Revisión bibliográfica sobre nuevas técnicas de obtención ...

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ESCUELA DE INGENIERÍAS AGRARIAS

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE NUEVAS TÉCNICAS

DE OBTENCIÓN DE EXTRACTOS A PARTIR DE SUSTRATOS

VEGETALES

TRABAJO FIN DE GRADO

CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS

María José Jaime Gato

Badajoz, 3 Junio 2021.

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TRABAJO FIN DE GRADO

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA SOBRE NUEVAS TÉCNICAS

DE OBTENCIÓN DE EXTRACTOS A PARTIR DE SUSTRATOS

VEGETALES

CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS

AUTOR: María José Jaime Gato

TUTORAS: Ana Isabel Andrés Nieto

Marisa Timón Andrada.

FIRMA AUTOR: FIRMA TUTORAS:

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ÍNDICE

1. RESUMEN ........................................................................................................... 5

2. INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 7

3. OBJETIVOS ....................................................................................................... 10

3.1. Objetivos generales ........................................................................................... 11

3.2. Objetivos específicos. ........................................................................................ 11

4. METODOLOGÍA .............................................................................................. 12

4.1. Bases de datos utilizadas ................................................................................... 13

4.2. Términos documentales utilizados en la búsqueda. .......................................... 13

4.3. Límites para la búsqueda ................................................................................... 13

4.4. Criterios de inclusión y exclusión ..................................................................... 13

5. COMPUESTOS BIOACTIVOS ........................................................................ 15

6. EFECTOS NUTRACEÚTICOS DE COMPUESTOS BIOACTIVOS

PRESENTES EN EXTRACTOS VEGETALES ..................................................................... 19

6.1. Compuestos bioactivos con actividad antihipertensiva. .................................... 20

6.2. Efectos antitrombóticos de los compuestos bioactivos. ................................... 21

6.4. Compuestos bioactivos con actividad hipoglucemiante .................................... 22

6.5. Compuestos bioactivos con actividad antioxidante. .......................................... 23

4

6.7. Compuestos con actividad anti-microbiana ....................................................... 24

7. SISTEMAS DE EXTRACCIÓN DE COMPUESTOS BIOACTIVOS. .................. 26

7.1. Métodos de extracción novedosos vs convencionales ....................................... 27

7.2. Ultrasonidos ....................................................................................................... 29

7.3. Pulsos eléctricos. ............................................................................................... 31

7.4. Fluidos super-críticos. ....................................................................................... 32

7.5. Extracción por membranas ................................................................................ 34

7.5 Extracción líquida a presión. .............................................................................. 36

8. CONCLUSIONES .................................................................................................... 38

9.BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................... 40

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1. RESUMEN

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1. RESUMEN

Los sustratos vegetales cuentan con una serie de sustancias en su composición

que están teniendo gran auge en la actualidad ya que están siendo la alternativa natural

de los compuestos artificiales usados hasta el momento como aditivos alimentarios,

productos dietéticos, farmacéuticos y de la higiene personal. Las corrientes

alimentarias actuales colocan a los alimentos naturales con menos aditivos sintéticos

como referentes de consumo ya que la relación entre la alimentación y la salud tiene

considerable repercusión a la hora de escoger los alimentos de la dieta por parte de los

consumidores. Los compuestos naturales utilizados en la actualidad, que dejan a un

lado a los aditivos artificiales, se obtienen de las plantas o de los subproductos

agroindustriales y cuentan con numerosos beneficios como sus efectos

antimicrobianos, antioxidantes, antitumorales, etc. Su uso en alimentos está

relacionado con efectos positivos en el organismo y la salud, además de

proporcionarle, en otros casos, buenas características organolépticas y aumentar la

vida útil de los mismos. En este trabajo se abordarán los compuestos bioactivos, sus

beneficios, y cómo extraerlos de las matrices vegetales para su uso como aditivos en

los alimentos. Además, hay que destacar los métodos más novedosos de extracción de

estos compuestos químicos, considerados métodos “verdes” que son las técnicas de

extracción de compuestos por ultrasonidos, pulsos eléctricos, líquidos a altas

presiones, fluidos supercríticos y extracción por membranas. Estos sistemas tienen una

serie de ventajas medioambientales y, económicas puesto que estas técnicas tienen

menor consumo energético, y no contaminan. Además, se obtienen extracción de

compuestos con un alto grado de pureza y tiempos de extracción más cortos con

menor consumo en comparación con los métodos de extracción convencionales.

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2. INTRODUCCIÓN

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2.INTRODUCCIÓN

La estrecha relación entre la salud y la alimentación sostiene un papel

fundamental en los consumidores ya que es más notoria la importancia que juega en

una buena salud una alimentación equilibrada y el consumo de alimentos saludables

dejando atrás los alimentos ultra-procesados. La OMS (Organización Mundial de la

Salud) expone como principales causas de muerte en el mundo las enfermedades

cardiovasculares, el cáncer y la diabetes (López, 2020). Estas enfermedades se agravan

con una alimentación desequilibrada dándole gran importancia a evitar tanto una

excesiva cantidad de alimentos ultra-procesados como fijarnos en la calidad de los

productos que consumimos. Por todo ello, los países estén tomando conciencia de

estos hechos y por ejemplo, España ha implantado la Estrategia para la Nutrición,

Actividad Física y Prevención de la Obesidad (estrategia NAOS) cuya finalidad es,

fomentar una alimentación saludable y promover la actividad física para así, invertir la

tendencia ascendente de la prevalencia de la obesidad y, con ello, reducir

sustancialmente la morbilidad y mortalidad atribuible a las enfermedades crónicas

expuestas anteriormente (D’Ortenzio y col., 2020).

Esta toma de conciencia sobre la relación de la salud y la dieta ha marcado un

gran hito en la industria agroalimentaria. La sociedad ha evolucionado en gran medida

a la hora de escoger qué productos consumir pasando de fijarse en aspectos externos

del producto como el color y el aroma, a darle mayor importancia a los productos con

ingredientes naturales, menor cantidad de grasa, azucares, y aditivos, además de tener

mayor concienciación medioambiental. De esta forma, aflora una corriente alimentaria

que tiene predilección por productos saludables, con menos aditivos o con aditivos

considerados naturales y obtenidos con tecnologías que no sean perjudiciales para el

medio ambiente. (Vega, 2020).

Por tanto, los motivos por los que se decide realizar este trabajo están

relacionados precisamente con esta nueva corriente relacionada con el uso de

componentes bioactivos naturales como aditivos que puedan sustituir a los

tradicionales aditivos sintéticos. Los compuestos bioactivos procedentes de materias

primas vegetales son metabolitos secundarios que dotan a las plantas de sus

características organolépticas, les aporta protección frente a bacterias y hongos y su

9

consumo tiene efectos antiinflamatorios, antitumorales, antioxidantes, disminuyendo

la incidencia de enfermedades crónicas (Singh y col., 2020). Por ello, el uso de

fitoquímicos como aditivos naturales en los alimentos son atractivos para las empresas

alimentarias que intentan complacer a la corriente de consumidores que reclaman

alimentos con menos compuestos químicos considerados artificiales y más naturales,

beneficiosos y favorables para el organismo y, por consiguiente, para la salud

(Hernández y col., 2015).

