de recursos. Por esta
razón, el desarrollo de nuevos productos de interés que utilicen como materia prima recursos renovables
de esta región, tales como frutos nativos podrían favorecer la economía de dichas zonas. De acuerdo con
esto, se planteó el estudio de caracterización de la iguaraya, tanto de la pulpa-semilla como de la cáscara.
Para esto se realizó un análisis composicional basado en métodos estandarizados por el National
Renewable Energy Laboratory (NREL) para biomasa, obteniendo resultados de los cuales se destaca el
contenido de material volátil de la cáscara (91,9%) y de extraíbles en la pulpa-semilla (26,4%). También
se destaca el contenido de lignina en la pulpa-semilla (53,2%). La relevancia de estos resultados se debe
a que estos son indicadores de fuentes potenciales en industria energética, cosmética y petroquímica. Se
realizaron extracciones por dos métodos, en reposo y supercrítico variando el solvente, concluyendo así,
que el método más eficiente es la extracción supercrítica, adicionalmente se pudo observar que el uso de
solventes polares extrae componentes afines a estas sustancias. Finalmente, con base en una
caracterización fitoquímica se propone el uso de la iguaraya como materia prima en el diseño de productos
farmacéuticos y alimenticios, ya que se pudo determinar la presencia de componentes tales como
alcaloides y saponinas debido a que poseen propiedades analgésicas, antiinflamatorias y antipiréticas.
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I. Introducción
En determinadas zonas del territorio colombiano
como parte de los departamentos de La Guajira,
Cesar, Santander, Norte de Santander y Magdalena
se encuentran suelos semiáridos (Alvaro Jaramillo
Robledo, 2000). Específicamente, la península de La
Guajira presenta grandes extensiones de este tipo de
suelos con temperaturas que oscilan entre los 24 y los
31°C, una humedad de 65%, un viento de 14 km/h y
precipitaciones anuales medias inferiores a los
355mm. (Weather Spark)Este tipo de condiciones
climáticas son propicias para una vegetación xerófila
de la que hace parte el “cardón guajiro” o llamado
por la comunidad Wayuu “yosú”. (Departamento de
Biología, Universidad Nacional de Colombia, 2006)
Éste es un cactus que puede alcanzar
aproximadamente 11 m de altura. (Rico, 1996)
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Ilustración 1. Cardón Guajiro
La xilema de esta planta, conocida por los Wayuu
como “yotojoro”, se utiliza habitualmente para la
construcción de viviendas y cercas para encerrar a
sus animales domésticos.
Por su parte, el fruto de este cactus, denominado
Stenocereus griseus o comúnmente conocido como
iguaraya, se categoriza como un tipo de pitahaya de
condición pulposa, de sabor agridulce que cuando
llega a la madurez se le caen las espinas y toma un
color llamativo rojo encendido. (Lorenzen, 2011)
Ilustración 2. Iguaraya
Debido a la escasez de agua potable en esta zona
desértica de La Guajira, esta fruta es de gran
importancia para la comunidad Wayuu ya que esta
última es utilizada para alimentar e hidratar a sus
animales domésticos. Por otro lado, los indígenas de
esta comunidad afirman que esta fruta exótica tiene
beneficios para el ser humano, dentro de los cuales
destacan algunas propiedades medicinales que
permiten disminuir los espasmos en casos como la
colitis y el dolor estomacal. (Lorenzen, 2011)
Conforme lo anterior, si efectivamente la iguaraya
puede ser utilizada para el uso y beneficio del ser
humano, se podría pensar preliminarmente que esta
fruta es una fuente potencial para el desarrollo de
diversos productos.
Adicionalmente, considerando que esta región
padece serios problemas sociales, el desarrollo de
nuevos productos que utilicen como fuente principal
los frutos propios de este territorio, tales como la
iguaraya, podría impulsar el crecimiento sostenible
de la comunidad.
En este sentido, con el propósito de evaluar los
potenciales beneficios de la iguaraya, se busca
realizar un análisis composicional. Por otro lado, se
hacen extracciones a la fruta para realizar una
caracterización fitoquímica de la misma con el fin de
determinar específicamente cuales son las sustancias
que la componen y cuantificar su presencia en dicho
fruto.
