cb s - 148.206.53.231
TRANSCRIPT
"CB s /JOSE LUIS ACEWS MO" MA GUADALWE CEJA MOLINA
Tel.: 2.71.55.91 Tel.: 5.39.29.99 Matrícula: 81337140 Matrícula: 80223970
JORGE ARGOTT TORRES Tel.: 5.57.38.39 Matrícula: 81338265
CLAVE:
JcARRFm: TRIMESTRE: HORAS s m LUGAR DONDE SE LLEVO A CABO:
MA DE JESUS LEDN ROSAS Tel.: 5.67.77.79 Matrícula: 79335734
23-2-65-86 INGENIERIA DE Los ALIMENNX
20 (Veinte) a7 - o
ESCUELA N A C I W DE CIENCIAS BIOLOGICAS DEL INSTiTülO WLITE~ICO NACIONAL, EN EL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA BIoQUIMICA Prolongaci6n de Carpi0 y Plan de Ayala Col. Sto. T d s , Mkxico, D.F.
F E a DE INICIO: 14 de Julio de 1986. 'FECHA DE TEIWINACION: 14 de Febrero de 19- , 'NCMBRE DEL "TOR MTERNO, PüEsM Y
4I"Lo:
1% MIGUEL KOWS W M I ~ Z Jefe del Depto. de Ingeniería Bioquhica EXTRACCION Y CARA~IZACION DE LA PEC- TINA DE 'EJKO'IE (Cratae mexicana) Y
ADSCRIPCION:
CASCARA DE LIMlN ( 4- itm-sp.)-
IGAREDA RUIZ Jefe del Depto.de Ing. Bioquhica Asesor del Proyecto
y E K B . I P N y Director del Proyecto
ING RAMIN" E. &-Director del Proyecto
EXTRACCION Y CARACTERIZACION FISICW- DE LA PEI=TI(UA DE
"T E 3 O C O T El'
( C c a t a e g u s m e x i c a n a )
_ .... -- , , _<.,.,,,.i, ,, . . , .... .....-e.....
I N D I C E
PAG I NA
INDICE DE CUADROS ............................................ 1 INDICE DE FIGURAS ............................................ 4
I . RESUMEN ................................................ 8
11 . INTRODUCCION ........................................... 9
11.1 ASPECTOS GENERALES DEL FRUTO .................... 10
11.1.1 VARIEDADES ............................. 10 11.1.2 PRODUCCION NACIONAL .................... 11 11.1.3 PRODUCCION POR MUNICIPIOS .............. 16 11.1.4 PRODUCCION DE UNA HECTAREA CULTIVADA DE
TEJOCOTE ............................... 16 11.1.5 COMPOSICION QUIMICA DEL TEJOCOTE ....... 16
11.1.6 FORMA DE EXPLOTACION ACTUAL ............ 17
11.2 PECTINAS ........................................ 21
11.2.1 11.2.2
11.2.3 11.2.4 11.2.5 11.2.6
11.2.7
11.2.8
11.2.9 11.2.10
11.2.11
NOMENCLATURA ........................... MECANISMO DE FORMACION DEL GEL DE LAS .. PECTINAS ............................... CLASIFICACION DE LAS PECTINAS .......... MANUFACTURA DE JALEAS .................. FUNCION DE LAS PECTINAS EN LAS PLANTAS .. OBTENCION DE LAS PECTINAS A NIVEL INDUS- TRIAL .................................. USO DE LAS PECTINAS EN LA INDUSTRIA ALI- MENTICIA ............................... USO DE LAS PECTINAS EN LA INDUSTRIA FAR- MACEUTICA .............................. OTROS USOS DE LA PECTINA ............... ESPECIFICACIONES DE CALIDAD PARA PECTI.. NAS EN POLVO ............................ EXPORTACION E IMPORTACION DE PECTINA EN MEXICO .................................
21
25
26 27 32
34
39
4 0 40
41
43
I11 . OBJETIVOS ............................................... 45
IV . JUSTIFICACION .......................................... 46
V . DISENO EXPERIMENTAL .................................... 4 8
I
PAG INA
V.l EXTRACCION DE PECTINA EN LOS DIFERENTES ESTA- DOS DEL DESARROLLO DEL FRUTO ..................
V.2 OPERACIONES PRELIMINARES A LA EXTRACCION DE . LA EXTRACCION DE LA PECTINA Y METODO DE CON.. SERVACION DEL FRUTO .........................
V.3 DETERMINACION DE LAS CONDICIONES OPTIMAS DE . EXTRACCION DE LA PECTINA DE TEJOCOTE ........
V.4 RENDIMIENTO Y CALIDAD DE LA PECTINA EN LAS DI FERENTES CLASES DE TEJOCOTE .................
V.5 CARACTERIZACION QUIMICA ..................... V.6 CARACTERIZACION FISICA ...................... V.7 TRATAMIENTO ESTADISTICO DE LOS RESULTADOS ...
VI . MATERIALES Y METODOS .............................. VI.l MATERIA PRIMA ............................... VI.2 MATERIALES .................................. VI.3 EQUIPO ...................................... VI.4 METODOS .....................................
48
48
48
49
49 49 50
53
54 54 54 56
VI.4.1 VI.4.2 VI.4.3
VI.4.4
VI.4.5
VI.4.6 VI.4.7
VI.4.8
VI.4.9
VI . 4.10 VI . 4.11
EXTRACCION DE PECTINAS ............. ANALISIS PROXIMAL .................. DETERMINACION DEL PESO EQUIVALENTE Y DEL CONTENIDO DE METOXILOS ......... DETEMINACION DE LA PUREZA DE LAS PEC TINAS .............................. FRACCIONAMIENTO Y CARACTERIZACION DE LAS SUSTANCIAS PECTICAS ............ TIEMPO Y VELOCIDAD DE GELIFICACION .. EVALUACION DE LA VISCOSIDAD EN DIFE- RENTES GELES ....................... EVALUACION DE LA VISCOSIDAD CON DIFE RENTES CARGAS DE AZUCAR ............ RENTES CARGAS DE PECTINA ........... EVALUACION DE LA VISCOSIDAD CON DIFE RENTES pHs ......................... DETERMINACION DE LOS GRADOS SACAROME TRICOS ..............................
EVALUACION DE LA VISCOSIDAD CON DIFE
VI1 RESULTADOS Y DISCUSION ............................ VII.l ANALISIS QUIMICO PRELIMINAR A LA EXTRACCION .
DE LA PECTINA ...............................
56 60
60
61
61 61
62
62
62
63
63
65
66
PAG I NA
VII.2 DETERMINACION DE LAS CONDICIONES OPTIMAS DE
VII.3 CARACTERIZACION FISICOQUIMICA ............. 131 VII.4 COMPARACION CON LA PECTINA COMERCIAL ...... 160
ESTRACCION ................................ 91
VI11 CONCLUSIONES ...................................... 170
BIBLIOGRAFIA ...................................... 175
I11
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
a .
9.
10.
' 11.
12.
13.
14.
15.
I N D I C E DE CUADROS
P á g i n a
P r o d u c c i ó n de T e j o c o t e ....... ........................ 13
P r o d u c c i ó n de T e j o c o t e a N i v e l M u n i c i p a l ............. 14
C o m p o s i c i ó n Q u í m i c a d e l T e j o c o t e ..... :............... 19
A n á l i s i s B r o m a t o l Ó g i c o d e l T e j o c o t e .................. 20
A c o n d i c i o n a m i e n t o de l a M a t e r i a P r ima ................ 70
A n á l i s i s p r o x i m a l d e l f r u t o de t e j o c o t e en base húmeda
y seca ............................................... 71
Peso y p o r c e n t a j e que a p o r t a cada p a r t e d e l f r u t o de - t e j o c o t e ............................................. 77
f e n t e s e s t a d o s d e l d e s a r r o l l o ........................ 79
r e n t e s c o n d i c i o n e s de a lmacenamiento ................. 83
en r e f r i g e r a c i ó n y con c o n s e r v a d o r ................... aa
C a n t i d a d y c a l i d a d de l a p e c t i n a de t e j o c o t e en d i f e - -
C a n t i d a d y c a l i d a d de l a p e c t i n a de t e j o c o t e en d i f e - - ,
C a l i d a d y c a n t i d a d de l a p e c t i n a de t e j o c o t e e s c a l d a d a
E f e c t o d p l a t e m p e r a t u r a y pH en e l r e n d i m i e n t o de l a
p e c t i n a o b t e n i d a ..................................... 95
E f e c t o d e l a t e m p e r a t u r a y pH en l a c a l i d a d de l a pec-
t i n a o b t e n i d a ........................................ 99
E f e c t o d e e l vo lumen y t i e m p o d e e x t r a c c i ó n en e l r e n -
d i m i e n t o de l a p e c t i n a o b t e n i d a ...................... 103
E f e c t o d e l vo lumen y t i empo de e x t r a c c i ó n en l a Cali--
dad de l a p e c t i n a o b t e n i d a ........................... 105
C o n d i c i o n e s Ópt imas p a r a l a e x t r a c c i ó n de l a p e c t i n a - de t e j o c o t e .......................................... 107
2
P á g i n a
16.
17.
C a n t i d a d y c a l i d a d de l a p e c t i n a en t r e s e x t r a c c
E f e c t o d e l á c i d o o x a l i c o e n e l r e n d i m i e n t o de l a
t i n a e x t r a i d a ..................................
ones 100
pec- 115 ....
E f e c t o de l a n e u t r a l i z a c i ó n d e l e x t r a c t o en l a c a l f - -
dad y c a n t i d a d de l a p e c t i n a o b t e n i d a ............... E f e c t o de l a c o n c e n t r a c i ó n de l a s o l u c i ó n e x t r a c t o r a
117
118 en l a c a n t i d a d y c a l i d a d . d e l a p e c t i n a o b t e n i d a ..... A n á l i s i s p r o x i m a l de l o s s u b b r o d u c t o s d e l p r o c e s o de
l a o b t e n c i ó n de p e c t i n a d e l f r u t o de t e j o c o t e ....... 122
18.
19.
, ' 20.
