obtenciÓn de antioxidantes a partir del epicarpio de …

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OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE CAFÉ (Coffea arabica L.) EMPLEANDO FLUIDOS PRESURIZADOS, UNA ALTERNATIVA DE APROVECHAMIENTO PARA ESTE RESIDUO AGROINDUSTRIAL. FABIAN RICARDO HERRERA RINCON COD: 064102056 PROYECTO DE GRADO PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO AMBIENTAL DIRECTOR: HENRY ISAAC CASTRO VARGAS LIC. QUÍMICA MAGISTER EN CIENCIAS QUÍMICA DOCTOR EN CIENCIAS QUÍMICA UNIVERSIDAD LIBRE FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL BOGOTÁ, 2016

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Page 1: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE CAFÉ

(Coffea arabica L.) EMPLEANDO FLUIDOS PRESURIZADOS, UNA

ALTERNATIVA DE APROVECHAMIENTO PARA ESTE RESIDUO

AGROINDUSTRIAL.

FABIAN RICARDO HERRERA RINCON COD: 064102056

PROYECTO DE GRADO PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO AMBIENTAL

DIRECTOR: HENRY ISAAC CASTRO VARGAS

LIC. QUÍMICA

MAGISTER EN CIENCIAS QUÍMICA

DOCTOR EN CIENCIAS QUÍMICA

UNIVERSIDAD LIBRE

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL

BOGOTÁ, 2016

Page 2: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

Declaratoria de originalidad:

“La presente propuesta de trabajo de grado para optar al título de Ingeniero

Ambiental de la Universidad Libre no ha sido aceptado o empleado para el

otorgamiento de calificación alguna, ni de título, o grado diferente o adicional al

actual. La propuesta de trabajo de grado es resultado de las investigaciones de

Estefanía Ramírez Trujillo y Fabián Ricardo Herrera Rincón, excepto donde se

indican las fuentes de Información consultadas”

Firma:

FABIÁN RICARDO HERRERA RINCÓN COD. 064102056

Page 3: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 7

2. JUSTIFICACIÓN .............................................................................................. 8

3. OBJETIVOS ................................................................................................... 10

3.1 OBJETIVO GENERAL. ................................................................................ 10

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS. ...................................................................... 10

4 MARCO TEÓRICO ........................................................................................ 11

4.1 ANTIOXIDANTES ........................................................................................ 11

4.1.1 Antioxidantes primarios ............................................................................ 11

4.1.2 Antioxidantes secundarios ....................................................................... 11

4.2 EFECTOS EN LA SALUD ........................................................................... 12

4.2.1 Alimentos Antioxidantes ........................................................................... 12

4.2.2 Antioxidantes en el Café .......................................................................... 13

4.3 CAFÉ COLOMBIANO Y SU ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE ......................... 14

4.4 FLUIDOS PRESURIZADOS ........................................................................ 15

4.5 EXTRACCIÓN CON FLUIDOS PRESURIZADOS ...................................... 16

4.6 MÉTODO DPPH .......................................................................................... 17

4.7 MÉTODO FOLIN-CIOCALTEU .................................................................... 18

4.8 ÁCIDO GÁLICO ........................................................................................... 19

4.9 ESPECTROFOTOMETRÍA ......................................................................... 20

4.10 ABSORBANCIA ....................................................................................... 23

5 DISEÑO METODOLÓGICO ........................................................................... 24

5.1 PREPARACION Y MUESTRAS DEL RESIDUO ......................................... 24

5.1.1 Lavado y secado. ..................................................................................... 25

5.1.2 Molienda y tamizado. ............................................................................... 25

5.2 DESENGRASE DE LA MUESTRA .............................................................. 26

5.3 OBTENCIÓN DE EXTRACTOS FLUIDOS PRESURIZADOS ..................... 26

5.4 PORCENTAJE DE RENDIMIENTO ............................................................ 29

5.5 EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD CAPTADORA DE RADICALES LIBRES

Y CONTENIDO TOTAL DE FENOLES (CTF). .................................................... 30

Page 4: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

5.5.1 Método DPPH .......................................................................................... 30

5.5.2 Método Folin-Ciocalteu. ........................................................................... 31

5.6 DISEÑO EXPERIMENTAL .......................................................................... 31

5.7 ANÁLISIS ESTADÍSTICO ........................................................................... 32

6 ANÁLISIS Y RESULTADOS. ......................................................................... 33

6.1 RENDIMIENTO DE LOS EXTRACTOS ...................................................... 33

6.2 DETERMINACION DE LA CAPACIDAD CAPTADORA DE RADICALES

LIBRES (DPPH) .................................................................................................... 34

6.3 CONTENIDO DE FENOLES TOTALES. ..................................................... 37

6.4 ANÁLISIS DE CORRELACIÓN ................................................................... 38

6.5. APROVECHAMIENTO AMBIENTAL DEL RESIDUO. ................................. 39

6.6 COMPARACIÓN DE RESULTADOS .......................................................... 40

7 CONCLUSIONES .......................................................................................... 41

8 RECOMENDACIONES .................................................................................. 42

BIBLIOGRAFÍA...................................................................................................... 43

ANEXOS ............................................................................................................... 47

Page 5: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Características fluidos presurizados ....................................................... 17

Figura 2: Espectro electromagnético ..................................................................... 21

Figura 3: Espectrofotómetro .................................................................................. 15

Figura 4: Diseño metodológico .............................................................................. 24

Figura 5: Unidad de extracción fluidos presurizados ............................................. 27

Page 6: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

LISTA DE TABLAS

Tabla 1: Número de extractos obtenidos ............................................................... 29

Tabla 2: Porcentaje de rendimiento de los extractos ............................................. 33

Tabla 3: Evaluación captadora de radicales libres DPPH ..................................... 35

Tabla 4: Determinación de fenoles totales (CTF) .................................................. 38

Tabla 5: Correlación métodos DPPH y Folin-Ciocalteu ......................................... 38

Tabla 6: Porcentaje de rendimientos. .................................................................... 47

Tabla 7: Preparación de los extractos ................................................................... 47

Tabla 8: Ensayos DPPH (curva de calibración) ..................................................... 48

Tabla 9: Ensayos DPPH (extractos) ...................................................................... 49

Tabla 10: Resultados DPPH .................................................................................. 49

Tabla 11: Ensayos folin ciocalteu (curva de calibración) ....................................... 50

Tabla 12: Ensayos método folin ciocalteu (extractos) ........................................... 51

Tabla 13: Resultados método folin-ciocalteu ......................................................... 51

Page 7: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1: Porcentaje de captación de radical libre DPPH .................................... 35

Gráfico 2: Análisis Folin-Ciocalteu - contenido de fenoles totales ........................ 37

Gráfico 3: Curva de calibración DPPH .................................................................. 48

Gráfico 4: Curva de calibración Folin-Ciocalteu .................................................... 50

Page 8: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

LISTA DE ANEXOS

ANEXO A: Porcentaje de rendimiento ................................................................... 47

ANEXO B: Preparación de los extractos ............................................................... 47

ANEXO C: Curva de calibración DPPH ................................................................ 48

ANEXO D: Ensayos método DPPH. ...................................................................... 49

ANEXO E: Resultados método DPPH ................................................................... 49

ANEXO F: Curva de calibración método Folin-Ciocalteu ...................................... 50

ANEXO G: Ensayos método Folin-Ciocalteu determinación de (CTF) .................. 51

ANEXO H: Método Folin-Ciocalteu para determinar contenido de CTF ............... 51

Page 9: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

7

1. INTRODUCCIÓN

A nivel mundial se estima que el área cultivada de café (Coffea arabica L.), es de

11 millones de hectáreas. El fruto del café ha sido uno de los productos más

importantes en Colombia, ya que su nivel de producción es tan alto que

compromete a 590 municipios de los departamentos andinos del país (Toro, 2013).

