Diseño y construcción de un equipo para extracción con fluidos supercríticos (EFS) en flujo continuo, a nivel de laboratorio, destinado a la obtención de extractos con actividad antioxidante procedentes de residuos agroindustriales

Abstract

El objetivo principal de este trabajo es presentar el diseño y la construcción de un aparato versátil para realizar extracciones a alta presión, que permite obtener extractos usando fluidos supercríticos (extracción con fluidos supercríticos-EFS), y puede operar en flujo continuo (EFSFC) o discontinuo (EFS), con la posibilidad de controlar la cantidad de modificador de polaridad (EFS con modificador). El equipo construido se empleó para obtener extractos desde diferentes biomasas vegetales (hojas de orégano-HO, Lippia origanoides; semillas de guayaba-SG, Psidium guajava L.; semillas de papaya-SP, Carica papaya; y epicarpio de mandarina-EM, Citrus reticulata), teniendo como disolvente dióxido de carbono (CO2) y en algunos casos etanol (EtOH) como modificador. Los métodos de extracción utilizados fueron: EFS, EFS con modificador (EFS-EtOH), EFSFC y EFSFC con modificador (EFSFC-EtOH). Además se obtuvieron extractos por técnicas clásicas como son arrastre con vapor y Soxhlet. A todos los extractos obtenidos se les determinó (i) el rendimiento en base seca y (ii) la actividad antioxidante (A.A.) se evaluó en HO, SG y SP, mediante los métodos in vitro del radical DPPH y del blanqueamiento de -caroteno. Los extractos obtenidos de EM fueron analizados por la técnica de cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GC-MS, por sus siglas en ingles). Los mejores rendimientos obtenidos, para cada biomasa, fueron HO 17,68% (mediante EFSFC-EtOH 7%, 150 bar, 40 °C, 50 min. y 25 gCO2/(h*gmuestra)), SG 17,28% (EFS-EtOH 10%, 200 bar, 50 °C y 240 min.), SP 23,59% (EFSFC-EtOH 8%, 200 bar, 50 °C, 420 min. y 25 gCO2/(h*gmuestra)) y EM 1,91% (EFSFC-EtOH 10%, 300 bar, 35 °C y 20 min.). Para dichos extractos el método del radical DPPH permitió determinar que las biomasas HO, SG y SP presentaron 1,28, 2,24 y 3,38 equivalentes milimolar de Trolox, respectivamente. Por otra parte, la actividad antioxidante por blanqueamiento del -caroteno, para los respectivos extractos, dio como resultado, en porcentaje de inhibición de la decoloración, HO 24,27 %, SG 69,43 % y SP 63,03 %. El análisis por CG-EM de los extractos obtenidos del EM permitió evidenciar que el componente mayoritario es el limoneno, encontrando que este disminuye al usar EtOH como modificador. Finalmente se encontró que el aparato construido permite obtener resultados comparables y de igual magnitud a los reportados por otros autores

Abstract. The main objective of this work is to present the design and construction of a versatile apparatus for extracting at high pressure, which allows extractions using supercritical fluids (supercritical fluid extraction-EFS), and can operate in continuous flow (EFSFC) or discontinuous flow (EFS), with the possibility of controlling the amount of polarity modifier (EFS or EFSFC with modifier). The equipment was used to obtain extracts from different vegetable biomass (Oregano leaves-HO, Lippia origanoides, guava seeds-SG, Psidium guajava L., papaya seeds-SP, Carica papaya, and mandarin epicarp-EM, Citrus reticulata), having as solvent carbon dioxide (CO2) and in some cases ethanol (EtOH) as a modifier. The extraction methods used were: EFS, EFS with modifier (EFS-EtOH), EFSFC and EFSFC with modifier (EFSFC-EtOH). In EM also were obtained by classical techniques such as steam drag (AV) and Soxhlet (SH). All extracts obtained were: (i) dry basis yield and (ii) antioxidant activity (A.A.) was evaluated in HO, SG and SP by in vitro methods of the DPPH radical and -carotene bleaching. The extracts obtained from EM were analyzed by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS). The best yields obtained for each biomass were HO 17.68% (EFSFC-EtOH 7%, 150 bar, 40 ° C, 50 min and 25 g CO2 / (h * gsample)), SG 17.28% ( EFS-EtOH 10%, 200 bar, 50 ° C and 240 min.), SP 23.59% (EFSFC-EtOH 8%, 200 bar, 50 ° C, 420 min and 25 g CO2 / (h * gsample)) and 1.91% EM (10% EFSFC-EtOH, 300 bar, 35 ° C and 20 min.). For these extracts the DPPH radical method allowed to determine that the biomasses HO, SG and SP presented 1,28, 2,24 and 3,38 millimolar equivalents of Trolox, respectively. On the other hand, the antioxidant activity by bleaching of -carotene, for the respective extracts, resulted, in percentage of inhibition of the discoloration, HO 24.27%, SG 69.43% and SP 63.03%. The GC-MS analysis of the extracts obtained from the EM allowed to show that the major component is limonene, finding that this decreases when using EtOH as modifier. Finally, it was found that the constructed apparatus allows obtaining comparable results and of equal magnitude to those reported by other authors