Caracterización bioquímica de Soxhlet. - Grupo Co., Ltd de ácidos grasos de Chongqing

Scientific Reports volumen 12, número de artículo: 10291 (2022) Citar este artículo

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La caracterización y el mayor desarrollo de los aceites de semillas tropicales autóctonas subutilizados o subexplotados son esenciales para complementar las necesidades nutricionales e industriales de una población africana (y mundial) cada vez mayor. Hasta ahora y hasta donde sabemos, la investigación anterior involucró a Canarium schweinfurthii Engl. Las frutas específicas de Nigeria parecen haberse centrado más en la evaluación de semillas, pulpa y aceites esenciales (de la semilla), pero mucho menos en el aceite de pulpa. Para complementar la información existente, este trabajo actual tiene como objetivo caracterizar bioquímicamente el aceite de pulpa de fruta de C. schweinfurthii extraída mediante Soxhlet recolectada en una comunidad situada en el sureste de Nigeria. Específicamente, la caracterización bioquímica comprendió las determinaciones de composiciones próximas, peroxidación lipídica, perfil de ácidos grasos, así como carotenoides, esteroles y tocoferoles. El procesamiento de la muestra de fruta hasta obtener aceite de pulpa implicó, entre otros, secado en horno y molienda, antes de la extracción Soxhlet. Los resultados de los componentes próximos del aceite de pulpa de C. schweinfurthii mostraron la siguiente tendencia: contenido de grasa cruda (~ 49,32%) > carbohidratos (~ 37,93%) > contenido de humedad (~ 8,62%) > contenido de cenizas (~ 3,74%) > contenido de proteína cruda (~ 0,39%) valores. Los atributos de peroxidación lipídica comprendieron valores de ácido (~ 23,60 mg KOH/g), peróxido (~ 33,91 mEq. O2/kg), yodo (~ 58,3 g/100 g) y saponificación (~ 138,21 mg KOH/g). Además de los ácidos grasos libres (~ 13,8%), saturados (~ 9,74%) e insaturados (~ 90,26%), se encontraron un total de quince (15) picos espectrales de ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME), del ácido caprílico. (C8:0) al ácido lignocérico (C24:0). La concentración total de tocoferol ascendió a ~ 73 mg/100 g, que comprendía α, β, γ-tocoferol y δ-tocotrienol, con concentraciones considerables de carotenoides y esteroles. En general, el aceite de pulpa de C. schweinfurthii, bioquímicamente competitivo con una alta concentración de ácidos grasos insaturados, tocoferol y esterol, sugiere una fuerte promesa industrial.

A nivel mundial, muchos alimentos vegetales todavía se consideran candidatos a aceites esenciales muy útiles; algunos todavía están infrautilizados, mientras que otros se utilizan cada vez más1. Además del aumento de la población mundial, el desarrollo de cultivos ya existentes pero subutilizados debería ayudar a evitar las crisis alimentarias prevalecientes, lo que podría ayudar a mejorar las economías en desarrollo y contribuir como materia prima industrial. En la última década, el interés de la investigación para aprovechar cultivos alimentarios subutilizados que tengan como objetivo aplicaciones nutricionales e industriales mejoradas está aumentando, especialmente en África. Transformar frutas/semillas oleaginosas silvestres subutilizadas en valor nutricional alternativo aumentaría el suministro inadecuado de fuentes animales2. En concreto, Canarium schweinfurthii Engl. se encuentra entre los cultivos subutilizados que prosperan cada vez más en los bosques tropicales y de transición de África en países como Camerún, Congo, Costa de Marfil, Gabón, Senegal, extendiéndose a otros países como Angola, Etiopía y Tanzania3,4,5,6. Caracterizado por un tronco cilíndricamente recto con una copa que se acerca al dosel superior, el árbol proporciona una prometedora cobertura de sombra con madera resultante para madera4,7,8,9,10. El árbol C. schweinfurthii en Nigeria recibe nombres locales como elemi africano (inglés), Atilis (hausa), Ube agba (igbo) y Elemi o Agbabubu (yoruba), y canario morado11. Además de producir frutos principalmente entre los meses de abril y septiembre, el árbol C. schweinfurthii posee flores que se agrupan en el extremo de la ramita3,6,12. Las cortezas del árbol C. schweinfurthii sirven como recurso para preparaciones de ungüentos, yesos y tintas de imprenta. Un corte en la corteza del árbol exudaría la goma que eventualmente se solidificaría en una resina blanquecina7. Además, el fruto puede tener forma de aceituna, espiral larga, forma ovoide corta, con semillas triangulares individuales con proyecciones diminutas en los tres bordes3,4,12. Además, cuando están maduros los frutos aparecen de color violáceo en el bosque, pero de color marrón oscuro en las regiones de sabana5. La pulpa carnosa comestible del fruto de C. schweinfurthii se hierve regularmente y se vende al por menor en mercados de alimentos abiertos3,11.

Los potenciales característicos de los frutos de C. schweinfurthii, especialmente en todo el continente africano, parecen ser de creciente interés para la investigación. Nagawa, Böhmdorfer y Rosenau13 estudiaron la composición química y la actividad antihermítica del aceite esencial de C. schweinfurthii obtenido del área de la Bahía de Sango, en el sur de Uganda, donde se informó que los principales componentes del aceite esencial eran monoterpenos. Edou et al.14 estudiaron los componentes volátiles del aceite esencial de C. schweinfurthii obtenido de Gabón y encontraron limoneno, sabineno y α-pineno como los componentes principales que constituían ~ 81,90 % del aceite esencial, siendo los monoterpenoides predominantes de los componentes terpenoides. . Koudou et al.15 informaron la composición química y la actividad farmacológica del aceite esencial de C. schweinfurthii obtenido de la República Centroafricana, donde los componentes principales incluían octilacetato (60%) y nerolidol (14%). Dongmo et al.2 informaron sobre la caracterización química y el potencial antirradicalario, antioxidante y antiinflamatorio de los aceites esenciales de la planta C. schweinfurthii en Camerún. Los principales compuestos encontrados incluyeron p-cimeno, limoneno y α-terpineol en cantidades variadas. Específicamente para Nigeria, Maduelosi y Angaye8 caracterizaron la semilla y la pulpa del fruto de C. schweinfurthii obtenidas del estado de Ebonyi en Nigeria, específicas para algunos atributos fisicoquímicos. Atawodi16 estudió la composición de polifenoles y el potencial antioxidante in vitro del fruto de C. schweinfurthii obtenido del estado de Plateau, Nigeria. Abayeh, Abdulrazaq y Olaogun3 investigaron el contenido de lípidos unidos/fluidos del endocarpio/mesocarpio del fruto maduro de C. schweinfurthii. Sin embargo, Georges, Olivier y Simard4 parecen ser los únicos que han examinado la composición fisicoquímica del aceite de pulpa de C. schweinfurthii del fruto cosechado en Costa de Marfil, comparando los resultados obtenidos con otros aceites vegetales.