Con base en el análisis de los resultados obtenidos en
el estudio composicional, se busca diseñar y
formular un producto comercialmente atractivo que
utilice la iguaraya como insumo durante su fase de
producción y que permita diversificar y fortalecer las
fuentes de ingresos de la región.
II. Materiales y métodos
Análisis Composicional
Preparación de la muestra
Para esta etapa del proceso es importante tener en
cuenta el protocolo para la preparación de muestras
de análisis composicional de la NREL. Primero se
separó la cáscara de las semillas y la pulpa, luego
tanto las semillas y la pulpa como la cáscara se
llevaron a un horno de convección a 45°C, esto con
el fin de secar la muestra sin que se degrade la fruta
para que ésta no pierda sus propiedades. Se
mantuvieron dentro del horno durante 3 días. Se
retiraron y dejaron enfriar a temperatura ambiente en
una bandeja, para posteriormente pasarlas a través de
un molino de cuchillas con una pantalla de 1mm. Es
fundamental no disminuir más el tamaño de las
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partículas para evitar la excesiva degradación de los
carbohidratos. Sin embargo, al usar un mayor tamaño
se podría causar una hidrólisis incompleta del azúcar
polimérico a azúcares monoméricos en el
procedimiento de la cuantificación de lignina y
carbohidratos. (Daniel Durán, 2018)
Sólidos totales y cenizas
Para determinar la cantidad de materia seca de la
iguaraya se siguió el protocolo para la determinación
de sólidos totales en biomasa de la NREL. (National
Renewable Energy Laboratory, 2008) Para esto, las
muestras se llevaron a un horno de convección a
105±3°C hasta que el peso se mantuviera constante.
Para determinar la cantidad de cenizas se siguió el
protocolo analítico de la NREL, las muestras se
llevaron a una mufla y se sometieron a 575±25°C
durante 3 horas. (National Renewable Energy
Laboratory, 2008) Estos procedimientos se hicieron
por triplicado.
Extraíbles
Para la determinación de extraíbles en la iguaraya se
siguió el protocolo analítico de la NREL / TP510-
42619. (National Renewable Energy Laboratory,
2005) Se realizó una extracción en dos etapas para la
cuantificación de extraíbles, para esto se agregaron
10 g en un dedal de papel filtro y se introdujeron en
un extractor de Soxhlet con 190±5 ml de agua de
calidad HPLC. Con las mantas de calentamiento se
ajustó la temperatura para obtener entre 4 y 5 ciclos
por hora, este procedimiento se realizó durante 24
horas.
Al pasar este tiempo, se midió el volumen del líquido
que se encontraba en el balón. Posteriormente se
puso un nuevo balón en el extractor, en esta
oportunidad con 190±5 ml de alcohol etílico por 24
horas. Después de la extracción con los dos
solventes, se extrajeron los dedales con la muestra,
los balones con los extraíbles y el disolvente se
llevaron a un rotoevaporador al vacío con una
velocidad de 70 rpm y un baño de agua de calidad
HPLC a una temperatura de 65±5°C. Cuando se
evaporó todo el alcohol etílico se pesó el balón con
los extraíbles, luego se lavaron y se introdujeron a un
horno para secar toda el agua, finalmente se pesaron
y se determinó la diferencia de peso para la
cuantificación de los extraíbles. Este procedimiento
se hizo por triplicado. (Daniel Durán, 2018)
Proteína
Para determinar el contenido de proteínas presente en
la fruta se utilizó el protocolo analítico de la NREL /
TP-510-42625 (National Renewable Energy
Laboratory, 2008). Utilizando el método de Kjeldahl
se cuantificó el nitrógeno en la muestra considerando
un factor de 6.25 para la realización de los cálculos,
ya que por medio de un cálculo directo es posible
determinar la cantidad de proteína.
