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Análisis composicional del fruto desértico iguaraya (Opuntia stricta,

STENOCEREUS, griseus) para la evaluación de diferentes alternativas de diseño de

productos de interés

Stefania Hurtado Albaa

a Departamento de Ingeniería Química, Universidad de los Andes, Carrera 1No. 18a- 12, Bogotá D.C, Colombia

14 de junio de 2019

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Resumen

La iguaraya es el fruto del cardón guajiro, se caracteriza por tener un color rojizo intenso y por ser

comúnmente utilizado para alimentar a los animales. En Colombia, algunas de las zonas vulnerables como

La Guajira que habita la comunidad wayuu se han visto afectadas por la escasez de recursos. Por esta

razón, el desarrollo de nuevos productos de interés que utilicen como materia prima recursos renovables

de esta región, tales como frutos nativos podrían favorecer la economía de dichas zonas. De acuerdo con

esto, se planteó el estudio de caracterización de la iguaraya, tanto de la pulpa-semilla como de la cáscara.

Para esto se realizó un análisis composicional basado en métodos estandarizados por el National

Renewable Energy Laboratory (NREL) para biomasa, obteniendo resultados de los cuales se destaca el

contenido de material volátil de la cáscara (91,9%) y de extraíbles en la pulpa-semilla (26,4%). También

se destaca el contenido de lignina en la pulpa-semilla (53,2%). La relevancia de estos resultados se debe

a que estos son indicadores de fuentes potenciales en industria energética, cosmética y petroquímica. Se

realizaron extracciones por dos métodos, en reposo y supercrítico variando el solvente, concluyendo así,

que el método más eficiente es la extracción supercrítica, adicionalmente se pudo observar que el uso de

solventes polares extrae componentes afines a estas sustancias. Finalmente, con base en una

caracterización fitoquímica se propone el uso de la iguaraya como materia prima en el diseño de productos

farmacéuticos y alimenticios, ya que se pudo determinar la presencia de componentes tales como

alcaloides y saponinas debido a que poseen propiedades analgésicas, antiinflamatorias y antipiréticas.

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I. Introducción

En determinadas zonas del territorio colombiano

como parte de los departamentos de La Guajira,

Cesar, Santander, Norte de Santander y Magdalena

se encuentran suelos semiáridos (Alvaro Jaramillo

Robledo, 2000). Específicamente, la península de La

Guajira presenta grandes extensiones de este tipo de

suelos con temperaturas que oscilan entre los 24 y los

31°C, una humedad de 65%, un viento de 14 km/h y

precipitaciones anuales medias inferiores a los

355mm. (Weather Spark)Este tipo de condiciones

climáticas son propicias para una vegetación xerófila

de la que hace parte el “cardón guajiro” o llamado

por la comunidad Wayuu “yosú”. (Departamento de

Biología, Universidad Nacional de Colombia, 2006)

Éste es un cactus que puede alcanzar

aproximadamente 11 m de altura. (Rico, 1996)

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Ilustración 1. Cardón Guajiro

La xilema de esta planta, conocida por los Wayuu

como “yotojoro”, se utiliza habitualmente para la

construcción de viviendas y cercas para encerrar a

sus animales domésticos.

Por su parte, el fruto de este cactus, denominado

Stenocereus griseus o comúnmente conocido como

iguaraya, se categoriza como un tipo de pitahaya de

condición pulposa, de sabor agridulce que cuando

llega a la madurez se le caen las espinas y toma un

color llamativo rojo encendido. (Lorenzen, 2011)

Ilustración 2. Iguaraya

Debido a la escasez de agua potable en esta zona

desértica de La Guajira, esta fruta es de gran

importancia para la comunidad Wayuu ya que esta

última es utilizada para alimentar e hidratar a sus

animales domésticos. Por otro lado, los indígenas de

esta comunidad afirman que esta fruta exótica tiene

beneficios para el ser humano, dentro de los cuales

destacan algunas propiedades medicinales que

permiten disminuir los espasmos en casos como la

colitis y el dolor estomacal. (Lorenzen, 2011)

Conforme lo anterior, si efectivamente la iguaraya

puede ser utilizada para el uso y beneficio del ser

humano, se podría pensar preliminarmente que esta

fruta es una fuente potencial para el desarrollo de

diversos productos.

