Extracción de aceite de semillas de tabaco

RESUMEN
Las semillas de tabaco pueden aportar alimento y aceites. El aceite de la semilla del tabaco (TSO) es
considerado como una potencial fuente de energía renovable y casi el 38% de su constitución es aceite. Las partes restantes son proteínas, fibra cruda, carbohidratos y materiales inorgánicos. Los triglicéridos principales del TSO son el trilinolenico y el palmitodilinolenico (90%). Los ácidos grasos mayoritarios son el ácido linoleico (66-76%), oleico (17-27%), palmitico (7-10%) y esteárico (3.1%). El índice de secado y yodo son 55-75 & 135-147 respectivamente. Por consecuencia este aceite es clasificado como un aceite semi-secante linoleico, esta además libre de nicotina y es comparable a los aceites comestibles. Debido a su
baja proporción de ácidos grasos saturados, se considera como nutricionalmente apropiado, comparable a otros aceites vegetales.Adicionalmente el TSO se conoce que es un recurso para la producción de biodiesel. El biocombustible obtenido tiene propiedades combustibles dentro de los límites prescritos por los estándares americanos y europeos. En este trabajo es hecha una comparación entre diferentes métodos de extracción del TSO. Se investigan también las propiedades físicas, químicas y combustibles, las cuales fueron similares a las de otros aceites vegetales y a las actuales especificaciones europeas. Este estudio sugiere que el TSO es no comestible y puede ser un apropiado sustituto para los
biocombustibles. Las ventajas ambientales del TSO como combustible deben ser explotadas para nichos de mercado más específicos. Por lo que el TSO representa la posible esperanza de un uso saludable del tabaco y la agricultura futura del cultivo.

INTRODUCCIÓN
En el proceso de producción de las hojas del tabaco (Nicotiana tabacum L.), las semillas se conocen como un desecho. Mediante el procesamiento de las semillas de tabaco se pueden obtener dos posibles productos: el aceite y la pasta alimenticia. Las plantaciones de tabaco poseen un buen rendimiento en aceite, oscilando entre 40% de masa total de la semilla y la masa restante consiste en proteínas, fibra cruda, carbohidratos y materiales inorgánicos. Los ácidos grasos mayoritarios son el ácido linoleico (66-76%), oleico (17-27%), palmitico (7-10%) y esteárico (3.1%). Los triglicéridos principales del TSO son el trilinolenico y el palmitodilinolenico que constituyen alrededor del 90% de su composición. El TSO está libre de nicotina y es comparable a los aceites comestibles. Debido a su baja proporción de ácidos grasos saturados, es deseado desde una perspectiva de salud pública y se considera como nutricionalmente apropiado, comparado respecto a otros aceites vegetales altamente saturados. Una de sus desventajas es su elevado contenido de colesterol.
Además el TSO se conoce que es un sustituto para la producción de diesel o materia prima para la producción de biodiesel. Por otro lado la pasta alimenticia restante, subproducto de la extracción de aceite, es rica en nitrógeno, predominantemente en forma de aminoácidos (15.6%) y puede ser incorporada en las mezclas concentradas de la dieta diaria de los ganados, hasta en una proporción del 25%. De esta manera el TSO representa la posible esperanza de un uso saludable del tabaco y la agricultura futura del cultivo.
Los procedimientos de extracción del TSO son generalmente mediante extracción con solvente (SE) y prensado. Hasta la fecha la extracción en aparato de Soxhlet (SE) con n-hexano o dietil éter han sido fundamentalmente usadas a escala de laboratorio. La maceración empleando éter de petróleo y n-hexano también han sido utilizadas. Asimismo la extracción ultrasónica (IUE) se ha usado recientemente para la extracción , sin embargo la extracción ultrasonica directa y prensado en frio solo han sido informadas por Stanisavljevic´ et al.  para estos fines. En el Instituto de Investigaciones del Tabaco se trabaja desde la década del 80 en la extracción de aceite y otros usos no convencionales del cultivo y se ha demostrado la efectividad de los productos generados pero nunca se ha llevado a cabo un estudio comparativo de las técnicas de recobrado del TSO utilizadas a escala de laboratorio para definir los solventes y protocolos más baratos y rentables para estos fines. Entre los solventes empleados están el n-hexano, éter de petróleo, dietil éter, cloroformo, entre otros pero sus precios varían en el mercado haciendo al éter de petróleo una alternativa barata respecto al resto.
