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PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
Código de proyecto: I.I.A.Palabras claves: acido ascórbico,
carotenos, compuestos fenólicos
pasteurización.
I. GENERALIDADES:1.1. Titulo:
“Influencia de Tiempo y Temperatura en la optimización de vitamina C,
carotenos y compuestos fenólicos en la elaboración de néctar de
Aguaymanto (Physalis peruviana)”
1.2. Personal Investigador:Autores:
MENDOZA LABRIN ISRAELODAR REQUEJO YAJARISILVA FERNÁNDEZ JULLYSIRLOPÚ TABOADA RONALD
Coautor:Ing. Noemí León Roque
1.3. Tipo de investigación:Aplicada - Experimental
1.4. Área de investigación: Ingeniería y Tecnología de los Alimentos
1.5. Localidad e institución: Laboratorio de los Alimentos de la Universidad Pedro
Ruiz Gallo – Lambayeque
1.6. Duración del proyecto:1 semana
II. ASPECTOS DE INVESTIGACIÓN
1. REALIDAD PROBLEMÁTICA
1.1. Planteamiento del problema
En el presente trabajo de investigación se utiliza la fruta de
Aguaymanto (Physalis peruviana), especie que crece en la selva
Peruana, la cual tiene un importante valor nutricional, a la cual se le va
a dar un valor agregado para retener la mayor cantidad de vitamina C,
carotenos y compuestos fenólicos, también llamados compuestos
bioactivos. En el momento del procesamiento del Aguaymanto para
darle su valor agregado de deben tener en cuenta ciertos parámetros
(tiempo, temperatura, pH, etc.), que pueden afectar el contenido de
vitamina C, carotenos y compuestos fenólicos presentes en al
Aguaymanto.
Se conoce que los compuestos bioactivos (vitamina C, carotenos y
compuestos fenólicos) durante el procesado de los alimentos se
pierden en gran porcentaje ya sea por los tratamientos de
pasteurización, escaldado, entre otros. Por tal motivo se tiene en
cuenta que un tratamiento térmico óptimo en la elaboración de néctar
de Aguaymanto minimizarían estas pérdidas.
1.2. Formulación del problema
¿Cómo influye el tiempo y temperatura en la retención de vitamina C,
carotenos y compuestos fenólicos durante la elaboración de néctar de A
guaymanto?
1.3. Justificación e importancia de estudio
En los procesos utilizados para el procesamiento de los alimentos en
especial en los que se utilizan altas temperaturas, afectan grandemente
a los componentes nutritivos del alimento ya sea el caso de vitaminas,
carotenos y compuestos fenólicos.
El presente trabajo tiene como fin encontrar los parámetros óptimos en
la elaboración del néctar de Aguaymanto para evitar la gran pérdida de
los compuestos bioactivos.
Los compuestos bioactivos (vitamina C, carotenos y compuestos
fenólicos) son de suma importancia en la alimentación del ser humano
ya que estos son defensas naturales las cuales combaten a los tan
temidos radicales libres, causantes del envejecimiento celular,
enfermedades del corazón y de los pulmones, así como también artritis
y ciertos tipos de canceres como son cáncer de mama, próstata y
cáncer de colon, por tal motivo es importante retener la mayor cantidad
de estos compuestos.
1.4. Objetivos:
1.4.A. Objetivos General: Determinar el tiempo y temperatura óptimos para una mayor
retención de vitamina C, carotenos y compuestos fenólicos en
la elaboración del néctar de Aguaymanto.
1.4.B. Objetivos Específicos: Determinar la cantidad de vitamina C, carotenos y
compuestos fenólicos en el Aguaymanto.
Determinar la cantidad de vitamina C, carotenos y
compuestos fenólicos en el néctar de Aguaymanto.
2. MARCO TEÓRICO
2.1. Antecedentes del problema:
Badui, 2006: Debido a su estructura química de todas las vitaminas la C es la más
inestable y la mas reactiva, por lo que algunos investigadores has
propuesto usar su contenido residual en los alimentos como un índice
de retención de nutrimentos: se considera que si resiste el
procesamiento, el almacenamiento, etcétera, querrá decir que todos los
demás nutrimentos se verán poco afectados.
