Resumen

La lippia (Aloysia citriodora) es una planta aromática todavía poco estudiada, su aceite esencial ha demostrado tener compuestos con actividad biológica. Gracias a su agradable aroma a limón, el aceite esencial puede ser afín a diferentes matrices alimentarias, lo que representa una oportunidad en la industria alimentaria para su uso como conservador natural. Por lo tanto, este trabajo se centró en la extracción del aceite esencial de lippia utilizando diferentes solventes, la determinación de su composición química, la evaluación de sus propiedades de transporte, la evaluación tanto de su actividad antimicrobiana (utilizando diferentes métodos de aplicación) como antioxidante, así como en la evaluación sensorial de su aplicación en carne de res. Dentro de los resultados obtenidos en este estudio, se encontró que la extracción por hidrodestilación generaba aceites esenciales con citral, limoneno y espatulenol como principales compuestos. Además, se observó una mejor actividad antimicrobiana frente a L. monocytogenes cuando se aplicó en fase vapor en comparación con la fase acuosa, debido a las propiedades de transporte de los principales compuestos del aceite esencial, especialmente al coeficiente de partición y los coeficientes de difusividad; los cuales tienen relación con la estructura química, sobre todo por la presencia de dobles enlaces, anillos aromáticos y grupos funcionales que interactúan con la membrana celular. Por otro lado, la extracción por hidrodestilación utilizando solventes eutécticos profundos naturales ayuda a incrementar el rendimiento del aceite esencial de lippia; este aceite esencial obtenido presentó como compuestos principales al limoneno, espatulenol y verbenona. De igual forma, todos los aceites esenciales extraídos con estos solventes eutécticos mostraron mejor actividad antimicrobiana contra bacterias Gram-positivas, especialmente con cloruro de colina:ácido oxálico y cloruro de colina:ácido cítrico obteniendo reducciones de hasta 3.2 Log UFC/mL. Por su parte, los aceites esenciales extraídos con cloruro de colina:ácido cítrico contenían más compuestos fenólicos totales y presentaron mejor actividad antioxidante. Adicionalmente, la encapsulación de aceite esencial de lippia con β-ciclodextrina mejoró la estabilidad térmica del aceite. El uso de β-ciclodextrina permite obtener una eficiencia de encapsulación mayor al 50% lo que indica su afinidad con diversos componentes del aceite. Finalmente, se observó buena actividad antimicrobiana del aceite esencial de lippia frente a bacterias patógenas presentes en carne de res, especialmente contra L. monocytogenes. Además, al añadir el aceite esencial de lippia encapsulado con β-ciclodextrina a la carne de res, se observó una mayor reducción (3.0 Log UFC/mL) a los 3 días de almacenamiento a 4 ± 1 °C, y presentó una buena aceptabilidad sensorial sobre todo en los atributos de sabor y aroma. Gracias a estos estudios, se demuestra que la lippia tiene un gran potencial para utilizarse en la industria alimentaria como conservador natural, por lo que, futuras investigaciones pueden optimizar el proceso de extracción del aceite esencial, así como evaluar diferentes métodos de aplicación en distintas matrices alimentarias, sin afectar de forma negativa las propiedades sensoriales de éstas.

Abstract

Lippia (Aloysia citriodora) is an aromatic plant scarcely studied; its essential oil has been shown to have compounds with biological activity. Thanks to its pleasant lemon aroma, this essential oil can be applied to different food matrices, which represents an opportunity for the food industry for its use as a natural preservative. Therefore, this work focused on the extraction of lippia essential oil using different solvents, the determination of its chemical composition, the evaluation of its transport properties, the evaluation of its antimicrobial (by different application methods) and antioxidant activities, as well as its sensory evaluation in beef. Among the results obtained in this study, it was found that hydro-distillation extraction generated an essential oil with citral, limonene, and spathulenol as its main compounds. In addition, a better antimicrobial activity against L. monocytogenes was observed when applied in the vapor phase compared to the aqueous phase due to the transport properties of its main compounds, especially the partition coefficient and diffusivity coefficients, which are related to the chemical structure, especially due to the presence of double bonds, aromatic rings, and functional groups that interact with the cell membrane.

On the other hand, extraction by hydro-distillation using natural deep eutectic solvents helped to increase the yield of lippia essential oil; this essential oil exhibited limonene, spathulenol, and verbenone as its main compounds. Similarly, all the essential oils extracted with these eutectic solvents showed better antimicrobial activity against gram-positive bacteria, especially with choline chloride:oxalic acid and choline chloride:citric acid, obtaining reductions of up to 3.2 Log CFU/mL. On the other hand, the essential oil extracted with choline chloride:citric acid, contained more total phenolic compounds and displayed better antioxidant activity. On the other hand, encapsulation of lippia essential oil with β-cyclodextrin improved the thermal stability of the oil. The use of β-cyclodextrin allows obtaining an encapsulation efficiency higher than 50%, indicating its affinity with various oil components. Finally, good antimicrobial activity was observed against pathogenic bacteria present in beef, especially against L. monocytogenes. In addition, when lippia essential oil encapsulated with β-cyclodextrin was added to beef, a greater reduction (3.0 Log CFU/mL) was observed after 3 days of storage at 4 ± 1 °C, and it presented good sensory acceptability, especially in the attributes of flavor and aroma. Thanks to these studies, it was demonstrated that lippia has a great potential to be used by the food industry as a natural preservative so that future research can optimize extraction processes of essential oils, as well as evaluate selected methods of application in different food matrices, without negatively affecting the sensory properties of these matrices.

Palabras clave: aceites esenciales, actividad antimicrobiana, análisis sensorial, lippia.

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Índice de contenido

Portada

Agradecimientos y Dedicatorias

Índices

Capítulo 1. Introducción

Capítulo 2. Justificación

Capítulo 3. Objetivo general

Capítulo 4. Marco teórico

Capítulo 5. Etapa 1

Capítulo 6. Etapa 2

Capítulo 7. Etapa 3

Capítulo 8. Conclusiones generales y recomendaciones

Capítulo 10. Anexos

Capítulo 11. Evidencias de participación en congresos y publicaciones

Referencias

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Recio Cázares, S. L. 2023. Extracción del aceite esencial de lippia (aloysia citriodora) y evaluación de su actividad antimicrobiana en sistemas modelo y alimentos. Tesis Doctorado. Ciencia de Alimentos. Departamento de Ingeniería Química, Alimentos y Ambiental, Escuela de Ingeniería, Universidad de las Américas Puebla. Junio. Derechos Reservados © 2023.