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Ingeniería agrícola y biosistemas
versión On-line ISSN 2007-4026versión impresa ISSN 2007-3925
Ing. agric. biosist. vol.16 no.2 Chapingo jul./dic. 2024 Epub 24-Jun-2025
https://doi.org/10.5154/r.inagbi.2024.08.030
Artículo científico
Extracción asistida por microondas de flavonoides a partir de guishe de lechuguilla
1
http://orcid.org/0009-0003-7998-1162
1
http://orcid.org/0000-0002-3398-8014
1Universidad Autónoma de Coahuila. Blvd. V. Carranza, Saltillo, Coahuila, C. P. 25280, MÉXICO.
2Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste - Instituto Politécnico Nacional. Playa Palo de Santa Rita Sur, La Paz, Baja California Sur, C. P. 23096, MÉXICO.
Introducción
El guishe es un residuo vegetal generado durante el tallado de las hojas de Agave lechuguilla para la extracción de fibras. Actualmente, su quema y acumulación en campo abierto representa un problema ecológico. Por lo tanto, su uso como materia prima para la extracción de fitoquímicos es una estrategia prometedora para su valorización.
Objetivo
Evaluar el efecto de diferentes parámetros en la extracción asistida por microondas sobre el contenido de flavonoides en biomasa de guishe de Agave lechuguilla.
Metodología
Se evaluaron los efectos de diferentes condiciones de tiempo, temperatura, relación masa:volumen y concentración de solvente (etanol) en el proceso de extracción de flavonoides mediante un diseño experimental de un solo factor. Posteriormente, se caracterizó el extracto obtenido con las mejores condiciones.
Resultados
El diseño experimental indicó que las condiciones óptimas para obtener una mayor extracción de flavonoides (15.34 ± 0.03 mgEQ·g-1 ms) son: tiempo de irradiación de 10 min, temperatura de 45 °C, relación masa:volumen de 1:25 (g·mL-1) y concentración de etanol del 70 %.
Limitaciones del estudio
Elevar la temperatura y el tiempo de irradiación en el proceso de extracción asistida por microondas podría reducir la concentración de flavonoides debido a la posible degradación térmica de estos compuestos.
Originalidad
Se demostró que la extracción asistida por microondas es superior a otros métodos de extracción de flavonoides a partir de guishe.
Conclusiones
La extracción de flavonoides asistida por microondas es una alternativa para la valorización del guishe y para disminuir el impacto ambiental asociado con este residuo agrícola.
Palabras clave valorización; extracción no convencional; guishe; fitoquímicos; antioxidantes; química verde
Introduction
Guishe is a plant residue generated during the carving of Agave lechuguilla leaves for fiber extraction. The current burning and accumulation of guishe in open fields represents an ecological problem. Therefore, its use as a raw material for the extraction of phytochemicals is a promising strategy for its valorization.
Objective
To evaluate the effect of different parameters in microwave-assisted extraction on the flavonoid content in Agave lechuguilla guishe biomass.
Methodology
The effects of different time, temperature, mass:volume ratio and solvent concentration (ethanol) conditions on the flavonoid extraction process were evaluated using a single-factor experimental design. Subsequently, the extract obtained under the best conditions was characterized.
Results
The experimental design indicated that the optimal conditions to obtain a higher flavonoid extraction (15.34 ± 0.03 mgQE·g-1 dm) are: irradiation time of 10 min, temperature of 45 °C, mass:volume ratio of 1:25 (g·mL-1) and ethanol concentration of 70 %.
Limitations of the study
Raising the temperature and irradiation time in the microwave-assisted extraction process could reduce the concentration of flavonoids due to the possible thermal degradation of these compounds.
Originality
Microwave-assisted extraction was shown to be superior to other methods for extracting flavonoids from guishe.
Conclusions
Microwave-assisted extraction of flavonoids is an alternative for valorizing guishe and decreasing the environmental impact associated with this agricultural waste.