La actividad cafetera trae consigo una problemática ambiental asociada al

consumo de grandes cantidades de agua, y que casi el 80% del fruto del café, se

considera de casi nulo valor económico, estos desechos están constituidos

mayormente por el epicarpio del café, trayendo consigo una mala disposición de

los residuos, en donde se vierte generalmente en los ríos, contaminándolos,

generando malos olores (Pérez, 2002).

Teniendo en cuenta lo anterior es conveniente buscar una forma de

aprovechamiento para mitigar así los posibles contaminantes procedentes de

dicho residuo.

El presente proyecto propone un análisis del epicarpio del café (Coffea arabica L.)

Obteniendo extractos del residuo, por medio de fluidos presurizados, y así lograr

determinar tanto su actividad antioxidante como de fenoles totales por los métodos

DPPH y Folin-Ciocalteu, esto para establecer si puede ser una posible alternativa

en el aprovechamiento del residuo, epicarpio del café (Coffea arabica L.)

Proveniente de la producción del grano, en la industria.

Page 10: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

8

2. JUSTIFICACIÓN

En la actualidad, la producción de café en Colombia es de gran importancia para

el desarrollo de sectores tales como el económico y social. A nivel local el café

producido en el país permite la sostenibilidad de aproximadamente 574 mil

familias colombianas directamente beneficiadas (Ministerio De Agricultura de

Colombia, 2014). El procesamiento del grano en la industria genera otra gran parte

de empleos de forma directa e indirecta.

Respecto al café que produce Colombia, este debe su particularidad a la

diversidad de sus suelos, climas, geografía, variedades de granos de café

cultivados y su recolección cuidadosa de los frutos (Oliveros & Uribe, 2011).

La ingeniería ha contribuido con tecnologías, procesos, innovaciones e

investigaciones que han beneficiado la actividad agrícola del café; como métodos

de mejorado para la recolección, sistemas de monitoreo de cultivos y cosechas

mecanizadas. En materia de producción existen aportes como maquinaria para

despulpar el fruto, remoción del mucilago, clasificación del grano y proceso de

secado, generando así soluciones para los sistemas naturales y socio

ambientales. Sin embargo, estos pueden verse afectado en el procesamiento del

café. Dichas soluciones benefician parte del proceso en relación a la reducción en

el consumo del agua y en los procesos de producción anteriormente mencionados

(Oliveros & Uribe, 2011).

Page 11: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

9

Los residuos del café constituyen un problema en crecimiento, debido al mal

manejo y disposición final de éstos. El epicarpio del café, residuo en que se basa

el proyecto, contiene cantidades considerables de poli fenoles (Garcia & Rozo,

1985). Actualmente parte del residuo del café se utiliza como abono para cultivos,

los cuales evitan el crecimiento de microorganismos desacelerando así la

actividad y producción en suelos (Suarez, 2012).

Para el desarrollo de la investigación se realizó la obtención de los extractos del

epicarpio del café, empleando técnicas de extracción alternativas y amigables con

el medio ambiente, como la extracción con fluidos presurizados. De esta forma se

promueve el uso de procesos de nulo o bajo impacto ambiental (Velásquez, 2008).

Mediante la investigación se aportó conocimientos, y se permitió dar información

correspondiente de los resultados y datos obtenidos en el análisis de la actividad

antioxidante y fenoles totales en el epicarpio del café, teniendo en cuenta con

base a lo anterior posibles beneficios y ventajas que traería un opcional manejo de

los residuos generados por la industria cafetera, aprovechando así el epicarpio del

café en la obtención de antioxidantes empleando los métodos de extracción

mencionados anteriormente.

Page 12: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

10

3. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GENERAL.

Evaluar el potencial del epicarpio de café (Coffea arabica L.) en la obtención de

extractos con capacidad captadora de radicales libres y contenido fenólico como

alternativa de uso para este residuo agroindustrial.

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

Obtener extractos con posible actividad antioxidante a partir del epicarpio

de café variedad arábica (C. arabica L.) empleando fluidos presurizados.

Determinar la capacidad captadora de radicales libres y fenoles totales de

los extractos obtenidos.

Page 13: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

11

4 MARCO TEÓRICO

4.1 ANTIOXIDANTES

Son moléculas con la capacidad de retardar y prevenir la oxidación de un sustrato

oxidable, actuando como donador de electrones en todos los seres vivos que

utilizan el oxígeno para obtener energía, liberan radicales libres, lo cual es

incompatible con la vida a menos que existan mecanismos celulares de defensa

que los neutralice. Los niveles bajos de los mismos, o la inhibición de las enzimas

antioxidantes causan estrés oxidativo y pueden dañar o matar las células (Duarte,

1987).

4.1.1 Antioxidantes primarios

Los antioxidantes primarios protegen al organismo contra la formación de nuevos

radicales libres, esto quiere decir que son interruptores de cadena, donde

participan en la etapa de propagación reaccionando con los radicales peróxilos

para convertirlos en productos más estables (Rojano, 2001).

4.1.2 Antioxidantes secundarios

Son aquellos que reducen la velocidad de la etapa de iniciación de una reacción

en cadena, mediante diversos mecanismos con compuestos que retardan la

Page 14: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

12

velocidad de oxidación de los lípidos. Estos pueden operar por una variedad de

mecanismos que incluyen agentes atrapadores de oxígeno, especies que

descomponen los hidroperóxidos formados previamente, desactivadores de

oxigeno (Rojano, 2001).

4.2 EFECTOS EN LA SALUD

En la salud Los antioxidantes actúan como sustancias capaces de proteger a las

células de los efectos de los radicales libres (moléculas producidas cuando el

cuerpo degrada los alimentos o por la exposición ambiental al humo y la

radiación), la prevención de enfermedades, anulando los efectos perjudiciales de

los radicales libres en las células, con una dieta de frutas y vegetales ricos en poli

fenoles y antocianinas tienen un bajo riesgo de contraer cáncer, enfermedades

cardíacas y algunas neurológicas (Robles, 2007).

4.2.1 Alimentos Antioxidantes

La presencia de antioxidantes naturales en los alimentos es importante, no sólo

porque estos compuestos contribuyen a definir las características organolépticas y

a preservar la calidad nutricional de los productos que los contienen, sino además,

porque al ser ingeridos, ayudan a preservar -en forma considerable- la salud de

los individuos que los consumen. En efecto, la recomendación de aumentar la

ingesta de alimentos ricos en antioxidantes naturales es, en la actualidad,

considerada una de las formas más efectivas de reducir el riesgo de desarrollo de

aquellas enfermedades crónicas no transmisibles que más limitan la calidad y

Page 15: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

13

expectativas de vida de la población mundial. El efecto principal o rol de los

antioxidantes que encontramos en algunos alimentos es prevenir, retardar y

revertir reacciones conducentes a la oxidación de sustratos biológicos (proteínas,

lípidos y ácidos nucleicos). Si bien los antioxidantes pueden actuar a través de

diversos mecanismos, mayormente estabilizando un radical libre a través de la

donación de un electrón, o bien, de un átomo de hidrógeno. Como resultado de tal

interacción, los radicales libres pierden su reactividad y los antioxidantes se oxidan

(Corfochile, 2008).