En el presente trabajo se comparan dos métodos de extracción del TSO, los cuales emplean la maceración y extracción en SE con n-hexano y éter de petróleo. Para la comparación entre los métodos se empleó un análisis de varianza de clasificación simple con un nivel de significación de 0.05. Se investigan también las propiedades físicas, químicas y combustibles, las cuales fueron similares a las de otros aceites vegetales
MATERIALES Y MÉTODOS
2.1. Materiales
Se tomaron semillas de plantas de tres especies diferentes del género Nicotiana. Se midió el contenido de humedad mediante secado a 105 °C y osciló entre 0.9-1.0%. Las semillas fueron maceradas previo a la extracción. Como solventes de extracción se emplearon n-Hexano (Merck, Darmstadt, Germany) y éter de petróleo (Merck, Darmstadt, Germany).
2.2. Métodos de extracción de aceite.
2.2.1. Extracción con éter de petróleo en SE.
Las semillas maceradas (10g) se colocaron dentro del aparato SE con 100 mL de éter de petróleo. El solvente fue hervido y recirculado en el extractor por un periodo 90 min. El líquido extraído fue transferido para la evaporación del solvente remanente a 50 °C.
2.2.2. Extracción con n-hexano en SE.
Las semillas maceradas (10g) se colocaron dentro del aparato SE con 100 mL de n-hexano. El solvente fue hervido y recirculado en el extractor por un periodo 90 min. El líquido extraído fue transferido para la evaporación del solvente remanente a 50 °C.
Parte experimental.
3.1. Determinación del contenido de yodo
Todas estas determinaciones y análisis bromatológico de la semilla se llevaron a cabo según los protocolos estandarizados por laboratorios del IIIA.
3.2. Análisis estadístico.
Todas las variables se analizaron mediante un ANOVA de clasificación simple de efectos fijos. El nivel de significación fue 0.05 y se empleó el programa STATISTICA para Windows (2001). Cada muestra se replicó cuatro veces.
Resultados y Discusión.
En los primeros esfuerzos del Instituto de Investigaciones del Tabaco por estudiar las semillas se tomaron seis variedades de la especie N. tabacum y se les extrajo el aceite con éter de petróleo en SE, macerado y prensado tabaco negro (Criollo), que poseen bajos contenidos de proteínas en hojas comparados con variedades de tabaco tipo rubio poseen, en la semilla, altos contenidos de estas moléculas. En nuestro trabajo se estudiaron tres especies del género vegetal, tanto por este método de extracción como por el segundo, debido a que no se había determinado cual de ellos garantiza un mayor rendimiento y por lo tanto definiría el solvente a emplear en el resto de las extracciones a escala de laboratorio.
En el análisis estadístico de los datos se determinó que existieron diferencias significativas entre los métodos de extracción analizados para un 95% de confianza (p<0.05; p=0.000). Demostrando que el empleo del éter de petróleo se justifica no solo por su bajo costo respecto al n-hexano, sino por los rendimientos elevados que ofrece de TSO respecto a los obtenidos con el n-hexano
De manera general se plantea en la literatura que con el empleo de SE se garantizan elevados contenidos de aceites extraídos porque las muestras están sometidas a periodos prolongados de extracción que favorecen la acción del solvente.
El aceite fue analizado y clasificado como aceite semi-secante debido a su elevado índice de yodo y a su composición de ácidos grasos insaturados. Esta propiedad química le confiere gran valor para la fabricación de esmalte de uso industrial, sustituyendo al aceite de girasol. Además la similitud encontrada entre las constantes físico-químicas medidas a los aceites refinados de girasol y de tabaco permitieron recomendar el uso del aceite de tabaco refinado para fines comestibles, aunque este no fue evaluado.
CONCLUSIONES
Para obtener el TSO existen muchas técnicas descritas, en el presente trabajo se compararon dos de ellas. El método que ofreció los mayores rendimientos fue el que empleó maceración- SE-éter de petróleo y a partir de estos resultados fue posible establecer este solvente a escala de laboratorio para estos fines lo cual es decisivo en estudios posteriores que se harán para evaluar el contenido de aceites de plantas de tabaco que expresan moléculas recombinantes en las semillas. Se demostró que el TSO de las especies evaluadas posee índices similares a los aceites vegetales más conocidos empleados rutinariamente en la fabricación de esmaltes, barnices y de aplicación alimenticia, que cumplen con las especificaciones internacionales
establecidas.