Adicionalmente, considerando que esta región

padece serios problemas sociales, el desarrollo de

nuevos productos que utilicen como fuente principal

los frutos propios de este territorio, tales como la

iguaraya, podría impulsar el crecimiento sostenible

de la comunidad.

En este sentido, con el propósito de evaluar los

potenciales beneficios de la iguaraya, se busca

realizar un análisis composicional. Por otro lado, se

hacen extracciones a la fruta para realizar una

caracterización fitoquímica de la misma con el fin de

determinar específicamente cuales son las sustancias

que la componen y cuantificar su presencia en dicho

fruto.

Con base en el análisis de los resultados obtenidos en

el estudio composicional, se busca diseñar y

formular un producto comercialmente atractivo que

utilice la iguaraya como insumo durante su fase de

producción y que permita diversificar y fortalecer las

fuentes de ingresos de la región.

II. Materiales y métodos

Análisis Composicional

Preparación de la muestra

Para esta etapa del proceso es importante tener en

cuenta el protocolo para la preparación de muestras

de análisis composicional de la NREL. Primero se

separó la cáscara de las semillas y la pulpa, luego

tanto las semillas y la pulpa como la cáscara se

llevaron a un horno de convección a 45°C, esto con

el fin de secar la muestra sin que se degrade la fruta

para que ésta no pierda sus propiedades. Se

mantuvieron dentro del horno durante 3 días. Se

retiraron y dejaron enfriar a temperatura ambiente en

una bandeja, para posteriormente pasarlas a través de

un molino de cuchillas con una pantalla de 1mm. Es

fundamental no disminuir más el tamaño de las

3

partículas para evitar la excesiva degradación de los

carbohidratos. Sin embargo, al usar un mayor tamaño

se podría causar una hidrólisis incompleta del azúcar

polimérico a azúcares monoméricos en el

procedimiento de la cuantificación de lignina y

carbohidratos. (Daniel Durán, 2018)

Sólidos totales y cenizas

Para determinar la cantidad de materia seca de la

iguaraya se siguió el protocolo para la determinación

de sólidos totales en biomasa de la NREL. (National

Renewable Energy Laboratory, 2008) Para esto, las

muestras se llevaron a un horno de convección a

105±3°C hasta que el peso se mantuviera constante.

Para determinar la cantidad de cenizas se siguió el

protocolo analítico de la NREL, las muestras se

llevaron a una mufla y se sometieron a 575±25°C

durante 3 horas. (National Renewable Energy

Laboratory, 2008) Estos procedimientos se hicieron

por triplicado.

Extraíbles

Para la determinación de extraíbles en la iguaraya se

siguió el protocolo analítico de la NREL / TP510-

42619. (National Renewable Energy Laboratory,

2005) Se realizó una extracción en dos etapas para la

cuantificación de extraíbles, para esto se agregaron

10 g en un dedal de papel filtro y se introdujeron en

un extractor de Soxhlet con 190±5 ml de agua de

calidad HPLC. Con las mantas de calentamiento se

ajustó la temperatura para obtener entre 4 y 5 ciclos

por hora, este procedimiento se realizó durante 24

horas.

Al pasar este tiempo, se midió el volumen del líquido

que se encontraba en el balón. Posteriormente se

puso un nuevo balón en el extractor, en esta

oportunidad con 190±5 ml de alcohol etílico por 24

horas. Después de la extracción con los dos

solventes, se extrajeron los dedales con la muestra,

los balones con los extraíbles y el disolvente se

llevaron a un rotoevaporador al vacío con una

velocidad de 70 rpm y un baño de agua de calidad

HPLC a una temperatura de 65±5°C. Cuando se

evaporó todo el alcohol etílico se pesó el balón con

los extraíbles, luego se lavaron y se introdujeron a un

horno para secar toda el agua, finalmente se pesaron

y se determinó la diferencia de peso para la

cuantificación de los extraíbles. Este procedimiento

se hizo por triplicado. (Daniel Durán, 2018)

Proteína

Para determinar el contenido de proteínas presente en

la fruta se utilizó el protocolo analítico de la NREL /

TP-510-42625 (National Renewable Energy

Laboratory, 2008). Utilizando el método de Kjeldahl

se cuantificó el nitrógeno en la muestra considerando

un factor de 6.25 para la realización de los cálculos,

ya que por medio de un cálculo directo es posible

determinar la cantidad de proteína.

