Valorización de un subproducto del procesamiento agroindustrial de guayaba (Psidium guajava) mediante la extracción de compuestos antioxidantes (polifenoles y carotenoides)

Abstract

En el presente estudio se planteó como objetivo desarrollar un proceso, a escala de laboratorio, con las mejores condiciones para la extracción batch sólido-líquido de los polifenoles y carotenoides presentes en un subproducto del procesamiento agroindustrial de guayaba, utilizando una mezcla de etanol-agua como disolvente, para la obtención de un extracto líquido rico en antioxidantes que permitiera la valorización de este material. Como primera fase, se determinó la relación S:L utilizando un sistema de balones de fondo plano con condensadores y pastillas de agitación, los cuales se encontraban inmersos en baños maría; se trabajó a un pH de 4,50; a una T de 47,5°C y a un %EtOH de 62,5%. Se ensayaron los tratamientos 1:5, 1:8, 1:10, 1:15 y 1:20. Posteriormente, se realizaron cinéticas en un reactor bajo las mismas condiciones y con una duración de 8 horas, utilizando las relaciones que presentaron una mayor concentración (1:5) y un mayor rendimiento de extracción de polifenoles totales (1:15). Para las cinéticas,se realizaron regresiones no lineales con dos modelos matemáticos: de primer orden y de dos velocidades. Con el primer modelo, se definió un tiempo de extracción de 35 minutos y la relación 1:5 como la más promisoria, pues esta permitió obtener extractos 60% más concentrados respecto a la 1:15 y tan solo una diferencia en tiempo de extracción de 11 minutos adicionales. Los parámetros de ajuste del modelo anterior fueron: R2-adj=0,8837 y pmodelo <0,0001, con un 95% de confianza. Sin embargo, en un análisis posterior de los datos se obtuvo que el sistema se ajusta mejor a un modelo de dos velocidades, pues los parámetros fueron: R2-adj=0,9827; pmodelo<0,0001, con un 95% de confianza. El proceso de extracción, utilizando un reactor, fue optimizado tomando en cuenta los factores T, pH y %EtOH, en función de la extracción de polifenoles totales (PTs), carotenoides totales (CTs) y turbidez (Tb), mediante la realización de superficies de respuesta con un Diseño Central Compuesto Rotable (DCCR). Las condiciones que maximizan la extracción de CTs y minimizan la Tb fueron un pH de 7,00; una T de 47,5 °C y un %EtOH de 95,0 %; obteniéndose una concentración de 5 100 μg Eβ-C/ L. Para este modelo se obtuvieron los siguientes parámetros de ajuste: R2-adj=0,9357; pfa=0,3202 y pmodelo=9,32x10- 10, con un 95% de confianza. De igual forma, las condiciones que maximizan la extracción de PTs fueron un pH de 2,00; una T de 65,0 °C y un %EtOH de 46,2 %; obteniéndose una concentración de 1 141 mg EAG/L. Para este modelo se obtuvieron los siguientes parámetros de ajuste: R2-adj=0,9142; pfa=0,1148 y pmodelo=2,11x10-7, con un 95% de confianza. Para la extracción de PTs se determinó que el rendimiento obtenido es de 67 ± 12 % respecto a la cantidad total presentes en el SG. Se recomienda realizar una segunda etapa de extracción para recuperar los polifenoles de la torta de prensado, lo cuales suman un 26 ± 13 %. Los resultados del presente estudio indican que fue posible la obtención de condiciones preliminares de proceso para la extracción de polifenoles totales a partir de un subproducto agroindustrial de guayaba; tomando en cuenta la concentración de los extractos obtenidos y los rendimientos, se considera que esta es una oportunidad atractiva para la valorización de este subproducto.