El aceite de chía (Salvia hispanica L.) como fuente de

compuestos bioactivos. Extracción, caracterización y

alternativas de conservación

Dra. Vanesa Y. Ixtaina vanesaix@hotmail.com

La planta y el cultivo

• Nombre científico: Salvia hispanica L.

• Familia: Lamiaceae

• Características de la planta:

− Herbácea, anual 1 – 1.5 m altura

− Flores azul violáceo, morado o blancas en

inflorescencias

− Fruto: esquizocarpo tetranuculado

− Núcula: comúnmente denominada “semilla”

Condiciones agroecológicas

−Planta de día corto. sensible a heladas

−Climas tropicales a subtropicales (NOA)

Principales países productores: Argentina, México,

Bolivia, Guatemala, Perú, Paraguay, Australia

Objetivo general

Estudiar las características fisicoquímicas del aceite de chía

obtenido mediante distintos procesos (extracción sólido-líquido,

prensado en frío y mediante fluidos supercríticos) y evaluar su

potencial aplicación en la industria alimentaria

Objetivos específicos

Evaluar la influencia de diferentes parámetros sobre la

conservación del aceite de chía (T y t de almacenamiento,

adición de antioxidantes)

Estudiar el efecto del proceso de obtención sobre el

rendimiento y la calidad del aceite de chía

Obtención y caracterización de

aceite de chía mediante procesos

convencionales

Diseño experimental

Semilla de chía

Argentina

Semilla de chía

Guatemala

Molienda Molino de cuchillas 60s

Extracción sólido-líquido Hexano, 8h, 80°C

Desolventización

Rotavapor, vacío,

40°C

Aceite de Argentina

Extracción

sólido-líquido

Obtención por Prensado Prensa tornillo helicoidal. 20 rpm. restr.5 mm;

Tº ambiente de prensado;

Tº a la salida del aceite: 25–38ºC

Acondicionamiento

H°=10%

Aceite de

Argentina

Prensado

Aceite de Guatemala

Extracción

sólido-líquido

Aceite de

Guatemala

Prensado

Almacenamiento a 5°C, frascos color ámbar

Análisis fisicoquímico de los aceites

Componentes mayoritarios

­ Composición de ácidos grasos → CG

­ Composición de triacilgliceroles (TAG) → HPLC/APCI-MS

Índices de genuinidad

- Índices de iodo (II) y saponificación (IS)

- Índice de refracción (IR)

- Materia insaponificable

Índices de calidad

- Ácidos grasos libres

- Índice de peróxido (PV)

Compuestos minoritarios

- Fosfolípidos - Metales

- Carotenoides (HPLC ) clorofilas - Tocoferoles

- Ceras (CG con columna capilar) - Compuestos polifenólicos (HPLC/APCI-MS)

Estabilidad oxidativa mediante Rancimat

Argentina Guatemala

Extracción

sólido-

líquido

Prensado

Extracción

sólido-

líquido

Prensado

Rendimiento 33,6 0,4 b 24,8 0,5 a 26,7 1,9 B 20,3 0,5 A

Ácido graso

Palmítico (16:0) 6,2 0,4 a 6,6 0,3 a 5,5 0,1 A 5,9 0,1 A

Esteárico (18:0) 3,0 0,7 a 3,1 0,1ª 2,7 0,2 A 3,9 0,9 A

Oleico (18:1) 5,3 1,1 a 5,4 0,4 a 5,8 0,3 A 5,5 0,4 A

Vaccénico (18:1) 0,5 0,01 a 0,5 0,02 a 0,4 0,02 A 0,5 0,02 A

Linoleico (18:2) 19,7 0,0 a 20,3 0,2 a 16,6 1,2 A 17,5 0,2 A

α-Linolénico (18:3) 65,6 0,8 a 64,5 0,2 a 69,3 1,0 A 67,7 0,4 A

SFAs 9,3 0,3 a 9,8 0,4 a 8,3 0,1 A 9,9 1,1 A

PUFAs 85,4 0,8 a 84,9 0,0 a 85,9 0,2 A 85,1 0,6 A

PUFAs/SFAs 8,7 0,2 a 9,2 0,4 a 10,4 0,1 A 8,8 0,9 A

ω-3/ω-6 3,32 0,03 a 3,18 0,03 a 4,18 0,4 A 3,87 0,0 A

Rendimiento (% b.s.) y composición de ácidos grasos

Journal of Food Composition and Analysis 24 (2),166-174 (2011)

