Extracción de compuestos solubles de la cascarilla de cacao con CO2 supercrítico. Caso de metilxantinas y grasa

Autores/as

  • Fanny Adabel González-Alejo Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, División Académica de Ciencias Agropecuarias, carretera Villahermosa-Teapa km 25 Ra, La Huasteca 2da sección, Villahermosa, Tabasco, México, C. P. 86288.
  • Juan Barajas-Fernández Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, División Académica de Ingeniería y Arquitectura. http://orcid.org/0000-0001-8010-2629
  • Pedro García-Alamilla Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, División Académica de Ciencias Agropecuarias, carretera Villahermosa-Teapa km 25 Ra, La Huasteca 2da sección, Villahermosa, Tabasco, México, C. P. 86288. http://orcid.org/0000-0002-5325-1327

DOI:

https://doi.org/10.29059/cienciauat.v13i2.1073

Palabras clave:

teobromina, cafeína, grasa, extracción supercrítica, cascarilla de cacao

Resumen

La extracción supercrítica es una técnica efectiva para separar diversos compuestos desde matrices naturales, por las propiedades que le confiere a los solventes como el CO2 en estado supercrítico. El objetivo del presente trabajo fue la extracción supercrítica de teobromina, cafeína y grasa de la cascarilla de cacao con CO2 supercrítico. Se propuso un diseño 22 con 5 puntos centrales, en condiciones estáticas de extracción, teniendo como factores de estudio, presión (2 000 psi a 6 000 psi) y temperatura (318 K a 333 K). Se analizaron los residuos en la cámara de extracción para evaluar los porcentajes de remoción y residual de grasa, cafeína y teobromina, respectivamente. Los resultados mostraron un rendimiento entre 1.72 % a 9.57 %, con una razón de remoción para grasa y cafeína de 61.31 % a 94.54 % y 38.52 % a 78.38 %, respectivamente. La teobromina se retuvo en el polvo de la cascarilla con una razón residual mayor a 90 %. Los efectos de las variables de temperatura y presión para la remoción de grasa fueron predichos a través de un polinomio de primer orden con efectos de interacción, no así para cafeína o teobromina. El método de extracción fue eficiente para remover grasa y cafeína, quedando un residuo en la cámara de extracción considerado como rico en compuestos funcionales.

Biografía del autor/a

Fanny Adabel González-Alejo, Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, División Académica de Ciencias Agropecuarias, carretera Villahermosa-Teapa km 25 Ra, La Huasteca 2da sección, Villahermosa, Tabasco, México, C. P. 86288.

Estudiante de la Maestría en Ciencias Agroalimentarias

CVU: 706480

Juan Barajas-Fernández, Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, División Académica de Ingeniería y Arquitectura.

Profesor-Investigador
Programa educativo de Ingeniería Química

CVU: 33002

Pedro García-Alamilla, Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, División Académica de Ciencias Agropecuarias, carretera Villahermosa-Teapa km 25 Ra, La Huasteca 2da sección, Villahermosa, Tabasco, México, C. P. 86288.

PROFESOR-INVESTIGADOR, TITULAR A

PROGRAMA EDUCATIVO DE INGENIERÍA EN ALIMENTOS

SNI-1

CVU: 209506

Citas

Aprotosoaie, A. C., Luca, S. V., and Miron, A. (2016). Flavor chemistry of cocoa and cocoa products-an overview. Compresive Reviews in Food Science and Food Safety. 15(1): 73-91.

Arlorio, M., Coïsson, J. D., Travaglia, F., Varsaldi, F., Miglio G., Lombardi, G., and Martelli, A. (2005). Antioxidant and biological activity of phenolic pigments from theobroma cacao hulls extracted with supercritical CO2. Food Research International. 38(8): 1009-1014.

Arnaud, M. J. (2011). Pharmacokinetics and metabolism of natural methylxanthines in animal and man. In B. Fredholm (Ed.), Methylxanthines. Handbook of Experimental Pharmacology 200 (pp. 33-91). Berlin Heidelberg: Springer.

