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INTRODUCCIÓN
Los aceites esenciales son sustancias aromáticas sintetizadas y segregadas por estructuras vegetales especializadas, se localizan frecuentemente en células oleíferas, pelos glandulosos, en cavidades secretoras o en ciertas especies en el pericarpio de los frutos, como en el caso de los cítricos. Los cítricos son un género de la familia Rutaceae, son los frutales más populares por ser valiosas fuentes de nutrientes y fitoquímicos1, existen alrededor de 40 especies diferentes de cítricos ampliamente distribuidas en las regiones tropicales, subtropicales y templadas del mundo. Se han producido muchas variedades e híbridos de cítricos como resultado de cruces naturales o artificiales. Naranjas, pomelos, mandarinas, limones y limas no sólo son populares por su valor nutricional, sino que también son los principales cultivos industrializados2.
La cáscara de los cítricos representa casi la mitad del peso del fruto (40-50%), lo que genera miles de toneladas de residuos sólidos durante su procesamiento para la obtención de zumos y enlatados, y sin embargo las cáscaras son una fuente importante de componentes bioactivos como los compuestos fenólicos, aceite esencial, carotenoides y ácido ascórbico1,3,4.
Las cáscaras de los cítricos son la fuente más conocida y rica de aceites esenciales (0,5- 3,0 kg/tonelada de los cítricos). La producción mundial anual de aceites esenciales de cítricos es de aproximadamente 16.000 toneladas, con un precio en el mercado mundial de aproximadamente 14.000 dólares/tonelada. Los aceites esenciales de cítricos tienen una gran demanda en todo el mundo y sus perspectivas de mercado son prometedoras en el mercado internacional. Estos aceites esenciales tienen características sensoriales agradables y son una fuente de compuestos bioactivos con muchos beneficios para la salud humana4. Los usos más destacados de estos aceites esenciales son como inhibidores de la tos, expectorantes, potenciadores de la secreción de jugos digestivos, potenciadores y promotores de la motilidad gastrointestinal. Además, alivian el dolor y la inflamación y disuelven los cálculos biliares. Asimismo, son fragancias populares que se utilizan habitualmente como agentes edificantes y refrescantes en la preparación de perfumes, jabones de tocador, cosméticos y otros productos para el cuidado del cuerpo3. Se usan también como agentes aromatizantes en helados, bebidas y otros productos alimenticios. En la actualidad, tienen una gran demanda en el sector alimentario, farmacéutico, cosmético, perfumería y confitería debido a su fragancia, sabor y presencia de compuestos bioactivos5.
El limón rugoso (C. jambhiri) es una especie cítrica que está logrando captar la atención en países como la India donde los frutos y la cáscara están siendo procesados para obtener productos con valor agregado6. En 2019 debido a sus aclamados potenciales medicinales, el valor comercial de limón rugoso superó al de la naranja dulce en el suroeste de Nigeria. Estos hechos indican la prominencia gradual de C. jambhiri, y vislumbran el potencial para el aumento global de su producción en el futuro cercano7.
Algunas de las características que destacan del limón rugoso son el mayor porcentaje de ácido ascórbico que llega a ser del 51%, mientras que otros cultivares de limón sólo alcanzan un 20 a 30%. El sabor de este limón es muy refrescante y agradable, presenta una buena cantidad de compuestos polifenólicos especialmente los flavonoides que destacan como ingredientes funcionales en la prevención de enfermedades degenerativas8. El procesamiento de los frutos de C. jambhiri genera un 40% de residuos de cáscaras, que actualmente son enterradas o incineradas, contaminando el medio ambiente. Curiosamente, estas cáscaras son una rica fuente de aceite esencial9.
El Perú es un país citrícola, en donde por varias generaciones se han cultivado cítricos, y en los últimos años la industria de cítricos ha alcanzado un gran incremento en su producción interna debido al crecimiento de las exportaciones. En la Amazonía y en los valles costeros peruanos hay una gran producción de cítricos como la mandarina cleopatra, limón tahití, lima dulce y, limón rugoso, sin embargo, no se aprovechan como fuente de alimentos y materias primas para la industria farmacéutica y cosmética10.