4.2.2 Antioxidantes en el Café

Los fenoles presentes en vegetales son un grupo grande y heterogéneo de

compuestos, donde se ha considerado que los fenoles de procedencia vegetal

protegen, in vivo, el ADN celular, los lípidos y las proteínas, del daño generado por

los radicales libres. Teniendo en cuenta que los radicales libres tienen un papel

importante en el desarrollo de enfermedades crónicas como las cardiovasculares o

el cáncer, el consumo de fenoles presentes en vegetales serviría como protección

frente a estos males o enfermedades. Según algunos estudios (cicas, 2012), en

cinco de cada siete estudios epidemiológicos se demuestra que los flavonoides,

siendo estos pigmentos naturales presentes en los vegetales y que protegen al

organismo del daño producido por agentes oxidantes, tambien brindan protección

frente a enfermedades cardiovasculares, mientras que sólo en uno de cuatro

estudios se establecía su efecto protector frente al cáncer. Se apuntan a que se

necesitan más pruebas concluyentes del efecto preventivo de los flavonoides

Page 16: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

14

frente al cáncer y enfermedades cardiovasculares, a la vez que faltan estudios

sobre los efectos de otros fenoles (cicas, 2012) .

En el café un proceso de tostado de 10 minutos produce una capacidad

antioxidante óptima debido a que sus compuestos polifenólicos no se ven

mayormente afectados, sin embargo un proceso de tostado con un mayor tiempo

puede reducir la capacidad antioxidante del café, debido a la pérdida de

compuestos polifenólicos, Un estudio sobre cafés arábica y robusta procedentes

de 6 países mostró que las muestras de robusta ofrecían una capacidad de

protección antioxidante mayor que las de arábica, a la vez que dicha capacidad

antioxidante era mucho mayor, en el café tostado en un óptimo proceso que en el

verde (Saturdino, 2007).

4.3 CAFÉ COLOMBIANO Y SU ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE

El café colombiano variedad (Coffea arabica L.) estudiado por diferentes

investigadores, corresponde a un café verde con calidad de exportación. Sin

embargo, el café procesado en Colombia, se elabora con diferentes materias

primas, no reportada en ningún trabajo de investigación. La calidad del café

depende de: tipo de café verde, proceso de tostado y molienda. Estas variables

determinan la concentración de los compuestos fenólicos, importantes en la

capacidad antioxidante, parámetro de calidad de un alimento nutracéutico esto

quiere decir que proporciona beneficios saludables en prevención y tratamiento de

enfermedades.

Page 17: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

15

La planta de café pertenece al género Coffea de la familia Rubiaceae con más de

70 especies, solo 2 de importancia económica y comercial, la especie arábica

(Coffea arabica L.) y la especie robusta (Coffea canephora). Los granos de café

100 % arábica, son los preferidos por los consumidores y se consideran como los

de mejor calidad debido a atributos tales como su acidez, cuerpo balanceado y su

aroma pronunciado en los mercados internacionales. El café es una de las bebidas

más populares en el mundo, debido a su sabor y características sensoriales

únicas. En 2011 la producción mundial fue cerca de 6,3 millones de toneladas

anuales (Naranjo M. , 2011). En Colombia, el café es el producto insignia de la

economía, siendo así que en año 2015 se estimó una producción de 13 millones

de sacos de 60 kilos cada uno (Portafolio, 2015).

4.4 FLUIDOS PRESURIZADOS

Un fluido presurizado o supercrítico es una sustancia que se encuentra en

condiciones de presión y temperatura superiores a su punto crítico que se

comporta como “un híbrido entre un líquido y un gas”, es decir, puede difundir

como un gas, y disolver sustancias como un líquido. Los fluidos presurizados o

supercríticos se caracterizan por el amplio rango de densidades que pueden

adoptar. Por encima de las condiciones críticas, pequeños cambios en la presión y

la temperatura producen grandes cambios en la densidad (Mesa, 2006).

Page 18: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

16

4.5 EXTRACCIÓN CON FLUIDOS PRESURIZADOS

Para la extracción con fluidos presurizados los componentes o equipos básicos

son; porta muestra, restrictor, sistema de colección, bomba y sistema de inyección.

El restrictor tiene la utilidad para mantener la presión de la columna en el nivel

deseado, las ventajas que presentan la extracción con fluidos presurizados son la

rápida y eficaz extracción, también la posibilidad de utilizar diferentes disolventes,

ya que puedan ser amigables con el medio ambiente, no contaminantes y fáciles

de eliminar su exceso. La extracción con fluidos presurizados también permite un

aprovechamiento de los residuos orgánicos generados por las industrias para

obtener a base de los mismos, extractos como el escualeno, los tocoferoles, los

fitosteroles y la extracción de antioxidantes naturales libres de compuestos

químicos sintéticos (García, 2012).

Propiedades de la región presurizada

Las propiedades de la región presurizada de los fluidos como su densidad en el

fluido depende ampliamente de la presión y la temperatura a la que se encuentre

el mismo, de igual manera su valor estará próximo a los valores típicos de los

líquidos, esta es la causa o característica de sus buenas propiedades como

disolventes, ya que las interacciones entre las moléculas del fluido y las de los

solutos son fuertes (Castro, 1993).

Las características generales de los fluidos presurizados se muestran en la Figura

1.

Page 19: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

17

Figura 1: Características fluidos presurizados

4.6 MÉTODO DPPH

Se conoce así a la técnica que emplea el 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo como radical.

El DPPH es un radical libre que se puede obtener directamente disolviendo el

reactivo en un medio orgánico. La reducción del DPPH se monitorea por la

disminución en la absorbancia a una longitud de onda característica. En su forma

de radical libre, el DPPH absorbe a 515 nm y cuando sufre reducción por un

antioxidante, esta absorción desaparece.

En consecuencia, la desaparición del DPPH proporciona un índice para estimar la

capacidad del compuesto de prueba para atacar radicales. El modelo que explica

la actividad de un compuesto como anti radical se ejemplifica con la siguiente

ecuación.

Page 20: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

18

Donde AH es un antioxidante que actúa como anti radical donando átomos de

hidrogeno, dando como resultado radicales con estructuras moleculares estables

que detendrán la reacción en cadena, el nuevo radical formado (A) puede

interactuar con otro radical para formar moléculas estables (DPPH-A, A-A). La

reacción entre DPPH y un compuesto depende de la conformación estructural del

mismo, por lo que las comparaciones cuantitativas no siempre son apropiadas.

Cuando se mezcla con una sustancia que puede donar uno o varios átomos de

hidrógeno, la concentración del radical DPPH disminuye mientras aparece la forma

reducida DPPH-H provocando un cambio en el color de morado a amarillo y la

absorbancia de la solución decrece (Carlos, 2011).

