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Información tecnológica

versión On-line ISSN 0718-0764

Inf. tecnol. v.18 n.1 La Serena  2007

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-07642007000100009 

 

Revista Información Tecnológica, 18 (1): 53 - 66, 2007

Alimentos y Biotecnología

Aplicaciones de los Fluidos Supercríticos en la Agroindustria
Applications of Supercritical Fluids in the Agroindustry

 

Reinaldo J. Velasco*, Héctor S. Villada y Jorge E. Carrera

Universidad del Cauca, Departamento de Agroindustria, Facultad de Ciencias Agropecuarias, Grupo de Investigación, Aprovechamiento de Subproductos de Origen Agroindustrial (ASUBAGROIN), Calle 5 No. 4-70, Popayán, Cauca-Colombia (e-mail: rvelasco@unicauca.edu.co)


Resumen

Esta presenta una revisión sobre el uso del dióxido de carbono supercrítico como solvente para la extracción de compuestos bioactivos presentes en vegetales de actual y potencial uso, en procesos de la agroindustria. Se hace una descripción de la extracción con soxhlet, la cual se usa para evaluar el rendimiento en extracto y en tiempo de extracción, de los métodos tradicionales y recientes de extracción. Se describe la extracción con fluidos supercríticos, se muestran condiciones de operación y se nombran algunos principios bioactivos extraídos de diferentes materias primas vegetales, reportados en la literatura internacional. Para una mejor descripción de las aplicaciones de los fluidos supercríticos en la agroindustria, estas se clasifican en cinco grupos bien diferenciados. Esto permite formarse una idea global clara sobre las posibilidades que ofrecen los fluidos supercríticos para mejorar la competitividad de la agroindustria.

Palabras claves: dióxido de carbono, extracción supercrítica, extracción soxhlet, agroindustria


Abstract

A review on the use of supercritical carbon dioxide as a solvent for the bioactive compounds extraction present in vegetables of current and potential use in agroindustrial processes is presented.  A description of the extraction with soxhlet, which is used to evaluate the yield in extract and in extraction time of traditional and modern extraction methods is done. Extraction with supercritical fluids is described, operation conditions are showed and bioactive principles extracted from different vegetables raw material reported in the international literature are described. To better described the applications of supercritical fluids in the agroindustry, these are classified in five well defined groups. This allows to get a clear global idea about the possibilities offered by the supercritical fluids to improve the competitiveness of the agroindustry.

Keywords: carbon dioxide, supercritical extraction, soxhlet extraction, agroindustry


 

INTRODUCCIÓN

Las plantas poseen una variedad de mezclas de compuestos bioactivos tales como lípidos, grasas, fotoquímicos, fragancias, pigmentos y sabores que son ampliamente utilizados en la agroindustria alimentaria y no alimentaria, en la industria farmacéutica y en la industria cosmética. Para separar estos compuestos (solutos) de la fase sólida, ésta se pone en contacto con una fase líquida, ambas fases entran en contacto íntimo y el (los) soluto(s) se difunde(n) desde el sólido a la fase líquida, lo que permite una separación de los componentes de su estructura natural original. Este proceso se conoce como lixiviación y para realizarlo existen varios métodos. Un proceso importante es la lixiviación de azúcar de las remolachas con agua caliente. Otros procesos muy utilizados consisten en la extracción de aceites vegetales, en los cuales se emplean disolventes orgánicos como hexano, acetona y éter, para extraer aceites de maní, soja, semillas de lino, ricino, girasol o algodón (Geankoplis, 1999).

Los métodos tradicionales de extracción requieren altos tiempos de residencia y grandes cantidades de solvente. Estos métodos se basan en la selección del solvente asociado con el uso de calor y/o agitación e incluyen el soxhlet, la hidrodestilación y maceración mezclada con agua, alcohol o grasa caliente. El soxhlet es una técnica estándar y la principal referencia para evaluar el rendimiento de otros métodos de extracción sólido - líquido (Luque de Castro y García-Ayuso, 1998).