Lignina y carbohidratos
Para la determinación de la lignina y los
carbohidratos se utilizó el protocolo analítico de la
NREL / TP510-42618. (National Renewable Energy
Laboratory, 2008) Para esta etapa del proceso se
requirió de las muestras sin extraíbles que quedaron
luego de la extracción de Soxhlet para no
sobreestimar la lignina insoluble en ácido. Primero
se llevaron los crisoles para la filtración a una mufla
a una temperatura de 575±25°C para pesarlos. Por
otro lado, al mismo tiempo se realizó una hidrólisis
ácida en 0,3 ±0,1 g de cada una de las muestras con
ácido sulfúrico al 72% en un tubo de presión. Luego
se mezclaron cada 5 minutos durante 1 hora en un
baño de calentamiento a 30±3°C. Posteriormente se
diluyó cada una de las muestras en agua desionizada
con 84,00±0,04 ml, luego se llevó a un matraz de
Schott y se lavaron con agua desionizada por
completo.
El sugarecovery estándar contiene glucosa positiva y
negativa, también contiene xilosa por eso se le
agregó ácido sulfúrico 72%, para los cálculos de esto
se debe tener en cuenta el factor de corrección para
todos los azúcares perdidos durante la hidrólisis. Los
matraces de Schott se autoclavaron a 121°C por 1
hora, luego se dejaron enfriar hasta que llegaron a
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temperatura ambiente y por ultimo se filtraron los
crisoles pesados con anterioridad.
Al realizar el siguiente procedimiento se recuperaron
las fases sólidas y líquidas. La fase líquida se utilizó
para determinar la cantidad de azúcar a través de la
cromatografía líquida de alta resolución (HPLC), las
muestras se neutralizaron para alcanzar un pH entre
6 y 7, esto se hace agregando carbonato de calcio,
luego se pasaron por un filtro de 0,2 micrómetros y
con ayuda de una columna Biorad Aminex HPX-87P
se midieron, para esto se utilizó un volumen de
inyección de 20 microlitros de agua de calidad HPLC
como fase móvil, una temperatura que oscilaba entre
los 80 y 85°C, esto duró 35 minutos
aproximadamente. Para la fase sólida, ésta también
contiene lignina que es insoluble en el ácido sulfúrico
que se secó a 105°C en un horno de convección por
4 horas, se pesó y se sometió a 575±25°C en una
mufla por 24 horas. Para este procedimiento y al
realizar los cálculos posteriores se asumió que la
lignina soluble en ácido es despreciable. (Daniel
Durán, 2018)
Pectina
Para la cuantificación de la pectina de la iguaraya se
utilizó un método colorimétrico, para esto se
liofilizaron las muestras de la pulpa y de las semillas
de la fruta, posteriormente se molieron en un molino
de cuchillas con una pantalla de 1 mm, luego se
almacenaron a 5°C. A cada una de las muestras se les
agregó etanol al 72% para eliminar los azúcares y
posteriormente se mezclaron con EDTA al 0,5%.
Para el control de la acidez y conseguir un pH de 11,5
de la mezcla se utilizó NaOH 1M, luego se bajó el
pH a 5,5 agregando ácido acético 0,25M. (Meredith
C. Edwards, 2012) El anterior procedimiento se
realizó para romper las paredes celulares y que la
pectina se pudiera disolver en la fase líquida. Luego
se le agregó a cada muestra pectinasa (Aspergillus
niger; 1.0 U/mg) con el fin de dividir la pectina y se
pasó por un filtro y se diluyó para recuperar el ácido
galacturónico. Se les agregó ácido sulfúrico al 98% a
una temperatura de 5°C y se dejaron enfriar en un
baño de hielo para ser calentadas a 90°C en un baño.
Con el fin de propiciar la reacción de colorimetría se
les añadió carbazol al 0,15%. Con un
espectrofotómetro UV-VIS en su máxima
absorbancia se determinó la cantidad de ácido
galacturónico pasados 25 minutos de absorción. Por
último, se utilizaron 0,1 gramos de pectina para
hallar una relación entre el ácido galacturónico y la
masa de pectina en una muestra. (Journal of
Agricultural and Food Chemestry, 2010) (Daniel
Durán, 2018)
Obtención de extraíbles
Para obtener los extraíbles anteriormente
cuantificados se utilizaron dos solventes,
isopropanol y etanol absolutos. Se escogieron estos
dos solventes polares debido a que en otros estudios
se ha evidenciado un mayor rendimiento en
comparación con otros. Con estos solventes se
realizaron las siguientes metodologías de extracción:
Extracción supercrítica con CO2
Esta extracción con fluido supercrítico usa como
principal componente el CO2 supercrítico, por su alta
selectividad, la cual puede ser ajustada al modificar
la presión y la temperatura. Para aumentar la
efectividad del solvente se debe incrementar la
presión, pero si se aumenta la temperatura disminuye
la densidad y consecuentemente la efectividad se
reduce. (Barrera, Carreño, Durán, & Sierra)
Para obtener principios activos como antioxidantes,
aceites esenciales y vitaminas, se realizó la
extracción en el extractor supercrítico, en este caso a
partir de muestras de la cáscara y la semilla de la
iguaraya anteriormente liofilizadas y molidas. Se
midió la humedad de la muestra en la termobalanza,
ésta no puede ser superior al 10%, también se tamizó
la muestra ya que el tamaño de partícula debe ser
superior a 150µm, para que el equipo extraiga los
componentes deseados sin que ocurran daños.