2 1 . R e n d i m i e n t o y c a l i d a d de l a p e c t i n a en l a s d i f e r e n t e s
v a r i e d a d e s c o m e r c i a l e s d e l f r u t o de t e j o c o t e ........ C a n t i d a d y c ,a l i dad de l a p e c t i n a en d i f e r e n t e s p a r t e s
137 d e l f r u t o de t e j o c o t e ...............................
124
F r a c c i o n a m i e n t o e i d e n t i f i c a c i ó n de l a s s u s t a n c i a s - -
2 2 .
23.
p é c t i c a s en e l f r u t o de t e j o c o t e ... D e t e r m i n a c i ó n de l a v e l o c i d a d de g e l
p e c t i n a de t e j o c o t e ................ C a r a c t e r i z a c i ó n d e l compor tamien to r
133 ................ f i c a c i ó n de l a -
135 ................ o l ó g i c o de l a --
24.
4
25.
p e c t i n a de t e j o c o t e con d i f e r e n t e s ca rgas de azúcar . . 138
D e t e r m i n a c i ó n d e l a v i s c o s i d a d con d i f e r e n t e s c a r g a s
de a z ú c a r , m a n t e n i e n d o l a c o n c e n t r a c i ó n de p e c t i n a y
pH c o n s t a n t e s 140
D e t e r m i n a c i ó n d e v i s c o s i d a d con d i f e r e n t e s C o n c e n t r a -
c i o n e s de p e c t i n a . man ten iendo l a c o n c e n t r a c i ó n de -- a z ú c a r y pH c o n s t a n t e s .............................. 144
.......................................
26.
2 7 .
3
Página
2 8 .
2 9 .
3 0 .
3 1 .
. I
3 2 .
3 3 *
3 4 .
Determinación de viscosidad con diferentes pHs, mantg
niendo constantes la cantidad de azúcar y pectina ... 146 Determinación de los gramos fuerza de los geles formo
dos con diferentes cargas de azúcar ................. 152 Determinación de l o s gramos fuerza de los geles formo
dos con diferentes concentraciones de pectina ....... 155 tricos de la pec-
................. 159 na de tejocote --
Determinación de los grados sacarom
tina de tejocote .................. Propiedades comparativas de la pect
con cáscara de
Contenido y ca
tos ........... Comparación de
citricos .............................. 163
idad de l a pectina en diferentes fru-- 166 ......................................
l a especificaciones de calidad de las
pectinas de uso alimenticio con las pectinas de tejo-
cote ................................................ 169
4 I N D I C E D E F I G U R A S
Pág ina
1. D i s t r i b u c i ó n d e l t e j o c o t e ....................... 15
2. P r o d u c c i ó n de una Ha. c u l t i v a d a de t e j o c o t e ..... 18
3. E s t r u c t u r a q u í m i c a d e l á c i d o p é c t i c o ............ 24
4. G e l i f i c a c i ó n de p e c t i n a s de a l t o y b a j o c o n t e n i d o de m e t o x i l o . . . . . ................................ 2 9
5. C l a s i f i c a c i ó n de l a p e c t i n a según su c o n t e n i d o - de metox i lo . . . . . . . . . . . . . ........................ 30
6. R e l a c i 6 n de l a p e c t i n a , á c i d o y a z ú c a r , pardme-- t r o s en l a f o r m a c i ó n de j a l e a s .................. 31
7. Diagrama de F l u j o de l a e x t r a c c i ó n de p e c t i n a a n i v e l i n d u s t r i a l ...................... ..... ..... 38
8. E x p o r t a c i ó n e i m p o r t a c i ó n de p e c t i n a en Méx ico . . 44
9. D i s e ñ o e x p e r i m e n t a l ............................. 59
10. E x t r a c c i ó n de p e c t i n a s de t e j o c o t e .............. 51-52
11. Compos ic ión p r o x i m a l d e l t e j o c o t e en base húmeda 72
12. Compos ic ión p r o x i m a l d e l t e j o c o t e en base seca. . 73
13. Peso y p o r c e n t a j e que a p o r t a cada componente d e l f r u t o de t e j o c o t e ............................... 78
14. C a n t i d a d y c a l i d a d de l a p e c t i n a de t e j o c o t e e n d i f e r e n t e s e s t a d o s de d e s a r r o l l o ................ 8U
15. R e n d i m i e n t o de l a p e c t i n a de t e j o c o t e en d i f e r e n t e s c o n d i c i o n e s de a lmacenamiento ............... 84
16. C a l i d a d de l a p e c t i n a de t e j o c o t e en d i f e r e n t e s . c o n d i c i o n e s de a lmacenamiento ................... 85
.I .........
17.
18.
19.
20. ,. .
21.
22.
23.
24 .
.... 25.
26.
27.
28.
29.
30.
R e n d i m i e n t o de l a p e c t i n a de t e j o c o t e esca ldada , en - r e f r i g e r a c i ó n y con conservador ..................... C a l i d a d de l a p e c t i n a d e t e j o c o t e esca ladada , en r e - -
f r i g e r a c i ó n y con conservador ........................ E f e c t o d e l pH en e l r e n d i m i e n t o de l a p e c t i n a a d i f e -
r e n t e s t e m p e r a t u r a s ................................. E f e c t o de l a tempera tuFa en e l r e n d i m i e n t o de l a pec-
t i n a a d i f e r e n t e s pHs ............................... E f e c t o d e l pH en l a c a l i d a d de p e c t i n a a d i f e r e n t e s - t e m p e r a t u r a s ........................................ E f e c t o de l a t e m p e r a t u r a en l a c a l i d a d de l a p e c t i n a
a d i f e r e n t e s pHs .................................... E f e c t o d e l t i e m p o d e e x t r a c c i ó n en e l r e n d i m i e n t o de
l a p e c t i n a -a d i f e r e n t e s volúmenes ................... E f e c t o d e l vo lumen de e x t r a c c i ó n en e l r e n d i m i e n t o de
l a p e c t i n a a d i f e r e n t e s t i empos .......... E f e c t o d e l t i e m p o de e x t r a c c i ó n en l a c a l
p e c t i n a a d i f e r e n t e s v o l h e n e s .......... E f e c t o d e l vo lumen de e x t r a c c i ó n en l a ca
........... dad de l a - ........... i d a d d e l a
p e c t i n a a d i f e r e n t e s t i empos ........................ C a n t i d a d y c a l i d a d d e l a p e c t i n a en t r e s e x t r a c c i o n e s
E f e c t o d e l á c i d o o x a l i c 0 en l a e x t r a c c i ó n de p e c t i n a
E f e c t o de l a c o n c e n t r a c i ó n de l a s o l u c i ó n e x t r a c t o r a
e n l a c a n t i d a d y c a l i d a d de l a p e c t i n a o b t e n i d a ..... A n á l i s i s p r o x i m a l de l o s subproduc tos d e l p r o c e s o de
l a o b t e n c i ó n de p e c t i n a d e l f r u t o de t e j o c o t e .......
5
P á g i n a
89
90
96 .
96
100
100
104
104
106
106
1 1 1
116
119
123
P á g i n a
31. C a n t i d a d de p e c t i n a que se o b t i e n e de l a p u l p a y c i s -
c a r a d e l f r u t o ...................................... 128
32.
33.
34 *
I .
35.
36.
37.
38. ,-.
#
39.
40.
41.
4 2 .
C a n t i d a d de p e c t i n a o b t e n i d a p o r cada 100 g r s . de ma-
t e r i a p r i m a ..........................................
p é c t i c a s en e l f r u t o d e l t e j o c o t e ................... F r a c c i o n a m i e n t o e i d e n t i f i c a c i ó n de l a s s u s t a n c i a s - -
C a r a c t e r i z a c i ó n d e l compor tamien to r e o l ó g i c o de l a -- pectins de t e j o c o t e con d i f e r e n t e s c a r g a s de a z ú c a r . D e t e r m i n a c i ó n de l a v i s c o s i d a d con d i f e r e n t e s ca rgas
de a z ú c a r man ten iendo l a c o n c e n t r a c i ó n de p e c t i n a y - pH c o n s t a n t e s ....................................... D e t e r m i n a c i ó n de l a v i s c o s i d a d con d i f e r e n t e s concen-
t r a c i o n e s de p e c t i n a man ten iendo l a c o n c e n t r a c i ó n de
a z ú c a r y pH c o n s t a n t e s .............................. D e t e r m i n a c i ó n de v i s c o s i d a d en d i f e r e n t e s pH. mante--
n i e n d o c o n s t a n t e s l a c a n t i d a d de a z ú c a r y p e c t i n a ...
dos con d i f e r e n t e s c a r g a s de a z ú c a r .................. D e t e r m i n a c i ó n de l o s gramos f u e r z a de l o s g e l e s f o r m a
D e t e r m i n a c i ó n de l a d i s t a n c i a de p e n e t r a c i ó n de l o s - g e l e s fo rmados con d i f e r e n t e s ca rgas de a z ú c a r ...... D e t e r m i n a c i ó n d e l o s gramos f u e r z a d e los g e l e s f o r m o
dos con d i f e r e n t e s c o n c e n t r a c i o n e s de p e c t i n a ....... D e t e r m i n a c i ó n de l a d i s t a n c i a de p e n e t r a c i ó n de l o s - g e l e s fo rmados con d i f e r e n t e s c o n c e n t r a c i o n e s de pec-
t i n a ................................................ D e t e r m i n a c i ó n d e l t i p o de g e l fo rmado con l a p e c t i n a
de t e j o c o t e ..........................................
129
134
139
141
145
147
153
154
156
157
158
7
43 . Comparación de
con d i f e r e n t e s
4 4 . Comparación de
con d i f e r e n t e s
Pág ina
rendimiento de p ec t i na d e l t e j o c o t e - f r u t o s ................................ 1 6 7
l a c a l i d a d de l a p e c t l n a d e l t e j o c o t e
f r u t o s ................................ l b 8
, *,.
a
I . R E S U b l E N
E l te joco te (Crataegus Mexicana), es una planta o r i g i n a r i a de México cuya u t i l i z a c i ó n se remonta a l tiempo de l o s aztecas. Dei - f ru to se puede obtener pectina de rendimiento y ca l idad igual o s l p e r i o r a l a obtenida de l a s fuentes comerciales.
