La mayoría de los alimentos deben su sabor y olor a sustancias químicas que se encuentran presentes en el orden de partes por millón. En la naturaleza, algunas especies evolucionaron con niveles mayores de estas sustancias químicas que otras. Con el descubrimiento de la destilación, se hizo posible separar del material botánico estas sustancias o sus mezclas, dando lugar al nacimiento de los aceites esenciales como producto comercial (Cerutti y Neumayer, 2004). Los aceites esenciales son sustancias odoríferas de naturaleza oleosa encontradas prácticamente en todos los vegetales; son muy numerosos y están ampliamente distribuidos en distintas partes del mismo vegetal: en las raíces, tallos, hojas, flores y frutos (Ribeiro etal , 2001). Estos aceites esenciales esenciales son componentes componentes heterogéneos de terpenos, sesquiterpenos, ácidos, ésteres, fenoles, lactonas; todos ellos fácilmente separables ya sean por métodos químicos o físicos, como la destilación, refrigeración, centrifugación, etc. (Briga, 1962; citado por Ribeiro etal , 2001). El uso de los aceites esenciales de condimentos y especias tanto en la industria de alimentos como en la industria farmacéutica es cada vez más generalizado, debido en parte a la homogeneidad del aroma y a la minimización de las posibilidades de contaminación microbiana, cuando se compara con el uso directo de tales especias y condimentos (Ribeiro etal , 2001). Aunque el limón no se consume de igual forma que la mayoría de cítricos, probablemente tiene mayor variedad de usos: culinarios, bebidas, aplicaciones medicinales e industriales, que ninguna otra fruta; es probablemente el tercer condimento más ampliamente utilizado tras el azúcar y la sal, para ensalzar los aromas inherentes a la comida (Swisher y Swisher, 1980; citado por Albaladejo, 1999). El aceite esencial de limón es el aceite cítrico más ampliamente usado e históricamente es uno de los más valorados junto al de lima. Hasta hace poco, tras la extracción del aceite, los restos del fruto incluido el zumo se consideraban deshechos del procesado de obtención del aceite. (Carter, 1993; citado por Albaladejo, 1999). Dada la importancia y participación del limón en este trabajo se realizará la extracción del
aceite
esencial
y
su
respectiva
caracterización
físico-química
mediante
refractometría, cálculo del porcentaje de cenizas de la densidad y solubilidad en alcohol.
Extraer aceite esencial de Limón a través del Sistema NEOS – Extracción por microondas.
Determinar los parámetros ideales para la extracción de aceite esencial de Limón utilizando el sistema NEOS.
Caracterizar el aceite de esencial de Limón obtenido por extracción con microondas – Sistema NEOS.
Generar información sobre metodología de extracción de aceite esencial de Limón a través de microondas del sistema NEOS.
Determinar el rendimiento ideal del aceite esencial de limón de acuerdo a la aplicación de parámetros óptimos como potencia y tiempo de extracción.
Determinar el índice de refracción, la solubilidad, densidad y el porcentaje de cenizas del aceite esencial de Limón obtenido por el sistema NEOS.
El limón sutil es un árbol pequeño o arbusto de 4 a 5 m de altura, con tronco a menudo torcido y ramas con espinas axilares cortas y duras. Hojas oblongo-ovales o elípticoovales de 2.5 a 9cm de longitud y 1.5 a 5.5cm de ancho. Base redondeada y ápice ligeramente recortado. Márgenes ligeramente crenulados. Pecíolos notablemente alados (Sánchez, 2005; citado por Puente, 2006). Flores blancas de 1.5 a 2.5 cm de diámetro, fragantes, que se disponen en inflorescencias axilares de 1 a 7 flores. Frutos ovales o globosos con un ápice ligeramente deprimido, de color verde oscuro al principio pasando a verde amarillento o amarillo en la madurez. Mide 3.5 a 5 cm de diámetro o más. Su piel es delgada y se rompe fácilmente. La pulpa es verdosa, jugosa, muy ácida. Semillas pequeñas, ovales
altamente poliembriónicas (producen dos o más plantas por semilla) (Sánchez, 2005; citado por Puente, 2006). Según Sánchez (2005), citado por Puente (2006):
Reino:
Vegetal
Clase:
Angiospermae
Subclase:
Dicotiledónea
Orden:
Rutae
Familia:
Rutaceae
Género:
Citrus
Subgénero:
Eucitrus
Especie:
Citrus aurantifolia Swingle
Nombres comunes:
Limón criollo, lima mexicana, lima ácida, lima chica, lima boba, limón chiquito, limón corriente, limón agria.