Se introdujo parte de la muestra en unos tarros
específicos que luego se introdujeron en el extractor
de fluidos supercríticos de CO2 y deben estar
conectados a los capilares, Luego se seleccionó el
tiempo (1 hora) por el que se va a realizar la
extracción y también se especificó la temperatura de
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la extracción a 40 °C y la presión a 250 bar, la
relación entre el solvente y el cosolvente en este caso
era 9:1. Para estas extracciones se utilizaron como
cosolventes los mencionados anteriormente,
isopropanol y etanol. Se realizaron 12 extracciones 6
de la cáscara y 6 de la semilla, variando el
cosolvente.
Extracción en reposo
Para esta extracción fue necesario utilizar 8 frascos
con tapa. En los primeros 4 se agregaron 200 ml de
etanol absoluto y en los otros 200 ml de isopropanol
absoluto. Luego se pesaron 50g de la muestra
liofilizada tanto de la pulpa-semilla como de la
cáscara, se agregaron a los frascos y se dejaron por
72 horas. Por último, se utilizó un Erlenmeyer para
filtrar cada una de las mezclas conservando la fase
líquida que corresponde al extracto y al solvente.
Caracterización fitoquímica preliminar
Con el fin de determinar si la iguaraya posee algunas
sustancias que son utilizadas en la medicina y otros
ámbitos. A cada una de las extracciones obtenidas
con los métodos mencionados anteriormente se
hicieron las siguientes pruebas,
Taninos
Son metabolitos secundarios que se pueden
encontrar en varios ejemplares del reino de las
plantas. Son compuestos fenólicos que poseen
propiedades antiinflamatorias y astringentes, es decir
que provoca una sensación en la lengua de amargura
y sequedad. Para determinar si la iguaraya poseía
este metabolito fue necesario realizar una prueba con
base en el cloruro férrico, que consistía en disolver el
extracto obtenido de la muestra en 2 ml de etanol.
Posteriormente se le adicionó una gota de solución
de FeCl3 al 1%. Si se aprecia una intensificación del
color de la muestra, se considera positivo para
taninos. (Peña Piza, 2018)
Leucoantocianidinas
Son flavonoides incoloros. Para determinar si las
extracciones poseen estas sustancias se tomó 1ml de
cada muestra y se agregó a un tubo de ensayo, luego
se le añadieron 0,5 ml de HCl concentrado. Los tubos
de ensayo fueron calentados a 100°C y luego se
dejaron enfriar. Por último, se les añadió 0,4 ml de
alcohol amílico concentrado, se dejaron reposando
mientras se separan las fases. Si la fase amílica se
torna entre carmesí y rosado débil se considera
positiva para leucoantocianidinas. (Cortés Escarraga
& Guzmán, 2017)
Saponinas
Son glicósidos que poseen una estructura
característica que permite que actúen como
tensoactivos. (Carvajal Rojas, Hata Uribe, Martinez
Sierra, & Rueda Niño, 2009) Estas sustancias poseen
propiedades analgésicas, antiinflamatorias y
antipiréticas. Para determinar si las muestras poseen
esta sustancia se realizó una prueba que consistió en
agregar NaOH a las extracciones en tubos de ensayo
hasta alcanzar un pH de 13, luego se les agregó HCl
y por último se agitaron los tubos. Si se presenta
aparición de espuma estable por lo menos 30
minutos, se considera que es positivo para saponinas.