Asep, E. K., Jinap, S., Russly, A. R., Jahurul, M. H. A., Ghafoor, K., and Zaidul, I. S. M. (2016). The effect of flow rate at different pressures and temperatures on cocoa butter extracted from cocoa nib using supercritical carbon dioxide. Journal of Food Science and Technology. 53(5): 2287-2297.

Asep, E. K., Jinap, S., Tan, T. J., Abdul-Rahman, R., H archaran, S., and Hamid, N. (2008). The effects of particle size, fermentation and roasting of cocoa nibs on supercritical fluid extraction of cocoa butter. Journal of Food Engineering. 85(3): 450-458.

Beckett, S. (2008). The Science of Chocolate. Cambridge: The Royal Society of Chemistry. 24 Pp.

De-Melo, M. M. R., Silvestre, A. J. D., and Silva, C. M. (2014). Supercritical fluid extraction of vegetable matrices: Applications, trends and future perspectives of a convincing green technology. The Journal of Supercritical Fluids. 92: 115-176.

Drago-Serrano, M. E., López, L. M. y Saínz-Espuñes, T. D. (2006). Componentes bioactivos de alimentos funcionales de origen vegetal. Revista Mexicana de Ciencias Farmacéuticas. 37(4): 58-68.

FAO, Food and Agriculture Organization of the United Nations. (2017). Alimentación y agricultura sostenibles. [En línea]. Disponible en: http://www.fao.org/sustainability/es/. Fecha de consulta: 1 de septiembre de 2017.

Fernández-Trujillo, J. P. (2008). Supercritical CO2 extraction of sweet and hot paprika. Grasas y Aceites. 59(1): 7-15.

Hauthal, W. H. (2001). Advances with supercritical fluids. Chemosphere. 43(1): 123-135.

Herrero, M., Mendiola, J. A., Cifuentes, A., and Ibez, E. (2010). Supercritical fluid extraction: Recent advances and applications. Journal of Chromatography A. 1217(16): 2495-2511.

ICCO, International Cocoa Organization. (2015). Cocoa market statistics. [En línea]. Disponible en: http://www.worldcocoafoundation.org/. Fecha de consulta: 24 de noviembre de 2017.

Johannsen, M. and Brunner, G. (1994). Solubilities of the xanthines caffeine, theophylline and theobromine in supercritical carbon dioxide. Fluid Phase Equilibria. 95: 215-226.

Knez, Ž., Markočič, E., Leitgeb, M., Primožič, M., Hrnčič, M. K., and Škerget, M. (2014). Industrial applications of supercritical fluids: A review. Energy. 77: 235-243.

Kobori, K., Maruta, Y., Mineo, S., Shigematsu, T., and Hirayama, M. (2013). Polyphenol-retaining decaffeinated cocoa powder obtained by supercritical carbon dioxide extraction and its antioxidant activity. Foods. 2(4): 462-477.

Kowalska, H., Czajkowska, K., Cichowska, J., and Lenart, A. (2017). What’s new in biopotential of fruit and vegetable by-products applied in the food processing industry. Trends in Food Science & Technology. 67: 150-159.

Lecumberri, E., Mateos, R., Izquierdo-Pulido, M., Rupérez, P., Goya, L., and Bravo, L. (2007). Dietary fibre composition, antioxidant capacity and physico-chemical properties of a fibre-rich product from cocoa (Theobroma cacao L.). Food Chemistry. 104(3): 948-954.

Li, S., Berger, J., and Hartland, S. (1990). UV spectrophotometric determination of theobromine and caffeine in cocoa beans. Analytica Chimica Acta. 232: 409-412.

Li, S. and Hartland, S. (1992). Influence of co-solvents on solubility and selectivity in extraction of xanthines and cocoa butter from cocoa beans with supercritical CO2. The Journal of Supercritical Fluids. 5(1): 7-12.

Martínez, R., Torres, P., Meneses, M. A., Figueroa, J. G., Pérez-Álvarez, J. A., and Viuda-Martos, M. (2012). Chemical, technological and in vitro antio-xidant properties of cocoa (Theobroma cacao L.) coproducts. Food Research International. 49(1): 39-45.

Miller, D. J., Hawthorne, S. B., and McNally, M. E. P. (1993). Solventless collection of analytes by rapid depressurization after static supercritical fluid extraction. Analytical Chemistry. 65(8): 1038-1042.