Se u t i l i z ó e l f r u t o de l a variedad "chapeada" obtenido de un huerto del municipio de Huejutzingo del Estado de Puebla. Se det- minó e l tiempo óptimo para extraer l a pectina en l o s d i ferentes es- tados de desarro l lo del f r u t o por un año. Se determinaron a n i ve l l abo ra to r io l a s condiciones óptimas para ext raer l a pect ina de te- j oco te en base a un diseño fac to r ia l de 4 factores: temperatura, - pH, volumen y tiempo de extracción, con cuatro v ías para cada fac- t o r . Los c r i t e r i o s de selección para cada tratamiento fueron e l - rendimiento en base seca y e l % de metoxilos (ca l idad de l a pec t i - na). Se determinó e l rendimiento y cal idad de l a pect ina en l a s ' d i fe ren tes variedades del f ruto, así como en l a cáscara y pulpa(l3).
Se caracter izó fisicoquimicamente l a pect ina ext raída en condi ciones óptimas. Se deteminaron l a s fracciones pécticas, pureza de l a pectina. velocidad y tiempo de ge l i f i cac ión , así como l a medición de l a viscosidad con di ferentes cargas de azúcar. pH y cantidad de pect ina en diversos geles elaborados; se determinaron l o s grados sa- carométricos de l a pectina de tejocote extraída.
Los resultados obtenidos se compararon con l a s normas o f i c i a l e s de ca l idad para pectina en polvo, así como con l a pect ina comercial de importación que se extrae de l a cáscara de c í t r i cos .
E l f r u t o de te jocote aporta un mayor rendimiento (32-34% en ba se seca) y una ca l idad comparable (220OSAG) a l a pect ina comercial- de importación extraída de l a cáscara de l imón (20-22% en base seca y Z20°SAG), además de ser l a materia prima de mayor contenido en peg t i n a reportada hasta ahora en l a l i t e r a t u r a . La pect ina de tejoco- t e ext raída cumple con l a s especificaciones de ca l idad para pect ina en polvo a ser u t i l i z a d a en l a indus t r ia al imentaria, farmacéutica, de cosméticos, etc.. . .
Dada l a a l t a producción, d isponib i l idad y bajo costo del f ru to , as í como su máximo rendimiento y cal idad de l a pect ina de tejocote. de ser ext raída a n i v e l i ndus t r i a l no solo abastecería e l mercaao na c ional a un menor costo, sino que se podría pensar en l a exportaci6ñ de l a misma.
La extracción 6e l a pectina de te jocote a n i ve l i n d u s t r i a l con- t r i b u i r á a crear tecnologia propia, mayor independencia tecnológica. disminución de importaciones y mayor benef ic io de l a s comunidades - productoras. (13.14).
, ”.,
I I, I NTRODUCCION
lo 1 1 . 1 ASPECTOS GENERALES. EEL FRUTO
El t e j o c o t e es una p l a n t a o r i g i n a r i a de México cuya u t i l i z a c i ó n s e remonta a l tiempo de l o s a z t e c a s . La p a l a b r a t e j o c o - te p r o v i e n e d e l d i a l e c t o náhuatl de l a e t i m o l o g í a Texocot l que -- s i g n i f i c a f r u t a á c i d a y du ra . ( 1 3 ) .
E l á r b o l de t e j o c o t e pe r t enece a l a f a m i l i a de l a s ---- D i a l i p e t a l a c e a e . género Crataegus y e s p e c i e mexicana. El f r u t o - e s de c o l o r ana ran j ado r o j i z g , que l l e g a a a l c a n z a r has ta l o s 3 . 5 cm de d i áme t r o , e s subg loboso o t end i en t e a p e r i f o rme , en su i l l t e r i o r , normalmente l l e v a de 3 a 5 s e m i l l a s muy duras con dos o - t r e s c o s t i l l a s . L a pu lpa e s de c o l o r a m a r i l l o y s a bo r a g r i d u l c e , a g r a d a b l e a l p a l a d a r , en a l gunas o ca s i one s e s un poco á c i d o . La f l o r a c i ó n o c u r r e para l o s f r u t o s tempranos desde e l mes de enero y p a r a l o s t a r d í o s comienza en mayo, madurando l o s f r u t o s pa ra - - p r i n c i p i o s de sept iembre y o c tub r e , y l o s segundos en noviembre, d i c i e m b r e y ene ro . P a r a l o s á r b o l e s que han s i d o mejorados con - i n j e r t o s , t i e n e n mejores c a r a c t e r í s t i c a s , mayor tamaño, mejor co- l o r , me jo r presen'tación, s a b o r , e t c . E s t o s f l o r e c e n u n poco más tarde p resentándose l a maduración en l o s meses de noviembre y a - mediados d e d i c i embre . ( 1 4 ) .
*".
* I . I I . 1 .1 YARI ED AD ES
Se d i s t i n g u e n dos v a r i edade s de t e j o c o t e : La l lamada - "Chapeada" y l a " C r i o l l a " .
La v a r i e d a d "Chapeada" s e denomina a s í deb ido a su ca-- r a c t e r í s t i c a d e . t e n e r a lguna p a r t e d e l f r u t o a spec tos rosados que no e s homogéneo en todo e l f r u t o .
E n l a v a r i ed ad " C r i o l l a " e l f r u t o e s muy pequeño y e l - á r b o l muy e s p i n o s o , a l que generalmente l e dan poda de r e j u v e n e c i miento y l o i n j e r t a n con t e j o c o t e de .mayor tamaño.
1 1
Desde e l p u n t o de v i s t a de l a c o m e r c i a l i z a c i ó n d e l f r u t o de t e j o c o t e se d i s t i n g u e n t r e s c a t e g o r í a s :
T e j o c o t e de P r imera . E s de más a l t o v a l o r c o m e r c l a l d e b i d o a que es e l de mayor tamaño. A e s t e . g r u p o p e r t e n e c e n l o s t e j o c o t e s más g r a n d e s y son l o s d e l t i p o "Chapeados'.
T e j o c o t e de Segunda. También se l e s conoce como " S e g u n d i t a s " y e s t a c a t e g o r í a e s t á formada p o r f r u t a s de menor tamaño d e l t i p o "Chapeado" y f r u t o s grandes d e l t i p o " C r i o l l o . E s t e t i p o de f r u l t o s es una m e z c l a e n t r e l a s v a r i e d a d e s a n t e r i o r e s .
T e j o c o t e de T e r c e r a . ES e l f r u t o de menor v a l o r c o m e r c i a l y e s t á fo rmado p o r e l f r u t o " C r i o l l o " . E s t a v a r i e d a d de t e j o c o t e es l a de menor tamaño y l o más f r e c u e n t e es que s o b r e e s t e t i p o de á r - b o l i n j e r t e n t e j o c o t e de mayor tamaño ( T e j o c o t e Chapeado).
11.1.2 PRODUCCION NACIONAL
L a s zonas p r i n c i p a l e s donde p r ó s p e r a e l t e j o c o t e son: L a me- s e t a c e n t r a l y en l o s l u g a r e s semihúmedos en e l V a l l e de Méx ico : - Pueb la , E s t a d o d e Méx ico , Michoacán, Chiapas, J a l i s c o y T l a x c a l a - p r i n c i p a l m e n t e . L a p r o d u c c i ó n n a c i o n a l , según d a t o s de l a S e c r e t a - r í a de A g r i c u l t u r a y Ganader ía p a r a e l año de 1985, dan u n t o t a l - de 28,000 t o n e l a d a s de t e j o c o t e p o r año, s i e n d o l o s p r i n c i p a l e s e l t a d o s p r o d u c t o r e s : E l Es tado de Méx ico , M ichoacán y Pueb la según l o m u e s t r a e l c u a d r o N o 1 en e l que se r e p r e s e n t a l a p r o d u c c i ó n de t e j o c o t e a n i v e l n a c i o n a l .
L a s c i f r a s de p r o d u c c i ó n van en aumento cada año, t a n t o en nÚ - meros de á r b o l e s c u l t i v a d o s , r e n d i m i e n t o p o r h e c t á r e a s , s u p e r f i c i e cosechada, consumo p e r c á p i t a . a s í como v a l o r económico y volumen - t o t a l de p r o d u c c i ó n . (13).
L a d i s t r i b u c i ó n d e l t e j o c o t e en n u e s t r o p a í s aba rca más d e l - 60% d e l t e r r i t o r i o n a c i o n a l como se puede v e r e n l a f i g u r a N E 1 y s o l a m e n t e e n l a s p e n í n s u l a s de B a j a C a l i f o r n i a y Yucatan, a s í como en C o a h u i l a , Nuevo León. Tamaul ipas , Co l ima y S i n a l o a no se p rodu-
1 2
ce dicho recurso y en todo el resto del país el tejocote prolife- ra sllvestremente, encontrándose en mayor proporclbn en los Esta- dos del Valle de México. (13).
