2018
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05072017
15032018
Universidad del Cauca, Colombia
José Luis Hoyos-Concha jlhoyos@unicauca.edu.co
Universidad del Cauca, Colombia
Resumen: El aceite de pescado es un producto industrial de alto valor nutricional, por su contenido de ácidos grasos poliinsaturados omega-3, valorados en la actualidad por sus efectos benéficos en la salud. En este artículo se revisan estudios y avances realizados desde el año 2000 en la extracción de aceite de pescado de diversas especies, su refinación y concentración de ácidos grasos. Las técnicas de extracción van desde tecnologías convencionales, como prensado húmedo y extracción por solventes, hasta otras propuestas más recientemente, como fluidos supercríticos y ensilaje de pescado. Así mismo, aunque la refinación se realiza con métodos tradicionales, existen nuevas tecnologías con potencial para aplicarse en aceite de pescado. Por otro lado, el interés en la concentración de ácidos omega-3 ha crecido y se han propuesto varias técnicas, como hibernación, métodos enzimáticos, fraccionamiento por fluidos supercríticos y por métodos cromatográficos, formación de complejos con urea y concentración por membranas. La información recopilada indica una tendencia a combinar diferentes tecnologías convencionales y emergentes, con el fin de mejorar los rendimientos y la pureza del producto obtenido.
Palabras clave:aceites de pescadoaceites de pescado, ácidos grasos poliinsaturados ácidos grasos poliinsaturados, extracción extracción, lípidos lípidos, purificación purificación.
Abstract: Fish oil is an industrial product of high nutritional value because of its Omega-3 polyunsaturated fatty acids content, currently valued for their beneficial effects on health. Studies and advances made since year 2000 on fish oil extraction from several fish species, its refining and polyunsaturated fatty acids concentration are reviewed in this article. Extraction techniques range from conventional technologies such as wet pressing and extraction using solvents, to more recently proposed technologies such as supercritical fluids and fish silage. Moreover, although refining is performed by traditional methods, there are new technologies with potential to be applied on fish oil. On the other hand, interest in omega-3 polyunsaturated fatty acids concentration has increased and several techniques such as winterization, enzymatic methods, supercritical fluids fractionation, complex formation with urea, fractionation by chromatographic methods and concentration by membranes have been proposed. The information collected indicates a trend to combine different conventional and emerging technologies to improve product yields and purity.
Keywords: fish oil, polyunsaturated fatty acids, extraction, lipids, purification.
Transformación y Agroindustria
Métodos de extracción, refinación y concentración de aceite de pescado como fuente de ácidos grasos omega 3
Methods of extraction, refining and concentration of fish oil as a source of omega-3 fatty acids
José Luis Hoyos-Concha jlhoyos@unicauca.edu.co
Recepción: 05/07/2017
Aprobación: 15/03/2018
El aceite de pescado es un producto industrial de gran valor nutricional, debido a su contenido de ácidos grasos poliinsaturados (agpi) omega 3 de cadena larga, como el docosahexaenoico (dha), el docosapentaenoico (dpa) y el eicosapentaenoico (epa), los cuales, en la actualidad, son altamente valorados por sus propiedades profilácticas y terapéuticas en el campo nutricional y de la salud. El aceite de pescado, que antes era un producto secundario de la obtención de harina de pescado usada para alimentación animal, es ahora reconocido como la fuente primaria de estos ácidos grasos (Valenzuela, Sanhueza, & De la Barra, 2012).
El contenido de epa y dha del aceite de pescado es un importante parámetro de calidad de este producto. Estos ácidos grasos se relacionan con diferentes funciones neuronales, y su ausencia se asocia a procesos inflamatorios diversos y al desarrollo precario de neuronas en pacientes humanos. Así mismo, se reconocen su efectos benéficos en enfermedades cardiovasculares (Coronado, Vega y León, Gutiérrez, García, & Díaz, 2006).