Mohamed, R. S., Saldaña, M. D. A., Mazzafera, P., Zetzl, C., and Brunner, G. (2002). Extraction of caffeine, theobromine, and cocoa butter from brazilian cocoa beans using supercritical CO2 and ethane. Industrial & Engineering Chemistry Research. 41(26): 6751-6758.

Moratalla, R. (2008). Neurobiología de las metilxantinas. Trastornos Adictivos. 10(3): 201-207.

NMX-F-615-NORMEX-2004 (2004). Alimentosdeterminación de extracto etéreo (método soxhlet) en alimentos-método de prueba (cancela a la NMX-F-089-S-1978). [En línea]. Disponible en: http://www.dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=678206&fecha=21/05/2004. Fecha de consulta: 16 de octubre de 2016.

Noor-Soffalina, S. S., Jinap, S., Nazamid, S., and Nazimah, S. A. H. (2009). Effect of polyphenol and pH on cocoa Maillard related flavor precursors in a lipidic model system. International Journal of Food Science and Technology. 44(1): 168-180.

Okiyama, D. C. G., Navarro, S. L. B., and Rodrigues, C. E. C. (2017). Cocoa shell and its compounds: Applications in the food industry. Trends in Food Science & Technology. 63: 103-112.

Pardo-Castaño, C., Velásquez, M., and Bolaños, G. (2015). Simple models for supercritical extraction of natural matter. The Journal of Supercritical Fluids. 97: 165-173.

Peralta-Jiménez, L. and Cañizares-Macías, M. P. (2013). Ultrasound-assisted method for extraction of theobromine and caffeine from cacao seeds and chocolate products. Food and Bioprocess Technology. 6(12): 3522-3529.

Pickenhagen, W., Dietrich, P., Keil, B., Polonsky, J., Nouaille, F., and Lederer, E. (1975). Identification of the bitter principle of cocoa. Helvetica Chimica Acta. 58(4): 1078-1086.

Putnik, P., Bursać-Kovačević, D., Režek-Jambrak, A., Barba, F. J., Cravotto, G., Binello, A., …, and Shpigelman, A. (2017). Innovative “Green” and Novel strategies for the extraction of bioactive added value compounds from Citrus Wastes—A Review. Molecules. 22 (680): 1-24.

Salajegheh, D., Vaziri, A., and Bastani, D. (2013). Supercritical extraction of cocoa butter from cocoa seed, using pure carbon dioxide, carbon dioxide with ethanol as co-solvent and ethane. Middle East Journal of Scientific Research. 13(8): 1010-1015.

Saltini, R., Akkerman, R., and Frosh, S. (2013). Optimizing chocolate production through traceability: A review of the influence of farming practices on cocoa bean quality. Food Control. 29(1): 167-187.

Sánchez-Camargo, A. P., Mendiola, J. A., Ibáñez, E., and Herrero, M. (2014). Supercritical fluid extraction. In J. Reedij (Ed.), Reference module in chemistry, molecular sciences and chemical engineering (pp. 1-17). Amsterdam: Elsevier.

Schieber, A., Stintzing, F. C., and Carle, R. (2001). By-products of plant food processing as a source of functional compounds – recent developments. Trends in Food Science & Technology. 12(11): 401-413.

Schwan, R. F., Rose, A. H., and Board, R. G. G. (1995). Microbial fermentation of cocoa beans, with emphasis on enzymatic degradation of the pulp. Journal of Applied Bacteriology Simposium Supplement. 79: 965-1075.

Valdez-Vázquez, I., Acevedo-Benítez, J. A., and Hernández-Santiago, C. (2010). Distribution and potential of bioenergy resources from agricultural activities in Mexico. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 14(7): 2147-2153.

Publicado

2019-01-31

Cómo citar

González-Alejo, F. A., Barajas-Fernández, J., & García-Alamilla, P. (2019). Extracción de compuestos solubles de la cascarilla de cacao con CO2 supercrítico. Caso de metilxantinas y grasa. CienciaUAT, 13(2), 128-140. https://doi.org/10.29059/cienciauat.v13i2.1073

Número

Sección

Biotecnología y Ciencias Agropecuarias