Vol. 19 Núm. 4 (2017)
Artículo original

Fenólicos a partir de residuos de café: Optimización del proceso de extracción

R. Marcelo-Diaz
University of São Paulo (USP)
V. Luján-Gonzales
Universidad Nacional de Trujillo-Perú
L. Ramirez
Universidad Nacional de Trujillo-Perú
M. Olano
Universidad Nacional de Trujillo-Perú
A. Vargas
Universidad Nacional de Trujillo-Perú
M. L. Rojas
University of São Paulo (USP)
G. Linares
Universidad Nacional de Trujillo-Perú

Publicado 2017-10-25

Palabras clave

  • café,
  • fenólicos,
  • ultrasonido,
  • superficie de respuesta,
  • optimización

Cómo citar

Marcelo-Diaz, R. . ., Luján-Gonzales, V. . ., Ramirez, L. . ., Olano, M. . ., Vargas, A. ., Rojas, M. L. . ., & Linares, G. . . (2017). Fenólicos a partir de residuos de café: Optimización del proceso de extracción. Revista De Investigaciones Altoandinas, 19(4), 405–410. https://doi.org/10.18271/ria.2017.315

Resumen

La industria cafetera, cafeterías y restaurantes se encuentran en constante expansión. En consecuencia, se generan grandes cantidades de residuos sólidos de café – Spent Coffe Grounds (SCG), que son obtenidos después del proceso de lixiviación del café molido. Este residuo puede ser reutilizado debido a sus compuestos fenólicos. El objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto del tiempo de extracción (30-90 min) asistido por ultrasonido (45 kHz y 50 W), relación líquido-sólido (10-40 ml/g) y concentración de etanol (20-93.8%) en el contenido de compuestos fenólicos totales (CFT) expresado en mg de ácido gálico/g de SCG en materia seca. Se utilizó la metodología de respuesta superficial (MSR), como una técnica eficiente que minimiza el número de experimentos, a través del diseño del rotacional central compuesto (DCCR) para determinar el efecto de estos 3 factores y para optimizar las condiciones del proceso de extracción de compuestos fenólicos totales compuestos. Las predicciones del modelo se correlacionaron con los valores experimentales en 84.04%, donde hubo una fuerte influencia (p <0,05) de las variables de tiempo de extracción asistida por ultrasonido y la relación líquido-sólido en los resultados. Las condiciones óptimas de 21.03% de etanol en una relación lıquido-sólido de 11.65 ml/g de SCG y procesamiento asistido por ultrasonidos durante 32.42 min, permitieron obtener un contenido de compuesto fenólico total de 1429.09 mg AG/g de SCG. Este contenido fué mayor al obtenido por otras técnicas de extracción descritas en la literatura.

 

