ACTIVIDAD BIOLÓGICA DE LOS ACEITES ESENCIALES DE LIMA (Citrus limon) Y LIMÓN MEXICANO (Citrus aurantifolia)

Oscar Andrés Del Ángel-Coronel1*, Alba Martínez-Castillo2, Luis Eduardo Colorado- Acosta2, Víctor González-Flores2.

1Tecnológico Nacional de México. Instituto Tecnológico Superior de Huatusco. Av. 25 Poniente No. 100

Col. Reserva Territorial, Huatusco, Ver., México. C.P. 94100.

2Universidad Politécnica de Huatusco. Calle 9 Sur entre Av. 7 y 9 s/n. Col. Centro, Huatusco, Ver., México.

*Autor para correspondencia: oscardelangel.coronel@itshuatusco.edu.mx

Área temática: Biotecnología, Alimentos y Ciencias Agropecuarias

Resumen:

El género Citrus, que pertenece a la familia Ruteaceae, es el más importante de árboles frutales en el mundo, con una producción aproximada anual de 115.5 millones de toneladas. De toda esta producción, la lima (Citrus limon) y el limón mexicano (Citrus aurantifolia) se ubican en la tercera posición con una aportación de 12.9 millones de toneladas. Diversos estudios se han realizado sobre los compuestos activos de estos cítricos, que los destacan como promotores de la salud, ricos en compuestos fenólicos, vitaminas, minerales, fibra dietética, aceites esenciales y carotenoides. Por su importancia comercial para el mercado de productos frescos y la industria alimentaria, se ha evidenciado que las redes productivas generan grandes cantidades de desechos y subproductos que constituyen una importante fuente de ingredientes funcionales con potencial para la manufactura de alimentos, productos farmacológicos y de uso médico, alimentación animal, agentes antimicrobianos y más recientemente en la síntesis de nanopartículas y producción de biocombustibles. En esta revisión se presentan los avances y tendencias sobre las principales propiedades nutracéuticas, antimicrobianas, insecticidas, como aditivo, bioconservador, bioenergético, entre otras aplicaciones que ofrecen los compuestos activos obtenidos a partir de los aceites esenciales de Citrus limon y Citrus aurantifolia.

1. Introducción

Además de la producción de jugo, el aceite esencial es uno de los principales subproductos del procesamiento de cítricos (Vekiari et al., 2002). Este puede describirse como mezcla de hidrocarburos, compuestos oxigenados y/o residuos no volátiles, incluyendo terpenos, sesquiterpenos, aldehídos, alcoholes, ésteres y esteroles (Darjazi,
2013).
La producción mundial de aceite esencial de limas y limones, se ha estimado en 11,000 ton/año durante la útlima década (Lawrence, 2009). El aceite esencial de limón ha sido
uno de los aceites aromatizantes más importantes, utilizado ampliamente en todo tipo de bebidas, refrescos; en productos horneados, como pasteles, relleno de pasteles, confitería, caramelos de centro blandos y duros, postres de gelatina y helados; también se ha empleado en perfumes, aguas de tocador, aguas de colonia y en cosméticos a los cuales imparte una nota superior refrescante (Guenther, 1955; Bakkali et al., 2008). Compuestos activos en el aceite de lima y limón
Los aceites esenciales son mezclas complejas de compuestos químicos que pueden ser clasificados en tres grupos principales: monoterpenos, sesquiterpenos y compuestos oxigenados. Los pigmentos naturales, principalmente carotenoides y clorofilas, también están presentes en los aceites esenciales de cítricos (Gamarra et al., 2006).
La composición química de los aceites esenciales de limas y limones presenta variación en el tipo y cantidad relativa de los componentes, dependiendo la parte de la planta o fruto del cual ha sido extraído. También tiene influencia en ello el método extracción empleado: Gamarra et al. (2006) demostraron que el tiempo de destilación influye en la calidad del aceite esencial de limón, indicaron que se puede obtener aceite esencial de buena calidad dentro de las 10 h del proceso de destilación al vapor (con equipo industrial) en condiciones normales, además de que la recuperación del aceite esencial del condensador a 35ºC evita más reacciones oxidativas y la pérdida de los terpenos en esta etapa. Por encima de las 10 h de proceso, la presencia de compuestos carbonílicos en el aceite mayor a 3% compromete sus aplicaciones en los alimentos.
Se ha encontrado también que el porcentaje de ingredientes activos en el aceite esencial de muestras naturales, depende de la distribución geográfica y de las condiciones ambientales, como la temperatura, la precipitación, la altitud, las horas de sol, etcétera (Hossain et al, 2014).
Estudios de composición química por cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS) de aceites esenciales de limón mexicano (Citrus aurantifolia), reportaron 5 componentes (92.6% del total analizado) para extracción por hidrodestilación de hojas y semillas (Razzaghi et al., 2009); mientras que en el análisis de aceite esencial extraído por hidrodestilación de cáscara de limón, se identificaron 40 componentes (99.2% del total analizado) (Fouad & Camara, 2017), los resultados se muestran en la Tabla 1.

