Información Tecnológica-Vol. 16 N°5-2005, págs.: 17-20

QUIMICA Y APLICACIONES

Poder Antioxidante de Extractos de Romero Concentrados por Destilación Molecular

Antioxidant Potential of Rosemary Extracts Concentrated by Molecular Distillation

M.A. Martinello y M. Pramparo*
Universidad Nacional de Río Cuarto, Centro de Investigación y Transferencia de Tecnología (CITTEC),
Ruta 36 Km. 601, (5600) Río Cuarto-Argentina (e-mail: mpramparo@ing.unrc.edu.ar)

* autor a quien se debe dirigir la correspondencia

Resumen

Se ha estudiado el poder antioxidativo de extractos de romero concentrados por destilación molecular. Las hojas de romero fueron molidas y secadas previamente a la extracción, la cual fue llevada a cabo en un equipo de lixiviación de lecho fijo utilizando alcohol isopropílico como solvente. El solvente fue separado del extracto mediante destilación bajo vacío. El rendimiento promedio de extracción fue del 15,5%. El extracto resultante, verde y altamente viscoso, fue sometido a concentración por destilación molecular. La corriente de destilado consistió en un líquido levemente coloreado de verde, mientras que el residuo mantuvo un aspecto más parecido a la alimentación. El poder antioxidativo de ambos extractos fue medido sobre aceite de uva crudo, aceite de uva blanqueado y aceite de uva desodorizado, agregando el destilado y el residuo y determinando la estabilidad oxidativa por medio del Test de Schaal. En los tres tipos de aceites, el extracto obtenido como residuo de la destilación molecular mostró mayor poder antioxidante que el extracto obtenido como destilado. Por otra parte, ambos extractos probaron su potencial antioxidante al ser contrastados con muestras de control, sin agregado de extractos.

Abstract

A study was made of the antioxidant potential of rosemary extracts concentrated by molecular distillation. The rosemary leaves were milled and dried prior to extraction, and the extraction was carried out in fixed bed leaching equipment using isopropyl alcohol as solvent. The solvent was separated from the extract by vacuum distillation. The average yield of the extraction was 15.5%. The resulting extract, green and highly viscous, was concentrated by molecular distillation. The distillate stream consisted of a lightly colored green liquid, while the residue maintained an aspect similar to the feed stream, producing a thicker green fluid, darker than the feed stream. The antioxidant potential of both extracts was measured on crude grape oil, bleached grape oil and deodorized grape oil by the addition of the distillate and the residue, and determining the oxidative stability employing the Schaal test. The extract obtained as distillation residue showed higher antioxidative potential than the extract obtained as a distillate on the three oil samples. On the other hand, both extracts showed their antioxidant potential when they were compared with control samples, without antioxidants.

Keywords: rosemary extract, antioxidants, liquid extraction, molecular distillation

INTRODUCCION

Los antioxidantes son sustancias capaces de retardar la oxidación de los compuestos lipídicos presentes en alimentos, disminuyendo de esta manera su deterioro durante el almacenamiento. La oxidación es causada por un conjunto de reacciones complejas, siendo particularmente importantes las reacciones de radicales libres (Hui, 1996). Los antioxidantes pueden ser sintéticos o naturales. Entre los antioxidantes sintéticos que más se utilizan en alimentos se encuentran el Hidroxianisol Butilado (BHA) y el Hidroxitolueno Butilado (BHT). Estos compuestos tienen la desventaja de ser muy volátiles y se sospecha que son perjudiciales para la salud. Debido a esto, en la actualidad existe una importante presión del medio consumidor que incentiva la elaboración de productos que provengan de fuentes naturales y que sean producidos por tecnologías no contaminantes (Valenzuela y Nieto, 1995; Damechki et al., 2001).

Los antioxidantes naturales son compuestos polifenólicos que se encuentran comúnmente en hierbas, especias y otros materiales de origen vegetal. Los extractos obtenidos por hidrodestilación son llamados “aceites esenciales”, caracterizados por ser altamente aromáticos. Con el objetivo de minimizar los aromas de los extractos, manteniendo características beneficiosas como el poder antioxidante, se utiliza la extracción por solvente (etanol, metanol, acetona, hexano, etc.), para obtener extractos llamados “oleoresinas”. El aceite esencial de romero es rico en compuestos aromáticos como los monoterpenos oxigenados (linalol, verbenona, acetato de isobornilo, etc.), mientras que la oleoresina contiene diterpenos fenólicos, con buen potencial antioxidante, como carnosol, ácido carnósico, rosmanol, epirosmanol, etc.  (Hirasa y Takemasa, 1998; Nogala-Kalucha et al., 2005; Tainter y Grenis, 1993).