Fennema, 2000:Menciona que los factores capaces de influir sobre la naturaleza del
mecanismo de degradación son: temperatura, concentración de sal y
azúcar, pH, oxigeno, enzimas, catalizadores metálicos, aminoácidos
oxidantes o reductores, concentración inicial de acido ascórbico y
relación acido ascórbico – acido dihidroascorbico.
Braverman, 1980:Dice que en los jugos deshidratados, la degradación del acido
ascórbico depende únicamente de la temperatura y la humedad. Por lo
general la estabilidad del acido ascórbico aumenta a medida que
disminuye la temperatura del alimento. Diversas investigaciones han
señalado la posibilidad de que se produzca perdida acelerada por
congelación o almacenamiento en frio.
Kirk, et al.1996:Estudiaron la destrucción del acido ascórbico en un sistema modelo de
alimento deshidratado y encontraron lo siguiente:
La estabilidad del acido ascórbico está en función del agua y
la temperatura, y su destrucción sigue una cinética de primer
orden bajo mucha condiciones de almacenamiento.
En los sistemas de multivitaminas el acido ascórbico se
destruye fácilmente cuando se almacena con oxigeno.
Badui, 2006:Menciona que las temperaturas altas aun en ausencia de oxigeno,
provocan la degradación de los carotenoides de diferentes maneras.
Fennema, 2000:Cita que los compuestos fenolicos no soportan altas temperaturas ya
que estos se volatilizan y se pierden.
2.2. Base teórica:2.2.A. Aguaymanto:
El Aguaymanto fue una fruta conocida por los incas y su
origen se atribuye a los valles bajos andinos de Perú y Chile.
La fruta es redonda ovoide, del tamaño una uva grande, con
piel lisa, ceracea, brillante y de color amarillo – dorado –
naranjas; o verde según la variedad. Su carne es jugosa con
semillas pequeñas y suaves que pueden comerse.
Cuando la flor cae el cáliz se expande, formando una especie
de capuchón o vejiga muy fina que recubre la fruta. Cuando la
fruta está madura, es dulce con un ligero sabor agrio.
(Palacios, 1993).
El Aguaymanto (Physalis peruviana) es una planta oriunda de
los andes, fue introducida en Europa, donde por su vistosidad
se convirtió en planta favorita de los jardines, siendo cultivada
como especie ornamental. Sus frutos eran usados por los
indígenas en la alimentación y también en medicina. (Palacios,
1993).
Según Alarcón (2002), el aguaymanto fue descrita por primera
vez por Linneaeus en 1753. En la década del 40 y 50 esta
planta fue descrita en Colombia por eminentes botánicos.
Actualmente en la India, Sudáfrica, Nueva Zelanda y otros
países han realzado estudios sobre diferentes aspectos del
aguaymanto, teniéndola como un producto de gran
importancia en al medicina y en la alimentación humana.
Cortes (1988), realizo un análisis tentativo de la denominación
vernacular del fruto Aguaymanto, proviene de dos vocablos
quechuas “Aguay” que significa tejido y “Mantu” que significa
cubierta o bolsa por lo cual la traducción literaria seria bolsa o
cubierta tejida.
2.2.B. Composición Físico Química y Valor Nutricional Analizando una muestra de 100g de fruta madura de
aguaymanto sin cascara, Bernal (1986) obtuvo los siguientes
resultados mostrados en el Cuadro 1.
Tapia (2000) y la Comunidad Andina (2004) reportaron los
datos de composición físico-quimica del fruto de aguaymanto
que se exponen en el Cuadro 1. Cabe destacar el contenido
de provitamina A.
En el Cuadro 2 se presentan estos componentes en
comparación con otros frutos, observándose que es una
fuente de mayor cantidad de nutrientes, como proteína, sales
minerales (fosforo y potasio), que son altos para una fruta, así
como provitamina A, vitamina C y vitaminas del complejo B.