Composición triacilglicerídica (HPLC/APCI-MS)

αLn αLn αLn

47,0%

αLn αLn L

20,8%

αLnLP

4,7%

αLnLO

3,9%

αLnαLn P

6,7%

αLnLL

11,7%

αLnPP

0,2%

αLnOO +

αLnOP

4,1%

LLE

0,2%αLnOE

0,6%αLnEP

0,1%

Guatemala

αLn αLn αLn

32,7%

αLn αLn L

20,3%

αLnEP

1,0%

αLnOE

2,1%

LLE

1,1%

αLnOO +

αLnOP

8,3% αLnPP

0,8%

αLnLL

13,8%

αLnαLn P

7,7%

αLnLO

7,0%

αLnLP

5,3%

Argentina

Composición de TAG

12 especies

αLnαLnαLn

αLnαLnL

αLnLL

αLnαLnP

αLnLO

αLnLP

87-95%

Journal of Food Composition and Analysis 24 (2),166-174 (2011)

Propiedad

fisicoquímica

Argentina Guatemala

Extracción

sólido-líquido Prensado

Extracción

sólido-líquido Prensado

FFA (% oleico) 2,05 0,02b 0,91 0,03a 1,64 0,06B 0,70 0,01A

II (g I2/100g

aceite)

210,5 1,1a 208,5 0,6a 215,0 0,9A 212,0 1,2A

IS (mg KOH/g

aceite)

193,09 0,07a 193,12 0,04a 193,01 0,03A 192,99 0,01A

Mat. Insap. (%) 1,27 0,49 a 0,85 0,20a 1,00 0,38A 0,68 0,03A

IR (20ºC) 1,4786 0,0006a 1,4813 0,0001b 1,4781 0,0006A 1,4818 0,0000B

-caroteno

(mg/kg)

0,58 0,09a 1,21 0,32a 0,53 0,04A 0,58 0,13A

Cu (mg/kg)

Fe (mg/kg)

0,2 0,01a

1,8 0,04b

0,1 0,05a

0,3 0,03a

0,3 0,01A

3,9 0,04B

0,3 0,01A

3,4 0,03 A

Fósforo (mg/kg) 54 11a 225 1b 100 20A 146 25B

tiempo de

inducción (h)

2,4 0,1a 2,8 0,1a 2,4 0,1A 2,4 0,1A

Principales características fisicoquímicas

Journal of Food Composition and Analysis 24 (2),166-174 (2011)

Aceite de semillas de Argentina

0

100

200

300

400

500

α γ δ TOTAL

Tocoferol

μg

/g s

em

illa

Extracción sólido-líquido Prensado

0.000000

0.000005

0.000010

0.000015

0.000020

0.000025

mo

l/kg

ace

ite

Extracción sólido-líquido Prensado

Aceite de semillas de Guatemala

0

100

200

300

400

500

α γ δ TOTAL Tocoferol

μg

/g s

em

illa

Extracción sólido-líquido Prensado

Prensado

0.000000

0.000005

0.000010

0.000015

0.000020

0.000025

mo

l/kg

ace

ite

Extracción sólido-líquido

Journal of Food Composition and Analysis 24 (2),166-174 (2011)

Obtención y caracterización de

aceite de chía mediante

extracción por fluidos

supercríticos (EFSC)

Diseño experimental

Extracción a partir de semillas de chía provenientes de Argentina

Semillas de chía

Molienda

(molinillo Braun 4041)

Determinación de:

% Hº (AOAC, 1990)

% aceite (Soxhlet)

Homogeneización de partícula

< 1 mm

Extracción con SC-CO2 a escala piloto

500 g muestra; caudal= 8,0 kg CO2/h;

T= 40 y 60ºC; P= 250 y 450 bar

Cuantificación / Cinética de extracción

recolección de extractos cada 5 min

Caracterización de los aceites

Composición de

ácidos grasos

(CG)

II e IS

Compuestos

antioxidantes

Estabilidad

oxidativa

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60 80 100 120

g CO 2 /g semilla

Ren

dim

ien

to (

%)

40ºC-250 bar

60ºC-250 bar

40ºC-450 bar

60ºC-450 bar

Curvas de extracción de aceite de chía mediante SC-CO2

Hº semilla = 7,0 0,4 % (b.s.)