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C U A D R O # 2 ~ ~
PRODUCCION DE TEJOCOTE A NIVEL MUNICIPAL
EPOCA DE ABSOLUTA I O ESTADO Y MUNICIPIO
México- J i 1 otz ingo Méx i co- Ozum ba México-Valle de Bravo Michoacbn-Santa Clara Michoacbn-Los Reyes Puebl a-Texmelucan Puebla-Huejotzingo Chiapas-Teopisca Chiapas-Copainalá Jal i sco-Mazami t l a Jalisco-Atemajac Tlaxcala-Miguel Hidalgo Tlaxcala-Pamotla Hidal go-Tianguis tengo Hidalgo-Xochi coat1 bn
Guerrero-L. Bravo D.F. i l a l p a n Durang o-Otáez Morelos-Tetela Oaxaca-Zimatl án Guana juato-Guana jua to Veracruz-M. Escobedo Guerétaro-Caderel t a Zacatecas-Río Grande Sonora-Banamichi Chi huahua-Al 1 ende San Lu is Potosí-Catorce
Guerrero-Gral. H. C a s t i l l o
2 '500,000 7 19 , 500 525,000
1 ' 000,000 663,000 736,000 400.000
1'000,000 553,500 720,000 525,000 225,000 212,625 400,000 125,000 250,000 175,000 500,000 375,000 287,600 135,000 245,000 157,500 55,000 31,136 18,000 21,000 6,300
% RELATIVO I COSECHA PL ESTADO
41.04 11.81 8.62 22.09 14.65 24.64 13.39 40.32 22.32 42.59 31.06 16.92 15.99 51.48 16.09 39.92 27.95 84.11 63.67 61.80 35.19 86.51 60.93 70.93 54.91 73.07 94.92 87.74
U i c i embre Uct-Dic
Oct-Ene Diciembre
Nov-Di c
Oct-Nov Oct-Nov Dic-Ene Mar- Abr Ago-Sept Ago-Sept Nov-Di c Nov-Dic Ene-Feb Oct-Nov UCt-NOV
Oct-Nov Uct-Nov Ago-Sept Oct-Nov Oct-Nov Oct-Nov Jun-Jul Nov-uic Nov-Dic Diciembre Oct-Oic Nov-uic
Referencia (13)
15
W I-
O o -Y W I-
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I I . 1 .3 P R O D U C C I O N POR M U N I C I P I O S
1 6
Des taca l a g r a n p r o d u c c i ó n a n i v e l m u n i c i p a l que t i e n e n e n e l E s t a d o de Méx ico , l o s m u n i c i p i o s de J i l o t z i n g o y Ozumba, a s í como en M ichoacán e l m u n i c i p i o Santa C l a r a y en Pueb la l o s m u n i c i p i o s - de San M a r t í n Texmelucan y H u e j o t z i n g o , en donde en c o n j u n t o d i - - chos m u n i c i p i o s p r o d u c e n e l 60% de l a p r o d u c c i ó n n a c i o n a l , s i e n d o i m p o r t a n t e s d i c h o s m u n i c i p i o s p a r a l a u b i c a c i ó n de empresas a g r o p g c u a r i a s con p o s i b i l i d a d e s de i n d u s t r i a l i z a c i ó n d e l t e j o c o t e .
En e l c u a d r o N o 2 s e r e p r e s e n t a l a p r o d u c c i ó n de T e j o c o t e p o r e s t a d o y m u n i c i p i o .
11.1.4 P R O D U C C I O N DE UNA HECTAREA CULTIVADA DE TEJOCOTE
H a s t a a h o r a e l c u l t i v o d e l á r b o l d e l t e j o c o t e ha s i d o en f o r - ma g e n e r a l i n t e r c a l á n d o l o en c u l t i v o s de maíz y de f r i j o l p r i n c i - - p a l m e n t e , y l a p r o d u c c i ó n que se t i e n e p o r h e c t á r e a en t a l e s c o n d i - cienes es en p r o m e d i o de 8,500 a 9,000 kgs de f r u t o .
L a p r o d u c c i ó n de t e j o c o t e p o r h e c t á r e a s e puede i n c r e m e n t a r - c o n s i d e r a b l e m e n t e a l c u l t i v a r h u e r t o s que se d e s t i n e n e x c l u s i v a m e n - t e a l a p r o d u c c i ó n de e s t e f r u t o , y a que se puede l l e g a r a o b t e n e r 90,000 kgs p o r h e c t á r e a , l o que e q u i v a l d r í a a aumentar l a p r o d u c - - c i ó n a c t u a l én u n 1000%. P a r a l o g r a r t a l aumento se r e q u i e r e s i s - t e m a r i z a r p o r med io de h u e r t o s e l c u l t i v o de t e j o c o t e l o c u a l i m - - p l i c a r í a u n p e r í o d o de 5 años e n t r e l a p l a n t a c i ó n d e l á r b o l y e l - t i e m p o e n que l l e g u e a d a r f r u t o s , p a r a después de d i c h o p e r í o d o - c o s e c h a r p o r cada año. L a p r o d u c c i ó n de t e j o c o t e p o r h e c t á r e a con r e l a c i ó n a l p e r í o d o de cosecha se m u e s t r a en l a f i g u r a N E 2. (13).
11.1.5 C O M P O S I C I O N O U I M I C A DEL TEJOCOTE
La c o m p o s i c i ó n q u í m i c a d e l t e j o c o t e en e l f r u t o f r e s c o y com- p l e t o s e puede v e r en e l cuadro No 3 . I n d i c á n d o n o s una e l e v a d a -- c o n c e n t r a c i ó n de a z ú c a r e s como g l u c o s a (4 .5%) . s a c a r o s a ( 6 . 1 % ) . --
1 7
a s í como gomas o p e c t i n a s (2 - 3 % ) . Po r i o cual e l fruto e s una - buena f u e n t e de e n e r g í a .
El f r u t o p r op o r c i ona u n a buena cant idad d e v i t amina C (46mg/ l O O g pu l p a ) según l o muestra e l cuadro N E 4 , e s además, una exce- l e n t e f u e n t e de v i t amina A , y a que por 100g de pu lpa nos da una - mayor c an t i d ad que l a que p roporc iona e l J i t omate o l a z anaho r i a . E l t e j o c o t e nos sumin i s t r a también v i taminas de l completo B ( T i a - mina, N i a c i n a y R i b o f l a v i n a ) y mine ra l e s e n t r e l o s que d e s t a c a e l C a l c i o (941119 po r 1009) y e l F o s f o r o . (14).
11.1.6 FORMA DE EXPLOTACION ACTUAL
Aproximadamente un 40% de l a producción t o t a l de l t e j o c o t e - e s l a que s e c o m e r c i a l i z a y e spec i a lmente e l f r u t o de mayor tama- Ro ( T e j o c o t e Chapeado) , r e g i s t r á n d o s e una g ran demanda de t e j o c o - t e como f r u t a f r e s c a p r inc ipa lmente en e l mes de d i c i embre duran- te l a époc'a de "Las Posadas " , e l cual e s u t i l i z a d o como r e l l e n o - d e "Las P i ñ a t a s " y en l a e l a b o r a c i ó n de b eb i da s t r a d i c i o n a l e s co- mo "El Ponche" . -También con e s t e f r u t o s e e l a b o r a n compotas a -- n i v e l c a s e r o , a s í como a t e de t e j o c o t e a n i v e l a r t e s a n a l . (13).
El p r e c i o d e l f r u t o d e l t e j o c o t e en l o s l u g a r e s d e produc-- - c i ó n e s t a n b a j o que muchos campesinos p i e r den más d i n e r o en r e c o l e c t a r l o y ' v e n d e r l o , que d e j a r que s e pudra en e l s u e l o . Se e s t i ma que e l 60% de l a producción t o t a l de l t e j o c o t e se p i e r d e en e s t a forma.
El F ru to ya maduro que cae a l s u e l o y que no s e c o m e r c i a l i z a e s u t i l i z a d o como a l imento p a r a e l ganado po r c ino y vacuno.
El á r b o l d e l t e j o c o t e también e s u t i l i z a d o como p o r t a i n j e r t o d e l manzano, chabacano y p e r a l y su madera e s dura y de po ro f i n o muy ú t i l p a r a e l a b o r a r mangos pa ra he r ramientas .
I C --- -.I___
FIGURA No 2 PROOUCCION DE UNA Ha. CULTIVADA DE TSJOCOTE
3/Ha
3.000
3.000
D.OOO
D. O00
0.000
D. O00
O. O00
D. O00
0.000
- 1 2 3 4
18
GRAFICA .
REFERENCIA 13
r r r E
N In N
O
v> CL Y O n
CUADRO No 4 ANALISIS BROMATOLOGICOS DEL TEJOCOTE
PORCION COMESTIBLE
CALORIAS
g PROTEINAS
g GRASA
g CHO
mgCa2+
mg p
mg Fe
mg TIAMINA
mg RIBOFLAVINA
mg NIACINA
mg A. ASCORBIC0
mg Eq. RETINOL
0.85
a7
0.88
0.6
22
94
33
1.56
0.04
0.05
0.4
46
424.4
11.2 P E C T I N A S
L a p a l a b r a " p e c t i n a " se d e r i v a d e l G r i e g o 'I Pektos " que s i g n i - f i c a " s o l i d i f i c a r " . La p e c t i n a f u é . d e s c u b i e r t a p o r V a u q u e l i n e n - 1790, p e r o n o f u e c a r a c t e r i z a d a s i n o h a s t a 1825 p o r B r a c a n n o t , - -- q u i é n d e s c r i b i ó a e s t a s u b s t a n c i a como e l p r i n c i p a l agen te g e l i f i - c a n t e en l a s f r u t a s y l e l l a m ó "Pectins". i r a c a n n o t d e s c u b r i ó que l a p e c t i n a e r a l a s u s t a n c i a r e s p o n s a b l e de l a f o r m a c i ó n de j a l e a s cuando se c a l e n t a b a a e b u l l i c i ó n l a f r u t a con azúcar . También e v i d e n c i ó que además d e l a z ú c a r e r a n e c e s a r i o u n pH adecuado p a r a l a f o r m a c ón d e l g e l y que se r e q u e r í a una pequetia c a n t i d a d de á c i d o p a r a h d r o l i z a r l o s p e c t a t o s d u r a n t e l a e l a b o r a c i ó n de j a l e a s . ( l ) .
11.2.1 NOMENCLATURA
Deb ido a l a a m p l i a c o n f u s i ó n que s e h a b í a c reado en c u a n t o - a l mane jo de d i f e r e n t e s concep tos p a r a d e s c r i b i r a l a s s u s t a n c i a s p é c t i c a s p o r d i s t i n t o s i n v e s t i g a d o r e s . l a Soc iedad Q u í m i c a A m e r i - cana d e c i d i ó en 1927, e s t a n d a r i z a r una n o m e n c l a t u r a p a r a nombrar a e s t a s s u s t a n c i a s ' y en 1944 e s t a n o m e n c l a t u r a f u é r e v i s a d a y am- p l i a d a . E l concep to " p e c t i n a " f u e e n t o n c e s d e f i n i d o como a q u e l l o s á c i d o s p e c t í n i c o s capaces de f o r m a r u n g e l e s t a n d a r cuando se COK
b i n a b a n en p r o p o r c i o n e s adecuadas con l a f r u t a , azúca r , agua y á - c i d o .
A c o n t i n u a c i ó n se d e s c r i b e n l a s d e f i n i c i o n e s adoptadas en ese t i e m p o y que son u t i l i z a d a s aún en l a a c t u a l i d a d .
