Extracción de compuestos bioactivos desde la semilla de la ciruela con CO₂ supercrítico como método de valorización

Abstract

Chile destaca por una masiva producción agroindustrial en torno a la ciruela, destinada tanto a la elaboración de productos derivados como al consumo interno de la fruta en fresco. Esta actividad genera anualmente miles de toneladas de carozos de ciruela europea (Prunus domestica) durante las etapas de descarozado y procesamiento. Este material, es tratado habitualmente como un residuo de baja valorización o un desecho de difícil gestión ambiental. El objetivo general de este trabajo es evaluar el potencial de valorización de este subproducto mediante la extracción y caracterización de compuestos bioactivos con dióxido de carbono supercrítico (CO2), proponiendo una alternativa de procesamiento limpia y eficiente frente a los métodos solventes convencionales. La metodología contempló una extracción Soxhlet con n-hexano para determinar el contenido lipídico total, y un diseño experimental factorial 2² para la extracción supercrítica, evaluando presiones entre 300 y 400 bar y temperaturas entre 40 y 60 °C. Los extractos se analizaron por GC-MS y la cinética se estudió ajustando el modelo de Shrinking Core en MATLAB. La extracción Soxhlet estableció un contenido de aceite total del 38,4% (en base seca), mientras que el proceso supercrítico alcanzó un rendimiento de extracción del 18,8%. Esta diferencia radica principalmente en que el hexano agota la muestra co-extrayendo diversos compuestos lipídicos y no lipídicos, mientras que el CO2 es altamente selectivo hacia los triglicéridos, entregando un producto de mayor pureza libre de solventes residuales. Dicho extracto confirmó un perfil de alto valor comercial, compuesto mayoritariamente por ácido oleico (66-70%) y linoleico (15-20%). Fenomenológicamente, operar a la presión máxima (400 bar) resultó contraproducente debido a la compactación mecánica del lecho. Este fenómeno propició la formación de canalizaciones y desviaciones respecto al flujo pistón ideal, lo cual aumentó la resistencia a la transferencia de masa, validada por una caída en la difusividad efectiva (De) de 10−9 a 10−10 m²/s, explicando así la merma en el rendimiento de extracción al operar a presiones elevadas. Se concluye que(...).

This study evaluates the valorization of European plum (Prunus domestica) seeds through supercritical carbon dioxide (scCO2) extraction to recover bioactive compounds. A 2² factorial design with central point replicates was implemented to assess the effect of pressure (300–400 bar) and temperature (40–60 °C) on extraction kinetics and mass transfer parameters. Total lipid content was determined via Soxhlet extraction with n-hexane as a benchmark. Extracts were characterized using Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS), and the extraction kinetics were mathematically described applying the Shrinking Core model solved in MATLAB. Soxhlet extraction established a total oil content of 38.4% (dry basis), whereas the scCO2 process achieved a maximum extraction yield of 18.8%. Replicate experiments at central conditions (350 bar, 50 °C) confirmed process reproducibility (CV = 8.1%), while the effective diffusivity showed higher dispersion (CV = 58%), attributed to the sensitivity of the numerically optimized parameter rather than a lack of process reproducibility. The scCO2 demonstrated high selectivity towards triglycerides, yielding an oil rich in oleic (66–70%) and linoleic (15–20%) acids, free of solvent residues and cyanogenic glycosides (amygdalin). Phenomenological modeling revealed that operating at 400 bar induced severe mechanical compaction of the seed bed, increasing mass transfer resistance and reducing the effective diffusivity (De) from 10−9 to 10−10 m2/s. Statistical analysis (ANOVA) confirmed pressure as the only significant factor (p = 0.025) affecting De, with temperature showing no significant effect within the studied range. Consequently(...).