Aplicación de pretratamientos enzimáticos y de ultrasonido en la extracción de cafeína con CO2 supercrítico en pulpa de café

Abstract

La pulpa de café, que representa alrededor del 40 % del peso del fruto, constituye un subproducto abundante del beneficio que, al no ser tratado, genera problemas ambientales. Su composición lignocelulósica y el contenido de metabolitos bioactivos le confieren un alto potencial de valorización. El objetivo de este trabajo fue evaluar procesos enzimáticos hidrolíticos y su integración con tecnologías físicas y verdes de extracción, orientados a la recuperación de cafeína a partir de residuos del café y al aprovechamiento de los residuos resultantes. Se aplicaron tratamientos enzimáticos con Cellic CTeC y Viscozyme, así como la combinación con ultrasonido y extracción con CO₂ supercrítico, complementados con análisis de superficie de respuesta y caracterización composicional. Los resultados mostraron que la hidrólisis enzimática incrementó la liberación de azúcares, mientras que Cellic CTeC promovió mayor liberación de cafeína. El pretratamiento de ultrasonido no evidenció sinergia. La integración del tratamiento enzimático con CO₂ supercrítico mejoró la accesibilidad al alcaloide, con condiciones óptimas estimadas en 70,1 °C, 190 bar y 12,5 U/g. La caracterización lignocelulósica del residuo reveló un aumento en celulosa y hemicelulosa y una reducción de cenizas, favoreciendo su aprovechamiento en bioconversión. En conclusión, los resultados confirman que la valorización de la pulpa de café mediante estrategias integradas de hidrólisis enzimática y extracción verde es técnicamente viable y se alinea con un enfoque de biorefinería orientado a la recuperación de compuestos de interés y a la generación de residuos con valor agregado.. (Texto tomado de la fuente)

Coffee pulp, which represents approximately 40% of the fruit’s weight, is an abundant byproduct of wet processing that, if not properly treated, generates environmental problems. Its lignocellulosic composition and the presence of bioactive metabolites confer high potential for valorization. The aim of this study was to evaluate hydrolytic enzymatic processes and their integration with physical and green extraction technologies, targeting caffeine recovery from coffee residues and the utilization of the resulting by-products. Enzymatic treatments with Cellic CTeC and Viscozyme were applied, along with combinations of ultrasound and supercritical CO₂ extraction, complemented by response surface methodology and compositional characterization. Results showed that enzymatic hydrolysis enhanced the release of structural sugars, while Cellic CTeC promoted greater caffeine liberation. Ultrasonic pretreatment did not exhibit a synergistic effect. The integration of enzymatic treatment with supercritical CO₂ improved alkaloid accessibility, with optimal conditions estimated at 70.1 °C, 190 bar, and 12.5 U/g. The lignocellulosic characterization of the residue revealed an increase in cellulose and hemicellulose and a reduction in ash content, favoring its use in bioconversion processes. In conclusion, the findings confirm that the valorization of coffee pulp through integrated strategies of enzymatic hydrolysis and green extraction is technically feasible and aligns with a biorefinery approach aimed at recovering valuable compounds and generating residues with added value