Los procesos desarrollados en la industria alimentaria generan un volumen

elevado de subproductos que contienen un reservorio de compuestos bioactivos y

nutracéuticos. El desecho de los subproductos ocasiona pérdidas económicas, y genera

impacto negativo en el medio ambiente (Arciniegas, 2020). Según el estudio del

programa FUSIONS del Séptimo Programa Marco realizado en el 2019 por la

Comisión Europea, en la UE se desechan anualmente unos 88 millones de toneladas de

alimentos, lo que se convierte en unas pérdidas de aproximadamente 143.000 millones

de euros. En la mayoría de los procesos de producción. El procesado de frutas y

verduras da lugar a estos subproductos, en los cuales alberga fuentes de compuestos

bioactivos que tienen muchos beneficios para la salud (Santos y col., 2019).

Por otra parte, es esencial contar con técnicas de extracción de estos

compuestos potencialmente bioactivos a partir de los subproductos y residuos

vegetales en general. En esta revisión bibliográfica se van a explicar los métodos de

extracción más novedosos de estos metabolitos, entre los que se encuentra la

extracción con fluidos supercríticos, extracción con membranas, la extracción con

pulsos eléctricos, extracción con altas presiones y la extracción con ultrasonidos. Estos

métodos contribuyen a tener un producto con menos impurezas y una extracción con

menor consumo energético, que sumado al aprovechamiento de los subproductos de la

industria hortofrutícola mejoran el medio ambiente y subsanan el problema de

almacenamiento y eliminación de subproductos (López, 2011).

10

3. OBJETIVOS

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3.1. Objetivos generales

La revisión bibliográfica que se aborda tiene el objetivo de analizar las

diferentes tecnologías de extracción de compuestos bioactivos de la materia prima

vegetal. Se llevará a cabo una revisión documentada y contrastada de las

características de cada uno de los sistemas de extracción más novedosos, sus ventajas,

inconvenientes, comparándolos, además, con los convencionales.

3.2. Objetivos específicos.

Con respecto a los objetivos específicos del trabajo estos se centran en:

o Revisar la información científica más actual sobre los compuestos

bioactivos y su utilización en la industria alimentaria y dietética.

o Estudiar la relación entre los componentes bioactivos y los beneficios

observados en la salud de los consumidores.

o Revisar científicamente los métodos de extracción de los compuestos

activos, que sean más novedosos.

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4. METODOLOGÍA

13

4. Metodología.

4.1. Bases de datos utilizadas

Este trabajo ha consistido en una revisión bibliográfica de fuentes primarias,

tales como Pubmed, Google Académico y Sciencedirect; fuentes secundarias como

artículos de revista, tesis doctorales y artículos de revisión; y terciarias, como libros,

bases de datos y actas de congresos. También se han consultado recursos informáticos

de organismos oficiales y proyectos de investigación, así como documentos legales,

tanto de España como de la UE.

4.2. Términos documentales utilizados en la búsqueda.

Los términos específicos utilizados en la búsqueda en las principales bases de

datos en este trabajo fueron: “fitoquímicos” “métodos de extracción” “compuestos

bioactivos” “polifenoles” “alimentos funcionales” “vegetales” “prevención de

enfermedades” “efecto nutracéuticos” (“"phytochemicals" "extraction methods"

"bioactive compounds" "polyphenols" "functional foods" "vegetables" "disease

prevention" "nutraceutical effect"”). Una vez estuvieron seleccionados los términos y

límites de búsqueda, se emplearon los operadores “AND” y “OR”.

4.3. Límites para la búsqueda

En las diferentes bases de datos utilizadas se establecieron una serie de límites

para la búsqueda, tales como el rango de años de publicación (2010-2021), tipos de

estudios (revisiones bibliográficas, artículos de investigación) y el idioma (español e

inglés).

4.4. Criterios de inclusión y exclusión

Para establecer un criterio en cuanto a los artículos científicos a utilizar en la

elaboración de este trabajo de revisión bibliográfica se ha optado por establecer unos

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criterios de inclusión y exclusión que permitieron diferenciar los artículos que

aportaban información relevante completamente vinculada al tema del trabajo de los

que no lo hacía. Como criterios de inclusión se establecieron los siguientes:

- Artículos que tratasen de compuestos bioactivos en materias primas vegetales.

- Los estudios que evaluaran el efecto de los compuestos fitoquímicos.

- Investigaciones que evaluaban los beneficios de la dieta a base de vegetales en el

tratamiento enfermedades crónicas.

- Artículos sobre el método de extracción de los compuestos vegetales.

- Artículos en inglés y español.

- Artículos publicados en los últimos 10 años.

Como criterios de exclusión, los artículos de opinión sin relevancia científica y

artículos de hace más de once años de antigüedad.

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5. COMPUESTOS BIOACTIVOS

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5. Compuestos bioactivos en materias primas vegetales.

Hay diversas definiciones de compuestos bioactivos, así pues, se va a

mencionar las más destacadas en la siguiente tabla (tabla 1):

Tabla 1. Definiciones de compuesto bioactivo. Fuente: Cabo y col., (2020).

Como características principales de esos compuestos químicos, puede

destacarse que son metabolitos secundarios de las plantas (o fitoquímicos) que dotan a

estas de color, aroma y sabor, y que proporcionan acción defensiva frente a los ataques

fúngicos y/o bacterianos (Rodríguez, 2017). Además, se está estudiando el uso de

estos compuestos en la industria alimentaria como aditivos naturales, que sustituyan a

los aditivos artificiales, ya que en la actualidad cada vez hay mayor demanda de

productos alimentarios sin compuestos químicos considerados artificiales (García,

2020). Algunos de estos compuestos químicos considerados artificiales pueden

perjudicar gravemente la salud. Entre los aditivos se han asociado con problemas de

salud puede ponerse como ejemplo, el glutamato monosódico (E-621) ampliamente

distribuido en la industria alimentaria utilizado como potenciador de sabor de los

alimentos. Este aditivo tiene efectos acumulativos a largo plazo, como, enfermedades

neurodegenerativas (Aguilar, 2019; Avila & Pérez NI., 2016). Otro ejemplo, son los

nitratos y nitritos, que son compuestos que se utilizan para la conservación de

productos cárnicos cuyo principal inconveniente es la formación final, bajo ciertas

condiciones, de nitrosaminas carcinogénicas con gran potencial cancerígeno

(Londoño, 2021). Por último, se ha de destacar el hidroxitolueno butilado (BHT) e

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hidroxianisol butilado (BHA), usados como antioxidantes en los alimentos, cuyos

efectos toxicológicos destacables son reacciones alérgicas, disfunciones hormonales y,

a largo plazo, desarrollo de tumores (Castellano y col, 2020).

