Un equipo de investigación de la Universidad de Huelva ha confirmado que aplicar ultrasonidos para la extracción de compuestos antioxidantes, antiinflamatorios y antibacterianos de residuos agroforestales resulta más económico, rápido y sostenible que otros métodos tradicionales utilizados hasta el momento. Concretamente, han analizado su eficiencia en hojas de distintos árboles de rápido crecimiento. Con la aplicación de este sistema las industrias agroalimentaria, farmacéutica y cosmética podrán tener un mejor acceso a estos extractos, usados frecuentemente en sus formulaciones.

Compuestos como el eucaliptol, incluido en antitusivos, colutorios o caramelos, o el limoneno, presente en ambientadores, insecticidas o saborizantes de alimentos, pueden extraerse de los residuos que la industria papelera o maderera producen. De esta manera, a partir de los desechos de unos se logran sustancias que tienen un valor altamente demandado en otras áreas.

Para que el ciclo de una economía sostenible pueda cerrarse, se hacen necesarias técnicas que faciliten el acceso a estos subproductos sin que suponga una gran inversión por parte de las empresas. Así, en el artículo ‘Optimization of bioactive compounds by ultrasound extraction and gas chromatography – mass spectrometry in fast-growing leaves’, publicado en la revista Microchemical Journal, los investigadores presentan cómo han optimizado las condiciones idóneas para maximizar la obtención de casi 30 sustancias consideradas antioxidantes y antiinflamatorias.

Además, han comparado los resultados en hojas de doce especies distintas de árboles de rápido crecimiento que se utilizan en la producción de madera o papel, como cultivo energético o para recuperar suelos degradados. Entre ellos están el eucalipto, la leucaena, el tagasaste o la paulownia, muy utilizada en las ciudades por sus cualidades ornamentales y sus características florecillas moradas.

El investigador de la Universidad de Huelva Alberto Palma, autor del artículo.

Concretamente, los expertos han identificado y cuantificado en estas hojas 21 terpenos y 8 polifenoles. Los primeros son las sustancias responsables del aroma y sabor en las plantas y cumplen una función de defensa contra insectos y patógenos. Los segundos, por su parte, son potentes antioxidantes que previenen el daño celular y tienen un efecto antiinflamatorio. “Hemos reducido el tiempo de extracción usando menos disolvente que otros métodos. Esto revierte en la puesta a disposición del mercado de una técnica más rápida, económica, sostenible y en la que no se produce la degradación de los compuestos, por lo que es más eficiente”, indica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Huelva Alberto Palma, autor del artículo. 

Preparados al baño maría

El sistema comienza con la preparación de la biomasa mediante un triturado en la que se obtienen fracciones de no más de cinco centímetros. A continuación, se introducen en una solución acuosa con un determinado porcentaje de etanol y se someten en un baño a ultrasonido y calor. En este proceso, la energía de las ondas genera burbujas en el líquido, un fenómeno llamado cavitación, que crean pequeñas explosiones y rompen las células de las plantas permitiendo que los compuestos sean liberados. Por último, los antioxidantes son adsorbidos y preconcentrados quedando disponibles para su análisis en el cromatógrafo de gases-espectrómetro de masas, una técnica que se usa en química para separar, identificar y cuantificar diferentes sustancias.

Los expertos han identificado y cuantificado en hojas de doce árboles diferentes, hasta 21 terpenos y 8 polifenoles.

La eficiencia de extracción por ultrasonido de estos compuestos bioactivos depende de varios parámetros, como el pH, la temperatura, la potencia, el tiempo al que se someten al proceso y el disolvente utilizado, en este caso el porcentaje de mezcla de etanol y agua. Los expertos realizaron cerca de 30 experimentos con diferentes opciones para validar cuáles eran las condiciones ideales. 

Tras los ensayos, han concluido que las variables óptimas para una extracción mayor son 60% de etanol, con un pH de 4, una potencia de 80 vatios con ultrasonido y 40 grados centígrados durante 15 minutos de extracción para los terpenos. Para una mayor obtención de los compuestos polifenólicos la cantidad de etanol, el tiempo y el pH se mantienen, pero se someten a 120 vatios de potencia y 50 grados.

Los investigadores continúan sus estudios para trasladar los análisis a otro tipo de biomasa. Además, pretenden optimizar el proceso de manera individualizada para los diferentes compuestos bioactivos de interés y ampliar las posibilidades de extracción para su explotación a nivel industrial. También proponen el uso de distintos disolventes más sostenibles o la puesta en circulación de otros subproductos agrícolas hasta el momento infravalorados, como algunas leguminosas.

Compuestos como el eucaliptol o el limoneno pueden extraerse de estos residuos que la industria papelera o maderera producen.

Los trabajos se han financiado mediante los proyectos ‘Extracción, identificación y evaluación de la capacidad antioxidante de compuestos fenólicos como productos de alto valor añadido en un esquema de Biorrefinería para el aprovechamiento global de especies forestales de crecimiento rápido’, en el marco del Programa Operativo FEDER Andalucía 2014-2020 y ‘Residuos forestales y especies de maderas duras de alta productividad. Biorrefinería hidrolítica y termoquímica para la obtención de productos químicos de valor añadido’, del Ministerio de Ciencia e Innovación y la Agencia Estatal de Investigación.

Reportaje sobre esta nota de prensa: El método que saca todo el ‘jugo antioxidante’ a las hojas de árboles

Referencias

Alberto Palma, Mercedes Ruiz Montoya, Manuel Jesús Díaz, Inmaculada Giráldez y Emilio Morales. ‘Optimization of bioactive compounds by ultrasound extraction and gas chromatography – mass spectrometry in fast-growing leaves’. Microchemical Journal. 2023.

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