Teniendo en cuenta el gran potencial de las cáscaras de los frutos de limón rugoso (C. jambhiri) como fuente de aceite esencial en nuestro país, consideramos que es importante conocer su composición química y establecer los potenciales usos que se le puede dar. Por lo tanto, los objetivos de este trabajo de investigación fueron identificar los principales componentes presentes en el aceite esencial extraído de la cáscara del fruto de C. jambhiri y destacar sus propiedades fisicoquímicas y su actividad antioxidante.
PARTE EXPERIMENTAL
Material vegetal
La especie vegetal Citrus jambhiri (Limón rugoso) fue recolectada en el predio Huertawayq’o del distrito de Yanatile de la provincia de Calca y del departamento de Cusco. La identificación taxonómica se realizó en el Herbario Vargas CUZ de la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco.
Extracción del aceite esencial
La extracción del aceite esencial se realizó en un equipo de destilación por arrastre de vapor de agua. El material utilizado fueron las cáscaras frescas de C. jambhiri, las cuales fueron expuestas al vapor de agua para obtener un destilado que fue recogido en un embudo de decantación de vidrio, para luego obtener el aceite esencial. Posteriormente se procedió a secar el aceite usando sulfato de sodio anhidro. El aceite esencial resultante fue almacenado en frascos de color ámbar a una temperatura de 4 °C al abrigo de la luz, hasta su análisis y caracterización.
Características organolépticas y propiedades fisicoquímicas del aceite esencial
Las características organolépticas evaluadas fueron el aspecto, color, olor y sabor. Las propiedades fisicoquímicas evaluadas fueron el pH, la densidad a 20°C, el índice de refracción, según los métodos oficiales de la AOAC (2006)11.
Determinación de los componentes químicos del aceite esencial
Los componentes químicos del aceite esencial de C. jambhiri, fueron determinados usando un cromatógrafo de gases (Agilent 7820 A) acoplado a un espectrómetro de masas (CG-EM), con una columna Agilent HP-5 de 30 m x 0,32 mm x 0,25 µm. Las condiciones del ensayo fueron: Columna 50 °C durante el primer minuto, luego se incrementó a razón de 3 °C/min hasta 200 °C. El volumen de inyección fue de 1µL (concentración 1% en cloroformo). El flujo de helio fue de 1 mL/min. La relación de Split fue de 50:1. La detección se realizó a 220 °C.
Espectro UV-Vis del aceite esencial
El espectro de absorción ultravioleta-visible (UV-Vis) del aceite se registró en un espectrofotómetro Evolution™ 201/220 UV Vis (Thermo Scientific), utilizando una disolución en etanol de 95º, de aceite esencial al 0,25%, en un intervalo de longitud de onda comprendido entre 200 a 380 nm.
Actividad antioxidante del aceite esencial
La actividad antioxidante del aceite esencial de C. jhambiri se determinó según el método de Shimada, Fujikawa, Yahara y Nakamura (1992)12. El aceite esencial (2,5 - 40 mg/mL) en metanol (4 mL) se mezcló con 1 mL de solución etanólica de DPPH (0,2 mM). La mezcla se agitó enérgicamente y se dejó reposar durante 60 minutos en la oscuridad, y a continuación se midió la absorbancia a 517 nm en un espectrofotómetro Evolution™ 201/220 UV Vis (Thermo Scientific). El ácido ascórbico se utilizó como control.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Extracción del aceite esencial
En la Tabla 1, se muestra el porcentaje de rendimiento del aceite esencial de las cáscaras de Citrus jambhiri.
Tabla 1 Porcentaje de rendimiento del aceite esencial de la cáscara de Citrus jambhiri en comparación con los aceites esenciales de las cáscaras de otros cítricos
| Cáscaras de cítricos | Rendimiento (g de aceite/g de muestra) | Referencia |
|---|---|---|
| Citrus jambhiri | 0,72%* | -- |
| Citrus grandis | 1,06% | Hosni et al. (2010)13 |
| Citrus sinensis var. Meski | 2,31% | Hosni et al. (2010)13 |
| Citrus lumia Risso | 1,75% | Smeriglio et al. (2018)5 |
| Citrus aurantium Linn. | 1,29% | Jing et al. (2015)14 |
| Citrus paradisi | 0,79% | Okunowo et al. (2013)15 |
| Citrus limon (L.) Burm. | 0,21% | Ferhat et al. (2016)16 |
*Porcentaje obtenido en el presente trabajo de investigación
Las cáscaras de los cítricos están compuestas por una capa blanca interior llamada albedo y una colorida piel exterior llamada flavedo. Los aceites esenciales se encuentran principalmente en el flavedo y están ausentes o presentes en cantidades mínimas en el albedo17.
