Obtención de colorante a partir de semilla de aguacate

Abstract

La industria textil constituye una de las principales fuentes de contaminación del agua, debido en gran medida a los efluentes derivados del proceso de teñido de las telas. Los tintes sintéticos utilizados son químicos altamente tóxicos y contaminantes y, en multitud de ocasiones, se descartan sin realizar ningún tratamiento previo a los efluentes que los contienen. Como alternativa a estos tintes sintéticos, están resurgiendo los tintes naturales obtenidos a partir de flores, plantas o frutas, que dejaron de utilizarse a partir del siglo XIX al ser sustituidos por los tintes sintéticos debido a que su proceso de producción era costoso y tedioso.
Sin embargo, el uso de residuos tanto florales como alimentarios para la obtención de tintes naturales, puede suponer un paso adelante para potenciar su uso y reducir los costes de producción. En este trabajo se ha realizado un estudio preliminar del potencial uso del hueso de aguacate como materia prima para la obtención de un tinte natural.
Se ha comenzado con un estudio bibliográfico del hueso del aguacate, analizando su composición y encontrando en él una sustancia colorante, las antocianinas. Esta familia de compuestos, que cuenta con una gran variedad de sustancias, aporta colores desde el naranja hasta el azul, según el compuesto y su estabilidad, lo que depende del pH o la temperatura, entre otros. Además de esto, se han revisado los procesos de obtención de diferentes tintes naturales industriales basados en antocianinas existentes en la bibliografía y que se están desarrollando a partir de residuos alimentarios, analizando las diferentes técnicas que se utilizan para la extracción de dichos compuestos. De todas las técnicas, la más extendida es la extracción sólido-líquido con disolventes, existiendo dos grandes tipos de disolventes, los orgánicos, donde los principales utilizados son el agua, etanol, metanol y acetona y los eutécticos profundos, un nuevo tipo de disolvente que está emergiendo debido a sus propiedades. Los disolventes eutécticos profundos están formados por un compuesto aceptador y otro donador, y al combinarse se obtiene una mezcla cuyo punto de fusión es menor que los puntos de fusión de cada uno de los compuestos por separado, lo que permite tener que calentar menos el disolvente en su uso, característica especialmente importante en la extracción de sustancias termolábiles y que además permite reducir el coste en energía.
Utilizando un modelo de solvatación tipo COSMO (del inglés Conductor like Screening Model), que considera el efecto de un campo eléctrico sobre la distribución de carga de una molécula para simular el efecto del disolvente y obtener propiedades como la solubilidad o el coeficiente de reparto, se ha estudiado la extracción sólido-líquido de las antocianinas con disolventes orgánicos (agua, metanol, etanol y acetona) y con disolventes eutécticos (combinaciones de cloruro de colina y maltosa con ácido cítrico, ácido málico y ácido láctico). Las distribuciones electrónicas de las cuatro antocianinas más representativas de la familia se han determinado previamente mediante el software de Química Cuántica ADF, que está basado en la Teoría de Funcionales de la Densidad.
Las simulaciones realizadas consisten en estudios de la solubilidad de las diferentes antocianinas en los disolventes seleccionados, en primer lugar, y de estudios del coeficiente de reparto en extracciones sólido-líquido de las antocianinas presentes en el hueso del aguacate con aquellos disolventes que presentaban los mejores resultados en cuanto a solubilidad, en segundo lugar. Para simplificar los cálculos se ha supuesto que la fase sólida en la que esta disuelta la antocianina, el hueso de aguacate, está compuesta por diferentes hidratos sencillos, como la alfa-D-glucosa, alfa-D-galactosa, L-ribosa y L-fructosa. Las simulaciones se han llevado a cabo variando la temperatura, la composición del disolvente eutéctico, la fase en la que se encuentra disuelta la antocianina y el tipo de antocianina.
Los resultados obtenidos a partir de COSMO-SAC demuestran que el mejor disolvente es la acetona, especialmente cuando la fase en la que se encuentra disuelta la antocianina es la alfa-D-galactosa, siendo la extracción de cianidina y delfinidina, dos de las antocianinas estudiadas, las que ofrecen mejores resultados. En cuanto a los disolventes eutécticos, si bien los valores de rendimiento de extracción basados en el coeficiente de reparto, son menores, también ofrecen buenos resultados la extracción de delfinidina de la fase compuesta por alfa-D-glucosa mediante el disolvente formado por betaina + 1,2-butanediol y la extracción de peonidina de esta misma fase mediante el disolvente formado por cloruro de colina + ácido láctico. Este trabajo supone un buen punto de partida para el diseño del proceso de obtención de un tinte natural basado en la extracción de antocianinas.