Keywords valorization; unconventional extraction; guishe; phytochemicals; antioxidants; green chemistry
Introducción
En los últimos años, ha incrementado el interés sobre la extracción de fitoquímicos a partir de residuos vegetales del sector primario debido a los beneficios potenciales de estos compuestos para la salud (Kussmann et al., 2023). Entre los fitoquímicos de mayor relevancia se encuentran los flavonoides, los cuales son compuestos bioactivos presentes en las plantas derivados del metabolismo secundario (Nagula & Wairkar, 2019). Estructuralmente, los flavonoides constan de un anillo C6-C3-C6 con varios sustitutos que crean las diferentes subclases: flavonas, flavanol, flavonol, isoflavonas y antocianinas (Wang et al., 2018).
Los flavonoides tienen propiedades antioxidantes (Alara et al., 2020), antiinflamatorias (Dong et al., 2019), antimicrobianas (Saleem & Saeed, 2020), anticancerígenas (Thamrongwatwongsa et al., 2024), fotoprotectoras y antienvejecimiento (Landa-Cansigno et al., 2023), principalmente. Numerosos estudios han analizado los perfiles de flavonoides de materiales vegetales provenientes de subproductos agroindustriales (León-Roque et al., 2023), los cuales se consideran una alternativa viable para la extracción de estos compuestos debido a su abundancia, bajo costo y fácil accesibilidad (Oleszek et al., 2023). La búsqueda de nuevas fuentes de compuestos bioactivos ha ganado interés por su potencial aplicación en la industria cosmética, farmacéutica y agrícola.
La explotación del Agave lechuguilla Torr. genera grandes cantidades de residuos derivados de la extracción de la fibra. Esta planta silvestre, común en las regiones áridas y semiáridas del sur de Estados Unidos y noreste de México, abarca más de 20 millones de hectáreas, que corresponden al 10 % del territorio mexicano. Su distribución se centra en los estados de Coahuila, Chihuahua, Nuevo León, Durango, San Luis Potosí, Tamaulipas y Zacatecas (Castillo et al., 2011). La extracción de fibra de A. lechuguilla es una actividad de sustento para las familias de comunidades rurales (Castillo et al., 2011). No obstante, la fibra representa solo el 15 % de la parte que se aprovecha de la planta, mientras que el bagazo, o guishe, corresponde al 85 % (Morreeuw et al., 2021b), lo cual genera cerca de 150 000 t∙año-1 a nivel nacional (Díaz-Jiménez et al., 2019).
Actualmente, el guishe no cuenta con una disposición final adecuada y de valor comercial, por lo que contribuye a los problemas ambientales. Por esta razón, se ha propuesto su valorización mediante la extracción de fitoquímicos, como los flavonoides, los cuales poseen propiedades bioactivas de interés para diversas industrias (Sánchez-Robles et al., 2023). Estudios recientes han identificado la presencia de flavonoides en las hojas (Anguiano-Sevilla et al., 2018) y en el guishe de A. lechuguilla (Morreeuw et al., 2021a). Sin embargo, la complejidad del material vegetal del guishe es un factor importante para la extracción de estos compuestos; por ello, el proceso de extracción es clave para su recuperación (Bachtler & Bart, 2021; Rifna et al., 2023).
Existen diversas técnicas para la extracción de compuestos bioactivos, entre las más utilizadas son el método de Soxhlet (extracción continúa con un solvente caliente [Azwanida, 2015]), maceración (extracción por sumersión en solvente [Nugrahani et al., 2024]), decocción (extracción por medio de ebullición del material en agua [Perera et al., 2017]) e infusión (extracción mediante solventes a temperatura no mayor a 100 °C [Soto-Maldonado et al., 2022]). Sin embargo, estas técnicas requieren tiempos prolongados, altas temperaturas y grandes cantidades de solventes, lo cual incrementa los costos de producción y puede provocar la degradación de los compuestos activos (Bachtler & Bart, 2021).
