Tecnologías disponibles para la extracción, concentración y/o fraccionamiento del conjunto de fitoquímicos que componen el grupo de compuestos menores en el aceite de palma

Por:

Alexis Gonzalez Diaz,
Jesús Alberto García Núñez,

Programa de Procesamiento, Área de Calidad y Usos de Cenipalma.

A continuación, la séptima de un total de siete notas técnicas que estuvieron siendo publicadas semanalmente en El Palmicultor, y que tienen como objetivo destacar las características y las propiedades funcionales del grupo de fitoquímicos de mayor preponderancia en el aceite de palma.

En esta oportunidad, se hará un recorrido breve por las técnicas y tecnologías empleadas de manera recurrente para la obtención de extractos ricos en fitoquímicos de palma, o de extractos ricos en fracciones aisladas de compuestos específicos a partir de este mismo tipo de aceite.

Extracción, concentración y/o fraccionamiento del conjunto de fitoquímicos que componen el grupo de compuestos menores en el aceite de palma

En conjunto, la vitamina E (α‒, β‒, δ‒ y γ‒tocoferol + α‒, β‒, δ‒ y γ‒tocotrienol), los carotenoides (fitoeno, fitoflueno, cis‒β‒caroteno, β‒caroteno, α‒caroteno, cis‒α‒caroteno, ζ‒caroteno, γ‒caroteno, δ‒caroteno, neurosporeno, β‒zeacaroteno y licopeno), los fitoesteroles (colesterol, brassicasterol, estigmasterol, β‒sitosterol, δ‒5‒avenasterol, δ‒7‒estigmastenol y δ‒7‒avenasterol), el escualeno, el contenido total de compuestos fenólicos, los alcoholes alifáticos, los fosfolípidos, los alcoholes isoprenoides, los metil esteroles, las ubiquinonas y ciertos hidrocarburos alifáticos, constituyen el grupo de compuestos menores en el aceite de palma crudo, representando aproximadamente un 1% de su peso.

La Figura 1 muestra algunas de las propiedades benéficas para la salud, del conjunto de fitoquímicos de mayor relevancia en el aceite de palma, tomado de diferentes estudios. Tales propiedades, hacen del aceite de palma un producto versátil con cualidades biológicas interesantes y lo potencializan como uno de los aceites con más abundancia en fitoquímicos cuando es comparado con otros aceites de fuentes vegetales obtenidos tanto de semillas oleaginosas (p.ej. girasol, soja y colza), como de frutos oleaginosos (p.ej. fruto de palma, aceituna, nuez, almendra y pistacho).

Para la segregación de fitoquímicos de valor biológico a partir de diferentes materiales naturales, incluyéndose, pero no limitándose,  al aceite de palma y a otros aceites vegetales (p.ej., oliva, soja, girasol, entre otros), y a semillas oleaginosas, diferentes tecnologías han sido desarrolladas y aplicadas para la obtención de productos con altos niveles de pureza y buenos rendimientos en cuanto al contenido de tocoferoles, tocotrienoles, carotenoides, metil esteroles, isoprenoides (escualeno), ubiquinonas (Coenzima Q10), fitoesteroles, fenoles, polifenoles y otros antioxidantes. A continuación, se realiza un breve recorrido abordando algunas de estas tecnologías.

Para la extracción, separación o para la refinación de los fitoquímicos que se encuentran en el APC, diferentes mecanismos han sido desarrollados. Estos incluyen procedimientos como: destilación molecular con esterificación o transesterificación previa del aceite (May et al., 2007), extracción con fluidos supercríticos (Brunner et al., 2017), y cristalización y destilación molecular (Pathak et al., 2018). La extracción del conjunto de las especies de carotenoides en el APC, al igual que la obtención de fracciones ricas en tocoferoles y tocotrienoles, es llevada a cabo frecuentemente mediante la aplicación de estas tecnologías.

La obtención de un producto rico en α‒tocotrienol a partir de APC, libre de las isoformas β‒, δ‒ y γ‒ de tocotrienol y de las isoformas α‒, β‒, δ‒ y γ‒ de tocoferol, y de carotenoides, fue posible por la implementación de extracción en fase sólida y posterior fraccionamiento en lecho móvil en fase polar, en el trabajo por Oroskar et al., (2015). Choo Yuen et al., 2005), lograron la separación de escualeno, tocoferoles, tocotrienoles y escualeno por medio de un proceso multietapa que comprendía la transesterificación, destilación al vacío, saponificación, cristalización y remoción de solventes orgánicos remanentes a partir de APC. Mientras que (Soontornchatchawate et al., 2021), lograron la producción a escala piloto de vitamina E a partir de aceite de palma crudo.

