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: the ethanol:water ratio, the temperature, the extraction time, and the 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 del Hibiscus sabdariffa se han utilizado para prevenir diferentes enfermedades. El hibisco roselle es conocido por su riqueza en compuestos bioactivos fenólicos. Las condiciones de extracción están directamente relacionadas con la composición química y, por lo tanto, con la bioactividad general del extracto. En este estudio, se ha utilizado un diseño experimental Box Behnken para optimizar la actividad antioxidante, teniendo en cuenta cuatro variables: la proporción de etanol y agua, la temperatura, el tiempo de extracción y la proporción de disolvente y sólido. El experimento comprende 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 en la respuesta. La actividad antioxidante máxima se obtiene cuando se extrae el 1 % de sólidos en etanol al 35,5 % a 60 °C durante 33 minutos. Por último, se preparó un suplemento funcional nutricional con una capacidad antioxidante equivalente a 495 µmol de Trolox (TE) con el extracto optimizado.