En las cáscaras de pomelo (C. grandis) el contenido de aceite esencial tiene un promedio de 1,06 %13, mientras que en Citrus lumia Risso fue de 1,75 %5, y en el caso de Citrus limon (L.) Burn se obtuvo un rendimiento de 0,21 %16. El porcentaje de rendimiento de los aceites varía entre las diferentes especies de cítricos, como se aprecia en la Tabla 1 y se ha reportado un rango de 0,5 - 5,0% (p/v)18.
Las cáscaras de los cítricos son fuentes ricas de aceites esenciales (0,5 a 3,0 kg/tonelada de fruta). Los cítricos de cáscara gruesa, como la naranja agria (Citrus aurantium), el pomelo (Citrus paradisi) y la bergamota (Citrus bergamia) contienen un alto contenido de aceites esenciales en comparación con las especies de cítricos de cáscara fina11. En caso de C. jambhiri, el rendimiento de aceite de la cáscara del fruto reportado por Ogunjinmi et al., (2019)19 fue de 1,40% (p/v), y en el estudio realizado por Jing et al., (2015)14, se obtuvo un rango entre 0,85% - 1,46%. En nuestro trabajo se obtuvo un porcentaje de 0,72%, porcentaje inferior a los reportados en estudios previos y que puede deberse a la procedencia geográfica del fruto.
Características organolépticas y propiedades fisicoquímicas
En la Tabla 2, se muestran los resultados de la determinación de las características organolépticas y de las propiedades fisicoquímicas del aceite esencial de C. jambhiri, todos los resultados se encuentran dentro de los límites establecidos en investigaciones previas.
Tabla 2 Características organolépticas y propiedades fisicoquímicas del aceite esencial de la cáscara de C. jambhiri
| Características organolépticas | Resultados |
|---|---|
| Color | Ligeramente amarillento |
| Olor | Cítrico, fresco, intenso |
| Sabor | No picante |
| Aspecto | Líquido fluido |
| Propiedades fisicoquímicas | |
| pH | 4,7 ± 0,01 |
| Densidad (20°C) | 0,844 g/mL ± 0,02 |
| Índice de refracción (20°C) | 1,472 ± 0,01 |
Composición química del aceite esencial
En la Tabla 3, se muestran los principales componentes presentes en el aceite esencial extraído de las cáscaras de C. jambhiri, destacando el limoneno con 37,7% como el principal componente, seguido del β-pineno con 25,1%, E-β-ocimeno con 5,6%, citronelal con 4,9% y linalool con 4,1%.
Tabla 3 Composición química del aceite esencial de las cáscaras de C. jambhiri
| Pico | IR Calc | Componente | Estructura Química | Peso Molecular (g/mol) | Tipo | Porcentaje % |
| 1 | 989 | α-pineno |
|
136,24 | MH | 1,5 |
| 2 | 1009 | β-pineno |
|
136,24 | MH | 25,1 |
| 3 | 1020 | Mirceno |
|
136,24 | MH | 3,2 |
| 4 | 1034 | α-terpineno |
|
136,24 | MH | 0,8 |
| 5 | 1042 | Limoneno |
|
136,24 | MH | 37,7 |
| 6 | 1051 | Z-β-ocimeno |
|
136,24 | MH | 1,2 |
| 7 | 1058 | E-β-ocimeno |
|
136,24 | MH | 5,6 |
| 8 | 1064 | γ-terpineno |
|
136,24 | MH | 1,4 |
| 9 | 1101 | Linalool |
|
154,25 | MO | 4,1 |
| 10 | 1148 | Citronelal |
|
154,25 | MO | 4,9 |
| 11 | 1166 | Terpinen-4-ol |
|
154,25 | MO | 1,9 |
| 12 | 1234 | Neral |
|
152,23 | MO | 1 |
| 13 | 1266 | Geranial |
|
152,23 | MO | 1,2 |
| 14 | 1356 | Acetato |
|
198,3 | MO | 0,7 |
| citronelila | ||||||
| 15 | 1368 | Eugenol |
|
164,2 | MO | 1,2 |
| 16 | 1407 | β-cariofileno |
|
204,35 | SH | 2,8 |
| Otros | 5,7 | |||||
| MH: | Monoterpenos | hidrocarbonados | (76,5%); MO: Monoterpenos | oxigenados | (15,0%); SH: | Sesquiterpenos |
MH: Monoterpenos hidrocarbonados (76,5%); MO: Monoterpenos oxigenados (15,0%); SH: Sesquiterpenos hidrocarbonados (2,8%).
