Optimization of seed oil extraction yield from vitis vinifera with supercritical CO2

Abstract

The extraction yield of Quebranta grape seed oil was optimized with the response surface method. Three factors were considered: pressure (Pbar), temperature (T) and CO2 flow (F). The response variables were the oil yield, peroxide value (POV) and anisidine. The seed was characterized, and the particle size was established for the oil extraction. The extractions were executed according to the RSM design and the oil yield, POV and anisidine were calculated. The composition of fatty acids was determined by gas chromatography and the antioxidant activity by reduction of the 1,1-diphenyl-2-picrylhydro-radical (DPPH) of the optimized oil obtained with CO2 and that extracted with hexane (control). The Pbar, T and F had significant effect on the oil yield, but did not have significant effect on the POV and anisidine. These results were promising to increase added value of the seed and pisco production residue because the oil contained 66.4 % of linoleic acid, 20.05 % of oleic acid and a Trolox equivalent antioxidant capacity of 7.8 mM.

Full text

Optimización del rendimiento de la extracción de aceite de semillas de Vitis vinifera con CO2 supercrítico 217
Rev Soc Quím Perú. 84(2) 2018
Recibido el 07-02-18
Aprobado el 17-07-18
OPTIMIZACIÓN DEL RENDIMIENTO DE LA EXTRACCIÓN DE
ACEITE DE SEMILLAS DE Vitis vinifera CON CO2 SUPERCRÍTICO
Maritza Barriga-Sánchez*a,b, Anna Churata Huancab, Óscar Tinoco Gómeza
RESUMEN
Se optimizó el rendimiento de la extracción de aceite de la semilla de uva, variedad
Quebranta,conelmétodosupercierespuesta(MSR),seconsiderarontresfactores:presión
(Pbar),temperatura(T)yujodeCO2(F),lasvariablesrespuestafueronelrendimientode
aceite,elvalorperóxido(POV)yanisidina.Secaracterizólasemillayestablecióeltamaño
de partícula de la semilla para la extracción de aceite. Se realizaron las extracciones según
el diseño MSR y se calcularon los rendimientos de aceite, POV y anisidina. Se determinó
la composición de ácidos grasos por cromatografía de gases y la actividad antioxidante por
reducción del radical 1,1-difenil-2-picrilhidrazil (DPPH) del aceite optimizado obtenido
con CO2ydelextraídoconhexano(testigo).LaPbar,TyFejercieronefectosignicativo
sobre el rendimiento, pero no ejercieron efecto sobre el POV y anisidina. Los resultados son
prometedores para añadir valor agregado a la semilla, residuo de la elaboración de pisco ya
queelaceitecontenía66,45%deácidolinoléico;20,05%deácidooleicoyunacapacidad
antioxidantede7,80mMequivalenteaTrolox.
Palabras clave: CO2 supercrítico, pisco, semilla de uva, aceite.
OPTIMIZATION OF SEED OIL EXTRACTION YIELD FROM
VITIS VINIFERA WITH SUPERCRITICAL CO2
ABSTRACT
The extraction yield of Quebranta grape seed oil was optimized with the response surface
method.Threefactorswereconsidered:pressure(Pbar),temperature(T)andCO2ow(F).
Theresponsevariablesweretheoilyield,peroxidevalue(POV)andanisidine.Theseedwas
characterized, and the particle size was established for the oil extraction. The extractions
were executed according to the RSM design and the oil yield, POV and anisidine were
calculated. The composition of fatty acids was determined by gas chromatography and
theantioxidant activity byreduction of the1,1-diphenyl-2-picrylhydro-radical (DPPH) of
a Doctorado de Ciencias Ambientales, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Av. Universitaria /Calle
Germán Amézaga 375, Lima 1, Perú, mbarriga@itp.gob.pe
b Dirección de Investigación, Desarrollo, Innovación y Transferencia Tecnológica, Instituto Tecnológico de la
Producción

Maritza Barriga-Sánchez, Anna Churata Huanca, Óscar Tinoco Gómez
218
Rev Soc Quím Perú. 84(2) 2018
the optimized oil obtained with CO2and that extractedwithhexane(control).ThePbar,T
andFhadsignicanteffectontheoilyield,butdidnothavesignicanteffectonthePOV
and anisidine. These results were promising to increase added value of the seed and pisco
production residue because the oil contained 66.4 % of linoleic acid, 20.05 % of oleic acid
andaTroloxequivalentantioxidantcapacityof7.8mM.
Key words: Supercritical CO2, pisco, grape seed, oil.
INTRODUCCIÓN
El pisco es el aguardiente obtenido exclusivamente por destilación de mostos frescos de
“uvaspisqueras”recientementefermentados,delaszonasdeproducciónreconocidasenel
Perú(NormaTécnicaPeruana),esunabebidatradicionaldelPerú.