El aceite de pescado puede obtenerse de diferentes especies, dependiendo de la zona de producción. La materia prima está compuesta por tres fracciones mayoritarias, que incluyen sólidos, aceite y agua. El propósito es separar estos componentes en la mayor medida posible, obteniendo comúnmente harina y aceite de pescado (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura [fao], 1986). Los métodos para extraerlos incluyen cocción, uso de solventes y, recientemente, extracción mediante fluidos supercríticos, por vía enzimática y por ensilajes ácidos (también conocidos como químicos) o biológicos (Mbatia et al., 2010; Menegazzo, Petenuci, & Fonseca, 2014).
El aceite crudo contiene impurezas, que dependen del método de extracción utilizado (Chakraborty & Joseph, 2015a), y requiere un proceso de purificación para alcanzar las características de calidad que lo hagan aceptable para su consumo (Crexi, Legemann-Monte, Almeida de Souza, & De Almeida-Pinto, 2010).
Para lograr tales características, las distintas impurezas deben ser eliminadas mientras se mantienen la mayoría de los compuestos deseables, como los omega 3 y otros agpi, por lo que se requiere que el proceso de refinación esté diseñado para alcanzar este fin, minimizando pérdidas de aceite y maximizando la disponibilidad de los constituyentes benéficos (Vaisali, Charanyaa, Belur, & Regupathi, 2015).
El interés en una mayor concentración de agpi de buena calidad se pone de manifiesto en varias investigaciones que tienen como fin extraer aceite de pescado, purificarlo e incrementar el contenido de agpi, especialmente de epa y dha, mediante diferentes técnicas. En torno a los agpi se han realizado algunas revisiones, que en algunos casos incluyen extracción y fraccionamiento (Rubio et al., 2010; Sahena et al., 2009), pero se centran en la tecnología de fluidos supercríticos y solo abarcan estudios hasta 2009.
Por lo tanto, el objetivo de este artículo es realizar una revisión general de los avances que se han hecho a partir del año 2000 en cuanto a las diferentes tecnologías de extracción, así como los adelantos en refinación y fraccionamiento de aceite de pescado enfocados en la conservación y enriquecimiento en agpi omega 3.
Se han desarrollado varios estudios en torno a la extracción y el análisis de calidad del aceite obtenido de diferentes tipos de pescado, así como de subproductos de su procesamiento, en los cuales se utilizan distintas técnicas, como fluidos supercríticos, prensado húmedo, extracción por solventes, y ensilaje de pescado mediante el uso de enzimas presentes en el pescado o de otras fuentes (Adeoti & Hawboldt, 2014).
La extracción de aceite de pescado mediante prensado húmedo es el método más utilizado para la producción a escala industrial, y se realiza básicamente en cuatro etapas: cocción del pescado, prensado, decantación y centrifugación (fao, 1986).
Las condiciones drásticas de temperatura y presión utilizadas para la coagulación de proteínas y la subsecuente liberación de aceite pueden modificar parcialmente los agpi presentes, debido a reacciones de degradación como la hidrólisis y la oxidación (Linder, Fanni, & Parmentier, 2005; Mbatia et al., 2010). En la tabla 1 se presentan investigaciones que han estudiado el prensado húmedo adaptado en laboratorio, comparándolo además con otros métodos y condiciones de ensayo.
Otro procedimiento convencional es la extracción por solventes, aplicado por lo general para propósitos analíticos, pero no para producción industrial, a causa de las desventajas del uso de sustancias con restricciones en la industria alimentaria (Rubio et al., 2010). Este proceso se basa en la solubilidad de los lípidos en solventes orgánicos y su insolubilidad en agua, gracias a lo cual pueden ser separados de esta y de sus componentes solubles, como proteínas, carbohidratos y minerales.
Las principales limitaciones de esta técnica son que requiere una muestra relativamente seca, es destructiva, e implica un alto consumo de tiempo, además de que genera grandes cantidades de solvente residual (Adeoti & Hawboldt, 2014; Sahena et al., 2009).
Existen varios métodos que varían de acuerdo con el tipo de solvente o tratamiento de la muestra. Los más comunes son los de Soxhlet y Bligh-Dyer, pero también se han evaluado otros, como el de McGill-Moffatt, así como los de Randall y de Folch (Fiori et al., 2012; Immanuel et al., 2009; Rincón-Cervera, Villarreal-Rubio, Valenzuela, & Valenzuela, 2017).