S u s t a n c i a s p é c t i c a s . Son l o s compuestos d e r i v a d o s de l o s c a r b o h i d r a t o s de n a t u r a l e z a c o l o i d a l que se o b t i e n e n d e l a s p l a n t a s y que c o n t i e n e n como u n i d a d b á s i c a de s u e s t r u c t u r a e l á c i d o a n h i d r o g a l a c t u r ó n i c o , e l c u a l a l u n i r s e a o t r a s m o l é c u l a s s i m i l a r e s fo rma una cadena de á c i d o p o l i g a l a c t u r ó n i c o . Los g r u p o s c a r b o x i l o s de - e s t a s u s t a n c i a pueden e s t a r p a r c i a l m e n t e e s t e r i f i c a d o s p o r g rupos m e t i l o s y p a r c i a l m e n t e o comple tamente n e u t r a l i z a d o s p d r una o más bases .
22
P r o t o p e c t i n a s . Son s u s t a n c i a s i n s o l u b l e s en agua y que p o r - Son l a s s u s t a n c i a s p é c h i d r ó l i s i s dan p e c t i n a o á c i d o s p e c t i n c o s .
t i c a s que p r i m e r o se p roducen en l a s p l a n t a s y l a s que dan o r i g e n a l a s demás.
A c i d o s P e c t í n i c o s . Son compuestos c o l o i d a l e s fo rmados p o r - - á c i d o p o l i g a l a c t u r ó n i c o , e l c u a l t i e n e sus g r u p o s c a r b o x i l o s p a r - - c i a l m e n t e e s t e r i f i c a d o s . Los á c i d o s p e c t í n i c o s b a j o c o n d i c i o n e s - adecuadas son capaces de f o r m a r g e l e s on agua con a z ú c a r y á c i d o , o s i t i e n e n u n c o n t e n i d o b a j o d e m e t o x i l o s . e l g e l l o f o r m a r í a con c i e r t o s i o n e s , man ten iendo e l .pH y c a n t i d a d de agua adecuados. Las s a l e s d e l o s á c i d o s p e c t í n i c o s se l e s l l a m a p e c t a t o s .
P e c t i n a s . Son l o s á c i d o s p e c t í n i c o s s o l u b l e s en agua y p a r - - c i a l m e n t e e s t e r i f i c a d o s p o r g rupos m e t o x i l o y con d i f e r e n t e g r a d o d e n e u t r a l i z a c i ó n y que son capaces de f o r m a r g e l e s con azúcar , -- á c i d o y agua b a j o c o n d i c i o n e s c o n t r o l a d a s .
La p e c t i n a e s t á fo rmada p o r m o l e c u l a s de á c i d o D ' g a l a c t u r ó n i - co e n u n i d a d e s con c o n f i g u r a c i ó n p i r a n o s i d a que se unen m e d i a n t e - e n l a c e s g l i c o s í d i c o s 4 - 4 .
La c o n f i g u r a c i ó n y e s t r u c t u r a q u í m i c a d e l á c i d o p é c t i c o se -- m u e s t r a e n l a f i g u r a No 3.
A c i d o s P é c t i c o s . Es u n t é r m i n o a p l i c a d o a l a s s u b s t a n c i a s -- p é c t i c a s compuestas p o r á c i d o p o l i g a l a c t u r ó n i c o y en donde l o s g r g pos c a r b o x i l o s se e n c u e n t r a n l i b r e s de g rupos m e t o x i l o que l o s es- t e r i f i q u e n . Las s a l e s de l o s á c i d o s p é c t i c o s son l l a m a d o s p e c t a - - t o s .
Enzimas P e c t i c a s . Son s u b s t a n c i a s d e n a t u r a l e z a p r o t e f c a que h i d r o l i s a n s u b s t a n c i a s p é c t i c a s a compuestos mas s i m p l e s .
P r o t o p e c t i n a s a . Es l a enz ima que c o n v i e r t e l a p r o t o p e c t i n a - en p r o d u c t o s s o l u b l e s . Es tamb ién l l a m a d a " P e c t o s i n a s a " y " P r o p e c t i n a s a " .
P e c t i n e s t e r a s a (PE) o P e c t i n - m e t i l - e s t e r a s a . Es l a enz ima que
, 2 3
catallta la hidrólisis de los enlaces ésteres de los ácidos pec- tinlcos para dar metanol y ácido péctlco.
Poligalacturonasa (PG) o P e c t i n - p o l i g a l a c t u r o n a s a . Es la - enzima que cataliza la hidrdlisis .de los enlases ésteres d e los ácidos pectínicos para dar metanol y ácido péctico. ( 3 1 ) .
I ” .
i
...
24
I O I
O
o
O El 4 -I w n
u c1 l-4
=I U
m
z o
25
11.2.2 M E C A N I S M O DE FORMACION DEL GEL DE LAS P E C T I N A S
La p e c t i n a de g r a d o c o m e r c i a l p o r s i s o l a Ún icamente se d i s - p e r s a e n e l agua fo rmando u n s o l c o l o i d a l v i s c o s o que g e l i f i c a r á en p r e s e n c i a de l a c a n t i d a d adecuada de a z ú c a r y á c i d o .
Una s o l u c i ó n acuosa de 0.3 a 0.6% de p e c t i n a no g e l i f i c a r á - aún s i se e n f r í a , p e r o s i e l pH se a j u s t a e n t r e 2.0 y 3.5 y e l a - z ú c a r se e n c u e n t r a p r e s e n t e en u n 60 a 65% d e l peso t o t a l , g e l i f i c a r á r á p i d a m e n t e a una tempera.tura ce rcana a l a de e b u l l i c i ó n . L a f o r m a c i ó n de e s t e t i p o de g e l depende de l a d e s h i d r a t a c i ó n y d e - l a n e u t r a l i z a c i ó n de l a s ca rgas e l é c t r i c a s de l a s m o l é c u l a s de -- pectins a l t a m e n t e h i d r a t a d a s y coloidalmente d i s p e r s a s .
L a s m i c e l a s de p e c t i n a t i e n e n una ca rga n e g a t i v a e n s o l u c i o - nes o r d i n a r i a s y l a s cadenas de p e c t i n a cuando g e l i f i c a n se man-- t i e n e n u n i d a s p o r . e n l a c e s de h i d r ó g e n o o a t r a c c i o n e s e l e c t r o s t á t i cas. P a r a que l a f o r m a c i ó n d e l g e l o c u r r a , debe e s t a r p r e s e n t e - u n a g e n t e d e s h i d r a t a n t e como ‘e l azúca r , a l c o h o l o g l i c e r o l en u n 50% d e l peso o sup’er ior y e l pH se debe man tener p o r a b a j o de 3.5. Se c r e e que los e n l a c e s de h i d r ó g e n o en l a s s u s t a n c i a s p e c t i c a s - se p r e s e n t a n e n t r e los g r u p o s h i d r o x i l o d e l C 2 y e l C3 y es más - e f e c t i v o a pH 3.0.
E l mecanismo de f o r m a c i ó n d e l g e l con a l t o c o n t e n i d o de sÓ1i dos p a r a l a p e c t i n a de a l t o m e t o x i l o ha s i d o i n v e s t i g a d o p o r va-- r i a s décadas. O l s e n e n 1934, basó su e x p l i c a c i ó n d e l fenómeno de g e l i f i c a c i ó n e n l a s s i g u i e n t e s s u p o s i c i o n e s :
1 . La p e c t i n a es u n c o l o i d e h i d r o f í l i c o ca rgado n e g a t i v a m e n t e .
2.
3. L o s i o n e s h i d r ó g e n o d e l á c i d o r e d u c e n l a s c a r g a s n e g a t i v a s -
I -
E l a z ú c a r a c t ú a como u n a g e n t e d e s h i d r a t a n t e .
de l a p e c t i n a y de e s t a manera p e r m i t e n l a c o a l i c i ó n de l a s m o l e c u l a s y su i n t e r r e l a c i ó n .
La v e l o c i d a d d e d e s h i d r a t a c i ó n y de p r e c i p i t a c i ó ; aumenta a l 4 .
i n c r e m e n t a r l a c o n c e n t r a c i ó n de i o n e s h i d r ó g e n o .
La d e s h i d r a t a c i ó n de l a p e c t i n a r e q u i e r e de c i e r t o t i e m p o an- t e s de l l e g a r a l e q u i l i b r i o , de a q u í que l a p e c t i n a t e n g a d l - f e r e n t e s t i e m p o s y t e m p e r a t u r a s de g e l i f i c a c i ó n .
5 .
6 . L a máxima d u r e z a d e l g e l s e a l c a n z a r á h a s t a e l e q u i l i b r i o . . L a f o r m a c i ó n d e l g e l se o r i g i n a p o r l a f o r m a c i ó n de puen tes -
d e h i d r ó g e n o e n t r e l o s g rupos c a r b o x i l o de l a macromo lécu la y a s í mismo e n t r e l o s g rupos m e t o x i l o s de l a s m o l é c u l a s v e c i n a s . Aún -- l a s p e c t i n a s a l t a m e n t e e s t e r i f i c a d a s c o n t i e n e n a l g u n o s g rupos c a r -
.. b o x i l o s l i b r e s . S i l o s g rupos c a r b o x i l o s e s t á n d i s o c i a d o s , l a s -- f u e r z a s e l e c t r o s t a t i c a s r e p u l s i v a s e n t r e e s t o s son capaces de impe - d i r e l a r r e g l o , de a q u í que es n e c e s a r i o l a d i s o c i a c i ó n b a j a n d o e l pH a v a l o r e s d e 2.3 a 2 . 6 Y e n t r e más a l t o e l g r a d o d e e s t e r i f i c a - c i Ó n más imprescindibles e l uso del ácido.(18,19).
11.2.3 CL'ASIFICACION DE L A S PECTINAS
Todas l a s s u t a n c i a s p é c t i c a s son p o l f m e r a s d e l á c i d o p o l i g a - - l a c t u r ó n i c o y pueden s e r d i f e r e n c i a d a s p o r e l g r a d o de s u s t i t u c i ó n d e l o s g r u p o s m e t i l o s que s e e n c u e n t r a n e s t e r i f i c a n d o l o s c a r b o x i - l o s d e l a s p e c t i n a s .