Los reportes del Instituto Nacional de Estadística muestran producciones de pisco de 2827,8;
3434,5 y 3764,8 miles de litros durante el 2013, 2014 y 2015, respectivamente, generándose
grandes cantidades de residuo, conocido como orujo, el cual contiene piel, hollejo y semilla
de uva. En Ica lo acumulan fuera de las instalaciones de la planta procesadora de pisco o lo
destinanparacompostaje,oloquemancausandocontaminaciónambiental.Considerándose
queserequierede6a7kgdeuvaparaproducirunlitrodepisco1yqueel 6%delauva
correspondealassemillas,seestimaqueenel2015noseaprovecharon1581,2toneladasde
semillas,delasquesehubieraextraídoaproximadamente158tdeaceite.Elaceitedesemilla
de uva contiene 70 % de ácido linoléico y 15 % de ácido oleico2. El ácido linoléico es un
ácido graso esencial, no puede ser sintetizado por los humanos, tiene efectos favorables en
colesterolséricototal,tensiónarterialprocesosinamatoriosyserecomiendasuconsumoya
quelasustitucióndelosácidosgrasossaturadosporácidosgrasospolinsaturadosdisminuye
el riesgo de enfermedades coronarias3.
Además, los compuestos fenólicos de las uvas poseen actividad antioxidante y antimicrobiana
y juegan un rol en la prevención de enfermedades cardiovasculares, incluso del cáncer,
previene la peroxidación en lípidos del cerebro, del hígado y daños en el DNA en animales4. La
extracción con CO2 y alcohol de orujo de uva de la variedad uvina, residuo de pisco contiene
23±0,2gequivalentedeácidogálico/kgdeextracto5. Por otro lado, hay una tendencia para
mejorarprocesosquímicosenarmoníaconelambiente,comolatécnicadeextraccióncon
CO2 supercrítico. Su potencia solvente depende esencialmente de la naturaleza del soluto,
de la presión y temperatura del sistema2; resultando interesante el estudio de la extracción
con CO2 supercrítico del aceite de semilla de uva variedad Quebranta de Ica, residuo de la
elaboración de pisco, aun no existen estudios con esta tecnología de extracción en el Perú.
El objetivo del estudio fue optimizar el rendimiento de la extracción de aceite de la semilla
de uva con CO2supercríticoydeterminarlacalidad(POVyanisina)delaceitedecadauna
de las extracciones. Al aceite extraído con las condiciones óptimas y un aceite extraído con
hexanoselesdeterminaronelperldeácidosgrasos,capacidadantioxidanteyotrosanálisis
para evaluar la calidad de aceite.

Optimización del rendimiento de la extracción de aceite de semillas de Vitis vinifera con CO2 supercrítico 219
Rev Soc Quím Perú. 84(2) 2018
Donde:
R=%engdeaceite/100gsemillaseca
maceite =Pesodelaceite(g).
mss=Pesodelasemillasecamolidasometidaaextracción.
Análisis estadísticos
SeusóelsoftwareestadísticoMinitab®(versión17,USA).
Se compararon las medias de los grupos de semillas con la prueba T de student y nivel de
conanzade95%.
La optimización del rendimiento de aceite con CO2 supercrítico fue realizado con metodología
supercierespuesta(MSR) se considerarontresfactores:presión, temperatura yujo,los
nivelessuperioreseinferioresdelosfactores(tabla1)fueronestablecidossegúnresultados
de las pruebas preliminares, los parámetros supercríticos del CO2 y el funcionamiento del
extractor supercrítico.
PARTE EXPERIMENTAL
Materiales y métodos
Se colectaron 60 kg de orujo (semillas, hollejo y piel) de uva (Vitis vinifera) variedad
Quebrantadonadoporlabodegaprocesadorade“pisco”Yanquiza,Subtanjalla,Ica(Latitud
14° 1'17.82"S. Longitud 75° 44'35.43"O), se mantuvo la cadena de frío hasta su llegada
a Lima al laboratorio de sicoquímica del Instituto Tecnológico de la Producción (ITP),
dondeelorujofuecolocadoen las bandejas delsecador deairefrío(Asahi,OhiyaNishi-
Ku,Japón)a25°Cdurante36horashasta13%dehumedad,elhollejoypieldeuvafueron
separadosconeltamizdeaceroinoxidable(KMTestingsieve,Japón)de7mmdeabertura.
Las semillas fueron sometidas a secado a 40 °C por 6 horas en una estufa de convección
forzada(Venticell,USA)hastaunahumedadmenora7%.Finalmente,lassemillasfueron
envasadasalvacíoenbolsasdepolietilenoyguardadasenrefrigeración(5±1°C)hastasu
posterior uso.
Loscontenidos deproteínas (factor 6,25),humedad, grasa(éter dietílico)y cenizas dela
semilla de uva, fueron determinados por duplicado según los métodos establecidos por la
AsociacióndeQuímicosAnalíticosOciales(AOAC).
Tamaño de partícula de la semilla de uva en la extracción con CO2 supercrítico
Conla nalidad demejorarel rendimiento, setrituró la semillaconun molino(IkaA11,
USA),sesepararondosgrupos,elprimeroquepasóeltamizde1mm(Retsch,Alemania)
ysequedóretenidoeneltamizde0,85mmyelsegundogrupopasóeltamizde0,71mm
(Mesh25).Serealizaronextraccionesdeaceiteportriplicadodecadagrupo a300bar,45
°Cyujode70g/min,(condicionesrecomendadasporelfabricantedelequipo),durante2
horas.Sedeterminóelrendimiento(R)usandolaecuación1
4
(Asahi, Ohiya Nishi-Ku, Japón) a 25 °C durante 36 horas hasta 13 % de humedad, el
hollejo y piel de uva fueron separados con el tamiz de acero inoxidable (KM Testing
sieve, Japón) de 7 mm de abertura. Las semillas fueron sometidas a secado a 40 °C por
6 horas en una estufa de convección forzada (Venticell, USA) hasta una humedad
menor a 7 %. Finalmente, las semillas fueron envasadas al vacío en bolsas de
polietileno y guardadas en refrigeración (5 ± 1 °C) hasta su posterior uso.
