EVALUACIÓN DE CURCUMINOIDES, POLIFENOLES Y LA CAPACIDAD ANTIOXIDANTE
EN RESIDUOS DEL PROCESO DE DESTILACIÓN DE ACEITES ESENCIALES DE
CURCUMA LONGA
L.
Noriega et. al., 31–43
EVALUACIÓN DE CURCUMINOIDES,
POLIFENOLES Y LA CAPACIDAD
ANTIOXIDANTE EN RESIDUOS DEL PROCESO
DE DESTILACIÓN DE ACEITES ESENCIALES
DE CURCUMA LONGA L.
EVALUATION OF CURCUMINOIDS, POLYPHENOLS AND
ANTIOXIDANT CAPACITY IN RESIDUES FROM THE DISTILLATION
PROCESS OF ESSENTIAL OILS OF CURCUMA LONGA L.
Paco Noriega R.1,2*, Dangerlyn Gutiérrez1& Camila Tello1
Recibido: 17 de marzo 2023 / Aceptado: 28 de junio 2023
DOI: 10.26807/ia.v11i1.259
Palabras clave: aceites esenciales, capacidad antioxidante, Curcuma longa L.,
curcuminoides, residuo
Key words: antioxidant capacity, Curcuma longa L., curcuminoids, essential
oils, waste
31
1Universidad Politécnica Salesiana, Grupo de Investigación y Desarrollo en Ciencias Aplicadas a los Re-
cursos Biológicos, Quito-Ecuador (*correspondencia: pnoriega@ups.edu.ec; dgutierrezm@est.ups
.edu.ec; ctelloa@est.ups.edu.ec)
2Universidad Politécnica Salesiana, Maestría en Productos Farmacéuticos Naturales, Quito-Ecuador (pno-
riega@ups.edu.ec)
RESUMEN
Los desechos agroindustriales producidos en diversos procesos extractivos traen
como consecuencia la generación de problemas ambientales; uno de los pro-
cesos que generan miles de toneladas de biomasa anualmente es la destilación
de aceites esenciales, mismo del que se obtiene pequeñas cantidades del aceite
y elevadas cantidades de desechos. El aceite esencial de cúrcuma se comer-
cializa en todo el planeta, produciendo un pastel residual que en la mayoría
de los casos se desecha, sin considerar los metabolitos secundarios que aún
pueden ser reutilizados. En la presente investigación se cuantifica por métodos
espectrofotométricos los remanentes de curcuminoides y polifenoles de este
pastel residual, así como su capacidad antioxidante. En lo que respecta a la
presencia de metabolitos secundarios es destacable la concentración que aún
se conserva de curcuminoides en el residuo, los cuales se ven poco afectados
en el proceso de destilación, manteniendo una concentración de 51,750 ±
0,060 mg/g. Si consideramos el valor medicinal de estos metabolitos secunda-
rios, sería interesante analizar su posterior inserción en fármacos naturales; ade-
más, de la elevada capacidad antioxidante con índices de inhibición de la
oxidación (IC50) de 13,3 µg/mL usando la metodología del DPPH y 7,0 µg/mL
por la del ABTS. La concentración de compuestos fenólicos como flavonoides,
antocianinas y fenoles simples si se ve seriamente reducida, lo que era presu-
mible considerando que estos compuestos son termolábiles. Los resultados ob-
tenidos dan cuenta del valor metabólico que aún permanece en el pastel
residual generado en la destilación de la cúrcuma y de una posible reutilización
medicinal, industrial como colorantes o cosmética.