Los compuestos antioxidantes pueden ser dañados durante el procesamiento químico y/o físico de las fuentes naturales de las que se los quiere aislar. Por tal motivo, se estudia actualmente la factibilidad de utilizar tecnologías que no deterioren los compuestos de interés y que además sean tecnologías no contaminantes, con el fin de reemplazar total o parcialmente algunos de los procesos actuales. Entre estas tecnologías se encuentra la destilación molecular, la extracción con fluidos supercríticos, el uso de ultrasonido, etc. (Nakatani et al., 1984; Muklopadhyay, 2000;  Albu et al., 2004).  La operación de destilación molecular, también llamada destilación de camino corto, es una técnica de separación utilizada con frecuencia en la purificación de compuestos de baja volatilidad y termolábiles (Lanzani y Bondioli, 1994;  Cvengros, 1995; Hernandez y Rathbone, 1998; Ooi et al., 1994).

Dadas las características termosensibles de los compuestos identificados como antioxidantes, en el presente trabajo se ha estudiado el uso de la destilación molecular para separar y concentrar fracciones con alto contenido en  principios activos a partir de  extractos líquidos de romero, previamente obtenidos por un método de extracción adecuado.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Se utilizaron muestras de romero (Rosmarinus Officinalis) provenientes de plantaciones propias de la Universidad Nacional de Río Cuarto (Argentina). Las hojas fueron secadas al aire libre, posteriormente molidas a espesores menores de 0,002 m y finalmente secadas en estufa a 323°K hasta peso constante. La obtención del extracto fue llevada a cabo en un equipo de lixiviación de lecho fijo de 0,0025 m³ de capacidad, por el cual se recirculó isopropanol por un período de 2 hs, a una temperatura de 349°K. La relación solvente /sólido utilizada fue de 5/1 (p/p).

El solvente fue separado del extracto mediante destilación bajo vacío utilizando un equipo rotavapor  BUCHI R110. El extracto resultante fue sometido a concentración por destilación molecular, para lo cual se utilizó un equipo KDL4 de UIC. El poder antioxidativo de las fracciones obtenidas por destilación molecular fue medido sobre tres matrices lipídicas elegidas como sustratos oxidables: aceite de uva crudo, aceite de uva blanqueado y aceite de uva desodorizado. Estos aceites tienen distintas características de estabilidad oxidativa por las operaciones a las que fueron sometidos. El aceite crudo, por poseer mayor acidez libre, es menos estable que el desodorizado. Aunque el aceite blanqueado  ya ha sido desacidificado, el aumento de dienos conjugados durante el blanqueado desfavorece la condición de estabilidad. Ninguno de los sustratos oxidables posee agregado de antioxidantes artificiales. Cada extracto fue agregado a una muestra en una concentración de 0,02%(p/p) y la estabilidad oxidativa fue determinada por medio del Test de Schaal (a 333°K) (O´Brien, 1998). El valor de peróxido fue determinado según Official Methods of American Oil Chemists’ Society. La técnica utilizada fue la AOCS Cd-8 53.

Se realizó un análisis estadístico de varianza utilizando el Test de Duncan de rangos múltiples para el análisis de los resultados (p<0,05).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se realizaron 3 ensayos de extracción por solvente. El rendimiento promedio de extracción fue del 15,5% (desviación estándar: 1,2%). El extracto resultante, mostró un color verde y alta viscosidad.

Para determinar las condiciones operativas adecuadas para la destilación molecular, se fijó como objetivo separar los componentes volátiles que producen fuertes olores o aromas a los extractos, preservando el poder antioxidativo. Por tal motivo, se realizaron pruebas de destilación por arrastre de vapor para analizar la cantidad de aceite esencial presente en las muestras de romero estudiadas. De tres ensayos que se realizaron, se obtuvo un valor medio de 1,3 % (desviación estándar: 0,4%) de aceite esencial destilado. Tomando como referencia un valor de 15,5% de eficiencia de extracción por solvente, se espera que al separar por destilación molecular entre 1,5–2,0% de la alimentación, se separarán en el destilado la mayor parte de los compuestos aromáticos.  Esto implica separar entre 13-15% de la alimentación al destilador molecular como corriente de destilado.

Con este objetivo, las condiciones operativas de la destilación molecular que resultaron adecuadas fueron las siguientes: temperatura de evaporación: 293°K, temperatura de condensación: 277°C, presión de operación: 100 Pa, flujo de alimentación: 8,3.10^-8 m³/s. La corriente de destilado, producto de la destilación molecular (13% ± 0,6% de la alimentación), produjo un liquido levemente coloreado de verde, mientras que el residuo (87%± 0,5 de la alimentación), mantuvo un aspecto similar a la alimentación pero más espeso y de una tonalidad más oscura. 

Los resultados de la determinación de la estabilidad oxidativa por medio del Test de Schaal para el aceite de uva crudo se muestran en la Figura 1. Se observa que el valor de peróxido desarrollado con el residuo del destilador molecular fue inferior que con el uso de la corriente de destilado.

