Bio-refinación de compuestos bioactivos de alto valor antioxidante a partir de avellana chilena (Gevuina Avellana Mol) utilizando CO2 supercrítico y extracción acelerada con solventes

Abstract

La avellana chilena (Gevuina avellana Mol) es una especie nativa del sur de Chile con bajo consumo y comercialización debido a su limitada industrialización, lo que genera pérdidas significativas del recurso. Este estudio buscó valorizar descartes de semillas y cáscaras mediante la obtención de extractos bioactivos ricos en antioxidantes, con potencial para mejorar la estabilidad térmica de matrices lipídicas durante la termo-oxidación. Las extracciones se desarrollaron a través de un proceso de biorrefinería, que consistió en la extracción optimizada de compuestos lipofílicos con CO2 (scCO2) que extrajo el aceite de la muestra, y posteriormente una extracción acelerada con solventes (ASE) para la extracción de compuestos fenólicos. Los resultados indicaron un rendimiento óptimo de extracción por scCO2 de 22,37% de aceite a condiciones óptimas de 400 bar, temperatura 45°C y una mezcla semilla:cáscara 80:20. Se comparó el aceite obtenido por scCO2 con el extraído por soxhlet, y aunque se observó que la extracción por Soxhlet tenía mayor rendimiento, no hubo diferencias significativas en el contenido de tocoles (108,97 ppm vs. 102,84 ppm). El análisis del perfil de ácidos grasos destacó un alto contenido de ácidos grasos monoinsaturados en ambos aceites. La extracción por ASE obtuvo un valor máximo de 8,31 mg EAG/g de polifenoles totales, en condiciones óptimas de la extracción a 75°C y una mezcla de solventes agua:etanol de 70:30 (v/v), y una presión de 1500 PSI. Este extracto se comparó con otro obtenido por extracción asistida por ultrasonido, mostrando ASE mejores resultados en contenido de fenoles totales (7,89 vs. 2,49 mg EAG/g), antocianinas (5,57 vs. 4,99 mg eq cya-3-glu/100 g) y taninos (5,33 vs. 2,39 mg eq AT/g), así como mayor actividad antioxidante (ORAC y DPPH). Los extractos obtenidos se añadieron a una matriz lipídica de aceite de maravilla para evaluar su estabilidad frente a termo-oxidación. Las muestras tratadas mostraron menores índices de oxidación (K232, K270 y ΔK) en comparación con el aceite puro, indicando un efecto protector significativo. El residuo sólido resultante del proceso de biorrefinería presentó un alto contenido de minerales (29,35%) y proteínas (11,30%), destacándose como un subproducto útil para la formulación de alimentos saludables. Así, este estudio posiciona a la avellana chilena como una fuente prometedora de antioxidantes naturales y subproductos funcionales, contribuyendo a su valorización y reducción del desperdicio.

The Chilean hazelnut (Gevuina avellana Mol) is a species native to southern Chile with low consumption and commercialization due to its limited industrialization, which generates significant losses of the resource. This study sought to valorize seed and shell discards by obtaining bioactive extracts rich in antioxidants, with the potential to improve the thermal stability of lipid matrices during thermo-oxidation. The extractions were developed through a biorefinery process, which consisted of the optimized extraction of lipophilic compounds with CO2 (scCO2) that extracted the oil from the sample, and subsequently an accelerated solvent extraction (ASE) for the extraction of phenolic compounds. The results indicated an optimal scCO2 extraction yield of 22.37% oil at optimal conditions of 400 bar, temperature 45°C and a seed:shell mixture 80:20. The oil obtained by scCO2 was compared with that extracted by Soxhlet, and although it was observed that the extraction by Soxhlet showed higher yield, there were no significant differences in the tocol content (108.97 ppm vs. 102.84 ppm). Analysis of the fatty acid profile highlighted a high content of monounsaturated fatty acids in both oils. The hydrophilic extraction by ASE obtained a maximum value of 8.31 mg EAG/g of total phenols, under optimal extraction conditions at 75°C and a water:ethanol solvent mixture of 70:30 (v/v), at a pressure of 1500 This extract was compared with another obtained by ultrasound-assisted extraction, ASE showing better results in total phenolic content (7.89 vs. 2.49 mg EAG/g), anthocyanins (5.57 vs. 4.99 mg eq cya-3-glu/100 g) and tannins (5.33 vs. 2.39 mg eq AT/g), as well as greater antioxidant activity (ORAC and DPPH). The extracts obtained were added to a wonder oil lipid matrix to evaluate its stability against thermo-oxidation. The treated samples showed lower oxidation indices (K232, K270 and ΔK) compared to the pure oil, indicating a significant protective effect. The solid waste resulting from the biorefinery process had a high content of minerals (29.35%) and proteins (11.30%), standing out as a useful by-product for the formulation of healthy foods. Thus, this study positions the Chilean hazelnut as a promising source of natural antioxidants and functional by-products, contributing to its valorization and reduction of waste.