Espina et al. (2011) evaluaron la composición química de aceites esenciales comerciales obtenidos de cáscara de frutas frescas por sistema de extracción de prensado en frío, logrando identificar 43 componentes (96% del total) en el aceite esencial de lima (Citrus limon). Por otra parte, Djenane (2015) determinó la composición química del aceite esencial obtenido por hidrodestilación de cáscaras frescas de lima de Algeria, identificando 9 componentes (93.55% del total); mientras que Hsouna y colaboradores (2017) caracterizaron químicamente el aceite esencial obtenido de flores frescas de limas por el método de hidrodestilación, encontrando 20 componentes (99.65% de los constituyentes). En todos estos casos el análisis se efectuó por cromatografía de gases acoplado a espectrómetro de masas (GC-MS) y el compendio de resultados se presenta a continuación en la Tabla 2.

De acuerdo con los datos mostrados en las Tablas 1 y 2, se observa que a pesar de las diferencias evidentes debidas al órgano de la planta empleado y al método de extracción, el aceite esencial de lima y limón está constituido por alrededor del 60 a 80% de monoterpenos en cáscara y hasta un 67% en flores, mientras que para monoterpenos oxigenados las flores aportan una mayor concentración (aprox. 30%) con respecto de la cáscara (5 a 25% aprox.), y el resto de sesquiterpenos, sesquiterpenos oxigenados y otros componentes. Cabe destacar la aportación de limoneno tanto en cáscara (51 a 59%) como en flor (38-39), mientras que en hojas se reportan valores muy sobresalientes de hasta un
85% de dicho compuesto activo.
Simas et al. (2017) evaluaron la composición química, por técnicas GC-MS y HS-SPME (Headspace-Solid-Phase Microextraction), de aceites esenciales de cítricos, entre ellos lima y limón mexicano, obtenidos por hidrodestilación de cáscara (Tabla 3). Este estudio permite comparar la composición química del aceite esencial de lima y limón obtenido y analizado bajo condiciones y técnicas iguales, se observa, que el compontente más abundante es el Limoneno con 53.9% y 31.1%, seguido por 12.2% y 10.8% de γ- Terpineno, 13.1% y 8.5% de β-Pineno, 2.2% y 9.6% de Geranial, 3.4% y 1.3% de Sabineno, 1.7% y 7.1% de Neral y 2.7% y 1% de Mirceno, como constituyentes principales respectivamente en lima y limón.

El limoneno es el principal constituyente del aceite de limón y podría usarse como un índice funcional de madurez (Combariza et al., 1994). Además, el Citral, representado por sus isómeros Neral y Geranial, contribuye significativamente a la calidad del sabor y el aroma del limón, y su concentración es, con mucho, el factor más importante para determinar el valor comercial de un aceite de limón (Gamarra et al., 2006); por otro lado, las actividades biológicas y químicas siempre dependen de los ingredientes activos en el aceite (AL-Jabri & Hossain, 2014).