Se han aplicado para la extracción de aceite de pescado como única tecnología (Adeniyi & Bawa, 2006; Boran, Karaçam, & Boran, 2006; Kołakowska, Domiszewski, Kozłowski, & Gajowniczek, 2006; Shamsudin & Salimon, 2006), así como en estudios comparativos con otros métodos (Chakraborty & Joseph, 2015a; Fiori et al., 2012; Immanuel et al., 2009; Létisse, Rozières, Hiol, Sergent, & Comeau, 2006; Rincón-Cervera et al., 2017; Sahena et al., 2010; Silva-Aguiar & Soares-Goulart, 2013) (tabla 2).
La efsc es una tecnología emergente de extracción por solventes, que ha ganado gran interés en años recientes, debido a ventajas como el uso de temperatura moderada, ambiente libre de oxígeno y extracción de lípidos de baja polaridad, lo cual evita la extracción de impurezas (Rubio et al., 2012).
Los fluidos supercríticos tienen una viscosidad más baja y una difusividad más alta que los solventes convencionales, lo que mejora la transferencia de masa y, en general, reduce el tiempo necesario para la extracción. Su mayor desventaja es el alto costo de la aplicación de la tecnología a nivel industrial. El fluido más empleado es el CO2, usado como solvente inerte y seguro para la extracción de aceite. Su principal ventaja es que no permanece en el producto, ya que a temperatura y presión ambiente retorna a su fase gaseosa y se evapora (Rubio et al., 2010, 2012).
Los parámetros que por lo general se evalúan son presión, temperatura, flujo de CO2 y tiempo. Sin embargo, en aceites de pescado también se han estudiado el efecto de la humedad, el sentido del flujo, relación solvente: material, tamaño de partícula (Rubio et al., 2008), y se ha modelado el proceso para encontrar condiciones óptimas (Ferdosh et al., 2013; Sarker et al., 2012).
Otros estudios, que comparan la efsc de aceite de pescado con otras técnicas de extracción (tabla 3) (Ferdosh, Sarker, Norulaini, Oliveira et al., 2014; Fiori et al., 2012; Hao et al., 2015; Rubio et al., 2012; Sahena et al., 2010), muestran que esta tecnología es atractiva en procesos convencionales, para obtener aceites ricos en agpi y con un contenido reducido de contaminantes.
El ensilaje de pescado es un producto semilíquido elaborado a partir del pescado entero o partes de este, a los cuales se les agregan ácidos (ensilaje químico), enzimas (ensilaje o extracción enzimática) o bacterias ácido lácticas (ensilaje biológico), lo que provoca la hidrólisis de proteína (Ferraz de Arruda, Borghesi, & Oetterer, 2007).
Este proceso se ha mostrado como una buena alternativa a los métodos tradicionales, dado que puede ser más simple y económico en cuanto a costos de inversión y gasto energético. Además, es una tecnología en la cual no se emplean solventes ni altas temperaturas, y los cambios fisicoquímicos y microbiológicos ocasionados pueden no solo mejorar el rendimiento de extracción, sino también prevenir procesos indeseables, como la oxidación de grasas, así como recuperar ácidos grasos esenciales y otros ingredientes funcionales, como el hidrolizado de proteína y el colágeno, entre otros (Ferraz de Arruda et al., 2007; Rai, Swapna, Bhaskar, Halami, & Sachindra, 2010; Rubio et al., 2010).
Algunos estudios se han orientado a la evaluación de este procedimiento para la extracción de aceite de pescado entero o de sus subproductos (tabla 4). Una de las técnicas más estudiadas es el ensilaje enzimático con diferentes tipos de proteasas, pero los ensilajes biológico y químico también son usados en diversas investigaciones para la separación de aceite de pescado.
Una vez extraídos, los aceites de pescado requieren un proceso de purificación para alcanzar las características de calidad que lo hagan aceptable para su consumo (Crexi et al., 2010), dado que contienen impurezas insolubles, fosfolípidos, ácidos grasos libres, humedad, productos de oxidación primaria, minerales, pigmentos e incluso contaminantes orgánicos persistentes (pop, por sus siglas en inglés).
