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1 Análisis composicional del fruto desértico iguaraya (Opuntia stricta, STENOCEREUS, griseus) para la evaluación de diferentes alternativas de diseño de productos de interés Stefania Hurtado Albaa a Departamento de Ingeniería Química, Universidad de los Andes, Carrera 1No. 18a- 12, Bogotá D.C, Colombia 14 de junio de 2019 ________________________________________________________ Resumen La iguaraya es el fruto del cardón guajiro, se caracteriza por tener un color rojizo intenso y por ser comúnmente utilizado para alimentar a los animales. En Colombia, algunas de las zonas vulnerables como La Guajira que habita la comunidad wayuu se han visto afectadas por la escasez de recursos. Por esta razón, el desarrollo de nuevos productos de interés que utilicen como materia prima recursos renovables de esta región, tales como frutos nativos podrían favorecer la economía de dichas zonas. De acuerdo con esto, se planteó el estudio de caracterización de la iguaraya, tanto de la pulpa-semilla como de la cáscara. Para esto se realizó un análisis composicional basado en métodos estandarizados por el National Renewable Energy Laboratory (NREL) para biomasa, obteniendo resultados de los cuales se destaca el contenido de material volátil de la cáscara (91,9%) y de extraíbles en la pulpa-semilla (26,4%). También se destaca el contenido de lignina en la pulpa-semilla (53,2%). La relevancia de estos resultados se debe a que estos son indicadores de fuentes potenciales en industria energética, cosmética y petroquímica. Se realizaron extracciones por dos métodos, en reposo y supercrítico variando el solvente, concluyendo así, que el método más eficiente es la extracción supercrítica, adicionalmente se pudo observar que el uso de solventes polares extrae componentes afines a estas sustancias. Finalmente, con base en una caracterización fitoquímica se propone el uso de la iguaraya como materia prima en el diseño de productos farmacéuticos y alimenticios, ya que se pudo determinar la presencia de componentes tales como alcaloides y saponinas debido a que poseen propiedades analgésicas, antiinflamatorias y antipiréticas. ________________________________________________________ I. Introducción En determinadas zonas del territorio colombiano como parte de los departamentos de La Guajira, Cesar, Santander, Norte de Santander y Magdalena se encuentran suelos semiáridos (Alvaro Jaramillo Robledo, 2000). Específicamente, la península de La Guajira presenta grandes extensiones de este tipo de suelos con temperaturas que oscilan entre los 24 y los 31°C, una humedad de 65%, un viento de 14 km/h y precipitaciones anuales medias inferiores a los 355mm. (Weather Spark)Este tipo de condiciones climáticas son propicias para una vegetación xerófila de la que hace parte el “cardón guajiro” o llamado por la comunidad Wayuu “yosú”. (Departamento de Biología, Universidad Nacional de Colombia, 2006) Éste es un cactus que puede alcanzar aproximadamente 11 m de altura. (Rico, 1996) 2 Ilustración 1. Cardón Guajiro La xilema de esta planta, conocida por los Wayuu como “yotojoro”, se utiliza habitualmente para la construcción de viviendas y cercas para encerrar a sus animales domésticos. Por su parte, el fruto de este cactus, denominado Stenocereus griseus o comúnmente conocido como iguaraya, se categoriza como un tipo de pitahaya de condición pulposa, de sabor agridulce que cuando llega a la madurez se le caen las espinas y toma un color llamativo rojo encendido. (Lorenzen, 2011) Ilustración 2. Iguaraya Debido a la escasez de agua potable en esta zona desértica de La Guajira, esta fruta es de gran importancia para la comunidad Wayuu ya que esta última es utilizada para alimentar e hidratar a sus animales domésticos. Por otro lado, los indígenas de esta comunidad afirman que esta fruta exótica tiene beneficios para el ser humano, dentro de los cuales destacan algunas propiedades medicinales que permiten disminuir los espasmos en casos como la colitis y el dolor estomacal. (Lorenzen, 2011) Conforme lo anterior, si efectivamente la iguaraya puede ser utilizada para el uso y beneficio del ser humano, se podría pensar preliminarmente que esta fruta es una fuente potencial para el desarrollo de diversos productos. Adicionalmente, considerando que esta región padece serios problemas sociales, el desarrollo de nuevos productos que utilicen como fuente principal los frutos propios de este territorio, tales como la iguaraya, podría impulsar el crecimiento sostenible de la comunidad. En este sentido, con el propósito de evaluar los potenciales beneficios de la iguaraya, se busca realizar un análisis composicional. Por otro lado, se hacen extracciones a la fruta para realizar