Publicado

2016-07-01

Caracterización de aceites de las semillas de Moringa oleífera a partir de la extracción por diferentes métodos

Characterisation of Moringa oleifera's oils from different extraction methods

DOI:

https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v18n2.54324

Palabras clave:

moringa, extracción sólido-líquido, análisis fisicoquímico, prensado mecánico, cromatografía gaseosa. (es)
Moringa oleífera, physicochemical analysis, solid-liquid extraction, mechanical pressing, gas chromatography (en)

Autores/as

  • Diana Gómez Mitjans Centro de Control Estatal de Equipos Médicos y Medicamentos (CECMED)
  • Vicenta Pita Bravo .Facultad de Ingeniería Eléctrica Instituto Superior Politécnico “José Antonio Echeverría” CUJAE
  • Beatriz Zumalacárregui de Cárdenas Facultad de Ingeniería Química Instituto Superior Politécnico “José Antonio Echeverría

La Moringa oleífera es una planta que se utiliza como materia prima en diferentes industrias, como la alimentaria, farmacéutica y cosmética. Una de las partes aprovechables del árbol es la semilla debido a su contenido entre un 30 y 45 % de aceite. Sus propiedades terapéuticas potencian su uso en el tratamiento de más de 300 enfermedades. En esta investigación se caracterizó el aceite extraído de las semillas de Moringa oleífera de las variedades de origen cubano Supergenious, Plain y Nicaragua, a partir de extracciones sólido-líquido con hexano y etanol como disolventes y por el método de prensado mecánico de la variedad Nicaragua. A través de un diseño de experimento 2K se analizaron las variables relación soluto-disolvente, tiempo de extracción, y la granulometría seleccionándose las corridas con mayores valores de porcentaje de extracción. Los aceites correspondientes a la selección se caracterizaron fisicoquímica y fitoquímicamente y los valores se compararon con variedades de diferentes regiones reportadas en la literatura. Se demostró que el método de prensado es eficiente, económico y no influye en las propiedades del producto obtenido.

 

Palabras clave: Moringa oleífera, extracción sólido-líquido, análisis fisicoquímico, prensado mecánico, cromatografía gaseosa.

Moringa oleífera is a plant that is used as raw material in various industries, including those related to the field of chemistry such as food, pharmaceuticals and cosmetics. One of the usable parts of the tree is the seed because the content between 30 and 45% oil. They enhance its therapeutic use in the treatment of more than 300 diseases. In this research the oil extracted from the seeds of Moringa oleífera varieties of Cuban origin Supergenious, Plain and Nicaragua is characterized from solid-liquid extraction with hexane and ethanol as solvents and by the method of mechanical pressing of the species Nicaragua . Through a design of experiment 2K solute-solvent variable ratio, extraction time were analyzed, and the grain size selected runs with values greater percentage of oil extracted. Oils corresponding to the selection were characterized physic-chemical and phytochemically and were compared with varieties from different regions reported in the literature. It was shown that the pressing method is efficient, economical and has no influence on the product properties obtained.

Key words: Moringa oleífera, physicochemical analysis, solid-liquid extraction, mechanical pressing, gas chromatography.

DOI: https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v18n2.54324

ARTÍCULO CORTO

Caracterización de aceites de las semillas de Moringa oleífera a partir de la extracción por diferentes métodos

Characterisation of Moringa oleifera's oils from different extraction methods

Diana Gómez Mitjans*, Vicenta Pita Bravo**, Beatriz Zumalacárregui de Cárdenas***

* Ing. Centro de Control Estatal de Equipos Médicos y Medicamentos (CECMED). Ave.5ta A entre 60 y 62, Miramar, Playa, La Habana, Cuba,
dgmitjams@gmail.com; dgmitjams@cecmed.cu.
** MSc. Facultad de Ingeniería Eléctrica Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría, CUJAE. Ave.114 No. 11 901 entre Ciclovía y Rotonda, Marianao, La Habana, Cuba,
vicenta@quimica.cujae.edu.cu.
*** Dra. Facultad de Ingeniería Química Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría CUJAE. Ave.114 No. 11 901 entre Ciclovía y Rotonda, Marianao, La Habana, Cuba,
beatriz@quimica.cujae.edu.cu.