(Bernal, 1986).
Cuadro Nº1: Contenido Nutricional de Aguaymanto (Physalis
peruviana) por 100g de parte comestible.
Contenido (1) (2) (3)
Agua (%) 78.9 79.6 85.9
Proteína(g) 0.3 1.1 1.5
Grasa(g) 0.5 0.4 0.5
Carbohidratos(g) 19.3 13.1 11.0
Fibra(g) 4.9 4.8 0.4
Ceniza(g) 1.0 1.0 0.7
Calcio(mg) 8.0 7.0 9.0
Fosforo(mg) 55 33 21
Hierro(mg) 1.2 1.2 1.7
Vitamina A 243* 648UI 1730UI
Tiamina(mg) 0.1 0.18 0.1
Riboflavina(mg) 0.003 0.03 0.17
Niacina(mg) 1.7 1.3 0.8
Ac. Ascórbico(mg) 43 2.6 20
Fuente: (1) Tapia, 2000
(2) Comunidad Andina, 2004
(3) Bernal, 1986
*El contenido de carotenos fue convertido en equivalente de retinol (FAO/OMS, 1988)
Cuadro Nº2: Valor Nutricional comparativo del Aguaymanto
con otras frutas.
Contenido en 100g
de parte
comestible
Plátano Naranja Piña Fresa Aguaymanto
Parte comestible% 70 60 35 95 90
Calorías (Kcal) 84 35 51 32 49
Agua (g) 74.8 89 85.1 89.9 85.9
Proteínas (g) 1.2 0.7 0.4 0.8 1.5
Grasa (g) 0.1 0.1 0.1 0.5 0.5
Carbohidratos (g) 22 9 13.5 6.9 11
Fibra (g) 1 0.7 0.5 1.4 0.4
Calcio (g) 6 19 21 28 9
Fosforo (mg) 25 22 10 27 21
Hierro (mg) 0.4 0.4 0.5 0.8 1.7
Vitamina A (UI) 220 0 0 30 1730
Tiamina (mg) 0.04 0.08 0.09 0.03 0.01
Riboflavina (mg) 0.03 0.03 0.03 0.07 0.17
Niacina (mg) 0.7 0.3 0.2 0.3 0.8
Vitamina C (mg) 50 60 12 60 20
Cenizas (g) 0.9 0.5 0.4 0.5 0.7
Fuente: Bernal (1986).
DIAGRAMA DE ELABORACIÓN DEL AGUAYMANTO
AGUAYMANTO
SELECCIÓN
PESADO
LAVADO
ESCALDADO
PULPEADO
REFINADO
ESTANDARIZACION
HOMOGENIZACION
PASTEURIZACION
PASTEURIZACION
ENV
ENVASADO
ENFRIADO
ETIQUETADO
ALMACENADO
NECTAR DE AGUAYMANTO
Hipoclorito 5ppm y agua
Agua a 100ºC x 1minuto
Acido Cítrico PH = 3.5
Pulpa: Agua = 1:3
Azúcar:ºBrix = 12.5 – 13.0
Estabilizante = 0.10%Conservante = 0.045%
Temperaturas y Tiempos(Diferentes)
Titulación con:2,6-diclorofenol-indofenol
2.3. Definición de términos:a. Acido ascórbico o vitamina C: Hidrosoluble, es una cetona cíclica
que corresponde a la forma enolica de la b-ceto-1-gulofuranolactona,
contiene un enol entre los carbonos 2 y 3 que lo hace un agente
acido y muy reductor por lo que se oxida fácilmente.
b. Carotenos: Compuestos presentes en las frutas y vegetales,
capaces de combatir los radicales libres.
c. Compuestos Fenolicos: Sustancias muy importantes en la
alimentación ya que previenen la oxidación de las células.
d. Escaldado: Tiene por objeto ablandar la fruta, facilitando de este
modo el pulpeado. Esta operación se realiza en agua de ebullición.