Las impurezas en el aceite reducen su calidad (Huang & Sathivel, 2010) y deben ser eliminadas mientras se mantienen la mayoría de los compuestos deseables, como los omega 3 y otros agpi, por lo que el proceso de refinación debe ser diseñado de tal manera que se alcance este fin, minimizando las pérdidas de aceite y maximizando la disponibilidad de los constituyentes benéficos (Vaisali et al., 2015).
El procedimiento de refinación tradicional incluye varias etapas, como desgomado, neutralización, blanqueado, desodorización y, en algunos casos, hibernación, aunque esta podría ser considerada en mayor medida un método de concentración de agpi. Cada una de las etapas es especialmente importante para retirar las distintas clases de compuestos (tabla 5) y es el proceso más estudiado y aplicado a nivel industrial para la refinación de aceites de pescado.
Se han realizado varios estudios con el fin de evaluar el efecto del proceso de refinación en distintas propiedades del aceite, a través de la determinación de parámetros como índices de acidez, de peróxidos, de ácido tiobarbitúrico, de yodo, de saponificación y de anisidina, que se encuentran entre las más importantes.
No obstante, en la totalidad de las evaluaciones, los índices de peróxidos (ip) y de acidez (ia) se incluyen como indicadores imprescindibles en la evaluación del proceso (tabla 6) y, en gran parte de los casos, se ven afectados negativamente en las etapas en las que la exposición a altas temperaturas es mayor, como neutralización, secado y desodorización, debido a que incrementa la susceptibilidad a la oxidación y la formación de peróxidos (Crexi et al., 2010).
Aunque el proceso de refinación se ha venido estudiando desde hace varios años, muchas de las investigaciones todavía están dirigidas a aceites de origen vegetal, que involucran la evaluación de varias etapas y nuevas técnicas que aún no han sido reportadas para aceite de pescado, pero que cuentan con el potencial para su aplicación en este material.
Algunos autores han realizado una revisión de diferentes tecnologías descubiertas y redescubiertas (como el caso de procesos enzimáticos) para la optimización del proceso de refinación de aceites comestibles (tabla 7) (Čmolik, & Pokorný, 2000; Kumar & Krishna, 2015; Misra, Nandi, & Nandi, 2013; Moharana, Byreddy, Puri, Barrow, & Rao, 2016; Vaisali et al., 2015).
El verdadero reto consiste en alcanzar un equilibrio entre la calidad y la sostenibilidad del proceso y el ahorro en costos potenciales y en rendimiento de aceite, factores primordiales para la implementación de nuevas tecnologías (De Greyt, 2012).
Se han propuesto varias técnicas para la concentración de agpi, en especial de omega 3, entre las que se encuentran hibernación, concentración por métodos enzimáticos, fraccionamiento por fluidos supercríticos y por métodos cromatográficos, formación de complejos con urea y concentración por membranas.
La hibernación es un proceso que involucra la cristalización parcial del aceite mediante enfriamiento controlado, seguido de filtración. Su principal objetivo es separar ácidos grasos saturados de los insaturados. Esta separación es posible debido a las diferencias en el punto de fusión de los ácidos grasos, el cual depende principalmente de la longitud de la cadena y el grado de insaturaciones.
Así, los ácidos grasos saturados y monoinsaturados, que poseen una temperatura de fusión más alta, cristalizan y pueden ser separados por filtración, mientras que los agpi permanecen en forma líquida en el aceite (Vázquez & Akoh, 2012).
El uso de solventes orgánicos es común en el proceso de hibernación, con el fin de incrementar la velocidad de transferencia de masa y la cristalización de fracciones de ácidos grasos saturados, a partir de un aceite disuelto en un solvente apropiado (López-Martínez, Campra-Madrid, & Guil-Guerrero, 2004; Morales, Muñío, Pérez, Guadix, & Guadix, 2013). Esta metodología ha sido una de las principales técnicas desarrolladas para la concentración de agpi omega 3 a partir de triacilgliceroles en forma natural (Lei et al., 2016).
