Facultad de Ciencias

Somaris Elena Quintana Martínez

Directores: Dra. Tiziana Fornari y Dra. Mónica Rodríguez

Las sustancias presentes en los materiales de origen vegetal poseen diversas propiedades, tecnológicas y funcionales, que han sido utilizadas y siguen siendo aprovechas para el desarrollo e innovación del sector de la alimentación. En este sentido, los extractos que provienen de plantas, verduras, frutas y/o residuos de la industria agraria son objeto de gran interés, debido a la gran variedad de sustancias con demostrada actividad biológica que han sido aisladas de los mismos.

En particular, el uso de los extractos de plantas para la elaboración de películas y recubrimientos comestibles ha alcanzado importantes avances y aplicaciones en las últimas décadas. Los extractos obtenidos a partir de las hojas, tallos, raíces, semillas, flores o frutos son añadidos a la matriz base del recubrimiento, vehiculizando los componentes del extracto, especialmente los antimicrobianos y antioxidantes, los que contribuyen a la conservación del alimento. Entre las plantas más estudiadas y utilizadas con este fin destacan el tomillo, orégano y romero, por las reconocidas cualidades antioxidantes y antimicrobianas de sus correspondientes aceites esenciales.

Por otro lado, una parte importante de la investigación y el desarrollo de nuevos alimentos está orientada actualmente a los productos que, además de aportar a la dieta los nutrientes necesarios, pueden aportar un beneficio funcional y contribuir a preservar y/o mejorar la salud. Así, es constante la investigación y el desarrollo tecnológico para descubrir y producir nuevos extractos vegetales bioactivos, útiles para formular ingredientes, nutracéuticos y/o suplementos alimenticios. En este sentido, no basta probar la bioactividad del extracto, sino que es fundamental una formulación adecuada para garantizar la biodisponibilidad de los componentes activos y la eficacia del producto.

En esta memoria se presentan los resultados más relevantes obtenidos durante el desarrollo de la Tesis Doctoral “Formulación de Extractos Vegetales Bioactivos para el Desarrollo de Ingredientes con Aplicaciones Alimentarias”, en la que se han utilizado extractos de plantas con dos objetivos fundamentales: la preparación y el análisis de nuevas formulaciones de recubrimientos comestibles, y el desarrollo y validación de un nuevo procedimiento de formulación de ingredientes y nutracéuticos.

Inicialmente, se prepararon extractos y fracciones bioactivas de romero, tomillo, centaura, artemisia y regaliz, empleando las técnicas de hidrodestilación, extracción sólido-líquido asistida por ultrasonidos y extracción supercrítica. Se evaluó la actividad antioxidante y antimicrobiana de los productos, y se seleccionaron los más adecuados para preparar los recubrimientos comestibles. Se analizó la eficacia de los extractos supercríticos de romero y tomillo en comparación con la de sus correspondientes aceites esenciales, aplicados en combinación con quitosano para la conservación de fresas. Si bien, para una misma planta, los recubrimientos preparados con aceites esenciales resultaron superiores a los preparados con extractos supercríticos, éstos mostraron ventajas significativas en comparación con la muestra control (fresas sin recubrimiento).

En particular, se destaca la investigación realizada en relación a las propiedades antimicrobianas de los extractos de raíz de regaliz, siendo evaluados por primera vez los extractos supercríticos de esta planta. Debido a las buenas propiedades determinadas, tanto antioxidantes como antimicrobianas, los extractos de raíz de regaliz también fueron utilizados para elaborar recubrimientos comestibles y se aplicaron a fresas. Se demostró que la adición de estos extractos a la matriz base (quitosano) mejora las propiedades reológicas de las soluciones formadoras de películas y de los recubrimientos obtenidos, influyendo positivamente en la evolución de las propiedades fisicoquímicas, antioxidantes y microbiológicas de las bayas.

Por otro lado, en relación a la formulación de ingredientes de uso para la salud, se estudió el fraccionamiento y la reducción de tamaño de los extractos de romero y raíz de regaliz utilizando la tecnología de precipitación supercrítica antisolvente (SAS), y se evaluaron las propiedades (composición, morfología, distribución de tamaño de partícula, actividad antioxidante) de la fracción precipitada en forma de micro- y nanopartículas. En ambos casos, el fraccionamiento SAS del extracto permitió obtener fracciones mejoradas en comparación con el extracto original. Además, se determinaron las condiciones de operación para obtener partículas secas, con morfología adecuada, y con tamaños de escala micrométrica y distribución regular.

La capacidad de fraccionamiento y precipitación de extractos vegetales mediante el procedimiento denominado SAS en tecnología supercrítica, se utilizó para dispersar micro- y nanopartículas en un medio oleoso, dando lugar al proceso denominado BIOSAS (Bioactive Ingredients in Oils by Supercritical Anti-Solvent Process). Este nuevo procedimiento de formulación de preparados oleosos de extractos vegetales bioactivos (solicitud de patente presentada) permite, en un solo paso, el fraccionamiento, micronización y dispersión de los componentes bioactivos del extracto vegetal en un lípido en atmosfera inerte y a bajas temperaturas, ventajas características de los procesos supercríticos, minimizando el riesgo de oxidación y/o degradación térmica de las biomoléculas. BIOSAS también permite la dispersión de microgotas en el medio oleoso, dando lugar a una nueva técnica supercrítica de formación de microemulsiones con buenas expectativas de desarrollo e innovación en la tecnología de alimentos.

            En resumen, esta Tesis Doctoral contribuye al avance sobre el aprovechamiento de las sustancias con propiedades bioactivas presentes en las plantas y, en general, en los productos de origen vegetal, útiles para el desarrollo de innovación en el sector alimentario, a través de la investigación y el estudio de los extractos, las alternativas de formulación y las potenciales aplicaciones.