De un tiempo a esta parte se han desarrollado varias técnicas nuevas para la extracción de solutos de matrices sólidas, entre ellas se tiene: la extracción asistida con ultrasonido (Vinatoru, 2001), la extracción asistida con microondas (Kaufmann y Christen, 2002), la extracción con solvente acelerado (Kaufmann y Christen, 2002; Smith, 2002) y la extracción con fluidos supercríticos (Brunner, 2005; Rozzi y Singh, 2002), con el objeto de acortar el tiempo de extracción, disminuir el consumo de solvente, aumentar el rendimiento de extracción y mejorar la calidad del extracto. Se empezará describiendo los métodos de extracción con soxhlet y con fluidos super-críticos, también se citaran algunos resultados comparativos entre estos dos métodos y finalmente se mostrarán algunas de las aplicaciones agroindustriales con fluidos supercríticos FSC, con el objeto de continuar la divulgación que ya se viene haciendo de éste método y de sus bondades entre los académicos e industriales de nuestros países latinoamericanos.

EXTRACCION CON SOXHLET

Para la extracción con soxhlet se deben tener en cuenta: la selección del solvente, la matriz sólida y las condiciones de operación.

Selección del solvente: Debe seleccionarse un solvente conveniente de tal forma que ofrezca el mejor balance de varias características deseables: alto límite de saturación y selectividad respecto al soluto por extraer, capacidad para producir el material extraído con una calidad no alterada por el disolvente, estabilidad química en las condiciones del proceso, baja viscosidad, baja presión de vapor, baja toxicidad e inflamabilidad, baja densidad, baja tensión superficial, facilidad y economía de recuperación de la corriente de extracto y bajo costo (Dahlstrom et al., 1999). Cada solvente diferente produce extractos y composiciones específicos (Zarnowski y Suzuki, 2004). El solvente más ampliamente utilizado para extraer aceites comestibles de las plantas es el hexano. El hexano tiene un rango en el punto de ebullición bastante estrecho, de aproximadamente 63-69 0C y es un excelente solvente de los aceites en lo que se refiere a su solubilidad y facilidad de recuperación. Sin embargo, el n-hexano, el elemento principal del hexano comercial, está ubicado como el número uno en la lista de los 189 contaminantes del aire más riesgosos por la Agencia Americana de Protección del ambiente (Mamidipally y Liu, 2004).

El uso de solventes alternativos tales como: isopropanol, etanol, hidrocarburos, e incluso el agua, se ha incrementado debido a asuntos del medioambiente, la salud, y a preocupaciones de seguridad. Se usó d-cineno y hexano en la extracción de aceite a partir del salvado de arroz y se observó que el d-cineno extrajo una cantidad significativamente superior de aceite que el hexano bajo cualquier serie dada de condiciones (Mamidipally y Liu, 2004). También se ha utilizado agua para extraer el aceite del salvado de arroz a un valor del pH de 12. El aceite extraído con agua tuvo un volumen más bajo de ácido graso libre y un color más claro que el obtenido con hexano (Hanmoungjai et al., 2000).

Sin embargo, los solventes alternativos producen a menudo menos recuperación debido a una afinidad molecular disminuida entre el solvente y el soluto. Los costos de los solventes alternativos pueden ser superiores. A veces se agrega un cosolvente para aumentar la polaridad de la fase líquida. Además, se han reportado extracciones de mezclas de isopropanol y el hexano para aumentar el rendimiento y la cinética de extracción (Li et al., 2004).

Características de la matriz: La extracción con Soxhlet depende fuertemente de las características de la matriz y de las dimensiones de las partículas puesto que la difusión interna puede ser el paso limitante durante la extracción. Para la extracción total de las grasas de las semillas oleaginosas, se realizó una extracción de 2-h obteniendo un rendimiento del 99% cuando la dimensión de las partículas era 0.4 mm, mientras que fue necesaria una extracción de 12-h para obtener una eficacia similar si la dimensión de las partículas era 2.0 mm (Luque-Garcia y Luque de Castro, 2004).