Recibido: enero 10 de 2016 Aprobado: octubre 13 de 2016


Resumen

La Moringa oleífera es una planta que se utiliza como materia prima en diferentes industrias, como la alimentaria, farmacéutica y cosmética. Una de las partes aprovechables del árbol es la semilla debido a su contenido entre un 30 y 45 % de aceite. Sus propiedades terapéuticas potencian su uso en el tratamiento de más de 300 enfermedades. En esta investigación se caracterizó el aceite extraído de las semillas de Moringa oleífera de las variedades de origen cubano Supergenious, Plain y Nicaragua, a partir de extracciones sólido-líquido con hexano y etanol como disolventes y por el método de prensado mecánico de la variedad Nicaragua. A través de un diseño de experimento 2K se analizaron las variables relación soluto-disolvente, tiempo de extracción, y la granulometría seleccionándose las corridas con mayores valores de porcentaje de extracción. Los aceites correspondientes a la selección se caracterizaron fisicoquímica y fitoquímicamente y los valores se compararon con variedades de diferentes regiones reportadas en la literatura. Se demostró que el método de prensado es eficiente, económico y no influye en las propiedades del producto obtenido.

Palabras clave: Moringaoleífera, extracción sólido-líquido, análisis fisicoquímico, prensado mecánico, cromatografía gaseosa.


Abstract

Moringa oleífera is a plant that is used as raw material in various industries, including those related to the field of chemistry such as food, pharmaceuticals and cosmetics. One of the usable parts of the tree is the seed because the content between 30 and 45% oil. They enhance its therapeutic use in the treatment of more than 300 diseases. In this research the oil extracted from the seeds of Moringa oleífera varieties of Cuban origin Supergenious, Plain and Nicaragua is characterized from solid-liquid extraction with hexane and ethanol as solvents and by the method of mechanical pressing of the species Nicaragua . Through a design of experiment 2K solute-solvent variable ratio, extraction time were analyzed, and the grain size selected runs with values greater percentage of oil extracted. Oils corresponding to the selection were characterized physic-chemical and phytochemically and were compared with varieties from different regions reported in the literature. It was shown that the pressing method is efficient, economical and has no influence on the product properties obtained.

Key words: Moringa oleífera, physicochemical analysis, solid-liquid extraction, mechanical pressing, gas chromatography.


Introducción

La Moringa oleífera es la especie más conocida de trece que existen del género Moringácea. Desde hace siglos, en regiones de Asia y África se han utilizado las semillas y hojas para la alimentación, en la prevención de la ceguera, como purificador de aguas y mieles, acelerador y multiplicador en la producción de cultivos tradicionales por medio del extracto de sus hojas que contienen zeatina, hormona del crecimiento entre otras, las cuales además junto con los tallos presentan inigualables propiedades para la producción de bioetanol, y sus semillas son productoras de aceite comestible. (Alfaro, 2008; Cáceres, 1993; Foidl et al., 1999).

En la figura 1 se muestran los usos más importantes de la planta.

Los aceites extraídos de las diferentes variedades de las semillas de Moringaoleífera son de color amarillo intenso poco viscoso, siendo empleados en preparaciones y bálsamos para la piel. Actualmente el uso de estos, se ha extendido con éxito ya que su estructura ofrece una enorme cantidad de ácidos grasos, tocoferoles y vitamina E, convirtiéndose en un complemento poderosamente eficaz para combatir el colesterol. (Pérez & Cheng, 2012). Investigadores como Rodríguez et al., (2012) han centrado sus estudios en determinar parámetros de calidad que se muestran algunos en la tabla 1. Estas propiedades permiten establecer comparaciones respecto aceites más conocidos y explotados en el mercado.

El contenido de ácido oleico de un 68,9% indica que los aceites de esta planta, tienen el mismo nivel de calidad que los de oliva, por lo que podrían tener el mismo valor de mercado. Este ácido graso es más resistente a la oxidación que el linoleico, por eso, su adición a otros aceites permite obtener mezclas de elevadas propiedades nutricionales (Folkard & Sutherland, 1998; García-Fayos et al., 2012).