Así, Cunha, Crexi y De Almeida-Pinto (2009) realizaron la optimización del proceso de hibernación de aceite de pescado, evaluaron el tipo de solvente (acetona y hexano), su proporción (40 % y 60 %), y la agitación en la segunda etapa de enfriamiento (0 y 40 r. p. m.), y obtuvieron un modelo estadístico para la concentración de ácidos grasos insaturados y saturados. Las condiciones más adecuadas fueron un 40 % de hexano sin agitación en la segunda etapa de enfriamiento, lo cual incrementó la concentración de ácidos grasos insaturados en un 9,2 % y redujo los ácidos grasos saturados en un 13,3 % respecto al aceite blanqueado.
A su vez, Tengku‐Rozaina y Birch (2013) llevaron a cabo la hibernación de aceite de hoki (Macruronus novaezelandiae) con hexano como solvente y sin él. Observaron que el uso de solvente facilitó la separación de las fracciones del aceite y permitió una mayor concentración de ácidos grasos omega 3.
Por su parte, Homayooni, Sahari y Barzegar (2014) evaluaron tres temperaturas de hibernación diferentes (-5, 0 y 10 °C) en aceite de sardina (Dussumieria acuta) con etanol como solvente, y observaron que a -5 °C se presentó una mayor disminución de los ácidos grasos saturados y un incremento de los insaturados. Los resultados indicaron que la concentración de agpi omega 3 en la porción no cristalizada se incrementó a medida que disminuyó la temperatura.
Díaz et al. (2016) también evaluaron este proceso en aceite de trucha, mediante la optimización del porcentaje de acetona y el tiempo de cristalización, y lograron un incremento en dha y epa del 69 % y el 51,6 %, respectivamente.
Esta técnica ha sido propuesta para la extracción de aceite, así como para la concentración de agpi, en particular omega 3 como dha y epa, a partir de aceite extraído con métodos convencionales, lo cual se conoce también como fraccionamiento.
Varios estudios abordan el fraccionamiento de aceite en su estado natural, pero parece ser poco efectivo, posiblemente debido a la compleja estructura del aceite de pescado, compuesto por un gran número de triacilgliceroles (Corrêa, Peixoto, Gonçalves, & Cabral, 2008; Homayooni et al., 2014).
Lopes et al. (2012) evaluaron el fraccionamiento de aceite de pescado de agua fresca con un bajo contenido de omega 3, aproximadamente del 10 %. El mejor fraccionamiento fue el de las isotermas de 33 y 40 °C a 20.000 kilopascales (kPa). Ferdosh, Sarker Norulaini, Akanda et al. (2014) también estudiaron este proceso en aceite de atún, usando etanol como cosolvente, y encontraron que fue altamente efectivo en la recuperación de agpi.
La complejidad estructural del aceite de pescado ha dificultado su fraccionamiento, por lo que el interés en la síntesis y el fraccionamiento de metilésteres y etilésteres de triacilgliceroles de aceite de pescado se ha incrementado, por tratarse de compuestos más estables que los ácidos grasos. Estos se obtienen mediante hidrólisis de triacilgliceroles (tag) y alquilación de ácidos grasos, antes del ffsc (Lopes et al., 2012; Rubio et al., 2010).
Perretti et al. (2007) estudiaron la concentración de omega 3, a partir de una mezcla comercial de ésteres de ácidos grasos de aceite de pescado, mediante ffsc con SC-CO2. Estudiaron diferentes presiones (10.000, 14.000, 15.000 y 30.000 kPa) y diversos flujos de CO2, manteniendo la temperatura de las tres secciones de columna a 40, 50 y 60 °C, respectivamente, con el fin de incrementar la concentración de dha y reducir la relación epa:dha, una característica importante para definir sus propiedades funcionales.
El incremento de la presión y la tasa de flujo ocasionaron un aumento en la concentración de dha (de un 24,54 % a un 49,57 %) y una reducción deseada de la relación epa:dha, de 1,61 a 0,65, mientras que los ácidos grasos saturados y monoinsaturados pasaron de un promedio del 3,33 % al 0,6 %.