Lignina y carbohidratos

Para la determinación de la lignina y los

carbohidratos se utilizó el protocolo analítico de la

NREL / TP510-42618. (National Renewable Energy

Laboratory, 2008) Para esta etapa del proceso se

requirió de las muestras sin extraíbles que quedaron

luego de la extracción de Soxhlet para no

sobreestimar la lignina insoluble en ácido. Primero

se llevaron los crisoles para la filtración a una mufla

a una temperatura de 575±25°C para pesarlos. Por

otro lado, al mismo tiempo se realizó una hidrólisis

ácida en 0,3 ±0,1 g de cada una de las muestras con

ácido sulfúrico al 72% en un tubo de presión. Luego

se mezclaron cada 5 minutos durante 1 hora en un

baño de calentamiento a 30±3°C. Posteriormente se

diluyó cada una de las muestras en agua desionizada

con 84,00±0,04 ml, luego se llevó a un matraz de

Schott y se lavaron con agua desionizada por

completo.

El sugarecovery estándar contiene glucosa positiva y

negativa, también contiene xilosa por eso se le

agregó ácido sulfúrico 72%, para los cálculos de esto

se debe tener en cuenta el factor de corrección para

todos los azúcares perdidos durante la hidrólisis. Los

matraces de Schott se autoclavaron a 121°C por 1

hora, luego se dejaron enfriar hasta que llegaron a

4

temperatura ambiente y por ultimo se filtraron los

crisoles pesados con anterioridad.

Al realizar el siguiente procedimiento se recuperaron

las fases sólidas y líquidas. La fase líquida se utilizó

para determinar la cantidad de azúcar a través de la

cromatografía líquida de alta resolución (HPLC), las

muestras se neutralizaron para alcanzar un pH entre

6 y 7, esto se hace agregando carbonato de calcio,

luego se pasaron por un filtro de 0,2 micrómetros y

con ayuda de una columna Biorad Aminex HPX-87P

se midieron, para esto se utilizó un volumen de

inyección de 20 microlitros de agua de calidad HPLC

como fase móvil, una temperatura que oscilaba entre

los 80 y 85°C, esto duró 35 minutos

aproximadamente. Para la fase sólida, ésta también

contiene lignina que es insoluble en el ácido sulfúrico

que se secó a 105°C en un horno de convección por

4 horas, se pesó y se sometió a 575±25°C en una

mufla por 24 horas. Para este procedimiento y al

realizar los cálculos posteriores se asumió que la

lignina soluble en ácido es despreciable. (Daniel

Durán, 2018)

Pectina

Para la cuantificación de la pectina de la iguaraya se

utilizó un método colorimétrico, para esto se

liofilizaron las muestras de la pulpa y de las semillas

de la fruta, posteriormente se molieron en un molino

de cuchillas con una pantalla de 1 mm, luego se

almacenaron a 5°C. A cada una de las muestras se les

agregó etanol al 72% para eliminar los azúcares y

posteriormente se mezclaron con EDTA al 0,5%.

Para el control de la acidez y conseguir un pH de 11,5

de la mezcla se utilizó NaOH 1M, luego se bajó el

pH a 5,5 agregando ácido acético 0,25M. (Meredith

C. Edwards, 2012) El anterior procedimiento se

realizó para romper las paredes celulares y que la

pectina se pudiera disolver en la fase líquida. Luego

se le agregó a cada muestra pectinasa (Aspergillus

niger; 1.0 U/mg) con el fin de dividir la pectina y se

pasó por un filtro y se diluyó para recuperar el ácido

galacturónico. Se les agregó ácido sulfúrico al 98% a

una temperatura de 5°C y se dejaron enfriar en un

baño de hielo para ser calentadas a 90°C en un baño.