ABSTRACT
Agroindustrial wastes produced in various extractive processes cause and ex-
acerbate environmental problems. One process that generates thousands of tons
of biomass annually is the distillation of essential oils, where small quantities
of the oil and high amounts of waste are obtained. Turmeric essential oil is mar-
keted all over the planet. In the process, a residual cake is produced that is often
discarded without considering the secondary metabolites that can still be
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reused. This research quantifies the remaining curcuminoids and polyphenols
in the residual cake and their antioxidant activity by spectrophotometric meth-
ods. Concerning the presence of secondary metabolites, it is valid to highlight
the concentration of curcuminoids still preserved in the residue because these
are not significantly affected in the distillation process and therefore maintain
a concentration of 51.750 ± 0.060 mg/g, Considering the medicinal value of
these secondary metabolites, it would be interesting to analyze a later insertion
in natural drugs.The high antioxidant capacity with oxidation inhibition indexes
IC50 of 13.3 µg/mL using the DPPH methodology and 7.0 µg/mL by ABTS is
also noteworthy. The concentration of phenolic compounds such as flavonoids,
anthocyanins, and simple phenols was considerably reduced, which was to be
expected because these compounds are thermolabile. The results demonstrate
the metabolic value of the residual cake produced in the distillation of turmeric
and the possibility of medicinal or industrial reuse as dyes or cosmetics.
La cúrcuma es una especie vegetal
aromática originaria del sudeste de
Asia que se cultiva en grandes exten-
siones en zonas subtropicales y tropi-
cales de Australia y América del Sur
(Dosoky & Setzer, 2018). La es pecie
es altamente rica en metabo litos se-
cundarios, llegándose a identificar al-
rededor de 235, mismos que se
encuentran en su fracción volátil
(aceite esencial) y en su oleorresina
rica en polifenoles y curcuminoides
(Zhang et al., 2017). La esencia de
la cúrcuma posee moléculas de
tipo monoterpeno y sesquiterpeno,
espe cialmente: zingibereno, artu-
merona, α-turmerona, β-turmerona
y germacrona (Raina et al., 2002). La
concentración de polifenoles totales
es de alrededor de 40 mg/g en equi-
valentes de ácido gálico (Alafiatayo et
al., 2014), en donde los flavonoides
cons tituyen la mayor pro por ción
desta cándose la presencia de dihidro-
quercetina, quercetina y camferol
(Jian et al., 2015). Los metabolitos de
mayor interés en la planta son los
curcumi noides a los que se les atribu-
yen propiedades antioxidantes, inhi -
bien do la acción de los radicales
INTRODUCCIÓN
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supe róxido; anticancerígenas, supri-
miendo la promoción tumoral, espe-
cialmente en cáncer de colon;
antiinflamatorias, modulando varios
mediadores antiinflamatorios a través
de reacciones complejas en citosinas,
lípidos me diadores y enzimas; antimi-
crobianas, inhibiendo el crecimiento
de hogos y bacterias patógenas; anti -
es pasmódi cas, antiparasitarias en
con tra de va rios tipos de plasmodios
y en leishmaniasis, entre otras (Ali et
al., 2006).
Aunque, son varios los curcuminoi -
des contenidos en la cúrcuma, los
más abundantes son: curcumina (50-
60 %), demetoxicurcumina (20-30 %),
bisdemetoxicurcumina (7-20 %) y ci-
clocurcumina inferior al 3 % (Qui -
ñones et al., 2012).
La producción mundial de cúrcuma
para diversas finalidades es de alre -
dedor de 1.100.000,000 toneladas
anuales (Navarro & Arévalo 2021),
porcentaje de esta producción que
está dedicada a la extracción del
acei te esencial. En Ecuador empresas
como Aromavida o la Fundación
Chan kuap Recursos Para el Futuro,
producen y comercializan el aceite
esencial, el rendimiento del aceite
promedio es de aproximadamente un
3 % para cúrcuma deshidratada (Gui -
marães et al., 2020). Los desechos
producidos en el proceso general -
mente no son reutilizados y contri -
buyen a generar contaminación
ambiental, misma que conduce a: ge-
nerar gases de efecto invernadero,
dañar la estética natural, desmejorar
la salud de hombres y animales, eu-
trofizar los ecosistemas, etc. (Sharma
et al., 2019). En este estudio se logró
extraer aceite esencial de cúrcuma,
recuperar el pastel residual y analizar
los principios activos rema nentes y la
capacidad antioxidante de los mis-
mos, con la finalidad de valo rar sus
posibles aplicaciones far ma céuticas,
cosméticas e industriales.
