Recuperación de compuestos fenólicos solubles e insolubles a partir de residuos del procesamiento de la nuez : perfil fenólico y actividad antioxidante

Abstract

Estos últimos años la agroindustria de la nuez, semilla de gran importancia económica para Chile, por ser uno de los principales productores a nivel mundial, ha venido creciendo notablemente debido a la tendencia del consumidor de elegir alimentos saludables de origen vegetal. A consecuencia de ello, se ha venido generando significativas cantidades de desechos o residuos agroindustriales, resultantes del proceso agroindustrial. Su importante contenido en compuestos bioactivos de tipo fenólicos los han convertido en materias primas secundarias valoradas siendo posible la recuperación de sus compuestos con potencial antioxidante promoviendo la economía circular. Es por ello que, el objetivo del presente estudio fue caracterizar el residuo de la bebida vegetal de nuez (RBVN) y nuez desgrasada (ND) respecto a sus compuestos fenólicos con vías a potenciar la aplicación de estos residuos como fuente de compuestos bioactivos con potencial antioxidante. Se realizó la extracción de las fracciones de fenoles solubles (libres, esterificados y eterificados) e insolubles. Fue necesario realizar una hidrólisis alcalina y ácida para poder recuperar las fracciones de fenoles solubles esterificados y eterificados, respectivamente. Asimismo, para la obtención de la fracción insoluble se aplicó una hidrólisis alcalina. Se obtuvieron cuatro extractos por cada muestra (RBVN y ND), haciendo un total de ocho extractos. Los compuestos fenólicos totales (CFT) y la actividad antioxidante de las fracciones de fenoles tanto solubles como insolubles de ambas muestras fueron analizados mediante Folin-Ciocalteu y los métodos FRAP y ORAC, respectivamente. Asimismo, la identificación cualitativa y cuantitativa de los compuestos fenólicos presentes en el RBVN fue llevada a cabo por cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas (UPLC-MS/MS). A partir de la ND, el mayor contenido estimado de fenoles totales fue encontrado en la fracción libre (384,51 mg EAG/100 g p.s.) mientras que la fracción insoluble de los RBVN fue la que presentó el mayor contenido de fenoles totales (167,95 mg EAG/100 g p.s). Se mostró una correlación significativa entre CFT y FRAP, donde la fracción libre de la ND presentó el mayor poder reductor (887,56 μmol ET/g). Además, el valor ORAC total de la ND (132,20 μmol ET/g) fue el doble del RBVN (66,25 μmol ET/g), donde las fracciones insolubles de la ND y RBVN representaron el 38,17 y 31,45 % del valor ORAC total respectivamente. Diez compuestos fenólicos entre ácidos fenólicos (6) y flavonoides (4) fueron identificados y cuantificados en el RBVN, de los cuales el ácido gálico fue el más representativo (3768,68 μg/100 g p.s.). La biochanina A fue identificada por primera vez en el RBVN. Por lo tanto, el RBVN puede ser considerado una fuente potencial para el desarrollo de aditivos alimentarios antioxidantes y/o nutracéuticos.

In recent years, the walnut agroindustry, a seed of great economic importance for Chile as one of the main producers worldwide, has been growing significantly due to the consumer trend of choosing healthy foods of vegetable origin. As a result, significant amounts of agro-industrial waste or residues resulting from the agro-industrial process have been generated. Their important content in bioactive compounds of phenolic type have turned them into valued secondary raw materials, being possible the recovery of their compounds with antioxidant potential promoting the circular economy. Therefore, the aim of the present study was to characterize the walnut plant-based beverage residue (WPBR) and defatted walnut (DW) with respect to their phenolic compounds in order to enhance the application of these residues as a source of bioactive compounds with antioxidant potential. The extraction of the soluble (free, esterified and etherified) and insoluble phenol fractions was carried out. Alkaline and acid hydrolysis was necessary to recover the esterified and etherified soluble phenol fractions, respectively. Likewise, an alkaline hydrolysis was applied to obtain the insoluble fraction. Four extracts were obtained for each sample (DW and WPBR), making a total of eight extracts. Total phenolic compounds (TPC) and antioxidant activity of both soluble and insoluble phenol fractions of both samples were analyzed by Folin-Ciocalteu, FRAP and ORAC methods, respectively. Furthermore, qualitative and quantitative identification of the phenolic compounds present in the WPBR was carried out by liquid chromatography coupled to mass spectrometry (UPLC-MS/MS). From DW, the highest estimated content of total phenols was found in the free fraction (384,51 mg GAE/100 g p.s.) while the insoluble fraction of WPBR presented the highest content of total phenols (167,95 mg GAE/100 g m.s). A moderate correlation was shown between TPC and FRAP, where the free fraction of DW showed the highest reducing power (887,56 μmol ET/g). Furthermore, the total ORAC value of DW (132,20 μmol TE/g) was twice that of WPBR (66,25 μmol TE/g), where the insoluble fractions of DW and WPBR represented 38,17 and 31,45 % of the total ORAC value, respectively. Ten phenolic compounds including phenolic acids (6) and flavonoids (4) were identified and quantified in the WPBR, of which gallic acid was the most representative (3768,68 μg/100 g p.s.). In addition, biochanin A was identified for the first time in the WPBR. Therefore, WPBR could be considered a potential source for the development of antioxidant and/or nutraceutical food additives.