Los compuestos bioactivos son sustancias que se encuentran en pequeñas

cantidades en los alimentos, pero aportan grandes beneficios para la salud Vásquez-

Reyes). Sin embargo, a estos compuestos químicos naturales se les atribuyen

características antinflamatorias, antitumorales, antihipertensivos, hipoglucemiantes,

antioxidantes y antifúngicos e hipocolesterolemiantes (Patra y col., 2021). Su

extracción y obtención de extractos conllevaría, por tanto, su uso potencial para la

reducción de la incidencia de graves enfermedades como el cáncer y las enfermedades

cardiacas (Cabo y col., 2020). Los compuestos fitoquímicos de las plantas han sido

utilizados desde las más antiguas civilizaciones por su gran importancia en la medicina

natural, y que tanto auge está teniendo en la actualidad (Alzandi y col., 2020). De ahí

el principal interés de optar por los aditivos de extractos vegetales, puesto que aportan

al organismo innumerables beneficios para la salud (Pant, 2014). Entre los

compuestos químicos bioactivos más importantes en los vegetales y sus extractos

potenciales se encuentran:

a) Los polifenoles: metabolitos secundarios de las plantas con función

principalmente defensiva cuya estructura química consta de un esqueleto de 15

carbonos, con dos anillos de fenilo y un anillo heterocíclico. El organismo de los seres

humanos no cuenta con capacidad de generar estos compuestos por lo que deben de

introducirse a través de frutas y hortalizas en la dieta ya que se encuentran en ellas

(González-Paramás, y col., 2019; Cho y col., 2020; Fitó y col., 2020). Se dividen en

diferentes categorías en base al anillo heterociclo implicado: flavonoles, flavonas,

isoflavonas, flavanonas, antocianidinas y flavonoides ampliamente distribuidos en

frutas y verduras (López, 2019):

b) Los terpenos: compuestos orgánicos que se derivan del isopreno

(hidrocarburo con cinco átomos de carbono) por lo que también se conocen como

isoprenoides. Se encuentra sobre todo en las cascaras de las frutas atribuyéndoles las

características aromáticas de estas (Toffolatti y col., 2021). Se puede destacar el

mirceno que es muy abundante en el tomillo, el lúpulo y la fresa china, y tiene un

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potente efecto sedativo y relajante en el organismo, además de analgésico y

antitumoral (Polo, 2013); el pineno, presente principalmente en el pino y otras

coníferas, es un broncodilatador natural (Polo, 2013); el limoneno, se encuentra en la

cáscara de los cítricos, facilita la absorción de los terpenos potenciando sus efectos en

el organismo (Polo, 2013); el eucaliptol, abundante en las hojas de los eucaliptos, tiene

poder inmunosupresor y anestésico, se ha demostrado que tiene actividad sobre el

sistema nervioso central actuando como relajante natural y cariofinleno, se encuentra

en el lúpulo, pimienta negra y el clavo, entre otros, y es el que mayor proporción

encontramos en los extractos de cannabis, posee efectos analgésicos y funciona en

casos de dolor neuropático (Polo, 2013).

c) Los fitoesteroles son esteroles vegetales de estructura parecida al colesterol,

se encuentran en casi todos los tallos, frutos y hojas vegetales. Las principales fuentes

son los aceites vegetales, semillas oleaginosas, en cereales, legumbres, frutos secos

(Muñoz Jáuregui, y col., 2011). Tienen influencia en la reducción de enfermedades

cardiovasculares reduciendo los niveles de colesterol de la sangre ya que bloquean la

absorción de colesterol a nivel intestinal y favorece su eliminación (Sanclemente y

col., 2012).

d) Los carotenoides: un grupo formado por ocho moléculas de isopreno, son

pigmentos vegetales que participan de forma activa en la fotosíntesis celular

absorbiendo la luz solar a diferentes longitudes de onda. Entre los carotenoides más

importantes destacamos xantofila (amarilla), el licopeno (rojo) presente en los tomates

y el b-caroteno (anaranjado) abundante en hortalizas como las zanahorias (Carranco

Jáuregui y col., 2011; Escaffi y col., 2016).

e) Por último, los tioles o compuestos azufrados engloban dos tipos de

moléculas: los glucosinolatos de las hortalizas de la familia Brassicaceae (brócoli,

coles, rábanos) y los compuestos azufrados de las Alliaceas (ajos, cebollas, puerros)

que actúan como como activadores de las enzimas de detoxificación hepática, regulan

la producción de los glóbulos blancos, destacan como inhibidores del crecimiento de

tumores, especialmente, en las glándulas mamarias, el hígado, el colon, los pulmones,

el estómago y el esófago y activan las enzimas detoxificantes (Turell y col., 2017).

19

6. EFECTOS NUTRACEÚTICOS DE COMPUESTOS

BIOACTIVOS PRESENTES EN EXTRACTOS VEGETALES

20

6. Efectos nutraceúticos de los compuestos bioactivos.

La investigación y el desarrollo de estudios han enfatizado el consumo de

alimentos ricos en compuestos bioactivos con mejoras en la salud. Una dieta funcional

o enriquecida con alimentos funcionales es capaz de mejorar el sistema inmune,

prevenir la obesidad y la diabetes, y, además, intervenir como preventivo en la

aparición de algunos tipos de cáncer e incluso hacer más lento el envejecimiento

neuronal derivado de diversos procesos oxidativos; también evitar ciertas patologías

que aparecen por carencia de ciertos nutrientes (Munekata y col., 2021).

Es cada vez mayor la demanda de productos con carácter nutracéutico, es decir,

la adquisición de alimentos que nos ofrecen una alternativa al uso de fármacos que

aportan beneficios fisiológicos. Este término fue desarrollado por la combinación de

los conceptos de "nutrición" y "farmacéutico" en 1989 por el Dr. Stephen DeFelice

quien definió los nutracéuticos como "un alimento o parte de un alimento que

proporciona beneficios médicos o para la salud, incluyendo la prevención y/o el

tratamiento de enfermedades" (Arizaga y col., 2018). Los nutracéuticos son sustancias

generadas en procesos biotecnológicos, a partir de la materia prima vegetal ya que

están presentes de forma natural en frutas y verduras, y necesitan un debido

aislamiento y purificación. Tienen así uso terapéutico, de ahí que su nombre provenga

de la conjunción de la palabra "nutriente", por su composición de forma natural en los

alimentos y "farmacéutico", por su acción terapéutica (Munekata y col., 2021). En los

siguientes apartados se ha realizado una revisión más profunda sobre algunos de los

efectos terapéuticos de los compuestos bioactivos que pueden extraerse de las matrices

vegetales.