(Montealegre Pinzón, 2011)
Alcaloides
Son sustancias orgánicas nitrogenadas que tienen
efectos fisiológicos y poseen funciones de defensa.
Para determinar si la iguaraya posee estas sustancias
se realizó una prueba que consistió en hacer
reaccionar las extracciones con el reactivo de
Wagner. Primero fue necesario preparar el reactivo
de Wagner, para esto en un balón aforado de 100 ml
se disolvieron 1,27 g de yodo sublimado y se
agregaron dos gotas de yoduro de potasio en 20 ml
de agua, luego se aforó con agua destilada. Ya
teniendo el reactivo se agregaron las extracciones a
unos tubos de ensayo y se mezclaron con el extracto
de Wagner. Si aparecía una precipitación rojiza, se
considera positivo para alcaloides. (Peña Piza, 2018)
(Cortés Escarraga & Guzmán, 2017)
III. Resultados y Discusión
Análisis Composicional
En la tabla 1 se muestran los resultados obtenidos del
análisis composicional para los principales
compuestos tratados con base al peso seco. Todas las
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muestras se midieron por triplicado, siguiendo los
protocolos NREL y se realizó un promedio con su
debida desviación estándar.
Pulpa y
Semilla Cáscara
% Sólidos Totales 89,9±0,23 91,9±0,10
% Cenizas 5,8±0,66 7,1±0,86
% Extraíbles H20 26,4±0,10 10,1±0,01
% Extraíbles
Etanol 24,9±0,11 9,3±0,52
% Proteína 10,6 5,6
% Lignina 53,2±0,55 20,2±0,43
% Celulosa 3,3±0,18 6,7±0,04
% Hemicelulosa 9,2±1,55 27,4±3,12
% Pectina 0 22,2±0,52
Tabla 1. Resumen de los principales compuestos obtenidos para la iguaraya con base en el peso seco.
Se van a analizar algunos de estos resultados
comparándolos con la literatura de la pitahaya ya que
hace parte de la familia Cactácea a la que pertenece
la iguaraya. Esto se planteó debido a la falta de
información que se tiene sobre esta fruta.
El porcentaje de sólidos totales tanto para la pulpa-
semilla como para la cáscara es elevado comparado
con los resultados de la literatura para la cáscara de
pitahaya que corresponde a 6,98% y al de la piña que
corresponde a 13,6%. Hay mayor cantidad de sólidos
totales en la cáscara que en la pulpa, según la
literatura en la mayoría de las frutas se presenta esta
relación. Este valor está sujeto a las demás
características composicionales de la fruta y a la
temperatura a la que fueron secadas las muestras.
(Jibaja Espinosa, 2014) En cuanto al porcentaje de
cenizas, se puede notar que es bastante similar entre
pulpa-semilla y cáscara y que estos son menores que
el registrado para la pitahaya 19,6%. (Durán,
Figueroa, Gualdrón, & Sierra, 2018)
Utilizando los dos solventes descritos, en la tabla
para la determinación del porcentaje de extraíbles se
observa que es mayor para la pulpa-semilla que para
la cáscara en los dos casos. De la extracción con agua
se recuperan los azúcares de la fruta y de la
extracción con etanol antioxidantes y otro tipo de
sustancias. Al comparar los porcentajes obtenidos
para los dos solventes se puede notar que son
mayores los que se recuperan con H2O, por esto se
puede pensar que la fruta tiene una mayor cantidad
de azúcares.
En la literatura se registra que en cada iguaraya hay
en promedio 2,1g de proteína. Sabiendo que una de
estas frutas pesa aproximadamente 50g, se puede
determinar que el porcentaje de proteína registrado
en este articulo corresponde a 4,2%, este es similar
al resultado obtenido en este estudio para la cáscara
de la Iguaraya. (Instituto colombiano de bienestar
familiar, 2015) Al comparar el resultado obtenido
para el porcentaje de proteína en la cáscara se
comparó con el de la pitahaya que corresponde a
5,06%, estos valores son bastante similares. Estos
resultados se asemejan a los encontrados para la
cáscara del banano que tienen un valor de 7,7%.