Mejorar y optimizar los procesos de extracción existentes, desde el laboratorio hasta la escala industrial que emplea un bajo impacto ambiental, continúa planteando un gran desafío, particularmente ahora que el mundo se esfuerza por volverse ecológico17,18. Además, desarrollar o entregar un laboratorio de extracción ecológico, particularmente a escala industrial, conlleva grandes desafíos. Al discutir el consumo de materia prima y la energía óptima que involucra solventes, Ivanovs y Blumberga19 consideraron métodos de extracción ecológicos como la hidrólisis enzimática, la extracción asistida por microondas (MAE), la extracción con fluidos supercríticos usando CO2 (SCF-CO2) y la extracción asistida por ultrasonidos (UAE). Sin embargo, estos métodos de extracción siguen siendo costosos y no todos los laboratorios pueden costearlos fácilmente, especialmente en los países en desarrollo. Más aún, la creciente demanda de aceites alimentarios para consumo humano/aplicaciones industriales hace que muchas partes del mundo sigan dependiendo de procesos de extracción de bajo costo6,20. Es por eso que la industria agroalimentaria, así como los investigadores, particularmente en los países en desarrollo, para lograr altos rendimientos de compuestos bioactivos a partir de materiales alimentarios, todavía utilizan los protocolos de extracción convencionales/solventes, entre los que se encuentra el método Soxhlet21. Lo que hace que el método Soxhlet sea único es su proceso robusto y bien establecido, así como su proceso de extracción de bajo costo, asequible y desatendido. Más aún, la operación del método Soxhlet es relativamente simple y proporciona resultados prometedores/confiables6,21, a pesar de los inconvenientes como la evaporación requerida al final de la extracción, grandes volúmenes de solvente, así como el largo tiempo de operación (varias horas), todos lo cual sigue impulsando a las industrias química y alimentaria a seguir buscando métodos de extracción respetuosos con el medio ambiente22.

La extracción de aceites esenciales a partir de materias primas vegetales emplea frecuentemente el método Soxhlet. Este último, especialmente en los países en desarrollo, sigue siendo el método de extracción estándar elegido en muchos laboratorios/industrias químicas22. Además, si se quieren aprovechar los componentes bioactivos de cultivos alimentarios perennes subutilizados como el fruto de C. schweinfurthii disponible en muchas comunidades de África, seguramente se necesitarán enfoques más sostenibles. Hasta ahora, las investigaciones sobre el fruto de C. schweinfurthii se han centrado más en la evaluación de su semilla, pulpa y aceites esenciales de la semilla. Más importante aún, hay escasez de literatura relevante sobre el aceite de pulpa extraído del fruto de C. schweinfurthii, particularmente los cultivados en Nigeria, y hasta donde sabemos. Para complementar la información existente, este trabajo actual tiene como objetivo caracterizar bioquímicamente el aceite de pulpa extraída con Soxhlet del fruto de C. schweinfurthii recolectado en una comunidad situada en el sureste de Nigeria. La investigación de las propiedades bioquímicas (composiciones próximas, peroxidación lipídica, perfil de ácidos grasos, determinaciones de carotenoides, esteroles y tocoferoles) del aceite de pulpa extraída con Soxhlet proporcionaría información importante sobre las aplicaciones nutricionales e industriales (del aceite). Más aún, dicha información adicional ayudaría a consolidar el potencial de desarrollo de productos de este cultivo/planta oleaginosa subutilizada.

En la Fig. 1 se muestra una descripción esquemática del programa experimental de este estudio actual, que representa las etapas principales desde la obtención de muestras de fruta, el procesamiento en la pulpa y la extracción Soxhlet de su aceite, antes de las mediciones analíticas posteriores. Para enfatizar, esta investigación realizada tuvo como objetivo proporcionar información adicional sobre la promesa bioquímica del aceite de pulpa de la fruta C. schweinfurthii cultivada en Nigeria. Específicamente, la caracterización bioquímica comprendió las determinaciones de composiciones próximas, peroxidación lipídica, perfil de ácidos grasos, así como carotenoides, esteroles y tocoferoles. Además, las mediciones analíticas se realizaron de forma independiente utilizando diferentes muestras de aceite de pulpa obtenidas de un lote de fruta de C. schweinfurthii. Es importante destacar que todas las mediciones analíticas realizadas cumplieron con las directrices pertinentes establecidas por el Departamento de Bioquímica de la Universidad de Nigeria, Nsukka, estado de Enugu, Nigeria.

Una descripción esquemática del programa experimental de este estudio actual, que muestra las etapas principales, desde la obtención de muestras de fruta de C. schweinfurthii, el procesamiento en la pulpa, seguido de la extracción Soxhlet de su aceite y las mediciones analíticas posteriores.