Condiciones de operación: Durante la extracción con Soxhlet, el solvente se recupera normalmente por evaporación. Las temperaturas de extracción y evaporación tienen un efecto significativo en la calidad final de los productos. Además, se ha encontrado que el aceite del salvado de arroz extraído con d-cineno era ligeramente más oscuro comparado con el aceite extraído con hexano, probablemente debido a las mayores temperaturas de extracción y evaporación al usar d-cineno como solvente. Las altas temperatura de ebullición para la recuperación del solvente pueden disminuirse usando evaporación flash o separación por membrana para recuperar el solvente (Mamidipally y Liu, 2004).

Comparación Soxhlet y CO2 SC

La extracción con Soxhlet es una técnica bien establecida. Entre sus ventajas, por encima de otros nuevos métodos como la extracción ayudada con ultrasonido, la ayudada con microondas y la extracción con fluidos super-críticos está la de tener bastantes aplicaciones industriales, buena reproducibilidad y eficacia, y menor manipulación del extracto. Sin embargo, comparada con CO2SC, el método Soxhlet es una técnica anticuada y consumidora de tiempo y de solvente. En la extracción de aceites de rosa silvestre (Rosa canina L), utilizando n-hexano con soxhlet se consumieron 180 minutos para extraer 48.5 g/kg, mientras que con CO2SC a 35oC y 250 bar, se consumieron 35 minutos para extraer 57.2 g/kg, cuando se le agrego propano (co-solvente) al CO2SC a 28OC y 100 bar se consumieron 35 minutos para obtener 66.8 g/kg (Szentmihalyi et al., 2002).

Algunos solventes usados con el Soxhlet convencional se han cuestionado recientemente debido a su toxicidad (n-hexano). El uso de solventes no tóxicos como el CO2 supercrítico y el agua están en el orden del día.

EXTRACCION CON FSC

Un fluido supercrítico es cualquier substancia a una temperatura y presión por encima de su punto crítico termodinámico. Tiene la propiedad de difundirse a través de los sólidos como un gas, y de disolver los materiales como un líquido. Adicionalmente, puede cambiar rápidamente la densidad con pequeños cambios en la temperatura o presión. Estas propiedades lo hacen conveniente como un sustituto de los solventes orgánicos en los procesos de extracción.

Los fluidos supercríticos (FSC) tienen la capacidad de extraer ciertos compuestos químicos con el uso de determinados solventes específicos bajo la combinación de temperatura y presión (Brunner, 2005; Rozzi y Singh, 2002). En la Tabla 1 se muestran las propiedades críticas de algunos compuestos comúnmente usados como fluidos supercríticos. El CO2 es el fluido supercrítico más utilizado debido a que es no tóxico, no inflamable, no corrosivo, incoloro, no es costoso, se elimina fácilmente, no deja residuos, sus condiciones críticas son relativamente fáciles de alcanzar y se consigue con diferentes grados de pureza, se puede trabajar a baja temperatura y por tanto, se pueden separar compuestos termolábiles, se puede obtener a partir de procesos de fermentación alcohólica y ayuda a prevenir la degradación térmica de ciertos componentes químicos del alimento cuando son extraídos (Brunner, 2005; Hurtado, 2002; Rosa y Meireles, 2005). El problema con muchos de los fluidos que aparecen en la Tabla 1, en comparación con el CO2 es que hay ciertas dificultades en obtener solventes puros del fluido (Rozzi y Singh, 2002; Wark, 1985). Las ventajas de los fluidos supercríticos son: (Bruner, 2005; Hurtado, 2002; Sánchez et al., 2005; Tonthubthimthong et al., 2001; Zkal et al., 2005).

Tabla 1: Propiedades críticas de los FSC

Fluido

Tc (oC)

Pc

(bar)

ρ

(Kg/m3)