Létisse y Comeau (2008) aplicaron este tipo de fraccionamiento en etilésteres de ácidos grasos de aceite de sardina, y observaron el efecto de la temperatura al obtener una relación de concentración mayor de epa (24,74 %) y dha (26,02 %) a 60 °C, en comparación con los 40 °C (4,28 % y 7,53 %). Así mismo, la densidad del CO2 mostró una mayor concentración de dha y epa, al incrementarse de 700 a 800 kg/m3, alcanzando una composición cercana al 40 % y 60 % de epa y dha, respectivamente.
Por otro lado, algunos modelos termodinámicos y simulaciones de este proceso se han realizado con base en ecuaciones de estado, como la de Gironi y Maschietti (2006); contribución de grupos (gc-eos) (Espinosa, Díaz, & Brignole, 2002); los métodos de McCabe-Thiele y Ponchon-Savarit (Riha & Brunner, 2000); relaciones entre temperatura de la cima, número de etapas teóricas y razón solvente: alimento en fraccionamiento a contracorriente con reflujo interno (Maschietti & Pedacchia, 2014), y modelos simplificados en la etapa de equilibrio (Pieck, Crampon, Charton, & Badens, 2016), con el fin de diseñar un proceso de separación de etilésteres de ácidos grasos que maximice la concentración de ácidos grasos omega 3.
Los métodos cromatográficos son usados para la concentración de agpi, en particular de epa y dha, e incluyen cromatografía líquida (hplc), argentométrica y de fluidos supercríticos, para la obtención de productos de alta pureza (>95 %) (Dillon, Aponte, Tarozo, & Huang, 2013). Por lo general, las separaciones aplican cromatografía argentométrica y se conducen sobre etilésteres de ácidos grasos, en algunos casos combinando etapas de preconcentración previas al fraccionamiento final por cromatografía (tabla 8).
La cromatografía líquida (hplc) se emplea para la separación de ácidos grasos omega 3 a partir de microalgas y aceite de pescado. Sin embargo, se reporta que es más fácil separar dha de aceite de células sencillas que de aceite de pescado, debido a que este último tiene una composición más compleja. Con esta técnica, los ésteres de ácidos grasos son eluidos a partir de su número de equivalentes de carbonos: los ésteres con el mismo número pueden separarse en ciertas condiciones óptimas (Fagan & Wijesundera, 2013).
La cromatografía argentométrica se usa con frecuencia para la concentración de ácidos grasos, de acuerdo con el grado de insaturaciones, dado que la capacidad para formar complejos con los iones de plata se incrementa con este grado. Por tal razón, ácidos grasos altamente insaturados, como el dha y el epa, son retenidos con más fuerza que otros con menos insaturaciones, facilitando su separación.
Se han diseñado diferentes configuraciones en la fase estacionaria, con el fin de mejorar la estabilidad del ion plata (i) y reducir su movilidad, como el uso de nitrato de plata, plata covalentemente unida a 3-mercaptopropil como fase estacionaria, y fase estacionaria tiolato-plata (Dillon et al., 2013; Fagan & Wijesundera, 2013).
Por otro lado, los fluidos supercríticos tienen la densidad y la capacidad disolvente de ciertos líquidos, pero con menor viscosidad y mejor difusión, por lo que pueden ser usados como portadores de sustancias, como la fase móvil en cromatografía de gases, o bien disolverlas, como los solventes en hplc. Esta técnica es conocida como cromatografía de fluidos supercríticos (cfsc) (Taylor, 2009).
La cfsc es apropiada en especial para la separación de agpi omega 3 de alto grado de pureza, dado que combina la alta selectividad de los fluidos supercríticos y la fase estacionaria (Rubio et al., 2010). Al igual que otras técnicas, las investigaciones son conducidas principalmente sobre etilésteres de ácidos grasos.