Actividad biológica de los aceites esenciales

Actividad antibacteriana

Para prevenir la contaminación durante la producción, venta, distribución o para extender el tiempo de vida de anaquel de los alimentos crudos y/o procesados, generalmente se
utilizan aditivos sintéticos. Sin embargo, existe un fuerte debate sobre los aspectos de seguridad de estos conservantes químicos, ya que se les considera responsables de muchos atributos carcinogénicos y teratogénicos, así como de la toxicidad residual (Skandamis et al., 2001). Por tanto, se presta cada vez más atención a los compuestos derivados de plantas y hierbas naturales como una nueva alternativa para prevenir la proliferación de microorganismos y proteger los alimentos de la oxidación (Hsouna et al.,
2017).
Teóricamente se acepta que la actividad antimicrobiana de los aceites esenciales está asociada con sus componentes fitoquímicos como los monoterpenos o sesquiterpenos y sus derivados oxigenados, que son los principales componentes de los aceites esenciales y que exhiben actividades antimicrobianas potenciales (Cakir, 2004) con amplia aplicación en la industria de la condimentación y conservación de alimentos. Sin embargo, por ser una mezcla de varios componentes, no se puede confirmar que su acción antimicrobiana se deba únicamente a uno de ellos, de hecho, la eficacia antimicrobiana de los aceites esenciales vegetales en sistemas in vivo contra patógenos transmitidos en alimentos, como la carne, se ha investigado pobremente (Bajpai et al., 2012). Una revisión más amplia de los mecanismos de acción antimicrobiana de los aceites esenciales vegetales se puede encontrar en Rivera et al. (2015).
En específico para el aceite esencial de limas y limones, Hsouna et al., (2017) evaluaron la actividad del aceite esencial de flores de Citrus limón, con dos componentes dominantes: limoneno (39.74%) y β-Pineno (25.44%), frente a bacterias Gram positivo (Bacillus cereus, Enterococcus. faecalis, Staphylococcus. aureus, Staphylococcs. epidermis, Bacillus subtilis, Listeria monocytogenes y Micrococcus luteus) y Gram negativo (Pseudomonas aeruginosa, Escherichia. coli, Salmonella enteritidis y Klebsiella pneumoniae). Los valores de concentración mínima inhibitoria (MIC – por sus siglas en inglés: Minimum Inhibitory Concentrations) mostraron efecto positivo antibacteriano observando que las bacterias Gram positivas son más sensibles al aceite investigado, con un rango de 0.039 a 1.25 mg/ml que las bacterias Gram negativas en el rango de 0.625 a 2.5 mg·ml-1, lo que es consistente con otros estudios (Delaquis et al.,
2002; Juliano et al., 2000; Lambert et al., 2001; Smith et al., 2001). Además, evaluaron
el potencial de conservación de la carne aplicando el aceite esencial de Citrus limon contra Listeria monocytogenes, observando la inhibición exitosa del desarrollo de Listeria monocytogenes en carne de vacuno picada con una aplicación de 0.06 y 0.312 mg·g-1 de
aceite esencial. Esto puede abrir nuevas y prometedoras oportunidades para la prevención de la contaminación y el crecimiento de bacterias patógenas, particularmente Listeria monocytogenes, durante el almacenamiento de carne picada de ternera a 4°C.
Respecto de la aplicación de aceites esenciales de limón y de limas para la extensión de la vida útil de productos marinos, también se dispone de datos limitados: Alfonzo et al., (2017) investigaron los efectos bioconservadores de las microemulsiones de aceite esencial de limón en las sardinas (Sardina pilchardus) saladas. Los análisis químicos sobre sardinas saladas inoculadas con microemulsiones de aceite esencial obtenido de cáscara de Citrus limon (los monoterpenos cuantitativamente más relevantes fueron D- limoneno, β-pineno, γ-terpineno y p-cimeno. El α-terpineol, α-citral, β-citral, acetato de nerilo y 4-terpineol representaron la mayor concentración dentro del grupo de monoterpenos oxigenados; los hidrocarburos sesquiterpénicos también se detectaron pero a baja concentración) mostraron claramente una persistencia sustancial de varios compuestos orgánicos volátiles pertenecientes a grupos de monoterpenos, monoterpenos oxigenados y serquisterpenos derivados del aceite esencial durante todo el periodo de maduración (las moléculas más representadas fueron limoneno, p-cimeno y β-pineno). Inmediatamente después de la adición de las microemulsiones, las concentraciones de todos los grupos microbianos disminuyeron. La presencia de enterobacterias, estafilococos y bacterias del ácido láctico fue significativamente menor que la registrada para el ensayo del tratamiento control durante todo el período de monitoreo. Además, la adición de las microemulsiones de aceite esencial determinó una menor acumulación de histamina en las sardinas en comparación con el tratamiento control. Las puntuaciones más altas de evaluación sensorial se registraron para el sabor y la aceptabilidad general de los ensayos experimentales en presencia de aceite esencial. Los autores concluyen que en base al creciente interés hacia los nuevos conservantes de alimentos, el uso de aceites esenciales de lima para producir pescado salado representa una estrategia válida para mejorar la seguridad y las características sensoriales de las sardinas saladas, lo cual también tiene implicaciones económicas, ya que la mejora de sabor debido a la adición de aceite esencial de lima podría aumentar el consumo de sardinas por parte de consumidores nuevos y regulares.
De manera similar, Djenane (2015) también evaluó el efecto del aceite esencial de cáscara de cítricos (Citrus limón y Citrus aurantium) contra Staphylococcus aureus, inoculada sobre Sardina pilchardus; sus resultados demostraron que el aceite de Citrus limon tuvo
el mayor efecto antibacteriano, con un valor MIC de 0.25 a 0.40 µl/ml; sin embargo, al aumentar la dosis a 4 x MIC, el aceite esencial de Citrus aurantium redujo completamente el crecimiento de Staphylococcus aureus desde el día 2 hasta el final del almacenamiento a 8°C.
Zengin & Baysal (2014) determinaron la actividad antibacteriana de los compuestos α- terpineol, linalol, eucaliptol y α-pineno obtenidos a partir de aceites esenciales, frente a bacterias patógenas formadas durante el deterioro. Las actividades antibacterianas de estos compuestos se observaron in vitro en cuatro cepas Gram negativas y tres Gram positivas. Shewanella putrefaciens fue la bacteria más resistente a todos los componentes probados, mientras que Escherichia coli O157: H7 fue la cepa más sensible entre las bacterias probadas. Los experimentos de crecimiento celular in vitro mostraron que los compuestos probados tenían efectos tóxicos en todas las especies bacterianas con diferente nivel de potencia.
Sandoval et al. (2012) realizaron una extracción con hexano de los compuestos presentes en la cáscara de limón mexicano (Citrus aurantifolia) encontrando compuestos que mostraron actividad contra una cepa sensible y tres cepas mono resistentes (isoniacida, streptomicina o etambutol) de Mycobacterium tuberculosis H37Rv. En el estudio se encontró que el ácido palmítico y 5,8-dimetoxipsraleno presentaron la mayor actividad antimicrobiana.
Zu et al. (2010) evaluaron la actividad in vitro de diez aceites esenciales comerciales de diferentes plantas, contra Propionibacterium acnes, aunque los aceites esenciales de tomillo, canela y rosa exhibieron las mejores actividades antibacterianas, el aceite esencial de lima también mostró efectos de inhibición positivos logrando matar a la bacteria dentro de 30 minutos al igual que el aceite esencial de toronja, mientras que el aceite esencial de menta no mató a la bacteria, incluso después de 120 minutos.
Socovic et al. (2010) evaluaron la actividad in vitro de diez aceites esenciales de diferentes plantas contra Bacillus subtilis, Enterobacter cloacae, Escherichia coli O157:H7, Micrococcus flavus, Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella enteritidis, Staphylococcus epidermidis, Salmonella typhimurium, and Staphylococcus aureus. Algunos de los aceites esenciales fueron extraídos en laboratorio, mientras que el aceite esencial de Citrus limon fue de origen comercial y mostró tener efectos antibacterianos positivos para todas las bacterias evaluadas por el método de microdilución; mientras que por el método de zonas de inhibición no presentó actividad
para Proteus mirabilis y Pseudomonas aeruginosa, pero con resultados positivos para las demás cepas. Estos autores concluyen que el carvacrol y timol fueron los dos componentes de aceites esenciales con mayor actividad antibacteriana. Estos resultados concuerdan con lo reportado por De Oliveira et al. (2015) quienes determinaron el efecto de una combinación de carvacrol y 1,8-cineol frente a un cultivo mixto de Listeria monocytogenes, Aeromonas hydrophila y Pseudomonas fluorescens en vegetales mínimamente procesados. El carvacrol mostró una MIC de 1.25 y 1,8-cineol de 40 μl/ml, mientras que el índice de concentración inhibidora fraccional (FIC) de los compuestos combinados fue de 0,25 contra el inóculo mixto, lo que sugiere una interacción sinérgica. Contrario a los casos anteriores, AL-Jabri & Hossain (2014) encontraron poco o nulo efecto de aceites esenciales obtenidos de lima de Turquía y de India contra cuatro bacterias patógenas (Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa y Proteus vulgaris) a diferentes concentraciones, lo cual demuestra que los aceites esenciales no siempre tienen efecto antimicrobiano en sistemas in vitro contra diferentes bacterias patógenas.