6.1. Compuestos bioactivos con actividad antihipertensiva.

La presión arterial alta es una grave enfermedad que ocasiona otras patologías

como, accidentes cardiovasculares y fallos renales, lo que supone una importante

causa de muerte en la actualidad (Delucchi y col, 2019)

21

Se ha demostrado que la ingesta de compuestos fitoquímicos procedentes de

leguminosas tiene un papel fundamental en la regulación de las rutas de la presión

sanguínea (Guan y col, 2021). Las leguminosas son fuente de polifenoles, a los cuales

se le otorgan efectos antioxidantes, antiinflamatorios, inhibidores de la enzima

convertidora de angiotensina (Kojom y col., 2019). Los inhibidores de la angiotensina

provocan la relajación de venas y arterias contribuyendo así a una reducción de la

presión arterial, si los inhibidores no actúan se libera al torrente sanguíneo la

angiotensina II produciendo el estrechamiento de los vasos sanguíneos y consiguiente

aumento de la presión arterial (Lamas-Barreiro y col., 2020). En el procesado

digestivo de leguminosas tiene lugar la liberación de péptidos bioactivos, la

transformación de compuestos fenólicos y la síntesis de nuevos compuestos, como el

ácido γ-aminobutírico (GABA) que aportan beneficios en la reducción de la

hipertensión (Limón, 2015; Kojom y col., 2019).

Las isoflavonas, con abundancia en las leguminosas, ejercen también un papel

fundamental en la regulación de la presión arterial puesto que su consumo provoca

efectos vasodilatadores, inhibición de la vasoconstricción, antioxidantes y efectos

positivos en la función renal (Ruiz, 2020).

Para finalizar con la relación de los compuestos bioactivos y las enfermedades

cardio-metabólicas, se destaca la investigación de Salabert, (2019) quien observó que

las personas que consumían con más frecuencia legumbres, con respecto a las

personas que las ingerían en menor proporción, tenían menor riesgo de desarrollar

enfermedades cardiovasculares, hipertensión o problemas coronarios reduciéndose

hasta en un 10%. Estos datos también se confirman en los estudios de Sánchez (2019)

y Vilcanqui-Pérez & Vílchez-Perales (2017).

6.2. Efectos antitrombóticos de los compuestos bioactivos.

Los trombos son accidentes cardiovasculares que ocurren debido a la

agregación de partículas, denominada placa de ateroma, que circulan en el interior de

los vasos sanguíneos hasta que llegan a un vaso con un calibre menor al de esta placa

con lo que imposibilita el flujo sanguíneo provocando isquemia o infarto del órgano

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(Beato y col., 2021). Montecinos & Palomos, (2014) demostraron el carácter

antitrombótico de uva negra, fresa, kiwi, piña, ajo, cebolla y tomate ya que tienen

propiedades antiagregante plaquetario, incrementan la actividad fibrinolítica, y

anticoagulantes, es decir, producen la destrucción del coágulo sanguíneo una vez se ha

formado debido principalmente a la cantidad de grupos fenólicos que tienen estos

vegetales. En el extracto etanólico de la calabaza se encuentran también gran cantidad

de fenoles, flavoniodes y kaempferol responsables de efectos antitrombóticos gracias a

la inhibición de la agregación plaquetaria de estos compuestos fitoquímicos (Rajput y

col, 2014).

Por último, hay que destacar la actividad antitrombótica del aceite de argán

puesto que impide la agregación plaquetaria sin prolongar el tiempo de sangrado. El

aceite de argán previene los trastornos cardiovasculares debido a su alto contenido en

compuestos fenólicos, especialmente, el ácido ferúlico y siríngico; así como esteroles,

como, eschotenol y espinasterol (Mekhfi y col, 2012).

6.4. Compuestos bioactivos con actividad hipoglucemiante

Hay componentes de los alimentos que tienen función hipoglucemiante, es

decir, estimulan a que las células beta del páncreas secreten la insulina necesaria para

disminuir los niveles de glucosa en el torrente (Avaludeen y col., 2020). Con este

efecto mencionado, destaca el zumo de la fruta estrella (fruta del árbol averrhoa

carambola nativo de Indonesia) y alimentos con alto contenido en cromo como son las

levaduras de la cerveza, el pericarpio de las judías, arándanos, la piel de las patatas y

los aceites vegetales (Sánchez, 2019; Zhang y col., 2020). Los flavonoides aislados de

estos vegetales poseen un efecto hipoglucemiante al inhibir la actividad de la alfa-

glucosidasa, proteger contra el estrés oxidativo, mejorar el metabolismo de la glucosa

y disminuir la resistencia de la insulina (Chen y col., 2020; Chen y col., 2021).

La batata contiene compuestos bioactivos como son los compuestos fenólicos y

flavonoides los cuales han demostrado potencial hipoglucemiante (Luo y col., 2021).

Por último, hay que destacar la capacidad hipoglucemiante de los carragenanos

23

extraídos de algas marinas debido a su fuerte actividad inhibidora de la alfa-

glucosidasa (Zhong y col., 2021).

6.5. Compuestos bioactivos con actividad antioxidante.

La respiración en la presencia de oxígeno es vital para la vida celular del

organismo, pero tiene una consecuencia negativa ya que de esta proceden las

moléculas denominadas radicales libres, estos radicales libres desatan alteraciones

genéticas en las células como el riesgo de producir cáncer o propulsor del

envejecimiento (Barteková y col., 2021). Es muy importante incluir en la dieta

compuestos que bloqueen a estos radicales libres, estos son los antioxidantes, que

contribuyen a reducir los efectos perjudiciales desencadenados de la respiración

celular. Además, la oxidación celular agrava otras enfermedades como el cáncer, el

Alzheimer, los accidentes cardiovasculares, por lo que la ingestión de antioxidantes y

el bloqueo de los radicales libres también mejoran otras patologías del organismo

(Suwanwong & Boonpangrak, 2021).

La capacidad antioxidante de los compuestos bioactivos tiene vital importancia

en el descenso de la oxidación lipídica (principal factor de deterioro de los alimentos

sobre todo en productos cárnicos y pescados que cuentan con gran cantidad de grasa)

ya que afecta a las características organolépticas tales como el color, la textura, el olor

y el sabor, así como la calidad nutricional del producto (Irigaray y col., 2020). La

utilización de varios extractos vegetales como aditivos naturales, ya que proceden de

plantas, como hierbas culinarias, frutas, vegetales, extractos de uva, brócoli, té verde

adicionados en productos cárnicos durante su proceso de elaboración han presentado

buenos efectos sobre las propiedades tecnológicas y organolépticas de la carne e

incrementado los beneficios en la salud en contraposición a los nitratos y nitritos

usados hasta el momento que generan gran controversia debido a los efectos negativos

que tienen a largo plazo en el organismo humano (Cárdenas Baquero y col., 2016;

Irigaray, 2020).

