Obtención de extractos antioxidantes naturales de diferente polaridad del fruto de espino maulino (Acacia caven) mediante extracción por CO2 supercrítico y acelerada por solventes

Abstract

La presente investigación se centra en la obtención de componentes bioactivos a partir del espino maulino (Acacia caven), una especie nativa de Chile, empleando métodos de extracción no contaminantes con el fin de inhibir la termooxidación aceite vegetal. Se buscó evaluar y comparar la eficacia de las técnicas de extracción con fluido supercrítico (SC-CO₂) y extracción acelerada por solventes (ASE) frente a los métodos de Soxhlet y Ultrasonido, en términos de rendimiento, concentración de compuestos bioactivos y capacidad antioxidante de los extractos obtenidos. Se optimizaron las condiciones de extracción: en SC-CO₂, se estableció una temperatura de 45°C, presión de 400 bar y una razón de vaina/semilla 30:70%; en ASE, las condiciones óptimas fueron 75°C y una relación etanol/agua de 40:60%. Al comparar SC-CO₂ con Soxhlet, este último produjo mayor rendimiento de aceite y concentración de tocoferoles, aunque SC-CO₂ fue más eficiente en tiempo de extracción (40 min versus 6 h). En el perfil de ácidos grasos, ambos métodos mostraron resultados similares, excepto en la vaina, donde SC-CO₂ presentó un mayor contenido de ácidos grasos poliinsaturados (32,88% como ésteres metílicos). El método Soxhlet, proporcionó mayores concentraciones de carotenoides y clorofila total (11,55 y 171,09 μg/g de aceite) en la vaina en comparación con la semilla y la mezcla. Al comparar ASE con Ultrasonido, ASE mostró mayores concentraciones de extracto seco y fenoles totales en todas las muestras de espino. Sin embargo, Ultrasonido mostró mayor capacidad antioxidante en DPPH para la vaina (2808,83 μmol TE/g m.s) y mezcla (282,7 μmol TE/g m.s), mientras que ASE fue más efectivo en ORAC, alcanzando 3049,39 μmol TE/g en la vaina y 1225,77 μmol TE/g en la mezcla. Asimismo, ASE destacó en la extracción de taninos, especialmente en la vaina (946,97 mg EAT/g m.s). Todas las muestras presentaron bajas concentraciones de antocianinas, destacando la vaina con el mayor contenido obtenido por Ultrasonido (0,04 mg C3G eq/g). Él residuo de la biorrefinería presentó altos porcentajes de proteínas (26,32%) y cenizas (29,87%), indicando posibles aplicaciones en la industria alimentaria. En relación con la estabilidad oxidativa, los extractos acuosos y lipídicos de la mezcla de espino demostraron ser eficaces para reducir los índices de oxidación (K232 y K270) en el aceite puro de girasol. La combinación con 0,13 mg GAE de extracto acuoso (AP+E.L+E.A.2) fue la más efectiva para disminuir el índice K232. Este estudio optimiza la obtención de antioxidantes naturales de Acacia caven, proporcionando una base para futuras aplicaciones de estos extractos en el desarrollo de productos de valor agregado y en la preservación de alimentos lipídicos.

This research focuses on obtaining bioactive components from Maulino hawthorn (Acacia caven), a native species of Chile, using environmentally friendly extraction methods to inhibit the thermo-oxidation of vegetable oil. The study aimed to evaluate and compare the efficiency of supercritical fluid extraction (SC-CO₂) and accelerated solvent extraction (ASE) against Soxhlet and Ultrasound methods in terms of yield, bioactive compound concentration, and antioxidant capacity of the extracts obtained. The extraction conditions were optimized: in SC-CO₂, a temperature of 45°C, pressure of 400 bar, and a pod/seed ratio of 30:70% were used; in ASE, the optimal conditions were 75°C and an ethanol/water ratio of 40:60%. Comparing SC-CO₂ with Soxhlet, the latter produced a higher oil yield and tocopherol concentration, althoμgh SC-CO₂ was more efficient in terms of extraction time (40 min versus 6 h). Regarding the fatty acid profile, both methods showed similar results, except for the pod, where SC-CO₂ yielded a higher content of polyunsaturated fatty acids (32.88% as methyl esters). The Soxhlet method provided higher concentrations of carotenoids and total chlorophyll (11.55 and 171.09 μg/g oil) in the pod compared to the seed and the mixture. When comparing ASE with Ultrasound, ASE resulted in higher concentrations of dry extract and total phenols in all espino samples. However, Ultrasound exhibited higher antioxidant capacity in the DPPH assay for the pod (2808.83 μmol TE/g dry matter) and the mixture (282.7 μmol TE/g dry matter), while ASE was more effective in ORAC, reaching 3049.39 μmol TE/g in the pod and 1225.77 μmol TE/g in the mixture. Additionally, ASE stood out in tannin extraction, particularly in the pod (946.97 mg TAE/g dry matter). All samples showed low anthocyanin concentrations, with the pod having the highest content obtained by Ultrasound (0.04 mg C3G eq/g). The biorefinery residue contained high levels of protein (26.32%) and ash (29.87%), indicating potential applications in the food industry. Regarding oxidative stability, aqueous and lipid extracts from the espino mixture were effective in reducing oxidation indices (K232 and K270) in pure sunflower oil. The combination of 0.13 mg GAE of aqueous extract (AP+E.L+E.A.2) was the most effective in reducing the K232 index. This study optimizes the extraction of natural antioxidants from Acacia caven, providing a basis for future applications of these extracts in developing value-added products and preserving lipid-based foods.