Actividad antifúngica

Las aflatoxinas son un importante grupo de contaminantes alimentarios producidos principalmente por algunos miembros de la sección ‘Flavi’ de Aspergillus en condiciones favorables de temperatura y humedad relativa. De acuerdo con Payne (1998), el género Aspergillus contiene hongos aflatóxicos cosmopolitas con conidios transportados por el aire como propágulos infecciosos, habitualmente contaminan alimentos, piensos y productos agrícolas como cacahuates, maíz, pistachos y semillas oleaginosas en todo el mundo. Se ha reportado ampliamente que la contaminación de los alimentos con aflatoxinas está asociada con algunas características de las micotoxicosis, como el daño hepático principalmente como carcinoma hepatocelular en humanos y varios modelos animales experimentales (Bhatnagar & García, 2001). Por lo tanto, el consumo de alimentos contaminados con aflatoxinas es un problema grave desde el punto de vista no solo de la salud pública, sino también de los problemas económicos.
Razzaghi et al. (2009) evaluaron la actividad antifúngica e inhibición de aflatoxinas de
12 aceites esenciales de 12 plantas medicinales; demostrando que el aceite esencial obtenido de hojas de Citrus limon inhibe el crecimiento de Aspergillus parasiticus y la producción de aflatoxinas al igual que el aceite esencial de Thymus vulgari, 5 de los
aceites esenciales solo presentaron resultados positivos para una de las evaluaciones y el resto ninguna actividad.
Bosquez et al. (2010), demostraron el efecto antifúngico del aceite esencial de Citrus aurantifolia contra los hongos Colletotrichum gloeosporioides y Rhizopus stolonifer. Fekrazad et al. (2015) partieron de la hipótesis de que la fotoactivación del aceite esencial de Citrus aurantifolia (comercial), fluconazol e indocianina verde pueden tratar dos hongos infecciosos mucocutáneos a fin de encontrar terapias alternativas a la terapia antifúngica tradicional. Sus resultados demostraron que el tratamiento que consistió en suspensiones de Candida albicans o Tricophyton rubrum (106 células·ml-1) tratadas con irradiación de laser infrarrojo, en presencia de indocianina verde, aceite esencial de limón, con la exposición secuencial a luz natural y luz de tungsteno, presentó un 99.9% de reducción en el contenido celular de ambos hongos.
Simas et al. (2017) evaluaron el efecto de cuatro aceites esenciales de cáscara de cítricos, entre ellos Citrus limon y Citrus aurantifolia, contra hongos patógenos postcosecha de ftrutas: Penicillium digitaum, Trichoderma viride, Botrytis cinerea. Encontraron, de acuerdo con sus valores de concentración mínima inhibitoria, una modesta actividad antifúngica de todos los aceites esenciales probados, con los mejores resultados contra Botrytis cinerea. Sin embargo, un experimento para evaluar la activiad de los compuestos volátiles de los cítricos, citral y otros componentes quirales puros, demostró que el aceite esencial y sus componentes volátiles tienen una influencia diferencial sobre el crecimiento de las tres especies de hongos evaluados. Mientras que todos los aceites inhibieron el crecimiento de Botrytis cinerea y Trichoderma viride, lo opuesto se observó para el hongo Penicillium digitatum, cuyo crecimiento fue estimulado. Una prevalencia del efecto inhibitorio fue observado para los componentes quirales puros cuando se probaron contra Botrytis cinerea y Trichoderma viride. Sin embargo, con exepción al citral, (+)-α-pineno y (+)-β-pineno, todos los componentes volátiles quirales puros estimularon el crecimiento de Penicillium digitatum. Lo anterior, demuestra que los aceites esenciales de especies cítricas y sus componentes pueden inhibir o estimular el crecimiento fúngico en frutas.