Aceite total (Soxhlet)= 0,34 g aceite/g semilla (b.s.)

PRE

PLE

Journal of the American Oil Chemists' Society 88(2), 289-298 (2011).

Condiciones de presión y temperatura de extracción mediante SC-CO2

40ºC - 250 bar 60ºC - 250 bar 40ºC - 450 bar 60ºC - 450 bar

Cantidad de aceite extraído al

final de PRE (g aceite/g

semilla)

0,27 0,01 a 0,30 0,03 a 0,29 0,07 a 0,29 0,07 a

Cantidad de aceite extraído al

final de la extracción

(g aceite/g semilla)

0,28 0,01 a 0,31 0,03 a 0,31 0,07 a 0,33 0,07 a

Rendimiento de aceite al final del

PRE (%) 79 3 a 88 5 a 85 2 a 85 2 a

Rendimiento de aceite extraído al

final de la extracción (%) 82 3 a 91 5 a 91 2 a 97 2 a

Duración PRE (min) 197 2 b 317 3 c 56 3 a 70 2 a

Duración PLE (min) 88 2 b 106 3 c 79 2 a b 68 2 a

Duración total de la extracción

(min) 285 2 b 423 3 c 135 2 a 138 2 a

Densidad del CO2 (kg/m3) 879.6 786.8 974.6 913.4

Viscosidad cinemática del CO2

(x10-7 m2/s) 0,9897 0,8869 1,159 1,053

Solubilidad (g aceite / kg CO2) 7,0 0,1 a 4,8 0,1 a 22,3 0,9 b 28,8 3,6 b

Rendimiento de extracción, tiempo y solubilidad del

aceite de chía obtenido mediante SC - CO2

Journal of the American Oil Chemists' Society 88(2), 289-298 (2011).

Tocoferoles

Compuestos fenólicos

5,30x10-5 – 1,41x10-4 mol/kg

- Ácidos clorogénico y cafeico

- Miricetina

- Quercetina

- Kaempferol 0

50

100

150

200

250

300

γ-tocoferol Tocoferoles totales

mg tocofe

rol/kg a

ceite

60ºC - 450 bar

40ºC - 450 bar

40ºC - 250 bar 60ºC - 250 bar Soxhlet

Composición acídica, compuestos antioxidantes

y estabilidad oxidativa

• Composición acídica ~ extracción sólido-líquido

• tiempo de inducción, ti: 1,12-1,60 h (< extracción sólido-líquido)

Journal of the American Oil Chemists' Society 88(2), 289-298 (2011).

Conservación del aceite de chía.

Efecto de las condiciones de

almacenamiento y de la

aplicación de antioxidantes

Diseño experimental

Aceite de chía

comercial (prensado)

Ensayo de estabilidad

oxidativa acelerada

(Rancimat)

Ensayo de

almacenamiento

5 g aceite

Concentración de

antioxidantes

250 a 5000 ppm

T 98ºC

20 L/h

Antioxidantes

Tocoferoles

Extracto de romero

Extracto de té verde

Palmitato de ascorbilo

Frascos de vidrio ámbar (30mL)

T 4. 20ºC

t 0-225 d

PV. p-AN. TOTOX

Control (aceite de chía)

Aceite + 500 ppm romero

Aceite + 2500 ppm romero

Aceite + 500 ppm té verde

Aceite + 2500 ppm té verde

Aceite + 2500 ppm palm. asc.

Ensayo de estabilidad oxidativa acelerada (Rancimat)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

Tocoferoles Romero té verde Palmitato de ascorbilo

Toc+Rom Toc+té

verde

Rom+té

verde

Concentración (ppm)

t ia /t

ic

Control 250 ppm

500 ppm 1000 ppm

1500 ppm 2500 ppm

5000 ppm

bc

a

ab bc c

d

d

a

c

b

b

b b

b

a ab

bc c cd

d e

b

c

d

e

f

a

bc

a

b bc

cd d

bcd

a ab

ab

bc abc

c c

a

d d

bc

a

ab c

d

d

bc

a

ab c

d

d

a

c

b

b

b b

b

a

c

b

b

b b

b

a ab

bc c cd

d e

a ab

bc c cd

d e

b

d

e

f

a

b

d

e

f

bc bc bc

abc

c c

bc abc

c c

a ab

bc

c

bc

(“polar paradox”)

FP = tia/tic

Journal of the American Oil Chemists' Society 89(6), 1077-1090 (2012).

