Estrategias de extracción y separación para la recuperación selectiva de compuestos fenólicos de alto valor añadido a partir de alperujo

Abstract

El alperujo, principal subproducto de la industria olivícola obtenido mediante sistemas de extracción en dos fases, es un residuo de elevada carga orgánica cuyo manejo representa un desafío ambiental. No obstante, su contenido de compuestos fenólicos antioxidantes, entre ellos el hidroxitirosol, lo convierte en una materia prima valiosa para su valorización.

El objetivo de esta tesis fue valorizar el alperujo mediante la obtención de extractos naturales ricos en compuestos fenólicos antioxidantes, con énfasis en el hidroxitirosol, evaluando estrategias de extracción y separación para su recuperación selectiva.

Se evaluaron solventes eutécticos profundos naturales (NADES) para la extracción sólido–líquido de compuestos fenólicos. A partir de un screening, se seleccionó el NADES basado en ácido láctico y glucosa como el más promisorio. Se estudiaron la cinética de extracción y la influencia de variables operativas mediante metodología de superficie de respuesta. Si bien los extractos presentaron contenidos relevantes de compuestos fenólicos e hidroxitirosol, se observaron limitaciones asociadas a la elevada viscosidad del solvente y a su posterior procesamiento.

Como alternativa, se investigó la autohidrólisis, empleando agua como único solvente. Mediante metodología de superficie de respuesta, se analizaron los efectos de la temperatura, el tiempo y la relación líquido–sólido sobre el rendimiento, el contenido fenólico, la actividad antioxidante y la formación de 5–hidroximetilfurfural. Bajo condiciones óptimas, la autohidrólisis permitió obtener extractos con contenidos de compuestos fenólicos e hidroxitirosol superiores a los obtenidos con NADES, con incrementos del 70–80 % en compuestos fenólicos y actividad antioxidante, y superiores al 100 % en hidroxitirosol. Sin embargo, se identificó un compromiso entre maximizar la extracción y minimizar compuestos de degradación.

Los extractos de autohidrólisis fueron evaluados en aplicaciones. En aceite de girasol, aumentaron el tiempo de inducción respecto al aceite sin aditivos y mostraron un desempeño comparable al de antioxidantes sintéticos comerciales. Asimismo, presentaron actividad antibiofilm frente a distintos microorganismos, con efecto inhibitorio dependiente de la concentración.

Se evaluaron sistemas acuosos bifásicos basados en etanol y sales para la separación de los extractos de autohidrólisis. Los compuestos fenólicos y el hidroxitirosol mostraron preferencia por la fase superior rica en etanol, mientras que los azúcares se concentraron en la fase inferior. El aumento de la longitud de la línea de reparto y de la relación de volúmenes de fase permitió recuperaciones superiores al 90 % para compuestos fenólicos y del orden del 40–50 % para azúcares.

Se estudió la ultrafiltración como etapa de fraccionamiento y concentración. El flujo de permeado presentó una dependencia aproximadamente lineal con la presión transmembrana, identificándose mecanismos de ensuciamiento como polarización por concentración y formación de torta. Se observó un enriquecimiento selectivo del permeado en hidroxitirosol, sin lograrse su separación respecto al 5–hidroximetilfurfural. Además, se alcanzaron rechazos del orden del 60–65 % para azúcares disueltos totales y materia orgánica.

En conjunto, esta tesis demuestra que el alperujo puede valorizarse como fuente de compuestos fenólicos antioxidantes, especialmente hidroxitirosol. La autohidrólisis fue la estrategia de extracción más promisoria, aunque asociada a la formación de 5–hidroximetilfurfural. Los sistemas acuosos bifásicos y la ultrafiltración permitieron enriquecer los extractos, aportando bases para diseñar procesos integrados de valorización.