(Durán, Figueroa, Gualdrón, & Sierra, 2018)
El porcentaje de lignina obtenido para la cáscara de
la iguaraya se compara con el de la cáscara de la
pitahaya que corresponde a 27,56%, se puede notar
que este es ligeramente mayor al de la iguaraya, esta
similitud se debe a que las dos frutas pertenecen a la
familia Cactácea. Si se compara con una fruta de otra
familia como la piña se puede notar una diferencia
significativa ya que para ésta se reporta un valor de
3,34%. El porcentaje obtenido de lignina para la
pulpa-semilla es mayor al de la cáscara. El alto
porcentaje de esta sustancia sugiere un alto potencial
para la producción de enzimas ligninolíticas con
carbón activado de alta porosidad. (Barrera, Carreño,
Durán, & Sierra)
Al comparar los resultados obtenidos para el
porcentaje de celulosa de la pulpa-semilla con los de
la cáscara se puede notar que es mayor el de cáscara
y que a su vez es menor que el registrado en la
literatura para la cáscara de la pitahaya que
corresponde a 15,4&. En cuanto al porcentaje de
hemicelulosa, se puede observar que es menor en la
pulpa-semilla que en la cáscara y que estos dos son
superiores a los registrados en la literatura para la
cáscara de la pitahaya. El alto porcentaje de
hemicelulosa en la iguaraya sugiere que esta fruta
tiene un alto potencial para la producción de
bioetanol celulósico, biometano y producción de
enzimas celulolíticas. (Durán, Figueroa, Gualdrón, &
Sierra, 2018)
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Cuando se observa el resultado obtenido para el
porcentaje de pectina correspondiente a la pulpa-
semilla, se puede notar que la fruta no tiene esta
sustancia, sin embargo, este valor difiere del
registrado en la literatura, donde se reporta que hay
3,1g de pectina en cada fruta, lo que corresponde al
6,2%. (Instituto colombiano de bienestar familiar,
2015) Esto puede deberse a errores en el seguimiento
del protocolo. El porcentaje obtenido para la cáscara
varía significativamente con el de la pulpa-semilla, y
al compararlo con el de la cáscara de la pitahaya se
puede notar que son similares ya que este valor
corresponde a 18,1%. Estos valores son altos
comparados con los de las cáscaras de otras frutas
como el mango, el banano y la piña. El valor de la
pectina encontrado en la cáscara de la iguaraya
sugiere que al extraer esta sustancia de la fruta podría
ser utilizada para la fermentación de pectinasas,
también para la adsorción de compuestos metálicos
y orgánicos, esto se debe a la estructura ya que posee
grupos hidroxilo y carboxilo. (Barrera, Carreño,
Durán, & Sierra)
Obtención de extraíbles
En la tabla 2 se muestran los resultados obtenidos
con el extractor supercrítico a 40°C, 250 bar y una
relación 9:1, variando el cosolvente. Estas pruebas se
realizaron por triplicado.
Muestras Peso
muestra (g) Cosolvente
Volumen
extracto
(ml)
PyS
1 6,49
Etanol
2,5
2 6,64 0,6
3 6,46 0,3
4 6,47
Isopropanol
-
5 6,61 -
6 6,56 -
C
7 7,77
Etanol
6,9
8 7,94 3,1
9 7,78 2,3
10 7,39
Isopropanol
3,2
11 7,71 2,6
12 7,49 5,3
Tabla 2. Resultados obtenidos en la extracción supercrítica variando el cosolvente.