Los fitoquímicos como los derivados de glucosinolato, flavonoides,

carotenoides y luteína incluidos en la dieta con el consumo de frutas y verduras

24

aportan diferentes mecanismos de acción beneficiosos para la salud. Por ejemplo, los

derivados de glucosinatos adquieren un papel en la supresión de la carcinogénesis en

varios estudios in vitro, y los flavonoides y carotenoides destacan por su actividad

antioxidante (Llacuna y Mach, 2012).

Entre los antioxidantes más relevantes en los alimentos se incluye la vitamina

C (que abunda en alimentos como la naranja, fresas, pimiento verde, papaya, pimiento

rojo y brócoli, en general, los cítricos y las hortalizas frescas y crudas contienen

cantidades considerables de vitamina C), los betacarotenos o provitamina A (presente

en zanahorias, calabacín, col y espinacas) y la vitamina E (natural en las semillas, sus

aceites, frutos secos y en el aceite de oliva) (Cortés, 2014). Numerosas investigaciones

han destacado que los alimentos vegetales reducen el riesgo de cáncer ya que son

potentes antioxidantes (Suwanwong & Boonpangrak, 2021). Por ejemplo, las verduras

reducen el riesgo de cáncer de boca y faringe, esófago, pulmón, estómago, colon,

recto, laringe, páncreas, mama y vejiga. Las frutas, por su parte, reducen el riesgo de

cáncer de boca y faringe, esófago, pulmón y estómago (Irigaray, 2020).

6.7. Compuestos con actividad anti-microbiana

Los metabolitos secundarios de plantas, tales como son los alcaloides,

flavonoides, taninos, y otros compuestos de naturaleza fenólica son responsables de

las actividades antimicrobianas en los vegetales (Rodríguez, 2017). Entre estos

compuestos bioactivos, los compuestos fenólicos (como fenoles y flavonoides) se

caracterizan por tener actividad antimicrobiana en hongos causantes de problemas de

salud en humanos, como Candida spp. (Rodriguez-Maturino y col., 2015).

Además, el método de actuación de los diferentes compuestos activos contra

los agentes microbianos reside, por una parte, los compuestos fenólicos involucrados

en la inactivación de la síntesis de aminoácidos esenciales y formación de complejos

proteicos en las paredes celulares que provoca la lisis bacteriana. Por otra parte, los

terpenoides por su capacidad de desestabilizar la permeabilidad de la membrana

celular de las bacterias desestabilizando su carga eléctrica (Rodríguez, 2017).

25

Rahu y col. (2021) estudiaron el efecto antimicrobiano del extracto del tempate

(J. Curcas) árbol típico en América. Los resultados de este estudio mostraron la alta

actividad contra E. coli, Agrobacterium tumifaciens, Klebsiella pneumonia,

Salmonella Typimuruim, Enterobacter cloacae y Proteous vulgar y, en general, contra

especies gran-negativas y hongos patógenos, como, Aspergilus y Pencilus. Esta

propiedad destacada de este árbol se atribuyó a su alto contenido en la corteza y hojas

en compuestos fenólicos, flavoniodes, terpenoides y saponinas.

La albahaca ha sido considerada como una planta medicinal por sus múltiples

beneficios. En el estudio de Rubab y col (2021) se investiga la actividad

antimicrobiana del extracto metanólico del tallo de la albahaca. Se concluyó que este

extracto metanóico tenía efecto antimicrobiano contra bacterias gram-positivas como

Clostridium defficile, Bacillus subtilis y Staphylococcus aureus; bacterias gram-

negativas como Escherichia coli, Salmonella typhi y Klebsiella pneumoniae y tres

especies de hongos (Aspergillus flavus, Aspergillus niger y Candida albicans).

Por último, se mencionará el efecto antimicrobiano contra Aspergillus niger,

Aspergillus flavus y Aspergillus brasiliensis comprobado en extractos etanólicos del

maiz (Abirami y col., 2021).

26

7. SISTEMAS DE EXTRACCIÓN DE COMPUESTOS

BIOACTIVOS.

27

7. Sistemas de obtención de extractos ricos en compuestos bioactivos.

Según el Boletín Oficial del Estado (BOE) de 28 de Julio, la Ley 22/2011,

sobre residuos y suelos contaminados se definen los subproductos como “sustancias u

objetos, resultantes de un proceso de producción, cuya finalidad primaria no sea la

producción de esa sustancia u objeto; entonces será considerado como subproducto y

no como residuo (cualquier sustancia u objeto que su poseedor deseche o tenga la

intención o la obligación de desechar)”.

La generación de residuos/subproductos da lugar a grandes controversias; por

una parte, controversia medioambiental puesto que son sustancias que contaminan el

ecosistema natural en el que se encuentran y, por otra parte, suponen grandes pérdidas

económicas, ya que en ellos se encuentran la mayoría de los compuestos bioactivos

mencionados en esta revisión bibliográfica (Vargas y col., 2018). Por lo tanto, el

interés que reside en estos subproductos radica, principalmente, en su potencial para

poder extraer los compuestos de interés, conllevando favorables repercusiones para el

medio ambiente. Dicha extracción debe hacerse con el menor coste

energético/económico/medioambiental, y de forma que los compuestos se obtengan lo

mayor pureza posible.

7.1. Métodos de extracción novedosos vs convencionales

Entre los métodos tradicionales más utilizados para la extracción de

compuestos bioactivos de matrices vegetales destacan las técnicas que utilizan

diferentes disolventes y/o aplicación de calor y agitación. Las técnicas clásicas para la

extracción de compuestos a partir de alimentos vegetales son la extracción mediante

extractor Soxhlet y mediante solventes polares (Naranjo, 2016).

El método Soxhlet es el más utilizado para la separación sólido-liquido de

compuestos con baja solubilidad en agua. Esta técnica se lleva a cabo con el uso de

disolvente no polares como el cloroformo, el hexano y el éter de petróleo (Marsoul y

col, 2020). Para la extracción, las muestras se someten a consecutivos lavados con los

disolventes calientes haciendo así más sencilla la extracción de los compuestos de

28

interés. Esta extracción se basa en la solubilidad de los compuestos de interés en el

disolvente elegido (Aravind y col, 2021). Este método cuenta como principales

desventajas su lentitud, el uso de gran cantidad de solventes, que los analitos sufren

una descomposición térmica que podría alterar sus potenciales efectos y la dificultad

de automatización (Valencia, 2018). Por lo tanto, cuenta con características negativas

desde el punto de vista económico-medioambiental (Valencia, 2018; Aravind y col,

2021). A pesar de ello, el método Soxhlet ha sido utilizado en la extracción de

compuestos fenólicos y manitol del extracto de hojas de olivo (Lama-Muñoz y col.,

2020); ácidos grasos, tocoferoles y esteroles de los aceites de semillas de Moringa

(Özcan y col, 2019); aceite de semilla de aceite de Sapindus mukorossi (Hu y col.,

2021); esteroles y nanocosanol del abeto de Noruga (Bukhanko y col., 2020);

alcaloides del extracto de pimienta negra (Subramanian y col., 2016) y compuestos

fenólicos de hojas de Vernonia cinérea (Alara y col., 2018).