Recientemente, han cobrado interés las técnicas no convencionales, como la extracción asistida por ultrasonido (extracción mediante cavitación [Deng et al., 2017]), microondas (extracción por calentamiento del solvente mediante microondas [Rodsamrana & Sothornvita, 2019]), enzimas (extracción mediante la adición de enzimas [Panja, 2018]) y fluidos supercríticos (extracción por solventes hasta su temperatura critica [Hu et al., 2023]). Estas técnicas requieren menor tiempo de extracción (Sonar & Rathod, 2020), reducen el consumo de solvente y energía (Feki et al., 2021), son amigables con el medio ambiente (Deng et al., 2017), son fáciles de utilizar (Abbas et al., 202) y generan altos rendimientos de extracción de compuestos (Setyaningsih et al., 2019).
Entre dichas técnicas, la extracción asistida por microondas destaca por su eficiencia, al generar mayores rendimientos en menor tiempo, con menor uso de solventes y buena calidad del producto final (Pinela et al., 2016; Tapia-Quirós et al., 2023). Considerando lo anterior, el objetivo de la presente investigación fue evaluar el efecto de diferentes parámetros (tiempo, temperatura, relación masa:volumen y concentración de solvente) en la extracción asistida por microondas sobre el contenido de flavonoides en biomasa de guishe de Agave lechuguilla.
Materiales y métodos
Recolección del bagazo (guishe) de Agave lechuguilla
El guishe del A. lechuguilla se obtuvo en febrero de 2022 en la comunidad de Cosme, perteneciente al municipio de Ramos Arizpe, Coahuila, México (25° 51’ 44’’ N y 101° 20’ 39’’ W), después del tallado realizado para la obtención de la fibra. El guishe se deshidrató en un horno de aire caliente (KL-10, Koleff, México) a 50 °C durante 24 h; posteriormente, se pasó por un molino de corte (SM100 Industrial Mill, Retsch, Alemania) para obtener partículas de 2 mm.
Extracción de flavonoides asistida por microondas
La extracción se realizó en un microondas (Ethos CFR, Milestone, Italia) con un reactor de 170 mL, sistema de agitación de 100 rpm, 50 Hz de frecuencia y 2 500 W de potencia. Se evaluaron diferentes condiciones de tiempo (10, 15, 20, 25 y 30 min), temperatura (35, 40, 45, 50 y 55 °C), relación masa:volumen (1:10, 1:15, 1:20, 1:25 y 1:30 g·mL-1) y concentración de solvente (40, 50, 60, 70 y 80 % de etanol, v:v). Los extractos obtenidos se filtraron, se concentraron en un rotaevaporador (IKA, Willmington, EUA) hasta sequedad a 50 °C y se recuperaron con 10 mL de agua destilada. Finalmente, se secaron en un deshidratador de aire caliente (Hamilton Beach, EUA) a 40 °C hasta peso constante. La variable de respuesta fue el contenido de flavonoides totales. Todo el análisis se realizó por triplicado. El rendimiento de extracción se calculó mediante la siguiente ecuación:
Caracterización química
Contenido de flavonoides totales
El contenido de flavonoides totales (CFT) se determinó por el método de cloruro de aluminio descrito por Morreeuw et al. (2021b), con algunas modificaciones. En un tubo de ensayo se colocaron 200 µL de dilución del extracto (10 mg·mL-1), 75 µL de NaNO2 (5 %), 375 µL de solución de AlCl3 (2 %), 500 µL de NaOH (4 %) y 500 µL de agua destilada, con homogenización entre cada reactivo adicionado e incubación de 5 min en oscuridad. La cuantificación se realizó a partir de la curva de calibración (y = 0.0008x + 0.0111, R2 = 0.9923) obtenida con quercetina como estándar (0 - 1 000 mg·L-1). Las muestras se midieron frente a un blanco de etanol en un espectrofotómetro UV-Vis (Cary 50, Varian, EUA) a 510 nm. El CFT se calculó con base en la Ecuación 2 y se expresó en miligramos equivalente de quercetina por gramo de muestra seca (mgEQ·g-1 ms).