N-hexano, yoduro de potasio (KI), ácido sulfúrico, ácido bórico, sulfato de sodio, éter dietílico, hidróxido de potasio, tiosulfato de sodio, acetona, ácido acético, cloroformo, etanol y metanol se adquirieron de Guangdong Chemical Factory (Guangdong, China). . El acetato de etilo, el reactivo de Wijjs, el alcohol isopropílico (lichrosolv), el alfa/gamma tocoferol, el ergosterol, el colecalciferol, el ergocalciferol, el campesterol y el sitosterol se obtuvieron de Sigma-Aldrich (EE. UU.). Otros estándares de referencia, como tetrahidrofurano (THF), acetonitrilo, betacaroteno y alfa/gamma caroteno, se adquirieron de Shandong Yanshuo Chemical Co., Ltd. (Linzi, China). Todos los productos químicos/reactivos empleados en el estudio eran de grado analítico estándar.

Las muestras recién cosechadas (frutas maduras), obtenidas de varios árboles silvestres de C. schweinfurthii y reunidas en un solo lote (~ 90 g), se recogieron de la comunidad de Edem-ani (6°51′43″N 7°20′21″E ) del área de gobierno local de Nsukka (LGA), estado de Enugu, sureste de Nigeria. El permiso para recolectar muestras de frutas fue otorgado por los agricultores propietarios de los distintos campos de plantas, que aprovecharon los árboles silvestres de C. schweinfurthii. Además del proceso de recolección que cumplió con las pautas prescritas para el material vegetal, la identificación taxonómica de las muestras de fruta de C. schweinfurthii fue realizada por el Sr. Felix Okoli (taxónomo de plantas) de la Unidad de Ciencia Vegetal y Biotecnología de la Universidad de Nigeria Nsukka, y el vale El espécimen ha sido depositado en el herbario con fines de referencia (Número de referencia del comprobante = PCG/UNN/0407Canarium schweinfurthii Engl [Burseraceae]). Del lote ensamblado, se seleccionaron al azar muestras de fruta y se separaron las semillas siguiendo el método descrito por Abayeh, Abdulrazaq y Olaogun3 con modificaciones, para asegurar la pulpa suculenta del fruto (cotiledón). Esto implicó lavar la pulpa de la fruta, separarla de la nuez dura, rebanarla y luego secarla en un horno a ~ 50 °C durante 8 h, antes de molerla con la batidora eléctrica. Posteriormente, la pulpa molida de C. schweinfurthii quedó lista para la extracción Soxhlet.

Para producir el aceite de pulpa de C. schweinfurthii se empleó el método de extracción Soxhlet utilizando n-hexano como solvente, previamente descrito en el método AOAC23 con algunas modificaciones. Esto implicó pesar una muestra de pulpa de fruta molida de C. schweinfurthii (~ 15 g) con ~ 150 ml de disolvente n-hexano y someterla a un extractor Soxhlet que operó a una temperatura de ~ 65 °C. El período de extracción duró aproximadamente 4 h. Cuando se completó la extracción, se dejó evaporar el disolvente residual y el aceite libre se cuantificó como rendimiento y se registró en porcentaje. El aceite de pulpa se recuperó, se conservó en una botella de muestra y se almacenó a 4 °C hasta que fuera necesario para un análisis adicional.

El análisis aproximado involucró las determinaciones de los contenidos de proteína cruda, grasa cruda, humedad, cenizas y carbohidratos, así como el extracto libre de nitrógeno utilizando el método AOAC24 con algunas modificaciones.

Para determinar el contenido de proteína cruda, se pesó una muestra de aceite fresco (~ 0,3 g) en un matraz Kjeldahl con 0,20 g de catalizador. La digestión utilizó ~ 10 ml de H2SO4 concentrado, 50 ml de ácido bórico al 4%, seguido de tres gotas de rojo de metilo. A continuación, se añadió NaOH al 40 % (25 ml), después de lo cual el destilado se tituló frente a Na2SO4 0,5 N. Con % N disponible, la determinación de proteína cruda se estableció mediante el factor de corrección (% N × 6,25).

Para determinar el contenido de grasa cruda, se pesó una muestra de aceite fresco (~ 0,3 g) en un dedal de extracción y se colocó en un aparato Soxhlet de ajuste rápido (Merck KGaA, Darmstadt, Alemania) con un matraz de disolvente que contenía 25 ml de éter dietílico conectado a un condensador. . La extracción se completó en ~ 6 h y el extracto se evaporó a ~ 70 ° C para eliminar cualquier disolvente restante presente. Se volvió a pesar el aparato y se calculó el porcentaje de grasa de la siguiente manera:

Para determinar el contenido de humedad, se pesó una muestra de aceite fresco (~ 0,5 g) y se secó en el horno a 110 °C hasta un peso constante. El plato y la muestra se enfriaron y se pesaron nuevamente y se determinó el contenido porcentual de humedad y se expresó como porcentaje.

Para determinar el contenido de cenizas, se colocaron platos de porcelana previamente pesados con una muestra de aceite fresco (~ 3 g) sometidos a un horno de mufla a 600 °C durante ~ 3 h. El porcentaje de contenido de cenizas se calculó utilizando la siguiente ecuación:

donde: W1 = peso del crisol; W2 = Peso del crisol y de la muestra; W3 = Peso del crisol y ceniza.

Para determinar el extracto libre de nitrógeno (ENF), primero se tuvo que determinar el contenido de fibra cruda, utilizando una muestra de aceite fresco (~ 3 g), que había sido sometida a H2SO4 diluido, hervida durante 30 min y filtrada. Posteriormente, se agregaron ~ 150 ml de KOH precalentado y gotas de octanol, seguido de ebullición durante ~ 30 min y luego se filtró. Posteriormente, se usó acetona para lavar la muestra tres veces en la unidad de extracción en frío, después de lo cual el contenido se secó a 130 °C durante 1 h y luego se calcinó a 500 °C. Se pesó la ceniza y se calculó el porcentaje de fibra cruda utilizando la siguiente ecuación:

Con esta información de fibra cruda ahora disponible, el % NFE se determinó restando la suma de otra fracción de 100 de la siguiente manera: 100 − (% humedad + % proteína + grasa + fibra + ceniza) = % NFE. Además, el contenido total de carbohidratos se esclareció después de medir todos los demás componentes.

