Aplicación de ultrasonido como pretratamiento en la extracción por microondas de aceite esencial de cáscara de naranja (Citrus sinensis L. Osbeck)

Abstract

Los aceites esenciales tienen propiedades funcionales de gran importancia en la industria alimentaria, en su composición contienen compuestos volátiles (terpenos) y derivados oxigenados (aldehídos, alcoholes y ésteres). En la presente investigación, se trabajó con subproductos como la cáscara de naranja dulce Valencia (Citrus sinensis L. Osbeck), y se determinó que la extracción por microondas con un pre tratamiento de ultrasonido, como metodología no convencional, tienen un efecto positivo en el rendimiento y en la calidad del aceite esencial, cabe resaltar que para la extracción no se utilizó solventes. Asimismo, se obtuvo las mejores variables independientes de tiempo y temperatura del equipo ultrasónico que lograron el mayor rendimiento, para un nivel de significancia de p<0,05, aplicando la metodología de superficie de respuesta (RSM) mediante el programa Desing-Expert® DX7Trial/MyDesing.dX7 y utilizando un diseño central compuesto (DCC). Para el resultado, primero se realizó el pre-tratamiento de ultrasonido con el equipo Ultrasonic Cleaners a 220V y 35kHz en un rango de temperatura (20°C-55°C) y un rango de tiempo (1-35 minutos), obtenidos por especificaciones técnicas del equipo ultrasónico y por pruebas preliminares. Posteriormente, se extrajo el aceite esencial con el equipo Mycroware Gravity Station (230V, 60Hz), a la potencia de 540W con un tiempo de 25 minutos. Mediante la metodología de superficie de respuesta se obtuvo 11 combinaciones de temperatura y tiempo de ultrasonido (tres repeticiones del punto central) los cuales fueron desarrollados experimentalmente, donde todos los datos obtenidos se ajustaron a una ecuación cúbica con R2 de 0.9915 y R2 -ajustado de 0.9891, logrando determinar que a una temperatura de 25°C y un tiempo de 19 minutos de ultrasonido se obtuvo el mayor rendimiento de 11.1793 ± 0.052 por ciento de aceite esencial (base seca). El rendimiento obtenido se evaluó y comparó con el rendimiento obtenido mediante la extracción por hidrodestilación donde se obtuvo 6.72 ± 0.252por ciento y aplicando solamente extracción por microondas donde se obtuvo 6.98 ± 0.081 por ciento. Se realizó el análisis fisicoquímico y se determinó la composición química del aceite esencial mediante cromatografía de gases acoplada a un espectrómetro de masas (GC-MS), identificándose 15 compuestos, obteniéndose 94.87 por ciento de limoneno y 1.03 por ciento de β-Linalool en el aceite esencial obtenido por microondas con pre tratamiento de ultrasonido.

Essential oils have functional properties of great importance in the food industry, in their composition they contain volatile compounds (terpenes) and oxygenated derivatives (aldehydes, alcohols and esters). In the present investigation, we worked with by-products such as Valencia sweet orange peel (Citrus sinensis L. Osbeck), and it was determined that microwave extraction with an ultrasound pre-treatment, as an unconventional methodology, has a positive effect on the performance and quality of the essential oil, it should be noted that no solvents were used for the extraction. Likewise, the best independent variables of time and temperature of the ultrasonic equipment that achieved the highest performance were obtained, for a level of significance of p <0.05, applying the response surface methodology (RSM) through the Desing-Expert® program. DX7Trial / MyDesing.dX7 and using a composite central layout (DCC). For the result, the ultrasound pre-treatment was first performed with the Ultrasonic Cleaners equipment at 220V and 35kHz in a temperature range (20 ° C-55 ° C) and a time range (1-35 minutes), obtained by technical specifications of the ultrasonic equipment and by preliminary tests. Subsequently, the essential oil was extracted with the Mycroware Gravity Station equipment (230V, 60Hz), at the power of 540W with a time of 25 minutes. Through the response surface methodology, 11 combinations of temperature and ultrasound time were obtained (three repetitions of the central point) which were developed experimentally, where all the data obtained were adjusted to a cubic equation with R2 of 0.9915 and R2 -adjusted of 0.9891, managing to determine that at a temperature of 25 ° C and a time of 19 minutes of ultrasound, the highest yield of 11.1793 ± 0.052 percent of essential oil (dry base) was obtained. The yield obtained was evaluated and compared with the yield obtained by hydrodistillation extraction where 6.72 ± 0.252 percent was obtained and applying only microwave extraction where 6.98 ± 0.081 percent was obtained. The physicochemical analysis was carried out and the chemical composition of the essential oil was determined by gas chromatography coupled to a mass spectrometer (GC-MS), identifying 15 compounds, obtaining 94.87 percent of limonene and 1.03 percent of β-Linalool in the essential oil obtained by microwaves with ultrasound pre treatment.