Los contenidos de proteínas (factor 6,25), humedad, grasa (éter dietílico) y cenizas de la
semilla de uva, fueron determinados por duplicado según los métodos establecidos por
la Asociación de Químicos Analíticos Oficiales (AOAC).
Tamaño de partícula de la semilla de uva en la extracción con CO2 supercrítico
Con la finalidad de mejorar el rendimiento, se trituró la semilla con un molino (Ika A11,
USA), se separaron dos grupos, el primero que pasó el tamiz de 1 mm (Retsch,
Alemania) y se quedó retenido en el tamiz de 0,85 mm y el segundo grupo pasó el tamiz
de 0,71 mm (Mesh 25). Se realizaron extracciones de aceite por triplicado de cada grupo
a 300 bar, 45 °C y flujo de 70 g/min, (condiciones recomendadas por el fabricante del
equipo), durante 2 horas. Se determinó el rendimiento (R) usando la ecuación 1
….(1)
Donde:
R= % en g de aceite/100 g semilla seca
maceite = Peso del aceite (g).
mss =Peso de la semilla seca molida sometida a extracción.
Análisis estadísticos
Se usó el software estadístico Minitab® (versión 17, USA).
Se compararon las medias de los grupos de semillas con la prueba T de student y nivel
de confianza de 95 %.
La optimización del rendimiento de aceite con CO2 supercrítico fue realizado con
metodología superficie respuesta (MSR) se consideraron tres factores: presión,
temperatura y flujo, los niveles superiores e inferiores de los factores (tabla 1) fueron
establecidos según resultados de las pruebas preliminares, los parámetros supercríticos
del CO2 y el funcionamiento del extractor supercrítico.

Maritza Barriga-Sánchez, Anna Churata Huanca, Óscar Tinoco Gómez
220
Rev Soc Quím Perú. 84(2) 2018
Eneldiseñocompuestocentral(DCC)cadafactortenía5niveles(tabla1)y3réplicasenel
punto central, con un total de 17 experimentos.
Extracción del aceite
Con CO2 supercrítico: en el vaso de extracción de 29 mm de diámetro y 147 mm de longitud,
seañadió35±1gdesemillasecaymolida(mss),previamentepasadaporeltamizdemesh
25.Elvasofue colocado en elreactordelequipoextractor multisolvente 2802.0000 (Top
industrie,Francia).Enelsoftwareseprogramólatemperaturadelpre-calentador,reactory
separadoresyelujodelCO2, para llegar a la presión se usó una válvula en forma manual.
Luegodellegar alascondiciones de temperaturayujo y presióndeldiseño DCC (área
sombreadadelatabla2),seiniciólaextraccióndurantedoshoras.SedeterminóRsegúnla
ecuación 1.
Con hexano: se pesaron 5 a 6 g de semilla seca y molida y en un dedal fueron colocados en
lacámaradelsistema soxhlet, con120mldehexano (99,5 %v/v,JT.Baker,México).La
extracción duró seis horas. Se determinó R según la ecuación 1.
Determinaciones analíticas
Los ácidos grasos metilados del aceite optimizado y al extraído con hexano fueron
cuanticadosconelsoftwaredelcromatógrafodegases(PerkinElmerAutosystemXL,USA)
condetector tipo FID,columnaSupelcowax–10 (Merck,Alemania) de 30m de longitud,
0,25 mm de diámetro interno y 0,25 µm de espesor de película. Las condiciones de análisis
fueron: horno: 160-230 ºC, inyector: 250 ºC; detector: 270 ºC; la presión del hidrógeno 5
psi;split100:1;volumendeinyección2µl.Laidenticacióndelosácidosgrasosserealizó
conesteresmetílicosdeácidosgrasosFAME´s(Restek,Bellafonte.USA).Sereportaronlos
resultados como gramos de ácido graso/100 g de aceite.
Elvalorperóxido(POV),ácidosgrasoslibresyelíndicedeyodofuerondeterminadossegún
la AOAC y el valor de anisidina según la norma técnica peruana con el espectrómetro UV
visiblePerkinElmer(Lambda950,USA).
La capacidad antioxidante se realizó por reducción del radical 1,1-difenil-2-picrilhidrazil
(DPPH)(AlfaAesar,España),serealizaronlaslecturasa515nmconelespectrómetroUV
visiblePerkinElmer(Lambda950,USA),seexpresóenmMequivalentetrolox.
5
En el diseño compuesto central (DCC) cada factor tenía 5 niveles (tabla 1) y 3 réplicas
en el punto central, con un total de 17 experimentos.
Tabl a 1. Niveles de los factores del diseño compuesto central.