Donde la concentración de la muestra se determinó a partir de la curva de calibración, y el volumen del solvente y el peso de la muestra corresponden a la cantidad utilizada en el proceso de extracción.
Contenido de polifenoles totales
El contenido de polifenoles totales (CPT) se determinó por el método de Folin-Ciocalteu descrito por Morreeuw et al. (2021a), con algunas modificaciones. En un tubo de ensayo se colocaron 20 µL de dilución del extracto (10 mg·mL-1), 800 µL de agua destilada y 60 µL de reactivo de Folin-Ciocalteu (Sigma-Aldrich®, EUA). La mezcla se agitó e incubó durante 5 min en oscuridad a temperatura ambiente. Posteriormente, se agregaron 160 µL de Na2CO3 (20 %) y se incubó a temperatura ambiente durante 2 h en oscuridad. La absorbancia se midió a 765 nm en un espectrofotómetro UV-Vis (Cary 50, Varian, EUA).
La cuantificación se realizó a partir de la curva de calibración (y = 0.0023x - 0.0286, R2 = 0.9998) obtenida con ácido gálico (AG) utilizado como estándar (0 - 500 mg·L-1). Las muestras se midieron frente a un blanco de etanol en un espectrofotómetro UV-Vis (Cary 50, Varian, EUA) a 765 nm. El CPT se calculó con base en la Ecuación (3) y se expresó en miligramos equivalente de ácido gálico por gramo de muestra seca (mgEAG·g-1 ms).
Donde la concentración de la muestra se determinó a partir de la curva de calibración, y el volumen del solvente y el peso de la muestra corresponden a la cantidad utilizada en el proceso de extracción.
Actividad antioxidante
Actividad eliminadora de radicales libres por DPPH
La actividad eliminadora de radicales libres se determinó utilizando el 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH•), de acuerdo con el protocolo descrito por Akbari et al. (2019). Se añadieron 20 µL de dilución del extracto (10 mg·mL-1) a una microplaca de 96 pocillos, seguidos de 180 µL de solución etanólica de DPPH• (25 mg·L-1) (Sigma-Aldrich®, EUA). La absorbancia de la mezcla se midió a 540 nm en un lector de placa (Multiskan SkyHigh, Thermo Scientific, EUA) después de la incubación en obscuridad durante 30 min a temperatura ambiente. Se utilizó etanol como blanco, solución etanólica de DPPH• como control y trolox como estándar (1 000 ppm). El porcentaje de inhibición del radical DPPH• se determinó a partir de la siguiente ecuación:
donde Ao es la absorbancia del control y Am es la absorbancia de la muestra.
Actividad eliminadora de radicales libres por ABTS+•
La actividad eliminadora de radicales libres se determinó utilizando el 2,2'-azino-bis-3-etilbenzotiazolina-6-sulfónico (ABTS+•), de acuerdo con el protocolo descrito por Akbari et al. (2019). La solución madre de ABTS+• (7 mM) y el persulfato de potasio (2.45 mM) se prepararon por separado. Para obtener la solución de trabajo, se mezclaron las soluciones madre en relación 1:1 y se incubaron durante 12 h en obscuridad a temperatura ambiente. Posteriormente, se mezcló 1 mL de la solución de trabajo con etanol hasta obtener una absorbancia de 0.7 (± 0.02) a una longitud de onda de 734 nm.
