Caracterización y optimización de la extracción mediante fluidos supercríticos de Parastrephia sp, una herbácea medicinal folclórica del Norte Grande de Chile

Abstract

Parastrephia sp es una herbácea endémica del norte grande de Chile con una extensa historia en la medicina folclórica de las comunidades andinas, la cual ha sido traspasada a través de las generaciones hasta la actualidad siendo aun ampliamente usada para el alivio de afecciones de naturaleza inflamatoria, ya sea por sí sola o acoplada a los tratamientos de la medicina actual. Por ello, diversas investigaciones han identificado los compuestos químicos que le otorgan estas cualidades curativas, como también su efecto fisiológico en el organismo. Sin embargo, no existen estudios que hayan enfocado la optimización de los procesos de extracción para estos compuestos bioactivos con un enorme potencial en la industria. Debido a esto, el presente estudio evaluará y optimizará la extracción mediante fluidos supercríticos para Parastrephia sp haciendo una comparación con el método tradicional de maceración y obtener las condiciones óptimas que permitan la eficiente obtención de un extracto con un alto contenido de compuestos fenólicos. La metodología llevada a cabo en esta tesis enfatiza la extracción mediante fluidos supercríticos para la cual se estableció un diseño experimental mediante el uso del software estadístico Statgraphics Centurion XV con variabilidad en los factores estudiados. En todos los casos, se cuantificó el % de rendimiento, contenido de fenoles totales y actividad antioxidante. Además, se realizaron los análisis fisicoquímicos y proximales a la muestra con el fin de poder caracterizar esa herbácea. Los resultados obtenidos mostraron que Parastrephia sp posee importantes concentraciones de carbohidratos y fibras, pero se destaca su alto contenido de lípidos (41-47~%) el cual tiene un perfil de ácidos grasos abundante en grasas saturadas, pero se destaca su contenido de ácido linoleico y ácido dihomo-γ-linolenico (DGLA) los cuales son de gran importancia en la nutrición humana. Respecto a las métodos de extracción estudiados, la extracción convencional maceración mostró que Parastrephia sp es una fuente importante de compuestos polares debido al alto rendimiento de extracción (48,18%) obtenido con la mezcla Agua:Etanol como extractante. Gracias a estos resultados se pude optimizar la extracción mediante fluidos supercríticos para la obtención de compuestos fenólicos siendo los parámetros adecuados 60°C, 15 MPa de presión, y el uso de 30% de Etanol como co-solvente. Dentro del mismo contexto, las imágenes obtenidas mediante microscopía confocal muestran que la extracción supercrítica ejerce cambios estructurales en las células de Parastrephia sp permitiendo una mayor extracción de los compuestos bioactivos presentes en ella, y, a la vez, nos permitirían acondicionar las condiciones de extracción hacia las estructuras con mayores concentraciones de fenoles para propiciar mayor liberación y obtención de éstos.

Parastrephia sp is an endemic herbaceous plant from the north of Chile with an extensive history in the folkloric medicine of the Andean communities, which has been passed down through the generations to the present day and is still widely used for the relief of inflammatory conditions, either on its own or coupled to the treatments of current medicine. Therefore, several researchers have identified the chemical compounds that give it these healing qualities, as well as its physiological effect on the organism. However, there are no studies that have focused on the optimization of extraction processes for these bioactive compounds with enormous potential in the industry. Due to this, the present study will evaluate and optimize the extraction by supercritical fluids for Parastrephia sp making a comparison with the traditional method of maceration and obtain the optimal conditions that allow the efficient obtaining of an extract with a high content of phenolic compounds. The methodology carried out in this thesis emphasizes extraction by supercritical fluids for which an experimental design was established using Statgraphics Centurion XV statistical software with variability in the factors studied. In all cases, the % yield, total phenol content and antioxidant activity were quantified. In addition, physicochemical and proximate analyses were carried out on the sample in order to characterize this herbaceous plant. The results obtained showed that Parastrephia sp has important concentrations of carbohydrates and fibers, but its high lipid content (41-47~%) stands out, which has a fatty acid profile abundant in saturated fats, but its content of linoleic acid and dihomo-γ-linolenic acid (DGLA), which are of great importance in human nutrition. Regarding the extraction methods studied, conventional maceration extraction showed that Parastrephia sp is an important source of polar compounds due to the high extraction yield (48.18%) obtained with the Water:Ethanol mixture as extractant. Thanks to these results, it was possible to optimize the extraction by supercritical fluids to obtain phenolic compounds, the appropriate parameters being 60°C, 15 MPa pressure, and the use of 30% of Ethanol as co-solvent. In the same context, the images obtained by confocal microscopy show that the supercritical extraction exerts structural changes in the cells of Parastrephia sp allowing a greater extraction of the bioactive compounds present in it, and, at the same time, would allow us to condition the extraction conditions towards the structures with higher concentrations of phenols to promote greater release and obtain them.