Variable
Niveles
-α=-1,68
-1
0
1
α=1,68
Presión (P) bar
142,7
170
210
250
277,3
Temperatura (T)°C
33,2
40
50
60
66,8
Flujo (F) g/min
23,2
30
40
50
56,8
Extracción del aceite
Con CO2 supercrítico: en el vaso de extracción de 29 mm de diámetro y 147 mm de
longitud, se añadió 35 ± 1 g de semilla seca y molida (mss), previamente pasada por el
tamiz de mesh 25. El vaso fue colocado en el reactor del equipo extractor multisolvente
2802.0000 (Top industrie, Francia). En el software se programó la temperatura del
pre-calentador, reactor y separadores y el flujo del CO2, para llegar a la presión se usó
una válvula en forma manual. Luego de llegar a las condiciones de temperatura y flujo y
presión del diseño DCC (área sombreada de la tabla 2), se inició la extracción durante
dos horas. Se determinó R según la ecuación 1.
Con hexano: se pesaron 5 a 6 g de semilla seca y molida y en un dedal fueron colocados
en la cámara del sistema soxhlet, con 120 ml de hexano (99,5 % v/v, JT.Baker,
México). La extracción duró seis horas. Se determinó R según la ecuación 1.
Determinaciones analíticas
Los ácidos grasos metilados del aceite optimizado y al extraído con hexano fueron
cuantificados con el software del cromatógrafo de gases (Perkin Elmer Autosystem XL,
USA) con detector tipo FID, columna Supelcowax–10 (Merck, Alemania) de 30 m de
longitud, 0,25 mm de diámetro interno y 0,25 µm de espesor de película. Las
condiciones de análisis fueron: horno: 160-230 ºC, inyector: 250 ºC; detector: 270 ºC; la
presión del hidrógeno 5 psi; split 100:1; volumen de inyección 2 µl. La identificación de
los ácidos grasos se realizó con esteres metílicos de ácidos grasos FAME´s (Restek,
Bellafonte. USA). Se reportaron los resultados como gramos de ácido graso/100 g de
aceite.
Tabla 1. Niveles de los factores del diseño compuesto central.

Optimización del rendimiento de la extracción de aceite de semillas de Vitis vinifera con CO2 supercrítico 221
Rev Soc Quím Perú. 84(2) 2018
Figura 1. Rendimiento de aceite con CO2 supercrítico de las semillas de uva con diferentes
tamaños de partícula.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Las semillas de uva variedad quebranta contenían 6,49 ± 0,09% de agua, 12,47± 0,32%
degrasa cruda(extracciónconéterdietílico).Losvaloresdegrasa fueronsuperioresalos
encontrados por Özcan et al.6 y similares a los encontrados por otros autores7.
Tamaño de partícula en la extracción supercrítica
Los contenidos de aceite extraídos con CO2 supercrítico de la semilla de 0,85-1mm eran
inferioresqueelcontenidodegrasacruda,losbajosrendimientossedebenaqueelaceite
quedóretenidoenelinteriordelaspartículas.Seobtuvieronmayoresrendimientosdeaceite
con tamaños de partículas < 0,71 mm (Fig. 1), debido a que existe mayor supercie de
contacto con CO2 supercrítico facilitando la mayor solubilización y extracción del aceite de
la semilla. Este resultado coincide con Fiori et al8,quienesobtuvieronmayoresrendimientos
con partículas de 0,39 a 0,5 mm.
Análisis del DCC de optimización de la extracción de aceite con CO2 supercrítico
Lapresión(Pbar),temperatura(T),ujo(F)ylainteracciónentreellosejercieronunefecto
signicativo(P<0,05)sobreelrendimientodeaceite(tabla2).Elcoecientededeterminación
delmodelofuede96,73%,indicandoqueelmodelopredictivofuealtamentesignicativo.
Elanálisisderegresióndesupercierespuestareportaelmodelopredictivodeoptimización
R=-23,4+0,1973P-0,614T+1,134F+0,000444P2+0,003559PxT-0,002690PxF-
0,00838 TxF
Porotrolado,lapresión,temperatura,ujonopresentaronunefectosignicativosobrelos
valores de POV y anisidina del aceite extraído con CO2supercrítico(valoresdeANOVAno
mostrados(P>0,05).
6
El valor peróxido (POV), ácidos grasos libres y el índice de yodo fueron determinados
según la AOAC y el valor de anisidina según la norma técnica peruana con el
espectrómetro UV visible Perkin Elmer (Lambda 950, USA).
La capacidad antioxidante se realizó por reducción del radical 1,1-difenil-2-
picrilhidrazil (DPPH) (Alfa Aesar, España) , se realizaron las lecturas a 515 nm con el
espectrómetro UV visible Perkin Elmer (Lambda 950, USA), se expresó en mM
equivalente trolox.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Las semillas de uva variedad quebranta contenían 6,49 ± 0,09% de agua, 12,47± 0,32%
de grasa cruda (extracción con éter dietílico). Los valores de grasa fueron superiores a
los encontrados por Özcan et al.6 y similares a los encontrados por otros autores7.
