Las técnicas modernas de extracción de compuestos naturales de plantas evolucionan frente a los métodos clásicos; los cuales tienen un enfoque simple que involucra solo agua, hierbas y energía. Durante el proceso de optimización, los costes económicos y energéticos necesarios para la obtención de diferentes compuestos bioactivos tienden a disminuir,. Esto conduce a mayores rendimientos de compuestos objetivo.
En lugar de maceración, decocción o infusión, en el pasado, los investigadores desarrollaron métodos como Soxhlet, Clevenger, Kumagawa o Likens-Nickerson de destilación-extracción simultánea. A su vez estos se reemplazan en la actualidad con equipos modernos como el microondas, extracción asistida, extracción con fluido supercrítico o extracción asistida por ultrasonido.
Para una misma planta, las condiciones de extracción pueden variar, dependiendo de cada método: para los métodos clásicos, el tiempo de extracción y la cantidad de solvente utilizado son mayores que para las técnicas modernas; lo que dio lugar a nuevos enfoques y perspectivas.
¿Qué es el certificado verde?
Recientemente, los investigadores propusieron la introducción de un “Certificado Verde”. Este se basa en puntos de penalización ponderados y el uso de un código de color en el que la toxicidad y el volumen del reactivo, el consumo de energía y la cantidad de residuos generados (en el paso de extracción) son los principales parámetros utilizados para la cuantificación del carácter “verde”. Todos estos parámetros contribuyen a un “carácter más ecológico de la técnica”, que en ocasiones es más importante que la facilidad para obtener resultados.
Los enfoques clásicos suelen proporcionar los valores de certificado ecológico más bajos, lo que se debe al consumo de energía y altas cantidades de disolventes. El “certificado verde” se basa en la aplicación de un código de color asociado a una letra, siendo la clase A la más “verde” .
Selección de solventes
La selección de un solvente adecuado es crucial para mejorar los rendimientos de extracción y, además, la cantidad de desperdicio resultante después de la extracción. Los solventes polares se utilizan comúnmente, como el etanol, el metanol y el isopropanol. Pero las tendencias en “química verde” están avanzando hacia nuevos disolventes con menos toxicidad que los disolventes eutécticos profundos naturales (NADES).
Otro “solvente verde” es el dióxido de carbono, el cual puede ser utilizado como solvente principal para la extracción de fluidos supercríticos. Este solvente tiene ventajas como la no toxicidad y parámetros termodinámicos, lo que facilita su uso en estado supercrítico. Siendo así un solvente adecuado primero para moléculas no polares (lípidos, terpenos, etc.), seguidas de moléculas más polares.
Variación en la calidad de los compuestos obtenidos
La calidad de los compuestos obtenidos se puede modificar en función del método de extracción utilizado; se demostró que la extracción con agua caliente presurizada es una alternativa muy prometedora a las técnicas sólido-líquido convencionales, en términos de aplicación final de los compuestos recuperados; las actividades antioxidantes más altas se dieron cuando se utilizó agua caliente a presión (PHW) como disolvente de extracción en lugar del método de maceración.
En este caso, la calidad de los compuestos está influenciada por las condiciones de extracción. Un mayor tiempo y temperatura conducen a una disminución de los efectos biológicos de los compuestos obtenidos. Además, algunos compuestos no responden a la extracción con un solvente clásico o moderno (como NADES), y es necesario optimizar un proceso enzimático.
Técnicas modernas de extracción
Como argumento a favor de las técnicas modernas de extracción, además de la reducción de costos y energía, existe el uso de una cascada de diferentes solventes. Este enfoque conduce a la recuperación de una amplia gama de compuestos bioactivos.
Un adecuado equilibrio en la elección de los métodos y el establecimiento de los parámetros operativos podría conducir a un proceso optimizado. Obteniendo así diferentes compuestos de una matriz vegetal, que en otras condiciones se dañarían o no se podrían obtener. La estructura de las moléculas diana puede influir en su solubilidad en diferentes condiciones de alta presión; en condiciones extremas, son posibles interacciones y agregaciones o incluso su reabsorción.
La influencia de las condiciones de extracción
Los parámetros de reacción que pueden influir en el proceso de extracción son el disolvente utilizado, la temperatura, la relación material vegetal / cantidad de disolvente, pH, tiempo de extracción y factores relacionados con la matriz de la materia prima.
Según los experimentos realizados por diferentes autores, los disolventes más adecuados para la extracción de compuestos bioactivos son el agua para antocianinas, el ácido fenólico, las saponinas, la recuperación de terpenoides y los alcoholes como el metanol o el etanol.
Los alcoholes tienen la propiedad de incrementar la permeabilidad celular al afectar la bicapa de fosfolípidos de la membrana. Este proceso permite una buena transferencia de compuestos bioactivos al solvente. Además, las mezclas agua / alcohol dan un buen rendimiento de recuperación, especialmente para compuestos fenólicos, que tienen una buena solubilidad.
¿Que es un Disolventes neotéricos?
En los últimos años, la aplicación de disolventes neotéricos recibió especial interés, con el fin de minimizar el uso de componentes tóxicos y maximizar las eficiencias de extracción. Esta categoría incluye líquidos iónicos y disolventes eutécticos profundos (naturales), que se utilizaron debido a su posibilidad de extracción a medida; aumentando así la eficiencia de extracción para matrices complejas.
Los líquidos iónicos son adecuados para diferentes compuestos bioactivos, como alcaloides o compuestos fenólicos debido a la buena miscibilidad de los compuestos objetivo con el disolvente. Los disolventes eutécticos tienen las mismas propiedades que los líquidos iónicos y, además, son menos tóxicos y más biodegradables. Además, los disolventes de base biológica recibieron especial interés, como el 2-metiltetrahidrofurano, el limoneno o el 2-metiltetrahidrofurano, reemplazando con éxito disolventes como el n-hexano y el tolueno; con menores costes de producción y mayor biodegradabilidad.
Dependiendo de la matriz de la planta, la temperatura es otro parámetro importante que es necesario en el proceso de optimización. El aumento de temperatura puede conducir a una mayor solubilidad del analito, pero al mismo tiempo, puede conducir a la degradación de compuestos termosensibles. En los procesos donde se utilizan disolventes neotéricos, la temperatura modifica significativamente las propiedades del disolvente, modificando así la solubilidad de los analitos.
El papel de la optimización del tiempo, el pH, la relación sólido-líquido o la presión se discuten en diferentes artículos; ya que estos son parámetros importantes que pueden influir en la eficiencia de extracción. Además, no se puede afirmar que un parámetro sea más importante que otro, y cada uno de ellos tiene una enorme influencia en los resultados generales del proceso de extracción.
