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Citric Acid-Mediated Microwave Extraction Outperforms Conventional Heating for Recovery of Antidiabetic Polysaccharides from Centella asiatica

Este estudio demuestra que la extracción por microondas mediada por ácido cítrico (CAM-MAE) supera significativamente a los métodos de calentamiento convencionales al obtener rápidamente polisacáridos de alta pureza y alto peso molecular de *Centella asiatica* con potentes actividades antidiabéticas y antioxidantes.

Autores originales: Nur Qistina Abdul Razak, Li Meng, Babul Airianah Othman

Publicado 2026-08-27

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CC BY 4.0

Autores originales: Nur Qistina Abdul Razak, Li Meng, Babul Airianah Othman

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Para millones de personas que viven con diabetes, el control del azúcar en la sangre es un acto de equilibrio diario. La afección surge cuando el cuerpo tiene dificultades para producir o utilizar la insulina de manera eficaz, lo que provoca niveles peligrosamente altos de azúcar en la sangre. Si bien la medicina moderna ofrece fármacos potentes para controlar esto, muchas personas buscan alternativas naturales más suaves presentes en el mundo vegetal. Una de estas plantas es la Centella asiatica, una pequeña hierba rastrera conocida en muchas partes de Asia como pegaga o gotu kola. Durante siglos, los sanadores tradicionales la han utilizado para ayudar a la memoria, cicatrizar heridas y apoyar la salud general. La ciencia moderna ha confirmado que esta planta contiene un tipo específico de molécula de azúcar grande y compleja llamada polisacárido. Estas moléculas son prometedoras porque pueden ralentizar la digestión de los alimentos, evitando picos bruscos de azúcar en la sangre después de una comida. Sin embargo, extraer estas delicadas moléculas de la planta sin destruirlas ha sido un desafío difícil. Los métodos tradicionales suelen requerir hervir la planta durante horas, un proceso que puede desperdiciar energía y descomponer los mismos compuestos que los investigadores esperan salvar.

Un equipo de científicos de Malasia y China se propuso recientemente resolver este problema buscando una forma más rápida y eficiente de extraer estos polisacáridos de la Centella asiatica. Probaron cuatro enfoques diferentes para extraer los polisacáridos de las hojas. El primero fue el método tradicional de remojar la planta en agua caliente. El segundo añadió un ácido orgánico suave, específicamente citrato de ácido monohidratado, al agua caliente para ayudar a romper las paredes celulares de la planta. El tercer método utilizó energía de microondas para calentar el agua rápidamente, una técnica que agita las células vegetales y fuerza su contenido hacia afuera mucho más rápido que el hervor. El cuarto método, y el más innovador, combinó la energía de microondas con el ácido cítrico. Los investigadores querían ver si el uso de tanto el ácido como las microondas funcionaría mejor que usar cualquiera de los dos por separado, y si podían hacerlo en una fracción del tiempo.

Para encontrar la receta perfecta de extracción, el equipo no se limitó a adivinar. Utilizaron un método de planificación sofisticado que les permitió probar muchas combinaciones diferentes de temperatura, tiempo y concentración química, todo al mismo tiempo. Descubrieron que el método tradicional de agua caliente, aunque seguro, era el menos efectivo, ya que producía la menor cantidad de polisacáridos. Añadir el ácido cítrico al agua caliente mejoró los resultados, al igual que el uso de microondas por sí solo. Sin embargo, la combinación de ácido cítrico y microondas resultó ser la clara ganadora. Este método híbrido, que los investigadores llaman extracción por microondas mediada por ácido cítrico, produjo la mayor cantidad de las moléculas de azúcar deseadas. Logró un rendimiento del 15,58 por ciento, que fue significativamente mayor que los otros métodos. Más importante aún, este proceso tomó solo tres minutos, en comparación con la hora y más que requería el método tradicional de hervido.