Con el fin de propiciar la reacción de colorimetría se

les añadió carbazol al 0,15%. Con un

espectrofotómetro UV-VIS en su máxima

absorbancia se determinó la cantidad de ácido

galacturónico pasados 25 minutos de absorción. Por

último, se utilizaron 0,1 gramos de pectina para

hallar una relación entre el ácido galacturónico y la

masa de pectina en una muestra. (Journal of

Agricultural and Food Chemestry, 2010) (Daniel

Durán, 2018)

Obtención de extraíbles

Para obtener los extraíbles anteriormente

cuantificados se utilizaron dos solventes,

isopropanol y etanol absolutos. Se escogieron estos

dos solventes polares debido a que en otros estudios

se ha evidenciado un mayor rendimiento en

comparación con otros. Con estos solventes se

realizaron las siguientes metodologías de extracción:

Extracción supercrítica con CO2

Esta extracción con fluido supercrítico usa como

principal componente el CO2 supercrítico, por su alta

selectividad, la cual puede ser ajustada al modificar

la presión y la temperatura. Para aumentar la

efectividad del solvente se debe incrementar la

presión, pero si se aumenta la temperatura disminuye

la densidad y consecuentemente la efectividad se

reduce. (Barrera, Carreño, Durán, & Sierra)

Para obtener principios activos como antioxidantes,

aceites esenciales y vitaminas, se realizó la

extracción en el extractor supercrítico, en este caso a

partir de muestras de la cáscara y la semilla de la

iguaraya anteriormente liofilizadas y molidas. Se

midió la humedad de la muestra en la termobalanza,

ésta no puede ser superior al 10%, también se tamizó

la muestra ya que el tamaño de partícula debe ser

superior a 150µm, para que el equipo extraiga los

componentes deseados sin que ocurran daños.

Se introdujo parte de la muestra en unos tarros

específicos que luego se introdujeron en el extractor

de fluidos supercríticos de CO2 y deben estar

conectados a los capilares, Luego se seleccionó el

tiempo (1 hora) por el que se va a realizar la

extracción y también se especificó la temperatura de

5

la extracción a 40 °C y la presión a 250 bar, la

relación entre el solvente y el cosolvente en este caso

era 9:1. Para estas extracciones se utilizaron como

cosolventes los mencionados anteriormente,

isopropanol y etanol. Se realizaron 12 extracciones 6

de la cáscara y 6 de la semilla, variando el

cosolvente.

Extracción en reposo

Para esta extracción fue necesario utilizar 8 frascos

con tapa. En los primeros 4 se agregaron 200 ml de

etanol absoluto y en los otros 200 ml de isopropanol

absoluto. Luego se pesaron 50g de la muestra

liofilizada tanto de la pulpa-semilla como de la

cáscara, se agregaron a los frascos y se dejaron por

72 horas. Por último, se utilizó un Erlenmeyer para

filtrar cada una de las mezclas conservando la fase

líquida que corresponde al extracto y al solvente.

Caracterización fitoquímica preliminar

Con el fin de determinar si la iguaraya posee algunas

sustancias que son utilizadas en la medicina y otros

ámbitos. A cada una de las extracciones obtenidas

con los métodos mencionados anteriormente se

hicieron las siguientes pruebas,

Taninos

Son metabolitos secundarios que se pueden

encontrar en varios ejemplares del reino de las

plantas. Son compuestos fenólicos que poseen

propiedades antiinflamatorias y astringentes, es decir

que provoca una sensación en la lengua de amargura

y sequedad. Para determinar si la iguaraya poseía

este metabolito fue necesario realizar una prueba con

base en el cloruro férrico, que consistía en disolver el

extracto obtenido de la muestra en 2 ml de etanol.

Posteriormente se le adicionó una gota de solución

de FeCl3 al 1%. Si se aprecia una intensificación del

color de la muestra, se considera positivo para

taninos. (Peña Piza, 2018)

Leucoantocianidinas

Son flavonoides incoloros. Para determinar si las

extracciones poseen estas sustancias se tomó 1ml de

cada muestra y se agregó a un tubo de ensayo, luego

se le añadieron 0,5 ml de HCl concentrado. Los tubos

de ensayo fueron calentados a 100°C y luego se

dejaron enfriar. Por último, se les añadió 0,4 ml de

alcohol amílico concentrado, se dejaron reposando

mientras se separan las fases. Si la fase amílica se

torna entre carmesí y rosado débil se considera

positiva para leucoantocianidinas. (Cortés Escarraga

& Guzmán, 2017)

Saponinas

Son glicósidos que poseen una estructura

característica que permite que actúen como

tensoactivos. (Carvajal Rojas, Hata Uribe, Martinez

Sierra, & Rueda Niño, 2009) Estas sustancias poseen

propiedades analgésicas, antiinflamatorias y

antipiréticas. Para determinar si las muestras poseen

esta sustancia se realizó una prueba que consistió en

agregar NaOH a las extracciones en tubos de ensayo

hasta alcanzar un pH de 13, luego se les agregó HCl

y por último se agitaron los tubos. Si se presenta

aparición de espuma estable por lo menos 30

minutos, se considera que es positivo para saponinas.