Por otra parte, otro método tradicionalmente utilizado es la extracción sólido-

líquido con disolventes polares. El sólido (materia prima) contiene una serie de

compuestos solubles en el solvente que son los compuestos que se quieren extraer

(Duarte y col., 2020). El diclorometano, el éter dietílico, el acetato de etilo o el tolueno

son los solventes que se suelen utilizar como disolventes orgánicos de extracción (Gori

y col, 2021). La principal desventaja del método es la larga duración del proceso, pero

destaca sobre todo el considerable nivel toxicológico de los disolventes (Valencia,

2018). A pesar de ello, este método ha sido utilizado, por ejemplo, para la extracción

de compuestos fenólicos del aceite esencial de la hierba de San Juan (Eroglu &

Girgin., 2021); polisacáridos de una especie silvestre de Ornithogalum (Medlej y col.,

2020); compuestos fenólicos de los hollejos de la uva tinta en el proceso de

fabricación de vino (Fourie y col., 2020).

El interés por la extracción de manera sostenible de los compuestos bioactivos

de las materias primas vegetales reside en los beneficios

económicos/nutricionales/medioambientales que conllevarían métodos de extracción

novedosos no contaminantes (Ummat, y col, 2021). Por ello, estos métodos, también

denominados métodos “verdes”, cuentan con la ventaja de contribuir a la preservación

medioambiental y de los consumidores (Palacio y col., 2018; Carciochi y col., 2021).

Además, estos métodos han permitido conseguir altos rendimientos para la

29

recuperación de compuestos bioactivos de los residuos de frutos, empleando

disolventes verdes (Wong-Paz y col., 2020; Carciochi y col, 2021; Ummat, y col,

2021), disminuir el uso de disolventes orgánicos tóxicos, el tiempo de extracción, la

temperatura del proceso y el consumo de energía (Días y col, 2021). A continuación,

se profundizará en estos sistemas novedosos y “verdes” para la obtención de extractos

a partir de matrices vegetales:

7.2. Ultrasonidos

La técnica de extracción por ultrasonido se basa en la propagación de la

energía en forma de ondas elásticas a través de un fluido que propicie movimiento

vibratorio de un cuerpo. Hay dos formas de utilizar el ultrasonido en alimentos según

se utilice una intensidad alta o a una intensidad baja (Días y col, 2021). La extracción

de los compuestos de interés en medio liquido se produce gracias a las vibraciones de

alta intensidad. Estas vibraciones con capacidad de extraer las sustancias requeridas,

las conocemos como cavitación (Pérez-Campos, 2016). Es una tecnología emergente

en el sector y, además de para extracción, cada vez se utiliza para más procesos

tecnológicos en la industria agroalimentaria, como congelación, maceración y

fermentaciones, entre otros. Este tipo de ultrasonido es también el requerido para la

extracción de compuestos naturales en medios líquidos (Pérez-Campos, 2016;

Setyaningsih y col., 2019).

Cuando un líquido es sometido a ultrasonidos de alta potencia, este líquido se

comprime y se expande, dando lugar a pequeñas burbujas (burbujas de cavitación)

(Días y col., 2021). Estas burbujas crecen y se encogen con los ciclos de expansión y

compresión de la onda ultrasónica y cuando alcanzan un tamaño crítico éstas explotan.

Esta explosión provoca calor intenso que da lugar a un incremento de la temperatura

del líquido que rodea a la cavidad, lo cual genera “puntos calientes” en el líquido.

Cuando se producen estas explosiones en la superficie de un sólido, estas generan

erosión en estas facilitando la extracción de compuestos debido tanto a la descamación

celular como el aumento de la permeabilidad de las paredes vegetales (Torres-

Valenzuela y col., 2020). En la siguiente figura se puede apreciar el proceso por el

cual la cavitación provoca las burbujas y cómo esto repercute en las paredes vegetales.

30

Figura 1. Erosión de paredes de vegetales. Fuente: Días y col (2021).

La extracción ultrasónica consigue grandes rendimientos de extracción

superiores a los métodos convencionales en un tiempo de extracción muy corto

(Setyaningsih y col., 2019; Días y col, 2021). Es un método eficiente al ahorrar tiempo

y dinero y, además, se obtienen extractos de alta calidad, con elevada concentración de

compuestos fenólicos como ha sido observado, por ejemplo, a partir de orujos de uva o

subproductos de arroz (Setyaningsih y col., 2019; Bruno y col., 2021). También se

pudo comprobar el efecto de la utilización de ultrasonidos para la extracción de

antocianinas y fenoles de la pulpa de la mora (Espada-Bellido y col, 2017). En este

estudio se destacó la relevancia en el proceso de ultrasonidos del control de la

temperatura, se reportó una alta reproducibilidad y repetibilidad, lo que la hace una

técnica muy eficaz de extracción (Espada-Bellido y col, 2017).

Dżugan y col., (2021) aplicaron ultrasonidos para extraer compuestos

antibacterianos de la miel y demostraron que los compuestos extraídos tenían las

mismas características químicas que la misma. Además, el tiempo de extracción fue 96

veces más corto que con los métodos tradicionales. En otro trabajo de investigación, se

aplicaron ultrasonidos para la extracción de cafeína de las semillas de guaraná y se

constató el ahorro de tiempo y energía del sistema, se demostró la pureza de la cafeína

extraída y permitió reducir fuertemente los impactos ambientales en comparación con

los métodos tradicionales que se usaron con anterioridad a este estudio (Carciochi y

col., 2021).

Por último, también se usó esta técnica de ultrasonido con éxito y buenos

resultados para obtención más de licopeno y β-caroteno de tomate en las variedades

gordal, cereza, roma y campari (Figueira y col., 2017), fenoles del extracto de bayas

(Gao y col., 2021), ácido glicirrícico de raíces de regaliz (Giahi y col., 2021),

31

antraquinonas del ruibarbo chino (Dai y col., 2021); compuestos fenólicos de las hojas

del Crotón (De Sousa y col., 2020), compuestos fenólicos de los granos de café

(Aruazo y col., 2020) y carotenoides de la piel de mandarina (Ordóñez-Santos y col.,

2021). En todos los casos, las concentraciones de los extractos fueron mayores que

utilizando técnicas de extracción tradicionales.

7.3. Pulsos eléctricos.

La extracción por medio de pulsos eléctricos de alto voltaje consiste en la

aplicación de una diferencia de potencial elevada (kV) entre dos electrodos entre los

cuales se coloca el alimento, durante un periodo de tiempo corto (ms-µs). La

intensidad y la entrada de energía son factores decisivos para el proceso (Zangh y col.,

2021).