En cuanto al índice de acidez, al aceite de pulpa de C. schweinfurtaii se le aplicó el método AOAC24 con ligeras modificaciones. Esto implicó el uso de la mezcla de etanol y éter dietílico, 25 ml (alcohol desnaturalizado) (v/v), luego 3 gotas de indicador de fenolftaleína neutralizado con una solución etanólica de KOH 0,1 M. Se añadieron aproximadamente 0,5 ml de las muestras de aceite a la solución neutralizada y finalmente se valoró frente a una solución etanólica de KOH 0,1 M, para alcanzar un color rosa permanente. Expresado como mg de KOH/g, el índice de acidez (AV) se calculó de la siguiente manera:

En cuanto al índice de peróxido, al aceite de pulpa de C. schweinfurthii se le aplicó el método AOAC24 con ligeras modificaciones. Primero, el aceite (0,5 ml) se disolvió en una mezcla disolvente de ácido acético y cloroformo (1:2). Luego, se añadió KI (~ 1,3 g) y la mezcla se colocó en un armario oscuro durante 1 h, después de lo cual se agregaron ~ 75 ml de agua destilada, seguido de 3 gotas de indicador de almidón y se tituló frente a tiosulfato de sodio 0,05 M. El índice de peróxido, expresado como milimoles de oxígeno activo por kilogramo (mEq. O2/kg), se calculó de la siguiente manera:

S = (Vol. de Na2S2O3 para blanco – Vol. de Na2S2O3 para muestra), N = Normalidad de Na2S2O3.

En cuanto al valor de yodo, al aceite de pulpa de C. schweinfurthii se le aplicó el método Wijs descrito por Firestone25 con ligeras modificaciones. Las muestras de aceite de pulpa (~ 0,5 g) se mezclaron con cloroformo (~ 5 ml) y reactivo de Wijjs (~ 8 ml) (que comprendía ~ 9 ml de tricloruro de yodo y 10 g de yodo en cloroformo (~ 300 ml)/ solución acética (~ 700 ml), se agitó y se colocó en un armario oscuro durante 1 h, después de lo cual se añadieron ~ 7 ml de KI y ~ 35 ml de agua destilada y se valoró frente a una solución de Na2S2O3 · 5H2O 0,05 M utilizando almidón como indicador. . Simultáneamente se llevó a cabo una prueba en blanco utilizando agua en lugar de aceite en las mismas condiciones. Expresado en g/100 g, el índice de yodo (IV) se calculó de la siguiente manera:

En cuanto al valor de saponificación, al aceite de pulpa de C. schweinfurthii se le aplicó el método indicador descrito por Lamani et al.20 con ligeras modificaciones. La solución alcohólica de KOH se puso a reflujo con una muestra de aceite de pulpa (~ 0,5 g). A continuación, se añadieron ~ 30 ml de KOH etanólico 0,1 M y se dejó hervir durante ~ 30 min a reflujo. Se agregaron unas gotas de indicador de fenolftaleína, seguido de titulación contra HCl 0,5 M hasta la desaparición del color rosa (punto final). Se administró un procedimiento similar para lograr el blanco. Expresado como mg KOH/g, el valor de saponificación (SV) se calculó de la siguiente manera:

donde N = Normalidad real del HCl utilizado; W = masa de la muestra de aceite de pulpa.

Se empleó el método previamente descrito por Aremu, Ogunlade y Olonisakin26 con modificaciones para determinar el perfil de ácidos grasos del aceite de pulpa de C. schweinfurthii. El proceso se realizó utilizando un cromatógrafo de gases (GC) Perkin-Elmer Clarus 500 (Billerica, MA), equipado con un detector de ionización de llama (FID). El tipo de columna fue Hewlett-Packard INNOWax (Hewlett-Packard Co, Palo Alto, CA) con una dimensión de 30 m × 0,25 mm × 0,25 μm. La mezcla de ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME) (AccuStantard Inc., New Haven, CT) sirvió como estándar externo de referencia, mientras que el éster metílico del ácido margárico (C17:0) se usó como estándar interno. El estándar de mezcla de ésteres metílicos de ácidos grasos externos comprende C8:0, C10:0, C12:0, C14:0, C16:0, C16:1, C18:0, C18:1, C18:2, C18:3, C20. :0, C20:4, C22:0, C22:1 y C24:0. La muestra de aceite de pulpa de C. schweinfurthii (~ 0,5 g) se saponificó (esterificó) durante 5 min a 95 °C, con ~ 3,4 ml de KOH (0,5 M) en metanol seco. La mezcla se neutralizó usando HCl (0,7 M) y ~3 ml de trifluoruro de boro (14%) en metanol. Después, la mezcla se calentó durante ~ 5 min a 90 °C para lograr el proceso de metilación completo. Los ésteres metílicos de los ácidos grasos se extrajeron de la mezcla con n-hexano redestilado y luego se concentraron a ~ 1 ml para su posterior análisis. La composición de éster metílico de ácido graso de la muestra se analizó mediante la inyección de 1 µl de muestra. El gas portador era nitrógeno con una proporción de división de 1:20. Las temperaturas del inyector y del detector fueron respectivamente 250 y 320 °C. La primera rampa fue a 12 °C/min, que duró ~ 20 min y se mantuvo durante ~ 2 min. El segundo aumento fue a 15 °C/min, que duró ~ 3 min y se mantuvo durante ~ 8 min. Los picos de los ésteres metílicos de ácidos grasos se verificaron en función de los tiempos de retención con los del estándar externo (AccuStantard).