El limonero es una planta algo más resistente al frío y al calor que el cidro, sin embargo, es mucho más sensible que la mayoría de los otros cítricos cultivados, por lo que requiere para vegetar bien climas tipo semitropical o tropical. En los climas tropicales el limonero crece y fructifica con normalidad, sin embargo, los frutos que produce no tienen buena calidad comercial (García etal., s.f.). Según Sánchez (2005), citado por Puente (2006):
Clima:
Cálido y templado
Temperatura:
Desde 18 a 29º C promedio
Humedad:
Entre 40 a 70%
Precipitación:
Entre 900 a 1 200 mm anuales bien
distribuidos son suficientes Altitud :
De 40 a 1 500 m.s.n.m. para evitar enfermedades de raíces
Tipo de Suelo:
Suelos profundos, bien aireados franco arenosos, con alto contenido de materia orgánica
pH:
Neutro a ligeramente ácido ( 5.5 a 6.5 )
La selección de los frutos es especialmente importante ya que el coste de la materia prima corresponde a más del 80% del coste industrial, y la calidad del producto final está íntimamente ligada con la calidad de la fruta. Por tanto se debe adquirir la variedad, calidad y cantidad necesarias de frutos, con un estado de maduración adecuado (Viegas, 1990; citado por Albaladejo, 1999). El aspecto exterior de la fruta es un buen indicador de los cuidados que el agricultor brinda a la plantación. Los frutos bien cultivados soportan mejor la manipulación a que son sometidos en las diversas fases del proceso, permitiendo que la fábrica trabaje con mayor eficiencia al presentar mayor rendimiento, menores pérdidas, menos mano de obra para separar frutos de mala calidad en las cintas transportadoras, y permiten la obtención de mayor cantidad de subproductos (Albaladejo, 1999). La manipulación de la fruta desde su recolección ha de efectuarse con el máximo cuidado, ya que los golpes pueden, al romper las células, producir transformaciones físico-químicas indeseables o favorecer el desarrollo de hongos que contaminen el producto y por supuesto pérdidas de aceite esencial. Si hubieran de almacenarse se haría en un lugar ventilado a la sombra, manteniendo la fruta seca y procurando procesarla lo antes posible (Albaladejo, 1999).
Estos pueden ser:
: Producto que se puede obtener de la cutícula de la cáscara del limón o de destilar el limón completo, siendo el proveniente de éste último el de mayor calidad. El aceite del limón puede ayudar a estimular el sistema inmunológico. También auxilia a los sistemas digestivo, glandular y circulatorio. Este aceite tiene usos diversos: refrescante, desodorante, germicida, antiespasmolítico, y mejora la atención y el poder de concentración. Adicionalmente, se utiliza en la fabricación de bebidas no alcohólicas, gaseosas, y aquellos aceites con un contenido de citral y de terpeno más elevado, se utilizan en la industria farmacéutica y de cosméticos (Coelho, 1993; citado por Puente, 2006). Se identifican dos categorías de aceites esenciales de limón, cada una de las cuales tiene distintos usos (Coelho, 1993; citado por Puente, 2006):
Se usa para la elaboración de jarabe que sirve de base para la elaboración de refrescos de cola y los de tipo lima-limón, sabores para galletas, dulces y medicamentos entre otros.