el escaldado también sirve para inactivar ciertas enzimas
responsables del pardeamiento. Se realiza a 100ºC durante 1min.
e. Pasteurización: Esta operación es un tratamiento térmico que se
realiza para inactivar la carga microbiana que pudiera tener el
néctar.
f. Néctar: Es el producto elaborado con jugo y fruta de aguaymanto,
ingredientes y aditivos permitidos.
g. Vitamina: Son nutrientes que facilitan el metabolismo de otros
nutrimentos y mantienen diversos procesos fisiológicos vitales para
todas las células activas, tanto vegetales como animales. En los
alimentos se encuentran en cantidades muy pequeñas, que van
desde unos cuantos microgramos hasta 200mg/kg.
3. MARCO METODOLÓGICO:3.1. Diseño de la contratación de la hipótesis.
3.1.A. Diseño Factorial: En el presente trabajo existe la manipulación
de dos variables independientes.
T1 T2 T3
t1 T1t1 T2t1 T3t1
t2 T1t2 T2t2 T3t2
t3 T1t3 T2t3 T3t3
Donde:Variable independiente: Tº (Temperatura)
Variable independiente: t (Tiempo)
3.2. Población y muestra
Población: Aguaymanto que se expende en el mercado
“Moshoqueque-Chiclayo”.
Muestra: Se tomara 3kg de aguaymanto para los tratamientos de
tiempo y temperatura, en la elaboración de néctar.
3.3. Materiales técnicos e instrumentales de la recolección de datos
Insumos Aguaymanto
Azúcar blanca
Acido cítrico
Carboximetil celulosa
Agua
Materiales: Ollas
Termómetro
Jarras de plástico
Coladores
Tablas de picar
Cuchillos
Tamiz
Paletas
Mesa de trabajo
Botellas de vidrio
Tapas
Materiales de oficina: Lapicero
Cuaderno
Calculadora
Plumón indeleble
Equipos: Pulpeadora o licuadora
Cocina
Balanza
Refractómetro
pH metro
Espectrofotómetro
Homogenizador
Centrifuga
Reactivos: Estándar de trabajo: disolver 100mg de acido ascórbico en
100ml de una solución de acido oxálico al 0.5% en una fiola de
100ml. Esta solución contiene 0.1% de acido ascórbico y es
inestable por lo que se deberá usar inmediatamente.
Solución de 2,6-diclorofenol-indofenol: disolver 1g de 2,6-
diclorofenol-indofenol en 100ml de agua destilada.
Utilizar agua destilada hirviente y enrasar a 100ml cuando
este fría. Almacenar en una botella de color oscuro y en
refrigeración.
Acetona
Etanol (95%)
Hidroxi butil tolueno (BHT)
Hexano
Folin-ciocalteau (0.25N)
Carbonato de sodio (1N)
Método:
a. Determinación de la vitamina C (acido ascórbico) por titulación visual con 2,6-diclorofenol-indofenol.
a.1. Procedimiento:
a.1.1. Análisis del estándar de trabajo:
Tomar 1ml de solución estándar y colocarlo en un matraz
erlenmeyer de 50ml. Agregar 30ml de acido oxálico al 0.5% y
titular con la solución de 2,6-diclorofenol-indofenol, el final de
la titulación se indicara por un cambio de color rosado débil,
color que debe persistir por 10-15segundos. Lecturas a mayor
tiempo dan coloraciones algo más rosadas la cual es una
fuente de erros. La solución de 2,6-diclorofenol-indofenol
deberá estar estandarizada cada día.
Calculo del equivalente en acido ascórbico por ml de solución
de 2,6-diclorofenol-indofenol.
X mg de acido ascórbico por Y ml de solución de 2,6-
diclorofenol-indofenol.
a.1.2. Análisis de la muestra
Colocar 40ml de muestra en una homogenizadora.
Agregar 200ml de solución al 0.5% de acido oxálico a la
homogenizadora y desintegrarla por min.
