Extracción asistida por microondas de compuestos fenólicos y antioxidantes para aplicaciones cosméticas mediante tecnología basada en polioles

Hoy en día, existe una tendencia mundial hacia la concienciación medioambiental en la industria de la belleza, lo que ha llevado a los fabricantes a centrarse en la tecnología verde para la extracción de componentes vegetales^{utilizando alternativas} sostenibles. Por lo general, los solventes tradicionales como el etanol, el metanol y el hexano se utilizan para extraer componentes fenólicos de las plantas y antioxidantes naturales². Sin embargo, la presencia de residuos de disolventes en los extractos de plantas supone un riesgo potencial para la salud humana, ya que provoca irritación de la piel y los ojos³, especialmente en lo que respecta a su aplicación prevista en los cosméticos. En consecuencia, es un desafío eliminar estos residuos de solventes de los extractos, un proceso que exige una inversión considerable en tiempo, energía y recursos humanos⁴. Recientemente, el agua sobrecalentada, los líquidos iónicos, los disolventes eutécticos profundos y los disolventes bioderivados han surgido como enfoques prometedores para la extracción con disolventes verdes⁵. Sin embargo, su uso sigue estando limitado por la separación de productos en procesos acuosos. Para hacer frente a estos desafíos, el desarrollo de extractos listos para usar surge como una solución viable⁶.

Los polioles se utilizan a menudo en formulaciones cosméticas como humectantes debido a su buena polaridad y capacidad para retener la humedad del medio ambiente⁷. Además, se pueden utilizar polioles como la glicerina, el propilenglicol, el butilenglicol, el metilpropanodiol, el isopentildiol, el pentilenglicol, el 1,2-hexanodiol y el hexilenglicol para las extracciones de plantas. Se consideran disolventes no tóxicos, biodegradables, respetuosos con el medio ambiente, no reactivos y seguros para su uso en la extracción de plantas⁸. Además, los polioles pueden soportar el calor generado durante la extracción asistida por microondas (MAE) debido a sus elevados puntos de ebullición y polaridad⁹. La Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA, por sus siglas en inglés) reconoce generalmente a estos polioles como productos químicos seguros (GRAS). A diferencia de los disolventes convencionales, como el etanol o el metanol, que pueden requerir una eliminación rigurosa del extracto debido a sus efectos potencialmente nocivos, los polioles ofrecen la ventaja de minimizar la energía, el tiempo y los costes asociados a^{los procesos de} eliminación de disolventes. Esto no solo agiliza el proceso de extracción, sino que también mejora la eficiencia general y la sostenibilidad del método de extracción. Investigaciones anteriores han empleado polioles como el propilenglicol y el butilenglicol como disolventes en la extracción de compuestos bioactivos de flores de Camellia sinensis ¹⁰ y pulpa de café¹¹, lo que revela un potencial significativo por su papel como disolventes alternativos sostenibles en el proceso de extracción de plantas. Por lo tanto, el desarrollo y la optimización continuos de un sistema de solventes polioles y agua tienen el potencial de avances significativos en química verde y prácticas industriales sostenibles.

Generalmente, los compuestos bioactivos que se encuentran en las plantas se sintetizan como metabolitos secundarios. Estos compuestos se pueden clasificar en tres grupos principales: terpenos y terpenoides, alcaloides y compuestos fenólicos¹². Se utilizan varios métodos de extracción en diferentes condiciones para aislar compuestos bioactivos específicos de las plantas. Los compuestos bioactivos de los materiales vegetales pueden extraerse utilizando técnicas convencionales o no convencionales. Los métodos tradicionales incluyen la maceración, la extracción por reflujo y la hidrodestilación, mientras que los métodos no convencionales consisten en la extracción asistida por ultrasonidos, la extracción asistida por enzimas, la extracción asistida por microondas (MAE), la extracción asistida por campo eléctrico pulsado, la extracción con fluidos supercríticos y la extracción con líquidos presurizados¹³. Estos métodos no convencionales están diseñados para mejorar la seguridad mediante la utilización de solventes y auxiliares más seguros, mejorando la eficiencia energética, evitando la degradación de los componentes bioactivos y reduciendo la contaminación ambiental¹⁴.

Además, MAE es una de las sofisticadas tecnologías verdes para extraer compuestos bioactivos de las plantas. Los procedimientos de extracción convencionales requieren cantidades significativas de tiempo, energía y altas temperaturas, que con el tiempo pueden degradar los compuestos bioactivos sensibles al calor¹³. A diferencia de las extracciones térmicas convencionales, MAE facilita la extracción de compuestos bioactivos al generar un calentamiento localizado dentro de la muestra, alterando las estructuras celulares y mejorando la transferencia de masa, aumentando así la eficiencia de la extracción de compuestos. El calor se transfiere desde el interior de las células vegetales mediante microondas, que operan sobre las moléculas de agua dentro de los componentes de la planta¹³. Además, MAE ha avanzado para mejorar la extracción y separación de compuestos activos, aumentando el rendimiento del producto, mejorando la eficiencia de la extracción, requiriendo menos productos químicos y ahorrando tiempo y energía, al tiempo que evita la destrucción de compuestos bioactivos¹⁵.

Esta investigación se centra en la extracción de compuestos fenólicos vegetales y antioxidantes naturales mediante extracción asistida por microondas (MAE) utilizando diferentes tipos de polioles como disolventes. Se determina el contenido fenólico total (TPC), el contenido total de flavonoides (TFC) y las actividades antioxidantes (DPPH, ABTS y FRAP) de los extractos de MAE a base de polioles. Además, el MAE a base de polioles se compara con el MAE utilizando disolventes convencionales como el agua y el etanol. Se espera que esta investigación contribuya al desarrollo de una tecnología de extracción ambientalmente sostenible para componentes naturales, promoviendo la sostenibilidad al reducir la dependencia de productos químicos peligrosos, acortando los tiempos de procesamiento y minimizando el consumo de energía en la producción de materias primas para aplicaciones potenciales dentro de la industria cosmética.