Extracto liofilizado de Ilex guayusa: potencial ingredientepara bebidas energizantes
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Resumen
El objetivo de este estudio es producir y analizar un extracto liofilizado de Ilex guayusa, con elevada concentración de cafeína y con potencial de uso como ingrediente de bebidas energizantes. La extracción de cafeína desde hojas secas se realizó mediante ultrasonido en medio acuoso. Los parámetros considerados fueron: tiempo, concentración de ácido cítrico, amplitud ultrasónica, relación sólido-líquido. Los factores significativos se optimizaron mediante un diseño de superficie de respuesta Box-Behnken. Se evaluaron los parámetros fisicoquímicos y los metales pesados según la norma (Servicio Ecuatoriano de Normalización (INEN), 2013). La vida útil se determinó mediante pruebas aceleradas de temperatura. Los resultados mostraron que el tiempo, la concentración de ácido cítrico y la amplitud ultrasónica tuvieron efectos significativos sobre la extracción de cafeína, mientras que la relación sólido-líquido no fue significativa. Las condiciones óptimas para la extracción de cafeína fueron en un tiempo de 26.94 min, una concentración de ácido cítrico del 2.72 %, una amplitud ultrasónica de 68.29 % y una concentración de cafeína de 3.36 %. Los parámetros fisicoquímicos del liofilizado fueron: humedad (1.2±0.1 %), cenizas totales (11.87±0.12 %), pH (5.1±0.2), solubilidad en caliente (17±1 s) y solubilidad en frío (1.8±0.2 minutos). Los niveles de metales pesados fueron: zinc (19.16±0.04 mg/kg), cobre (12.35±0.23 mg/kg) y estaño (8.64±0.17 mg/kg). La vida útil del producto liofilizado a 20 °C fue de 3.5 meses. El presente estudio proporciona información valiosa para el desarrollo de un producto liofilizado rico en cafeína.
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Referencias
Abreu-Naranjo, R., Arteaga-Crespo, Y., Bravo-Sanchez, L. R., Pérez-Quintana, M. L. y García-Quintana, Y. (2018) «Response surface methodology for optimisation of total polyphenol content and antioxidant activity of extracts from Maytenus macrocarpa bark by means of ultrasound-assisted extraction», Wood Science And Technology, 52(5), pp. 1359–1376. Disponible en: https://doi.org/10.1007/s00226-018-1034-x.
Anderson, M. J. y Whitcomb, P. J. (2016) RSM simplified. Productivity Press eBooks. Disponible en: https://doi.org/10.1201/9781315382326.
Arteaga-Crespo, Y., Radice, M., Bravo-Sanchez, L. R., García-Quintana, Y. y Scalvenzi, L. (2019) «Optimisation of ultrasound-assisted extraction of phenolic antioxidants from Ilex guayusa Loes. leaves using response surface methodology», Heliyon, 6(1), p. e03043. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e03043.
Cadena-Carrera, S., Tramontin, D. P., Cruz, A. B., Cruz, R. C. B., Müller, J. M. y Hense, H. (2019) «Biological activity of extracts from guayusa leaves (Ilex guayusa Loes.) obtained by supercritical CO2 and ethanol as cosolvent», The Journal of Supercritical Fluids, 152, p. 104543. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.supflu.2019.104543.
Cadena-Carrera, S., Tramontin, D. P., Jacques, R., Scapin, E., Müller, J. M. y Hense, H. (2022) «Green-based methods to obtain bioactive compounds from Ilex guayusa Loes. using polar solvent», Natural Product Research, 37(18), pp. 3103–3108. Disponible en: https://doi.org/10.1080/14786419.2022.2140802.
Cakmak, H., Ilyasoglu-Buyukkestelli, H., Sogut, E., Ozyurt, V. H., Gumus-Bonacina, C. E. y Simsek, S. (2023) «A review on recent advances of plant mucilages and their applications in food industry: Extraction, functional properties and health benefits», Food Hydrocolloids for Health, 3, p. 100131. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.fhfh.2023.100131.
Carreira-Casais, A., Otero, P., Garcia-Perez, P., Garcia-Oliveira, P., Pereira, A. G., Carpena, M., Soria-Lopez, A., Simal-Gandara, J. y Prieto, M. A. (2021) «Benefits and Drawbacks of Ultrasound-Assisted Extraction for the Recovery of Bioactive Compounds from Marine Algae», International Journal Of Environmental Research And Public Health, 18(17), p. 9153. Disponible en: https://doi.org/10.3390/ijerph18179153.
Chappells, H. y Dummer, T. (2024) «Situating People and Place in Cancer Prevention: Arsenic in Drinking Water in Global to Local Context», en Global perspectives on health geography. Springer, pp. 243–267. Disponible en: https://doi.org/10.1007/978-3-031-66413-7_10.