una caracterización fitoquímica de la misma con el fin de determinar específicamente cuales son las sustancias que la componen y cuantificar su presencia en dicho fruto. Con base en el análisis de los resultados obtenidos en el estudio composicional, se busca diseñar y formular un producto comercialmente atractivo que utilice la iguaraya como insumo durante su fase de producción y que permita diversificar y fortalecer las fuentes de ingresos de la región. II. Materiales y métodos Análisis Composicional Preparación de la muestra Para esta etapa del proceso es importante tener en cuenta el protocolo para la preparación de muestras de análisis composicional de la NREL. Primero se separó la cáscara de las semillas y la pulpa, luego tanto las semillas y la pulpa como la cáscara se llevaron a un horno de convección a 45°C, esto con el fin de secar la muestra sin que se degrade la fruta para que ésta no pierda sus propiedades. Se mantuvieron dentro del horno durante 3 días. Se retiraron y dejaron enfriar a temperatura ambiente en una bandeja, para posteriormente pasarlas a través de un molino de cuchillas con una pantalla de 1mm. Es fundamental no disminuir más el tamaño de las 3 partículas para evitar la excesiva degradación de los carbohidratos. Sin embargo, al usar un mayor tamaño se podría causar una hidrólisis incompleta del azúcar polimérico a azúcares monoméricos en el procedimiento de la cuantificación de lignina y carbohidratos. (Daniel Durán, 2018) Sólidos totales y cenizas Para determinar la cantidad de materia seca de la iguaraya se siguió el protocolo para la determinación de sólidos totales en biomasa de la NREL. (National Renewable Energy Laboratory, 2008) Para esto, las muestras se llevaron a un horno de convección a 105±3°C hasta que el peso se mantuviera constante. Para determinar la cantidad de cenizas se siguió el protocolo analítico de la NREL, las muestras se llevaron a una mufla y se sometieron a 575±25°C durante 3 horas. (National Renewable Energy Laboratory, 2008) Estos procedimientos se hicieron por triplicado. Extraíbles Para la determinación de extraíbles en la iguaraya se siguió el protocolo analítico de la NREL / TP510- 42619. (National Renewable Energy Laboratory, 2005) Se realizó una extracción en dos etapas para la cuantificación de extraíbles, para esto se agregaron 10 g en un dedal de papel filtro y se introdujeron en un extractor de Soxhlet con 190±5 ml de agua de calidad HPLC. Con las mantas de calentamiento se ajustó la temperatura para obtener entre 4 y 5 ciclos por hora, este procedimiento se realizó durante 24 horas. Al pasar este tiempo, se midió el volumen del líquido que se encontraba en el balón. Posteriormente se puso un nuevo balón en el extractor, en esta oportunidad con 190±5 ml de alcohol etílico por 24 horas. Después de la extracción con los dos solventes, se extrajeron los dedales con la muestra, los balones con los extraíbles y el disolvente se llevaron a un rotoevaporador al vacío con una velocidad de 70 rpmy un baño de agua de calidad HPLC a una temperatura de 65±5°C. Cuando se evaporó todo el alcohol etílico se pesó el balón con los extraíbles, luego se lavaron y se introdujeron a un horno para secar toda el agua, finalmente se pesaron y se determinó la diferencia de peso para la cuantificación de los extraíbles. Este procedimiento se hizo por triplicado. (Daniel Durán, 2018) Proteína Para determinar el contenido de proteínas presente en la fruta se utilizó el protocolo analítico de la NREL / TP-510-42625 (National Renewable Energy Laboratory, 2008). Utilizando el método de Kjeldahl se cuantificó el nitrógeno en la muestra considerando un factor de 6.25 para la realización de los cálculos, ya que por medio de un cálculo directo es posible determinar la cantidad de proteína. Lignina y carbohidratos Para la determinación de la lignina y los carbohidratos se utilizó el protocolo analítico de la NREL / TP510-42618. (National Renewable Energy Laboratory, 2008) Para esta etapa del proceso se requirió de las muestras sin extraíbles que quedaron luego de la extracción de Soxhlet para no sobreestimar la lignina insoluble en ácido. Primero se llevaron los crisoles para la filtración a una mufla a una temperatura de 575±25°C para pesarlos. Por otro lado, al mismo tiempo se realizó una hidrólisis ácida en 0,3 ±0,1 g de cada una de las muestras con ácido sulfúrico al 72% en un tubo de presión. Luego se mezclaron cada 5 minutos durante 1 hora en un baño de calentamiento a 30±3°C. Posteriormente se diluyó cada una de las muestras en agua desionizada con 84,00±0,04 ml, luego se llevó a un matraz de Schott y se lavaron con agua desionizada por completo. El sugarecovery estándar contiene glucosa positiva y negativa, también contiene