Para las determinaciones de carotenoides, esteroles y tocoferoles en aceite de pulpa de C. schweinfurthii se empleó el método descrito por Czaplicki, Tańska y Konopka27 con modificaciones, que empleó un instrumento de cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) (Hangzhou-LC-8518, Zhejiang , Porcelana). Específicamente, el detector ultravioleta (UV) de HPLC respaldado por el software de cromatografía N200 ayudó a establecer los componentes químicos del contenido de carotenoides, esteroles y tocoferoles. El instrumento de HPLC funcionó con un gradiente de baja presión, una bomba de suministro de disolvente, una válvula de conmutación de alta presión y un detector UV de alta sensibilidad. El tamaño de la columna fue de 150 × 4,6 mm, con un volumen de muestra inyectada de ~ 40 ml. La fase móvil se configuró para carotenoides (acetonitrilo/metanol/agua/THF, 70:20:8:2), tocoferol y esteroles (n-hexano/acetato de etilo, 70:30), utilizando una longitud de onda (máximo Lamda) de 450 nm. temperatura de la columna de ~ 40 ºC y tiempo de ejecución de ~ 20 min. Los resultados de carotenoides, esteroles y tocoferoles se expresaron como µg/100 ml.

Todos los datos de mediciones duplicadas de diferentes muestras de aceite de pulpa de un lote de fruta de C. schweinfurthii se sometieron a una prueba t simple. Cuando correspondía, los resultados se presentaron en términos de medias ± desviaciones estándar (DE). Se utilizó el software Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) versión 16 (SPSS Inc., Chicago, Illinois, EE. UU.) para procesar los datos.

Se determinaron los componentes próximos del aceite de pulpa de C. schweinfurthii, como se muestra en la Tabla 1, que mostró la siguiente tendencia: contenido de grasa cruda (49,32 ± 0,07%) > carbohidratos (37,93 ± 1,70%) > contenido de humedad (8,42 ± 1,05%). ) > contenido de cenizas (3,74 ± 0,23%) > valores de contenido de proteína bruta (0,39 ± 3,41%). Estas diferencias próximas podrían depender de factores como la ubicación geográfica y la temporada de cosecha. Georges, Olivier y Simard4 informaron pulpa de fruta de C. schweinfurthii de Costa de Marfil con 5,6% de proteína, 30–50% de grasa, 8,2% de almidón y 8,3% de contenido de cenizas. Agu, Ukonze y Uchola12 informaron el contenido de grasa cruda y humedad del aceite de Atili (contenido de grasa cruda = 22,82 %, contenido de humedad = 8,62 %), que parecían más altos que los del aceite de pulpa de C. schweinfurthii en este estudio. Probablemente, los pasos involucrados en el procesamiento de la fruta en pulpa podrían haber contribuido a disminuir el contenido de grasa y proteína cruda y aumentar el contenido de carbohidratos del aceite de pulpa de C. schweinfurthii. Otros factores como la ubicación, las prácticas de cultivo y la edad de los frutos pueden contribuir a las diferencias próximas observadas. En otros lugares, Nyam et al.9 informaron muestras de fruta de C. schweinfurthii con valores aproximados de 64,04% de grasa cruda, 6,39% de proteína, 16,37% de fibra y 3,85% de carbohidratos.

El aceite de pulpa de C. schweinfurthii se extrajo con éxito utilizando la técnica de extracción Soxhlet que empleó n-hexano como disolvente y operó a 70 °C durante 4 h. En particular, el rendimiento de aceite del fruto de C. schweinfurthii fue ~ 53,69%, lo que se parece un poco a los datos informados por Nagawa, Böhmdorfer y Rosenau13, pero por encima de los datos informados por Dongmo et al.2. Posiblemente, entre otros factores, el contenido de humedad en la muestra de fruto de C. schweinfurthii haya influido en el rendimiento de aceite de pulpa de este estudio actual. Además, el alto rendimiento de aceite puede estar asociado con la parte de la planta utilizada. Además, Dongmo et al.2 entendieron que las diferencias en el rendimiento de aceite del fruto de C. schweinfurthii podrían depender del lugar de cosecha, y esto es lo que observó Ndoye28 al investigar las resinas del fruto de C. schweinfurthii de la Región Este de Camerún, donde se encuentran los Ebouete, Las especies/variedades Lomie y Mbeth registraron un rendimiento del 8,6%, 7,6% y 9,3%, respectivamente. Otros rendimientos de aceite de semillas de plantas reportaron valores más bajos en comparación con los encontrados en este trabajo actual, por ejemplo, variedades de Chrysophyllum albidum (rango de rendimiento de aceite = 3,52–3,75%)29, semilla de Persea americana (rendimiento de aceite = 36,93%)30, cereza estrella africana (rendimiento de aceite = 23,80%)31, aceite de semilla de Lophira lanceolata (contenido de aceite = 40,0%) y Schoro caryabirrea (contenido de aceite = 42,0%)32. Por lo tanto, el rendimiento de aceite de ~ 53,69 % obtenido para el fruto de C. schweinfurthii en este estudio lo convierte en un recurso de aceite prometedor tanto para fines industriales como nutricionales en comparación con otras plantas/cultivos subutilizados.