Citas

  1. Al-Dhabi, N. A., Ponmurugan, K., & Jeganathan, P. M. (2017). Development and validation of ultrasound-assisted solid-liquid extraction of phenolic compounds from waste spent coffee grounds. Ultrasonics sonochemistry, 34, 206-213.
  2. Esquivel, P., & Jiménez, V. M. (2012). Functional properties of coffee and coffee by-products. Food Research International, 46(2), 488-495.
  3. Gómez-Ruiz, J. Á., Ames, J. M., & Leake, D. S. (2008). Antioxidant activity and protective effects of green and dark coffee components against human low density lipoprotein oxidation. European Food Research and Technology, 227(4), 1017-1024.
  4. Gülçin, I. (2012). Antioxidant activity of food constituents: an overview. Archives of toxicology, 86(3), 345-391.
  5. Liu, J., Lin, S., Wang, Z., Wang, C., Wang, E., Zhang, Y., & Liu, J. (2011). Supercritical fluid extraction of flavonoids from Maydis stigma and its nitrite-scavenging ability. Food and bioproducts processing, 89(4), 333-339.
  6. Ma, Y. Q., Ye, X. Q., Fang, Z. X., Chen, J. C., Xu, G. H., & Liu, D. H. (2008). Phenolic compounds and antioxidant activity of extracts from ultrasonic treatment of Satsuma mandarin (Citrus unshiu Marc.) peels. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 56(14), 5682-5690.
  7. Magalhães, L. M., Machado, S., Segundo, M. A., Lopes, J. A., & Páscoa, R. N. (2016). Rapid assessment of bioactive phenolics and methylxanthines in spent coffee grounds by FT-NIR spectroscopy. Talanta, 147, 460-467.
  8. Makris, D. P., Boskou, G., & Andrikopoulos, N. K. (2007). Polyphenolic content and in vitro antioxidant characteristics of wine industry and other agri-food solid waste extracts. Journal of Food Composition and Analysis, 20(2), 125-132.
  9. Maran, J. P. (2015). Statistical optimization of aqueous extraction of pectin from waste durian rinds. International journal of biological macromolecules, 73, 92-98.
  10. Maran, J. P., Manikandan, S., Thirugnanasambandham, K., Nivetha, C. V., & Dinesh, R. (2013). Box–Behnken design based statistical modeling for ultrasound-assisted extraction of corn silk polysaccharide. Carbohydrate Polymers, 92(1), 604-611.
  11. Mussatto, S. I., Ballesteros, L. F., Martins, S., & Teixeira, J. A. (2011). Extraction of antioxidant phenolic compounds from spent coffee grounds. Separation and Purification Technology, 83, 173-179.
  12. Pan, G., Yu, G., Zhu, C., & Qiao, J. (2012). Optimization of ultrasound-assisted extraction (UAE) of flavonoids compounds (FC) from hawthorn seed (HS). Ultrasonics Sonochemistry, 19(3), 486-490.
  13. Páscoa, R. N., Magalhães, L. M., & Lopes, J. A. (2013). FT-NIR spectroscopy as a tool for valorization of spent coffee grounds: Application to assessment of antioxidant properties. Food research international, 51(2), 579-586.
  14. Pavlović, M. D., Buntić, A. V., Šiler-Marinković, S. S., & Dimitrijević-Branković, S. I. (2013). Ethanol influenced fast microwave-assisted extraction for natural antioxidants obtaining from spent filter coffee. Separation and Purification Technology, 118, 503-510.
  15. Ramalakshmi, K., Rao, L. J. M., Takano-Ishikawa, Y., & Goto, M. (2009). Bioactivities of low-grade green coffee and spent coffee in different in vitro model systems. Food Chemistry, 115(1), 79-85.
  16. Scalbert, A., Johnson, I. T., & Saltmarsh, M. (2005). Polyphenols: antioxidants and beyond. The American journal of clinical nutrition, 81(1), 215S-217S.
  17. Shahidi, F. (2000). Antioxidants in food and food antioxidants. Molecular Nutrition & Food Research, 44(3), 158-163.
  18. Silva, M. A., Nebra, S. A., Silva, M. M., & Sanchez, C. G. (1998). The use of biomass residues in the Brazilian soluble coffee industry. Biomass and Bioenergy, 14(5), 457-467.
  19. Skalicka-Woźniak, K., Szypowski, J., & Głowniak, K. (2011). HPLC analysis of kaempherol and quercetin derivatives isolated by different extraction techniques from plant matrix. Journal of AOAC International, 94(1), 17-21.
  20. Sudha, M. L., Baskaran, V., & Leelavathi, K. (2007). Apple pomace as a source of dietary fiber and polyphenols and its effect on the rheological characteristics and cake making. Food chemistry, 104(2), 686-692.
  21. Wang, J., Sun, B., Cao, Y., Tian, Y., & Li, X. (2008). Optimisation of ultrasound-assisted extraction of phenolic compounds from wheat bran. Food Chemistry, 106(2), 804-810.
  22. Yang, Z., & Zhai, W. (2010). Optimization of microwave-assisted extraction of anthocyanins from purple corn (Zea mays L.) cob and identification with HPLC–MS. Innovative food science & emerging technologies, 11(3), 470-476.
  23. Zuorro, A. (2015). Optimization of polyphenol recovery from espresso coffee residues using factorial design and response surface methodology. Separation and Purification Technology, 152, 64-69.