xilosa por eso se le agregó ácido sulfúrico 72%, para los cálculos de esto se debe tener en cuenta el factor de corrección para todos los azúcares perdidos durante la hidrólisis. Los matraces de Schott se autoclavaron a 121°C por 1 hora, luego se dejaron enfriar hasta que llegaron a 4 temperatura ambiente y por ultimo se filtraron los crisoles pesados con anterioridad. Al realizar el siguiente procedimiento se recuperaron las fases sólidas y líquidas. La fase líquida se utilizó para determinar la cantidad de azúcar a través de la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC), las muestras se neutralizaron para alcanzar un pH entre 6 y 7, esto se hace agregando carbonato de calcio, luego se pasaron por un filtro de 0,2 micrómetros y con ayuda de una columna Biorad Aminex HPX-87P se midieron, para esto se utilizó un volumen de inyección de 20 microlitros de agua de calidad HPLC como fase móvil, una temperatura que oscilaba entre los 80 y 85°C, esto duró 35 minutos aproximadamente. Para la fase sólida, ésta también contiene lignina que es insoluble en el ácido sulfúrico que se secó a 105°C en un horno de convección por 4 horas, se pesó y se sometió a 575±25°C en una mufla por 24 horas. Para este procedimiento y al realizar los cálculos posteriores se asumió que la lignina soluble en ácido es despreciable. (Daniel Durán, 2018) Pectina Para la cuantificación de la pectina de la iguaraya se utilizó un método colorimétrico, para esto se liofilizaron las muestras de la pulpa y de las semillas de la fruta, posteriormente se molieron en un molino de cuchillas con una pantalla de 1 mm, luego se almacenaron a 5°C. A cada una de las muestras se les agregó etanol al 72% para eliminar los azúcares y posteriormente se mezclaron con EDTA al 0,5%. Para el control de la acidez y conseguir un pH de 11,5 de la mezcla se utilizó NaOH 1M, luego se bajó el pH a 5,5 agregando ácido acético 0,25M. (Meredith C. Edwards, 2012) El anterior procedimiento se realizó para romper las paredes celulares y que la pectina se pudiera disolver en la fase líquida. Luego se le agregó a cada muestra pectinasa (Aspergillus niger; 1.0 U/mg) con el fin de dividir la pectina y se pasó por un filtro y se diluyó para recuperar el ácido galacturónico. Se les agregó ácido sulfúrico al 98% a una temperatura de 5°C y se dejaron enfriar en un baño de hielo para ser calentadas a 90°C en un baño. Con el fin de propiciar la reacción de colorimetría se les añadió carbazol al 0,15%. Con un espectrofotómetro UV-VIS en su máxima absorbancia se determinó la cantidad de ácido galacturónico pasados 25 minutos de absorción. Por último, se utilizaron 0,1 gramos de pectina para hallar una relación entre el ácido galacturónico y la masa de pectina en una muestra. (Journal of Agricultural and Food Chemestry, 2010) (Daniel Durán, 2018) Obtención de extraíbles Para obtener los extraíbles anteriormente cuantificados se utilizaron dos solventes, isopropanol y etanol absolutos. Se escogieron estos dos solventes polares debido a que en otros estudios se ha evidenciado un mayor rendimiento en comparación con otros. Con estos solventes se realizaron las siguientes metodologías de extracción: Extracción supercrítica con CO2 Esta extracción con fluido supercrítico usa como principal componente el CO2 supercrítico, por su alta selectividad, la cual puede ser ajustada al modificar la presión y la temperatura. Para aumentar la efectividad del solvente se debe incrementar la presión, pero si se aumenta la temperatura disminuye la densidad y consecuentemente la efectividad se reduce. (Barrera, Carreño, Durán, & Sierra) Para obtener principios activos como antioxidantes, aceites esenciales y vitaminas, se realizó la extracción en el extractor supercrítico, en este caso a partir de muestras de la cáscara y la semilla de la iguaraya anteriormente liofilizadas y molidas. Se midió la humedad de la muestra en la termobalanza, ésta no puede ser superior al 10%, también se tamizó la muestra ya que el tamaño de partícula debe ser superior a 150µm, para que el equipo extraiga los componentes deseados sin que ocurran daños. Se introdujo parte de la muestra en unos tarros específicos que luego se introdujeron en el extractor de fluidos supercríticos de CO2 y deben estar conectados a los capilares, Luego se seleccionó el tiempo (1 hora) por el que se va a realizar la extracción y también se especificó la temperatura de 5 la extracción a 40 °C y la presión a 250 bar, la relación entre el solvente y el cosolvente en este caso era 9:1. Para estas extracciones se utilizaron como cosolventes los mencionados anteriormente, isopropanol y etanol. Se realizaron 12 extracciones 6 de la cáscara y 6 de la semilla, variando el cosolvente. Extracción en reposo Para esta