La mezcla puede ser centrifugada o filtrada. Poner la solución
filtrada en un erlenmeyer. Si la muestra tuviera una coloración
oscura (rosado o rojo intenso) la cual dificultaría la
determinación, será preciso añadirle a la muestra filtrada 1%
de carbón activado y agitarla durante 1/2hora, siguiendo con el
filtrado posteriormente.
Pipetear 30ml de la solución filtrada en un erlenmeyer de 50ml
y titular rápidamente hasta obtener un color rosado débil con
la solución de 2,6-diclorofenol-indofenol.
Hacer titulación de un blanco sobre 30ml de la solución de
acido oxálico al 0.5% y restarle este valor al valor de las otras
titulaciones.
Calcular el contenido de acido ascórbico según la siguiente
fórmula:
mg de acido ascórbico por 100g de muestra=V x T x 100
W
Donde:
V: ml de 2,6-diclorofenol-indofenol para titular un alícuota de
muestra.
T: equivalente del acido ascórbico de la solución 2,6-
diclorofenol-indofenol expresada en mg/ml de colorante.
W: g o ml de muestra en la alícuota analizada.
b. Determinación de carotenos totales (Talcott y Howard,1999) En condiciones semi oscuras, se añade dentro de un matraz
con tapa aproximadamente 2g de muestra y se le adiciona
20ml de una solución de acetona: etanol (1:1) que contenga
200mg/l de BHT.
Esta mezcla se homogeniza bien hasta una consistencia
uniforme.
Se lava el remanente del homogenizador con la menor
cantidad posible del solvente.
Se filtra el homogenizado a través de un papel whatman Nº4
lavando con el solvente acetona: etanol hasta que no se
observe cambio en el color. Se evita excederse de un volumen
de 100ml.
Se transfiere el filtrado a una fiola de 100ml y se añade el
solvente hasta obtener un volumen final de 100ml.
Luego, se transfiere la solución a un frasco de plástico con
tapa hasta que tenga una capacidad minima de 150ml.
Se añade 50 ml de hexano a la mezcla y se agita
vigorosamente.
Se deja la solución en reposo por 20 a 30min hasta que ocurra
una separación.
Se añade 25ml de agua nanopura y se mezcla la solución.
Se deja la solución en reposo hasta una separación de fases.
Se lleva el espectrofotómetro a cero usando el solvente
hexano como estándar.
Se coloca una alícuota de la solución de carotenoides que es
la que se encuentra encima de la solución (fase acuosa) en
una cubeta de vidrio, la cual se llevo al espectrofotómetro a
una lectura de 470nm.
Se calcula la concentración de carotenos usando la curva
estándar y la siguiente ecuación:
Donde:
X = Absorbancia a 470nm
El contenido de carotenoides totales se expresa en mg
equivalente de β-caroteno/100g.
c. Determinación de compuestos fenólicos (Swain y Hillis,1959) Se coloca 5g de muestra y 20ml de metanol (o etanol al 95%)
dentro de un tubo falcon.
Se mezcla con un homogenizador a alta velocidad hasta una
consistencia uniforme (1/2 a 1min).
Se deja el homogenizado en reposo por 12-24horas en
refrigeración.
Luego del reposo, se centrifuga el homogenizado por 15min a
29000 x g (14500RPM).
Con una micropipeta se toma 0.5ml de la muestra
(sobrenadante claro), y 8 ml de agua nanopura y se mezcla. Al
mismo tiempo, se prepara un blanco con 0.5ml de metanol (o
etanol 95%).
Y = 0.0048 X
Se añade 0.5ml del reactivo Folin-Ciocalteu 0.25N; se mezcla
y deja reaccionar por 3 minutos.
A los 3 minutos, se añade 1ml de carbonato de sodio
(Na2CO3) 1N con una micropipeta, se mezcla y deja reaccionar
por 10minutos.
Se centrifuga por 15min a 29000 x g (14500RPM).
Se lleva el espectrofotómetro a cero con una solución de
blanco de etanol al 95%.
