Introducción

Se denomina magaya al residuo del prensado de la manzana, constituido por pulpa, pieles, pepitas y pedúnculos. La industria de elaboración de sidra genera cada año en Asturias entre 9.000 y 12.000 toneladas de magayas, destinadas en su mayor parte a la alimentación del ganado o desecho. Sin embargo, este material es una fuente de compuestos de alto valor nutricional y farmacológico, cuya recuperación y aprovechamiento se encuadra dentro de las tendencias actuales para el fomento de una producción de alimentos más sostenible y respetuosa con el medio ambiente.

Algunos estudios realizados en Asturias han mostrado la versatilidad de las magayas para la elaboración de aguardientes o como ingrediente de productos libres de gluten (Rodríguez Madrera, et al., 2013; Rodríguez Madrera & Suárez Valles, 2019), así como su potencial como materia prima para la obtención de polifenoles de bajo peso molecular, un grupo de compuestos de alto valor como antioxidantes y antivirales (Diñeiro García et al., 2009; Suárez et al., 2010).

Otra familia de compuestos presentes en las magayas son los ácidos triterpénicos, entre los que destacan el ácido ursólico y su isómero, el ácido oleanólico. Ambas moléculas se encuentran ampliamente distribuidas en las plantas, formando parte de las ceras que recubren hojas y frutos, donde ejercen funciones de barrera frente a la pérdida de agua o a la entrada de patógenos. Estos ácidos tienen multitud de acciones farmacológicas: hepato-protectora, antitumoral, antibacteriana, antiinflamatoria, analgésica, y propiedades asociadas con la prevención de la diabetes (Cargnin & Gnoatto, 2017; Pollier & Goosens, 2012).

Entre los objetivos generales del proyecto coordinado RTA2015-000-60-CO4, en el que participa el SERIDA entre otros 6 organismos de investigación, se encuentra la caracterización de subproductos de la industria agroalimentaria y la optimización de técnicas de extracción que permitan la recuperación de los compuestos bioactivos de una forma rápida y eficiente, como primera etapa dentro de una estrategia global de residuo cero.

La extracción asistida por ultrasonidos de potencia es una técnica basada en la aplicación de una energía asociada al sonido de baja frecuencia (16-100kHz). Su efectividad está asociada con el fenómeno de cavitación, que consiste en la formación de micro-burbujas, su crecimiento e implosión durante la propagación de la onda de ultrasonidos en el medio de extracción. Este fenómeno genera una gran energía, lo que permite romper eficazmente los tejidos celulares, y con ello, la penetración del disolvente y la transferencia de masa. Comparada con otras técnicas convencionales, la utilización de ultrasonidos de alta potencia permite incrementar el rendimiento de extracción utilizando disolventes como agua o mezclas de agua y etanol, claramente menos dañinos para el medio ambiente.

Experimental

1. Características y acondicionamiento de las muestras
Se analizaron 9 magayas procedentes de la industria sidrera, cuyas características generales se resumen en la Tabla 1. Estas magayas fueron secadas a 60ºC durante 48 horas, molidas y tamizadas a un tamaño de 0,5μm.

Tabla 1. Referencias de magayas mezclas de manzanas asturianas obtenidas de la actividad sidrera.

2. Extracción de ácidos triterpénicos
Se utilizó un equipo de ultrasonidos (UP200Ht 200W, 26kHz de Hielshcher Ultrasound Power, REM, Asturias, España) provisto de una sonda de 2mm. Las muestras de magaya (1,0 g) se sometieron a extracción en tubos de centrífuga con 20mL de una mezcla de etanol/agua (80/20), a 30ºC durante 15 minutos, aplicando una potencia de 200W (Amplitud del 100%). Se centrifuga (10min, 10ºC, 17.000G) y el sobrenadante se filtra (PVDF 0,45μm, Teknokroma, Barcelona, España) para su análisis.

3. Análisis cromatográfico
Los ácidos triterpénicos fueron separados por HPLC en una columna C18 (Nucleosil C120, 250 x 4.5mm; 3µm, de Marcherey-Nagel, Panreac, Barcelona, España), a 30ºC, en modo isocrático (0,80 mL/min) utilizando una mezcla de Metanol/Ácido acético al 2% en agua (90/10), y un detector de fotodiodos (longitud de onda, 210 nm). Se identificaron frente a los correspondientes patrones comerciales los ácidos ursólico y oleanólico, analizándose adicionalmente, otros cinco compuestos con características idénticas espectrales, denominados T1-T5. La cuantificación se realizó a partir de calibraciones externas, utilizando como estándares los ácidos ursólico y oleanólico. Los componentes T1-T5 se determinaron como ursólico.

Resultados

En la Figura 1 se ilustra el rendimiento de extracción de los ácidos triterpénicos mayoritarios proporcionado por la técnica de extracción asistida por ultrasonidos con respecto a la maceración con agitación magnética a 500 revoluciones por minuto durante 24 horas. En ambos tratamientos, se utilizó una mezcla de etanol en agua al 80%. Los datos indican incrementos considerables, de hasta el 300% en el caso del ácido oleanólico.
 