El empleo del radical DPPH en el método espectrofotométrico posee ventajas en

cuando a simplicidad, confiabilidad, reproducibilidad y rapidez para la

determinación de actividad antioxidante.

4.7 MÉTODO FOLIN-CIOCALTEU

El ensayo Folin-Ciocalteu se utiliza en la determinación del contenido en

compuestos fenólicos en productos vegetales. Se basa en que los compuestos

fenólicos reaccionan con el reactivo de Folin-Ciocalteu, a pH básico, dando lugar a

una coloración azul susceptible de ser determinada espectrofotométricamente a

760 nm. Este reactivo contiene una mezcla de wolframato sódico y molibdato

sódico en ácido fosfórico y reacciona con los compuestos fenólicos presentes en la

Page 21: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

19

muestra. El ácido fosfomolibdotúngstico (formado por las dos sales en el medio

ácido), de color amarillo, al ser reducido por los grupos fenólicos da lugar a un

complejo de color azul intenso, cuya intensidad es la que se mide para evaluar el

contenido de fenoles (Garcia Martinez, 2015). Por lo que puede considerarse,

como un método de medida de la actividad antioxidante total.

La oxidación de los polifenoles en la muestra, causa la aparición de una

coloración azulada que presenta un máximo de absorción a 760 nm, y que se

cuantifica por espectrofotometría en base a una recta patrón de ácido gálico. Se

trata de un método preciso y sensible, que puede padecer numerosas variaciones,

fundamentalmente en lo relativo a los volúmenes utilizados de la muestra a

analizar, concentración de reactivos y tiempo de reacción. Este ensayo de análisis

de los polifenoles totales, se utiliza con frecuencia en el estudio de las

propiedades antioxidantes de alimentos vegetales, como zumos de fruta. (Garcia

Martinez, 2015).

4.8 ÁCIDO GÁLICO

El Ácido gálico es un ácido fenólico natural que en virtud de su alta solubilidad en

agua, confiabilidad en cuando a su contribución analítica, y disponibilidad

comercial, permite su empleo como estándar en las curvas de calibración del

ensayo de polifenoles totales (PFT). El contenido de PFT se expresa como mg de

equivalentes de Acido gálico (EAG) por unidad de peso o de volumen de la

muestra analizada (generalmente, por 100 g de peso fresco o 100 mL)

(antioxidantes, 2014).

Page 22: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

20

4.9 ESPECTROFOTOMETRÍA

El fundamento de la espectroscopia se debe a la capacidad de las moléculas para

absorber radiaciones, entre ellas las radiaciones dentro del espectro UV/visible.

Cuando la luz (considerada como energía) es absorbida por una molécula se

origina un salto desde un estado energético basal o fundamental, E1, a un estado

de mayor energía (estado excitado), E2. Y sólo se absorberá la energía que

permita el salto al estado excitado. Cada molécula tiene una serie de estados

excitados (o bandas) que la distingue del resto de moléculas. Como consecuencia,

la absorción que a distintas longitudes de onda presenta una molécula, esto es, su

espectro de absorción constituye una seña de identidad de la misma. Por último, la

molécula en forma excitada libera la energía absorbida hasta el estado energético

fundamental.

En espectroscopia el término luz no sólo se aplica a la forma visible de radiación

electromagnética, sino también a las formas UV e IR, que son invisibles. En

espectrofotometría de absorbancia se utilizan las regiones del ultravioleta (UV

cercano, de 195-400 nm) y el visible (400-780 nm).

Page 23: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

21

Figura 2: Espectro electromagnético

Espectrofotómetro UV-visible

La región UV se define como el rango de longitudes de onda de 195 a 400 nm. Es

una región de energía muy alta. Provoca daño al ojo humano así como quemadura

común. Los compuestos con dobles enlaces aislados, triples enlaces, enlaces

peptídicos, sistemas aromáticos, grupos carbonilos y otros heteroátomos tienen su

máxima absorbancia en la región UV, por lo que ésta es muy importante para la

determinación cualitativa y cuantitativa de compuestos orgánicos. Diversos

factores como pH, concentración de sal y el disolvente- que alteran la carga de las

moléculas, provocan desplazamientos de los espectros UV. La fuente de radiación

ultravioleta es una lámpara de deuterio. En la región visible apreciamos el color

visible de una solución y que corresponde a las longitudes de onda de luz que

transmite, no que absorbe. El color que absorbe es el complementario del color

que transmite. Por tanto, para realizar mediciones de absorción es necesario

utilizar la longitud de onda en la que absorbe luz la solución coloreada. La fuente

Page 24: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

22

de radiación visible suele ser una lámpara de tungsteno y no proporciona

suficiente energía por debajo de 320 nm.

Todos los espectrofotómetros constan de:

- Una fuente de energía radiante: lámpara de deuterio y tungsteno.

- Un monocromador para la selección de radiaciones de una determinada

longitud de onda: filtros, prismas, redes de difracción.

- Un compartimento donde se aloja un recipiente transparente (cubetas o

tubos) que contenga la muestra, pueden ser de vidrio, cuarzo o plástico

transparente. Para medir en UV se deben usar las de cuarzo o sílice

fundido, porque el vidrio no transmite la radiación UV.

- Un detector de luz y un amplificador convertidor de las señales luminosas

en señales eléctricas.

- Un registrador o sistema de lectura de datos.

Figura 3: Espectrofotómetro

Page 25: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

23

4.10 ABSORBANCIA

Cuando un haz de luz incide sobre un cuerpo traslúcido, una parte de esta luz es

absorbida por el cuerpo, y el haz de luz restante atraviesa dicho cuerpo. A mayor

cantidad de luz absorbida, mayor será la absorbancia del cuerpo, y menor

cantidad de luz será transmitida por dicho cuerpo. Como se ve, la absorbancia y la

transmitancia son dos aspectos del mismo fenómeno. La absorbancia, a una

determinada longitud de onda lambda, se define como:

Donde I es la intensidad de la luz que pasa por la muestra (luz transmitida) y I0 es

la intensidad de la luz incidente. (Gonzales, 2015)

La medida de la absorbancia de una solución es usada con mucha frecuencia en

laboratorio clínico, para determinar la concentración de analitos tales como

colesterol, glucosa, creatinina y triglicéridos en sangre. Cada uno de estos analitos

se hace reaccionar químicamente con determinados compuestos, a fin de obtener

una solución coloreada. A mayor intensidad de color, mayor será la absorbancia

de la solución en una determinada longitud de onda. La absorbancia es entonces

directamente proporcional a la concentración del analito.

Para medir esta absorbancia, se hace incidir un haz de luz con determinada

intensidad y longitud de onda, sobre la solución, y se mide la luz transmitida al otro

lado de la cubeta que contiene dicha solución. Estas técnicas están comprendidas

en el área de la espectrofotometría. (Gonzales, 2015)

Page 26: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

24

5 DISEÑO METODOLÓGICO

El diseño metodológico está conformado en tres fases las cueles se describen

en la Figura 4.

Figura 4: Diseño metodológico

5.1 PREPARACION Y MUESTRAS DEL RESIDUO

Se empleó el epicarpio del café de la especie Coffea arabica L., que fue facilitado

por la federación nacional de cafeteros, proveniente del departamento del Huila.