MATERIALES Y MÉTODOS
Material vegetal
Los rizomas frescos de cúrcuma fue -
ron adquiridos en el mercado de
Puem bo, los mismos fueron previa -
mente cortados antes de la desti -
lación.
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Extracción del aceite esencial de cúr-
cuma
La metodología empleada fue la hi-
drodestilación, misma que es fre -
cuente en procesos de laboratorio a
pequeña escala (Rivera, 2009). En ca -
da proceso se emplearon 80 g de cúr -
cu ma fresca triturada en 200 mL de
agua destilada; destilación por 8 h. El
ensayo se realizó por cuadruplicado,
Figura 1.
Figura 1. Esquema de proceso
extracción del aceite esencial de Cur-
cuma longa L. por hidrodestilación
Cuantificación y procesamiento de
la biomasa
Una vez finalizado el proceso de hi-
drodestilación se obtuvo la biomasa
y el aceite esencial. El agua y la bio -
masa residual se separaron con la
ayuda de un tamiz, el residuo húme -
do se llevó a sequedad a 60 °C du -
rante 12 h, en una estufa ESCO_
OFA-54-8. Posteriormente, se deter -
minó la masa del residuo seco y su
humedad por desecación.
Determinación de los curcuminoides
totales
Se usó el procedimiento propuesto
por Sharma et. al, (2012), mismo que
construye una curva de calibración a
partir de serie de estándares de cur -
cumina en metanol y posterior análi -
sis de los curcuminoides en el re-
siduo vegetal previamente digerido
por 30 min en metanol. Los valores
de absorbancia de los estándares y
muestras se leyeron a una longitud de
onda de 420 nm, en un espectrofotó-
metro marca Jasco, modelo V-730, en
ensayos por triplicado.
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Determinación de fenoles totales
Los compuestos fenólicos totales fue-
ron cuantificados mediante la meto-
dología de Folin-Ciocalteu (F-C),
siguiendo la modificación propuesta
por (Noriega et al., 2014) para extrac-
tos vegetales, en la que varias solu-
ciones de concentración crecien te de
extractos de cúrcuma se some ten a la
reacción de F-C. Las lecturas en los
estándares de ácido gálico y en las
muestras se realizaron por triplicado
a 764 nm en un espectrofotómetro
marca Jasco, modelo V-730. La ex-
tracción de los fe noles en las mues-
tras se realizó con etanol al 50 % y al
90 %.
Evaluación de la capacidad anti -
oxidante
Para determinar la capacidad antioxi -
dante se usaron los métodos
espectrofo tométricos de DPPH (2,2-
difenil-1-picrilhidracilo) y el ABTS
(2,2’-Azinobis-3-etil-benzo-tiazolina-
6-ácido sulfónico), mismos que eva-
lúan la capacidad de inhi bición de la
oxidación de los radi cales DPPH y
ABTS al contacto con una molécula
(Yang et al., 2013; Noriega et al.,
2023). Se prepararon una serie de so-
luciones de extractos de cúrcuma en
etanol al 90 % y 50 % en contacto
con el radical respectivo, para poste -
riormente ser leídas en un espectro-
fotómetro marca Jasco, modelo
V-730 a la longitud de onda de 517
nm para el método DPPH y 734 para
el ABTS. Como control positivo se
usó soluciones de ácido ascórbico.
Con los valores de absorbancia re-
portados se calculó el porcentaje de
inhibición de la oxidación me diante
la siguiente ecuación:
AA: Absorbancia sin extracto de cúr-
cuma
AB: Absorbancia con extracto de cúr-
cuma
Usando la ecuación de la recta del
porcentaje de inhibición versus con-
centración de extracto se calcula ron
los IC50, mismos que se compa ran
para asignar y comparar la capacidad
antioxidante.