Tamaño de partícula en la extracción supercrítica
Los contenidos de aceite extraídos con CO2 supercrítico de la semilla de 0,85-1mm eran
inferiores que el contenido de grasa cruda, los bajos rendimientos se deben a que el
aceite quedó retenido en el interior de las partículas. Se obtuvieron mayores
rendimientos de aceite con tamaños de partículas < 0,71 mm (Fig. 1), debido a que
existe mayor superficie de contacto con CO2 supercrítico facilitando la mayor
solubilización y extracción del aceite de la semilla. Este resultado coincide con Fiori et
al8, quienes obtuvieron mayores rendimientos con partículas de 0,39 a 0,5 mm.
Figura 1. Rendimiento de aceite con CO2 supercrítico de las semillas
de uva con diferentes tamaños de partícula.
Análisis del DCC de optimización de la extracción de aceite con CO2 supercrítico
La presión (Pbar), temperatura (T), flujo (F) y la interacción entre ellos ejercieron un
efecto significativo (P <0,05) sobre el rendimiento de aceite (tabla 2). El coeficiente de
0
2
4
6
8
10
12
14
< 0.71 mm 0.85 - 1.00mm
Rendimiento % (R) g ace ite/100 g
semilla seca
Tamaño de partícula (mm)

Maritza Barriga-Sánchez, Anna Churata Huanca, Óscar Tinoco Gómez
222
Rev Soc Quím Perú. 84(2) 2018
7
determinación del modelo fue de 96,73 %, indicando que el modelo predictivo fue
altamente significativo. El análisis de regresión de superficie respuesta reporta el
modelo predictivo de optimización
R = -23,4 + 0,1973 P - 0,614 T + 1,134 F+ 0,000444 P2+ 0,003559 PxT - 0,002690 PxF - 0,00838 TxF
Por otro lado, la presión, temperatura, flujo no presentaron un efecto significativo sobre
los valores de POV y anisidina del aceite extraído con CO2 supercrítico (valores de
ANOVA no mostrados (P >0,05).
Tabla 2. Diseño compuesto central (DCC) y variables respuesta
Experim entos
Variable independiente Variable dependiente
Presión
(bar)
Temperatura
(°C)
Flujo
(g/min)
R g
aceite/100g
POV
mequi vO2/kg
Anisidina
1 170 40 30
7,18
0,77
5,32
2 250 40 30
13,75
2,06
3,17
3 170 60 30
2,37
1,88
4,46
4 250 60 30
12,95
1,27
4,34
5 170 40 50
14,19
1,12
4,20
6 250 40 50
14,77
0,48
3,05
7 170 60 50
4,34
0,71
4,32
8 250 60 50
12,30
0,18
3,30
9 142,7 50 40 3,69 0,54 3,70
10 277,3 50 40
14,7 6
0,68
3,30
11 210 33,2 40
13,20
2,30
2,94
12 210 66,8 40
7,49
2,30
3,20
13 210 50 23,2
7,37
1,19
4,01
14
210
50
56,8
13,95
1,90
2,34
15
210
50
40
11,70
2,34
2,16
16
17
210
210
50
50
40
40
12,37
12,01
1,34
1,70
2,31
2,25
Aizpurua et al.9 mencionaron que la temperatura y tiempo no ejercieron efecto en el
rendimiento de aceite en semilla de uva pero que el flujo y presión sí fueron
significativos, caso contrario se demostró en este trabajo la temperatura sí ejerció efecto
sobre el rendimiento de aceite, sin embargo, la temperatura óptima de Aizpurua et al.9
fue muy cercana a la que se encontró en este trabajo.
Tabla 2. Diseñocompuestocentral(DCC)yvariablesrespuesta.
Tabla 3. ANOVAdelaregresióndesupercierespuestaP,TyFversuselrendimiento(R)
(gaceite/100gdesemilladeuvadeshidratada).
Aizpurua et al.9 mencionaron que la temperatura y tiempo no ejercieron efecto en el
rendimientodeaceiteensemilladeuvaperoqueelujoypresiónsífueronsignicativos,
caso contrario se demostró en este trabajo la temperatura sí ejerció efecto sobre el rendimiento
de aceite, sin embargo, la temperatura óptima de Aizpurua et al.9fuemuycercanaalaquese
encontró en este trabajo.
8
Tabl a 3. ANOVA de la regresión de superficie respuesta P, T y F versus el
rendimiento (R) (g aceite/100 g de semilla de uva deshidratada).