Actividad antioxidante

El aceite esencial de lima (Citrus limon) y de limón mexicano (Citrus aurantifolia) adicionado a películas a base de gelatina de pescado (Tilapia) y glicerol como agente plastificante, mostró actividad antioxidante según lo reportado por Tounguanchan et al.,
(2013). Al respecto, Zengin & Baysal (2014) evaluaron la actividad antioxidante de tres constituyentes de estos aceites esenciales y encontraron que α-terpineol tuvo la actividad más fuerte, seguido en orden descendiente por linaol y eucaliptol.
Djenane (2015) evaluó la actividad antioxidante de aceites esenciales de cáscaras de cítricos inoculados sobre Sardina pilchardus almacenada a 8°C, y observó que la presencia de los aceites esenciales extiende significativamente la estabilidad de los lípidos, aunque Citrus aurantium mostró mayor actividad antioxidante que Citrus limon con una relación inversamente proporcional a la concentración del aceite esencial. Concluyó que los aceites esenciales de cítricos pueden ser usados como potentes preservativos naturales que contribuyen a la reducción de la oxidación de lípidos en sardinas.

Actividad citotóxica y anticancerígena

Zu et al. (2010) evaluaron la actividad anticancerígena en sistemas in vitro de diez aceites esenciales comerciales, entre ellos, el aceite esencial de lima (Citrus limon) contra tres líneas de células humanas cancerígenas (próstata: PC-3; pulmón: A549 y mama: MCF-
7). Aunque el aceite esencial de lima mostró resultados positivos, no fue el de mejor actividad al presentar citotoxicidad en todas las concentraciones evaluadas. La citotoxicidad de los diez aceites esenciales evaluados fue significativamente más fuerte en las células de cáncer de próstata que en cáncer mama y pulmón.

Actividad bioinsecticida

Fouad & da Camara (2017) analizaron los aceites de cáscara del limón mexicano (Citrus aurantifolia) y mandarina (Citrus reticulata) cultivados en el noreste de Brasil. La actividad insecticida de los aceites y ambas formas enantioméricas del constituyente principal limoneno [(R)- (+)-limoneno y (S)-(-)-limoneno] se evaluó frente a al gorgojo del maíz (Sitophylus zeamais) en condiciones de laboratorio. Los resultados se compararon con DeltametrinaMR como control positivo. El análisis cromatográfico de los aceites cítricos demostró que el limoneno es el constituyente principal, representando el
38.9% del aceite de Citrus aurantifolia y el 80.2% del aceite de Citrus reticulata. El aceite de cáscara de Citrus reticulata demostró ser más tóxico para los adultos de Sitophylus zeamais en las pruebas de contacto, ingestión y fumigación que el aceite de Citrus reticulata. Se encontró una diferencia no significativa entre (R) y (S)-limoneno en las pruebas de contacto y fumigante. Sin embargo, el (R)-limoneno exhibió una mayor toxicidad contra Sitophylus zeamais que el (S)-limoneno durante el ensayo de ingestión.
La DeltametrinaMR fue mucho más tóxica en los bioensayos de contacto e ingestión que los aceites de cítricos y las dos formas enantioméricas de limoneno. El aceite de Citrus reticulata fue más repelente que Citrus aurantiifolia. En la prueba de repelencia, los adultos de Sitophylus. zeamais fueron más susceptibles a (S)-limoneno que (R)-limoneno. Los resultados de este estudio sugieren que estos aceites cítricos y las dos formas enantioméricas de limoneno tienen efectos tóxicos sobre Sitophylus zeamais de diferentes maneras (es decir, a través de la cutícula, el sistema digestivo y el sistema respiratorio), así como un efecto conductual (repelencia).
Chellappandian et al. (2018) incluyeron al aceite esencial de cáscara de Citrus aurantifolia en una revisión sobre aceites esenciales de diferentes familias de plantas que poseen actividad en contra de las larvas y mosquitos adultos del dengue.

