8.1 Introducción
La planta de ricino (Ricinus communis) pertenece a la familia Euphorbiaceae y crece silvestre en condiciones climáticas variadas. Esta planta se originó en la India, así como en África. El tamaño, la apariencia y sus partes varían dependiendo de la variedad, el entorno y las prácticas agronómicas de la planta. El aceite de ricino se domestica inicialmente en África oriental y más tarde se introduce en China desde la India hace unos 1400 años (Patel et al., 2016). China y Brasil son los principales países de cultivo de ricino hasta el 90% de la producción mundial, a pesar de que se cultiva en unos 30 países. Sin embargo, India produce el 85% de la producción mundial de aceite de ricino y domina el comercio internacional (Ogunniyi, 2006). La India es un exportador líder de aceite de ricino con un valor de más del 90% de hasta US billion 1 mil millones al año y los Estados Unidos, la Unión Europea, Japón, Brasil y China son los principales importadores, representando hasta el 84% del aceite de ricino importado (Patel et al., 2016).
El cultivo de ricino implica varios desafíos y la adaptabilidad climática restringe la plantación de ricino en los Estados Unidos, además de la presencia de proteínas tóxicas, a saber, ricina en la planta. El cultivo también implica un proceso de cosecha intensivo en mano de obra, lo que justifica que los Estados Unidos y otros países desarrollados persigan la plantación de ricino (Patel et al., 2016). Las hojas de ricino proporcionan los nutrientes necesarios para el crecimiento del gusano de seda como planta huésped. La seda producida a partir del gusano de seda a base de plantas de ricino se conoce como seda eri. El subproducto de esta industria son las pupas de eri, que son una buena fuente de proteínas y aceite nutritivo. Las pupas de gusanos de seda eri contienen aproximadamente 18% -20% (base seca) de aceite y contienen ácido alfa linolénico (ALA) hasta un 43%. El análisis regioespecífico del aceite mostró un nivel más alto de ALA (47,3%) en la posición sn-2 (Shiv Shankar et al., 2006). El aceite que contiene aproximadamente el 2,5% de fosfolípidos y fosfatidiletanolamina es el fosfolípido principal (64%), seguido de la fosfatidilcolina (19,2%). La cardiolipina y el fosfatidilinositol también contienen en pequeñas cantidades (Ravinder et al., 2016). El mismo grupo ha informado del proceso de refinación del aceite de pupa de eri (Ravinder et al., 2015).
La extracción de aceite se lleva a cabo generalmente por expresión mecánica o extracción por solvente, o ambas, y el contenido medio de aceite es de aproximadamente 45% a 55% en peso, dependiendo de las variedades de ricino y la ubicación geográfica (Ogunniyi, 2006). Las semillas de ricino contienen tres componentes tóxicos, a saber, ricina (glicoproteína), ricina (alcaloide) y alérgeno (complejo de proteínas y carbohidratos), y estos tres componentes se retienen en la torta desengrasada durante la extracción y el aceite está libre de estos componentes. Debido a esta razón, la torta de ricino no se puede utilizar para aplicaciones comestibles, a pesar de que contiene cantidades significativas de proteína y, por lo tanto, está restringida a aplicaciones de bajo valor como biofertilizante. Sin embargo, el aislado de proteína se extrajo de la torta deshilachada de ricino y de dos productos diferentes, a saber, los aminoácidos N-acil (Prasad et al., 1988) y dietanolamidas (Lakshminarayana et al., 1992), con buenas propiedades surfactantes para su posible uso en aplicaciones industriales.
Desde hace años, el aceite de ricino se ha utilizado en una variedad de aplicaciones medicinales, incluso como estimulante laxante purgante, y la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) lo clasifica como seguro y eficaz (GRASE). El ácido ricinoleico (AR) ha demostrado ser eficaz para prevenir el crecimiento de numerosas especies de virus, bacterias, levaduras y mohos.