En la Tabla 1 se resumen los resultados para las 3 muestras de aceite utilizada. Después de 48 hs de ensayo la diferencia comienza a ser significativa a un nivel de significancia de 0,05. La conclusión obtenida para el aceite crudo se puede extender a las dos muestras restantes.

Una explicación a estos resultados puede estar dada por el hecho de que los compuestos más volátiles que aparecen concentrados en el destilado de la destilación molecular se correspondan con los obtenidos en los aceites esenciales por hidrodestilación, los que son los responsables del aroma característico del romero y además no han probado ser tan antioxidantes como los compuestos polifenólicos presentes en las oleoresinas obtenidas por extracción, compuestos que quedarían, en su mayor parte, en el residuo de la destilación molecular.  Sin embargo para establecer una correlación entre la capacidad antioxidante de cada extracto y el tipo de compuesto presente seria necesaria la determinación de la composición y estructura química de cada uno de los componentes, así como un estudio del sinergismo que puede existir entre ellos y con el sustrato oxidable, lo que queda fuera de los objetivos de este estudio preliminar.

Por otra parte, el valor de peróxido en todas las muestras evaluadas fue inferior al de la muestra de control (sin antioxidantes). Estos resultados confirman el poder antioxidativo de los extractos de romero.

Tabla 1: Efecto del agregado de extractos de romero en aceite de uva crudo, blanqueado y desodorizado (Test de Schaal a 333ºK).
Valores de indice de peróxido con la misma letra no son significativamente diferentes (p<0.05) con Test de Rangos Múltiples de Duncan

CONCLUSIONES

A partir de los resultados obtenidos, se pueden indicar las siguientes conclusiones: 1) El extracto de romero obtenido por extracción etanólica de la matriz herbácea presenta poder antioxidante en aceites comestibles como el de uva. 2) La destilación molecular posibilita la separación del extracto en dos fracciones de diferente concentración en aquellos compuestos que presentan capacidad antioxidativa. 3) El producto destilado obtenido en la destilación molecular, conteniendo principalmente los compuestos más volátiles (aromáticos), posee menor poder antioxidativo que el residuo (con una diferencia significativa al 5%).

REFERENCIAS

Albu, S., E. Joyce, L. Paniwnyk, J. Lorimer y T. Mason, “Potential for the use of ultrasound in the extraction of antioxidants from Rosmarinus officinalis for the food and pharmaceutical industry“, Ultrasonics Sonochemistry, 11(3-4), 261-265 (2004).

Cvengros, J. “Physical Refining of Edible Oils” JAOCS 72(19), 1193-1196 (1995).

Damechki, M., S. Sotiropoulou y M. Tsimidou, “Antioxidant and pro-oxidant factors in oregano and rosemary gourmet olive oils“, Grasas y Aceites, Vol.52, (3-4), 207-213 (2001).

Hernandez, E. y S. Rathbone. “Fractionation of Lipids from Deodorizer Distillates by Short Path Distillation”. Processing and Products. 89^th AOCS Annual Meeting, Illinois, USA. (1998).

Hui, Y.H. “Bailey’s Industrial Oil & Fat Products” Vol.(1-2). John Wiley & Sons (1996).

Hirasa, K. y Y. Takemasa. “Spice Science and Technology”. M. Marcel Dekker, Inc. (1998).

Lanzani, A. y P. Bondioli. “New Short Path Distillation System Applied to the Reduction of Cholesterol in Butter and Lard” JAOCS, 71(6), 609-614 (1994).

Muklopadhyay, M. “Natural Extracts Using Supercritical Carbon Dioxide”. CRC Press (2000).

Nakatani, N., R. Inatani y T. Konishi. “Antioxidant Compound, Method of Extracting Same from Rosmary and Use of Same” US Pat. 4,450,097. (1984).

Nogala-Kalucka, M., J. Korczak, M. Dratwia, E. Lampart-Szczapa, A. Siger, y M. Buchowski, “Changes in antioxidant activity and free radical scavening potential of rosemary extract and tocopherols in isolated rapeseed oil triacylglycerols during accelerated tests“, Food Chemistry, 93(2), 227-235 (2005).

O’Brien, R. “Fats and Oils: Forrmulating and Processing for Applications”. Technomic, Publishing CO, Inc. (1998).

Ooi, C.K., Y.M. Choo, S.C. Yap, Y. Basiron y A.S.H. Ong. “Recovery of Carotenoids from Palm Oil” JAOCS, 71(4), 423-426 (1994).

Tainter, D. y A. Grenis. “Spices and Seasonings“, VCH Publishers (1993).

Valenzuela, A y S. Nieto. “Los antioxidantes: protectores de la Calidad en la Industria Alimentaria”. Aceites y Grasas. Septiembre, 310-321 (1995).

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