extracción fue necesario utilizar 8 frascos con tapa. En los primeros 4 se agregaron 200 ml de etanol absoluto y en los otros 200 ml de isopropanol absoluto. Luego se pesaron 50g de la muestra liofilizada tanto de la pulpa-semilla como de la cáscara, se agregaron a los frascos y se dejaron por 72 horas. Por último, se utilizó un Erlenmeyer para filtrar cada una de las mezclas conservando la fase líquida que corresponde al extracto y al solvente. Caracterización fitoquímica preliminar Con el fin de determinar si la iguaraya posee algunas sustancias que son utilizadas en la medicina y otros ámbitos. A cada una de las extracciones obtenidas con los métodos mencionados anteriormente se hicieron las siguientes pruebas, Taninos Son metabolitos secundarios que se pueden encontrar en varios ejemplares del reino de las plantas. Son compuestos fenólicos que poseen propiedades antiinflamatorias y astringentes, es decir que provoca una sensación en la lengua de amargura y sequedad. Para determinar si la iguaraya poseía este metabolito fue necesario realizar una prueba con base en el cloruro férrico, que consistía en disolver el extracto obtenido de la muestra en 2 ml de etanol. Posteriormentese le adicionó una gota de solución de FeCl3 al 1%. Si se aprecia una intensificación del color de la muestra, se considera positivo para taninos. (Peña Piza, 2018) Leucoantocianidinas Son flavonoides incoloros. Para determinar si las extracciones poseen estas sustancias se tomó 1ml de cada muestra y se agregó a un tubo de ensayo, luego se le añadieron 0,5 ml de HCl concentrado. Los tubos de ensayo fueron calentados a 100°C y luego se dejaron enfriar. Por último, se les añadió 0,4 ml de alcohol amílico concentrado, se dejaron reposando mientras se separan las fases. Si la fase amílica se torna entre carmesí y rosado débil se considera positiva para leucoantocianidinas. (Cortés Escarraga & Guzmán, 2017) Saponinas Son glicósidos que poseen una estructura característica que permite que actúen como tensoactivos. (Carvajal Rojas, Hata Uribe, Martinez Sierra, & Rueda Niño, 2009) Estas sustancias poseen propiedades analgésicas, antiinflamatorias y antipiréticas. Para determinar si las muestras poseen esta sustancia se realizó una prueba que consistió en agregar NaOH a las extracciones en tubos de ensayo hasta alcanzar un pH de 13, luego se les agregó HCl y por último se agitaron los tubos. Si se presenta aparición de espuma estable por lo menos 30 minutos, se considera que es positivo para saponinas. (Montealegre Pinzón, 2011) Alcaloides Son sustancias orgánicas nitrogenadas que tienen efectos fisiológicos y poseen funciones de defensa. Para determinar si la iguaraya posee estas sustancias se realizó una prueba que consistió en hacer reaccionar las extracciones con el reactivo de Wagner. Primero fue necesario preparar el reactivo de Wagner, para esto en un balón aforado de 100 ml se disolvieron 1,27 g de yodo sublimado y se agregaron dos gotas de yoduro de potasio en 20 ml de agua, luego se aforó con agua destilada. Ya teniendo el reactivo se agregaron las extracciones a unos tubos de ensayo y se mezclaron con el extracto de Wagner. Si aparecía una precipitación rojiza, se considera positivo para alcaloides. (Peña Piza, 2018) (Cortés Escarraga & Guzmán, 2017) III. Resultados y Discusión Análisis Composicional En la tabla 1 se muestran los resultados obtenidos del análisis composicional para los principales compuestos tratados con base al peso seco. Todas las 6 muestras se midieron por triplicado, siguiendo los protocolos NREL y se realizó un promedio con su debida desviación estándar. Pulpa y Semilla Cáscara % Sólidos Totales 89,9±0,23 91,9±0,10 % Cenizas 5,8±0,66 7,1±0,86 % Extraíbles H20 26,4±0,10 10,1±0,01 % Extraíbles Etanol 24,9±0,11 9,3±0,52 % Proteína 10,6 5,6 % Lignina 53,2±0,55 20,2±0,43 % Celulosa 3,3±0,18 6,7±0,04 % Hemicelulosa 9,2±1,55 27,4±3,12 % Pectina 0 22,2±0,52 Tabla 1. Resumen de los principales compuestos obtenidos para la iguaraya con base en el peso seco. Se van a analizar algunos de estos resultados comparándolos con la literatura de la pitahaya ya que hace parte de la familia Cactácea a la que pertenece la iguaraya. Esto se planteó debido a la falta de información que se tiene sobre esta fruta. El porcentaje de sólidos totales tanto para la pulpa- semilla como para la cáscara es elevado comparado con los resultados de la literatura para la cáscara de pitahaya que corresponde a 6,98% y al de la piña que corresponde a 13,6%. Hay mayor cantidad de sólidos totales en la cáscara que en la pulpa, según la literatura en la mayoría de las frutas se presenta esta relación. Este valor está sujeto a las demás características composicionales de la fruta y a la temperatura a la que