El aceite de Moringa conocido como aceite de Ben o de Behen en Madagascar, se emplea para calmar y suavizar la piel de los bebés. Algunas empresas cosméticas incluyen este activo en la formulación de leches y tónicos limpiadores que reivindican una acción purificante o desintoxicante. Pueden ser usados además, en terapias antioxidantes para disminuir la genotoxicidad del arsénico y otros metales pesados, cuyos mecanismos de acción carcinogénica están relacionados con especies reactivas de oxígeno. En la industria farmacéutica el aceite es utilizado como adyuvante de principios activos, además como emoliente y saborizante; su consumo se ha incrementado paulatinamente viéndose reflejada su aceptación a través del aumento en las exportaciones hacia Europa como lubricantes de maquinaria y en la cosmética (Rodríguez et al., 2012; Compaoré et al., 2010; Arenales, 1991).

Los resultados derivados de la química y la farmacología asociadas a sus atributos terapéuticos, continúan siendo recientes y en desarrollo. Aunque muchos de sus beneficios han sido comprobados mediante rigurosas investigaciones en modernos laboratorios, no existen caracterizaciones que permitan determinar si el mecanismo de extracción influye en la composición y en el porcentaje de extracción de los aceites (García et al., 2013).

Este trabajo consistió en determinar el efecto de diferentes métodos de extracción sobre el porcentaje de extracción y la composición de ácidos grasos presentes en los aceites de las semillas de Moringa oleífera de las variedades Supergenius, Plain y Nicaragua.

Materiales y métodos

Las semillas de variedades Plain, Supergenious y Nicaragua de Moringa oleífera empleadas en el estudio, fueron cultivadas y cosechadas en el Centro Internacional de Salud "Las Praderas", La Habana, Cuba. Además se incluyó en el análisis, el aceite de la variedad Nicaragua, obtenido a partir de la extracción mecánica por prensado en frio, procedente de una cooperativa agropecuaria vinculada al proceso investigativo.

El diseño experimental propuesto fue de multinivel factorial , donde k= 3, teniendo en cuenta tres factores a dos niveles. Los factores considerados fueron el tipo de disolvente, tiempo de extracción y el tamaño de partícula. Los niveles de estudios para el tiempo de extracción son de 4 y 6 horas. Los disolventes a utilizar son el hexano y el etanol y los niveles relacionados con el tamaño de partícula son mayor de un mm y menor que un mm– mayor que 0,315 mm obteniéndose dos tamaños de partículas diferentes. En todos los casos la variable dependiente será el porcentaje de extracción de aceite. Para todas las corridas experimentales se realiza una réplica y este procedimiento se realiza para cada especie de semilla a analizar.

Para el procesamiento de los resultados se empleó el programa auxiliar estadístico Statgraphics Centurión, versión XV.

Algunos de los parámetros de calidad que permiten caracterizar los aceites, tales como índices de refracción, saponificación, acidez, densidad y pH, fueron determinados a partir métodos fisicoquímicos en aquellas condiciones donde se obtuvieron mayores porcentajes de extracción.

La composición de los aceites (n= 3 por lote), se realizó por cromatografía de gases (CG) con un equipo 7890A acoplado a sistema de cómputo, con detector FID (Agilent, EE. UU.). Se empleó el nitrógeno como gas portador.

Los ácidos grasos totales se determinaron como ésteres metílicos por el método del Institute for Nutraceutical Advancement (INA) de los EE. UU. con ligeras modificaciones. Se empleó ácido tridecanoico como patrón interno (10 mg por muestra). Para los análisis se utilizó una columna BP 21 (30m x 0,25mm x 0,25µm) en las condiciones siguientes: la corrida cromatográfica se realizó durante 30 min y comenzó con una temperatura de 70 °C que fue aumentando a razón de 10 °C por min hasta 200 °C. Transcurrido cinco minutos, se incrementó la temperatura hasta 220 °C de la misma manera (10 °C por min) que se mantuvo 30 min. Las temperaturas del detector y el inyector fueron 250 y 260 °C, respectivamente. El flujo del gas portador fue 5,4mL/min y el volumen de inyección de cada muestra fue 0,1μL. Los análisis se realizaron por triplicado con ácidos grasos (AG) como referencia (Supelco37 components FAME mixture Catalog No: 47885-U y Lipid standard Catalog No189-4, 189-6, Sigma, EE. UU.). Las identificaciones se realizaron por comparación con las retenciones relativas de referencias de AG comerciales, y las estructuras fueron corroboradas por cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masa (CG-MS), según trabajos previos con aceites de otras especies. (Muñoz et al., 2005; Abdulkarim et al., 2005).

