Optimización del proceso de obtención de extractos de jengibre (Zingiber officinale)

Abstract

El jengibre (Zingiber officinale) es una planta nativa de Asia, perteneciente a la familia Zingiberacea, cuyo tallo subterráneo es muy apreciado por su sabor picante, siendo los compuestos polifenólicos que contiene responsables de su efecto benéfico en la salud humana. La finalidad de esta investigación fue optimizar el proceso de obtención de extractos de jengibre (Zingiber officinale). Se obtuvieron las cinéticas del secado convectivo y degradación evaluando los principales compuestos bioactivos: se deshidrataron rodajas de jengibre a diferentes espesores (3 y 5 mm) en un secador convectivo, a 50, 60 y 70 °C, con un flujo de aire de 1 m/s. Se realizaron cinéticas de extracción del jengibre seco, para evaluar las propiedades termodinámicas. Las extracciones se efectuaron a 50 °C y a distintas relaciones de disolvente:mezcla (80:20, 60:40 y 0:100 (p/p) de EtOH:H2O). Con los datos obtenidos, se calcularon los parámetros de equilibrio: solución retenida específica por kg de sólidos inertes () y la constante de equilibrio (Keq) por ajuste del sistema de ecuaciones propuestas por Castillos-Santos et al., 2016, (Keq = 0.2400 y M = 2.2013). Con las propiedades termodinámicas se plantearon problemas de optimización por simulación. Los resultados mostraron el rendimiento máximo de extracción (95%), concentración máxima de sólidos en el extracto y de gingeroles y shogaoles (18.45 ± 1.49 mg g1) en 2 etapas de extracción, utilizando una relación de muestra/disolvente (80:20 (p/p) de EtOH:H2O), temperatura (50 °C). Se desarrolló y optimizó la extracción asistida por ultrasonidos y por microondas mediante un diseño Box-Behnken con una metodología de superficie de respuesta para la obtención de compuestos de interés. Las mejores condiciones para la extracción asistida por ultrasonidos fueron: 100% etanol a 60 °C durante 10 min, con una amplitud de 51.8%, ciclo de 0.458 s1 y relación muestra/disolvente de 0.302 g en 20 mL de disolvente, obteniendo 25.46 ± 0.94 mg g1 de gingeroles y shogaoles totales (GST). Las mejores condiciones de extracción asistida por microondas fueron: 87% de etanol a 100 °C, 5 min de extracción con 800 W, una relación muestra/disolvente de 0.431 en 20 mL de disolvente, obteniendo 20.26 ± 0.81 mg g1 de gingeroles y shogaoles totales.