Para el análisis de las muestras, se colocaron 10 µL de la dilución del extracto (10 mg·mL-1) en una microplaca de 96 pocillos seguidos de 190 µL de solución etanólica de ABTS+•. La absorbancia de la mezcla se midió a 734 nm en un lector de placa (Multiskan SkyHigh, Thermo Scientific, EUA). Se utilizó etanol como blanco, solución etanólica de ABTS+• como control y trolox como estándar (1 000 ppm). El porcentaje de inhibición de ABTS+• se obtuvo con la siguiente ecuación:
donde Ao es la absorbancia del control y Am es la absorbancia de la muestra.
Pruebas cualitativas
Pruebas colorimétricas para la determinación de flavonoides
La identificación cualitativa de flavonoides se realizó mediante pruebas colorimétricas, a partir de la metodología de hidróxido de sodio y ácido sulfúrico descrita por Chauhan et al. (2018).
Prueba de hidróxido de sodio (NaOH). Se colocaron 150 µL de extracto solubilizado en agua destilada (10 mg∙mL-1) en una microplaca de 96 pocillos; posteriormente, se añadieron gotas de NaOH. El cambio de color de los extractos de azul a violeta indica la presencia de antocianinas, mientras que una tonalidad entre amarilla y anaranjada sugiere la presencia de flavononas, y una coloración amarilla indica la presencia de flavonas.
Prueba con ácido sulfúrico concentrado (H2SO4). Se colocaron 150 µL de extracto solubilizado en agua destilada (10 mg∙mL-1) en una microplaca de 96 pocillos; posteriormente, se añadieron gotas de H2SO4. El cambio de color de los extractos entre amarillo y anaranjado indica la presencia de antocianinas, y el color anaranjado a rojo sugiere la presencia de flavonas.
Análisis estadístico
Se empleó el diseño de un solo factor para evaluar el proceso de extracción de flavonoides. El análisis estadístico de los resultados (desviación estándar y comparación de medias de Tukey) se realizó con el programa Minitab (ver. 19), con un nivel de confianza de 95 % (P ≤ 0.05). Todos los análisis se realizaron por triplicado.
Resultados y discusión
Parámetros de la extracción de flavonoides
Tiempo de irradiación
El tiempo es un parámetro fundamental en el proceso de extracción, ya que influye directamente en el rendimiento, la calidad, el consumo de energía y el costo del proceso (Vinatoru et al., 2017). Por ello, es crucial optimizar el tiempo de irradiación con microondas desde el inicio del proceso. Para determinar el efecto del tiempo de irradiación en la extracción de flavonoides, se utilizaron 12 g de guishe de A. lechuguilla y 120 mL de etanol al 70 %. El tiempo de irradiación varió de 10 a 30 min a una temperatura constante de 40 °C. La Figura 1a muestra que la extracción máxima de flavonoides totales (7.62 ± 0.05 mg EQ·g-1 ms) se alcanzó a los 10 min de irradiación, lo cual se atribuye al aumento de los movimientos moleculares y al calor generado, factores influenciados por la condición iónica y las propiedades dieléctricas del disolvente (Sonar & Rathod, 2020).
Figura 1 Efectos del proceso de extracción de flavonoides en biomasa de guishe de Agave lechuguilla: a) tiempo, b) temperatura, c) relación masa:volumen y d) concentración de disolvente. Valores con letras iguales dentro de cada gráfica no difieren estadísticamente (Tukey, P < 0.05).
La energía generada durante el proceso de irradiación provoca una acumulación de calor en el solvente debido a la absorción de energía de las microondas, la cual se transfiere eficientemente al material vegetal a través de interacciones moleculares. Este proceso facilita la extracción de flavonoides (Jha & Kumar, 2021). Posteriormente, se observó una disminución gradual en la cantidad de flavonoides extraídos después de 10 min de irradiación, probablemente debido a la degradación de los compuestos por la exposición prolongada a las microondas (Alara et al., 2018; Antony & Farid, 2022; Gil-Martín et al., 2022). La comparación de medias (Figura 1a) mostró una diferencia significativa (P < 0.05) entre los tiempos evaluados (R2 = 98.57 %). Por lo tanto, para estudios adicionales al diseño de un solo factor, se utilizaron 10 min de irradiación para el proceso de extracción.