fueron secadas las muestras. (Jibaja Espinosa, 2014) En cuanto al porcentaje de cenizas, se puede notar que es bastante similar entre pulpa-semilla y cáscara y que estos son menores que el registrado para la pitahaya 19,6%. (Durán, Figueroa, Gualdrón, & Sierra, 2018) Utilizando los dos solventes descritos, en la tabla para la determinación del porcentaje de extraíbles se observa que es mayor para la pulpa-semilla que para la cáscara en los dos casos. De la extracción con agua se recuperan los azúcares de la fruta y de la extracción con etanol antioxidantes y otro tipo de sustancias. Al comparar los porcentajes obtenidos para los dos solventes se puede notar que son mayores los que se recuperan con H2O, por esto se puede pensar que la fruta tiene una mayor cantidad de azúcares. En la literatura se registra que en cada iguaraya hay en promedio 2,1g de proteína. Sabiendo que una de estas frutas pesa aproximadamente 50g, se puede determinar que el porcentaje de proteína registrado en este articulo corresponde a 4,2%, este es similar al resultado obtenido en este estudio para la cáscara de la Iguaraya. (Instituto colombiano de bienestar familiar, 2015) Al comparar el resultado obtenido para el porcentaje de proteína en la cáscara se comparó con el de la pitahaya que corresponde a 5,06%, estos valores son bastante similares. Estos resultados se asemejan a los encontrados para la cáscara del banano que tienen un valor de 7,7%. (Durán, Figueroa, Gualdrón, & Sierra, 2018) El porcentaje de lignina obtenido para la cáscara de la iguaraya se compara con el de la cáscara de la pitahaya que corresponde a 27,56%, se puede notar que este es ligeramente mayor al de la iguaraya, esta similitud se debe a que las dos frutas pertenecen a la familia Cactácea. Si se compara con una fruta de otra familia como la piña se puede notar una diferencia significativa ya que para ésta se reporta un valor de 3,34%. El porcentaje obtenido de lignina para la pulpa-semilla es mayor al de la cáscara. El alto porcentaje de esta sustancia sugiere un alto potencial para la producción de enzimas ligninolíticas con carbón activado de alta porosidad. (Barrera, Carreño, Durán, & Sierra) Al comparar los resultados obtenidos para el porcentaje de celulosa de la pulpa-semilla con los de la cáscara se puede notar que es mayor el de cáscara y que a su vez es menor que el registrado en la literatura para la cáscara de la pitahaya que corresponde a 15,4&. En cuanto al porcentaje de hemicelulosa, se puede observar que es menor en la pulpa-semilla que en la cáscara y que estos dos son superiores a los registrados en la literatura para la cáscara de la pitahaya. El alto porcentaje de hemicelulosa en la iguaraya sugiere que esta fruta tiene un alto potencial para la producción de bioetanol celulósico, biometano y producción de enzimas celulolíticas. (Durán, Figueroa, Gualdrón, & Sierra, 2018) 7 Cuando se observa el resultado obtenido para el porcentaje de pectina correspondiente a la pulpa- semilla, se puede notar que la fruta no tiene esta sustancia, sin embargo, este valor difiere del registrado en la literatura, donde se reporta que hay 3,1g de pectina en cada fruta, lo que corresponde al 6,2%. (Instituto colombiano de bienestar familiar, 2015) Esto puede deberse a errores en el seguimiento del protocolo. El porcentaje obtenido para la cáscara varía significativamente con el de la pulpa-semilla, y al compararlo con el de la cáscara de la pitahaya se puede notar que son similares ya que este valor corresponde a 18,1%. Estos valores son altos comparados con los de las cáscaras de otras frutas como el mango, el banano y la piña. El valor de la pectina encontrado en la cáscara de la iguaraya sugiere que al extraer esta sustancia de la fruta podría ser utilizada para la fermentación de pectinasas, también para la adsorción de compuestos metálicos y orgánicos, esto se debe a la estructura ya que posee grupos hidroxilo y carboxilo. (Barrera, Carreño, Durán, & Sierra) Obtención de extraíbles En la tabla 2 se muestran los resultados obtenidos con el extractor supercrítico a 40°C, 250 bar y una relación 9:1, variando el cosolvente.Estas pruebas se realizaron por triplicado. Muestras Peso muestra (g) Cosolvente Volumen extracto (ml) PyS 1 6,49 Etanol 2,5 2 6,64 0,6 3 6,46 0,3 4 6,47 Isopropanol - 5 6,61 - 6 6,56 - C 7 7,77 Etanol 6,9 8 7,94 3,1 9 7,78 2,3 10 7,39 Isopropanol 3,2 11 7,71 2,6 12 7,49 5,3 Tabla 2. Resultados obtenidos en la extracción supercrítica variando el cosolvente. En la tabla 2 se observa que la mayor cantidad de extracto obtenido tanto para la pulpa-semilla como para la cáscara se obtuvo utilizando como cosolvente el etanol. En el análisis composicional se determinó que la cantidad de extraíbles de la fruta