Supercritical technologies as sustainable tool for the concentration and co-encapsulation of Lavandula luisieri natural bioactives

Abstract

Tradicionalmente las plantas han sido utilizadas para tratar o prevenir enfermedades o conservar alimentos, y hoy en día representan una valorada fuente para el descubrimiento y desarrollo de nuevos fármacos. En las últimas décadas como parte de la tendencia conocida como ¿Química Verde¿, han emergido los fluidos supercríticos como alternativa a los solventes orgánicos, y en este caso, como alternativa a las técnicas tradicionales para la obtención y procesado de compuestos naturales. Este trabajo se ha realizado como parte del proyecto nacional ¿Tecnologías supercríticas en el desarrollo de bioplaguicidas: formulación, diversificación e impacto ambiental¿ en el que se persigue un aprovechamiento integral de las plantas aromático-medicinales del territorio español para obtener productos bioactivos enriquecidos mediante el uso de tecnologías sostenibles supercríticas, para ser aplicados en agroindustria, o como nutraceúticos, conservantes, aditivos en los sectores farmacéutico o cosmético. Para ello, en primer lugar, se realizó la extracción y concentración de los bioactivos naturales de L. luisieri con la técnica Fraccionamiento Supercrítico Antidisolvente (SAF). Las condiciones experimentales de presión y flujo de scCO2 fueron optimizadas con la herramienta estadística Metodología de Superficie de Respuesta basada en un Diseño Central Compuesto para una mayor recuperación de masa y concentración de los ácidos rosmarínico, oleanólico y ursólico, en un polvo sólido. Bajo las condiciones optimizadas, 130 bar y 30 g/min, se recuperó en el 83.5% del material inicial, y los activos de interés se concentraron 1.8 veces en una de las fracciones. Posteriormente, se determinó el efecto del proceso de concentración sobre las propiedades antimicrobianas y antioxidantes del extracto de L. luisieri. Para ello, se cuantificó la actividad antimicrobiana in vitro sobre cepas bacterianas de interés en salud pública y seguridad alimentaria, y la actividad antioxidante frente al radical DPPH, de diferentes extractos de L. luisieri: aceite esencial, extracto de maceración y fracciones SAF, y se correlacionaron con la actividad de los compuestos puros identificados. Las actividades antimicrobianas y antioxidantes de la fracción supercrítica concentrada fueron mayores que las del extracto inicial debido al enriquecimiento en acido ursólico y rosmarínico respectivamente. Teniendo en cuenta la labilidad de compuestos naturales a agentes externos, en este trabajo se propuso el encapsulado de ácido rosmarínico, uno de los más abundantes en esta planta y con intensa actividad antioxidante, como modelo de la fracción de L. luisieri supercrítica obtenida. Además, se propuso su co-encapsulado junto con ß-caroteno and ¿-tocoferol, dos antioxidantes naturales ampliamente utilizados en cosmética, farmacia y alimentación. El encapsulado se realizó en microcápsulas de biopolímeros utilizando la metodología Extracción Supercrítica de Emulsiones (SEE) para mejorar la vida útil de los compuestos y preservar su actividad antioxidante. La técnica SEE proporcionó buenos rendimientos de encapsulación para ß-caroteno and ¿-tocoferol, sin embargo, no permitió el encapsulado de ácido rosmarínico probablemente por su co-extracción junto con el solvente orgánico que constituye la fase oleosa de la emulsión. La actividad antioxidante de las microcápsulas obtenidas se mantuvo, y el encapsulado proporcionó protección contra la degradación de los activos. La aplicación de CO2 supercrítico como antidisolvente en las técnicas de SAF y SEE permitió la obtención de dos productos con potencial aplicación en productos farmacéuticos, cosméticos y alimentarios: un concentrado solido enriquecido bioactivos naturales con actividades antimicrobianas y antioxidantes potenciadas, y microcápsulas estables de antioxidantes naturales.