Entre los criterios de calidad muy importantes en la industria alimentaria se encuentran los niveles de descomposición de lípidos del aceite vegetal/de semillas. Esto se debe en gran medida a que el proceso (oxidación de lípidos) produce sabores rancios que disminuyen la calidad/seguridad nutricional del producto alimenticio. Este proceso, también llamado autooxidación, puede ser bastante complejo, especialmente en aceites comestibles, dada su dependencia de las condiciones de oxidación y los tipos de aceite33. Los contenidos de lípidos y ácidos grasos del aceite de pulpa de C. schweinfurthii se muestran en la Tabla 2. Además de tener un olor agradable con color verde oscuro y líquido a 28 °C, el aceite de pulpa comprendía ácido (23,60 ± 2,35 mg KOH/g), Valores de yodo (58,3 ± 0,57 g/100 g), peróxido (33,91 ± 0,80 mEq. O2/kg) y saponificación (138,21 ± 2,04 mg KOH/g), junto con algunas cantidades de libre (13,8%), saturado (18,97 %), y ácidos grasos insaturados (80,97%). Específicamente, nuestros valores de yodo y peróxido difieren claramente de los datos reportados por Georges, Olivier y Simard 4 para el aceite de pulpa de C. schweinfurthii. Esencialmente, el índice de acidez demuestra, no sólo la frescura del aceite de pulpa y sus ácidos grasos libres constituyentes, sino también el grado en que la lipasa ha hidrolizado los triglicéridos que contiene29,34. Un valor de acidez bajo sugiere un grado reducido de actividades hidrolíticas y lipolíticas en la muestra de aceite32. Del trabajo actual, el índice de acidez del aceite de pulpa de C. schweinfurthii (23,60 ± 2,35 mg KOH/g) apareció por encima del de la manzana africana (13,60 ± 2,35 mg KOH/g)31. Otros trabajadores como Agu, Ukonze y Uchola12 informaron un índice de acidez y un contenido de ácidos grasos libres de 0,62 mg KOH/g y 1,98% para el aceite de Atilis, mientras que Omeje, Ozioko y Omeje30 informaron un índice de acidez y un contenido de ácidos grasos libres de 7,86 mg KOH/ g y 8,75% para el aceite de semilla de P. americana, respectivamente.

En comparación con el valor de yodo (58,3 ± 0,57 g/100 g) del aceite de pulpa de C. schweinfurthii, hay otros aceites de semillas de plantas disponibles localmente dentro de la misma área de estudio de este trabajo actual que han mostrado valores (de yodo) más bajos, por ejemplo, africanos. aceite de semilla de estrella (29,00 g/100 g)31 y aceite de semilla de P. americana (33,21 g/100 g)30. Un valor máximo de yodo de un aceite obtenido indicaría un alto grado de insaturación35, lo que, si se pone en el contexto de este estudio actual, sugeriría los ácidos grasos insaturados relativamente altos del aceite de pulpa de C. schweinfurthii (80,97%). En particular, los valores de peróxido sirven como productos de oxidación iniciales y aspectos de vida relativamente corta de los ácidos grasos insaturados34. Además, los valores de peróxido aumentan con los niveles de rancidez oxidativa y disminuyen con los niveles de antioxidantes36. El valor de peróxido del aceite de pulpa de C. schweinfurthii (33,91 ± 0,80 mEq. O2/kg) en este estudio actual cayó por debajo del del aceite de semilla de aguacate (~ 42,11 mEq. O2/kg)30. Esencialmente, los aceites comestibles de calidad deseable que mejoran el tiempo de almacenamiento con un deterioro mínimo o nulo son aquellos asociados con valores bajos de peróxido y altos valores de yodo35. No obstante, el procesamiento del cotiledón/fruto de C. schweinfurthii en pulpa, junto con la extracción Soxhlet aplicada para extraer el aceite, puede contribuir a influir en los resultados de la oxidación de lípidos en este trabajo actual. Esto podría considerarse dado que Abayeh, Abdulrazaq y Olaogun3 demostraron diferentes rangos en la oxidación lipídica de extractos de aceite de endocarpio/mesocarpio específicos del valor de saponificación (SV) (endocarpio = 95,4–184,3 mg KOH/g; mesocarpio = 151,9–195,3 mg KOH/ g), índice de peróxido (PV) (endocarpio = 4,0–8,0 mEq. O2/kg; mesocarpio = 20–40 mEq. O2/kg), índice de yodo (IV) (endocarpio = 100,1–118,3 g yodo/100 g; mesocarpio = 71,1–94,9 g yodo/100 g) y índice de acidez (AV) (endocarpio = 0,48–8,70 mg KOH; mesocarpio = 1,33–8,30 mg KOH).

El perfil de ácidos grasos, ya sean de aceites animales o vegetales, junto con sus derivados, como los ésteres alquílicos, siguen siendo una de las fuertes influencias sobre las propiedades químicas y físicas del producto. Desde el punto de vista industrial y fisiológico, el perfil de ácidos grasos muestra los diferentes números de dobles enlaces en su cadena alifática en diferentes posiciones37. Además, la cromatografía de gases (GC) sigue siendo uno de los métodos más utilizados para determinar la composición/perfiles de ácidos grasos, particularmente para grasas animales y aceites vegetales, junto con sus derivados. Para ello, los aceites o grasas normalmente se convierten en sus correspondientes ésteres metílicos22,37. En la química analítica moderna, la mayoría de los instrumentos de GC funcionan con análisis cruzado, incorporando el detector de ionización de llama (FID). Normalmente, además de ayudar a suministrar una amplia gama de compuestos orgánicos, el FID proporciona resistencia a pequeñas fluctuaciones, especialmente en el flujo de gas, e insensible a las impurezas del gas que surgen. Más aún, la respuesta de FID parece muy predecible, ya que se adhiere a la regla de igual respuesta de carbono y proporciona una desviación estándar relativa más baja, particularmente para la inter e intra reproducibilidad38.