Temperatura
La temperatura es un factor crítico en el proceso de extracción asistida por microondas en un recipiente cerrado, ya que contribuye a una mayor recuperación de fitoquímicos. Para determinar su efecto en la extracción de flavonoides, se varió la temperatura de 35 a 55 °C, con un tiempo de irradiación de 10 min. La Figura 1b muestra cómo la extracción de flavonoides aumenta conforme la temperatura se eleva de 35 a 45 °C, lo cual se atribuye a las interacciones intermoleculares en el solvente, que se intensifican a mayores temperaturas. Esto incrementa el movimiento molecular y la solubilidad de los compuestos dentro del reactor (Sonar & Rathod, 2020).
El aumento de la temperatura genera presión sobre la pared celular, lo cual facilita la permeabilidad y ruptura de las células vegetales debido al ablandamiento y expansión de los tejidos, liberando así los compuestos bioactivos en el solvente (Arruda et al., 2017; Seremet et al., 2021). Además, la temperatura elevada reduce la viscosidad del solvente y la tensión superficial, lo cual favorece la difusión del solvente a través de las células, mejora la transferencia de masa y aumenta la capacidad del disolvente para solubilizar los analitos del material vegetal (Vinatoru et al., 2017).
Cuando los experimentos se llevaron a cabo a una temperatura superior a 45 °C, disminuyó la extracción de flavonoides, probablemente debido a la degradación de compuestos bioactivos termolábiles en condiciones de temperatura elevada (Alara et al., 2018; Lovrić et al., 2017; Seremet et al., 2021). La comparación de medias (Figura 1b) mostró una diferencia significativa (P < 0.05) en la concentración de flavonoides en relación con las condiciones de temperatura utilizadas (R2 = 98.47 %). Por lo tanto, para estudios posteriores al diseño de un solo factor, se utilizaron 45 °C para el proceso de extracción, ya que resultó en el mayor CFT (6.59 ± 0.03 mgEQ·g-1 ms).
Relación de masa:volumen
La relación masa:volumen es otro parámetro importante en la extracción asistida por microondas, debido a que influye en la eficiencia de recuperación de los compuestos (Sai-Ut et al., 2023). El valor óptimo de esta relación varía en cada sistema de extracción, por lo que se debe establecer experimentalmente (Alara et al., 2018). En este estudio, la relación se ajustó de 1:10 a 1:30 (g·mL-1), y se mantuvieron constantes el tiempo de irradiación (10 min), la temperatura (45 °C) y la concentración de etanol (70 %).
La Figura 1c muestra un incremento en la extracción de flavonoides totales hasta una relación masa:volumen de 1:25 g·mL-1 (15.24 ± 0.09 mgEQ·g-1 ms), lo cual se atribuye a una mejora en la transferencia de masa durante el proceso (Krishnan & Rajan, 2017), debido a que los analitos tienden a migrar del material vegetal al solvente mediante disolución y difusión (Latif et al., 2024). No obstante, al aumentar la proporción, la extracción de flavonoides disminuyó, posiblemente debido a la reducción de la penetración de microondas en el solvente, ya que el exceso de solvente absorbe la energía en la periferia y limita su penetración efectiva (Sonar & Rathod, 2020). La comparación de medias (Figura 1c) confirmó la existe de diferencias significativas (P < 0.05) entre las proporciones evaluadas (R2 = 99.95 %). Por ello, se estableció la relación de 1:25 g·mL-1 como óptima para estudios posteriores, ya que resultó en la mayor concentración de flavonoides en el extracto obtenido.