es mayor en la pulpa-semilla, con este resultado se esperaría que los volúmenes extraídos sean menores para la cáscara. Sin embargo, como se observa en la tabla se obtuvo mayor recuperación de extraíbles en la cáscara, esto puede deberse a dos razones. Al tamizar la muestra liofilizada de pulpa-semilla con la de cáscara se pudo notar una diferencia significativa en el tamaño de partícula, este es menor en la muestra de la cáscara, por lo tanto, hay una menor resistencia a la transferencia de masa lo que facilita el acceso del solvente y cosolvente a la muestra generando una mayor cantidad de extracto. Se podría pensar en disminuir el tamaño de partícula de la muestra indefinidamente para obtener una mayor extracción, sin embargo, se debe tener en cuenta que para evitar daños en el extractor supercrítico el tamaño debe ser superior a 150µm. (Barrera, Carreño, Durán, & Sierra) Por otro lado, los dos solventes utilizados son polares, esto quiere decir que son afines a estas sustancias como los antioxidantes y las vitaminas, que por los resultados obtenidos en los volúmenes de extracto se podría decir que hay mayor cantidad de estos componentes en la cáscara que en la pulpa- semilla. Al observar las muestras liofilizadas se evidenció que la muestra de pulpa-semilla tiene más aceites y ceras que la de la cáscara, por lo tanto, si se quiere mejorar el rendimiento de extraíbles en la pulpa-semilla se debe utilizar un cosolvente apolar, ya que estos son afines a sustancias lipofílicas presentes en la muestra. (Beltrán Delgado, Morris Quevedo, De la Cruz, Quevedo Morales, & Bermudez Savón, 2013) En la ilustración 3, se muestra la unión de los residuos obtenidos de la extracción supercrítica de la pulpa-semilla utilizando los dos solventes. 8 Ilustración 3. Residuos de la extracción supercrítica de la pulpa- semilla. Se observa una masa compacta aparentemente viscoelástica, esto puede deberse a la cantidad de lípidos presentes. Como se explicó anteriormente, el uso de un cosolvente polar impidió la extracción de estos componentes apolares. Esta imagen soporta lo dicho anteriormente. En cuanto a la eficiencia de los dos métodos de extracción utilizados, se evidencia una diferencia significativa en la coloración de los extractos. Esto se visualiza en la ilustración 4. Ilustración 4. A la izquierda extraíbles por método de reposo y a la derecha por método supercrítico. La diferencia en la intensidad de los colores en principio se debe a que el extracto por el método de reposo contiene gran cantidad de solvente en comparación con el extracto por el método supercrítico. Para obtener los extractos por el método de reposo más concentrados es necesario realizar un proceso de separación adicional como una rotoevaporación, teniendo en cuenta que el solvente tiene una volatilidad mayor que los extraíbles. (Prieto, Gonzáles, & Abella, 2011) Por otro lado, con el método supercrítico fue posible obtener extraíbles con menor cantidad de solvente. Con lo dicho anteriormente se concluye que es más eficiente el método de extracción supercrítica, teniendo en cuenta que favorece el proceso de separación modificando las condiciones de operación como la presión, esto se ve reflejado en un mayor gradiente de densidad en la muestra. (Yousefi, Rahimi-Nasrabadi, Pourmourtavazi, & Wysowoski, 2019) Caracterización fitoquímica preliminar Los resultados obtenidos para las pruebas correspondientes a la caracterización fitoquímica se resumen en la tabla 3. Estas pruebas se realizaron en la extracción con etanol ya que con isopropanol como solvente no se obtuvo volumen de extracto en la extracción supercrítica. Tabla 3. Caracterización fitoquímica preliminar En cuanto a la pulpa-semilla, se identificó la presencia de leucoanticianidinas y saponinas. Estos resultados concuerdan con los encontrados en la literatura para la pitahaya. Sin embargo, en este artículo se evidencia también la presencia de taninos y alcaloides. Por otro lado, en los resultados obtenidos para la cáscara se identificaron como positivas no solo las pruebas para leucoanticianidinas y saponinas, sino que también para taninos y alcaloides. Finalmente, estas pruebas no se vieron afectadas por el método de extracción utilizado teniendo en cuenta que los resultados de estas pruebas para los extractos del método de reposo y supercrítico fueron similares. Aun así, como se explicó anteriormente la diferencia radica en la concentración de los extractos siendo mayor en los extraídos por el método supercrítico lo que se pudo corroborar con los resultados de la 9 caracterización fitoquímica ya que, aunque las pruebas coinciden, la intensificación de algunas de las propiedades en la muestra tales como la cantidad de espuma, intensidad del color y la