(Montealegre Pinzón, 2011)

Alcaloides

Son sustancias orgánicas nitrogenadas que tienen

efectos fisiológicos y poseen funciones de defensa.

Para determinar si la iguaraya posee estas sustancias

se realizó una prueba que consistió en hacer

reaccionar las extracciones con el reactivo de

Wagner. Primero fue necesario preparar el reactivo

de Wagner, para esto en un balón aforado de 100 ml

se disolvieron 1,27 g de yodo sublimado y se

agregaron dos gotas de yoduro de potasio en 20 ml

de agua, luego se aforó con agua destilada. Ya

teniendo el reactivo se agregaron las extracciones a

unos tubos de ensayo y se mezclaron con el extracto

de Wagner. Si aparecía una precipitación rojiza, se

considera positivo para alcaloides. (Peña Piza, 2018)

(Cortés Escarraga & Guzmán, 2017)

III. Resultados y Discusión

Análisis Composicional

En la tabla 1 se muestran los resultados obtenidos del

análisis composicional para los principales

compuestos tratados con base al peso seco. Todas las

6

muestras se midieron por triplicado, siguiendo los

protocolos NREL y se realizó un promedio con su

debida desviación estándar.

Pulpa y

Semilla Cáscara

% Sólidos Totales 89,9±0,23 91,9±0,10

% Cenizas 5,8±0,66 7,1±0,86

% Extraíbles H20 26,4±0,10 10,1±0,01

% Extraíbles

Etanol 24,9±0,11 9,3±0,52

% Proteína 10,6 5,6

% Lignina 53,2±0,55 20,2±0,43

% Celulosa 3,3±0,18 6,7±0,04

% Hemicelulosa 9,2±1,55 27,4±3,12

% Pectina 0 22,2±0,52

Tabla 1. Resumen de los principales compuestos obtenidos para la iguaraya con base en el peso seco.

Se van a analizar algunos de estos resultados

comparándolos con la literatura de la pitahaya ya que

hace parte de la familia Cactácea a la que pertenece

la iguaraya. Esto se planteó debido a la falta de

información que se tiene sobre esta fruta.

El porcentaje de sólidos totales tanto para la pulpa-

semilla como para la cáscara es elevado comparado

con los resultados de la literatura para la cáscara de

pitahaya que corresponde a 6,98% y al de la piña que

corresponde a 13,6%. Hay mayor cantidad de sólidos

totales en la cáscara que en la pulpa, según la

literatura en la mayoría de las frutas se presenta esta

relación. Este valor está sujeto a las demás

características composicionales de la fruta y a la

temperatura a la que fueron secadas las muestras.

(Jibaja Espinosa, 2014) En cuanto al porcentaje de

cenizas, se puede notar que es bastante similar entre

pulpa-semilla y cáscara y que estos son menores que

el registrado para la pitahaya 19,6%. (Durán,

Figueroa, Gualdrón, & Sierra, 2018)

Utilizando los dos solventes descritos, en la tabla

para la determinación del porcentaje de extraíbles se

observa que es mayor para la pulpa-semilla que para

la cáscara en los dos casos. De la extracción con agua

se recuperan los azúcares de la fruta y de la

extracción con etanol antioxidantes y otro tipo de

sustancias. Al comparar los porcentajes obtenidos

para los dos solventes se puede notar que son

mayores los que se recuperan con H2O, por esto se

puede pensar que la fruta tiene una mayor cantidad

de azúcares.

En la literatura se registra que en cada iguaraya hay

en promedio 2,1g de proteína. Sabiendo que una de

estas frutas pesa aproximadamente 50g, se puede

determinar que el porcentaje de proteína registrado

en este articulo corresponde a 4,2%, este es similar

al resultado obtenido en este estudio para la cáscara

de la Iguaraya. (Instituto colombiano de bienestar

familiar, 2015) Al comparar el resultado obtenido

para el porcentaje de proteína en la cáscara se

comparó con el de la pitahaya que corresponde a

5,06%, estos valores son bastante similares. Estos

resultados se asemejan a los encontrados para la

cáscara del banano que tienen un valor de 7,7%.