El éxito de este nuevo método no se trata solo de velocidad o cantidad; también se trata de calidad. Se encontró que los polisacáridos extraídos utilizando la combinación de microondas y ácido eran muy puros, conteniendo una alta cantidad de carbohidratos y muy poca proteína no deseada. Cuando los científicos analizaron la estructura de estas moléculas, confirmaron que eran un tipo específico de cadena de azúcar ácida con un esqueleto complejo en forma de anillo. Estas moléculas eran grandes y uniformes, lo cual es una buena señal de su potencial beneficio para la salud. En pruebas de laboratorio, estos azúcares extraídos mostraron una fuerte capacidad para combatir los radicales libres dañinos, que son moléculas inestables que pueden dañar las células. Aún más prometedor, los azúcares fueron capaces de bloquear la acción de dos enzimas clave en el cuerpo que descomponen los carbohidratos en azúcar. Al ralentizar estas enzimas, el extracto de la planta podría ayudar a prevenir que el azúcar en la sangre aumente demasiado rápido después de comer, un mecanismo crucial para el manejo de la diabetes.

Los investigadores descubrieron que la combinación del ácido y las microondas creó una sinergia poderosa. El ácido ayudó a suavizar y romper las paredes rígidas de las células vegetales, mientras que las microondas proporcionaron un calor rápido e intenso que forzó el contenido de esas células hacia el agua. Esta acción dual permitió a los investigadores extraer más material beneficioso en mucho menos tiempo, preservando al mismo tiempo la delicada estructura de las moléculas que podrían haberse dañado por un hervor prolongado. El estudio sugiere que este método eficiente y de bajo consumo energético podría ser un gran paso adelante en la producción de ingredientes naturales de origen vegetal para alimentos funcionales y medicinas. Al convertir un proceso que antes tomaba horas en uno que toma minutos, los científicos han abierto una nueva puerta para aprovechar todo el potencial de la Centella asiatica para apoyar la salud humana.

Resumen Técnico: Extracción de Polisacáridos Antidiabéticos de Centella asiatica Mediante Microondas y Ácido Cítrico

Planteamiento del Problema
Centella asiatica (pegaga/gotu kola) contiene polisacáridos (CAP) con potencial antidiabético y antioxidante demostrado, principalmente mediante la inhibición de enzimas que hidrolizan carbohidratos ( $\alpha$ -amilasa y $\alpha$ -glucosidasa). Sin embargo, la optimización sistemática de la extracción de CAP ha sido limitada. La Extracción con Agua Caliente (HWE) tradicional, aunque es segura y común, sufre de tiempos de procesamiento prolongados, ineficiencia energética y el riesgo de degradación térmica de compuestos termolábiles. Por el contrario, si bien la Extracción Asistida por Microondas (MAE) y los métodos asistidos por ácido ofrecen mejoras potenciales, los efectos sinérgicos de combinar el calentamiento dieléctrico por microondas con el tratamiento con un ácido orgánico suave (citrato de ácido cítrico monohidratado, CAM) para la recuperación de CAP no han sido plenamente explorados u optimizados.

Metodología
El estudio empleó un enfoque de optimización comparativa utilizando el Diseño de Box-Behnken (BBD) acoplado con la Metodología de Superficie de Respuesta (RSM) para evaluar cuatro protocolos de extracción distintos:

HWE: Extracción convencional con agua caliente.
CAM-HWE: Extracción con agua caliente asistida por citrato de ácido cítrico monohidratado.
MAE: Extracción asistida por microondas utilizando agua destilada.
CAM-MAE: Extracción asistida por microondas utilizando una solución de citrato de ácido cítrico monohidratado.

Las variables independientes (temperatura/potencia, tiempo, relación sólido-tampón y concentración de CAM donde sea aplicable) se variaron para maximizar el rendimiento de los polisacáridos. Las condiciones óptimas fueron validadas, y los extractos resultantes fueron caracterizados por sus propiedades fisicoquímicas (pH, contenido total de carbohidratos, contenido de proteínas), características estructurales (espectroscopía FT-IR, cromatografía de filtración en gel para peso molecular) y actividad biológica (ensayos antioxidantes DPPH y FRAP; ensayos de inhibición de $\alpha$ -amilasa y $\alpha$ -glucosidasa).