S i t o d o $ l o s g rupos c a r b o x i l o s de l o s á c i d o s p e c t i n i c o s e s t u - v i e r a n e s t e r i f i c a d o s , l a p r o p o r c i ó n de m e t o x i l o s s e r i a d e l 1 6 . 3 2 % y y a n o s e r i a u n á c i d o , s i n o un e s t e r , p e r o n o ha s i d o o b t e n i d o en l a p r á c t i c a . P o r l o t a n t o , l a s p e c t i n a s o r d i n a r i a s poseen v a l o r e s s u p e r i o r e s a l 7% de m e t o x i l o . Las p e c t i n a s cuyo c o n t e n i d o de m e t o x i l o o s c i l a e n t r e e l 7 y 14% son de a l t o c o n t e n i d o de m e t o x i l o y - g e l i f i c a n con a l t a c o n c e n t r a c i ó n de a z ú c a r aumentando su poder ge- l i f i c a n t e c o n f o r m e e l c o n t e n i d o de m e t o x i l o s es mayor. Las p e c t i - nas c u y o g r a d o de e s t e r i f i c a c i ó n es menor d e l 7% se conocen como - p e c t i n a s de b a j o c o n t e n i d o d e m e t o x i l o y p a r a g e l i f i c a r u n i c a m e n t e r e q u i e r e n de i o n e s de c a l c i o . En l a f i g u r a N o 4 se m u e s t r a e l me- can ismo d e g e l i f i c a c i ó n de l a s p e c t i n a s . ( l ) .
27
E l g r a d o d e m e t o x i l a c i ó n es u n té rm ino amp l iamen te u t i l i z a d o e n l a i n d u s t r i a , y p o r c u a l McCready y Owens en 1 9 5 4 r e a l i z a r o n - una d i v i s i ó n de l a s p e c t i n a s en t r e s g r u p o s depend iendo de su ve- l o c i d a d d e g e l i f i c a c i ó n :
1. P e c t i n a s d e r á p i d a g e l i f i c a c i ó n 2 . P e c t i n a s de g e l i f i c a c i ó n l e n t a 3 . P e c t i n a s d e b a j o m e t o x i l o
.
P a r a l a p e c t i n a de r á p i d a g e l i f c a c i ó n se debe t e n e r u n g r a - d o de e s t e r i f i c a c i ó n d e l 70% 6 mayor p a r a l a p e c t i n a de g e l i f i c o
. c i Ó n l e n t a se debe t e n e r u n g r a d o de e s t e r i f i c a c i ó n ( G E ) e n t r e e l 50 y 70% y p a r a l a de b a j o c o n t e n i d o d e m e t o x i l o s u n GE d e l 50% o más b a j o , tomándo como e l 100% de GE e l 14% máximo p o s i b l e de es- t e r i f i c a c i ó n como g r u p o s m e t o x i i o s en una s u s t a n c i a D é c t i c a . (36)
E x i s t e una c l a s i f i c a c i ó n más s i m p l e en l a que se c o n s i d e r a n ú n i c a m e n t e dos g rupos de p e c t i n a s :
1. P e c t i n a s r e g u l a r e s . Las que r e q u i e r e n a z ú c a r y á c i d o p a
2 . P e c t i n a s de b a j o m e t o x i l o . Las que c o n t i e n e n u n po rcen -
r a l o g r a r ' l a g e l i f i c a c i ó n en c o n d i c i o n e s no rma les .
t a j e de m e t o x i l o s i n f e r i o r a l 7% y que r e q u i e r e n c a l c i o p a r a l o g r a r l a g e l i f i c a c i ó n .
L a c l a s i f i c a c i ó n de l a p e c t i n a según su contenido d e m e t o x i - l o s se r e p r e s e n t a en l a f i g u r a No 5 . (48 ) .
II.2.4MANUFACTURA DE JALEAS
Son c u a t r o l a s s u b s t a n c i a s n e c e s a r i a s p a r a l a p r e p a r a c i ó n de L a r e l a c i ó n e n t r e e s t o s corn f r u t a - p e c t i n a , á c i d o , a z ú c a r y agua.
p o n e n t e s se m u e s t r a en l a f i g u r a N o 6 .
B a j o c o n d i c i o n e s i d e a l e s , l a s f r u t a s usadas en l a p r e p a r a - - - c i ó n d e j a l e a s d e b e r á n c o n t e n e r s u f i c i e n t e p e c t i n a y á c i d o p a r a - p r o d u c i r u n p r o d u c t o s a t i s f a c t o r i o . Sin embargo, las f r u t a s va--
r í a n a m p l i a m e n t e depend iendo d e l t i p o de f r u t o , madurez, f a c t o - - r e s c l i m a t i c o s y a lmacenamiento. La a c i d e z , e l v a l o r de pH, e l c o n t e n i d o d e p e c t i n a y de s ó l i d o s s o l u b l e s d e l l o t e d e j u g o es - d e t e r m i n a d o p o r a n á l i s i s y l a s d e f i c i e n c i a s en c o n t e n i d o de pec- t i n a son remed iadas p o r a d i c i ó n de p e c t i n a c o m e r c i a l . Usualmen- t e l a p e c t i n a e n p o l v o es mezclada con 1 0 veces s u volumen en a- z ú c a r seca, e n t e r a m e n t e mezclado, y e n t o n c e s se a d i c i o n a j u g o . - E s t o a s e g u r a l a d i s t r i b u c i ó n u n i f o r m e y m i n i m i z a p rob lemas de -- h i n c h a z o n (amon tonamien to ) . E l a z ú c a r j u n t o con l a p e c t i n a s e - a d i c i o n a a l j u g o y se p rocede a l a c o n c e n t r a c i ó n p o r c a l e n t a r n i e n t o a e b u l l i c i ó n p r o l o n g a d a . ' S i se r e a l i z a l a c o n c e n t r a c i ó n a l - v a c i n . se o b t i e n e n p r o d u c t o s de m e j o r c a l i d a d que l o s c o n c e n t r a - dos a p r e s i ó n a t m o s f é r i c a . (14).
29
FIGURA No 4 GELIFICACION DE PE&?Ifd& bE ALTO Y BAJO CONTENIDO DE METOXILOS
GEL DE PECTINA - AZUCAR - ACID0 (PUENTES DE HIDROGENO)
- b
O O
I
H H O
‘Ca COO’ COO‘
O
GEL DE PECTINA DE BAJO METOXILO (PUENTES DE CALCIO)
u
REFERENCIA (60)
- _ _ ._ -.__ - - - . -..---Pol igalactu- , completamente este- : r i f i c a d o 1 * - : :rónico 16-32 I
15
1 4
m 13
u 12
4 11
a = 1 0
h
N .w *1
h m. r> .u -U
al 'c>
c, o 9 E al X al
u) O c> U
O L
8
.u = 7
6
Y 5
.- 4
E 3
n 9. In O
X O c, al
al -0
7
3 2 E al .r
u 1
3 0 0
I=
L
c> E
I , i > Pect ins en es le rengldn solo pos
Pectinas
Límite in fe r io '
Jectina de h jo :ontenid0 en me tox i los
Rcido péctico-
ectinatos de a l t o ontenido en meto- K i los (ácidos o neutros )
ara l a pectina HF
Pectina de bajo contenido en me- t o x i 1 os
- Pectatos -
11 es tedricamente
Acido péct ico esté te r - minado solo es correcto
L s i l o s grupos carbox i lo s i n e s t e r i f i c a r están 1 i bres .
FIGURA No 5 CLASIFICACION DE LA PECTINA SEGUN SU CONTENIDO DE METOXILO
REFERENCIA (11,ZO)
31
s 22
t;
2- U -- a f3 z w
?3
3 I- U =I PI Y
a W W
W n z -
O W
s n
I- =I z
I- U z O u U
- O cu.
m .I- V c- al L al 'c al LL
32
11.2.5 FUNCION DE LAS P E C T I N A S EN LAS PLANTAS
Las s u s t a n c i a s p é c t i c a s . j u n t o con l a c e l u l o s a y e l a l m i d ó n son l o s compuestos e s t r u c t u r a l e s de t o d a s l a s p l a n t a s ve rdes . - Se l e s e n c u e n t r a en f r u t o s y v e g e t a l e s y en l o s c e r e a l e s s e l e s ha e n c o n t r a d o como t r a z a s en donde t i e n e n con r e l a c i ó n a s u es-- t r u c t u r a poca i m p o r t a n c i a .
La p e c t i n a es u n compuesto e s t r u c t u r a l de t o d a s l a s c é l u l a s v e g e t a l e s y f u n c i o n a como sus- tanc ia cemen tan te en l a l á m i n a me-- d i a . Se e n c u e n t r a p r e s e n t e en v a r i a s f o rmas m o l e c u l a r e s : u n i d a o no a p r o t e í n a s y c e l u l o s a , m e t o x i l a d a , e t c . y su c o m p o s i c i ó n - depende de l a m o r f o l o g í a y e s t a d o de d e s a r r o l l o de l a p l a n t a o - e l f r u t o , a s í como de su madurez. La q u í m i c a e i n t e r r e l a c i ó n de e s t o s m a t e r i a l e s , ( p r o t o p e c t i n a s , á c i d o s p e c t í n i c o s y p é c t i c o s ) no ha s i d o aún e l u c i d a d a y es m o t i v o de e s t u d i o p o r p a r t e d e va- r i o s g r u p o s de i n v e s t i g a d o r e s de d i v e r s a s p a r t e s d e l mundo.