En la Figura 1, se muestra el cromatograma en el que destacan los picos correspondientes a cada uno de los componentes identificados por cromatografía de gases - espectrometría de masas.
Figura 1 Cromatograma de los componentes del aceite de las cáscaras de C. jambhiri. (1) α-pineno;(2) β-pineno; (3) mirceno; (4) α- terpineno; (5) limoneno; (6) Z-β-ocimeno; (7) E-β-ocimeno; (8) γ-terpineno; (9) linalool; (10) citronelal; (11) terpinen-4-ol; (12) neral; (13) geranial; (14) acetato de citronelila; (15) eugenol; (16) β-cariofileno.
Entre los principales componentes químicos en los aceites de las cáscaras de los cítricos destacan los monoterpenos hidrogenados, los monoterpenos oxigenados y los sesquiterpenos hidrocarbonados y los sesquiterpenos oxigenados20. Como se muestra en la Tabla 3, en la composición del aceite esencial de las cáscaras de C. jambhiri destacan los monoterpenos hidrocarbonados en un 76.5%, siendo los más abundantes el limoneno (37,7%), el β-pineno (25,1%) y el E-β-ocimeno (5,6%), los monoterpenos oxigenados constituyen un 15%, siendo los mayoritarios el citronelal (4,9%) y el linalool (4,1%) y los sesquiterpenos hidrocarbonados (β-cariofileno) en un 2,8%.
En un estudio previo, Smeriglio et al. (2018)5 en el aceite de cáscara de Citrus lumia Risso hallaron que los monoterpenos hidrocarbonados se encontraban en un 58,1%, los monoterpenos oxigenados en un 26,73% y los sesquiterpenos en un 0,93%. En otro estudio realizado por Espina et al. (2011)21 se encontró que el aceite de las cáscaras de naranja tenía un 87,5% de monoterpenos hidrocarbonados, mientras que el porcentaje de los monoterpenos oxigenados fue de 13,6% en el aceite de cáscaras de mandarina. En tanto que, el aceite de cáscaras de limón contenía 2-3 veces mayor contenido de sesquiterpenos hidrocarbonados y sesquiterpenos oxigenados que los aceites de cáscara de naranja y mandarina21. Asimismo, se pudo apreciar que la composición de los aceites esenciales varía con la maduración de los cítricos, así, los monoterpenos y sesquiterpenos hidrocarbonados se encontraron en mayor cantidad en las cáscaras maduras, en tanto que los monoterpenos y sesquiterpenos oxigenados fueron más abundantes en las cáscaras inmaduras de la naranja agria del suroeste de Irán22.
En general en la Tabla 3, se puede apreciar que el contenido en monoterpenos en las cáscaras de C. jambhiri es de 91,5%, porcentaje muy cercano a lo reportado en otros estudios, en los cuales se destaca que, en la composición de los aceites de los cítricos principalmente destacan los monoterpenos (90%), junto con compuestos no volátiles como pigmentos y ceras en proporciones menores (<1%).
Finalmente, podemos citar que, en otros estudios realizados previamente, los principales componentes hallados en el aceite de C. jambhiri fueron el limoneno (33,7%) y otros componentes incluyendo sabineno (7,8 %), γ-terpineno (7,4 %) β-ocimeno (7,3 %), linalol (5,3 %), cironellal (7,3 %) y (E)-β-ocimeno (5 %)23.