(Durán, Figueroa, Gualdrón, & Sierra, 2018)

El porcentaje de lignina obtenido para la cáscara de

la iguaraya se compara con el de la cáscara de la

pitahaya que corresponde a 27,56%, se puede notar

que este es ligeramente mayor al de la iguaraya, esta

similitud se debe a que las dos frutas pertenecen a la

familia Cactácea. Si se compara con una fruta de otra

familia como la piña se puede notar una diferencia

significativa ya que para ésta se reporta un valor de

3,34%. El porcentaje obtenido de lignina para la

pulpa-semilla es mayor al de la cáscara. El alto

porcentaje de esta sustancia sugiere un alto potencial

para la producción de enzimas ligninolíticas con

carbón activado de alta porosidad. (Barrera, Carreño,

Durán, & Sierra)

Al comparar los resultados obtenidos para el

porcentaje de celulosa de la pulpa-semilla con los de

la cáscara se puede notar que es mayor el de cáscara

y que a su vez es menor que el registrado en la

literatura para la cáscara de la pitahaya que

corresponde a 15,4&. En cuanto al porcentaje de

hemicelulosa, se puede observar que es menor en la

pulpa-semilla que en la cáscara y que estos dos son

superiores a los registrados en la literatura para la

cáscara de la pitahaya. El alto porcentaje de

hemicelulosa en la iguaraya sugiere que esta fruta

tiene un alto potencial para la producción de

bioetanol celulósico, biometano y producción de

enzimas celulolíticas. (Durán, Figueroa, Gualdrón, &

Sierra, 2018)

7

Cuando se observa el resultado obtenido para el

porcentaje de pectina correspondiente a la pulpa-

semilla, se puede notar que la fruta no tiene esta

sustancia, sin embargo, este valor difiere del

registrado en la literatura, donde se reporta que hay

3,1g de pectina en cada fruta, lo que corresponde al

6,2%. (Instituto colombiano de bienestar familiar,

2015) Esto puede deberse a errores en el seguimiento

del protocolo. El porcentaje obtenido para la cáscara

varía significativamente con el de la pulpa-semilla, y

al compararlo con el de la cáscara de la pitahaya se

puede notar que son similares ya que este valor

corresponde a 18,1%. Estos valores son altos

comparados con los de las cáscaras de otras frutas

como el mango, el banano y la piña. El valor de la

pectina encontrado en la cáscara de la iguaraya

sugiere que al extraer esta sustancia de la fruta podría

ser utilizada para la fermentación de pectinasas,

también para la adsorción de compuestos metálicos

y orgánicos, esto se debe a la estructura ya que posee

grupos hidroxilo y carboxilo. (Barrera, Carreño,

Durán, & Sierra)

Obtención de extraíbles

En la tabla 2 se muestran los resultados obtenidos

con el extractor supercrítico a 40°C, 250 bar y una

relación 9:1, variando el cosolvente. Estas pruebas se

realizaron por triplicado.

Muestras Peso

muestra (g) Cosolvente

Volumen

extracto

(ml)

PyS

1 6,49

Etanol

2,5

2 6,64 0,6

3 6,46 0,3

4 6,47

Isopropanol

-

5 6,61 -

6 6,56 -

C

7 7,77

Etanol

6,9

8 7,94 3,1

9 7,78 2,3

10 7,39

Isopropanol

3,2

11 7,71 2,6

12 7,49 5,3

Tabla 2. Resultados obtenidos en la extracción supercrítica variando el cosolvente.

