Estudios sobre la Moringa – Análisis Químico Realizado en Portugal

Estudios sobre la Moringa realizado en la Universidad de Portugal sobre nuestra Moringa oleifera L. de Moringa del Sur en SFE-CO2

Realizado por Júlia Kessler y su equipo

Solubilidad de la semilla de Moringa oleifera L. en SFE-CO2: una metodología de análisis de respuesta superficial

Júlia C. Kessler1,2,3, Isabel M. Martins1,2, Yaidelin A. Manrique1,2, Alírio E. Rodrigues1,2, Maria Filomena Barreiro3, Madalena M. Dias1,2*

1 LSRE-LCM – Laboratorio de Ingeniería de Separación y Reacción – Laboratorio de Catálisis y Materiales

Facultad de Ingeniería, Universidad de Oporto, Rua Dr. Roberto Frías, 4200-465 Oporto, Portugal

2 ALiCE – Laboratorio Asociado de Ingeniería Química Facultad de Ingeniería, Universidad de Oporto, Rua Dr. Roberto Frías, 4200-465 Oporto, Portugal

3 Centro de Investigación de Montaña (CIMO), Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Santa Apolónia, 5300-253 Bragança, Portugal

*dias@fe.up.pt

El árbol de angiosperma Moringa oleifera L. (Mo), también llamado árbol de la vida, ha sido catalogado como una de las fuentes bioactivas vegetales más ricas [1]. El alto contenido de ácidos grasos saturados y monoinsaturados de las semillas de Mo (p. ej., C22:0, C16:0, C18:0, C20:0, C18:1) mejora la estabilidad térmica de su aceite y confiere actividad antioxidante [2]. Además, se han informado las biofunciones antiinflamatorias y antimicrobianas de los ácidos grasos, en sinergia con esteroles, saponinas, ácidos fenólicos, tocoferoles, taninos, fitatos y moléculas alcaloides [1, 3]. Esta composición deseable y la respectiva bioactividad abarcan una alternativa natural para mejorar las formulaciones de química fina, lo que, a su vez, requiere atención con respecto a los métodos de extracción utilizados.

Los extractos sin disolventes son una marca registrada de la extracción supercrítica con dióxido de carbono (SFE-CO2) [4]. Esta tecnología se identifica como no tóxica, no inflamable y fácilmente disponible. Además, SFE-CO2 tiene características GRAS, y los productos recuperados se obtienen con mayor selectividad y composición de contenido natural que las técnicas convencionales. Sin embargo, esta mejora en la calidad suele ir acompañada de menores rendimientos de extracción [5]. Para maximizar el contenido extraído, se aplicó una metodología de superficie de respuesta (RSM).

Los procedimientos experimentales se realizaron con semillas de Mo, suministradas por Moringa del Sur (Málaga, España, moringadelsur.com), utilizando un equipo SFE-CO2 a escala de banco desarrollado por Manrique [6]. Las muestras fueron previamente secadas a temperatura ambiente, molidas y cuidadosamente tamizadas (D-42781, Retsch, Alemania) para lograr un tamaño de partícula entre 0,50 mm y 0,70 mm. El proceso se realizó en modo continuo utilizando CO2 grado alimenticio (CAS 124-38-9, 99,9%, Air Liquid) a un caudal de 4 mL/min durante 120 min; En cada extracción se utilizaron 10 g de muestra. El diseño aplicado de los experimentos (22 + 2 puntos centrales, 2 bloques) y los respectivos resultados se muestran en la Tabla 1.
Los mayores rendimientos de extracción se obtuvieron para presiones superiores a 195 bar y temperaturas inferiores a 55 ºC, variando de η=1,81% (10) a 3,38% (7). Se observó un aumento proporcional en los respectivos valores de solubilidad, alcanzando 786 μgext/gCO2, principalmente debido a la importante contribución de la presión revelada por la prueba ANOVA (𝛼=0.05, datos no mostrados). Además, la temperatura (𝑝≤0,05) influye en el equilibrio entre la densidad del CO2 y la presión de vapor del soluto [5, 7]. Sin embargo, de acuerdo con los resultados, no se observó un comportamiento de cruce, lo que sugiere un dominio de la solubilidad en el poder de solvatación del SFE-CO2 hacia las semillas de Mo. Los resultados de la literatura respaldan las conclusiones sobre el rango de presión aplicado en este trabajo [5, 7, 8].