Se coloca la alícuota del sobrenadante en una cubeta de vidrio
y se lleva al espectrofotómetro a una lectura de 725nm.
Se guardan las lecturas de las absorbancias cada 30min hasta
que no hayan cambios significativos en las absorbancias
observadas.
Se estimo la cantidad de fenoles totales a partir de la ecuación
desarrollada para acido clorogenico,como de describió por
Swain y Hills (1959):
Y = 0.5486Abs – 0.0082
Donde:
Y=mg de acido clorogenico/g
Abs=absorbancia a 725nm
3.4. Análisis estadísticos de los datos:
De acuerdo, a nuestros datos por obtener, el modelo estadístico
que usaremos es D.B.C.A. (DISEÑO DE BLOQUES
COMPLETAMENTE ALEOTARIZADO), ya que se evaluará la
mayor retención de vitamina C,carotenos totales y compuestos
fenolicos en temperaturas y tiempos, ambos diferentes, con un
nivel de significancia de α=0 . 05 por ser el más utilizado.
3.4.1. Hipótesis de estudio:Para los Tratamientos (Temperaturas):
H0: Tº1 = Tº2 = Tº3 = 0 (Todas las temperaturas tienen el mismo
efecto en la retención de acido ascórbico, carotenos y
compuestos fenolicos).
H1: Tº1 ¿ Tº2 ¿ Tº3 ¿ 0 (No todas las temperaturas tienen el
mismo efecto en la retención de acido ascórbico, carotenos y
compuestos fenólicos).
Para los Bloques (Tiempos):
H0: t1 = t2 = t3 = 0 (Todas las tiempos tienen el mismo efecto en la
retención de acido ascórbico, carotenos y compuestos fenolicos).
H1: t1 ¿ t2 ¿ t3 ¿ 0 (No todas las tiempos tienen el mismo efecto
en la retención de acido ascórbico, carotenos y compuestos
fenólicos).
3.4.2. Cuadro de ANÁLISIS DE VARIANZA (ANVA) PARA UN D.B.C.A
FUENTE DE
VARIACIÓN
GRADOS
DE
LIBERTAD
∑ DE
CUADRADOS
CUADRADO
MEDIO
RAZON
ENTRE
TRATAMIENTOS
T-1 Tyy T=T yyT−1
R1=TE
ENTRE
BLOQUES
B-1 Byy B=B yyB−1
R2=BE
ERROR
EXPERIMENTAL
(T-1)(B-1) Eyy E=E yy
(T−1)(B−1 )R ≈ F
Tyy = Suma de cuadrados entre tratamientos (columnas).
Byy = Suma de cuadrados entre bloques (filas).
Eyy = Suma de cuadrados del error experimental.
Al tener F calculado, comparamos con el valor de la tabla y
vemos si se rechaza la hipótesis o no.
Por lo tanto para la determinación del mejor rendimiento de
vitamina C, carotenos y compuestos fenólicos en el proceso de
pasteurización del néctar de aguaymanto se utilizará la prueba de
Duncan.
3.5 . CONCLUSIONES: Se logro evaluar el tiempo y la temperatura para una mayor
retención de vitamina C, llegando a las siguientes resultados: que
por cada cambio de temperatura y diferentes tiempo; el contenido de
acido ascórbico tiende a disminuir, ya que es termolábil la vitamina
C, por eso sufre dichos cambios.
La temperatura de 80ºC y el tiempo de 10 minutos es la más optima
para que el néctar de aguaymanto, para que así retenga la máxima
cantidad de vitamina C.
3.6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
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Editorial El Manual Moderno. España.
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COMUNIDAD ANDINA, Frutas y Hortalizas Andinas para el Mundo.
Disponible en www.comunidadandina.org
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comosus) de humedad intremedia.
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Agraria La Molina. Lima-Peru.
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Rodriguez-Amaya,D.1999.Carotenoides y preparación de los
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alimentos preparados, procesados y almacenados. Facultad de
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Campiñas SP-Brasil.
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