Fuente
GL
Suma
cuadrados
Suma
medias
Valor
F
Valor
P
Modelo
9
271,542
30,171
42,59
0
Lineal
3
229,762
76,587
108,11
0
Presi ón
1
143,655
143,655
202,77
0
Temperatura
1
55,552
55,552
78,41
0
Flujo
1
30,556
30,556
43,13
0
Cuadrático
3
10,679
3,56
5,02
0,036
PxP
1
9,737
9,737
13,74
0,008
TxT
1
3,231
3,231
4,56
0,07
FxF
1
2,012
2,012
2,84
0,136
Interac ción
3
31,1
10,367
14,63
0,002
PxT
1
16,216
16,216
22,89
0,002
PxF
1
9,265
9,265
13,08
0,009
TXF
1
5,619
5,619
7,93
0,026
Error
7
4,959
0,708
Lack-of-Fit
5
4,737
0,947
8,54
0,108
Error
2
0,222
0,111
Total
16
276,501
GL: grados de libertad
A mayores temperaturas (>60 °C) el R de extracción de aceite es minimo o nulo,
inclusive a mayores flujos no se mejora el rendimiento, pero a temperaturas menores y
mayor flujo de CO2 se obtienen mayores R (figuras 2a y 3a). Otra manera de lograr
elevados rendimientos es a altas presiones y mayores flujos (figuras 2b y 3b), a baja
temperatura y en el rango de las presiones en estudio también se obtiene mayor R, pero
a alta temperatura se requiere mayor presión (Figs. 2c y 3c), esas condiciones de
temperatura y presión permiten aumentar la densidad de CO2. Se requiere densidades de
CO2 de 0,8 g/ml o mayores para la extracción de lípidos y para lograr esa densidad se
debe elevar la presión a medida que la temperatura sea mayor10.

Optimización del rendimiento de la extracción de aceite de semillas de Vitis vinifera con CO2 supercrítico 223
Rev Soc Quím Perú. 84(2) 2018
Figura 2. Diagramasupercierespuestaa)EfectodelaTyFa210bar.b)EfectodePyF
a50°C.c)EfectodeaPyTa40gCO2/min
Figura 3. Diagramadecontornoderendimientodeaceitea)Efectodelujoy
temperaturaa210bar.b)Efectodelatemperaturaypresióna40gCO2/minc)Efecto
delujoypresióna50°C
Amayorestemperaturas(>60°C)elRdeextraccióndeaceiteesminimoonulo,inclusivea
mayoresujosnosemejoraelrendimiento,peroatemperaturasmenoresymayorujode
CO2seobtienenmayoresR(guras2ay3a).Otramaneradelograrelevadosrendimientos
esaaltaspresionesymayoresujos(guras2by3b),abajatemperaturayenelrangode
laspresiones en estudiotambién se obtienemayor R,peroa altatemperaturase requiere
mayorpresión(Figs.2cy3c),esascondicionesdetemperaturaypresiónpermitenaumentar
la densidad de CO2.SerequieredensidadesdeCO2 de 0,8 g/ml o mayores para la extracción
delípidosyparalograresadensidadsedebeelevarlapresiónamedidaquelatemperatura
sea mayor10.
9
Figura 2. Diagrama superficie respuesta a) Efecto de la T y F a 210 bar. b) Efecto de P y F a 50
°C. c) Efecto de a P y T a 40 g CO2/min
Figura 3. Diagrama de contorno de rendimiento de aceite a) Efecto del flujo y temperatura a
210 bar. b) Efecto de la temperatura y presión a 40 g CO2/min c) Efecto del flujo y presión a
50 °C
Los parámetros optimizados del rendimiento de aceite fueron 188 bar, 33,5 °C y 57
g/min, con esa condición se obtuvo un rendimiento de 16,5 ± 0,4 %, superior al R
obtenido con hexano (14,45 ± 0,29 %), a la grasa cruda de la semilla obtenido con éter
dietilico (12,47± 0,4 %) y a los encontrados por Passos et al.11.
c
b
b
c
a
a
9
Figura 2. Diagrama superficie respuesta a) Efecto de la T y F a 210 bar. b) Efecto de P y F a 50
°C. c) Efecto de a P y T a 40 g CO2/min
Figura 3. Diagrama de contorno de rendimiento de aceite a) Efecto del flujo y temperatura a
210 bar. b) Efecto de la temperatura y presión a 40 g CO2/min c) Efecto del flujo y presión a
50 °C
Los parámetros optimizados del rendimiento de aceite fueron 188 bar, 33,5 °C y 57
g/min, con esa condición se obtuvo un rendimiento de 16,5 ± 0,4 %, superior al R
obtenido con hexano (14,45 ± 0,29 %), a la grasa cruda de la semilla obtenido con éter
dietilico (12,47± 0,4 %) y a los encontrados por Passos et al.11.
c
b
b
c
a
a

Maritza Barriga-Sánchez, Anna Churata Huanca, Óscar Tinoco Gómez
224
Rev Soc Quím Perú. 84(2) 2018
Los parámetros optimizados del rendimiento de aceite fueron 188 bar, 33,5 °C y 57 g/min,
con esa condición se obtuvo un rendimiento de 16,5 ± 0,4 %, superior al R obtenido con
hexano(14,45±0,29%),alagrasacrudadelasemillaobtenidoconéterdietilico(12,47±
0,4%)yalosencontradosporPassoset al.11.