En aceite de pescado, esta técnica ha sido aplicada por Alkio et al. (2000) para la concentración de etilésteres de epa y dha, usando CO2 supercrítico como fase móvil y una fase estacionaria de octadecilsilano (ods), obteniendo una tasa de producción de etiléster de dha con un 90 % de pureza de 0,85 g/(kg ods*h) y de etiléster de epa con un 53 % de pureza de 0,23 g/(kg ods*h).
La concentración por métodos enzimáticos se basa en la selectividad de algunas lipasas por determinados ácidos grasos o posiciones en las moléculas de triacilgliceroles, catalizando reacciones de hidrólisis, alcohólisis o transesterificación de triacilgliceroles (Correa, Tejeda, Martín, García, & Noriega, 2017; Miranda, Baeza, Noriega, García, & Otero, 2013; Rubio et al., 2010).
Algunos estudios proponen la aplicación de estos procesos antes de otras etapas, como destilación molecular o filtración por membranas, con el fin de obtener concentrados de ácidos grasos omega 3. La tabla 9 presenta los materiales estudiados y el tipo de enzima utilizado para concentrar aceite de pescado.
Otras investigaciones han estudiado el proceso de alcohólisis en presencia de solventes como el CO2 supercrítico, debido a que es verde, no tóxico y puede removerse con facilidad de los productos de reacción, lo cual lo convierte en un buen medio para llevar a cabo las reacciones enzimáticas (Lin, Chen, & Chang, 2006), además de que puede acoplarse fácilmente con otros procesos, como efsc, ffsc, cfsc y encapsulación con uso de CO2 supercrítico (Rubio et al., 2010).
Lin et al. (2006) estudiaron la concentración de agpi omega 3 a partir de aceite de Sardinella aurita, utilizando Lipozyme im-60, obtuvieron resultados favorables y encontraron que al emplear CO2 supercrítico la conversión fue un 40 % más alta que en condiciones ambientales.
Sin embargo, en investigaciones más recientes (Shin, Sim, Kishimura, & Chun, 2012; Tanbirul-Haque & Chun, 2015), no se encontró un efecto significativo al emplear este mismo solvente en la alcohólisis de aceite de pescado con Lipozyme tl-im, Lipozyme rm-im y Novozyme 435, aunque parece mejorar la estabilidad térmica de la enzima y reducir la oxidación de agpi omega 3 en aceite de atún (Thunnus sp.) y sardina (S. pilchardus) (Melgosa et al., 2017).
Entre otros métodos para la concentración de agpi se encuentran la destilación molecular o de vía corta (short-path), la filtración por membranas y la formación de complejos con urea.
La destilación molecular es una tecnología que puede ser usada apropiadamente para la separación, purificación o concentración de sustancias termolábiles, dado que opera con presiones de alto vacío (inferiores a una presión absoluta de 1.000-500 kPa) (Cerón, Cardona, & Toro, 2012; Pramparo, Prizzon, & Martinello, 2005).
Si bien en algunos casos esta tecnología se usa como un proceso de purificación de aceite para la remoción de contaminantes orgánicos (Olli, Breivik, & Thorstad, 2013), también se ha aplicado en la concentración de agpi, particularmente de epa y dha en forma libre o como etilésteres (Oliveira & Miller, 2014; Solaesa, Sanz, Falkeborg, Beltrán, & Guo, 2016; Wang et al., 2012).
En aceite de atún, Wang et al. (2012) lograron el incremento de la concentración de estos componentes de un contenido total de epa y dha de un 32,11 % a un 82,23 % y, de manera similar, Solaesa et al. (2016) alcanzaron un aumento en la concentración de acilgliceroles de agpi omega 3 del 63 % al 91 % en aceite de sardina.
La filtración por membranas se caracteriza por la aplicación de presión hidráulica como fuerza motriz para la transferencia de masa. La naturaleza de la membrana controla qué componentes permearán y cuáles serán retenidos, de acuerdo con su masa molar o tamaño de partícula.
Esta tecnología se ha utilizado en desgomado, recuperación de solventes en procesos de extracción, remoción de pigmentos, reducción de la acidez, concentración de componentes minoritarios, remoción de ceras y separación de emulsiones (De Morais-Coutinho et al., 2009), así como en concentración de agpi (Ghasemian, Sahari, Barzegar, & Ahmadi, 2016; Ghasemian, Sahari, Barzegar, & Gavlighi, 2015; Linder et al., 2005; Linder, Matouba, Fanni, & Parmentier, 2002).