abundancia de precipitaciones son mayores para el extracto por supercrítico. IV. Alternativas de diseño de producto Con base en los resultados obtenidos para la iguaraya por medio del análisis composicional y la caracterización fitoquímica, se recomienda el diseño y la formulación de algunos productos de interés con el fin de darle valor agregado a esta fruta para impulsar el desarrollo sostenible de la comunidad Wayuu. Con el alto contenido de material volátil reportado para la cáscara se podría utilizar como una fuente de energía renovable (biomasa) en procesos de conversión térmica, termoquímica y bioquímica. (Chandy, 2017) Por otro lado, en los resultados se pudo observar un gran contenido de extraíbles tanto en la pulpa-semilla como en la cáscara de la fruta, esto tiene un alto grado de interés en la industria cosmética, de alimentos, entre otras debido a los antioxidantes y aceites esenciales, los cuales son utilizados en productos como bloqueadores, cremas y cosméticos. (Lummiss, y otros, 2019) Por último, se determinó que el contenido de lignina en la pulpa-semilla de la iguaraya es significativamente alto. Gracias a esta propiedad de la fruta, podría ser usada sustituyendo productos petroquímicos como el plástico y los fenoles. También se podría utilizar para nuevos productos como adsorbentes y fibras de carbón. (Lignol, 2012) V. Conclusiones Se identificaron posibles alternativas para el diseño de productos de interés a partir de la pulpa-semilla y de la cáscara de la iguaraya con el fin de darle un valor agregado a la fruta para diversificar y fortalecer las fuentes de ingresos de la comunidad Wayuu. Fue posible caracterizar la pulpa-semilla y cáscara de la iguaraya usando los protocolos NREL para el análisis composicional de biomasa, obteniendo valores puntuales correspondientes al contenido de material volátil, cenizas, entre otros. Se logró evidenciar el desempeño de los dos diferentes métodos de extracción como lo son en reposo y extracción supercrítica con CO2, identificando la eficiencia de cada uno de éstos para la obtención de extraíbles. Utilizando isopropanol y etanol que son solventes polares se obtuvieron extraíbles afines a este tipo de sustancias. Sin embargo, si se quieren extraer lípidos se recomiendael uso de solventes apolares ya que estos son lipofílicos. Fue posible realizar una caracterización fitoquímica para la identificación de ciertas sustancias en los extractos obtenidos, tales como alcaloides, taninos, saponinas, entre otros. Estos compuestos poseen diferentes propiedades que están asociadas a antiinflamatorios, analgésicos, antipiréticas, entre otras. Además, al ser una fruta exótica su uso como base para diferentes alimentos y bebidas podría aumentar el interés del consumidor. VI. Referencias Alvaro Jaramillo Robledo, B. C. (2000). DISTRIBUCIÓN DE LA PRECIPITACIÓN EN COLOMBIA ANALIZADA MEDIANTE CONGLOMERACIÓN ESTADÍSTICA. Recuperado el 10 de Febrero de 2019, de http://biblioteca.cenicafe.org/bitstream/10778/97 1/1/arc051%2802%29102-113.pdf Barrera, D. M., Carreño, L., Durán, D., & Sierra, R. (s.f.). Recuperación de aceite de las semillas de mango (Mangifera índica), procedentes de desechos industriales, usando extracción supercrítica con CO2 . Beltrán Delgado, Y., Morris Quevedo, H., De la Cruz, R., Quevedo Morales, Y., & Bermudez Savón, C. (Junio de 2013). Contenido de fenoles totales en extractos de pleurotus obtenidos con 10 solventes de diferente polaridad. Obtenido de http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S0864- 03002013000200001&script=sci_arttext&tlng=p t Carvajal Rojas, L., Hata Uribe, Y., Martinez Sierra, N., & Rueda Niño, D. (2009). Análisis fitoquímico preliminar de hojas, tallos y semillas de cupatá (Strychnos Schultesiana Krukoff). Revista Colombia Forestal Vol. 12 , 161-170. Chandy, K. T. (13 de Septiembre de 2017). Biomass as a source of energy. Obtenido de https://krishijagran.com/featured/biomass-as-a- source-of-energy/ Cortés Escarraga, M., & Guzmán, L. E. ( 2017). Reconocimiento y separación de alcaloides presentes en las hojas de borrachero (Brugmansia arborea) usando cromatografía de capa fina (TLC). Ibagué. Departamento de Biología, Universidad Nacional de Colombia. (5 de Octubre de 2006). Uso, Manejo y Conservación de "yosú", Stenocereus griseus (Cactaceae), en la Alta Guajira Colombiana. Recuperado el 10 de Febrero de 2019, de http://www.scielo.org.co/pdf/abc/v12n1/v12n1a 8.pdf Durán, D., Figueroa, Á., Gualdrón, M. A., & Sierra, R. (17 de Mayo de 2018). POTENTIAL OF TROPICAL FRUIT WASTE IN BIOENERGY PROCESSES AND BIOPRODUCTS DESIGN. Bogotá: Universidad de los Andes. Recuperado el 11 de Diciembre de 2018 Instituto colombiano de bienestar familiar. (Diciembre de 2015). Tabla de composición de alimentos colombianos. Obtenido de https://www.minsalud.gov.co/sites/rid/Lists/Bibl iotecaDigital/RIDE/INEC/IETS/tabla-de- composicion-alimentos-colombianos-2015.pdf Jibaja Espinosa, L. M. (2014). Determinación de la capacidad antioxidante y análisis composicional de harina de cáscaras de mango (Mangifera índica), variedad "criollo". Trujillo: Cientifi-k . Journal of Agricultural and Food Chemestry. (Julio de 2010). Compositional Analysis of Lignocellulosic Feedstocks. 