Optimización de la extracción de compuestos fenólicos y capacidad antioxidante de vaina de cacao (Theobroma cacao L.)

Abstract

Cacao (Theobroma cacao L.) es un fruto de gran importancia en Perú, con granos exportados a mercados internacionales. Esta industrialización genera residuos que se desechan sin aprovechamiento, a pesar de contener compuestos bioactivos como los fenólicos, que tienen potencial antioxidante y antimicrobiano. Este trabajo de investigación tuvo como objetivo determinar los parámetros óptimos del proceso de extracción para maximizar el contenido de compuestos fenólicos y la capacidad antioxidante de la vaina de cacao, utilizando extracción asistida por ultrasonido de baja frecuencia y extracción convencional, aplicando la metodología de superficie de respuesta (MSR). Para la extracción convencional y asistida por ultrasonido de baja frecuencia se realizó un screening utilizando un diseño Factorial de 2n (n=4), el cual fue aplicado para determinar el efecto de diferentes factores en la extracción de los compuestos fenólicos (Y, mg GAE/ g b.s.) y actividad antioxidante siendo los factores: temperatura, tiempo, relación materia prima/ solvente (MP/S) y concentración de etanol para la extracción convencional y los factores: tiempo, relación materia prima/ solvente (MP/S), concentración de etanol y amplitud para la extracción asistida por ultrasonido de baja frecuencia. Para la extracción convencional los factores significativos fueron concentración de etanol, relación materia prima/ solvente (MP/S) y temperatura, por otro lado, para extracción asistida por ultrasonido de baja frecuencia (EAU) los factores significativos fueron concentración de etanol y relación materia prima/ solvente (MP/S). Sin embargo, el único factor significativo positivo para ambos casos fue la relación materia prima/ solvente (MP/S) por tal motivo se realizó una maximización de compuestos fenólicos y capacidad antioxidante. Bajo estas condiciones para obtener un máximo de compuestos fenólicos y capacidad antioxidante a partir de vaina de cacao en extracción convencional se utilizaron los siguientes parámetros: temperatura 60°C, tiempo 30 min, relación MP/S de 1/60 y concentración de etanol 50%, bajo agitación constante, resultando en un contenido de compuestos fenólicos de 29.47 ± 0.28 mg GAE/g b.s y capacidad antioxidante (DPPH) de 316.21 ± 2.62 µmol ET/ g b.s, mientras que para la extracción asistida por ultrasonido de baja frecuencia se utilizaron los siguientes parámetros: tiempo 10 min, relación MP/S de 1/80, amplitud 40% y concentración de etanol 50%, resultando en un contenido de compuestos fenólicos de 30.15 ± 0.22 mg GAE/g (b.s.) y capacidad antioxidante (DPPH) de 466.48 ± 0.47 µmol ET/ g (b.s.)

Cocoa (Theobroma cacao L.) is a fruit of great importance in Peru, its main destination being export markets. In addition, the industrialization of this generates significant amounts of waste that is discarded without any use despite containing bioactive compounds such as phenolic compounds, which have significant antioxidant and antimicrobial potential. Therefore, the objective of this research work was to determine the optimal parameters of the extraction process that maximize the content of phenolic compounds and antioxidant capacity of the cocoa pod using the technique of extraction assisted by low frequency ultrasound and conventional extraction applying the response surface methodology (MSR). For conventional and low-frequency ultrasound-assisted extraction, screening was performed using a 2n Factorial design (n=4), which was applied to analyze the different extraction factors of phenolic compounds (Y, mg GAE/g b.s.) being the factors: temperature, time, raw material/solvent ratio (MP/S) and ethanol concentration for conventional extraction and the factors: time, raw material/solvent ratio (MP/S), ethanol concentration and amplitude for low frequency ultrasound assisted extraction. In both extraction methods, the positive significant factor was the raw material/solvent ratio (MP/S), for this reason a maximization of phenolic compounds and antioxidant capacity was performed. Under these conditions, to obtain a maximum of phenolic compounds and antioxidant capacity from cocoa pods in conventional extraction, the following parameters were used: temperature 60°C, time 30 min, MP/S ratio of 1/60 and ethanol concentration 50 %, under constant agitation, resulting in a content of phenolic compounds of 29.47 ± 0.28 mg GAE/g b.s and antioxidant capacity (DPPH) of 316.21 ± 2.62 µmol ET/ g b.s, while low-frequency ultrasound-assisted extraction was used. the following parameters: time 10 min, MP/S ratio of 1/80, amplitude 40% and ethanol concentration 50%, resulting in a content of phenolic compounds of 30.15 ± 0.22 mg GAE/g b.s and antioxidant capacity (DPPH) of 466.48 ± 0.47 µmol ET/ g (b.s.)