Chianese, G., Golin-Pacheco, S., Taglialatela-Scafati, O., Collado, J., Munoz, E., Appendino, G. y Pollastro, F. (2019) «Bioactive triterpenoids from the caffeine-rich plants guayusa and maté», Food Research International, 115, pp. 504–510. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.10.005.
Dinardo, A., Brar, H. S., Subramanian, J. y Singh, A. (2019) «Optimization of microwave-assisted extraction parameters and characterization of phenolic compounds in Yellow European Plums», Canadian Journal of Chemical Engineering, 97, pp. 256–267. Disponible en: https://doi.org/10.1002/cjce.23237.
García-Ruiz, A., Baenas, N., Benítez-González, A. M., Stinco, C. M., Meléndez-Martínez, A. J., Moreno, D. A. y Ruales, J. (2017) «Guayusa (Ilex guayusa L.) new tea: phenolic and carotenoid composition and antioxidant capacity», Journal Of The Science Of Food And Agriculture, 97(12), pp. 3929–3936. Disponible en: https://doi.org/10.1002/jsfa.8255.
González-Pérez, J. E., Jiménez-González, O., Romo-Hernández, A., Lóp-Malo, A. y Ramírez-Corona, N. (2024) «Time-to-Failure Approach for Estimating the Shelf Life of Freeze-Dried Carotenoid-Enriched Apples: Forecasting the Deterioration of Quality Properties for Different Packaging Types and Storage Conditions», ACS Agricultural Science & Technology, 4(11), pp. 1241–1249. Disponible en: https://doi.org/10.1021/acsagscitech.4c00465.
Hassan, S. y Yaqoobi, A. A. (2023) «Assessment of Ultrasound-Assisted Extraction of Caffeine and its Bioactivity», Journal Of Ecological Engineering, 24(3), pp. 126–133. Disponible en: https://doi.org/10.12911/22998993/157540.
Held, S., Hildenbrand, A., Herdt, A. y Wachtmeister, G. (2023) «Multiobjective Metamodel-Based Design Optimization---A Review and Classification Approach Using the Example of Engine Development», SAE Technical Papers. Disponible en: https://doi.org/10.4271/2023-01-5026.
Herrera, D. C. V., Mallea, C. L. B., Del Rosario Crisosto Fuster, A. y Marin, C. A. H. (2022) «Estabilidad de bebida funcional de suero deslactosado con Passiflora mollissima en condiciones termales: Un estudio de vida útil», Revista de Ingeniería (UPT). Disponible en: https://revistas.upt.edu.pe/ojs/index.php/ingenieria/article/view/648.
Howard, J. A., Kuznietsova, H., Dziubenko, N., Aigle, A., Natuzzi, M., Thomas, E., Lysenko, V., David, L., Brichart, T., Lux, F. y Tillement, O. (2023) «Combating lead and cadmium exposure with an orally administered chitosan-based chelating polymer», Scientific Reports, 13(1). Disponible en: https://doi.org/10.1038/s41598-023-28968-4.
Isuiza, G. G. P., Perez, J. F. L., Sánchez, I. C., Olano, J. C., Valerio, W. F. S. y Delgado, L. F. V. (2018) «Vida en anaquel de galletas saladas utilizando pruebas aceleradas», Anales Científicos, 79(1), p. 218. Disponible en: https://doi.org/10.21704/ac.v79i1.1166.
Ivanović, M., Razboršek, M. I. y Kolar, M. (2020) «Innovative Extraction Techniques Using Deep Eutectic Solvents and Analytical Methods for the Isolation and Characterization of Natural Bioactive Compounds from Plant Material», Plants, 9(11), p. 1428. Disponible en: https://doi.org/10.3390/plants9111428.
Karal, M. A. S., Billah, M. M. y Ahamed, M. K. (2024) «Determination of pore edge tension from the kinetics of rupture of giant unilamellar vesicles using the Arrhenius equation: effects of sugar concentration, surface charge and cholesterol», Physical Chemistry Chemical Physics, 26(7), pp. 6107–6117. Disponible en: https://doi.org/10.1039/d3cp04451c.
Kumar, K., Srivastav, S. y Sharanagat, V. S. (2020) «Ultrasound assisted extraction (UAE) of bioactive compounds from fruit and vegetable processing by-products: A review», Ultrasonics Sonochemistry, 70, p. 105325. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2020.105325.
Lezoul, N. E. H., Belkadi, M., Habibi, F. y Guillén, F. (2020) «Extraction Processes with Several Solvents on Total Bioactive Compounds in Different Organs of Three Medicinal Plants», Molecules, 25(20), p. 4672. Disponible en: https://doi.org/10.3390/molecules25204672.