Perl de ácidos grasos
Losácidosgrasosencontradosdemayoramenorporcentajefueron:linoléico(18:2),oléico
(18:1),palmítico(16:0),esteárico(18:0),yenpequeñascantidadesellinolénico(18:3)(tabla
4),estuvieronenelrangoencontradoporotrosautores6 y dentro de los rangos establecidos
por el Codex Stan 210-1999. El resultado es prometedor para la valorización de la semilla
de uva del residuo de elaboración de pisco, los ácidos grasos linoléico y oleico son de alto
valor nutricional9
Valores de POV, anisidina, acidez libre e índice de yodo del aceite optimizado extraído
con CO2 supercrítico en comparación con el aceite extraído con hexano
Los valores de POV del aceite extraído con CO2 estuvieron debajo del límite (15
miliequivalentesdeO2/kgaceite)establecidoporelCodexStan210-1999,inclusoelaceite
extraídoalamayortemperatura(66,8°C),debidoaqueenestatécnicadeextracciónelCO2
solubiliza el aceite de la semilla, se separa el CO2 con el aceite y pasa a un separador con
menor temperatura, y el aceite es colectado, en este caso, el aceite no tiene una exposición
prolongada al calor en comparación con la técnica de extracción con hexano. En la tabla 5
seobservaqueelaceiteextraídoconhexanosuperóellímiteestablecidoporelCodexStan
210-1999, similar resultado al obtenido por Franco-Mora et al.12, los altos valores de POV es
unaconsecuenciadelprocesodeextracciónconsolventequefavoreceladescomposiciónde
las cadenas de triglicéridos debido a la exposición prolongada a alta temperatura, acelerando
el proceso de oxidación y afectando la calidad del aceite12. La técnica de extracción de aceite
inuyeenelvalorperóxido,elaceiteobtenidomedianteprensamecánicapresentavalores
bajos de POV13.
En este trabajo los resultados de los valores de acidez y anisidina de ambas extracciones
(tabla5)fueronmenoresqueellímiteestablecidoporelCodexStan210-1999yCodexon
Fats and Oils14.
10
Perfil de ácidos grasos
Los ácidos grasos encontrados de mayor a menor porcentaje fueron: linoléico (18:2),
oléico (18:1), palmítico (16:0), esteárico (18:0), y en pequeñas cantidades el linolénico
(18:3) (tabla 4), estuvieron en el rango encontrado por otros autores6 y dentro de los
rangos establecidos por el Codex Stan 210-1999. El resultado es prometedor para la
valorización de la semilla de uva del residuo de elaboración de pisco, los ácidos grasos
linoléico y oleico son de alto valor nutricional9
Tabla 4. Perfil de ácidos grasos del aceite de semilla de uva
en g ácidos graso/100 g aceite
Ácido graso
CO2
Hexano
C 16:0 (Palmítico)
6,71±0,2
7,52±0,4
C 18:0 (Esteárico)
4,81± 0,3
4,44±0,5
C 18:1 w-9 (Oleico)
20,17±0,3
19,65±0,4
C 18:2 w-6 (Linoléico)
66,69± 0,9
66,69±0,4
C 18:3 w-3 (a-Linolénico)
0,31±0,1
0,30±0,1
C 20:0 ( Araquídico)
0,21±0,1
0,16±0,1
Valores de POV, anisidina, acidez libre e índice de yodo del aceite optimizado
extraído con CO2 supercrítico en comparación con el aceite extraído con hexano
Los valores de POV del aceite extraído con CO2 estuvieron debajo del límite (15
miliequivalentes de O2/kg aceite) establecido por el Codex Stan 210-1999, incluso el
aceite extraído a la mayor temperatura (66,8°C), debido a que en esta técnica de
extracción el CO2 solubiliza el aceite de la semilla, se separa el CO2 con el aceite y pasa
a un separador con menor temperatura, y el aceite es colectado, en este caso, el aceite no
tiene una exposición prolongada al calor en comparación con la técnica de extracción
con hexano. En la tabla 5 se observa que el aceite extraído con hexano superó el límite
establecido por el Codex Stan 210-1999, similar resultado al obtenido por Franco-Mora
et al.12, los altos valores de POV es una consecuencia del proceso de extracción con
solvente que favorece la descomposición de las cadenas de triglicéridos debido a la
exposición prolongada a alta temperatura, acelerando el proceso de oxidación y
afectando la calidad del aceite12. La técnica de extracción de aceite influye en el valor
peróxido, el aceite obtenido mediante prensa mecánica presenta valores bajos de POV13.
Tabla 4. Perldeácidosgrasosdelaceitedesemilladeuvaengácidosgraso/100gaceite.

Optimización del rendimiento de la extracción de aceite de semillas de Vitis vinifera con CO2 supercrítico 225
Rev Soc Quím Perú. 84(2) 2018
Tabla 5. CaracterísticasquímicasdelaceitedesemilladeuvaQuebrantaextraídoconCO2
supercríticoyporelmétodoconvencionalconelequiposoxhlet.
En relación al índice de yodo, el aceite extraído con CO2 presentó valor cercano al rango
inferior establecido por el Codex Stan 210-1999, Franco-Mora et al.12 encontraron en la
semilladeuvaelvalordeíndicedeyodode57,9g/100g,mencionaronquelosbajosvalores
corresponden a un aceite altamente poliinsaturado, en ese caso el aceite contenía 90 % de
ácidos grasos insaturados.