Se utiliza como saborizante y aromatizante en la industria alimentaria y de cosméticos, en la elaboración de fragancias para la industria de perfumes. Se utiliza como saborizante en la industria de
bebidas no alcohólicas y gaseosas. Los jugos que han sido sometidos a procesos de filtración sirven para la elaboración de limonada o cualquier otra bebida opaca o con color, en tanto que los jugos filtrados (clarificados) se utilizan en bebidas transparentes (Coelho, 1993; citado por Puente, 2006). Producto que se obtiene en un proceso de deshidratación después de una extracción de jugo y aceite. La cáscara deshidratada de limón sutil es uno de los principales insumos empleados en la fabricación de pectina, la cual es utilizada en la industria alimenticia como espesante y texturizante en las industrias alimentaria y farmacéutica, principalmente como aglutinante (Coelho, 1993; citado por Puente, 2006).
: Se pueden extraer aceites para perfumería y el sobrante se utiliza en la fabricación de pectina para alimentación del ganado (Coelho, 1993; citado por Puente, 2006).
La compleja mezcla de componentes del aceite esencial de limón está representada mayoritariamente por estructuras derivadas del isopreno, de naturaleza terpénica (Guenther, 1949; Pinder, 1960; citado por Albaladejo, 1999). Entre las que el hidrocarburo limoneno es el más abundante como en el resto de los aceites esenciales de cítricos. Los derivados oxigenados de dichos terpenos no son mayoritarios, sin embargo tienen gran importancia en el característico aroma del aceite esencial (Laencina et al., 1980; Prager y Miskiewicz, 1982; Sattar et al ., 1986; citado por Albaladejo, 1999).
La composición cuantitativa de los constituyentes individuales de aceites esenciales de cítricos naranja, mandarina, lima, limón, etc. ha sido progresivamente estudiada por diversos autores. Shaw (1979) citado por Albaladejo (1999), recoge la composición de varios aceites esenciales de cítricos determinada mediante GLC, y los tabula de forma que se puedan comparar entre ellos. Para el limón además de los terpenos mayoritarios, aldehídos y ésteres, determina la presencia de alcoholes entre un 0,1 y 0,5%, y una fracción no volátil que supone el 2% del total. No es fácil determinar unos valores límites, ya que además de las limitaciones de los propios métodos analíticos, existen numerosos factores que influyen en el contenido de aceite esencial en los frutos cítricos, así como en la composición del mismo. Bartholomew y Sinclair (1945 y 1951) citado por Albaladejo (1999), comparan la cantidad de aceite esencial obtenidas del polo estilar y el polo peduncular del limón y en distintos grados de maduración, comprobando que obtenían más cantidad de aceite esencial en el polo estilar que en el peduncular, asimismo obtenían más rendimiento en los frutos no excesivamente maduros.
Los aceites esenciales se caracterizan por su olor pronunciado y penetrante, generalmente agradable, que siempre nos recuerda el olor del vegetal del que proviene, pero generalmente menos suave. Tienen sabor cáustico, acre e irritante y a veces aromático, dulce y delicado. Son sustancias de aspecto oleoso poco solubles o insolubles en el agua, a la que le comunican su aroma característico; soluble en alcohol absoluto, en el sulfuro de carbono, en éter de petróleo, en tetracloruro de carbono y demás solventes orgánicos, son volátiles y en su mayoría líquidos a la temperatura ambiente. Su peso específico a 15°C oscila entre 0.8 y 1.2, en los aceites etéreos el punto de ebullición varía entre 150 y 300°C. En lo que respecta a la volatilidad, todos los perfumes son más o menos volátiles y el conocimiento de su grado de volatilidad es un factor de importancia, pues estas esencias no se preparan aisladas, sino en combinación con otras que deben tener las mismas características, tanto en la solubilidad como en la volatilidad.