El cromatograma GC-FID del aceite de pulpa de C. schweinfurthii se muestra en la Fig. 2. En total, hubo quince (15) FAME en el estándar externo utilizado, que reflejan directamente los picos espectrales observados, dado que el éster metílico del ácido margárico (C17 :0) sirvió como estándar interno. Es importante destacar que el porcentaje de ácidos grasos saturados e insaturados se estimaría en función de los componentes del estándar externo FAME utilizado. Para profundizar en los picos, en la Tabla 3 se muestra el perfil de ácidos grasos del aceite de pulpa de C. schweinfurthii, basado en compuestos, tiempo de retención, concentración, relación de cadenas de carbono y fórmulas químicas. El perfil de ácidos grasos del aceite de pulpa de C. schweinfurthii , ordenados en orden ascendente según sus respectivas fórmulas químicas y tiempos de retención. Para enfatizar, el ácido caprílico obtuvo la menor proporción de cadenas de carbonos (C8:0), mientras que el ácido lignocérico obtuvo la mayor proporción de cadenas de carbonos (C24:0). Además, el ácido oleico (C18:0) obtuvo la mayor concentración de ácidos grasos con un 74,56%, mientras que el ácido caprílico (C24:0), el ácido cáprico (C10:0), el ácido láurico (C12:0) y el ácido mirístico ( C14:0) casi no se detectaron en el aceite. Georges, Olivier y Simard4 informaron un alto contenido de ácido oleico (89,4%) y ácido esteárico (67,7–84%) del aceite de pulpa de C. schweinfurthii en las respectivas partes líquida y semisólida del aceite, ambos muy por encima de los informados en este estudio actual (ácido oleico = 74,56%; ácido esteárico = 8,57%). El porcentaje de ácido oleico encontrado en este estudio está relacionado con las concentraciones totales del ácido oleico (C18:1 n-9) y sus isoformas (potencialmente C18:1 n-7 y C18:1 n-12, ácido vaccénico y ácido petroselínico, respectivamente). Además de que el ácido oleico se considera el ácido graso monoinsaturado más importante en la dieta humana, el consumo de dicho ácido graso (monoinsaturado) ayudaría a aumentar los tipos de colesterol de lipoproteínas de alta densidad (HDL) y disminuir los tipos de colesterol de lipoproteínas de baja densidad (LDL). ,40.

Cromatograma GC-FID del aceite de pulpa de C.schweinfurthii.

Los valores generalizados del contenido de ácidos grasos del aceite de pulpa de C. schweinfurthii, informados previamente por Maduelosi y Angaye8, incluyeron ácidos oleico (~ 36%), linoleico (~ 28%), palmítico (~ 26%) y esteárico (~ 7%). , todo lo cual parece no estar de acuerdo con los de este estudio actual. Varias razones podrían ser responsables de tales diferencias en los valores del contenido de ácidos grasos en este estudio actual, por ejemplo, la ubicación del árbol cultivado de C. schweinfurthii, el momento de la cosecha, así como los métodos de extracción de aceite aplicados. No obstante, existen otros perfiles de ácidos grasos reportados que se asemejan a los aceites de semillas extraídos y que pueden compararse con los de este trabajo actual. Por ejemplo, el contenido de ácido oleico del aceite de semilla de C. albidum (30,21%)31 y del aceite de semilla de P. americana (40,33%)30 cayó por debajo del del aceite de pulpa de C. schweinfurthii en este estudio. Esencialmente, la presencia de ácidos grasos podría proporcionar varios beneficios fisiológicos al sistema inmunológico humano41, que son cruciales para el metabolismo y la producción de energía del cuerpo42. Dada su alta concentración de ácido oleico, el aceite de pulpa de C. schweinfurthii podría ayudar a controlar el colesterol de la dieta humana manteniendo bajo control las lipoproteínas de baja densidad (LDL) de la sangre43.

En el contexto de los productos vegetales, la HPLC sirve, por un lado, como método de prueba cuantitativo de la composición química (vegetal), y, por otro, como garantía de calidad para aumentar la productividad en la industria alimentaria. Normalmente y con fines analíticos y preparativos, la HPLC sigue sirviendo como una poderosa herramienta capaz de separar una gran cantidad de compuestos orgánicos, por ejemplo, tocoferol y carotenoide44,45,46. La concentración de esteroles, tocoferoles y carotenoides de la pulpa de C. schweinfurthii El aceite se muestra en la Tabla 4. Claramente, algunos fitonutrientes esenciales (esteroles, tocoferoles y carotenoides) se detectaron cuantificados mediante la técnica espectroscópica de HPLC. Cuantitativamente, mientras que la tendencia de concentración de los esteroles fue colecalciferol (32.809 µg/100 mL) > campesterol (31.313 µg/100 mL) > ergocalciferol (21.678 µg/100 mL) > ergosterol (13.503 µg/100 mL) > sitosterol (0.690 µg/ 100 ml), y los de los tocoferoles fueron: \(\alpha \)-tocoferol (31.834 µg/100 mL) > γ-tocoferol (24.319 µg/100 mL) > β-tocoferol (17.826 µg/100 mL) > δ- tocotrienol (0,524 µg/100 mL), los de carotenoides fueron: β-caroteno (37,951 µg/100 mL) > γ-caroteno (33,107 µg/100 mL) > α-caroteno (12,420 µg/100 mL). Estos fitonutrientes (mencionados anteriormente) proporcionan enormes beneficios fisiológicos, por ejemplo, reduciendo el metabolismo del colesterol47. Los valores relativamente altos de caroteno sugieren que el aceite de pulpa de C. schweinfurthii de este estudio actual es un recurso nutricional importante. Los fitoesteroles más comunes en los alimentos que contienen aceite, especialmente aquellos de origen vegetal, pueden incluir sitosterol y campesterol48.

Además, hay una serie de factores que pueden influir en el grado en que se produce el proceso de autooxidación, que pueden incluir la composición de ácidos grasos, la luz, los iones metálicos, los polifenoles, la temperatura y los tocoferoles34. La concentración de campesterol del aceite de pulpa de C. schweinfurthii (31,313 µg/100 ml) en este estudio actual fue inferior a la del aceite de coco prensado en frío48 y, junto con el sitosterol, compite bien con otros aceites comestibles reportados en otros lugares49,50. Este resultado actual del aceite de pulpa de C. schweinfurthii parece relacionarse con otra investigación previa donde tanto el campesterol como el sitosterol aparecieron como los fitoesteroles dominantes51. Particularmente, la presencia de campesterol y sitosterol en el aceite de pulpa de C. schweinfurthii de este trabajo se actualizó debido a la extracción Soxhlet que empleó solvente orgánico a temperatura moderada22. Como esterol vegetal, el campesterol posee capacidad anticancerígena, lo que podría reducir el colesterol52. Teniendo en cuenta el aparente efecto estimulante sinérgico del sitosterol sobre el sistema inmunológico, sería deseable consumir suficientes alimentos vegetales (que contengan sitosterol) sin procesar ni refinar53.