Liu, Y., Wang, S., Niu, X., Yin, M., He, Z., Hou, J., Zhou, T., Wang, W. y Luo, Y. (2022) «Vertical distribution and health risk assessment of heavy metals in soils around tin ore areas in Yunnan, China», International Journal Of Environmental & Analytical Chemistry, pp. 1–14. Disponible en: https://doi.org/10.1080/03067319.2022.2128794.
López-Quiroga, E., Prosapio, V., Fryer, P. J., Norton, I. T. y Bakalis, S. (2019) «Model discrimination for drying and rehydration kinetics of freeze-dried tomatoes», Journal Of Food Process Engineering, 43(5). Disponible en: https://doi.org/10.1111/jfpe.13192.
Luna-Fox, S., Uvidia-Armijo, J. H. y Rivera-Barreto, J. (2024) «Kinetic study of solid-liquid extraction of caffeine in Ilex guayusa Loes.», Revista de la Facultad de Agronomía (LUZ), 41(3), p. e244128. Disponible en: https://doi.org/10.47280/RevFacAgron(LUZ).v41.n3.08.
Mazumder, K., Nabila, A., Aktar, A. y Farahnaky, A. (2020) «Bioactive Variability and In Vitro and In Vivo Antioxidant Activity of Unprocessed and Processed Flour of Nine Cultivars of Australian lupin Species: A Comprehensive Substantiation», Antioxidants, 9(4), p. 282. Disponible en: https://doi.org/10.3390/antiox9040282.
Meneses, M. Á., Guzmán, J., Cabrera, J., Magallanes, J., Valarezo, E. y Guamán-Balcázar, M. D. C. (2024) «Green Processing of Ilex guayusa: Antioxidant Concentration and Caffeine Reduction Using Encapsulation by Supercritical Antisolvent Process», Molecules, 29(22), p. 5309. Disponible en: https://doi.org/10.3390/molecules29225309.
Min, J., Sarlus, H. y Harris, R. A. (2024) «Copper toxicity and deficiency: the vicious cycle at the core of protein aggregation in ALS», Frontiers In Molecular Neuroscience, 17. Disponible en: https://doi.org/10.3389/fnmol.2024.1408159.
Negrin, A., Long, C., Motley, T. J. y Kennelly, E. J. (2019) «LC-MS Metabolomics and Chemotaxonomy of Caffeine-Containing Holly (Ilex) Species and Related Taxa in the Aquifoliaceae», Journal Of Agricultural And Food Chemistry, 67(19), pp. 5687–5699. Disponible en: https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b07168.
Repajić, M., Cegledi, E., Zorić, Z., Pedisić, S., Garofulić, I. E., Radman, S., Palčić, I. y Dragović-Uzelac, V. (2021) «Bioactive Compounds in Wild Nettle (Urtica dioica L.) Leaves and Stalks: Polyphenols and Pigments upon Seasonal and Habitat Variations», Foods, 10(1), p. 190. Disponible en: https://doi.org/10.3390/foods10010190.
Serna-Jiménez, J., Torres-Valenzuela, L. y Villarreal, A. S., Roldan, C., Martín, M., Siles, J. y Chica, A. (2023) «Advanced extraction of caffeine and polyphenols from coffee pulp: Comparison of conventional and ultrasound-assisted methods», LWT, 177, p. 114571. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2023.114571.
Servicio Ecuatoriano de Normalización (INEN) (2013) NTE INEN 1122:2013 -- Requisitos del café soluble. Servicio Ecuatoriano de Normalización. Disponible en: [suspicious link removed].
Setiawan, B., Azra, J. M., Nasution, Z., Sulaeman, A. y Estuningsih, S. (2022) «Development of Freeze-Dried Coconut Drink and Its Nutrient Content, Sensory Profile, and Shelf Life», Journal Of Culinary Science & Technology, 22(4), pp. 787–803. Disponible en: https://doi.org/10.1080/15428052.2022.2079578.
Sobin, C., Gutiérrez-Vega, M., Flores-Montoya, G., Del Rio, M., Alvarez, J. M., Obeng, A., Avila, J. y Hettiarachchi, G. (2023) «Improving Equitability and Inclusion for Testing and Detection of Lead Poisoning in US Children», Milbank Quarterly, 101(1), pp. 48–73. Disponible en: https://doi.org/10.1111/1468-0009.12596.
Yan, H., Li, S., Zhong, J. y Li, B. (2023) «An Electrochemical Perspective of Aqueous Zinc Metal Anode», Nano-Micro Letters, 16(1). Disponible en: https://doi.org/10.1007/s40820-023-01227-x.
Yang, Y., Guan, M., Fang, M., Gu, Y., Yi, L. y Ren, D. (2024) «Simultaneous extraction and selective separation of catechins, caffeine and theanine from waste tea residue facilitated by citric acid-based deep eutectic solvent», Separation And Purification Technology, p. 130918. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2024.130918.