Así, en aceite de salmón se ha observado la disminución de ácidos grasos saturados de un 27,2 % a un 20,2 %, mientras el contenido de agpi se incrementó del 41,6 % al 46,5 %, con un aumento de dha del 9,9 % al 11,6 % y de epa del 3,6 % al 5,6 % (Linder et al., 2005).
Por su parte, Ghasemian et al. (2015) realizaron un estudio de optimización para la concentración de agpi omega 3 por membrana polimérica en aceite de pescado, en el cual evaluaron el efecto de la temperatura, la presión y la velocidad de la agitación, y encontraron que las condiciones óptimas fueron 36,19 °C, 4,82 bares y 43,01 r. p. m., respectivamente, que resultaron en un máximo de agpi omega 3 del 35,11 %.
La formación de complejos con urea es la técnica más sencilla y eficiente para obtener concentrados de agpi omega 3 en la forma de ácidos grasos libres o etilésteres de triacilgliceroles. Los ácidos grasos saturados y monoinsaturados son separados de los poliinsaturados partiendo de una solución saturada de urea, en la cual se encuentran todos los ácidos grasos.
Por enfriamiento y filtración, los compuestos formados entre los ácidos grasos saturados y monoinsaturados pueden ser removidos durante la cristalización. Los agpi no forman complejos de inclusión con la urea, por lo que quedan concentrados en la fracción líquida (Homayooni et al., 2014).
Los estudios acerca de esta técnica evalúan principalmente la relación entre urea y ácido graso, la temperatura y el tiempo de cristalización (Gámez et al., 2003; Homayooni et al., 2014; Liu, Zhang, Hong, & Ji, 2006; Suriani, Lawalata, & Komansilan, 2014; Tengku‐Rozaina & Birch, 2013).
Con este método se obtuvo un contenido de dha y epa superior al 85,02 % en aceite de atún (Liu et al., 2006), con una relación de urea y ácido graso de 15, una temperatura de -5 °C y un tiempo de 20 horas. En aceite de sardina, las más altas cantidades de dha y epa se encontraron a -10 °C y 1 °C, respectivamente, donde el dha fue enriquecido del 17,45 % al 29,61 % y el epa del 15,39 % al 19,76 % (Homayooni et al., 2014).
Los ácidos grasos poliinsaturados (agpi) omega 3 son altamente valorados en la actualidad por sus efectos benéficos en la salud. El aceite de pescado es reconocido como fuente primaria de estos ácidos grasos, principalmente el eicosapentaenoico (epa) y el docosahexaenoico (dha).
Algunos estudios emplean la extracción de aceite de pescado por métodos tradicionales, como prensado húmedo y solventes convencionales, pero en investigaciones recientes se está optando por la aplicación de tecnologías como fluidos supercríticos y ensilaje de pescado. Los métodos de refinación aún están basados en las etapas tradicionales, aunque hay un potencial importante para la aplicación de nuevas tecnologías, como refinación enzimática y física.
Así mismo, para la concentración de agpi se han propuesto distintos métodos, como los enzimáticos y cromatográficos, hibernación, fluidos supercríticos, formación de complejos con urea y filtración por membranas. Sin embargo, hasta el momento la combinación de diferentes técnicas parece ofrecer una buena alternativa para incrementar la pureza y el rendimiento de estos componentes.
Para citar este artículo: Bonilla-Méndez, J. R., Hoyos-Concha, J. L. (2018). Métodos de extracción,
refinación y concentración de aceite de pescado como fuente de ácidos grasos
omega 3. Corpoica Ciencia y Tecnología
Agropecuaria, 19(2), XX-XX.
Los autores agradecen al Sistema General de Regalías, por su apoyo en la publicación de este artículo, a través del proyecto Alternativas para el uso de subproductos derivados de la Agroindustria Piscícola (Altpez), ejecutado por la Universidad del Cauca.