Acetileno

36

62.47

232.14

Acetona

235

47.00

278.00

Agua

374

220.90

322.60

Dióxido de Carbón

31

73.86

467.60

Etano

32

48.71

135.75

Etanol

240.4

61.40

276.00

Etileno

9

50.40

195.80

Metano

-83

45.95

161.43

Metanol

239.4

80.90

272.00

Propano

97

42.47

225.64

Propileno

91.8

46.00

232.00

1. Poseen alto coeficiente de difusión y viscosidad más baja que los líquidos; 2. Ausencia de tensión superficial, la cual aumenta la operación de extracción dada la rápida penetración de estos al interior de los poros de la matriz heterogénea; 3. La selectividad durante la extracción puede ser manipulada dada la variación de las diferentes condiciones de operación temperatura y presión afectando la solubilidad de varios componentes en el fluido supercrítico; 4. La extracción con fluidos supercríticos no deja residuos químicos; 5. La extracción con CO2 supercrítico permite su fácil recuperación por procesos de reciclaje. El CO2 supercrítico también ha sido usado en innumerables aplicaciones industriales que incluyen diferentes campos como: alimentos, agricultura, acuicultura, pesticidas, procesos microbianos, petroquímica y farmacéutica (Brunner, 2005; Sánchez et al., 2005; Tont-hubthimthong et al., 2001; Vagi et al., 2005).

APLICACIONES AGROINDUSTRIALES

Algunas aplicaciones comerciales de la extracción con los FSC en la agroindustria agroalimentaria son: el fraccionamiento y la extracción de aceites y grasas, la extracción de antioxidantes naturales, la extracción de alcaloides, aromas y especias. Se describen a continuación estas aplicaciones y los procesos típicos como se llevan a cabo.

Extracción y fraccionamiento de lípidos

Las aplicaciones de los FSC en esta área se relacionan básicamente con el uso de dióxido de carbono (CO2) por las ventajas ya mencionadas y dirigidas hacia la obtención de aceites vegetales a partir de oleaginosas, desacidificación de aceites con alto contenido de ácidos grasos, eliminación de colesterol, aprovechamiento de residuos de la refinación y obtención de compuestos minoritarios de alto valor agregado como son el escualeno, los tocoferoles y los fitosteroles (Hurtado, 2002).

Los aceites vegetales están formados por triglicéridos, diglicéridos, ácidos grasos libres y otros constituyentes minoritarios como tocoferoles y esteroles.

El amplio rango de distribución de sus componentes determina las propiedades físicas del aceite y el uso para el cual es conveniente. El fraccionamiento de aceites resulta de gran interés debido a que permite obtener un aceite o grasa natural ajustado a unas especificaciones muy particulares o una fracción con determinados componentes de interés para fines concretos. Dentro de los posibles procesos de fraccionamiento están la destilación, la extracción con disolventes y la extracción con FSC (Hurtado, 2002). La destilación resulta poco conveniente para usarse con aceites vegetales debido a la presencia de triglicéridos que se rompen a altas temperaturas (Hurtado, 2002).

La extracción con disolventes siempre deja un residuo inherente en el aceite, particularmente cuando la extracción se realiza con hexano que es el disolvente más comúnmente usado, pero la legislación internacional restringe la cantidad de hexano que deben contener los productos extraídos y cada vez será más restrictiva, previéndose que en un futuro se limite su uso y se sustituya por otros disolventes como el CO2 supercrítico.

La extracción con FSC, específicamente con CO2, resulta una alternativa interesante para la extracción y fraccionamiento de aceites vegetales, porque no posee los inconvenientes de los disolventes orgánicos tradicionales, tal como se mencionó anteriormente sobre algunas ventajas que ofrece el uso del CO2 supercrítico al ser no tóxico, ni dejar residuo en sus productos, así como su capacidad selectiva para extraer ciertas sustancias al realizar pequeños cambios de presión y temperatura. Adicionalmente existen estudios que demuestran que el uso de CO2 super-crítico conlleva a disminuir el consumo de energía con respecto a procesos de separación convencionales como destilación y lixiviación, entre otros (Tilly et al., 1990).

Sin embargo la ventaja principal de utilizar CO2 supercrítico está en la calidad del aceite obtenido por este medio en comparación con los aceites extraídos con solventes orgánicos tradicionales (Mangold, 1983). Otras ventajas comparativas son: (1) aceites prácticamente libres de fosfolípidos y glicolípidos. Los aceites convencionales contienen de 1 a 3% de lípidos polares. (2) Menor contenido de hierro. (3) Aceites claros y desodorizados. (4) Menores pérdidas por refinación y menor consumo de soda cáustica (Hurtado, 2002). La desventaja está en la menor estabilidad oxidativa del aceite obtenido con CO2 debido a la ausencia de fosfátidos que en algunos casos protegen al aceite de la autooxidación (List et al., 1985). La extracción de grasas y aceites con FSC cubre un amplio campo en las aplicaciones industriales relacionadas con la obtención misma de estos últimos a partir de oleaginosas (Esquivel y Gil, 1993).