En la tabla 2 se observa que la mayor cantidad de
extracto obtenido tanto para la pulpa-semilla como
para la cáscara se obtuvo utilizando como cosolvente
el etanol. En el análisis composicional se determinó
que la cantidad de extraíbles de la fruta es mayor en
la pulpa-semilla, con este resultado se esperaría que
los volúmenes extraídos sean menores para la
cáscara. Sin embargo, como se observa en la tabla se
obtuvo mayor recuperación de extraíbles en la
cáscara, esto puede deberse a dos razones. Al tamizar
la muestra liofilizada de pulpa-semilla con la de
cáscara se pudo notar una diferencia significativa en
el tamaño de partícula, este es menor en la muestra
de la cáscara, por lo tanto, hay una menor resistencia
a la transferencia de masa lo que facilita el acceso del
solvente y cosolvente a la muestra generando una
mayor cantidad de extracto. Se podría pensar en
disminuir el tamaño de partícula de la muestra
indefinidamente para obtener una mayor extracción,
sin embargo, se debe tener en cuenta que para evitar
daños en el extractor supercrítico el tamaño debe ser
superior a 150µm. (Barrera, Carreño, Durán, &
Sierra)
Por otro lado, los dos solventes utilizados son
polares, esto quiere decir que son afines a estas
sustancias como los antioxidantes y las vitaminas,
que por los resultados obtenidos en los volúmenes de
extracto se podría decir que hay mayor cantidad de
estos componentes en la cáscara que en la pulpa-
semilla. Al observar las muestras liofilizadas se
evidenció que la muestra de pulpa-semilla tiene más
aceites y ceras que la de la cáscara, por lo tanto, si se
quiere mejorar el rendimiento de extraíbles en la
pulpa-semilla se debe utilizar un cosolvente apolar,
ya que estos son afines a sustancias lipofílicas
presentes en la muestra. (Beltrán Delgado, Morris
Quevedo, De la Cruz, Quevedo Morales, &
Bermudez Savón, 2013)
En la ilustración 3, se muestra la unión de los
residuos obtenidos de la extracción supercrítica de la
pulpa-semilla utilizando los dos solventes.
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Ilustración 3. Residuos de la extracción supercrítica de la pulpa-semilla.
Se observa una masa compacta aparentemente
viscoelástica, esto puede deberse a la cantidad de
lípidos presentes. Como se explicó anteriormente, el
uso de un cosolvente polar impidió la extracción de
estos componentes apolares. Esta imagen soporta lo
dicho anteriormente.
En cuanto a la eficiencia de los dos métodos de
extracción utilizados, se evidencia una diferencia
significativa en la coloración de los extractos. Esto
se visualiza en la ilustración 4.
Ilustración 4. A la izquierda extraíbles por método de reposo y a la derecha por método supercrítico.
La diferencia en la intensidad de los colores en
principio se debe a que el extracto por el método de
reposo contiene gran cantidad de solvente en
comparación con el extracto por el método
supercrítico. Para obtener los extractos por el método
de reposo más concentrados es necesario realizar un
proceso de separación adicional como una
rotoevaporación, teniendo en cuenta que el solvente
tiene una volatilidad mayor que los extraíbles.
(Prieto, Gonzáles, & Abella, 2011) Por otro lado, con
el método supercrítico fue posible obtener extraíbles
con menor cantidad de solvente.
Con lo dicho anteriormente se concluye que es más
eficiente el método de extracción supercrítica,
teniendo en cuenta que favorece el proceso de
separación modificando las condiciones de
operación como la presión, esto se ve reflejado en un
mayor gradiente de densidad en la muestra. (Yousefi,
Rahimi-Nasrabadi, Pourmourtavazi, & Wysowoski,
2019)
Caracterización fitoquímica preliminar
Los resultados obtenidos para las pruebas
correspondientes a la caracterización fitoquímica se
resumen en la tabla 3. Estas pruebas se realizaron en
la extracción con etanol ya que con isopropanol
como solvente no se obtuvo volumen de extracto en
la extracción supercrítica.
Tabla 3. Caracterización fitoquímica preliminar
En cuanto a la pulpa-semilla, se identificó la
presencia de leucoanticianidinas y saponinas. Estos
resultados concuerdan con los encontrados en la
literatura para la pitahaya. Sin embargo, en este
artículo se evidencia también la presencia de taninos
y alcaloides. Por otro lado, en los resultados
obtenidos para la cáscara se identificaron como
positivas no solo las pruebas para
leucoanticianidinas y saponinas, sino que también
para taninos y alcaloides.
Finalmente, estas pruebas no se vieron afectadas por
el método de extracción utilizado teniendo en cuenta
que los resultados de estas pruebas para los extractos
del método de reposo y supercrítico fueron similares.
