Extracción acústica y caracterización de pectinas de subproductos de aloe vera

Abstract

[spa] En los últimos años, se ha incrementado notablemente el uso de la planta Aloe vera (Aloe barbadensis Miller) en diversas industrias, tales como la farmacéutica, cosmética y alimentaria. Sin embargo, generalmente solo se emplea una fracción del gel de Aloe, lo que resulta en grandes cantidades de subproductos, ya que la piel de la planta y el gel adherido a ella son desechados. Estos subproductos contienen diversos compuestos bioactivos, entre los que destacan los polisacáridos pécticos o pectinas. Las pectinas poseen interesantes propiedades gelificantes y estabilizantes, lo que les confiere amplias aplicaciones, particularmente en la industria agroalimentaria. El método tradicional de obtención de pectinas implica el uso de ácidos minerales (como HCl, H₂SO₄ o HNO₃), aplicando temperaturas elevadas (entre 60 y 100 ºC) y largos tiempos de extracción (hasta 6 horas). No obstante, se han desarrollado métodos alternativos, entre los cuales destaca la aplicación de asistencia ultrasónica. En este contexto, el presente trabajo evaluó el efecto de la asistencia acústica en el proceso de extracción de pectinas a partir de subproductos de Aloe vera. Se utilizaron dos niveles de potencia de ultrasonidos (597 y 401 W/L), tomando como control un tratamiento de extracción mecánica. El medio de extracción empleado fue ácido cítrico a dos niveles de pH (1,5 y 2,0), aplicando diferentes tiempos de extracción (5, 10, 30 y 60 min) para estudiar las cinéticas de extracción. Los extractos obtenidos se caracterizaron en términos de colorimetría, composición en monosacáridos y polisacáridos, así como el grado de metilesterificación (GME) de las pectinas. Los resultados mostraron como la aplicación de ultrasonidos, en combinación con ácido cítrico a pH 1,5, produjo mayores rendimientos de extracción. En términos de color, los extractos obtenidos mediante ultrasonidos a pH 2 presentaron una mayor luminosidad. El análisis de la composición de monosacáridos reveló que los ácidos urónicos fueron el componente mayoritario, seguidos por la glucosa, manosa y galactosa, indicando que los polisacáridos predominantes fueron las pectinas y las hemicelulosas. Finalmente, el GME en todas las extracciones superó el 50%. En conclusión, este estudio demuestra la viabilidad de los ultrasonidos como una técnica eficaz para la intensificación del proceso de extracción de pectinas a partir de subproductos de Aloe vera, ofreciendo un método eficiente y potencialmente más sostenible

[eng] In recent years, the use of Aloe vera (Aloe barbadensis Miller) has significantly increased in various industries such as pharmaceuticals, cosmetics, and food. However, generally, only a fraction of the Aloe gel is used, resulting in large amounts of by-products since the skin of the plant and the gel attached to it are discarded. These by-products contain various bioactive compounds, among which pectic polysaccharides or pectins stand out. Pectins exhibit interesting gelling and stabilizing properties, which give them wide applications, particularly in the agri-food industry. The traditional method of obtaining pectins involves the use of mineral acids (such as HCl, H₂SO₄, or HNO₃), applying high temperatures (between 60 and 100 ºC), and long extraction times (up to 6 hours). However, alternative methods have been developed, including ultrasonic-assisted extraction. In this context, the present study evaluated the effect of acoustic assistance on the pectin extraction process from Aloe vera by-products. Two ultrasound power levels were used (597 and 401 W/L), with a mechanical extraction treatment serving as the control. Citric acid was used as the extraction medium at two pH levels (1.5 and 2.0), applying different extraction times (5, 10, 30, and 60 min) to study the extraction kinetics. The obtained extracts were characterized in terms of colorimetry, monosaccharide and polysaccharide composition, as well as the degree of methyl-esterification (GME) of the pectins. The results showed that ultrasound application, combined with citric acid at pH 1.5, produced higher extraction yields. In terms of color, the extracts obtained with ultrasounds at pH 2 showed greater luminosity. The monosaccharide composition analysis revealed that uronic acids were the majority component, followed by glucose, mannose, and galactose, indicating that the predominant polysaccharides were pectins and hemicelluloses. Finally, the GME in all extractions exceeded 50%. In conclusion, this study demonstrates the viability of ultrasound as an efficient technique to intensify the pectin extraction process from Aloe vera by-products, offering an efficient and potentially more sustainable method

[cat] En els darrers anys, s'ha incrementat notablement l'ús de la planta Aloe vera (Aloe barbadensis Miller) en diverses indústries, com ara la farmacèutica, cosmètica i alimentària. Malgrat això, generalment només s'utilitza una fracció del gel d’Aloe, cosa que comporta grans quantitats de subproductes, ja que la pell de la planta i el gel adherit a aquesta són descartats. Aquests subproductes contenen diversos compostos bioactius, entre els quals destaquen els polisacàrids pèctics o pectines. Les pectines posseeixen interessants propietats gelificants i estabilitzants, que els confereixen àmplies aplicacions, particularment en la indústria agroalimentària. El mètode tradicional d’obtenció de pectines implica l’ús d’àcids minerals (com HCl, H₂SO₄ o HNO₃), aplicant temperatures elevades (entre 60 i 100 ºC) i llargs temps d’extracció (fins a 6 hores). No obstant, s'han desenvolupat mètodes alternatius, entre els quals destaca l’aplicació de l’assistència ultrasònica. En aquest context, el present treball va avaluar l'efecte de l’assistència acústica en el procés d'extracció de pectines a partir de subproductes d’Aloe vera. Es van utilitzar dos nivells de potència d’ultrasons (597 i 401 W/L), prenent com a control un tractament d’extracció mecànica. El medi d'extracció utilitzat va ser àcid cítric a dos nivells de pH (1,5 i 2,0), aplicant diferents temps d’extracció (5, 10, 30 i 60 min) per estudiar les cinètiques d’extracció. Els extractes obtinguts es van caracteritzar en termes de colorimetria, composició en monosacàrids i polisacàrids, així com el grau de metilesterificació (GME) de les pectines. Els resultats van mostrar que l’aplicació d’ultrasons, en combinació amb àcid cítric a pH 1,5, va produir majors rendiments d’extracció. En termes de color, els extractes obtinguts amb ultrasons a pH 2 van mostrar una major luminositat. L’anàlisi de la composició de monosacàrids va revelar que els àcids urònics van ser el component majoritari, seguits de la glucosa, manosa i galactosa, indicant que els polisacàrids predominants eren les pectines i les hemicel·luloses. Finalment, el GME en totes les extraccions fou superior al 50%. En conclusió, aquest estudi demostra la viabilitat dels ultrasons com una tècnica eficaç per intensificar el procés d'extracció de pectines a partir de subproductes d’Aloe vera, oferint un mètode eficient i potencialment més sostenible