Generalmente, tanto los aceites vegetales como los vegetales comprenden una serie de constituyentes bioactivos, que incluyen compuestos relacionados con los tocoles, por ejemplo, tocoferoles, tocotrienoles, etc. Específicamente, los tocoferoles son compuestos de vitamina E bien conocidos que poseen una cadena de fitilo saturada, por lo que los α-, Los tipos β, γ y δ se diferencian según la ubicación y el número de constituyentes metilo dentro del anillo cromático54. Como se demuestra en la Tabla 4, la concentración total de tocoferoles en el aceite de pulpa de C. schweinfurthii fue ~ 73 mg/100 g, que comprendía α-, β- y γ-tocoferol, así como δ-tocotrienol, detectado en concentraciones variables. que aparecieron por encima de los que Franke et al.45 informaron para el aceite de colza (~ 68,0 mg/100 g). Además, la relativa abundancia de tocoferol en el aceite de pulpa de C. schweinfurthii lo convierte en una fuente confiable de antioxidante natural. Además, los aceites vegetales de semillas de maíz y soja45,55, así como el aceite de palma56 informados previamente, indican que se deben esperar variaciones en las cantidades/concentraciones de carotenoides y tocoferol en las semillas oleaginosas. Además, el contenido de carotenoides de los aceites de semillas de plantas complementaría su potencial/valor antioxidante55. Se ha informado de una alta concentración de α- y γ-tocoferol en aceites de canola, girasol y maíz57. El tocoferol, aunque es necesario en pequeñas concentraciones para mantener una buena salud humana45, estar presente en el aceite de pulpa de C. schweinfurthii de este estudio actual lo sugeriría como prometedor para eliminar los radicales libres20. Además, los métodos de procesamiento contribuirían a reducir considerablemente las cantidades de carotenoides habitualmente detectados en la naturaleza cruda del aceite vegetal56,58.

Se ha investigado con éxito la oxidación de lípidos, el perfil de ácidos grasos, los carotenoides, los esteroles y los tocoferoles del aceite de pulpa extraída con Soxhlet de la fruta de C. schweinfurthii específica del sureste de Nigeria. Para enfatizar, el procesamiento de la muestra de fruta para obtener aceite de pulpa implicó, entre otros, secado en horno y molienda, antes de la extracción Soxhlet, la última de las cuales empleó n-hexano como solvente y resultó en un rendimiento prometedor de aceite de pulpa. Además, los componentes próximos, la peroxidación lipídica y las características/perfil de los ácidos grasos, junto con las concentraciones de esteroles, tocoferoles y carotenoides, han ayudado acumulativamente a demostrar la importancia bioquímica del aceite de pulpa de C. schweinfurthii. Potencialmente, los casos de altas cantidades de ácido oleico, caroteno y tocoferol hacen que el aceite de pulpa de este estudio sea nutricionalmente importante y bioquímicamente competitivo con una fuerte promesa industrial. Dados los hallazgos del presente trabajo, sería útil para futuros estudios investigar el grupo de los flavonoides, que incluye las antocianinas y los taninos condensados, dado que el contenido de estos dos grupos podría ayudar a desentrañar aún más la riqueza del aceite de pulpa. Además, estudios futuros también podrían investigar los cambios en la peroxidación lipídica del aceite de pulpa de C. schweinfurthii cuando se somete a diversas condiciones de almacenamiento, porque estos nuevos datos proporcionarían información adicional relevante, no solo sobre su estado bioquímico/nutricional sino también sobre su potencial industrial. .

Los conjuntos de datos generados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles a través de los autores correspondientes ECO y CORO previa solicitud razonable.

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Los autores CORO y MK agradecen el apoyo financiero de la Universidad de Ciencias Ambientales y Biológicas de Wrocław, Polonia.

Publicación financiada por el proyecto UPWR 2.0: programa internacional e interdisciplinario de desarrollo de la Universidad de Ciencias Ambientales y de la Vida de Wrocław, cofinanciado por el Fondo Social Europeo en el marco del Programa Operativo Desarrollo de la Educación del Conocimiento, bajo el contrato No. POWR.03.05.00-00 -Z062/18 de 4 de junio de 2019.

Departamento de Bioquímica, Universidad de Nigeria, Nsukka, Enugu, Nigeria

Kingsley O. Omeje, Benjamin O. Ezema, Juliet N. Ozioko, Emmanuel C. Ossai y Sabinus OO Ezema

Departamento de Bioquímica, Universidad de Port Harcourt, Port Harcourt, Estado de Rivers, Nigeria

Henry C. Omeje

Departamento de Desarrollo de Productos de Alimentos Funcionales, Universidad de Ciencias de la Vida y Medio Ambiente de Wrocław, 51-630, Wrocław, Polonia

Charles Odilichukwu R. Okpala y Małgorzata Korzeniowska

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Conceptualización, KOO, BOE y ECO; metodología, KOO, BOE, JNO, HCO y ECO; validación, JNO, HCO, SOOE, CORO y MK; visualización, JNO, HCO, SOOE, CORO y MK; análisis formal, KOO, BOE, JNO, HCO y ECO; recursos, KOO, BOE y ECO; curación de datos, KOO, BOE y ECO; redacción: preparación del borrador original, KOO, BOE, JNO, HCO y ECO; redacción: revisión y edición, SOOE, CORO y MK; supervisión, ECO y CORO; y adquisición de financiación, CORO y MK Todos los autores han leído y aceptado la versión publicada del manuscrito.

Correspondencia a Emmanuel C. Ossai o Charles Odilichukwu R. Okpala.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Omeje, KO, Ezema, BO, Ozioko, JN et al. Caracterización bioquímica del aceite de pulpa de Canarium schweinfurthii Engl extraída con Soxhlet. fruta en Nigeria. Informe científico 12, 10291 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-14381-w

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Recibido: 23 de marzo de 2022

Aceptado: 06 de junio de 2022

Publicado: 18 de junio de 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-14381-w

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