PREPARACIÓN DE MUESTRAS

1. Lavado

2. Secado

3. Molienda

4. Tamizaje

OBTENCIÓN DE LOS EXTRACTOS CON FLUIDOS PRESURIZADOS

1. Hexano como desengrasante (Extracto 1)

2. Acetato de Etilo como disolvente presurizado

3. Etanol como disolvente presurizado

EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD CAPTADORA DE RADICALES LIBRES Y FENOLES TOTALES

1. Método DPPH

2. Método Folin-Ciocalteu

Page 27: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

25

5.1.1 Lavado y secado.

Para la preparación de las muestras del epicarpio del café en primera instancia el

residuo fue lavado y posteriormente secada a temperatura ambiente en el sitio

donde se solicitó el mismo (gigante-Huila) esto con el fin de prevenir la posible

oxidación del residuo durante su traslado.

5.1.2 Molienda y tamizado.

Una vez obtenidos se realizó una preselección del residuo, separando cualquier

impureza o residuo adicional que no tuviera que ver con el epicarpio del café, para

a continuación realizar la molienda y tamizada respectivamente. Donde en la

molienda se trabajó con un molino convencional marca corona que nos permitió un

fácil proceso.

El proceso de tamizado se realizó en un agitador vibratorio utilizando tamices con

medidas desde 1.2 mm, 1.0 mm, 0,8 mm, 0,6 mm, 0,5 mm, 0,4 mm, 0,3 mm, 0,2

mm, 0,1 mm, y 0,075mm, en donde se optó por utilizar un tamaño de partícula

entre los rangos de 0,2 mm y 0,5 mm esto con el fin de permitir un mayor contacto

con el cosolvente el momento de obtener el extracto.

Page 28: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

26

5.2 DESENGRASE DE LA MUESTRA

Después de tener las muestras preparadas, se obtuvo el primer extracto

realizando un desengrase por el método soxhlet con hexano,

5.3 OBTENCIÓN DE EXTRACTOS FLUIDOS PRESURIZADOS

Posteriormente se realizó la extracción con fluidos presurizados del cual se

obtuvieron los cuatro extractos adicionales, luego se evaluó la capacidad

captadora de radicales libres y cantidad de polifenoles por medio de los métodos

DPPH y Folin-Ciocalteu respectivamente, tal y como se indica en la Figura 4.

La extracción con fluidos presurizados se llevó a cabo en la Universidad Nacional

de Colombia, en el departamento de química, en el laboratorio de fluidos

presurizados. Para la obtención de los extractos se utilizó la siguiente unidad de

extracción (Figura 5):

Page 29: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

27

Figura 5: Unidad de extracción fluidos presurizados

En donde:

R: Reservorio para el disolvente

B: Bomba para cromatografía líquida

H: Chaqueta de calentamiento con controlador de temperatura

CP: Celda de pre-calentamiento

VA: Válvula anti-retorno

VP: Válvula de paso

CE: Celda de extracción

P: Manómetro

E: Espiral (up, dirección del flujo)

BPR: Válvula reguladora de presión

IC: Intercambiador de calor

IA: Ingreso de agua

SA: Salida de agua

Page 30: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

28

Los extractos se obtuvieron siguiendo la metodología descrita por (Castro Vargas,

Et al., 2013), en donde se tomó la muestra desengrasada para luego insertarla en

la celda de extracción, se verificó el cierre de todas las válvulas para el control del

flujo en la celda. Una vez cargada la muestra en el recipiente extractor, éste fue

saturado con CO2; se alcanzó una presión de 200 bar y temperatura de 50ºC,

dichas condiciones fueron mantenidas durante 2 horas, se usaron como

cosolventes el acetato de etilo y etanol al 5% p/p respecto al CO2.

El total de extractos obtenidos fueron 5 (Tabla 1), el primer extracto es el obtenido

en el desengrasado de la muestra descrito anteriormente, el segundo extracto fue

obtenido a partir de la muestra previamente desengrasada y usando como

cosolvente el acetato de etilo al 5% p/p, el tercer extracto se obtuvo a partir de la

muestra anterior pasada por acetato de etilo usando como cosolvente etanol al 5%

p/p, el cuarto extracto se obtuvo a partir de una muestra nueva (sin desengrasar),

usando como cosolvente el acetato de etilo, y finalmente el extracto cinco se

obtuvo a partir de una muestra nueva (sin desengrasar), y se usó como cosolvente

el etanol al 5% p/p.

Page 31: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

29

Tabla 1: Número de Extractos obtenidos

NÚMERO DE EXTRACTO

COSOLVENTE DESCRIPCIÓN

1 Hexano Se tomó la muestra y se desengraso con hexano.

2 Acetato de Etilo La muestra desengrasada con hexano se pasó por CO2 Supercrítico usando como cosolvente el acetato de etilo al 5%, p/p

3 Etanol La muestra anterior de acetato de etilo, se pasó por CO2 Supercrítico usando como cosolvente el etanol al 5% p/p

4 Acetato de Etilo Se tomó una muestra nueva sin desengrasar y se pasó por CO2 Supercrítico usando como cosolvente el acetato de etilo al 5% p/p

5 Etanol Se tomó una muestra nueva sin desengrasar se pasó por CO2 supercrítico usando como cosolvente el Etanol al 5% p/p

FUENTE: AUTORES DEL PROYECTO

5.4 PORCENTAJE DE RENDIMIENTO

Al obtener los extractos se determinó el rendimiento de extracción, dando los

resultados en porcentaje de rendimiento de la cantidad de extracto obtenido por

gramos de muestra utilizada, y se calculó con la siguiente ecuación:

%𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 =𝑔 𝑑𝑒 𝐸𝑥𝑡𝑟𝑎𝑐𝑡𝑜

𝑔 𝑑𝑒 𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑥 100%

Los resultados de porcentaje de rendimiento se muestran en el Anexo A.

Page 32: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

30

5.5 EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD CAPTADORA DE RADICALES

LIBRES Y CONTENIDO TOTAL DE FENOLES (CTF).

Una vez obtenidos los extractos, a cada uno se le evaluó su capacidad captadora

de radicales libres y su contenido total de fenoles (CTF), empleando dos métodos

colorimétricos, el método DPPH y Folin-Ciocalteu, basados en la metodología

propuesta por (Martínez M, A., 2009).

5.5.1 Método DPPH

La concentración de los extractos fue de 10mg/mL (Anexo B), se preparó una

solución stock de DPPH (coloración violeta) 0,2 mg/mL en etanol.

Se tomó 1mL de cada extracto y se le agrego 1mL de la solución de DPPH, se

permitió que se diera la reacción por 30 minutos, se midió la absorbancia en el

espectrofotómetro GENESYS 10S UV-VIS, a 517 nm, Se utilizó etanol de blanco,

y se midió la absorbancia de la solución de DPPH.

El porcentaje actividad captadora de radicales se determinó de la siguiente

manera. (Anexo D):

%𝐼𝑁𝐻𝐼𝐵𝐼𝐶𝐼𝑂𝑁 𝐷𝑃𝑃𝐻 = (1 −𝐴𝑏𝑚 − 𝐴𝑚

𝐴𝑏𝑚) ∗ 100

En donde:

Am: Absorbancia del extracto

Abm: Absorbancia DPPH

Se realizaron tres réplicas de los ensayos DPPH, los resultados son expresados

como contenido equivalente de ácido gálico, para esto se realizó una curva

Page 33: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

31

empleando diferentes concentraciones y evaluando de la misma forma descrita

anteriormente.