L a f u n c i ó n de l a p e c t i n a en f r u t o s y v e g e t a l e s e s e s c e n c i a l - mente p a r a d a r l e ' f i r m e z a y r e t a n c i ó n de f o r m a a l o s t e j i d o s . - - Las p e c t i n a s t a m b i é n j u e g a n un pape l i m p o r t a n t e en e l c o n t r o l y m o v i m i e n t o d e l agua a t r a v é s de l o s t e j i d o s c o n d u c t o r e s . La ac- c i ó n de l a s p e c t i n a s como s u s t a n c i a i n t e r c e l u l a r en l a s p l a n t a s es s i m i l a r a l a a c c i ó n d e l co lageno en l o s t e j i d o s an ima les . La p r o t o p e c t i n a es l a s u s t a n c i a i n s o l u b l e en agua, p r e c u r s o r d e l a p e c t i n a y es e s p e c i a l m e n t e abundante en f r u t o s inmaduros . E l -- p r o c e s o n o r m a l de madurac ión , i n v o l u c r a cambios h i d r o l i t i c o s en l a p e c t i n a h a s t a f o r m a r p e c t i n a . s i g u i e n d o p o r d e s m e t o x i l a c i ó n y d e s p o l i m e r i z a c i ó n e n z i m á t i c a de l a p e c t i n a l a c o n v e r s i ó n a p e c t g t o s y e v e n t u a l m e n t e a á c i d o s y azúcares de una, dos y t r e s u n i d a des monoméri cas . ( 4 7 ) .
De i g u a l f o r m a que l a n a t u r a l e z a ha p r o v i s t o de un s i s t e m a e n z i m á t i c o a l o s v e g e t a l e s pa ra h i d r o l i z a r l a s p e c t i n a s , t a m b i é n ha dado a l s i s t e m a d i g e s t i v o humano un s i s t e m a e n z i m á t i c o p a r a - d i g e r i r l a s p e c t i n a s que normalmente s e i n g i e r e n en l a d i e t a a -
1 - 33
t r a v é s de l o s v e g e t a l e s . E s t e mecanismo es comple tamente d i f e r e n t e a l que se l l e v a a cabo p a r a h i d r o l l z a r l o s h l d r o c o l o l d e s d e r l - vados de p l a n t a s m a r l n a s . T a n t o l o s exudados de a l g u n o s a r b u s t o s ( á c i d o a l d o b i ó n j c o ) , como l o s e x t r a c t o s de a l g a s m a r i n a s ( p o l i u r o - n i d o s ) son muy r e s i s t e n t e s a l a taque h i d r o l í t i c o . Las subs tan - - - c i a s p e c t i c a s e n c o n t r a p a r t e , son f á c i l m e n t e h i d r o l i z a d a s p o r l a d i g e s t i ó n . .
En g e n e r a l , l a s p e c t i n a s de l o s f r u t o s en e s t a d o s tempranos d e l d e s a r r o l l o son completamente m e t i l a d a s y de u n a l t o peso m o l e c u l a r . D u r a n t e e l c r e c i m i e i t o d e l f r u t o y su madurac ión , l a s en- z imas p é c t i c a s h i d r o l i z a n la p e c t i n a h a s t a p o l i m e r o s de cadena -- c o r t a con b a j o c o n t e n i d o de m e t o x i l o s , a l t o c o n t e n i d o de g rupos - c a r b o x i l i c o s y de b a j o peso m o l e c u l a r . Deb ido a que e l p r o c e s o - d e m a d u r a c i ó n es c o n t i n u o es c o n v e n i e n t e r e a l i z a r l a e x t r a c c i ó n - de l a p e c t i n a cuando se t i e n e un a l t o c o n t e n i d o de m e t o x i l o s y a l t o peso m o l e c u l a r . ( l 6 ) .
3 4
IIc.2.6 OBTENCION DE PECTINAS A NIVEL INDUSTRIAL
La fabricación de pectinas e s un proceso complicado y caro - que consiste a nivel industrial de . los siguientes pasos:
1. Preparación y acondicionamiento de l a materia prima
2. Conversión de l a protopectina en pectina soluble
3. Filtración del extracto
4. Concentración
5. Precipitación de l a ljectina
6. Purificación y secado
7. Estandarización
8. Envasado.
PREPARACION Y ACONDICIONAMIENTO DE LA MATERIA PRIMA
Son aplicables muchos tratamientos preparativos y estos de- penden de l a materia prima a utilizar. Van desde el corte o l a molienda hasta el'secado. Primeramente, se corta o se muele l a
' corteza y se lava copiosamente a manera de lixiviación, para e l l minar pigmentos, azúcares, ácidos. principios amargos y demás -- sustancias que interfieren en l a extracción de l a pectina. Gene
. ralmente se fectúa con agua, aunque algunos materiales como el - bagazo de rnánzana requieren de una lixiviación con hexano para - l a remoción de ceras contenidas en la fruta si se quiere reducir el tiempo de extracción, mejorar l a calidad del producto y aumen tar el rendimiento.
I
La preparación de l a materia prima puede en un momento dado definir el rendimiento y l a calidad del producto. Entre otros - tratamientos usuales s e encuentran el escaldado, el secado y l a molienda del material.
E l escaldado tiene l a función de inactivar enzimas tales c c mo pectinas o pectinesterasas, que de no inactivarse son capaces
de causar una despolimerización o una desesterificación de las sustancias pécficas.
El secado permite que la materia prima se almacene conser- vando sus propiedades y un mejor volumen.
La molienda favorece la difusión de las substancia extrac- tora al lograr una mayor área de contacto.
CONVERSION DE LA PROTOPECTINA EN PECTINA SOLUBLE
La protopectina se encuentra presente en las frutas y vege tales inmaduros. como un material insoluble, de tal manera que l a solubilización requiere de una hidrólisis ácida.
La conversión de protopectina en pectina se denomima común - mente "extracción" y se puede efectuar con varios ácidos minera les tales como sulfuroso, sulfúrico, clorhídrico o nítrico. Por otro lado, para la producción de pectina de manzana, el ácido - cítrico se ha utidizado como agente extractante.
El tiempo y l a temperatura de extracción varían dependien- do de l a facilidad de extracción y de l a concentración de ácido, con pH de 2.0 y temperatura de 80 a 100 por 60 minutos son con- diciones suficientes para algunos materiales. El rendimiento - final depende de l a combinación apropiada de tiempo-temperatura- pH-proporción de fruta y solución extractora. La hidrólisis se verifica en medio ácido. El proceso de extracción debe realizar se de tal manera que el recipiente que contenga el material sea inherte al ácido, ya que cualquier traza de metales impedirá l a precipitación de l a pectina. E l calentamiento facilita l a difg sión y baja l a viscosidad de la solución.
-
35
E l uso de un proceso de extracción adecuado determina el - rendimiento y calidad de l a pectina. Un mismo lote puede extra
3 6
e r s e dos y h a s t a t r e s veces , e l rendimiento v a en aumento. L a - m a t e r i a pr ima s e hace h e r v i r b a j o l a s cond ic iones de ex$racciÓn adecuadas , s e s e p a r a l a f a s e s ó l i d a p rensándo l a , s e r e p i t e l a - o p e r a c i ó n h a s t a t r e s veces y e l e x t r a c t o s e p r e c i p i t a como t a l o s e concent ra prev iamente . (31).
E n c i e r t a s o c a s i o n e s , l a e x t r a c c i ó n i e e f e c t ú a como s a l e s , por e j e m p l o , en l a producción de pec t ina de a l g a s mar inas , e l - a g e n t e e x t r a c t a n t e e s una so luc ión de o x a l a t o de amonio a l 0 .1%.
F I L T R A C I O N DEL EXTRACTO /..
A f i n de e l i m i n a r s ó l i d o s y m a t e r i a l e s suspend idos , s e -- l l e v a a cabo una sedimentación o una f i l t r a c i ó n y una c e n t r i f g g a c i ó n d e l e x t r a c t o para o b t e n e r l o l i b r e de impurezas y a p r o p i o
nfuso- - po l vo ) I
damente c r i o s y u n y s e pasa
a r o . A e s t a so luc ión s e l e aiíade t i e r r a de de madera en a g e n t e d e c o l o r a n t e ( S O 2 , carbón
a t r a v é s de u n f i l t r o p rensa .
CONCEN’TRACION
Se concentra e l l í q u i d o c l a r i f i c a n d o su volumen, u t i l i z a n d o evaporadores de mÚ
temperatura no debe pasa r de 5OOC.
P R E C I P I T A C I O N DE L A P E C T I N A
h a s t a 1/4 o 1/5 t i p l e e f e c t o y
L a p r e c i p i t a c i ó n s e l o g r a de dos maneras: t o s a l i n o o en d i s o l v e n t e s como e t a n o l , metano a c e t o n a .
de - a --
como un pec t , i sopropano
con s a l e s de La p r e c i p i t a c i ó n s a l i n a s e puede e f e c t u a r - - c o b r e combinado con a lumin io o a lumin io combinado con c l o r o , - s i e n d o e l me jo r rendimiento e l que s e o b t i e n e con l a s mezc las .
3 7
L a o t r a f o r m a d e l o g r a r l a p r e c i p i t a c i ó n es añad iendo a l e& t r a c t o s u f i c i e n t e d i s o l v e n t e (me tano l , e t a n o l , i s o p r o p a n o l o a c e t o n a ) p a r a c a u s a r l a i n s o l u b i l i z a c i ó n de l a p e c t i n a . Como r e s u l t a d 0 se o b t i e n e un p r e c i p i t a d o g e l a t i n o s o que a l l a v a r l o con a l - c o h o l a d i c i o n a l queda l i b r e de s o l u t o s i n d e s e a b l e s y s i m u l t á n e a - mente se d e s h i d r a t a . E l exceso de a l c o h o l se e l i m i n a p o r p r e n s o do. Se puede d e c i r que e l u s o de d i s o l v e n i e s t i e n e c i e r t a s ven- t a j a s s o b r e e l u s o d e s a l e s , y a que l o s p r i m e r o s pueden r e c u p e - - r a r s e p o r p u r i f i c a c i ó n .
L a p r e c i p i t a c i ó n s a l i n a se e x p l i c a como una f i o c u l a c i ó n co- l o i d a l de l a s m i c e l a s de p e c t i n a caraadas n e g a t i v a m e n t e causada p o r l a s c a r g a s p o s i t i v a s de l a s s a l e s m e t á l i c a s .
PURIFICACION Y SECADO
La p e c t i n a p r e c i p i t a d a se f i l t r a , se l a v a con e t a n o l , se es c u r r e , se p r e n s a y s e seca a 60'C, s e d e j a e n f r i a r , se t r i t u r a - en u n m o l i n o de m a r t i l l o s y e s t a l i s t a p a r a envasarse .