La obtención de aceites a partir de semillas oleaginosas se ha estudiado desde 1980. Estas investigaciones se han llevado a cabo con CO2 supercrítico a temperaturas entre 40ºC y 80ºC y presiones desde 50 hasta 600 bar (Mangold, 1983; List et al., 1984; Penedo y Coelho, 1997). El fraccionamiento de grasas y aceites con CO2 supercrítico, permite obtener productos con funcionalidad mejorada para aplicaciones mas específicas o con mayor valor nutricional (Hurtado, 2002).

El primer proceso comercial publicado para el fraccionamiento de grasas usando FSC fue el proceso Solexol. En esta investigación se utilizó propano supercrítico como disolvente para el fraccionamiento de aceite de pescado, grasa animal y aceites vegetales, permitiendo la construcción de seis plantas con este proceso (Bamberger et al., 1988).

El fraccionamiento de aceite de pescado con CO2 supercrítico también ha sido estudiado. El objetivo fue obtener ácidos grasos poli-insaturados, omega-3, a los cuales se les atribuye importantes beneficios para la salud. La destilación a vacío utilizada normalmente en procesos de concentración y separación requiere altas temperaturas que conllevan a alteraciones o descomposiciones de los ácidos grasos (Nilsson et al., 1992).

También se ha estudiado el fraccionamiento de grasa de leche con dióxido de carbono y el contenido de colesterol de tales fracciones (Arul et al., 1987; Arul et al., 1988). Otros investigadores estudiaron el fraccionamiento continuo de grasa de leche en una torre rellena con reflujo. Obtuvieron fracciones de grasa de diferente funcionalidad y menor contenido en colesterol (Lim y Rizvi, 1995).

Otros estudios se han centrado en determinar la solubilidad de ácidos grasos y triglicéridos en dióxido de carbono (Bamberger et al., 1988; Nilsson et al., 1992). También fue estudiada la solubilidad de diferentes ácidos: esteárico y oleico y triglicéridos como tributirina, tripalmitina, triestearina, trioleína y trilinoleína en un intervalo de temperaturas de 40oC - 80ºC y presiones de 80 a 250 bar (Chrastil, 1982). A partir de estos datos de solubilidad por se encontró que a un valor dado de temperatura y presión, los ácidos grasos son más solubles en CO2 que sus correspondientes triglicéridos. Este hecho ha despertado el interés en la desacidificación de aceites, en especial de aceite de oliva, usando CO2 supercrítico. Existen hace varios años patentes y estudios que demuestran la viabilidad de este proceso (Bondioli et al., 1992; Carmelo et al., 1996). Como es sabido, el aceite de oliva de inferior calidad puede contener un alto grado de acidez (4 -15%), que le suministra un sabor y aroma desagradable. Es poco apto para el consumo humano, por esta razón el aceite de oliva se debe refinar, alterándose su composición nutricional. La extracción con CO2 supercrítico no modifica la calidad nutricional del aceite de oliva virgen procesado (Hurtado, 2002). La Tabla 2, muestra algunos de los productos extraídos (aceite, ácidos grasos y triglicéridos) de materias primas vegetales propuestas por varios trabajos de investigación.

Extracción de Antioxidantes Naturales

Debido a que el rechazo es cada vez mayor por parte de los consumidores hacia el uso de antioxidantes sintéticos, como por ejemplo el BHA (Butil-Hidroxi-Anisol) y el BHT (Butil-Hidroxi-Tolueno) y además, dadas las restricciones legales levantadas hacia estos productos, se ha potenciado el empleo de antioxidantes naturales, libres de compuestos quí micos sintéticos, como los ácidos fenólicos, los flavonoides y los tocoferoles (Zancan et al., 2002; Yépez et al., 2002).

Tabla 2: Aceites y lípidos extraídos con CO2 supercrítico

Materia Prima

Principio Activo

Condiciones de Extracción

Referencias

T (0C)

P (bar)

Lúpulo (Humulus lupulus L.)