Figura 2. Proceso de extracción por pulsos eléctricos. Fuente: Pérez-Campo

(2016).

La diferencia de potencial da lugar a un campo eléctrico cuya intensidad

depende del voltaje aplicado y la separación entre los electrodos. Cuando el campo

eléctrico supera un valor determinado, se produce un efecto denominado

electroporación (Zangh y col., 2021). La electroporación consiste en la formación de

poros en la estructura en la cual se ha aplicado el campo eléctrico. Estos poros

provocan el aumento de la permeabilidad de la membrana de los vegetales y, por tanto,

mayor facilidad de extracción de los compuestos bioactivos deseados (Menor, 2019;

Zangh y col., 2021). El valor del campo eléctrico que hay que aplicar es diferente

según las características del sustrato, pero en general los tejidos vegetales requieren

32

campos inferiores a 10kV/cm (Menor, 2019). Es una tecnología no térmica, muy

atractiva y eficiente para aumentar la extracción y recuperación de compuestos

nutricionalmente beneficiosos en la industria agroalimentaria (Arshad, y col, 2020).

Los pulsos eléctricos contribuyen a la extracción de fitoquímicos con un alto valor

nutricional, con mejoras de aspectos medioambientales como la eficiencia del sistema

al consumir menos energía y recursos hídricos, así como, minimizar los desechos

industriales y la toxicidad en comparación con las tecnologías convencionales

(Arshad, y col, 2020).

Este método se ha utilizado para la extracción de compuestos bioactivos de las

hojas de chirimoya y en la piel del pomelo. Esta técnica ha demostrado que se mejora

la desintegración celular, así, por ende, la intensidad de la extracción provocando que

los extractos gocen de excelentes características antimicrobianas y antioxidantes

(Ahmad y col, 2021; Niu y col., 2021). En otro estudio, se obtuvo extracto de tomate

con alta pureza para su utilización en fármacos contra el cáncer de mama (Thulasidas

y col., 2021). Por último, se realizó extracciones eficientes con pulsos eléctricos de

compuestos fenólicos y antioxidantes de romero y tomillo (Tzima y col, 2021), lípidos

de Chlorella pyrenoidosa (Han y col., 2016), pigmentos de microalgas (Zangh y col.,

2020), aceite de girasol (Shorstkii y col, 2020) y compuestos fenólicos del extracto de

canela (Pashazadeh y col., 2020).

7.4. Fluidos super-críticos.

La extracción por fluidos supercríticos se lleva a cabo en compuestos con

carácter liposoluble, gracias a un fluido supercrítico. El estado super-crítico es un

estado de la materia con unas características de presión y temperatura superiores a su

punto crítico (Anukiruthika y col, 2020). En ese punto el compuesto es compresible

puesto que se comporta como un gas, pero tiene la densidad de un líquido y su poder

disolvente (Ahangari y col., 2021).

Para entender esto mejor, en la figura 3, se presenta un diagrama de fases con

las curvas de fusión, sublimación y vaporización en las que se aprecia en qué punto se

encuentra un fluido supercrítico, que es el punto en el que coexisten los tres estados de

33

la materia. En este punto se produce un estado de equilibrio solido-gas con una

temperatura y presión crítica.

Figura 3. Diagrama de fases. Fuente: Reyes (2018).

El fluido supercrítico utilizado por excelencia es el dióxido de carbono debido

a que es un compuesto barato, con alta pureza y no es toxico ni inflamable (Mazzutti y

col, 2021). La temperatura y la presión crítica del dióxido de carbono son muy

moderadas en comparación con otros compuestos por lo que es más manejable y útil

en la industria agroalimentaria. Presenta una temperatura crítica de 31,1ºC y una

presión critica de 72,84 atm. Ahora bien, este gas tiene el principal inconveniente de

que es un compuesto polar por lo que para la extracción de analitos polares su

utilización no es eficaz (Reyes, 2018; Ahangari y col., 2021)

El proceso de extracción por fluidos supercríticos se produce de la siguiente

manera: el compuesto vegetal del cual queremos obtener los extractos, se carga en una

cámara de extracción por la cual se hace pasar el fluido supercrítico, que mediante una

bomba se presurizará, adquiriendo temperaturas y presiones por encima del punto

crítico (Mazzutti, y col, 2021). Cuando alcanza el valor crítico, el fluido entra en

contacto con el sustrato y se solubilizan los componentes de la matriz, pudiendo el

disolvente, arrastrar los compuestos afines. Este fluido ya contiene los analitos

deseados y se produce la descomposición del fluido cambiando de fase y separándose,

los componentes disueltos del vegetal (Marcus, 2019; Lefebvre y col, 2021). Otros

estudios de extracción con fluidos supercríticos son esteroles y nanocosanol del abeto

de Noruga (Bukhanko y col., 2020); tocoferoles con mayor actividad antioxidante y

estabilidad del extracto de semillas de cuerno amarillo (Gu y col., 20019);

34

Figura 4. Extracción por fluidos supercríticos. Fuente: Calvo (2017).

Este método se ha utilizado para la extracción de fenoles de las semillas

oleaginosas y para la extracción de oleorresinas de frutos como el jalapeño (Fornereto

y col, 2021). Los estudios realizados demuestran la capacidad de extracción eficaz y

gran pureza del extracto, así como de la ganancia a nivel tiempo/coste por ser un

método de extracción verde crítico produce una velocidad y pureza mejoradas con

respecto a las tecnologías de extracción convencionales, permite la extracción de

aceites esenciales de alta calidad con sus características antimicrobianas, antioxidantes

y antiinflamatorias íntegras (Yousefi y col, 2019; Ahangari y col., 2021). Por todo

ello, está teniendo en la actualidad una gran importancia en la industria alimentaria y

en la farmacéutica (Ahangari y col., 2021). En otro estudio, se comparó la extracción

de aceites de semilla de manzana con la técnica de Sohxlet y fluidos supercríticos y los

resultados obtenidos mostraron que los ácidos grasos extraídos de la semilla de

manzana por fluidos supercríticos presentaron mayor estabilidad oxidativa y mayor

contenido en ácido linoleico en comparación con la extraída por Soxhlet (Ferrentino y

col, 2020). Salinas y col. (2020) obtuvieron una extracción eficiente, mediante fluidos

supercríticos, de ácido oleico y linoleico del aceite de almendras. En la misma línea, se

extrajeron en un proceso óptimo con fluidos supercríticos compuestos antioxidantes y

fenólicos de castañas (Pinto y col, 2020), terpenos de los subproductos del tabaco (Tita

y col., 2021), compuestos fenólicos de la pimienta (De Aguilar y col., 2020), aceites

esenciales de las semillas de frambuesas (Pavlić y col., 2020) y compuestos fenólicos

de los frutos del madroño (Alexandre y col., 2020)

7.5. Extracción por membranas

La extracción por membranas se basa en el uso de una membrana con poros

que actúa como una barrera selectiva al paso de diferentes compuestos (Vera y col.,

35

2021). Estas membranas semipermeables permiten el paso de las moléculas de un

disolvente reteniendo las moléculas disueltas en dicho disolvente que tengan un

tamaño mayor al del poro elegido. Además de por el tamaño, las membranas también

permiten una separación en base a las interacciones por afinidad con esta y la

estructura de la membrana (Meng y col., 2021).