El limoneno (84,5 %) se identificó en la cáscara del fruto de C. Jambhiri como componente principal en el estudio realizado por Abdelhafeez et al. (2013)24, mientras que en el estudio de Ogunjinmi et al., (2019)19, el limoneno (4,64 %) se observó como un componente moderado en la cáscara del fruto de C. jambhiri de Nigeria.
Es ampliamente aceptado que la cantidad y clase de componentes de los aceites esenciales varía en las cáscaras de especies y cultivares de cítricos dependiendo de la ubicación geográfica. Sin embargo, como se muestra en la Tabla 4, el limoneno es el principal terpeno presente en las cáscaras de los cítricos.
Tabla 4 Contenido de Limoneno en el aceite esencial de diferentes cítricos
| Nombre botánico | Nombre común | Limoneno (%) | Referencia |
|---|---|---|---|
| Citrus jambhiri | Limón rugoso | 37,7 %* | -- |
| Citrus bergamia | Bergamota | 38,10% | Tundis et al. (2012)25 |
| Citrus sinensis | Naranja dulce | 71,10% | Guo et al. (2018)26 |
| Citrus reticulata | Kumquat | 54,20% | Guo et al. (2018)26 |
| Citrus limon | Limón | 61,70% | Guo et al. (2018)26 |
| Citrus lumia Risso | Limón pera | 48,90% | Smeriglio et al. (2018)5 |
| Citrus maxima | Pomelo | 46,40% | Guo et al. (2018)26 |
| Citrus aurantium | Naranja amarga | 48,70% | Ben Hsouna et al. (2019)27 |
| Citrus limetta | Lima dulce | 91,80% | Maurya et al. (2018)4 |
| Citrus latifolia | Limón persa | 53,90% | Amorim et al. (2016)28 |
*Porcentaje obtenido en el presente trabajo de investigación
El limoneno es un hidrocarburo alifático incoloro identificado como el principal componente en el aceite esencial de diferentes especies de cítricos. Es un monoterpeno cíclico no oxigenado que consta de dos unidades de isopreno. Además, es conocido por su agradable fragancia cítrica y se utiliza habitualmente como agente aromatizante en alimentos comunes. El contenido de limoneno, como se muestra en la Tabla 4, varía en las cáscaras de las diferentes especies de cítricos.
Espectro UV-Vis del aceite esencial
El espectro UV de los monoterpenos y sesquiterpenos permite el reconocimiento de grupos funcionales y grupos cromóforos. En el espectro UV-Vis del aceite esencial de las cáscaras de C. jambhiri se aprecia un máximo de absorción a 262 nm (Figura 2), que corresponde al limoneno29 que es el principal componente de este aceite.
Actividad antioxidante del aceite esencial de Citrus jambhiri
La actividad antioxidante del aceite de C. jambhiri fue determinado usando el método de inhibición del radical DPPH, siendo la concentración de aceite esencial de C. jambhiri que se necesita para disminuir la concentración de DPPH en un 50% (IC50) de 99,8 ± 5,6 mg/mL. Este valor es diferente al reportado por Hamdan et al. (2009)30, quienes reportaron un IC50 de 37,69 ± 0,21 mg/mL para el aceite esencial de C. jambhiri proveniente de Egipto.
CONCLUSIONES
El porcentaje de extracción del aceite de las cáscaras de Citrus jambhiri fue de 0,72%. El aceite esencial de las cáscaras de C. jambhiri cultivado en el distrito de Yanatile de la provincia de Calca y del departamento del Cusco presenta monoterpenos hidrocarbonados en un 76.5%, siendo los más abundantes el limoneno (37,7%), el β-pineno (25,1%) y el E-β- ocimeno (5,6%), en tanto que, los monoterpenos oxigenados constituyen un 15%, siendo los mayoritarios el citronelal (4,9%) y el linalool (4,1%) y dentro de los sesquiterpenos hidrocarbonados destaca el β-cariofileno en un 2,8%. Dentro de sus propiedades fisicoquímicas se encontró una densidad (20°C) de 0,844 g/mL ± 0,02; índice de refracción (20°C) de 1,472 ± 0,01 y un pH de 4,7 ± 0,01. Se determinó un IC50 de 99,8 ± 5,6 mg/mL, lo que demuestra su potencial actividad antioxidante.
