Obtención de extractos de Satureja macrostema extraídos por microondas-ultrasonido y fluidos supercríticos y su incorporación en nanoemulsiones - Alonso Carrillo, Nancy (Universidad Autónoma Metropolitana, 2018)
Satureja macrostema (SM) es una planta utilizada en la medicina tradicional, y es una fuente rica en compuestos fenólicos como flavonoides. Generalmente, la obtención de estos compuestos se basa en la exposición del material vegetal en maceraciones a altas temperaturas y tiempos prolongados, lo cual conlleva a la degradación y pérdida de funcionalidad. El trabajo desarrollado se presenta en tres capítulos: en el Capítulo I, el objetivo fue evaluar el efecto de la adición de etanol en diferentes concentraciones y el tiempo de extracción sobre el rendimiento de sólidos solubles totales (SST), el contenido de fenoles totales (TPC), flavonoides (TFC) y la actividad antioxidante (AA) de extractos de SM, obtenidos mediante un método convencional de reflujo (RE) y microondas asistido con ultrasonido (MUAE). El Capítulo II tuvo como objetivo extraer la fracción no polar de SM (constituida principalmente por aceites esenciales) a través de hidrodestilación (HD) y compararla con la extracción por fluidos supercríticos (SFE), evaluar el rendimiento de extracción y la actividad antioxidante y antibacterial. Finalmente, el Capítulo III consistió en el diseño de sistemas dispersos nanométricos para contener y proteger los compuestos bioactivos obtenidos en los capítulos I y II. Dos tipos de nanoemulsiones fueron obtenidos: agua-en-aceite (W/O) y aceite-en-agua (O/W). Los principales resultados se describen a continuación. En el Capítulo I, se encontró que las diferencias en las variables respuesta (SST, TPC, TFC y AA) se relacionaron con la temperatura y tiempo de extracción, así como con el método de extracción, dichas diferencias se atribuyen a la afinidad y polaridad de los disolventes y de los compuestos fenólicos extraídos, así como de su termoestabilidad. Las mejores condiciones para la recuperación de estos compuestos hidrosolubles fueron obtenidas empleando etanol al 50% (v/v) durante 120 min (E50-120 min) para RE y etanol absoluto por 30 minutos (E100-30 min) para MUAE, de acuerdo con la mayor concentración de compuestos fenólicos totales (TPC) y a la menor concentración de IC50 para la actividad antioxidante. Los extractos fueron caracterizados mediante HPLC-DAD y HPLC-MS, donde se encontraron ácidos fenólicos como el ácido rosmarínico (compuesto mayoritario), cafeico, coumárico, y gálico; flavonoides corroborados por estándares como la naringina y hesperidina, y flavonoides tentativos como quercetina-dimetil-miricetina, luteolina-7-O 2 glucósido, apigenina, ácido coumaroilquínico, eridictiol, entre otros. Además, se les evaluó el posible efecto citotóxico através de la determinación de la viabilidad de linfocitos aislados de sangre periférica humana en presencia de dichos extractos. No se observó ningún efecto citotóxico sobre la actividad mitocondrial y lisosomal de los linfocitos, confirmando que su consumo no representa riesgos que comprometan la viabilidad celular. Para el Capítulo II, los resultados mostraron que el método SFE presenta ventajas sobre el método HD, principalmente debido a la obtención de un mayor rendimiento y mayor actividad antioxidante (IC50 de 0.91 mg/mL y 2.38 mg/mL para SFE y HD, respectivamente) en el aceite esencial extraído. Para la extracción por SFE, se encontró que las mejores condiciones de extracción fueron a una temperatura de 40°C y una presión de 3,630 psi. Para el caso de HD las condiciones de extracción involucraron temperaturas de 90°C durante 4 horas. Para el caso del aceite esencial obtenido por HD se realizó la caracterización por GCMS, donde los dos principales compuestos identificados corresponden al óxido de piperitona (14.67%) y mentona (11.31%), compuestos que han sido relacionados con distintas actividades biológicas. Asimismo, se encontró que el aceite esencial de SM presentó actividad contra Escherichia coli, Staphylococcus aureus y Salmonella enterica, siendo significativamente mayor sobre el crecimiento de S. aureus. Debido a que muchos compuestos bioactivos presentan diversas desventajas cuando éstos son adicionados en matrices alimentarias, aunado a que algunos de estos compuestos presentan baja solubilidad en medios acuosos, o sensibilidad al oxígeno, luz, temperatura, o desarrollan atributos sensoriales no deseables en los alimentos, el Capítulo III presenta la propuesta de incorporar los extractos hidro y lipofílicos en nanoemulsiones (NE) de tipo W/O y O/W, respectivamente. Para el caso de las NE tipo W/O se realizó un diseño de experimental central compuesto con la finalidad de establecer las condiciones de formación de las emulsiones con diámetro hidrodinámico de gota ≤ 100 nm. Las NE tipo W/O se obtuvieron empleando una mezcla de tensoactivos no iónicos (Tween 80-Span 80 [1:3], concentración de 8.33%), aceite mineral y extracto acuoso con una fracción másica de fase dispersa del 5% (p/p); donde a través del 3 método de emulsificación espontánea se obtuvieron diámetros hidrodinámicos 63.8 nm y propiedades características de las nanoemulsiones (sistemas translúcidos). Para las NE tipo O/W se empleó aislado de proteína de lactosuero (WPI) como estabilizante a una concentración del 2% (p/v) y una fracción másica de fase dispersa del 1% (w/w) de aceite esencial de SM. Las condiciones de emulsificación por microfluidización fueron 15,000 psi de presión y 5 ciclos a 25°C, donde se obtuvieron tamaños de gota <200 nm. La actividad antioxidante fue evaluada en los sistemas nanoemulsificados y comparados con los extractos frescos, donde se encontró una mejora en la estabilidad y reducción en la pérdida de actividad antioxidante de los sistemas NE (W/O and O/W) durante las condiciones de almacenamiento.