Optimización de la extracción de glucosinolatos de maca (Lepidium meyenii) por superficie de respuesta y algoritmos genéticos
DOI:
https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2016.03.16Palabras clave:
algoritmos genéticos, superficie de respuesta, optimización, secado, maca (Lepidium meyenii)Resumen
El objetivo de este trabajo fue comparar la optimización del proceso de extracción de glucosinolatos totales de harina de maca (Lepidium meyenii) (EGTHM) utilizando SR por diseño Box-Behnken (SRBB) con el de AG, en función a x1: temperatura (ºC), x2: etanol (%), x3: relación solvente/materia prima y x4: tiempo de extracción (min). Se identificó y cuantificó los GT utilizando HPLC. Se evaluaron las variables (x1, x2, x3, x4) que influyen en la extracción utilizando un SRBB con el software Statistica y Wolfram Mathematica para los AG. Del desarrollo del SRBB se obtuvo una ecuación de segundo orden con R2 = 0,74794, p = 1,88248E-10 << 0,05 con error absoluto medio de 11%; lo que indicó la consistencia del modelo. No fue posible obtener un valor óptimo de la EGTHM utilizando SRBB, por la existencia de dos zonas óptimas debido a la configuración de una superficie tipo silla. Empleando AG se obtuvo después de 2000 iteraciones el valor máximo de la función de 17,0986 μmol de GT/g de HM, el cual se alcanzó con 69,9783 ºC, 70,9540% de etanol, relación solvente/materia prima de 10,0488 en 90 min, lo que demuestra la aplicabilidad de los AG.Citas
A.O.A.C. Association of official Analytical Chemists International. 1990. Official Methods of Analysis. 15 ed. Arlington, USA. 1154 pp.
Ayambo, L. 2006. Optimización del proceso de extracción etanólico de Lepidium peruvianum Chacón. Tesis Facultad Farmacia y Bioquímica. Universidad Mayor de San Marcos. Lima, Perú.
Box, G.; Behnken, D. 1960. Some new three level designs for the study of quantitative variables. Technometrics 2: 455-475.
Cabezas, C. 2002. Tecnología Química. Volumen XII. N° 2. Universidad del Oriente. Pp. 65-69.
Campos, D.; Chirinos, R.; Barreto, O.; Noratto, G.; Predereschi, R. 2013. Optimized methodology for the simultaneous extraction of glucosinolates, phenolic compounds and antioxidant capacity from maca (Lepidium meyenii). Industrial Crops and Products 49: 747-754.
Ciska, E.; Matyniak-Przybysszewka, B.; Kozlowsca, H. 2000. Content of glucosinolates in cruciferous vegetables grown at the same site for two years under different climatic conditions. Journal Agricultural Food Chemistry 48: 2862-2867.
Dini, A.; Migliuolo, G.; Rastrelli, L.; Saturnino, P.; Schettino, O. 1994. Chemical composition of Lepidium meyenni. Food chemistry 49(4): 347-349.
Douglas, R.; Maldonado, J.L.; Borges, R.; Colmenares, G. 2006. Aplicación de los algoritmos genéticos para estimar los parámetros en un modelo de regresión de Cox. Economía 22: 57-74.
Kliebenstein, D. J.; Kroymann, J.; Mitchell-Olds, T. 2005. The glucosinolate-myrosinase systems in an ecological and evolucionary context. Current Opinion in Plant Biology 8(3): 264-271.
Li, G.; Ammermann, U.; Quiroz, C. 2001. Glucosinolate Contents in Maca (Lepidium peruvianum Chacón) Seeds, Sprouts Mature Plants and Several Derived Commercial Products. Economic Botany 55(2): 255-262.
Lim, M.H.; Yuan, Y.; Omatu, S. 2000. Efficient genetic algorithms using simple genes exchange local search policy for the quadratic assignment problem. Comput Optim Appl. 15:249-268.
Lock, O.; Rojas, R. 2002. Química y Farmacología de Lepidium meyenni Walp. (“maca”). Revista Química 16(1-2): 25-31.
Marín-Bravo, M. 2003. Histología de la Maca Lepidium meyenni Walpers (Brassicaceae). Rev. Peru. Biol. 10(1): 101-108.
Mithen, R.; Dekker, M.; Verkerk, R.; Rabot, S.; Johnson, I. 2000. Review: The nutritional significance, biosynthesis and bioavailability of glucosinolates in human foods. J Sci Food Agric. 80: 967–84.
Montgomery, D.C.; Runger, G.C. 2012. Probabilidad y Estadística Aplicadas a la Ingeniería. Edit. Limusa, S. A. de C. V. Pp. 817.
Mulabagal, V.; Tsay, 2004. Plant cell cultures – an alternative and efficient source for the production of biologically important secondary metabolites. International Journal of Applied Science and Engineerin. 2: 29-48.
Nastruzzi, C.; Cortesi, R.; Esposito, E.; Menegatti, E.; Leoni, O.; Iori, R.; Palmieri. 1996. In Vitro Cytotoxic Activity of Some Glucosinolate-Derived Products Generated by Mirosinase Hydrolisis. Journal Agrocultural Food Chemistry 44(4): 1014-1021.
Piacente, S.; Carbone, V.; Plaza, A.; Zampelli, A.; Pizza, C. 2002. Investigation of the tuber constituents of maca (Lepidium meyenni Walp). J Agric Food Chem. 50(20): 5621-5625.
Sarkar, D.; Modak, J. 2003. Optimisation of fed-batch bioreactors using genetic algorithms. Chemical Engineering Science 58: 2283 – 2296.
Singh, A.; Majumder, A.; Goyal, A. 2008. Artificial intelligence based optimization of exocellular glucansucrase production from Leuconostoc dextranicum NRRL B-1146. Bioresour Technol. 99: 8201-8206.
Smith, T.; Lund, E.; Johnson, I.; 1998. Inhibition of dimethylhydrazine-induced aberrant crypt foci and induction of apoptosis in rat colon following oral administration of the glucosinolate sinigrin. Carcinogenesis 19(2): 267-273.
Talalay, P.; Fahey, J.; Holtzclaw, W.; Prestera, T.; Zhang, Y. 1995. Chemoprotection against cancer by phase 2 enzime induction. Toxicol Lett. 82/83: 173-179.
Red Informática UNALM-Universidad Agraria la Molina. 2013. La Maca. Disponible en: http://www.lamolina.edu.pe/Investigacion/programa/maca/#INTRODUCCION
Verhoeven, D.; Verehagen, H.; Goldbohm, R.; van den Brandt, P.; van Poppel, G.; 1997. Review of mechanisms underlying anticarcenogenicity by brassica vegetales. Chemico-Biological Interactions 103(2): 79-129.
Verkerk, R.; Dekker, M.; Jongen, W.M.F. 2001. Post-harvest increase of indolyl glucosinolates in response to chopping and storage of Brassica vegetables. Journal of the Science of Food and Agriculture 81(9): 953-958.
Wang, J.; Wan, W. 2009. Optimization of fermentative hydrogen production process using genetic algorithm based on neural network and response surface methodology. International Journal of Hydrogen Energy 34: 255 – 261.
Wattenberg, L. 1981. Inhibition of Carcinogen-Induced Neoplasia by Sodium Cyanate, tert-Butyl Isocyanate, and Benzyl Isothiocyanate Administered Subsequent to Carcinogen Exposure. Cancer Research 41: 2991-2994.
Received May 5, 2016.
Accepted July 19, 2016.
* Corresponding author
E-mail: vvasquez@unitru.edu.pe (V. Vásquez-Villalobos).
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