El aceite de ricino es un aceite no comestible antiguo y popular con un importante valor industrial y medicinal (Anjani, 2012). El aceite posee las propiedades físicas y químicas más inusuales en comparación con otros aceites vegetales tradicionales, debido a la presencia de ácido graso hidroxi insaturado llamado AR oscila entre el 87% y el 92% (Borch-Jensen et al., 1997; Binder et al., 1962). Los otros ácidos grasos, a saber, palmítico (0,8-1,1), esteárico (0,7–1,0), oleico (2,2–3,3), linoleico (4,1–4,7) y linolénico (0,5–0,7), están presentes en cantidades menores en el aceite. El AR es un ácido de cadena recta de 18 carbonos con un enlace cis-doble entre el carbono 9 y el 10 y un grupo hidroxi en el carbono 12. Debido a la presencia de funcionalidad hidroxi, el aceite de ricino exhibe una combinación única de propiedades físicas como alta viscosidad , densidad (0,959 g/ml a 25°C), conductividad térmica (4,727 W m°C−1), punto de fluidez (2,7°C), punto de fusión (-2 a -5°C), punto de ebullición (313°C), excelente solubilidad en alcoholes y capacidad de plastificar una amplia variedad de resinas naturales y sintéticas, ceras, polímeros y elastómeros (Kazeem et al., 2014). El aceite de ricino mantiene su fluidez a temperaturas extremadamente altas y bajas y, debido a esta naturaleza, se considera un lubricante atractivo y, además, también es excelente como materia prima para la preparación de una variedad de existencias de base biolubricantes.
Debido a la presencia de ácido graso hidroxilado (HFA), el aceite de ricino es una molécula industrial multifuncional bien conocida con una variedad de aplicaciones, como jabones especiales, adhesivos, surfactantes, cosméticos y productos de cuidado personal, sustitutos de cera, tintas, perfumes, plastificantes, pinturas y recubrimientos, variedad de lubricantes y grasas, así como en las industrias alimentaria, química fina y farmacéutica (Achaya, 1971, Borg et al., 2009). Dado que el aceite de ricino es un dieléctrico polar con una constante dieléctrica relativamente alta, el aceite de ricino seco se utiliza como fluido dieléctrico dentro de condensadores de alto voltaje de alto rendimiento.
El AR y el ácido esteárico 12-hidroxi (12-HSA) se derivan del aceite de ricino y del aceite de ricino hidrogenado (HCO), respectivamente. Las tres funcionalidades presentes en RA hicieron que esta molécula fuera muy única en el mundo químico. La funcionalidad del éster del aceite de ricino puede involucrar hidrólisis, esterificación, alcohólisis, saponificación, hidrogenólisis, amidación y halogenación, y generar productos finales como ácidos grasos, ésteres de glicerol, ésteres parciales, jabones solubles/insolubles, alcoholes, sales de amina, amidas, cloruros ácidos, etc. La insaturación del aceite de ricino, en particular la del AR, puede implicar reacciones como oxidación, hidrogenación, epoxidación, halogenación, sulfonación, reacciones de adición que dan lugar a aceites polimerizados, estearatos hidroxi, aceite epoxidado, aceites halogenados, aceites sulfonados, etc. De manera similar, la funcionalidad hidroxi puede participar en reacciones como deshidratación, fusión cáustica, halogenación, alcoxilación, esterificación, sulfatación y uretano, lo que resulta en aceite de ricino deshidratado (DCO) y sus ácidos grasos, ácido sebácico, 2-octanol, ácido 10-undecenoico (UDA), heptaldehído, aceites halogenados, aceites alcoxilados, ésteres de fosfato, aceite rojo pavo, polímeros de uretano, etc. Debido a esta singularidad, el aceite de ricino se ha convertido en una alternativa potencial a los productos a base de petróleo y también se proyecta como el mejor candidato para explotar en modo de biorrefinería, ya que se pueden preparar miles de derivados a partir de él. Además, el aceite de ricino es una materia prima completamente biodegradable y renovable. Se han publicado varias revisiones interesantes en la literatura relacionada con la producción de aceite de ricino, la química y los productos de valor agregado (Achaya, 1971; Borg et al., 2009; Gayki et al., 2015; Mubofu, 2016; Mutlu y Meir, 2010; Pabiś y Kula, 2016; Patel et al., 2016).