Concentración de solvente
El etanol es un solvente ampliamente utilizado en la extracción de compuestos vegetales, y es considerado un “solvente verde” por su baja toxicidad y su capacidad para mezclarse con agua en cualquier proporción (Alara et al., 2018). El uso de un solvente binario, como la mezcla de etanol y agua, mejora la eficiencia de extracción en comparación con el uso de un monosolvente (Kaderides et al., 2019). El etanol se evaluó en diferentes concentraciones (40, 50, 60, 70 y 80 %, v:v), y se mantuvieron constantes el tiempo de irradiación (10 min), la temperatura de (45 °C) y la relación masa:volumen (1:25 g·mL-1).
Se observó un incremento en la extracción de flavonoides conforme aumentó la cantidad de etanol, con diferencias significativas (P < 0.05) entre las diferentes cantidades de solvente (R2 = 99.76 %). Concentraciones superiores a 70 % disminuyeron el contenido de flavonoides (Figura 1d); por ello, se estableció el 70 % como la concentración óptima de etanol. Dicho aumento se atribuye al incremento de la polaridad del etanol al adicionar agua, lo cual potencia la transferencia de masa y, en consecuencia, la eficiencia de extracción (Alara et al., 2018; Vetal et al., 2014). Adicionalmente, el agua, debido a su constante dieléctrica y su factor de pérdida, absorbe mejor la energía de las microondas que el etanol, lo cual favorece la expansión celular del material vegetal y la liberación de fitocompuestos en el solvente de extracción (Sonar & Rathod, 2020).
En resumen, los parámetros óptimos de extracción fueron: 10 min de irradiación, temperatura de 45 °C, relación masa:volumen de 1:25 g·mL-1 y una concentración de etanol de 70 %. Estas condiciones produjeron un CFT de 15.34 ± 0.03 mgEQ·g-1 ms y un rendimiento de extracción de 21.33 %. Finalmente, se caracterizó el extracto obtenido bajo estas condiciones.
Caracterización química
La caracterización química del extracto mostró una concentración de 8.24 ± 0.35 mgEAG·g-1 ms de polifenoles hidrolizables, 15.34 ± 0.03 mgEQ·g-1 ms de flavonoides totales y una actividad antioxidante con capacidad de eliminación de radicales libres de 72.4 88 ± 0.90 % en el ensayo DPPH• y de 86.20 ± 0.09 % con ABTS+•, en comparación con el control de trolox, el cual presentó una eliminación de radicales libres de 85.30 ± 0.38 y 100 ± 0.00 % con DPPH• y ABTS+•, respectivamente.
Los resultados obtenidos fueron superiores a los reportados por Morreeuw et al. (2021a), Morreeuw et al. (2021c) y Quiroz-Guzmán et al. (2023) en extractos de guishe de A. lechuguilla obtenidos mediante extracción enzimática, ultrasonido, fluidos supercríticos y Soxhlet, así como en extractos hidrolizados y fraccionados a partir de hojas de A. lechuguilla reportados por Anguiano-Sevilla et al. (2018). El mayor contenido de flavonoides es atribuido al uso de microondas, el cual permite mejorar significativamente la eficiencia de la extracción, al proporcionar altos rendimientos en menor tiempo. Esto se debe al calentamiento de la mezcla, el cual provoca la expansión de las células vegetales y la ruptura de sus paredes, facilitando la liberación de los componentes activos (Sonar & Rathod, 2020). No obstante, los valores obtenidos fueron inferiores a los resultados reportados por Anguiano-Sevilla et al. (2018) en extractos de hojas de A. lechuguilla mediante ultrasonido, posiblemente debido a variaciones en el lugar y época de muestreo, factores ambientales que pueden afectar el contenido de compuestos bioactivos en las plantas (Morreeuw et al., 2021a).