210 225 0

5

10

15

20

25

30

1 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 días

Índic

e d

e p

eró

xid

o

(meq

peró

xid

o/k

g a

ce

ite

)

R500F

R2500F

T500F

CFl

T2500F P2500F

Almacenamiento a T=41ºC

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225

días

Valo

r Toto

x

CF R500F R2500F T500F T2500F P2500F

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 días

Valo

r dep-a

nis

idin

a

CF R500F R2500F T500F T2500F P2500F

Journal of the American Oil Chemists' Society 89(6), 1077-1090 (2012).

Almacenamiento a T=202ºC

0

5

10

15

20

25

30

1 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225

días

Índ

ice

de

pe

róxid

o

(m

eq

pe

róxid

o/k

g a

ce

ite

)

CA

R500A

R2500A

T500A

T2500A

P2500A

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225

días

Valo

r de p

anis

idin

a

CA

R500A

R2500A

T500A

T2500A

P2500A

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225

días

Valo

r Toto

x

CA R500A R2500A T500A T2500A P2500A

control T2500 R2500

Journal of the American Oil Chemists' Society 89(6), 1077-1090 (2012).

Conclusiones

Rendimiento de aceite

- extracción sólido-líquido ~EFSC > prensado

- EFSC: variables operativas t y P influencia sobre el rendimiento de

aceite

Índices de genuinidad acordes a las normativas internacionales (AOCS,

1998)

Composición de ácidos ácidos grasos:

- α-linolénico (αLn) > linoleico (L) > oleico (O) ≈ palmítico (P) >

esteárico (E) > vaccénico (∆11)

- composición acídica similar para los distintos procesos de extracción

- relación ω-3/ω-6 aceite de chía >> aceites de girasol, canola, oliva, soja

Principales triacilgliceroles (HPLC/APCI-MS):

αLnαLnαLn > αLnαLnL > αLnLL > αLnαLnP > αLnLO ~ αLnLP ~ 87-95%

Compuestos bioactivos:

- Moderado contenido de tocoferoles, polifenoles, carotenoides y fosfolípidos

- Influencia del proceso de extracción

Conclusiones

Conclusiones Estabilidad oxidativa

- PUFAs estabilidad oxidativa

- Aceites obtenidos por SC-CO2 < estabilidad oxidativa

Ensayo acelerado de estabilidad oxidativa

extractos de romero y de té verde y sus mezclas > eficiencia > concentraciones

(5000 y 2500 ppm) (“polar paradox”)

palmitato de ascorbilo a partir de 2500 ppm

Ensayo de almacenamiento

- Factor de mayor importancia T

- T= 41ºC PV <10,0 meq peróxido/kg aceite y valor p-AN < 2,0

PV sistema control a partir de 165 d

- T= 202ºC PV ~ 10,0 meq peróxido/kg de aceite (60-120 d)

(excepción aceite de chía con adición de palmitato de ascorbilo)

- Valor Totox > rango a 202°C > aporte productos secundarios de oxidación

- Composición acídica, FFA sin modificaciones

- Tocoferoles 15% entre inicio - final del almacenamiento

Agradecimientos

Dra. Mabel C. Tomás y Ms. Sc. Susana M. Nolasco

Luciana Julio, Estefania Guiotto, Claudia Copado y Marianela Capitani

Prof. Carmen Mateo (UNCPBA)

Dres. Miguel Mattea, Damián Cardarelli (UNRC)

Dres. Damián Maestri , Facundo Mattea (UNC)

Dr. Bernd Diehl (Spectral Service, Alemania)

Dras. Viviana Spotorno (INTA)

Dra. Margarita García (INIBIOLP)

Dra. Viviana Sorrivas (CRIBABB)

Nutracéutica Sturla

Danisco y Productos Harmony S.A.

CONICET

UNLP - UNCPBA

El aceite de chía (Salvia hispanica L.) como fuente de

compuestos bioactivos. Extracción, caracterización y

alternativas de conservación

Dra. Vanesa Y. Ixtaina vanesaix@hotmail.com