Ácidos- alfa

40 - 60

120 - 280

Del Valle et al.

(2003)

Nuez Moscada (Myristica fragans H.)

Aceite

23

90

Spricigo et al. (2001)

Hinojo (Foeniculum vulgare M.)

Aceite

Triglicéridos

40 - 50

200 - 900

Reverchon et al. (1999)

Avellana

Aceite

40-60

300-600

Ozkal et al.

( 2005)

Nuez Moscada

Aceite

50-70

150-300

Rodrigues et al. (2005)

Hinojo

Triglicéridos

40

300

Moura et al.

(2005)

Salvado de Arroz

Ácidos grasos libres 

50-60

100-400

Danielski et al. (2005)

Pimienta

Triglicéridos

35-65

220-500

Del Valle et al. (2003a)

Cacao

Triglicéridos

70

200-400

Saldaña et al. (2002)

Pimienta

Triglicéridos

40

120-200

Del Valle et al. (2003b)

Se está utilizando CO2 supercrítico para la obtención de tocoferoles a partir de soja (Del Valle et al., 2005) y subproductos del aceite de oliva (Ibáñez et al., 2000).

También se obtienen antioxidantes naturales a partir de la extracción de plantas tales como salvia y romero, que tienen actividad similar o mayor que las de los antioxidantes sintéticos (Gerard et al., 1995; Señorans et al., 2000). La obtención de Labex, este es un antioxidante obtenido con CO2 a 80 -100ºC y 500 bar, y su posterior fraccionamiento la cual fue lograda en dos partes, una rica en antioxidante y otra en aceite esencial (Nguyen et al., 1994).

En el Centro de Investigación del Cáncer de Heidelberg, en Alemania, se investigó el potencial antioxidante y anticancerígeno de diferentes compuestos fenólicos aislados a partir de aceite de oliva (Owen et al., 2000).

En la Tabla 3, se muestra algunos de los antioxidantes naturales extraídos con CO2 SC.

Extracción de alcaloides, aromas y especias

Uno de los campos de aplicación de la tecnología con FSC más desarrollados a nivel industrial es la obtención de ingredientes para la agroindustria, perfumes y cosmética.

Otra  aplicación  clásica de los FSC es la usada en la descafeinación del café. El café contiene del 0.8 - 2% de cafeína cuyo consumo excesivo puede incidir en la salud de las personas por lo que industrialmente se elimina, pero que por otra parte, tiene un valor agregado por sus aplicaciones farmacéuticas (Brunner, 2005; Kopcak y Mohamed, 2005; Mohamed et al., 1997).

Otra aplicación interesante es la extracción de compuestos responsables del sabor amargo y característico de la cerveza (humulonas y lupulonas). El CO2 presenta grandes ventajas para la extracción de lúpulo al compararlo con disolventes orgánicos convencionales porque disuelve completamente aceites esenciales, parte de las resinas livianas y pesadas, trazas menores de grasas, ceras, clorofila y sales orgánicas. De este modo los extractos del lúpulo con CO2 permiten conseguir un adecuado balance de aroma y el sabor amargo en la cerveza (Cobos et al., 1997).

La extracción con FSC se ha empleado en la eliminación de nicotina del tabaco (Del Valle et al., 2005). La mayoría de los compuestos responsables de los aromas son solubles CO2

en condiciones supercríticas. Los aspectos tenológicos de la producción de aceites, colorantes, aromas, esencias, saborizantes, edulcorantes, han sido revisados por otros investigadores (Starmans y Nijhuis, 1996; Del Valle y Aguilera, 1999; Del Valle et al., 2005). Una lista de productos extraídos de materias primas vegetales en diferentes trabajos de investigación se indica en la Tabla 4. En la actualidad existen plantas comerciales de extracción con FSC [Aromtech Ltd., Finland (www.aromtech.com); Flavex Naturextrakte GmbH, Germany (www.flavex.com); Florys SpA, Italy (www.officinalidisardegna.it/florys), Raps GmbH&Co. Germany (www.raps.com), Super Critical Extraction in New Zealand (Scenz) Ltda (www.supercritical.co.nz)]. Son plantas que poseen extractores de 100-500 L, operan bajo procesos discontinuos o semicontinuos y trabajan con diferentes materias primas (Del Valle et al, 2005).