La actividad antioxidante por DPPH• es similar a la reportada por Carmona et al. (2017) en extractos etanólicos de cogollos (parte central de la planta) de A. lechuguilla, y superior a la obtenida por Morreeuw et al. (2021c) en extractos de guishe. El aumento en la actividad antioxidante se atribuye al mayor contenido de flavonoides en los extractos y a la capacidad del etanol para mejorar la solubilidad de compuestos fenólicos (Kaur et al., 2019) en la extracción asistida con microondas (Sonar & Rathod, 2020), ya que potencia la actividad antioxidante debido a los grupos hidroxilo presentes en las estructuras de los compuestos bioactivos (Huang et al., 2023).
Caracterización cualitativa del extracto de guishe
Las pruebas cualitativas del extracto mostraron una coloración amarilla al añadir NaOH, lo cual indicó la presencia de flavanonas y flavonas, y una coloración anaranjada a roja al adicionar H2SO4, lo que también indicó la presencia de flavonas (Cuadro 1). Estos flavonoides son conocidos por sus propiedades antioxidantes, antiinflamatorias, antimicrobianas y anticancerígenas (Nagula & Wairkar, 2019). Morreeuw et al. (2021b) reportaron la presencia de flavonoides mediante HPLC-MS/MS de extractos de guishe de A. lechuguilla obtenidos por ultrasonido. En estos extractos etanólicos y metanólicos identificaron diferentes flavonas (como apigenina, apigenina-7-O-glucósido y apigenina-7-O-rutinosido) y flavanonas (como naringenina, naringenina-7-O-rutinosido, naringenina O-rutinosido, hesperidina y hesperidina metilchalcona).
Cuadro 1 Caracterización cualitativa del extracto de guishe de Agave lechuguilla.
| Prueba | Observación | Resultado |
|---|---|---|
| Hidróxido de sodio | Coloración amarilla | + |
| Ácido sulfúrico | Coloración anaranjada | + |
Análisis FTIR
El espectro FTIR del extracto de guishe mostró diversas bandas características (Figura 2). La banda a 3 281 cm-1 (Figura 2) se asocia con el estiramiento O-H, mientras que las bandas a 2 929 y 2 883 cm-1 corresponden al estiramiento C-H. La banda a 1 732 cm-1 probablemente está relacionada con la vibración de grupos carboxilo (estiramiento de C=O) presentes en los flavonoides. También se observó una banda a 1 602 cm-1 atribuida al estiramiento de los grupos C=C, relacionada con las deformaciones de los anillos aromáticos. La banda en 1 409 cm-1 está relacionada con grupos CH3, CH2, flavonoides y anillos aromáticos, y refleja la vibración de flexión (δ) de C-H y el estiramiento de los anillos aromáticos. La banda en 1 244 cm-1 se atribuye a la vibración del grupo C-O de hidroxiflavonoides. La banda a 1 034 cm-1 está relacionada con alcoholes secundarios y con estiramiento C-O de grupos éster. Finalmente, se encontraron bandas a 927 y 858 cm-1, correspondientes a vibraciones de flexión C-H fuera del plano, lo cual indica sustituciones en el anillo aromático (Carlota-da Silva et al., 2020; Krysa et al., 2022; Nunes et al., 2016).
Conclusiones
La extracción asistida por microondas es una opción viable para la obtención de flavonoides a partir de guishe de Agave lechuguilla, al alcanzar una mayor concentración (15.34 ± 0.03 mgEQ·g-1 ms) a la reportada con otras técnicas. Las condiciones óptimas para la extracción fueron tiempo de irradiación de 10 min, temperatura de 45 °C, relación masa:volumen de 1:25 g·mL-1 y concentración de etanol de 70 %. Los parámetros estudiados evidenciaron su efecto en la eficiencia de extracción de flavonoides; por lo cual, futuras investigaciones se deberían centrar en optimizar el proceso para maximizar el rendimiento de extracción. Finalmente, la valorización del guishe como fuente de compuestos bioactivos añade valor a este residuo y contribuye a mitigar los impactos ambientales derivados de su desecho.
References
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Recibido: 13 de Agosto de 2024; Aprobado: 29 de Octubre de 2024
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