Resultados y discusión

En la figura 2 se muestra el comportamiento de las interacciones entre las variables: tipo de disolvente, granulometría y el tiempo de extracción a través del programa auxiliar estadístico Statgraphics Centurión, versión XV.

El P-Valor obtenido es menor que 0,05 con nivel de confianza de 95%. Los factores tiempo de extracción, tipo de solvente inciden de manera positiva sobre la variable respuesta, mientras que la transferencia se vio favorecida con la particulas de mayor tamaño, debido a que a pesar de que la homogeneidad y un menor tamaño de partícula garantizan que durante el proceso de extracción el área de contacto entre estas y el disolvente sea mayor, favoreciéndose la penetración del disolvente en la estructura y la operación de transferencia de masa, tamaños excesivamente pequeños pueden hacer que las partículas se compacten dificultando la extracción. El programa evidencia que las interacciones entre ellas no influyeron en la variable en estudio.

Los mejores resultados se obtuvieron con el hexano, mostrando un incremento en la concentración del aceite en el licor lixiviado y mayor porcentaje de extracción. Esto se debe, a que el aceite vegetal extraído está compuesto por moléculas con enlaces apolares lo que coincide con la polaridad del hexano, esto no se logra con el etanol.

La extracción de aceite de las semillas de Moringa oleífera de las variedades analizadas, tuvo un rendimiento promedio de un 42% con el hexano como disolvente.

La tabla 2 muestra los resultados de la caracterización fisicoquímica de los aceites correspondientes a los mayores valores de porcentaje de extracción y el aceite extraído por método de prensado mecánico.

Los valores obtenidos de densidad fueron similares a los reportado en la literatura (0,8968 g/m3). En el caso del índice de refracción, el comportamiento fue similar, siendo semejantes a los valores obtenidos por otros autores (1,4703) (García et al., 2013).

Otros estudios muestran un rendimiento de 25 a 30%, densidad de 0,899 a 0,912 g/mL, índice de refracción 1,465 como los determinados por Cáceres, (1993). El valor obtenido de pH entre 4,7-5,38 muestra aceites con ligeras características ácidas. Los valores determinados de la variedad Nicaragua por diferentes métodos de extracción presentaron pequeñas diferencias.

La extracción por prensado proporcionó mayor porcentaje de extracción respecto al método sólido-líquido, resultando más económico, menos engorroso y no requiere de maquinaria de tecnología sofisticada. El tiempo de extracción es mucho menor y el producto obtenido esta menos expuesto a los reactivos que pudieran modificarlo estructuralmente.

Los ácidos grasos de estos aceites fueron identificados y cuantificados obteniéndose la distribución que se muestra en la tabla 3.

Los resultados obtenidos muestran que el ácido oleico fue el componente mayoritario, seguido de los ácidos palmítico donde en la variedad Plain se obtuvo mayor valor. Estas cifras son similares a los reportadas por otros autores como Marrero et al., 2014.

El contenido de ácido oleico en las variedades fue de un 65,38; 64,30; 65,14 y 65,27 % confirmando que los extractos obtenidos, tienen similar composicion que los de oliva.

La variación que se aprecia puede deberse a las diferencias en especies, genética de la planta, su cultivo, clima, suelo, región, estado de maduración de los frutos, época de colecta y análisis. En la tabla 4 se muestran los resultados obtenidos por otros autores a variedades de diversas regiones.

La presencia de C18:3, perteneciente al grupo omega 3(Ω3), C18:2, grupo omega 6(Ω6) y C18:1, omega 9 (Ω9) en las estructuras de los aceites de moringa de las variedades analizadas, le confiere valor nutricional y calidad como suplemento. (Bressani, 2007).

Conclusiones

La extracción por el método de prensado mecánica resulta más económico, y con mayores porcentajes de extracción, constituyendo esta, la mejor variante para futuros procesos en la industria biofarmacéutica.

