Optimización de los parámetros de extracción de los componentes bioactivos del residuo de caléndula desengrasada utilizando la metodología de superficie de respuesta

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Universidad Católica de Oriente

Facultad de Ingeniería

Programa de Ingeniería Industrial

Curso de Estadística II

Semestre 2018-I

Optimización de los parámetros de extracción de los componentes bioactivos del residuo de caléndula desengrasada utilizando la metodología de superficie de respuesta

Diego Arley Correa Ocampo

Santiago Alexander Tabares Jiménez

Jorge Enrique Velásquez Tabares

Fecha14 de mayo de 2018

Introducción

En la actualidad más personas se enfocan en el cuidado de la salud buscando formas alternativas atreves del uso de medicina natural para tratar diferentes afecciones. La Caléndula o Margarita es una planta que se ha utilizado desde la antigüedad en diversas aplicaciones entre ellas la medicina natural gracias a que su extracto contiene propiedades antioxidantes que se correlacionan con su contenido de polifenoles (ácido cafeico, ácido gálico, flavonoides, glucósidos acilados y flavonoides metoxilados) como consecuencia esta planta milenaria se considera una de las mayores fuentes naturales de carotenoides.

Figura 1: Flores de caléndula. Recuperado de: Utilización de flores de caléndula en salsa para carnes de Lady Elizabeth Dominguez Marín

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Planteamiento del Problema

Optimizar el proceso de extracción de caléndula desengrasada mediante la técnica, Metodología de Superficie de Respuesta (RSM) con la cual se quiere identificar las condiciones apropiadas (solvente, Tempera y tiempo) para lograr una mayor extracción de compuestos fenólicos.

Objetivo de la investigación

El objetivo del actual estudio fue investigar el efecto de la concentración de etanol, temperatura de extracción y tiempo en el rendimiento de fenoles totales (TP) y flavonoides totales (TFA), así como la actividad antioxidante (AA) de los extractos de caléndula y de optimizar los parámetros de extracción en el polvo fino de caléndula que tiene el AA usando RSM.

Marco teórico

Los estadísticos que se estudiaran en este artículo son los siguientes

(ABTS) Azinobis (ácido 3-etilbenzotiazolin-6-sulfónico): Es una técnica de medición química para conocer la capacidad antioxidante que contienen los compuestos fenólicos, en este caso se aplica a la caléndula desgrasa

(TPC) Contenido fenólico total: Indica la cantidad de grupos fenólicos que hay en una estructura de un compuesto orgánico

(TFC) Contenido total flavonoides: Indica la cantidad de pigmentos naturales presentes en los vegetales que protegen al organismo del daño producido por agentes oxidantes

(DPPH) 1,1-difenil-2-picrilhidrazilo: Es un método radical libre para la medición de antioxidantes de compuesto sintético y orgánico

Metodología y preparación de la muestra

Los pétalos de caléndula fermentada con contenido de humedad de 5.53% se trituraron en polvo fino con un rango de tamaño de 0.245-0.350 mm. El polvo de caléndula fue desgrasado mediante Soxhlet-extracción con n-hexano como disolvente (El hexano o n-hexano es un hidrocarburo alifático alcano con seis átomos de carbono. Su forma química es C6H14. También es conocido como hidruro de hexilo.)

El hexano tiene aplicación en:

• Extracción de aceites vegetales comestibles
• Producción de alimentos concentrados para consumo animal
• Disolvente para pinturas
• Disolvente para procesos químicos
• Industria del calzado

El residuo de la caléndula desgrasada se colocó a temperatura ambiente durante la noche para dejar que el n-hexano residual se libere y luego se empaquete y se almacena en la oscuridad a temperatura ambiente hasta que se use. Por lo tanto, caléndula desgrasada fue residuo utilizado como material del experimento para extraer los fenoles.

Experimentos preliminares de extracción

• El primer paso del experimento fue estudiar el efecto del disolvente sobre el rendimiento de TP y TFA. La extracción se llevó a cabo utilizando 1 g de caléndula desgrasada polvo y 30 ml de disolvente con diferente concentración de etanol (0-90%). El matraz de extracción se colocó en un baño de agua termostático a 50 ° C durante 5 h, con una frecuencia de sacudida de 80 rpm El matraz estaba cubierto para evitar la pérdida de disolvente durante la extracción. La mezcla sólido-líquido se filtró, y cada extracto filtrado se diluyó a un volumen de 50 ml con el mismo solvente de extracción, almacenado en un sitio hermético refrigerado a -20 ◦C hasta el análisis.

• El segundo paso del experimento fue evaluar el efecto de la temperatura en el rendimiento de TP y TFA. Los extractos crudos de la caléndula eran preparados usando 70% de etanol acuoso. La temperatura de extracción del segundo paso en el experimento fue evaluar el efecto de la temperatura en el rendimiento de TP y TFA. Los extractos crudos de la caléndula eran preparados usando 70% de etanol acuoso. La temperatura de la temperatura de extracción variaba de 30 a 70 ◦C y el proceso de extracción era mantener durante 5 h. El último paso del experimento fue establecer el tiempo apropiado para el procedimiento de extracción.

Optimización del procedimiento de extracción

La optimización de los parámetros de extracción de fenólicos en el residuo de caléndula desgrasada para obtener el máximo antioxidante, esta fue realizada por RSM (metodología de superficie de respuesta). El proceso independiente de las variables fueron concentración de etanol (X1), temperatura (X2), y tiempo de extracción (X3). Los niveles de los parámetros independientes se basaron en los resultados experimentales preliminares. Se seleccionó el diseño compuesto central rotativo para la optimización de variables de proceso en 5 niveles con 20 carreras, incluyendo seis repeticiones en el punto central.

El rango y niveles de las variables independientes se presentaron en sus formas codificadas en la Tabla 1.

Tabla 1

Configuración de diseño compuesto giratorio central en las formas originales y codificadas de las variables independientes (X1, X2, X3) y los resultados experimentales de TP (Y1), TFA (Y2), ABTS Actividad de barrido radical (Y3) y actividad de eliminación de radicales DPPH (Y4).

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Análisis cuantitativo

Contenido TPC

El contenido de TPC se midió mediante el método de Folin-Ciocalteu. En resumen, medio mililitro de muestra diluida apropiadamente mezclado con 2.5 mL de reactivo Folin-Ciocalteu (0.2 mol / L), y Se añadieron 2,0 ml de carbonato de sodio (7,5 g / 100 ml) durante 5 minutos luego. La mezcla se mantuvo a temperatura ambiente durante 2 h después completamente agitado. La absorbancia de la mezcla se midió a 754 nm contra un reactivo blanco (0.5 mL de agua destilada en cambio de la muestra) con un espectrofotómetro UV-visible (Shimadzu UV-1800, Kyoto, Japón). Los resultados se calcularon en base de la curva de calibración del ácido gálico (GA) y expresado como equivalentes de ácido gálico (mg GAE / g base seca).

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