Los diferentes procesos de extracción utilizados en la obtención de aceites esenciales y extractos aromáticos, se pueden resumir según Albarracín (2003), de la siguiente forma:
Métodos de extracción de mezclas aromáticas 3.6.1
Extracción por microondas
Consiste en calentar el agua contenida en el material vegetal, que a su vez está inmerso en un disolvente “transparente” a las microondas como puede ser el Cl4C, el
hexano o el tolueno. Al aumentar la temperatura del medio, se rompen las estructuras celulares que contienen a la esencia por efecto de su presión de vapor. La esencia es así liberada y disuelta en el disolvente presente en el medio. La principal ventaja de esta técnica es su velocidad, pues pueden lograrse extracciones en minutos, cuando
comparativamente una técnica tradicional como la hidrodestilación necesita varias horas. La implementación del sistema de microondas a escala industrial, si bien es factible tecnológicamente, implica una fuerte inversión económica. Además, debe tenerse en cuenta que, como en cualquier cambio de las tecnologías tradicionales, los productos obtenidos suelen diferir en calidad de los normalmente ofrecidos en el mercado internacional y pueden por lo tanto significar un problema para competir con el producto comercialmente consagrado (Albarracín, 2003)
Para el control analítico de aceites esenciales de cítricos se utilizan entre otras las siguientes determinaciones: Peso específico, índice de refracción, Rotación, Residuo de evaporación, Solubilidad en etanol, índice de Carbonilo. Por ejemplo, el peso específico nos indica la fracción no volátil que vamos a encontrar en el aceite esencial y que suele estar directamente relacionada con el método utilizado en la extracción. La rotación óptica en el aceite esencial de limón se produce por la relación de las proporciones entre sus dos componentes mayoritarios (limoneno de naturaleza dextrógira y β-pineno de naturaleza levógira). Lodge et al. (1977), encuentran diferencia
de valores de rotación óptica en frutos de madurez similar y de similares propiedades físico-químicas pero de distinta procedencia -Italia y USA-. Otros autores (Di Giacomo y Mincione, 1994, entre ellos) realizan las determinaciones a temperatura de 15ºC, para limón italiano así como para el destilado, deterpenados y desesquiterpenados. El FCC (1981) determina que para la esencia de limón destilada el poder rotatorio oscila entre +55º y +75º. Los valores de rotación óptica a lo largo de una campaña varían de forma que al inicio -noviembre/diciembre- son más elevados que al final -mayo- (Calvarano et al. 1988). La solubilidad en alcohol de los aceites esenciales de cítricos será tanto mayor cuanto mayor sea la riqueza en componentes oxigenados. Esto permite observar la posible adición de sustancias poco solubles en alcohol que disminuyen de forma notable su solubilidad, u observar el proceso de envejecimiento, por la producción de polimerizaciones debidas a los hidrocarburos terpénicos (Di Giacomo et al., 1994).
Otras determinaciones pueden llevarse a cabo, como el índice de acidez, índice de peróxidos, ésteres, alcoholes, compuestos carotenoides, residuos de pesticidas, cloroparafinas.
Cáscara de Limón
Beaker 250 Ml
Agua destilada
Pipeta Pasteur
Alcohol 60°, 80°
Cuchillos
Frascos oscuros
Sistema NEOS
Chiller
Refractómetro ABBE
Vórtex
Balanza infrarroja
Estufa
Se utilizó el Sistema NEOS, como alternativa más reciente para la extracción de aceite esencial libres de solvente, en éste caso para extraer aceite esencial de limón. Se basa en la hidrodifusión de microondas, una técnica nueva y ecológica para la extracción de aceites esenciales de diferentes tipos de plantas aromáticas, especias y frutos. Se procedió a cortar y exprimir los limones hasta obtener la cascara únicamente, posteriormente se realizó un cortado con el objetivo de incrementar el área de contacto superficial y se dispuso en el beaker hasta llegar al límite ideal que indica dicho recipiente dentro del microondas. A continuación se procedió a extraer el aceite esencial programando los parámetros empelados en el proceso como potencia y
tiempo. Conforme se realizó la extracción se fue recepcionando el aceite esencial que se obtenía con agua y que a la vez se iban separando por diferencias de densidades. Finalmente se eliminó el agua y el aceite esencial sobrenadanante se conservó en frascos oscuros y se dispuso a congelación para purificarlo y separarlo por completo del agua u otros componentes.
