Optimization of the Extraction of Antioxidant Compounds from Roselle Hibiscus Calyxes (Hibiscus sabdariffa), as a Source of Nutraceutical Beverages

Abstract

Abstract: Secondary metabolites from Hibiscus sabdariffa have been used to prevent different diseases. Roselle Hibiscus is known for being rich in phenolic bioactive compounds. The extraction conditions are directly related to the chemical composition and then to the overall bioactivity of the extract. In this study, a Box-Behnken experimental design has been used to optimize the antioxidant activity, considering four variables: ethanol:water ratio, temperature, extraction time, and solvent:solid ratio. The experiment comprises 27 experiments and 3 repetitions at the central point. The results are described by surface response analysis and a second-degree polynomial equation. The model explains 87% of the variation in the response. The maximum antioxidant activity is yielded when 1% solids are extracted in 35.5% ethanol at 60 ◦C for 33 min. Finally, a nutritional functional supplement of 495 μmol Trolox Equivalent (TE) antioxidant capacity was prepared with the optimized extract.

Resumen: Los metabolitos secundarios de Hibiscus sabdariffa se han utilizado para prevenir diferentes enfermedades. El Hibiscus sabdariffa es conocido por su riqueza en compuestos fenólicos bioactivos. Las condiciones de extracción están directamente relacionadas con la composición química y, posteriormente, con la bioactividad global del extracto. En este estudio se ha utilizado un diseño experimental Box-Behnken para optimizar la actividad antioxidante, considerando cuatro variables: proporción etanol:agua, temperatura, tiempo de extracción y proporción disolvente:sólido. El experimento consta de 27 experimentos y 3 repeticiones en el punto central. Los resultados se describen mediante un análisis de respuesta superficial y una ecuación polinómica de segundo grado. El modelo explica el 87% de la variación de la respuesta. La actividad antioxidante máxima se obtiene cuando el 1% de los sólidos se extraen en etanol al 35,5% a 60 ◦C durante 33 min. Por último, se preparó un suplemento funcional nutricional de 495 μmol de capacidad antioxidante equivalente a Trolox (TE) con el extracto optimizado.