(1)
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Extracción de aceites esenciales de
cúrcuma
Del proceso de destilación de aceites
esenciales se obtuvo la mezcla de
aceites esenciales, el hidrolato (agua
de destilación remanente) y el pastel
residual. La Tabla 1, muestra los re-
sultados de las cuatro destilaciones
utilizando 80 g de cúrcuma. La mez-
cla de aceites esenciales obtenido es
un líquido aceitoso, ligeramente
amarillento y de olor picante. El ren-
dimiento promedio obtenido fue de
0,66 ± 0,08 (% volumen/peso).
RESULTADOS
Tabla No 1. Subproductos generados de la destilación
de los aceites esenciales de cúrcuma
Destilación Aceite esencial Pastel residual Hidrolato
(mL) (g) (mL)
1 0,60 76,08 196,00
2 0,45 77,10 194,00
3 0,49 76,90 193,00
4 0,57 76,94 196,00
Promedio 0,53 76,76 194,75
DS 0,069 0,458 1,5
Obtención del residuo seco
Los resultados de cantidad de masa
seca residual y humedad se presen-
tan en la Tabla 2. Se obtuvo un por-
centaje, a partir de la cantidad de
cúrcuma en cada proceso, de desti-
lación de 11,44 ± 0,33 %.
La humedad promedio del residuo es
aceptable ya que es inferior al 7 %,
lo que garantizaría su conservación
(Singh et al., 2010).
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Tabla 2. Cantidad de residuo seco y humedad del mismo
luego del tratamiento del pastel residual
Destilación Pastel residual Peso seco % Humedad
(g) (g) (MC)
1 76,08 8,93 4,32
2 77,10 9,46 5,51
3 76,90 8,96 6,64
4 76,94 9,24 4,71
Promedio 76,76 9,15 5,30
DS 0,458 0,251 1,02
Cuantificación de los curcuminoides
totales
Los resultados indican que el residuo
desecado luego del proceso de desti -
lación aún mantiene elevadas con -
cen traciones de curcuminoides tota-
les. Comparando los resultados con
aquellos analizados en la cúr cuma
antes de la destilación se verifica una
leve pérdida de metabo litos secun -
darios, Tabla 3.
Tabla 3. Concentración de
curcuminoides en el residuo seco
y la cúrcuma antes de la destilación
(media ± DS, n=4, p < 0,05)
Muestra % mg/g
Residuo 5,18 ± 0,13 51,750 ± 0,065
Cúrcuma
antes de 5,23 ± 0,23 52,550 ± 0,123
la destilación
Cuantificación de polifenoles totales
A diferencia del ensayo anterior los
resultados indican una baja concen-
tración de polifenoles totales. En la
Tabla 4 se presentan los resultados en
extractos preparados con etanol al 50
y 90 %.
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Tabla 4. Concentración de polifenoles
totales (media ± DS, n=4, p < 0,05)
Tipo de extracto Polifenoles totales
(µg/g)
Extracto
(etanol 50 %) 659,18 ± 42,463
Extracto
(etanol 90 %) 435,42 ± 50,901
La disminución de la concentración
de estos metabolitos es significativa
pues la bibliografía indica valores
cercanos a los 60 mg/g (Saeed et al.,
2021).
Evaluación de la capacidad antioxi-
dante
La evaluación efectuada por las dos
metodologías ABTS y DPPH, indican
que el residuo aún mantiene una ele -
va da capacidad antioxidante. Los resul -
tados por ABTS indican un IC50 de
12,0 ± 0,1 µg/mL en etanol al 50 %,
7,0 ± 0.3 µg/mL en etanol al 90 % y
para el control positivo con ácido as-
córbico un valor de IC50 de 3,0 ± 0,0
µg/mL. Con el método DPPH valores
de IC50 de 17,2 ± 0,2 µg/mL en eta-
nol al 50 %, 13,3 ± 0,3 µg/mL en eta-
nol al 90 % y para el control positivo
con un I de 5,7 ± 0,0 µg/mL. La in-
terpretación de los valores del IC50 in-
dican que a menor IC50, mayor es su
capacidad antioxi dante. La Figura 2,
resume los resul tados obtenidos.