5.5.2 Método Folin-Ciocalteu.

Para los ensayos se utilizaron los extractos obtenidos; de los cuales se tomaron

5mg de cada uno, y se completaron a 10 mL con agua destilada, de los cuales se

tomaron 100 µL y se le agregaron 400 µL de agua destilada, 250 µL de reactivo

Folin-Ciocalteu al 10% y 1250 µL de carbonato de sodio (Na2CO3) a una

concentración del 20%.

La absorbancia se midió 2 horas después de iniciada la reacción en el

espectrofotómetro GENESYS 10S UV-VIS a 760 nm, los resultados se expresaron

como mg ácido gálico/ g muestra Anexo H, se realizaron tres réplicas de los

ensayos Folin-Ciocalteu, donde se promediaron los resultados obtenidos, véanse

en el Anexo G.

Se construyó la curva de calibración usando como compuesto de referencia el

Ácido Gálico, se preparó a diferentes concentraciones, de la misma forma que se

prepararon las muestras anteriores, tomando 5 volúmenes diferentes de ácido

gálico, Anexo F.

5.6 DISEÑO EXPERIMENTAL

El diseño experimental para la evaluación de la actividad antioxidante se realizó

aleatoriamente, realizando una sola extracción de la muestra por extracto

obtenido. Para luego realizar los análisis respectivos por triplicado.

Page 34: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

32

5.7 ANÁLISIS ESTADÍSTICO

Los valores obtenidos se expresaron como la media de los tres ensayos realizados

en cada muestra ± desviación estándar para los resultados en mg de ácido

gálico/mg de extracto, por otra parte se evaluó la correlación mediante el

coeficiente de correlación de Pearson en donde se utilizó el programa estadístico

XLSTAT versión 18.06, por medio de la función pruebas y análisis de correlación,

se relacionaron los resultados obtenidos en los análisis expresados en mg Ácido

Gálico /100 g de epicarpio de café tanto para los análisis obtenidos en Folin-

Ciocalteu como los de DPPH.

Page 35: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

33

6 ANÁLISIS Y RESULTADOS.

6.1 RENDIMIENTO DE LOS EXTRACTOS

Se calcularon los rendimientos de cada uno de los extractos véase en la tabla 2,

Anexo A.

Tabla 2: Porcentaje de rendimiento de los extractos

EXTRACTO COSOLVENTE % RENDIMIENTO

1 Hexano 1,71

2 Acetato de Etilo 2,09

3 Etanol 2,07

4 Acetato de etilo 2,63

5 Etanol 4,17

FUENTE: Autores del Proyecto

En primer lugar podemos observar en los resultados obtenidos, que teniendo en

cuenta las características de la muestra, sugieren que la misma presenta un

menor rendimiento al momento de su extracción con hexano, por tal motivo esto

puede deberse a que en la muestra el nivel de aceites es bajo, siendo que estos

compuestos representan en su mayoría compuestos apolares, a diferencia de lo

observado en los extractos realizador con etanol y acetato de etilo.

El de mayor rendimiento fue el realizado con etanol en el extracto 5, esto puede

deberse a que siendo el etanol un cosolvente con propiedades polares permitió

una mayor solubilidad en compuestos polares obtenidos en la muestra sin

desengrase, a comparación del extracto 1 obtenido con un menor porcentaje de

rendimiento donde las propiedades del hexano son apolares efectuando una

Page 36: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

34

menor solubilidad al contacto con la muestra al momento del desengrase

realizado, estos resultados sugieren una mayor proporción de compuestos polares

en la muestra ya que los porcentajes de rendimiento fueron mayores donde se

utilizó un cosolvente polar como es el caso del etanol y el acetato de etilo como se

observa en los extractos 2, 3, 4 y 5, esto sugiere que contienen posibles

compuestos polares como los alcoholes y acidos fenólicos como elagico, cafeico

y clorogenico entre otros. En el caso del extracto 1 obtenido con hexano, donde su

porcentaje es menor, sugieren pocos compuestos apolares en la muestra como

posibles hidrocarbonos,

6.2 DETERMINACION DE LA CAPACIDAD CAPTADORA DE RADICALES

LIBRES (DPPH)

Como punto de partida en el Gráfico 1 se representa el porcentaje de inhibición de

cada uno de los extractos analizados por el método DPPH.

Page 37: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

35

Gráfico 1: Porcentaje de captación de radical libre DPPH

FUENTE: Autores del Proyecto

En la tabla 3 se expresan los resultados de cada uno de los extractos obtenidos,

evaluados por el método DPPH expresados mg equivalentes de ácido gálico / g de

extracto y mg de ácido gálico / 100g de epicarpio de café.

Tabla 3: Evaluación captadora de radicales libres DPPH

Extracto mg Ácido Gálico /g extracto mg Ácido Gálico /100 g de

epicarpio de café

1 0,319 ± 0,003 0,564 ± 0,005

2 0,528 ± 0,003 1,219 ± 0,006

3 0,142 ± 0,002 0,293 ± 0,005

4 0,501 ± 0,005 1,316 ± 0,014

5 0,229 ± 0,002 0,953 ± 0,008 FUENTE: Autores del Proyecto

*Los valores expresan la media aritmética +/- la desviación estándar

19%

34%

9%

29%

23%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

Extracto 1 Extracto 2 Extracto 3 Extracto 4 Extracto 5

inh

ibic

ion

%

Porcentaje de captacion de radical Libre DPPH

Page 38: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

36

Partiendo de las concentraciones en los extractos, se puede observar en la tabla

3, que los resultados con mayor equivalencia en mg de ácido gálico/100 g de

epicarpio de café, son los extractos 2 y 4, siendo así los extractos trabajados con

acetato de etilo los que presentaron una mayor concentración antioxidante, a lo

cual se puede atribuir que el acetato de etilo siendo un cosolvente con

propiedades polares aproticas, tiene la capacidad de formar una capa fuerte de

solvatación alrededor de un catión sin formar puentes de hidrogeno a lo cual

puede considerarse su mayor concentración de antioxidantes obtenidos.

No se encontraron reportes en la literatura, de estudios del epicarpio del café

familia (Coffea arabica. L.) donde se haya utilizado el método DPPH para

determinar su actividad antioxidante. Sin embargo resultados obtenidos en (castro

2013) indican que el epicarpio del tomate de árbol evaluado por método DPPH es

fuente importante de antioxidantes donde se evidencia que los extractos

Con propiedades polares presentaron una mayor concentración.

Page 39: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

37

6.3 CONTENIDO DE FENOLES TOTALES.

En el Gráfico 2 se representa la concentración equivalente de mg de ácido gálico /

100 g de epicarpio de café, en cada extracto analizado por método Folin-

Ciocalteu.