Aditivo en biopelículas

El uso de plásticos derivados del petróleo en embalajes y empaques individuales tipo punto de venta en los productos alimenticios representan un grave problema ambiental debido a la generación de basura no biodegradable, por lo que el uso de alternativas sostenibles para el embalaje tales como las películas o recubrimientos comestibles a base de biopelículas derivadas de aceites y resinas naturales se han utilizado con éxito como aditivos alimentarios, como agentes antioxidantes y/o antimicrobianos (Domínguez & Jiménez, 2012; Fernández et al., 2015). El aceite esencial de limón mexicano (Citrus aurantifolia) ha demostrado actuar como un agente antimicrobiano en los sistemas alimentarios que se puede incorporar a una matriz de película. El aceite esencial de lima (Citrus limon) y de limón mexicano (Citrus aurantifolia) ha sido incorporado a películas a base de gelatina de pescado (Tilapia) y glicerol como agente plastificante (Tounguanchan et al., 2013).
Bosquez et al. (2010) elaboraron una película para la protección post-cosecha de papaya a base de goma de mezquite adicionada con aceite esencial de tomillo y limón mexicano (Citrus aurantifolia). Los resultados mostraron un 50% y 40% de reducción de descomposición debida a Colletotrichum gloeosporioides y Rhizopus stolonifer, respectivamente, durante el almacenamiento, mientras que la fruta no tratada reveló 100% de descomposición.
Sánchez (2015) evaluó una película comestible a base de extracto péctico de bagazo y otra a base de extracto péctico de orujo de limón mexicano (Citrus aurantifolia) adicionadas con aceite esencial extraído de bagazo, pulpa y semillas del mismo fruto; sus
resultados demostraron que los extractos pécticos de películas comestibles incorporadas con aceite esencial de limón mexicano inhibieron el crecimiento de las bacterias patógenas (Escherichia coli O157: H7, Salmonella typhimurium, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus y Listeria monocytogenes) transmitidas por los alimentos y pueden ser útiles en la conservación de los alimentos para aumentar la vida útil. Contrario a otros estudios, ellos encontraron que las la bacterias Gram negativas fueron más sensibles a la película comestible adicionada con aceite esencial, que las bacterias Gram positivas.
A pesar de que los recubrimientos de quitosano que contienen aceites esenciales de limón se han reportado como eficaces para controlar la descomposición fúngica de la fruta a
20°C durante 7 días, también se ha reportado que su aplicación en ciertos productos, como la fresa, afecta directamente las rutas metabólicas y el perfil de compuestos volátiles en la misma (Perdones et al., 2016). El quitosano puro promovió la formación de ésteres y dimetil-furfural en muy poco tiempo después del recubrimiento, mientras que los recubrimientos que contenían aceite esencial de limón incorporaron terpenos (limoneno, γ-terpineno, p-cimeno y α-citral) a los volátiles de la fruta e incrementaron el proceso fermentativo, modificando el aroma típico de la fruta. No se percibió sensorialmente ningún efecto de los recubrimientos de quitosano, y sí se apreciaron notablemente los cambios inducidos por el aceite esencial de limón.
Peretto et al. (2014) prepararon películas comestibles de puré de fresas con carvacrol y cinamato de metilo, que utilizaron en conchas de almeja para proporcionar una liberación controlada de los vapores sin contacto directo con la fruta. Las fresas frescas se empacaron en las conchas de almeja y se mantuvieron a 10°C durante 10 días con un 90% de humedad relativa. Observaron un retraso significativo y una reducción en la severidad de la descomposición visible en la fruta que se empaquetó en las conchas con las películas tratadas y las bayas se mantuvieron más firmes y de color más brillante en comparación con las fresas sin tratar.
La kafirina es una proteína extraída del sorgo que se utiliza ampliamente en recubrimientos y películas alimenticias. Taylor et al. (2015) desarrollaron una película de kafirina que contenía citral y quercetina como agentes antimicrobianos y antioxidantes naturales. Estos autores determinaron que las películas incorporadas con citral tenían una fuerte actividad antimicrobiana contra Campylobacter jejuni, Listeria monocytogenes y Pseudomonas fluorescens. Sin embargo, ambos aceites esenciales impartieron un color
amarillento a las películas, y redujeron significativamente la permeabilidad al oxígeno de la película, la tracción y la velocidad de transmisión del vapor de agua.