Uso en técnicas analíticas

El CO2SC se ha usado en algunos métodos analíticos como detector del contenido de grasa por medio de la fase móvil usando técnicas analíticas de cromatografía (Rozzi y Singh, 2002). En esta sección se habla de la detección del contenido de grasas por FSC y el uso de la técnica FSC. El uso de métodos analíticos por medio de los FSC se ha aplicado a una gran variedad de productos alimenticios desde la carne de res hasta las semillas y vegetales que presentan un alto contenido de ácidos grasos. Se ha demostrado que el uso de técnicas analíticas con apoyo de FSC presenta mayores ventajas que las técnicas tradicionales. El análisis del contenido de aceites en semillas de soya, girasol, algodón, colza, entre otros materiales biológicos, ha presentado mayor eficiencia en la extracción que la obtenida por métodos convencionales (Taylor et al., 1997; Taylor y King, 2000).

Se demostró la similitud entre el método de extracción de Röse-Gottlieb comparado con el FSC; pero la rapidez en la extracción marcó la diferencia en el FSC y el tipo de solvente orgánico utilizado en la extracción (Dionisi et al., 1999). El cambio en peso de muestras durante este proceso con FSC fue detectado por medio del uso de un detector Piezoeléctrico. Esta técnica permitió determinar la pérdida de peso en la muestra después de extraer totalmente la grasa. Además, es una determinación rápida y segura que las técnicas tradicionales (Manganiello et al., 2000).

El CO2SC también se ha utilizado como fase móvil en cromatografía de fluido supercrítico desde 1980. El uso de FSC como fase móvil para cromatografía provee de alguna ventajas analíticas sobre las técnicas convencionales GC o HPLC. El poder de los FSC como solvente puede ser manipulado por los cambios de temperatura y/o presión (densidad) de la fase móvil (Poole, 2000). En el caso del CO2, cuando la densidad es baja sus condiciones de operación son similares a las del hexano y cuando la densidad es alta sus condiciones son similares a las del diclorometano. La composición de la fase móvil puede ser variada durante la separación de compuestos por HPLC, la densidad de la fase móvil se puede variar durante el proceso de separación por cromatografía con FSC. Y se pueden adicionar cosolventes polares a la fase móvil, los cuales ayudan a separar compuestos polares que no se separan fácilmente con CO2 y aumenta el rendimiento de la extracción con FSC (Brunner, 1994).

Tabla 3: Antioxidantes naturales extraídos con CO2 supercrítico

Materia Prima

Principio Activo

Condiciones de Extracción

Referencias

T (0C)

P (bar)

Cascara de pistacho (Pistachia vera)

Antioxidante

 35 - 60

101 - 355

Goli et al. (2005)

Rizomas de Ginger (Zingiber officinale R.)

Gingerol

  20 - 40

150 - 200

Martínez et al. (2003)

Rizomas de Ginger (Zingiber officinale R.)

Gingerol

20 - 40

100 - 300

Rodrígues et al.

(2002)

Rizomas de Ginger (Zingiber officinale R.)

Gingerol

20 - 35

200 - 250

Zancan et al. (2002)

Romero (Rosmarinus officinalis L.)

Antioxidante

40 - 60

100 - 400

Ramírez et al. (2004)

Semillas de Cilantro (Coriander sativum)

Antioxidante

 58 - 85

116 - 280

Yepez et al. (2002)

Yerba Buena (Hierochloe odorata)

Antioxidante

40

250 - 350

Grigonis et al. (2005)

Tabla 4: Alcaloides, aromas y especias extraídos con CO2 supercrítico

Materia Prima

Principio Activo

Condiciones de Extracción

Referencias

T (0C)

P (bar)

Anís (Pimpinella anisum L.)

Aceite esencial

30

80 - 180

Rodrígues et al. (2003)

Bulbo de Clavo (Eugenia caryophillus)

Aceite esencial

50

90 - 120

Ruetsch et al. (2003)

Bulbo de Clavo (Eugenia caryophillus)

Aceite esencial

10 - 35

66 - 100

Rodrígues et al. (2002)

Eucalipto (Eucalyptus tereticornis)

Aceite esencial

10 - 25

66.7-78.5

Rodrígues et al. (2002)

Manzanilla (Chamomilla recutita L.)