Aun así, como se explicó anteriormente la diferencia
radica en la concentración de los extractos siendo
mayor en los extraídos por el método supercrítico lo
que se pudo corroborar con los resultados de la
9
caracterización fitoquímica ya que, aunque las
pruebas coinciden, la intensificación de algunas de
las propiedades en la muestra tales como la cantidad
de espuma, intensidad del color y la abundancia de
precipitaciones son mayores para el extracto por
supercrítico.
IV. Alternativas de diseño de producto
Con base en los resultados obtenidos para la iguaraya
por medio del análisis composicional y la
caracterización fitoquímica, se recomienda el diseño
y la formulación de algunos productos de interés con
el fin de darle valor agregado a esta fruta para
impulsar el desarrollo sostenible de la comunidad
Wayuu.
Con el alto contenido de material volátil reportado
para la cáscara se podría utilizar como una fuente de
energía renovable (biomasa) en procesos de
conversión térmica, termoquímica y bioquímica.
(Chandy, 2017)
Por otro lado, en los resultados se pudo observar un
gran contenido de extraíbles tanto en la pulpa-semilla
como en la cáscara de la fruta, esto tiene un alto
grado de interés en la industria cosmética, de
alimentos, entre otras debido a los antioxidantes y
aceites esenciales, los cuales son utilizados en
productos como bloqueadores, cremas y cosméticos.
(Lummiss, y otros, 2019)
Por último, se determinó que el contenido de lignina
en la pulpa-semilla de la iguaraya es
significativamente alto. Gracias a esta propiedad de
la fruta, podría ser usada sustituyendo productos
petroquímicos como el plástico y los fenoles.
También se podría utilizar para nuevos productos
como adsorbentes y fibras de carbón. (Lignol, 2012)
V. Conclusiones
Se identificaron posibles alternativas para el diseño
de productos de interés a partir de la pulpa-semilla y
de la cáscara de la iguaraya con el fin de darle un
valor agregado a la fruta para diversificar y fortalecer
las fuentes de ingresos de la comunidad Wayuu.
Fue posible caracterizar la pulpa-semilla y cáscara de
la iguaraya usando los protocolos NREL para el
análisis composicional de biomasa, obteniendo
valores puntuales correspondientes al contenido de
material volátil, cenizas, entre otros.
Se logró evidenciar el desempeño de los dos
diferentes métodos de extracción como lo son en
reposo y extracción supercrítica con CO2,
identificando la eficiencia de cada uno de éstos para
la obtención de extraíbles.
Utilizando isopropanol y etanol que son solventes
polares se obtuvieron extraíbles afines a este tipo de
sustancias. Sin embargo, si se quieren extraer lípidos
se recomienda el uso de solventes apolares ya que
estos son lipofílicos.
Fue posible realizar una caracterización fitoquímica
para la identificación de ciertas sustancias en los
extractos obtenidos, tales como alcaloides, taninos,
saponinas, entre otros. Estos compuestos poseen
diferentes propiedades que están asociadas a
antiinflamatorios, analgésicos, antipiréticas, entre
otras. Además, al ser una fruta exótica su uso como
base para diferentes alimentos y bebidas podría
aumentar el interés del consumidor.
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VII. Anexos
Extracciones en reposo
En la primera imagen se observan las extracciones
usando el etanol como solvente y en la segunda
imagen usando el propanol. Los 2 frascos a la
izquierda de las dos imágenes muestran los extractos
obtenidos para la pulpa-semilla y a la derecha para la
cáscara.
Extracción supercrítica
En las siguientes imágenes se muestran los extractos
obtenido por medio del extractor supercrítico los 5
primeros usando como cosolvente el etanol y los
otros 5 usando isopropanol.
Prueba taninos
Prueba de taninos usando como solvente el etanol en
la primera imagen y en la segunda isopropanol, las
dos primeras para la pulpa-semilla y las ultimas dos
para la cáscara usando las extracciones por el método
en reposo.
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Prueba de leucoantocianidinas
En las primeras imágenes se puede evidenciar el
extracto antes de agregar el alcohol amílico, los tubos
de ensayo del lado izquierdo corresponden a los
extractos de la pulpa-semilla y los del lado derecho
para la cáscara. En la primera imagen usando como
solvente el etanol y en la segunda el isopropanol.
Estas pruebas fueron hechas con los extractos
obtenidos por medio de la extracción en reposo.
Después del alcohol amílico