Micro y nanopartículas

La nano o microencapsulación de aceites esenciales podría ofrecer posibles soluciones para resolver los desafíos que enfrentan sus aplicaciones en los alimentos. Pan et al. (2014) estudiaron el timol encapsulado en caseinato sódico y encontraron que el timol encapsulado era más efectivo que el timol no encapsulado en la inhibición de patógenos alimentarios en la leche, debido a la distribución mejorada y la solubilidad del encapsulado.
Chen et al. (2015) coencapsularon eugenol y timol en nanopartículas de zeína/caseína que posteriormente se secaron por pulverización. Los complejos secados por pulverización se rehidrataron fácilmente y produjeron una dispersión estable. Los aceites esenciales encapsulados mostraron liberación controlada en 24 h, con el eugenol encapsulado mostrando una tasa de liberación más alta que el timol. Se observaron efectos bactericidas y bacteriostáticos en el suero de leche para Escherichia coli O157: H7 y Listeria monocytogenes Scott A, respectivamente.
Campelo et al. (2018) analizaron la influencia de la maltodextrina con dextrosa equivalente en las propiedades de reconstitución, almacenamiento, liberación y protección del aceite esencial de limón mexicano (Citrus aurantifolia). Se estudiaron las propiedades de reconstitución y almacenamiento de las micropartículas (solubilidad, humectabilidad y densidad), cinética de adsorción de agua, isotermas de sorción, propiedades termogravimétricas, liberación controlada y cinética de degradación del aceite esencial de limón encapsulado para medir la calidad de los materiales encapsulados. Los resultados del estudio indicaron que el grado dextrosa equivalente (DE) influye en las características de reconstitución, almacenamiento, liberación controlada y características de degradación de los compuestos bioactivos encapsulados. El aumento en el equivalente de dextrosa mejora la solubilidad, humectabilidad y densidad de las micropartículas, principalmente debido al tamaño de las moléculas de maltodextrina. La cinética de adsorción y las curvas de isotermas de sorción confirmaron el aumento de la higroscopicidad de las maltodextrinas con mayores grados de polimerización. El tamaño de las cadenas de maltodextrina influyó en la liberación y protección del aceite esencial de limón encapsulado. Finalmente, el grado de
polimerización de la maltodextrina puede considerarse un parámetro que influirá en las propiedades fisicoquímicas de los alimentos microencapsulados.
Misni et al. (2017) encapsularon aceites esenciales de Alpina galangal, Citrus grandis, Citrus aurantifolia y DEET (N,N-Dietil-m-toluamida) en microcápsulas poliméricas. Las microcápsulas poliméricas se produjeron mediante el método de precipitación interfacial que contiene un núcleo en el que el repelente activo está implicado por la carboximetilcelulosa. Las microcápsulas se usaron para reducir la volatilización y extender la acción repelente. Las microcápsulas se produjeron e incorporaron en una loción de administración tópica. Los aceites esenciales y DEET en forma libre se incorporaron directamente en la loción que origina las formulaciones de control. La actividad repelente contra el mosquito Culex quinquefasciatus se evaluó en todas las formulaciones. En condiciones de laboratorio, las formulaciones que contenían aceites esenciales microencapsulados no presentaron diferencias significativas en relación con la duración del efecto repelente en comparación con el DEET microencapsulado en una concentración mayor del 20%. Todas las formulaciones microencapsuladas que contenían aceites esenciales o DEET presentaron un efecto repelente superior al 98% con una duración de 4 h. Las formulaciones que contienen aceite esencial microencapsulado tienen un efecto repelente al 100% y duran 2 h. El control de formulaciones sin aceites esenciales y de marcas comerciales que contienen aceite esencial de citronela, presentan un efecto repelente del 100% en solo 1 h. Los hallazgos preliminares mostraron que la microencapsulación promovió un aumento en el efecto repelente de los aceites esenciales y que las formulaciones desarrolladas son mejores alternativas que las formulaciones que contienen aceites esenciales disponibles en el mercado.

Química verde

El limoneno pertenece a un grupo de productos intermedios muy importantes utilizados en la producción de productos químicos finos. Este compuesto monoterpeno se puede obtener a partir de cáscaras de cítricos como naranja, lima o limón que son un desecho (biomasa) de la industria de cítricos. Por lo tanto, el limoneno es un compuesto renovable, fácil de conseguir y relativamente barato.
Aissou et al. (2016) analizaron la posibilidad de transformar el limoneno en una plataforma agroquímica para la producción de una amplia gama de compuestos de valor agregado para ingredientes farmacéuticos, cosméticos e ingredientes alimentarios. Esta molécula también se evaluó como un solvente alternativo para la extracción de varios
compuestos bioactivos en comparación con el n-hexano. De acuerdo con estos autores, el limoneno se extrajo de los aceites esenciales de las cáscaras de cítricos mediante una técnica de extracción en microondas sin disolventes. El limoneno se transformó con éxito en productos con interés industrial por oxidación catalítica utilizando tres catalizadores de hierro diferentes. La capacidad del limoneno para usarse como un solvente alternativo se realizó usando dos herramientas de simulación, los parámetros de solubilidad de Hansen (HSP) y el modelo de cribado similar al conductor para solventes reales (COSMO-RS) y mediante experimentación. Los resultados indicaron que el limoneno podría ser un solvente verde prometedor y un componente para la sustitución del petróleo en la extracción o síntesis de compuestos bioactivos.
Wróblewska (2014) presentó estudios preliminares sobre el proceso de epoxidación de limoneno sobre catalizadores de tipo zeolita tales como: TS-1 y Ti-SBA-15. En estos estudios se usó metanol como disolvente y como agente oxidante se aplicó una solución de peróxido de hidrógeno al 60% en peso. Los resultados obtenidos se compararon y se eligió el catalizador más activo. Estos estudios también han mostrado diferentes formas posibles de transformación del limoneno, no solo en la dirección del 1,2-epoxilimoneno y su diol correspondiente, sino también en la dirección de carveol, carvona y compuestos de alcohol perílico con muchas aplicaciones. Se propusieron los posibles mecanismos de formación de los productos de oxidación alílica.

