Extracción verde de compuestos fenólicos a partir de subproductos lignocelulósicos de la dehesa

La biomasa lignocelulósica constituye la fuente más abundante de materias primas renovables, de bajo costo y elevada densidad energética, aunque su aprovechamiento continúa siendo limitado. Este término engloba a la biomasa de origen vegetal presente en residuos de cultivos, subproductos agrícolas, desechos forestales y residuos sólidos urbanos.

En Extremadura, la biomasa lignocelulósica supone un recurso con elevado potencial energético, principalmente a partir de residuos agrícolas y forestales. Por tanto, su valorización, actualmente limitada, podría representar un importante impulso económico y social para la región. Esta región presenta, con sus dehesas y montes alcornocales, uno de los índices más grandes de biodiversidad vegetal del mundo, así como ser los segundos productores del sector agroalimentario en España.

Actualmente, los residuos forestales y agroalimentarios se utilizan de forma poco sostenible, por ello es necesario apostar por políticas basadas en la economía circular y bioeconomía como respuesta, basados en el aprovechamiento biotecnológico de los recursos naturales de este ecosistema, obteniendo soluciones basadas en la naturaleza a problemas intrínsecos (degradación de suelos, problemas de sanidad vegetal, etc.) a la vez que se obtienen productos de alto valor añadido para las industrias agroalimentaria y cosmética.

La extracción de biocompuestos a partir de biomasa constituye la base de numerosas investigaciones en el campo de los productos naturales. Uno de los compuestos extraíbles más importantes son los compuestos fenólicos, que se extraen con disolventes polares, como agua o etanol; siendo estas sustancias de gran interés debido a sus propiedades biológicas, como la actividad antioxidante, antitrombótica, antibacteriana, antialérgica, anticancerígena y antiinflamatoria.

El objetivo del presente estudio fue optimizar un proceso de extracción basado en la química verde, utilizando la técnica de extracción acelerada de disolventes, que ofrece una extracción rápida y eficiente, reduciendo el consumo de disolventes y el tiempo de proceso, se han optimizado los parámetros operativos del proceso como son temperatura, tiempo de extracción y tipo de disolvente, con el fin de maximizar el rendimiento y la calidad de los extractos obtenidos.

Esta investigación se ha desarrollado en el proyecto ECOAGRODEHESA que se enmarca en el Programa Operativo FEDER Extremadura 2021-2027. Actuación 1A1103. Desarrollo de la capacidad de investigación científica, desarrollo tecnológico e innovación, cofinanciado al 85%.

El estudio busca optimizar un proceso de extracción de compuestos fenólicos a partir de biomasas lignocelulósicas de Extremadura, concretamente subproductos de la industria corchera y jara, empleando técnicas de química verde mediante extracción acelerada de disolventes (ASE). Los objetivos fueron: valorar el potencial de estas biomasas como fuentes de compuestos bioactivos; optimizar temperatura, tiempo y proporción etanol/agua del proceso ASE; cuantificar los fenoles totales mediante Folin–Ciocalteu; determinar la actividad antioxidante con el método DPPH.

Para optimizar la extracción de compuestos fenólicos se aplicó una metodología de superficie de respuesta mediante un diseño central compuesto, que permitió evaluar simultáneamente el efecto e interacción de varias variables operativas. Se estudiaron parámetros del proceso ASE: temperatura (40–75 °C), tiempo (5–70 min) y proporción del disolvente (porcentaje etanol/agua destilada). Este diseño permitió construir un modelo predictivo para describir la relación entre los factores y las respuestas, e identificar las condiciones óptimas del proceso. Las variables respuesta fueron: (1) contenido total de fenoles, determinado por el método Folin–Ciocalteu y expresado como mg equivalentes de ácido gálico (GAE) por gramo de extracto; y (2) actividad antioxidante, evaluada mediante el método DPPH y expresada como mmol equivalentes de Trolox por gramo de extracto.

En los subproductos de corcho, el rendimiento de extracción aumentó con temperaturas altas (>75 °C), tiempos medios-largos (>35 min) y porcentaje de etanol intermedio (30–50%). El mayor contenido fenólico se obtuvo a temperaturas moderadas (45–60 °C) y etanol 30–54%, indicando sensibilidad térmica de los compuestos. La actividad antioxidante siguió la misma tendencia que los fenoles totales. Las condiciones óptimas fueron 60 °C, 35 min y 30–54% de etanol, equilibrando rendimiento y calidad.
En la jara, el rendimiento también creció con temperaturas elevadas (70–75 °C), tiempos de 35–60 min y etanol 27–50%. Los máximos fenoles aparecieron a ≈57 °C, tiempos > 40 min y bajo etanol (<27%), mostrando alta sensibilidad a la composición del disolvente. La actividad antioxidante aumentó a >57 °C, >35 min y etanol >27%. La condición óptima fue de 57 °C, 35 min y 27% de etanol, condición que maximiza la calidad antioxidante total del extracto y mantiene un rendimiento alto.