1. Review and Description of Methods. Recuperado el 7 de Marzo de 2019, de https://www.researchgate.net/publication/45422 693_Compositional_Analysis_of_Lignocellulosi c_Feedstocks_1_Review_and_Description_of_ Methods Lignol. (12 de Octubre de 2012). Lignin - A renewable chemical feedstock for the future. Obtenido de https://www.bio.org/sites/default/files/Rushton.p df Lorenzen, T. (2011). La iguaraya. Recuperado el 11 de Febrero de 2019, de https://asawaa.com/la- iguaraya/ Lummiss, J., Oliveira, K., Pranckervicius, A., Santos, A., dos Santos, E., & Fogg, D. (2019). Chemical plants: High.value Molecules from essential oils . Journal of the american chemical society. Meredith C. Edwards, J. D. (14 de Junio de 2012). Pectin-rich biomass as feedstock for fuel ethanol production. Recuperado el 5 de Marzo de 2019, de https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC 3396330/ Montealegre Pinzón, C. (2011). Etnobotánica preliminar del espingo (Ocotea quixos (Lam) Kosterm) en la medicina tradicional indígena inga, pruenas fitoquímicas y evaluación de la actividad antimicrobiana. Bogotá D.C.: Pontificia Universidad Javeriana. National Renewable Energy Laboratory. (17 de Julio de 2005). Determination of Extractives in Biomass. Recuperado el 13 de Febrero de 2019, de https://www.nrel.gov/docs/gen/fy08/42619.pdf National Renewable Energy Laboratory. (5 de Mayo de 2008). Determination of Protein Content in Biomass . Recuperado el 20 de Febrero de 2019, de https://www.nrel.gov/docs/gen/fy08/42625.pdf National Renewable Energy Laboratory. (Abril de 2008). Determination of Structural Carbohydrates and Lignin in Biomass . Recuperado el 25 de Febrero de 2019, de https://www.nrel.gov/docs/gen/fy13/42618.pdf National Renewable Energy Laboratory. (3 de Marzo de 2008). Determination of Total Solids in Biomass and Total Dissolved Solids in Liquid Process Samples. Recuperado el 13 de Febrero de 2019, 11 de https://www.nrel.gov/docs/gen/fy08/42621.pdf Peña Piza, M. A. (2018). Aprovechamiento del residuo sólido de la cáscara de la Passiflora edulis sims. Bogotá. Prieto, R., Gonzáles, G., & Abella, J. (2011). Extracción con ultrasonido de compuestos fenólicos presentes en la cáscara de uva variedad isabella (vitus labrusca). Bogotá D.C.: Universidad de la Sabana. Ricardo R. Rico, Universidad de los Andes (Venezuela) . (Enero de 1996). Mapa y análisis de la vegetación xerófila de las lagunas de Caparú, cuenca media del río Chama, Estado Mérida. Recuperado el 1 de Marzo de 2019, de https://www.researchgate.net/publication/26409 726_Mapa_y_analisis_de_la_vegetacion_xerofil a_de_las_lagunas_de_Caparu_cuenca_media_de l_rio_Chama_Estado_Merida Weather Spark. (s.f.). El clima promedio en Rioacha. Recuperado el 11 de Febrero de 2019, de https://es.weatherspark.com/y/25356/Clima- promedio-en-Riohacha-Colombia-durante-todo- el-a%C3%B1o Yousefi, M., Rahimi-Nasrabadi, M., Pourmourtavazi, S. M., & Wysowoski, M. (2019). Supercritical fluid extraction of essential oils. Trends in analitical chemestry. VII. Anexos Extracciones en reposo En la primera imagen se observan las extracciones usando el etanol como solvente y en la segunda imagen usando el propanol. Los 2 frascos a la izquierda de las dos imágenes muestran los extractos obtenidos para la pulpa-semilla y a la derecha para la cáscara. Extracción supercrítica En las siguientes imágenes se muestran los extractos obtenido por medio del extractor supercrítico los 5 primeros usando como cosolvente el etanol y los otros 5 usando isopropanol. Prueba taninos Prueba de taninos usando como solvente el etanol en la primera imagen y en la segunda isopropanol, las dos primeras para la pulpa-semilla y las ultimas dos para la cáscara usando las extracciones por el método en reposo. 12 Prueba de leucoantocianidinas En las primeras imágenes se puede evidenciar el extracto antes de agregar el alcohol amílico, los tubos de ensayo del lado izquierdo corresponden a los extractos de la pulpa-semilla y los del lado derecho para la cáscara. En la primera imagen usando como solvente el etanol y en la segunda el isopropanol. Estas pruebas fueron hechas con los extractos obtenidos por medio de la extracción en reposo. Después del alcohol amílico
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