En la tabla 2 se observa que la mayor cantidad de

extracto obtenido tanto para la pulpa-semilla como

para la cáscara se obtuvo utilizando como cosolvente

el etanol. En el análisis composicional se determinó

que la cantidad de extraíbles de la fruta es mayor en

la pulpa-semilla, con este resultado se esperaría que

los volúmenes extraídos sean menores para la

cáscara. Sin embargo, como se observa en la tabla se

obtuvo mayor recuperación de extraíbles en la

cáscara, esto puede deberse a dos razones. Al tamizar

la muestra liofilizada de pulpa-semilla con la de

cáscara se pudo notar una diferencia significativa en

el tamaño de partícula, este es menor en la muestra

de la cáscara, por lo tanto, hay una menor resistencia

a la transferencia de masa lo que facilita el acceso del

solvente y cosolvente a la muestra generando una

mayor cantidad de extracto. Se podría pensar en

disminuir el tamaño de partícula de la muestra

indefinidamente para obtener una mayor extracción,

sin embargo, se debe tener en cuenta que para evitar

daños en el extractor supercrítico el tamaño debe ser

superior a 150µm. (Barrera, Carreño, Durán, &

Sierra)

Por otro lado, los dos solventes utilizados son

polares, esto quiere decir que son afines a estas

sustancias como los antioxidantes y las vitaminas,

que por los resultados obtenidos en los volúmenes de

extracto se podría decir que hay mayor cantidad de

estos componentes en la cáscara que en la pulpa-

semilla. Al observar las muestras liofilizadas se

evidenció que la muestra de pulpa-semilla tiene más

aceites y ceras que la de la cáscara, por lo tanto, si se

quiere mejorar el rendimiento de extraíbles en la

pulpa-semilla se debe utilizar un cosolvente apolar,

ya que estos son afines a sustancias lipofílicas

presentes en la muestra. (Beltrán Delgado, Morris

Quevedo, De la Cruz, Quevedo Morales, &

Bermudez Savón, 2013)

En la ilustración 3, se muestra la unión de los

residuos obtenidos de la extracción supercrítica de la

pulpa-semilla utilizando los dos solventes.

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Ilustración 3. Residuos de la extracción supercrítica de la pulpa-semilla.

Se observa una masa compacta aparentemente

viscoelástica, esto puede deberse a la cantidad de

lípidos presentes. Como se explicó anteriormente, el

uso de un cosolvente polar impidió la extracción de

estos componentes apolares. Esta imagen soporta lo

dicho anteriormente.

En cuanto a la eficiencia de los dos métodos de

extracción utilizados, se evidencia una diferencia

significativa en la coloración de los extractos. Esto

se visualiza en la ilustración 4.

Ilustración 4. A la izquierda extraíbles por método de reposo y a la derecha por método supercrítico.

La diferencia en la intensidad de los colores en

principio se debe a que el extracto por el método de

reposo contiene gran cantidad de solvente en

comparación con el extracto por el método

supercrítico. Para obtener los extractos por el método

de reposo más concentrados es necesario realizar un

proceso de separación adicional como una

rotoevaporación, teniendo en cuenta que el solvente

tiene una volatilidad mayor que los extraíbles.

(Prieto, Gonzáles, & Abella, 2011) Por otro lado, con

el método supercrítico fue posible obtener extraíbles

con menor cantidad de solvente.

Con lo dicho anteriormente se concluye que es más

eficiente el método de extracción supercrítica,

teniendo en cuenta que favorece el proceso de

separación modificando las condiciones de

operación como la presión, esto se ve reflejado en un

mayor gradiente de densidad en la muestra. (Yousefi,

Rahimi-Nasrabadi, Pourmourtavazi, & Wysowoski,

2019)

Caracterización fitoquímica preliminar

Los resultados obtenidos para las pruebas

correspondientes a la caracterización fitoquímica se

resumen en la tabla 3. Estas pruebas se realizaron en

la extracción con etanol ya que con isopropanol

como solvente no se obtuvo volumen de extracto en

la extracción supercrítica.

Tabla 3. Caracterización fitoquímica preliminar

En cuanto a la pulpa-semilla, se identificó la

presencia de leucoanticianidinas y saponinas. Estos

resultados concuerdan con los encontrados en la

literatura para la pitahaya. Sin embargo, en este

artículo se evidencia también la presencia de taninos

y alcaloides. Por otro lado, en los resultados

obtenidos para la cáscara se identificaron como

positivas no solo las pruebas para

leucoanticianidinas y saponinas, sino que también

para taninos y alcaloides.

Finalmente, estas pruebas no se vieron afectadas por

el método de extracción utilizado teniendo en cuenta

que los resultados de estas pruebas para los extractos

del método de reposo y supercrítico fueron similares.