Aceite esencial

30 - 40

100 - 200

Povh et al. (2001)

Pimienta (Lippia sidoides C.)

Aceite esencial

10 - 25

66.7 - 88.5

Sousa et al. (2002)

Pimienta Negra (Piper nigrum L.)

Aceite esencial

30 - 50

150 - 300

Ferreira et al. (2002)

Romero (Rosmarinus officinalis L.)

Aceite esencial

38 - 48

100 - 160

Coelho et al. (1997)

Tomillo (Thymus vulgaris)

Aceite esencial

40

200

Viera de Melo et al. (2000)

Semillas de Guaraná (Paullinia cupana M.)

Alcaloide

40 - 70

100-400

Saldaña et al. (2002a)

Palma (Lat. palum)

Alcaloide

40 - 80

207- 483

Zaidul et al. (2006)

Pimienta (Capsicum annuum L.)

Capsaicinoides

40

120 - 320

Del Valle et al. (2003)

Cúrcuma (Curcuma longa L.)

Colorante

45

250 - 300

Chassagnez-Méndez et al. (2000)

Stevia (Stevia rebaudiana B.)

Glúcidos

30

200 - 250

Yoda et al. (2003)

Curcuma (Curcuma longa L)

Oleoresina

45

200-300

Chassagnez et al. (1997)

Caléndula

Aceite

20-40

120-200

Campos et al. (2005)

Cebolla Cabezona

Aceite

37-50

207-287

Saengcharoenrat y Guyer (2004)

Corcho (Quercus suber L)

Triterpenos

Esteroides

50

220

Castola et al. (2005)

Otras extracciones y aplicaciones

Las aplicaciones de los FSC (especialmente del CO2 supercrítico), son muy amplias, por ello es de resaltar otros campos de aplicación también de interés industrial como son la eliminación de aceite en papas y croquetas de yuca fritas (Hurtado, 2002); la eliminación de alcohol en bebidas alcohólicas (Señorans et al., 2001); la extracción de aromas y sabores de jugos cítricos (Temelli et al., 1998); también se han desarrollado nuevos procesos de extrusión y esponjado con CO2SC (Alavi et al., 2003, 2003a; Gogoi et al, 2000; Jeong y Toledo, 2004). Se han inactivado bacterias y esporas por CO2SC (Dillow et al., 1999; Shimoda et al., 2002; Watanabe et al., 2003). Entre otras aplicaciones se puede mencionar el fraccionamiento de grasas y aceites, la eliminación de ácidos grasos libres (aceite de oliva) así como de otros aceites, la desodorización y la extracción de aceite a partir de lecitina y el aprovechamiento de residuos obtenidos de los procesos de refinación (Esquivel y Gil, 1993).

Como se observa el panorama de aplicación de los FSC es muy prometedor, más en Latinoamérica y específicamente en Colombia, donde la biodiversidad es tan grande y existe una innumerable cantidad de especies que pueden ser aprovechadas para obtener productos de alto valor agregado. Algunos investigadores colombianos han publicado resultados de trabajos sobre extracciones de plantas nativas con FSC (Stashenko et al., 2004). En este sentido extraer los compuestos bioactivos, como aromas y sabores, entre muchos otros, a partir de plantas autóctonas, puede ser un campo de aplicación importante desde el punto de vista investigativo y económico para varios de nuestros países de LatinoAmérica (Del Valle et al., 2005).

CONCLUSIONES

Cada vez se conocen mejor las propiedades de los fluidos supercríticos que son útiles para los diferentes campos de aplicación de la agroindustria alimentaria. Permanentemente se están produciendo nuevas investigaciones en este campo y con ejemplos exitosos que pueden convertirse en agroindustrias para la región Latinoamericana. Esta revisión busca despertar el interés en nuestras poblaciones para su utilización en los desarrollos de nuevos producto y procesos a partir de materias primas autóctonas.

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* autor a quien debe ser dirigida la correspondencia