Desarrollo y optimización de técnicas de extracción y análisis de compuestos con actividad biológica en aronia negra (Aronia melanocarpa)

Abstract

La aronia negra (Aronia melanocarpa) es un arbusto de unos 0,5-3 m de altura, similar a las cerezas y originaria de América del Norte, aunque también se cultiva en Europa y Asia. La denominación que tiene en la actualidad de “superfruta” se debe a que cuenta con una gran cantidad de compuestos de interés biológico, concretamente compuestos fenólicos y antocianinas, superior al de otras frutas. Esto le proporciona a la aronia un elevado valor nutricional, debido a sus propiedades antioxidantes, anticancerígenas y anti-inflamatorias, lo que ha supuesto un aumento progresivo por el interés de esta fruta en los últimos años. Como consecuencia de que este fruto ha comenzado a comercializarse recientemente, no existen descritas en la bibliografía técnicas de extracción y análisis exhaustivas específicamente desarrolladas para la aronia negra. En este trabajo, se ha desarrollado y optimizado el método de extracción asistida por ultrasonidos (UAE), tanto para la extracción por separado de compuestos fenólicos y antocianinas, así como para la extracción conjunta de ambos tipos de compuestos biológicos. Para ello, se realizó un diseño de experimentos de tipo Box-Behnken (BBD) con seis variables de estudio: 1) porcentaje de metanol en el disolvente de extracción, 2) temperatura, 3) amplitud, 4) ciclo, 5) pH y 6) relación masa de muestra/volumen de disolvente (ratio). Las variables de respuestas fueron: 1) concentración de compuestos fenólicos totales y 2) antocianinas totales. De cara a realizar la cuantificación de los compuestos fenólicos, se ha recurrido al procedimiento de Folin-Ciocalteu, que permite obtener la concentración total de los mismos haciendo uso de la espectroscopía UV-Vis. Por otra parte, para la identificación de las antocianinas se ha empleado un equipo de cromatografía de ultra-alta eficacia acoplado a la espectrometría de masas (UHPLC-Q-ToF-MS), mientras que para la separación y posterior cuantificación, se ha empleado un equipo de cromatografía líquida de ultra-alta eficacia, que cuenta con un detector UV-Vis, realizando la medición a 520 nm, que es el máximo de absorción de las antocianinas. Las antocianinas identificadas en la aronia negra han sido: cianidina-3-O-galactósido, cianidina-3-Oglucósido, cianidina-3-O-arabinósido y cianidina-3-O-xilósido. Los factores más influyentes en las extracciones de compuestos fenólicos y antocianinas fueron el porcentaje de metanol en el disolvente de extracción y la temperatura. Junto a ello, se realizó también un estudio del tiempo óptimo de extracción de estos compuestos biológicos (5 minutos para compuestos fenólicos totales y 15 minutos para antocianinas totales). Seguidamente, se realizaron ensayos de repetibilidad y precisión intermedia para los tres métodos de extracción desarrollados (compuestos fenólicos totales, antocianinas totales y extracción conjunta de ambos), que permitieron apreciar su robustez y precisión, con coeficientes de variación inferiores al 5%. Los tres métodos de extracción asistida por ultrasonidos, se aplicaron con éxito a muestras comerciales reales para valorar la presencia de compuestos fenólicos y antocianinas totales en alimentos elaborados con aronia negra. Finalmente, se estudiaron otros compuestos de interés biológico en la aronia negra como los azúcares y ácidos orgánicos. Los azúcares identificados fueron: sorbitol, glucosa, galactosa, fructosa y sacarosa. Los ácidos orgánicos identificados fueron: ácido cítrico, ácido málico, ácido ascórbico y ácido láctico.