Gráfico 2: Análisis Folin-Ciocalteu - contenido de fenoles totales

FUENTE: Autores del Proyecto

Donde se puede observar en el gráfico 2 y la tabla 4, que los resultados obtenidos

con mayor equivalencia en mg de ácido gálico/100 g de epicarpio de café, son los

extractos 5 y 3 respectivamente, siendo evidencia que los extractos trabajados

con etanol presentaron una mayor concentración de compuestos fenólicos, esto

puede deberse a que el etanol siendo un cosolvente con propiedades polares

proticas tiene la capacidad de estabilizar las cargas al formar puentes de

hidrogeno con ellas lo cual esto pudo ayudar a que la concentración de

compuestos fenólicos fuera mayor con este cosolvente.

0,474

0,194

0,713

0,605

0,796

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

Extracto 1 Extracto 2 Extracto 3 Extracto 4 Extracto 5

mg

Áci

do

Gál

ico

/1

00

g e

pic

arp

io d

e c

afé

CONTENIDO DE FENOLES TOTALES

± 0,017

± 0,020

± 0,014

± 0,014

± 0,008

Page 40: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

38

Tabla 4: Determinación de fenoles totales (CTF)

Extracto mg Ácido Gálico /g de

extracto mg Ácido Gálico /100 g

epicarpio de café

1 0,277 ± 0,010 0,474 ± 0,017

2 0,093 ± 0,009 0,194 ± 0,020

3 0,345 ± 0,007 0,713 ± 0,014

4 0,230 ± 0,005 0,605 ± 0,014

5 0,191 ± 0,002 0,796 ± 0,008 FUENTE: Autores del Proyecto

*Los valores expresan la media aritmética +/- la desviación estándar

6.4 ANÁLISIS DE CORRELACIÓN

Tabla 5: Correlación métodos DPPH y Folin-Ciocalteu

FUENTE: Autores del Proyecto

Se realizó una correlación de los dos métodos utilizados en los análisis, donde se

obtuvo un coeficiente de -0,3663 lo cual muestra una alejada correlación entre

ambos métodos utilizados ya que su coeficiente de correlación no es cercano a 1.

Esto puede deberse a que los extractos son de naturaleza diferente en cuanto a

su análisis.

mg Ácido Gálico /100 g de epicarpio de café

DPPH

mg Ácido Gálico /100 g epicarpio de café

Folin-Ciocalteu

0,564 ± 0,005 0,474 ± 0,017

1,219 ± 0,006 0,194 ± 0,020

0,293 ± 0,005 0,713 ± 0,014

1,316 ± 0,014 0,605 ± 0,014

0,953 ± 0,008 0,796 ± 0,008

Page 41: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

39

6.5. APROVECHAMIENTO AMBIENTAL DEL RESIDUO.

El grano del café es aproximadamente el 20 % del volumen total de la fruta, de

manera tal que, el procesamiento genera 80 % del volumen procesado en calidad

de desechos (Mejia, 2009), esto puede constituir un riesgo para el medio ambiente

si no se reutiliza de una manera inteligente para otros propósitos. Aunque la

cascara del café prácticamente no tiene ningún valor como fertilizante, podría

considerarse como una fuente importante de compuestos antioxidantes, pero

también como fuente de compuestos fenólicos, como la cafeína.

En Colombia en el 2015 se alcanzaron los 13 millones de sacos de 60 kilos cada

uno en la producción según el ministerio de hacienda, Teniendo en cuenta este

posible aprovechamiento industrial del residuo, cabe resaltar que se logró obtener

por los métodos un rendimiento, caso de actividad antioxidante de 1,316 mg de

ácido gálico en cada 100 gramos de epicarpio de café y en compuestos fenólicos

0,796 mg de ácido gálico en cada 100 gramos de epicarpio de café , siendo así

una posible alternativa en la aplicación de las industrias de alimentos, aditivos,

cosmético, entre otras, aprovechando las propiedades antioxidantes del epicarpio

del café como fuente de antioxidantes naturales. siendo así que por cada saco de

60 kilogramos del grano de café, se generan cerca de 240 kilogramos de residuo

de café, teniendo una equivalencia de aprovechamiento de 3158,4 mg de ácido

gálico por cada saco producido en actividad antioxidante y 1910,4 mg de ácido

gálico por cada saco producido en contenidos fenólicos.

Page 42: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

40

6.6 COMPARACIÓN DE RESULTADOS

El mayor porcentaje de rendimiento se evidenció en el extracto 5, con un

porcentaje de 4.17%, y el menor en el extracto 1 con 1.71%. El extracto con mayor

capacidad captadora de radicales libres por el método DPPH es el extracto 4, con

un valor de 1,316 mg equivalentes de Ácido Gálico por cada 100 g de epicarpio de

café.

El extracto con mayor cantidad de fenoles es el 5, con un valor de 0,796 mg Ácido

Gálico /100 g de epicarpio de café, según (Londoño L., 2013) en el estudio de los

cambios de la actividad antioxidante en bebidas de café durante su periodo de

vida útil usando métodos in-vitro y ex−vivo, se evaluaron café soluble y tostados

por el método Folin-Ciocalteu y usando como antioxidante de referencia el ácido

gálico, dieron como resultado rangos entre 217.01- 441.19 mg equivalentes de

ácido gálico por cada 100mL de bebida, mostrando que los resultados fueron

bajos en comparación con la bebida de café.

.

(Salgado, Favaron, & Leandro , 2008) Realizaron un estudio similar en las hojas

del café y encontraron un mayor contenido de fenoles en las hojas más jóvenes

que en las maduras con fruto (174,0 mg.g-1 y 138,9 mg.g-1, respectivamente)

Luego, al comparar los resultados con diferentes extractos por diversos autores,

se puede considerar que los resultados de la evaluación de antioxidantes

dependen del método utilizado y de las condiciones de oxidación.

Page 43: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

41

7 CONCLUSIONES

De los extractos obtenidos, el que presentó un mayor porcentaje de

rendimiento fue el extracto etanólico, siendo un cosolvente con propiedades

polares permitió una mayor solubilidad en la muestra, dando a entender una

mayor proporción de compuestos polares en el epicarpio de café.

El extracto obtenido que presento una mayor actividad antioxidante fue el

extracto realizado con acetato de etilo (4), debido a que siendo este un cosolvente

con propiedades polares aproticas, logro la mejor concentración de antioxidantes

en la muestra

En los análisis realizados en la obtención de fenoles totales, se presentó la

mayor concentración en el extracto etanólico (5). Esto se debe a que el etanol

siendo un cosolvente con propiedades polares proticas ayudo a que la

concentración de estos fuera mayor con el tipo de cosolvente utilizado en la

muestra.

Se concluye que puede existir un aprovechamiento del epicarpio del café

teniendo en cuenta su actividad antioxidante, siendo así una posible alternativa en

la aplicación en las industrias que puedan reaprovechar este residuo

agroindustrial.

Page 44: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

42

8 RECOMENDACIONES

Se recomienda realizar tanto los procesos de lavado y secado del residuo

en su punto de recolección, esto con el fin de evitar una posible degradación u

oxidación en el residuo a estudiar.

Se recomienda en proyectos futuros asociados a la obtención de

antioxidantes y fenoles totales a partir del epicarpio de café, realizar por triplicado

el proceso de extracción para una mayor confiabilidad del resultado.

Page 45: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

43

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Page 49: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

47

ANEXOS

ANEXO A: Porcentaje de rendimiento

Se calcularon los rendimientos de cada uno de los extractos obtenidos.