Figura 1. Efecto de la aplicación de ultrasonidos de potencia para la extracción de ácidos triterpénicos de magayas. Tratamiento 1: agitación magnética a 500 rpm durante 24 horas a temperatura ambiente; Tratamiento 2: ultrasonidos de potencia, 15 minutos, 30ºC.

En la Figura 2 se ilustran los contenidos de ácidos triterpénicos encontrados en magayas procedentes de la industria sidrera. El rango de concentraciones observados en estas muestras varió entre 8,78 g/Kg de la referencia N5 y 21,67 g/Kg de la magaya PH12, lo que demuestra el potencial de este subproducto para la obtención de ácidos triterpénicos. El ácido ursólico, con un rango de variación comprendido entre 3,80 y 10,10 g/Kg, fue el componente mayoritario, seguido por los compuestos T4 (entre 1,78 y 3,51 g/Kg) y T3 (entre 0,54 y 4,57 g/Kg). El ácido T5 no fue encontrado en las magayas N5 y T11.

Figura 2. Concentración de ácidos triterpénicos en magayas de mezclas asturianas y diferentes sistemas de prensado.

Comparando nuestros resultados con los datos publicados es preciso tener en cuenta que, a diferencia de la metodología utilizada en nuestro caso, en la mayoría de los estudios consultados los análisis han sido realizados en la piel de la manzana, lo cual implica un cierto grado de pre-concentración de los ácidos triterpénicos. Los valores encontrados en las magayas de la actividad sidrera fueron superiores a los descritos por Andre et al. (2012) en 109 cultivares de manzana tradicionales. Los contenidos de ácidos triterpénicos dependen de la variedad de manzana, posiblemente asociados al grosor de la piel, de la exposición al sol y de las condiciones ambientales.

Además de los factores citados, el proceso de elaboración de zumos o sidras influye también sobre la concentración de estos componentes. Woźniak et al. (2018) optimizaron las condiciones de recuperación de ácidos triterpénicos mediante extracción supercrítica con CO2 (80ºC y 30MPa de presión) a partir de los restos de prensado de un productor local de zumos de manzana en Polonia. En su caso, la concentración total de ácidos obtenida fue de 9,59 g/Kg, un valor ligeramente inferior a los observados en nuestras muestras.

En conclusión, la eficacia y simplicidad de la técnica de extracción asistida por ultrasonidos de potencia nos permite recuperar compuestos de alto valor farmacológico, como los ácidos triterpénicos, presentes en magayas en cantidades importantes. Esta técnica es claramente superior a otras más convencionales, como la maceración con un disolvente, y cuyo escalado a nivel industrial es posible (Virot et al., 2010).

Agradecimientos

Este trabajo ha sido financiado por el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA RTA2015-000-60-CO4) y cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional.

Referencias bibliográficas

Andre, C.M., Greenwood, J.M., Walker, E.G., Rassam, M., Sullivan, M., Evers, D., Perry, N.B. & Laing, W.A. (2012). Anti-inflammatory procyanidins and triterpenes in 109 apple varieties. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 60, 10546-10554.

Cargnin, S. T. & Gnoatto, S. B. (2017). Ursolic acid from apple pomace and traditional plants: A valuable triterpenoid with functional properties. Food Chemistry, 220, 477–489.

Diñeiro García, Y., Suárez Valles, B. & Picinelli Lobo, A. (2009). Phenolic and antioxidant composition of by-products from the cider industry: Apple pomace. Food Chemistry 117, 731-738.

Pollier, J. & Goosens, A. (2012). Oleanolic acid. Phytochemistry 77, 10-15.

Rodríguez Madrera, R., Pando Bedriñana, R., García Hevia, A. & Suárez Valles, B. (2013). Production of spirits from dry apple pomace and selected yeasts. Food and Bioproducts Processing 91, 623-631.

Rodríguez Madrera, R. & Suárez Valles, B. (2019). Elaboración de productos sin gluten enriquecidos con magaya. www.serida.org

Suárez Valles, B., Álvarez, Á. L., Diñeiro García, Y., del Barrio, G. Picinelli Lobo, A. & Parra, F. (2010). Phenolic profiles, antioxidant activity and in vitro antiviral properties of apple pomace. Food Chemistry, 120, 339–342.

Virot, M., Tomao, V., Le Bourvellec, C., Renard, C.M.C.G., & Chemat, F. (2010). Towards the industrial production of antioxidants from food processing by-products with ultrasound-assisted extraction. Ultrasonics Sonochemistry 17, 1066-1074.

Woźniak, Ł., Szakiel, A., Pączkowski, C., Marszałek, K., Skąpska, S., Kowalska, H., Jędrzejczak, R. (2018). Extraction of Triterpenic Acids and Phytosterols from Apple Pomace with Supercritical Carbon Dioxide: Impact of Process Parameters, Modelling of Kinetics, and Scaling-Up Study. Molecules, 23(11), 2790.