Es un proceso de separación rápido, económico, eficaz y las soluciones no se

alteran químicamente puesto que se realizan a temperaturas moderadas. La separación

por membranas se clasifica según el tamaño de poro de la membrana en

microfiltración (MF), ultrafiltración (UF), nanofiltración (NF) y ósmosis inversa (OI).

(Cazares, 2016).

Figura 5. Clasificación de la separación por membranas. Fuente: Cazares (2016).

Las técnicas basadas en filtración por membranas han demostrado obtener

extracciones con alto valor biológico debido a la gran selectividad de las membranas.

Especialmente, los procesos de microfiltración y nanofiltración han desempeñado un

papel fundamental en la obtención de glucósidos de esteviol de Stevia cuyo destino es

reemplazar el azúcar de los alimentos. El uso de este nuevo compuesto como

edulcorante en los alimentos tiene como finalidad principal reducir la prevalencia de

enfermedades como, el cáncer, diabetes mellitus y los trastornos del metabolismo de

los lípidos (Diaz-Montes y col, 2021). Además, en los subproductos de la elaboración

del vino tinto, especialmente en las lías, se llevó a cabo una investigación para la

recuperación de fenoles de las lías del vino tinto (Arboleda y col., 2019). Se utilizó la

extracción por membranas donde el extracto hidroalcohólico se aclaró mediante

microfiltración y el extracto clarificado se fraccionó mediante retención con

membranas, obteniéndose finalmente los fenoles de interés. Esta investigación

36

concluyó que la técnica de membranas conseguía extraer fenoles de las lías del vino

tinto con alta productividad y pureza, así como ahorro en el consumo energético

(Arboleda y col., 2019). Por último, hay que destacar la importancia de la filtración

por membranas en la extracción de licopeno de la piel del tomate. Este compuesto es

importante debido a sus propiedades nutraceúticas las cuales no se ven alteradas en

este tipo de extracción lo que demuestra que es una técnica eficiente para extraer los

subproductos del procesado del tomate (Phinney y col, 2017)

7.5 Extracción líquida a presión.

La extracción líquida a presión (PLE) se fundamenta en el uso de solventes

para realizar extracciones a altas presiones y temperaturas. Las altas temperaturas y

presiones deben estar por debajo de sus puntos críticos para que el solvente se

encuentre en forma líquida durante la extracción (Ameer y col, 2017).

El agua como solvente se emplea a temperaturas superiores al punto de

ebullición (100ºC) pero por debajo de la temperatura crítica (374 ºC) y aplicándose la

presión necesaria para mantenerla en estado líquido durante todo el proceso de

extracción (Arciniegas, 2020). Esto conlleva procesos de extracción más rápidos con

mayores rendimientos y bajas cantidades de solventes, disminuyendo así la dilución

del extracto final. De este modo, se alcanza una extracción rápida y eficaz debido a la

combinación de la interacción del solvente líquido con las moléculas de la matriz, a la

temperatura y presiones determinadas (Moras y col., 2017).

El proceso PLE permite extraer, por ejemplo, antocianinas y compuestos

fenólicos con altos rendimientos utilizando en cascara de cítricos, orujo de uva,

salvado de arroz, cebada y café molido (Arciniegas, 2020). Además, la técnica PLE se

utilizó para extraer antocianinas de frijoles negros, usando los extractos obtenidos

como colorante natural. Con este método se optimizó el proceso de extracción en

comparación con los métodos convencionales de extracción (Teixeira y col, 2021). En

el estudio realizado por Cárdenas-Toro y colaboradores (2015) se comparó el método

Soxhlet con el procedimiento PLE para extracción de carotenoides de palmas y se

corroboró que en la extracción por líquido a alta presiones se obtuvo un mayor

37

rendimiento con menor duración del proceso y que éste es económico/ambientalmente

óptimo. La eficacia del método PLE también se demostró en la mayor pureza de los de

betaglucanos extraídos de las trufas para su posterior utilización como componentes

aromáticos en comparación con métodos de extracción tradicionales (Tejedor-Calvo y

col., 2020).

Otros estudios en los que se llevaron a cabo la extracción de compuestos a

través de altas presiones fueron la obtención de xantinas de extractos de café y té

(Ahmad y col., 2020), timoquinona de semillas negras Nigella sativa (Ahmad y col.,

2020) ácido linolénico, linoleico, fenoles y antocianinas del orujo del arándano

(Kitrytė y col., 2020) y, sustancias lipofílicas y fenoles de la pulpa de manzana (Da

Silva y col., 2020)

38

8. CONCLUSIONES

39

8. CONCLUSIONES

1. Los compuestos activos de los vegetales suponen para la industria

alimentaria una gran fuente de aditivos naturales que pueden sustituir a los aditivos

sintéticos que están siendo utilizados actualmente. Además, estos compuestos pueden

presentar una actividad nutracéutica en los alimentos en los que se incorporan, como

indica la bibliografía consultada.

2. La extracción de fitoquímicos a partir de residuos/subproductos de la

industria alimentaria supone un beneficio económico y medioambiental y se ajusta al

diseño de Economía Circular promovido por las administraciones regionales,

nacionales y europeas. En base a la mejora medioambiental, para la extracción de

estos compuestos se utilizan métodos novedosos que cuentan con la ventaja de ser más

eficientes, rápidos y con menos emisiones contaminantes.

3. El uso de compuestos bioactivos extraídos a partir de matrices vegetales en

la industria alimentaria supone un nuevo nichoo de mercado de productos para

aquellos consumidores que demandan alimentos saludables, naturales y respetuosos

con el medio ambiente.

4. Los métodos de extracción de compuestos bioactivos novedosos revisados

en el presente Trabajo Fin de Estudios pueden sustituir a los métodos tradicionales. El

uso de nuevos métodos novedosos acorta los tiempos de extracción, reduce e incluso

elimina la necesidad de disolventes tóxicos, contaminantes y caros, aumentando

además, los rendimientos y pureza del extracto bioactivo obtenido.

5. Considerando la información revisada para la realización del presente

trabajo, puede pensarse que los métodos novedosos explicados podrían implantarse de

manera generalizada en las industrias en un futuro no muy lejano.

40

9.BIBLIOGRAFÍA

41

9. Bibliografía

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