Tabla 6: Porcentaje de rendimientos.

PORCENTAJE DE RENDIMIENTO

NUMERO DE EXTRACTO

COSOLVENTE g DE

EPICARPIO DE CAFE

g DE EXTRACTO % RENDIMIENTO

1 Hexano 43,888 0,752 1,71

2 Acetato de etilo 20,991 0,439 2,09

3 Etanol 42,805 0,884 2,07

4 Acetato de etilo 21,398 0,561 2,63

5 Etanol 44,589 1,859 4,17

FUENTE: Autores del Proyecto

ANEXO B: Preparación de los extractos

Se prepararon las concentraciones de cada extracto para su posterior análisis

Tabla 7: Preparación de los extractos

EXTRACTO EXTRACTO

(g) Disolvente

(mL)

Concentración [ g

extracto/mL Disolvente]

Concentración [mg

extracto/mL Disolvente]

Volumen A tomar (mL)

Concentración [ mg

Extracto/mL Disolvente ]

Volumen final (mL)

1 0,7521 6 0,125 125 0,80 10 10

2 0,4397 3,2 0,137 137 0,73 10 10

3 0,884 11 0,080 80 1,24 10 10

4 0,5619 7,2 0,078 78 1,28 10 10

5 1,8592 6 0,310 310 0,32 10 10

FUENTE: Autores del Proyecto

Page 50: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

48

ANEXO C: Curva de calibración DPPH

Se realizó la curva de calibración DHHP haciendo ensayos por triplicado.

Tabla 8: Ensayos DPPH (curva de calibración)

DPPH (517nm)

[ µg/mL ] 1 ENSAYO 2 ENSAYO 3 ENSAYO PROMEDIO

ÁCIDO GÁLICO ABSOR % INHIB ABSOR % INHIB ABSOR % INHIB ABSOR % INHIB

0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

1 0,146 7,816 0,117 6,263 0,121 6,478 0,128 6,852

2 0,227 12,152 0,221 11,831 0,215 11,510 0,221 11,831

3 0,315 16,863 0,348 18,630 0,335 17,934 0,333 17,809

4 0,451 24,143 0,446 23,876 0,443 23,715 0,447 23,911

5 0,547 29,283 0,532 28,480 0,544 29,122 0,541 28,961

6 0,668 35,760 0,661 35,385 0,653 34,957 0,661 35,368

7 0,731 39,133 0,728 38,972 0,724 38,758 0,728 38,954

SOLUCION STOCK DPPH

1,868 FUENTE: Autores del Proyecto

Gráfico 3: Curva de calibración DPPH

FUENTE: Autores del Proyecto

R² = 0,9974

y = 5,628x + 0,7628

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

40,000

45,000

0 1 2 3 4 5 6 7 8

% in

hib

icio

n

Concentracion (µg Ácido Gálico /mL)

CURVA DE CALIBRACIÓN DPPH

Page 51: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

49

ANEXO D: Ensayos método DPPH.

Se realizaron ensayos por triplicado de los extractos a evaluar

Tabla 9: Ensayos DPPH (extractos)

MÉTODO DPPH

ENSAYO 1 ENSAYO 2 ENSAYO 3

EXTRACTO ABS %INHIB [ ] Ácido Gálico

ABS %INHIB [ ] Ácido Gálico

ABS %INHIB [ ] Ácido Gálico

1 0,365 19,302 3,294 0,362 19,143 3,266 0,368 19,461 3,322

2 0,631 33,369 5,793 0,634 33,527 5,822 0,637 33,686 5,850

3 0,168 8,884 1,443 0,166 8,778 1,424 0,163 8,620 1,396

4 0,552 29,191 5,051 0,541 28,609 4,948 0,549 29,032 5,023

5 0,257 13,591 2,279 0,256 13,538 2,270 0,260 13,749 2,307

Solución stock

1,891 - 1,891 - 1,891 -

FUENTE: Autores del Proyecto

ANEXO E: Resultados método DPPH

Resultados realizados, análisis DPPH.

Tabla 10: Resultados DPPH

EXTRACTO ABSORBANCIA %

INHIBICION [ µg/mL ] ÁCIDO

GÁLICO

1 0,365 19,302 3,294 ± 0,159

2 0,634 33,527 5,822 ± 0,159

3 0,166 8,761 1,421 ± 0,133

4 0,547 28,944 5,007 ± 0,301

5 0,258 13,626 2,286 ± 0,110

Solución stock

1,891 -

FUENTE: Autores del Proyecto

Page 52: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

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ANEXO F: Curva de calibración método Folin-Ciocalteu

Se realizaron ensayos por triplicado para la curva de calibración para análisis

Folin-Ciocalteu.

Tabla 11: Ensayos Folin-Ciocalteu (curva de calibración)

Folin-Ciocalteu (760nm)

[µg/ml] ÁCIDO GÁLICO

ABSORBANCIA 1 Ensayo

ABSORBANCIA 2 Ensayo

ABSORBANCIA 3 Ensayo

PROMEDIO

0 0,000 0,000 0,000 0,000

1 0,122 0,118 0,117 0,119

2 0,235 0,238 0,237 0,237

3 0,369 0,365 0,369 0,368

4 0,482 0,480 0,481 0,481

5 0,593 0,596 0,591 0,593

FUENTE: Autores del Proyecto

Gráfico 4: Curva de calibración Folin-Ciocalteu

FUENTE: Autores del Proyecto

y = 0,1195x + 0,0008 R² = 0,9996

-0,100

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0 1 2 3 4 5 6

abso

rban

cia

concetracion acido galico µg/ml

CURVA DE CALIBRACION FOLIN CIOCALTEU

Page 53: OBTENCIÓN DE ANTIOXIDANTES A PARTIR DEL EPICARPIO DE …

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ANEXO G: Ensayos método Folin-Ciocalteu determinación de (CTF)

Se realizaron ensayos por triplicado de los extractos a evaluar por método Folin-

Ciocalteu

Tabla 12: Ensayos método Folin-Ciocalteu (extractos)

MÉTODO FOLIN-CIOCALTEU

EXTRACTO

ENSAYO 1 ENSAYO 2 ENSAYO 3

ABSORB [µg Ácido

Gálico /mL extracto]

ABSORB [µg Ácido

Gálico /mL extracto]

ABSORB [µg Ácido

Gálico /mL extracto]

1 0,330 2,750 0,321 2,674 0,345 2,875

2 0,100 0,823 0,115 0,949 0,122 1,008

3 0,408 3,403 0,423 3,528 0,411 3,428

4 0,286 2,381 0,269 2,239 0,274 2,281

5 0,224 1,862 0,229 1,904 0,236 1,962

FUENTE: Autores del Proyecto

ANEXO H: Método Folin-Ciocalteu para determinar contenido de CTF

Resultados realizados, análisis Folin-Ciocalteu

Tabla 13: Resultados método Folin-Ciocalteu

EXTRACTO ABSORBANCIA

CONCENTRACION ÁCIDO GÁLICO

[µg Ácido Gálico /mL extracto]

1 0,332 2,766 ± 0,102

2 0,112 0,927 ± 0,094

3 0,414 3,453 ± 0,066

4 0,276 2,300 ± 0,073

5 0,230 1,909 ± 0,050

FUENTE: Autores del Proyecto