La capacidad antioxidante
La capacidad antioxidante del aceite extraído con CO2supercrítico(7,80mM equivalente
Trolox)yconhexano(7,26mMequivalenteaTrolox)delauvavariedadquebrantadelresiduo
del procesamiento de pisco, presentaron diferencia, posiblemente por efecto de la temperatura
elaceiteextraídoconhexanopresentómenorcapacidadantioxidante(aproximadamente7%
menos),porotrolado,GómezyHuacayo15 determinaron una mayor capacidad antioxidante
enelaceitedesemillasdeuvavariedadquebrantadeMajes(Arequipa)extraídoporprensado
enfrío(9,50mMequivalenteaTrolox),si bien es cierto la variedad deuva en estudio es
la misma, esta diferencia puede deberse a la diferencia en la técnica de extracción o a la
diferentezona decultivo de lauva y/oque la semilladel presentetrabajo es residuodel
procesamientodepisco,además,esimportantemencionarqueGómezyHuacayo15 lograron
unmenorrendimiento del aceite(7,2%) que equivaleal44 %encontradoenel presente
trabajo(16,5%).
CONCLUSIONES
- Elanálisisdeldiseñocentralcompuestopermitiódemostrarelefectosignicativodela
temperatura,presiónyujodeCO2, así como la interacción de ellos sobre el rendimiento
de aceite.
- Las condiciones óptimas de extracción de aceite de semilla de uva con CO2 supercrítico,
sugeridas por el método supercie respuesta, fueron 188 bar, 33,5 °C y 57 g/min,
logrando mejorar el rendimiento de extracción de aceite.
- Los contenidos de ácido linoléico y ácido oleico, así como la actividad antioxidante
del aceite de semilla de uva variedad Quebranta, son resultados prometedores para la
valorización de la semilla, residuo de la elaboración de pisco.
11
En este trabajo los resultados de los valores de acidez y anisidina de ambas extracciones
(tabla 5) fueron menores que el límite establecido por el Codex Stan 210-1999 y Codex
on Fats and Oils14.
En relación al índice de yodo, el aceite extraído con CO2 presentó valor cercano al
rango inferior establecido por el Codex Stan 210-1999, Franco-Mora et a l.12
encontraron en la semilla de uva el valor de índice de yodo de 57,9 g/100 g,
mencionaron que los bajos valores corresponden a un aceite altamente poliinsaturado,
en ese caso el aceite contenía 90 % de ácidos grasos insaturados.
Tabla 5. Características químicas del aceite de semilla de uva Quebranta extraído con CO2
supercrítico y por el método convencional con el equipo soxhlet
La capacidad antioxidante
La capacidad antioxidante del aceite extraído con CO2 supercrítico (7,80 mM
equivalente Trolox) y con hexano (7,26 mM equivalente a Trolox) de la uva variedad
quebranta del residuo del procesamiento de pisco, presentaron diferencia, posiblemente
por efecto de la temperatura el aceite extraído con hexano presentó menor capacidad
antioxidante (aproximadamente 7 % menos), por otro lado, Gómez y Huacayo15
determinaron una mayor capacidad antioxidante en el aceite de semillas de uva variedad
quebranta de Majes (Arequipa) extraído por prensado en frío (9,50 mM equivalente a
Trolox), si bien es cierto la variedad de uva en estudio es la misma, esta diferencia
puede deberse a la diferencia en la técnica de extracción o a la diferente zona de cultivo
de la uva y/o que la semilla del presente trabajo es residuo del procesamiento de pisco,
además, es importante mencionar que Gómez y Huacayo15 lograron un menor
rendimiento del aceite (7,2 %) que equivale al 44 % encontrado en el presente trabajo
(16,5 %).
Aceite de semillas de
uva Quebranta
Índice de peróxido
(mEq/kg)
Índice de
anisidina
Acidez libre (g
oleico/100g aceite)
Índice de yodo
(g/100g)
Extracción convencional
(hexano)
38,44 ± 0,44 3,06 ± 0,15
0,82 ± 0,04
130,48 ± 0,06
Extracción con CO2
supercrítico
2,40 ± 0,07 2,30 ± 0,20
1,55 ± 0,40
126,90 ± 0,73

Maritza Barriga-Sánchez, Anna Churata Huanca, Óscar Tinoco Gómez
226
Rev Soc Quím Perú. 84(2) 2018
AGRADECIMIENTO
LosautoresagradecenaInnovatePerúporelnanciamientodelacompradelequipoextractor
Multisolvente Proyecto 315- PNICP –EC-2014, así mismo se agradece al Ing. Jorge Torres
de la Cite Agroindustrial Ica por la recolección y envío de la muestra de orujo. Al Instituto
TecnológicodelaProducciónporbrindarlasfacilidadesdeusodelosequiposeinstalaciones.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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vitivinícola (CITEVID).  La uva y el pisco. Potencialidades productivas. [Internet]
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Optimización del rendimiento de la extracción de aceite de semillas de Vitis vinifera con CO2 supercrítico 227
Rev Soc Quím Perú. 84(2) 2018
13. NavasPB.Composiciónquímicadelaceitevirgenobtenidoporextracciónmecánicade
algunasvariedades(Vitis viniferaL.)conénfasisenloscomponentsminoritarios.Arch
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14. CODEX.ReportofThe25thSessionOfTheCodexCommitteeOnFatsAndOils.27
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15. Gómez A, Huacayo LM. Efecto del aceite de semilla de Vitis viníferaL.(Uva)sobrela
hipertensiónarterialexperimentalmenteinducidaenratas.[Tesisdegrado].Arequipa,
Perú: Universidad Católica de Santa María; 2014.