El análisis cromatográfico a los aceites permitió corroborar que existen diferencias respecto a la composición de ácidos grasos esenciales entre las especies y que el método de extracción en nuestro estudio no constituyó un factor determinante en dicha variación.


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Cómo citar

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Gómez Mitjans, D., Pita Bravo, V., & Zumalacárregui de Cárdenas, B. (2016). Caracterización de aceites de las semillas de Moringa oleífera a partir de la extracción por diferentes métodos. Revista Colombiana de Biotecnología, 18(2), 106–111. https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v18n2.54324

ACM

[1]
Gómez Mitjans, D., Pita Bravo, V. y Zumalacárregui de Cárdenas, B. 2016. Caracterización de aceites de las semillas de Moringa oleífera a partir de la extracción por diferentes métodos. Revista Colombiana de Biotecnología. 18, 2 (jul. 2016), 106–111. DOI:https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v18n2.54324.

ACS

(1)
Gómez Mitjans, D.; Pita Bravo, V.; Zumalacárregui de Cárdenas, B. Caracterización de aceites de las semillas de Moringa oleífera a partir de la extracción por diferentes métodos. Rev. colomb. biotecnol. 2016, 18, 106-111.

ABNT

GÓMEZ MITJANS, D.; PITA BRAVO, V.; ZUMALACÁRREGUI DE CÁRDENAS, B. Caracterización de aceites de las semillas de Moringa oleífera a partir de la extracción por diferentes métodos. Revista Colombiana de Biotecnología, [S. l.], v. 18, n. 2, p. 106–111, 2016. DOI: 10.15446/rev.colomb.biote.v18n2.54324. Disponível em: https://revistas.unal.edu.co/index.php/biotecnologia/article/view/54324. Acesso em: 2 jul. 2022.

Chicago

Gómez Mitjans, Diana, Vicenta Pita Bravo, y Beatriz Zumalacárregui de Cárdenas. 2016. «Caracterización de aceites de las semillas de Moringa oleífera a partir de la extracción por diferentes métodos». Revista Colombiana De Biotecnología 18 (2):106-11. https://doi.org/10.15446/rev.colomb.biote.v18n2.54324.

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Gómez Mitjans, D., Pita Bravo, V. y Zumalacárregui de Cárdenas, B. (2016) «Caracterización de aceites de las semillas de Moringa oleífera a partir de la extracción por diferentes métodos», Revista Colombiana de Biotecnología, 18(2), pp. 106–111. doi: 10.15446/rev.colomb.biote.v18n2.54324.

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D. Gómez Mitjans, V. Pita Bravo, y B. Zumalacárregui de Cárdenas, «Caracterización de aceites de las semillas de Moringa oleífera a partir de la extracción por diferentes métodos», Rev. colomb. biotecnol., vol. 18, n.º 2, pp. 106–111, jul. 2016.

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Gómez Mitjans, D., V. Pita Bravo, y B. Zumalacárregui de Cárdenas. «Caracterización de aceites de las semillas de Moringa oleífera a partir de la extracción por diferentes métodos». Revista Colombiana de Biotecnología, vol. 18, n.º 2, julio de 2016, pp. 106-11, doi:10.15446/rev.colomb.biote.v18n2.54324.

Turabian

Gómez Mitjans, Diana, Vicenta Pita Bravo, y Beatriz Zumalacárregui de Cárdenas. «Caracterización de aceites de las semillas de Moringa oleífera a partir de la extracción por diferentes métodos». Revista Colombiana de Biotecnología 18, no. 2 (julio 1, 2016): 106–111. Accedido julio 2, 2022. https://revistas.unal.edu.co/index.php/biotecnologia/article/view/54324.

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Gómez Mitjans D, Pita Bravo V, Zumalacárregui de Cárdenas B. Caracterización de aceites de las semillas de Moringa oleífera a partir de la extracción por diferentes métodos. Rev. colomb. biotecnol. [Internet]. 1 de julio de 2016 [citado 2 de julio de 2022];18(2):106-11. Disponible en: https://revistas.unal.edu.co/index.php/biotecnologia/article/view/54324

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