Biorrefinería de compuestos bioactivos de calafate (Berberis microphylla) mediante extracción con líquidos presurizados y dióxido de carbono supercrítico, y su aplicación en la inhibición de la termooxidación lipídica de pasta de salmón impresa en 3D

Abstract

La presente investigación abordó la inestabilidad dimensional y oxidativa de matrices de salmón ricas en ácidos grasos poliinsaturados sometidas a impresión 3D y horneado, integrando biorrefinería de bagazo de calafate, extracción verde y evaluación fisicoquímica en un mismo sistema tecnológico. El objetivo fue evaluar la capacidad antioxidante de extractos obtenidos a partir de bagazo de calafate (Berberis microphylla) y su efecto protector sobre la fracción lipídica rica en PUFA de una pasta de salmón impresa en 3D y sometida a tratamiento térmico. El bagazo liofilizado se fraccionó secuencialmente mediante extracción con CO2 supercrítico y extracción con líquidos presurizados (PLE). La extracción lipídica a 400 bar y 60 °C alcanzó un rendimiento global de 14,57%, una eficiencia de recuperación de 86,20% y un ajuste cinético de R2 = 0,99. Para la fracción hidrofílica, el primer ciclo de PLE recuperó aproximadamente el 87% del rendimiento asintótico, por lo que la optimización se realizó mediante un diseño Box-Behnken monociclo. Se compararon dos óptimos de extracción por PLE: 30,5% v/v de etanol, 144 °C y 10,7 min; y 70,0% v/v de etanol, 80 °C y 6,6 min. Aunque ambos entregaron valores similares de Folin y DPPH, el segundo mostró mayor ORAC (2624,21 vs. 1380,27 μmol TE/g b.s.) y mayor contenido de antocianinas totales (763,34 vs. 51,90 mg C3G/100 g b.s.). En la pasta de salmón impresa en 3D, la retención de altura en crudo disminuyó hasta 91,6 %. Tras el horneado, la formulación con 500 ppm mostró el comportamiento más favorable: presentó la menor contracción volumétrica (36,6%) frente al control (48,6%), el menor K270 entre las muestras horneadas (0,276) y el mayor contenido de carotenoides tanto en crudo como en horneado (45,56 y 37,15 μg eq. astaxantina/g de aceite, respectivamente). En textura, las diferencias fueron más evidentes después del horneado, con aumentos de dureza, gomosidad y masticabilidad en 500–1000 ppm, aunque los máximos correspondieron a 1000 ppm. En conjunto, los resultados indican que la incorporación de extracto de calafate a 500 ppm proporcionó el mejor balance entre estabilidad dimensional post-horneado, preservación del sistema pigmentario y menor expresión de oxidación secundaria en la fracción lipídica.

This research addressed the dimensional and oxidative instability of salmon matrices rich in polyunsaturated fatty acids (PUFA) subjected to 3D printing and baking, integrating calafate bagasse biorefinery, green extraction, and physicochemical evaluation within a single technological system. The objective was to evaluate the antioxidant capacity of extracts obtained from calafate (Berberis microphylla) bagasse and their protective effect on the PUFA-rich lipid fraction of a 3D-printed salmon paste subjected to thermal treatment. Lyophilized bagasse was sequentially fractionated by supercritical CO2 extraction and pressurized liquid extraction (PLE). Lipid extraction at 400 bar and 60 °C reached a global yield of 14.57%, a recovery efficiency of 86.20%, and a kinetic fit of R2 = 0.99$. For the hydrophilic fraction, the first PLE cycle recovered approximately 87% of the asymptotic yield; therefore, optimization was performed using a single-cycle Box-Behnken design. Two optimal PLE conditions were compared: 30.5% v/v ethanol, 144 °C, and 10.7 min; and 70.0% v/v ethanol, 80 °C, and 6.6 min. Although both showed similar Folin-Ciocalteu and DPPH values, the second showed higher ORAC (2624.21 vs. 1380.27 μmol TE/g d.b.) and higher total anthocyanin content (763.34 vs. 51.90 mg C3G/100 g d.b.). In the 3D-printed salmon paste, raw height retention decreased to 91.6%. After baking, the 500 ppm formulation showed the most favorable performance: it exhibited the lowest volumetric shrinkage (36.6%) compared with the control (48.6%), the lowest K270 among baked samples (0.276), and the highest carotenoid content in both raw and baked samples (45.56 and 37.15 μg astaxanthin equivalents/g oil, respectively). Texture differences were more evident after baking, with increases in hardness, gumminess, and chewiness at 500-1000 ppm, although the highest values corresponded to 1000 ppm. Overall, the results indicate that the incorporation of calafate extract at 500 ppm provided the best balance between post-baking dimensional stability, preservation of the pigment system, and lower secondary oxidation in the lipid fraction.