Resultados Clave

Eficiencia de Extracción: Los cuatro modelos cuadráticos demostraron una alta adecuación estadística ( $R^2 > 0.997$ ; la falta de ajuste no fue significativa). El método CAM-MAE produjo la mayor recuperación de polisacáridos prevista del 15.58%, seguido de MAE (14.58%), CAM-HWE (14.34%) y HWE (13.37%). Esta jerarquía confirma un efecto sinérgico entre el calentamiento dieléctrico por microondas y la modificación de la pared celular mediada por ácido.
Optimización del Proceso: Las condiciones óptimas de CAM-MAE se identificaron como 30% de potencia de microondas, 3 minutos de tiempo de extracción, una relación sólido-tampón de 1:20 g/mL y una concentración de ácido cítrico de 0.2 M. Esto representa una reducción drástica en el tiempo de procesamiento de más de una hora (HWE) a solo tres minutos.
Propiedades Fisicoquímicas: El extracto CAM-MAE exhibió el mayor contenido de carbohidratos totales (6.21%) y la menor coextracción de proteínas (0.38%), lo que indica una selectividad superior. El pH del extracto CAM-MAE (6.14) fue mayor que el de CAM-HWE (3.94), lo que sugiere que el proceso rápido de microondas coextrajo constituyentes vegetales amortiguadores que neutralizaron parcialmente el ácido.
Caracterización Estructural: El análisis FT-IR confirmó que el extracto es un heteropolisacárido ácido que contiene residuos de ácido urónico, enlaces $\beta$ -glucosídicos y un esqueleto de piranosa. La cromatografía de filtración en gel reveló un alto peso molecular ( $M_w = 4.07 \times 10^6$ Da) con un índice de polidispersidad estrecho (PDI = 1.32), lo que sugiere que el método preserva mejor las cadenas de polisacáridos grandes que la extracción térmica convencional.
Bioactividad: El extracto CAM-MAE demostró una actividad antioxidante dependiente de la dosis en los ensayos DPPH y FRAP. Crucialmente, mostró una actividad inhibitoria significativa contra la $\alpha$ -amilasa ( $IC_{50} = 1.17$ mg/mL) y la $\alpha$ -glucosidasa ( $IC_{50} = 1.1$ mg/mL), respaldando su mecanismo como agente antidiabético.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo establece que reemplazar el calentamiento por convección prolongado con un calentamiento dieléctrico rápido, cuando se combina con la mediación de ácido cítrico, mejora significamente la recuperación de polisacáridos bioactivos de Centella asiatica. Los autores afirman que el método CAM-MAE es superior no solo en rendimiento, sino también en pureza del extracto (mayores carbohidratos, menores proteínas) y en la preservación de estructuras de alto peso molecular.

El estudio postula que la sinergia surge de dos mecanismos: el calentamiento por microondas induce una ruptura celular rápida y expande la interfaz solvente-polisacárido, mientras que el ácido cítrico protona los grupos carboxilato para romper los enlaces cruzados de pectato de calcio en la pared celular. El extracto resultante, caracterizado por su alto peso molecular y características estructurales específicas, exhibe una potente actividad inhibitoria enzimática, validando su potencial como fuente natural para el desarrollo de alimentos funcionales y nutracéuticos destinados al manejo de la diabetes. Los autores concluyen que este protocolo optimizado ofrece una vía rápida, eficiente y de alto rendimiento para obtener polisacáridos funcionalmente intactos, aunque señalan que se requiere trabajo futuro para elucidar características estructurales específicas y evaluar la eficacia mediante modelos in vivo.

Resumen Técnico: Extracción de Polisacáridos Antidiabéticos de Centella asiatica Mediante Microondas y Ácido Cítrico

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