Biocombustibles

La presencia de limoneno en los medios de fermentación causa un efecto inhibidor sobre los microorganismos productores de etanol. Este monoterpeno está presente como componente principal de cáscaras, bagazo, hojas y otras estructuras botánicas en todos los cítricos. Para el caso particular del limón mexicano (Citrus aurantifolia) se reportan en la literatura valores de limoneno que alcanzan hasta el 85.5% en hojas (Razzaghi et al., 2009) y 38.5% en cáscara (Fouad & Cámara, 2017), mientras que para la lima (Citrus limon) estos valores oscilan entre 51 y 59% en cáscara (Espina et al., 2011; Djenane,
2015) y 39% en flores (Hsouna et al., 2017). Si bien en la presente revisión no se encontraron reportes de aplicaciones en materia de biocombustibles o fermentaciones de este compuesto activo ni de otros compuestos reportados para lima y limón mexicano, la evidencia que se presenta a continuación, tomada de otros cítricos, sugiere la posibilidad de realizar aplicaciones similares de estos compuestos puros o mezclados en aceites esenciales de Citrus aurantifolia y Citrus limón.
De acuerdo con Wilkins et al. (2007), para inhibir la producción de etanol por Saccharomyces cerevisiae las concentraciones umbral inicial y final de D-limoneno se reportan entre 0.33% y 0.14% (v/v), respectivamente. Una concentración mínima inhibitoria de aceite de cáscara de naranja fue reportada en 0.01% (v/v) para la fermentación etanólica de cáscara de naranja por Pichia kudriavzevii KVMP10 (Koutinas y col., 2016). Para la bacteria etanógena Zymomonas mobilis (a 37°C), se informaron concentraciones mínimas inhibitorias de aceite de cáscara de naranja para la producción de etanol de 0.05%, 0.10% y 0.20%, después de 24, 48 y 72 h, respectivamente, y no se observó inhibición después de 96 h (Wilkins, 2009).
Por otra parte, Mucor indicus, un hongo productor de etanol filamentoso, y Rhizopus sp., han mostrado tolerancia al D-limoneno máximo al 2% en medios semisintéticos bajo condiciones aeróbicas y anaeróbicas (Lennartsson et al., 2012). Los dos zigomicetos son capaces de producir etanol en altas concentraciones de los compuestos antimicrobianos disponibles en hidrolizados de cáscara de naranja, que son intolerables para casi todos los microorganismos.

2. Conclusiones

Los aceites esenciales de Citrus limon y Citrus aurantifolia son mezclas complejas de compuestos químicos clasificados en tres grupos principales: monoterpenos, sesquiterpenos y compuestos oxigenados. De estos se han identificado 43 componentes activos, siendo el Limoneno el compuesto mayoritario tanto en cáscara, hojas y flores de estos cítricos, seguido en mucho menor proporción por γ-Terpineno, β-Pineno, Geranial, Sabineno, Neral y Mirceno, que en su conjunto influyen en la percepción del sabor y aroma característicos del limón y la lima.
En el caso particular del limoneno, puede obtenerse a partir de cáscaras de lima o limón, que generalmente son desechos de la industria, por lo que este compuesto monoterpeno puede catalogarse como un compuesto renovable, fácil de conseguir y relativamente barato, aprovechable para una amplia gama de compuestos de valor agregado en diversos productos comerciales, como por ejemplo, en la industria farmacéutica tiene potencial de uso como ingrediente activo de repelentes contra diversos tipos de insectos como gorgojos, larvas y mosquitos, sin los efectos tóxicos que normalmente presentan los insecticidas y repelentes sintéticos. Otro uso potencial como ingrediente farmacéutico es a través de productos destinados al tratamiento de infecciones mucocutáneas causadas por Candida albicans o Tricophyton rubrum, donde el aceite esencial presentó hasta un
99.9% de reducción del contenido celular en ambos hongos. Adicionalmente, también ha mostrado resultados positivos en estudios de citotoxicidad y actividad anticancerígena en células humanas canderígenas de la próstata, pulmón y mamas, aunque dichos resultados no son los mejores comparados con otros aceites esenciales.
Por otra parte, en la industria alimentaria tanto el limoneno como los demás compuestos activos de los aceites esenciales del limón mexicano y la lima han demostrado tener una amplia gama de aplicaciones, particularmente como aditivo en la conservación de alimentos susceptibles a daños por microorganismos patógenos, tales como los productos cárnicos y marinos, donde la carga microbiana de bacterias Gram positivas y Gram negativas es alta. En este sentido, los aceites esenciales de Citrus aurantifolia y Citrus limón han mostrado un efecto positivo antibacteriano con concentraciones mínimas inhibitorias que oscilan entre 0.039 a 2.5 mg·ml-1, y adicionalmente tienen efecto antioxidante cuando funcionan como biopelículas o recubrimientos comestibles, los cuales pueden ser aún más eficientes si se aplican como micro o nano cápsulas. En este sentido, se ha observado que su aplicación provee un aumento significativo en la estabilidad de los lípidos de productos derivados del mar. Mientras que en productos hortofrutícolas, granos, cereales y otros vegetales, mostraron ser eficiente en la inhibición de la actividad antifúngica y en particular en la inhibición de aflatoxinas de algunos hongos como los del género Aspergillus y de otros más como Colletotrichum gloeosporioides, Rhizopus stolonifer, Botrytis cinerea y Trichoderma viride.
Finalmente, aunque en la presente revisión no se encontraron reportes de aplicaciones en materia de biocombustibles, fermentaciones o química verde para los aceites esenciales de Citrus aurantifolia y Citrus limon, la evidencia tomada de otros cítricos sugiere la posibilidad de aprovechar el potencial observado en el limoneno para inhibir o retrasar la producción de etanol de algunas levaduras, hongos y bacterias.

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