Aun así, como se explicó anteriormente la diferencia

radica en la concentración de los extractos siendo

mayor en los extraídos por el método supercrítico lo

que se pudo corroborar con los resultados de la

9

caracterización fitoquímica ya que, aunque las

pruebas coinciden, la intensificación de algunas de

las propiedades en la muestra tales como la cantidad

de espuma, intensidad del color y la abundancia de

precipitaciones son mayores para el extracto por

supercrítico.

IV. Alternativas de diseño de producto

Con base en los resultados obtenidos para la iguaraya

por medio del análisis composicional y la

caracterización fitoquímica, se recomienda el diseño

y la formulación de algunos productos de interés con

el fin de darle valor agregado a esta fruta para

impulsar el desarrollo sostenible de la comunidad

Wayuu.

Con el alto contenido de material volátil reportado

para la cáscara se podría utilizar como una fuente de

energía renovable (biomasa) en procesos de

conversión térmica, termoquímica y bioquímica.

(Chandy, 2017)

Por otro lado, en los resultados se pudo observar un

gran contenido de extraíbles tanto en la pulpa-semilla

como en la cáscara de la fruta, esto tiene un alto

grado de interés en la industria cosmética, de

alimentos, entre otras debido a los antioxidantes y

aceites esenciales, los cuales son utilizados en

productos como bloqueadores, cremas y cosméticos.

(Lummiss, y otros, 2019)

Por último, se determinó que el contenido de lignina

en la pulpa-semilla de la iguaraya es

significativamente alto. Gracias a esta propiedad de

la fruta, podría ser usada sustituyendo productos

petroquímicos como el plástico y los fenoles.

También se podría utilizar para nuevos productos

como adsorbentes y fibras de carbón. (Lignol, 2012)

V. Conclusiones

Se identificaron posibles alternativas para el diseño

de productos de interés a partir de la pulpa-semilla y

de la cáscara de la iguaraya con el fin de darle un

valor agregado a la fruta para diversificar y fortalecer

las fuentes de ingresos de la comunidad Wayuu.

Fue posible caracterizar la pulpa-semilla y cáscara de

la iguaraya usando los protocolos NREL para el

análisis composicional de biomasa, obteniendo

valores puntuales correspondientes al contenido de

material volátil, cenizas, entre otros.

Se logró evidenciar el desempeño de los dos

diferentes métodos de extracción como lo son en

reposo y extracción supercrítica con CO2,

identificando la eficiencia de cada uno de éstos para

la obtención de extraíbles.

Utilizando isopropanol y etanol que son solventes

polares se obtuvieron extraíbles afines a este tipo de

sustancias. Sin embargo, si se quieren extraer lípidos

se recomienda el uso de solventes apolares ya que

estos son lipofílicos.

Fue posible realizar una caracterización fitoquímica

para la identificación de ciertas sustancias en los

extractos obtenidos, tales como alcaloides, taninos,

saponinas, entre otros. Estos compuestos poseen

diferentes propiedades que están asociadas a

antiinflamatorios, analgésicos, antipiréticas, entre

otras. Además, al ser una fruta exótica su uso como

base para diferentes alimentos y bebidas podría

aumentar el interés del consumidor.

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VII. Anexos

Extracciones en reposo

En la primera imagen se observan las extracciones

usando el etanol como solvente y en la segunda

imagen usando el propanol. Los 2 frascos a la

izquierda de las dos imágenes muestran los extractos

obtenidos para la pulpa-semilla y a la derecha para la

cáscara.

Extracción supercrítica

En las siguientes imágenes se muestran los extractos

obtenido por medio del extractor supercrítico los 5

primeros usando como cosolvente el etanol y los

otros 5 usando isopropanol.

Prueba taninos

Prueba de taninos usando como solvente el etanol en

la primera imagen y en la segunda isopropanol, las

dos primeras para la pulpa-semilla y las ultimas dos

para la cáscara usando las extracciones por el método

en reposo.

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Prueba de leucoantocianidinas

En las primeras imágenes se puede evidenciar el

extracto antes de agregar el alcohol amílico, los tubos

de ensayo del lado izquierdo corresponden a los

extractos de la pulpa-semilla y los del lado derecho

para la cáscara. En la primera imagen usando como

solvente el etanol y en la segunda el isopropanol.

Estas pruebas fueron hechas con los extractos

obtenidos por medio de la extracción en reposo.

Después del alcohol amílico