Tabla 1

Rendimiento de SFE-CO2 (%) cribado de semillas de Moringa oleifera L. Bloque N Presión, P (bar) Temperatura, T (ºC) ρCO2* (kg/m³) Rendimiento, η (%) Rendimiento, ηRSM (%) Solubilidad (μgext/gCO2) 1 1 140 45 720 0,18 0,71 41 2 1 140 65 506 0.12 0.59 29 3 1 250 45 857 3.19 3.63 742 4 1 250 65 762 2.10 2.48 491 5 (pc1) 1 195 55 747 1.94 2.15 452 6 2 117 55 480 0.10 0.12 24 7 2 273 55 831 3.38 3.53 786 8 2 195 41 830 2,29 2,33 452 9 2 195 69 656 1,31 1,44 308 10 (PC2) 2 195 55 747 1,81 2,15 422 Prueba – 120 45 658 0,06 0,04 14
*Base de datos en línea del NIST.
Del estudio de optimización SFE-CO2, la Figura 1a representa el análisis RSM (𝑅2=0.99046), corroborando la influencia significativa de la presión y la temperatura en la solubilidad de los extractos.
𝜂𝑅𝑆𝑀(%)=−11,80+6,84×10−2∙𝑃−5,32×10−5∙𝑃2+2,09×10−1∙𝑇−1,35×10−3∙𝑇2−4,71×10−4∙𝑃∙𝑇+ 1.34×10−1

Los resultados se compararon estadísticamente con los extractos de Soxhlet mediante la prueba de Tukey con 𝛼=0,05 (Statistica StatSoft, versión 14, EE. UU.). Esta metodología convencional se llevó a cabo con 5 g de muestra durante 240 min, utilizando 150 mL de EtOH (CAS 64-17-5, absoluto) y hexano (CAS 110-54-3, 95%) como solventes de extracción, respectivamente, ambos obtenido de Sigma Aldrich (Madrid, España).

Se obtuvo una mejora de la solubilidad del CO2 utilizando 20% del codisolvente a 273 bar y 55 ºC, resultando η=21,20% (Figura 1b). El EtOH tiene un triple efecto en la extracción de SFE-CO2: (i) generalmente mejora la densidad del CO2, (ii) aumenta la extracción de compuestos polares y (iii) mejora el coeficiente de transferencia de masa en la fase sólida [7]. Finalmente, se obtuvo una diferencia significativa (𝛼=0.05) para los experimentos Soxhlet, con 37.60 ± 1.15 % y 36.98 ± 0.51 % de rendimientos de extracción usando EtOH y hexano como solventes, respectivamente, de manera similar al 37.50 % de aceite de hexano reportado por Nguyen et al. . [9].

Se esperaba un menor rendimiento de extracción de la metodología SFE debido a la selectividad promovida por el solvente CO2, especialmente a bajas presiones. Por lo general, se observan variaciones en la composición química de los extractos obtenidos por SFE y Soxhlet convencional, lo que indica una mayor estabilidad del aceite, y se ha informado que los productos de semilla de SFE-CO2 tienen contenidos más altos de esteroles y tocoferoles que los extractos de Soxhlet [4]. Por otro lado, los estudios han demostrado que no se encontraron diferencias significativas en la composición de los ácidos grasos [4, 5, 9].

A pesar de la gran cantidad de datos publicados en la literatura, los estudios sobre la Moringa y su composición bioactiva de las semillas de Mo, las metodologías de extracción y las aplicaciones siguen estando poco explotados. Aunque SFE-CO2 se ha establecido como un método alternativo seguro y ecológico, todavía existe la necesidad de desarrollar una base de datos para buscar la optimización de los compuestos objetivo. Por lo tanto, la mejora en el rendimiento de extracción promovida por el cosolvente EtOH puede ser una estrategia clave para mejorar la riqueza de ácidos grasos insaturados, como el aceite behénico [9, 10].

Agradecimientos Este trabajo fue apoyado financieramente por LA/P/0045/2020 (ALiCE), UIDB/50020/2020, UIDP/50020/2020 (LSRE-LCM), y UIDB/00690/2020 (CIMO) financiado por fondos nacionales a través de FCT /MCTES (PIDDAC). Los autores agradecen las muestras proporcionadas por Moringa del Sur (Málaga, España), y Júlia Cristiê Kessler reconoce su doctorado. beca (ref. 2020.06656.BD) de la Fundação para a Ciência e Tecnologia (Portugal).

Puedes descargar el fichero pdf sobre el estudio realizado en el siguiente enlace:

Estudio Sobre la Moringa Oleifera de Moringa del SUR