Por otro lado, la obtención de fracciones ricas en carotenoides y compuestos fenólcios, a partir de aceite de palma crudo y de otros materiales de origen natural, ha sido posible gracias a la implementación de tecnologías como:

1. Extracción acelerada con disolventes (Zaghdoudi et al., 2015)
2. Extracción asistida con campo eléctrico pulsado y campo eléctrico moderado (Jaeschke et al., 2016).
3. Extracción asistida con complejos enzimáticos (Sowbhagya & Chitra, 2010).
4. Extracción asistida por microondas (Hiranvarachat & Devahastin, 2014); y por ultrasonido(Tsiaka et al., 2015).
5. Extracción con disolventes verdes (Yara-Varón et al., 2016).
6. Extracción con líquidos a presión (Kwang et al., 2010).
7. Extracción con Soxhlet (Cardenas-Toro et al., 2015).
8. Extracción líquida a presión atmosférica con maceración (Mezzomo et al., 2011).
9. Extracción por implementando dióxido de carbono en estado supercrítico (Zaghdoudi et al., 2016).

De otro lado, otros autores resaltan las bondades de tecnologías como:

1. Extracción acelerada con disolventes (Gomes et al., 2017).
2. Extracción asistida con complejos enzimáticos (Schroyen et al., 2015).
3. Extracción asistida con ultrasonidos (Altemimi et al., 2016 y microondas (Setyaningsih et al., 2015).
4. Extracción con fluidos supercríticos (Rodríguez-Solana et al., 2015).
5. Extracción con líquidos a presión (Tripodo et al., 2018).
6. Extracción sólido-líquido (Moreira et al., 2020).
7. Micro, nano y ultrafiltración (Conidi et al., 2017).

Por otra parte, el conjunto de fitoesteroles y el escualeno han sido extraídos de diferentes fuentes naturales (p.ej., aceites, semillas oelaginosas) implementando dióxido de carbono en estado supercrítico (Dąbrowski et al., 2019). Siendo los ácidos grasos destilados de palma y de oliva, materiales prometedores como fuentes potenciales para la extracción de ambas sustancias (Bouriakova et al., 2020; Tarhan & Kara, 2019).

Además de esto, dentro de las técnicas más utilizadas para la cuantificación de los compuestos mencionados anteriormente se destacan la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC – High-Performance Liquid Chromatography, por sus siglas en inglés) acoplada a detectores de arreglo de diodos (DAD) y de fluorescencia (DFL), cromatografía de gases con detector de ionización de llama (FID, por sus siglas en inglés) y cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (Lozano-Grande et al., 2018) (Tabla 1).

Por último, la Tabla 1 aborda varios de los últimos avances para la extracción del principal grupo de fitoquímicos en el aceite de palma, junto con algunas perspectivas terapéuticas y ciertas maneras de conservarlos, como la encapsulación y la vehiculización en diferentes materiales y algunas de las maneras en cómo pueden dispensarse para futuros tratamientos.

Escala de nivel de preparación tecnológica (TRL) para las tecnologías de extracción de fitoquímicos a partir de fuentes naturales

Todas las tecnologías empeladas para la extracción, concentración y el fraccionamiento de fitoquímicos a partir de fuentes naturales, se consideran potencialmente aprovechables por sus excepcionales características, robustez, selectividad y especificidad. Sin embargo, algunas de ellas como la extracción asistida con ultrasonidos y microondas, la extracción con líquidos a presión y la extracción sólido-líquido, ya cuentan con valores entre 6 a 9 en la escala de nivel de preparación tecnológica (TRL, por sus siglas en inglés – Technology Readiness Level (TRL) Scale) (Tabla 2) (More et al., 2022). Por otra parte, otras tecnologías como la de extracción asistida con campo eléctrico pulsado y campo eléctrico moderado, la extracción asistida con complejos enzimáticos y la extracción con disolventes eutécticos profundos (DEP) y sus contrapartes naturales (NADES), se encuentran todavía en fase de laboratorio o piloto, con un nivel de preparación tecnológica bajo‒moderado (TRL 3 a 7) (Binnemans & Jones, 2023).

Por otra parte, otras tecnologías destinadas a la extracción de fitoquímicos a partir de materiales vegetales, como la extracción con dióxido de carbono en estado supercrítico (fluidos supercríticos), ya cuenta con un nivel de preparación tecnológica alto (TRL 8 a 9) (Ebert & Aganovic, 2022).

Lea más contenidos sobre las propiedades funcionales del grupo de fitoquímicos de mayor preponderancia en el aceite de palma

• Fitoquímicos en el aceite de palma: una mirada general al grupo menor de compuestos con valor biológico en el aceite de palma crudo
• Vitamina E (tocoferoles y tocotrienoles) en el aceite de palma
• Pigmentos carotenoides en el aceite de palma crudo: un grupo de compuestos biológicamente activos responsables directos del color rojo intenso característico de este aceite vegetal
• Fitoesteroles en el aceite de palma crudo
• Escualeno, contenido total de compuestos fenólicos y fosfolípidos en el aceite de palma crudo
• Alcoholes alifáticos, alcoholes isoprenoides, metil esteroles, ubiquinonas e hidrocarburos alifáticos en el aceite de palma crudo
• Tecnologías disponibles para la extracción, concentración y/o fraccionamiento del conjunto de fitoquímicos que componen el grupo de compuestos menores en el aceite de palma 

Referencias