Figura 2. Capacidad antioxidante por
los métodos ABTS y DPPH
según el porcentaje de inhibición de la
oxidación en un 50% (IC50).
15
10
5
0
Ácido ascórbico
Muestra al 50 %
Muestra al 90 %
IC50 ABTS ug/mL
IC50 ABTS
Muestras
20
15
10
5
0
Ácido ascórbico
Muestra al 50 %
Muestra al 90 %
IC50 DPPH ug/mL
IC50 DPPH
Muestras
40
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Se obtuvo que el proceso de destila-
ción de aceites esenciales, para el
caso de particular de Curcuma longa
L., no afecta mayormente a la con-
centración de curcuminoides pre -
sentes en el residuo que esta actividad
genera, lo que sugiere que los curcu -
minoides no son moléculas que se
degradan a altas temperaturas (cer -
canas 100 °C), lo que hace posible
que permanezcan inalterados en el
pastel (residuo). Los polifenoles (fe -
nólicos simples, flavonoides y otros),
sí se ven afectados por el aumento de
temperatura, esto explica que en el
residuo hayan sido detectados a con-
centraciones diferentes a las que
están indicadas en la literatura cien -
tífica en la especie Cúrcuma longa,
cuyos valores son cercano a los 40
mg/mL (Alafiatayo et al., 2014), inclu-
sive mayor a los 60 mg/mL (Saeed et
al., 2020). Nuestros resultados indi-
can una disminución casi total de la
concentración, reportándose valo res
inferiores al 1mg/mL en todos los ex-
tractos.
De acuerdo con los valores de IC50 la
capacidad antioxidante en los extrac-
tos es mayor comparada con el con-
trol positivo (ácido ascórbico),
resultado que hemos asociado a la
alta concentración de curcuminoi-
des, que como es conocido son mo-
léculas antioxidantes. Los valores de -
tectados en los diversos extractos a
partir de los residuos poseen valores
de IC50 entre los 5,7 µg/mL a los 17,2
µg/mL; la bibliografía reporta valores
de IC50 por DPPH, en la especie sin
modificar, que oscilan entre 1 y 16
µg/mL (Tanvir et al., 2017).
DISCUSIÓN
CONCLUSIÓN
Los remanentes presentes en el pastel
residual que deja el proceso de des-
tilación de los aceites esenciales en la
planta Curcuma longa L., debido a la
elevada presencia de curcuminoides
totales, podrían tener un destino me-
dicinal y cosmético que aproveche
sus propiedades antiinflamatorias, an-
ticancerígenas, antimicrobia nas y an-
tioxidantes, que son conocidos en
estos metabolitos secundarios. Ac-
tualmente existe un gran mercado
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para productos farma céuticos de cúr-
cuma rica en curcu minoides desta-
cándose aquellos de naturaleza
antiinflamatoria. La ele vada capaci-
dad antioxidante encontrada en esta
investigación dejaría abierta la posi-
bilidad de incluirlos en cosméticos
anti-edad y protectores de la piel,
luego de evaluar la efica cia cosmé-
tica de los mismos. Adicio nalmente,
y como es conocido desde el punto
de vista industrial, estas moléculas
son empleadas como colo rantes na-
turales de baja toxi cidad y muy bien
toleradas por los seres humanos. Los
resultados de la investigación abren
una interesante alternativa de reutili-
zación de la biomasa generada en
una actividad agroindustrial que de-
bería ser apro vechada en aquellas
empresas ecua torianas que producen
aceites esen ciales.
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