,
E S T A N D A R I Z A C I O N
L a s p e c t i n a s p r o d u c i d a s c o m e r c i a l m e n t e se e v a l ú a n p r i n c i p a l
c a l c u l a p o r l o s gramos de a z ú c a r que g e l i f i c a u n gramo de p e c t i - na, en tonces , una p e c t i n a que t i e n e 200' SAG s i g n i f i c a que p o r - cada gramo d e p e c t i n a se l o g r a n g e l i f i c a r 200 g de azúca r .
- mente p o r e] g r a d o de l a j a l e a ( ' S A G ) . E l g r a d o de l a j a l e a se
EN V A S A DO
L a p e c t i n a o b t e n i d a se puede envasar en p o l v o o l í q u i d a . - La p e c t i n a en p o l v o p r e s e n t a mayores v e n t a j a s y a que es más e s t a b l e , f á c i l de t r a n s p o r t a r y a lmacenar . En l a f i g u r a N o 8 se r e - p r e s e n t a e l d i a g r a m a de f l u j o d e l p r o c e s o de e x t r a c c i ó n de p a c t i na a n i v e l i n d u s t r i a l . (31).
... ,. .
38
FIGURA No 7 DIAGRAKA DE FLUJO DE LA EXTRACCION DE PECTINA A NIVEL INDUSTRIAL
BASCULA ACONDICIONAMIENTO DE LA MATERIA PRIVA
I - EXTRACCION CON AGUA.
AC ID1 FICADA CAL I ENTE t 1
I
Expr' . ' DE AGUA Húmeda I
I I
POR MEDIO DE R.I.C.
CONCENTRAC I ON (Evaporador de Sextuple efecto) I
< -
Referencia
PRECIPITACION CON *' I ELIMINACION DE AGUA 1 e=zl PRIMER SECADO
I SEGUNDO SECADO I e MOL I DO
I ESTANDARIZACION I
1 EMPAQUE DEL PRODUCTO FINAL I
1 1 . 2 - 7 USO DE LAS P E C T I N A S EN LA I N D U S T R I A ALIMENTICIA
E l mayor u s o que se l e da a l a s p e c t i n a s es en l a e l a b o r a - - c i ó n de a t e s , j a l e s y mermeladas, ‘que son p r o d u c t o s que s e e l a - - b o r a n p o r una m e z c l a e n t r e l a f r u t a , azúca r , agua y p e c t i n a y -- que d i c h a m e z c l a se c o n c e n t r a p o r e v a p o r a c i ó n h a s t a 65% o más s Ó - l i d o s s o l u b l e s .
Se ha e s t i m a d o que d e l 85-95% de l a p e c t i n a t o t a l se d e s t i - na p a r a l a e l a b o r a c i ó n d e a t e s , j a l e a s y mermeladas y e l p o r c e n -
.” t a j e v a r i a de una r e g i ó n a o t r a y d e l t i p o de p r o d u c t o s que e l a - b o r e s .
L a p e c t i n a rosa , y además r e n t e s j u g o s d e cen, l : rac iones e n b i e n se ha u t i 1 t a s e n l a t a d a s .
L a p e c t i n a
t i e n e e l mismo v a l o r c a l ó r i c o que e l de l a saca- a p e c t i n a i m p a r t e v i s c o s i d a d y da cue rpos a d i f g f r u t a , p o r l o que es u t i l i z a d a en pequefias con-- t a l e s p r o d u c t o s . De acuerdo a l o a n t e r i o r , tam- zado l a p e c t i n a en p r o d u c t o s d i e t é t i c o s y en frg
ha s i d o u t i l i z a d a en l a e l a b o r a c i ó n de l e c h e s - - m a l t e a d a s p a r a d a r l e s cuerpo. En b e b i d a s con c h o c o l a t e m a n t i e n e una s u s p e n s i ó n de s ó l i d o s , y p a r a l a e l a b o r a c i ó n d e l r e l l e n o de
I los “ p u d i n e s ” y e n p r o d u c t o s de i m i t a c i ó n t i p o f l a n .
L a s p r o p i e d a d e s e m u l s i f i c a n t e s de l a s p e c t i n a s han p e r m i t i - do de que sean u t i l i z a d a s en l a e l a b o r a c i ó n de mayonesa, s a l s a y aderezo. Comparando l a s p r o p i e d a d e s de e m u l s i f i c a c i ó n de l a s -- p e c t i n a s con l a s gomas t a l e s como e l t r a g a c a n t o , k a r a y a y l a s - o b t e n i d a s de l a a r a b i n o s a , se e n c o n t r ó que l a s p e c t i n a s t i e n e n - p r o p i e d a d e s e m u l s i o n a n t e s comparables o s u p e r i o r e s a t a l e s gomas.
Las p e c t i n a s han demostrado su poder como e s t a b i l i z a n t e s en f r e s a s c o n g e l a d a s , h e l a d o s , merengue y d i f e r e n t e s p r o d u c t o s de - p a n i f i c a c i ó n . ( 2 4 ) .
11.2-8 USO DE LA PECTINA EN LA.INDUSTRIA FARMACEUTICA
Se u t i l i z a p a r a e l t r a t a m i e n t o de d i a r r e a ,como c i c a t r i z a n - t e e x i s t i e n d o e n e l mercado d i v e r s a s p r e p a r a c i o n e s a base de pec - t i n a p a r a c o m b a t i r l a s h e m o r r a g i a s p o r i n y e c c c i o n e s i n t r a v e n o s a s o s u b c u t á n e a s . t a m b i é n se u s a en caso d e envenenamiento d e b i d o s a c i e r t o s m e t a l e s t ó x i c o s y se ha l l e g a d o a u s a r como s u s t i t u t o d e l p lasma.
L a p e c t i n a es u t i l i z a d a en d i f e r e n t e s f o r m u l a c i o n e s fa rma- - c e u t l c a s como e x c i p i e n t e y p r i n c i p i o s a c t i v o s t a l e s como a n t i b i q t l c o s , a n t i d i a r r é i cos, a n t i h i s t a m i n i c o s e t c .
11.2.9 OTROS USOS DE LA PECTINA
Se u t i l i z a en l a e l a b o r a c i ó n de med ios de c u l t i v o en M i c r o - b i o l o g í a como p e c t a t o d e s o d i o y de amonio, en p e r f u m e r í a e x i s - - t e n f o r m u l a s d e f a b r i c a c i ó n de j a b o n e s , l o c i o n e s , c o s m é t i c o s y - p a s t a s d e n t r í f i c a s que t i e n e n p e c t i n a . Y d e b i d o a e s t o , se m e j o
’ r a n l a s c u a l i d a d e s t a l e s como poder de a b s o r c i ó n , t e x t u r a y e f e c - t i v i dad de t e r g e n t e .
L a p e c t i n a se ha u t i l i z a d o como r e c u b r i m i e n t o de sacos p a r a e n v a s a r a s f a l t o u o t r a s m a t e r i a s a d h e s i v a s , en a d i c i ó n a l l a t e x p r o d u c t o r d e caucho se m e j o r a n l a s p r o p i e d a d e s de é s t e , y e l p e c t a t o de n i c o t i n a t i e n e e f e c t o t ó x i c o en c i e r t o t i p o de l a r v a s -- capaces de d i g e r i r c e l u l o s a . ( 5 2 ) .
7 _1_1
4 1
II .2.10ESPECIFICACIONES DE CALIDAD PARA P E C T I N A S EN POLVO
Las e s p e c i f i c a c i o n e s de c a l i d a d según K e r t z (1951) . de l a s p e c t i n a s p a r a u s o a l i m e n t i c i o , s o n ' d i f e r e n t e s a l a s p e c t i n a s pa- r a u s o f a r m a c é u t i c o . A c o n t i n u a c i ó n , se e n u n c i a r á n brevemente - l a s e s p e c i f i c a c i o n e s p a r a ambos t i p o s de p e c t i n a s .
P e c t i n a s p a r a l a i n d u s t r i a a l i m e n t i c i a .
*.I
E s t e t i p o de p e c t i n a deberá t e n e r l a s s i g u i e n t e s c a r a c t e r f s t i c a s de c a l i d a d :
C o l o r y o l o r a g r a d a b l e . La p e c t i n a d e b e r á t e n e r u n c o l o r - b l a n c o a m a r i l l e n t o y s i n o l o r . Su a s p e c t o a l t a c t o deberá d e -- s e r m u c i 1 a g i n o s o . y su tamafío d e p a r t í c u l a d e b e r á e s t a r c o m p r e n d i d o e n t r e l a a l l a 60 y 80.
S o l u b i l dad. L a p e c t i n a deberá s e r comple tamente s o l u b l e - en 20 p a r t e s de agua, f o r m a r á una s o l u c i ó n c o l o i d a l o p a l e s c e n t e , de f á c i l f l u i d e z y s e r á á c i d o a l p a p e l t o r n a s o l . E s i n s o l u b l e -
*'- e n a l c o h o l o a l c o h o l d i l u i d o y en o t r o s s o l v e n t e s o r g á n i c o s .
Grado d e G e l i f i c a c i Ó n . E s t a e s p e c i f i c a c i ó n es l a más u t i l i zada, e l g r a d o de g e l i f i c a c i ó n i n d i c a l a c a n t i d a d de a z ú c a r que ocupa u n kg d e esa p e c t i n a p a r a f o r m a r una j a l e a adecuada que - c o n t e n g a el 6!596.de s ó l i d o s s o l u b l e s . P a r a m e d i r e l g r a d o de ge- l i f i c a c i ó n se u t i l i z a e l " R i d g e l í m e t r o ' ! . E s t e método s e basa en m e d i r e l t a n t o p o r c i e n t o de c u r v a t u r a que t i e n e l u g a r cuando l a j a l e a c u a j a d a se seca de su envase y se c o l o c a en p o s i c i Ó n . i n v e r t i d a s o b r e una p l a c a d e v i d r i o . Pa ra e s t o s e u s a e l " R i d g e l i m e - t r o " y u n a g r á f i c a e n l a que, en l a a b s c i s a se o b t i e - - - - - - - - - - - -
4 2
nen l o s t a n t o p o r c i e n t o de c u r v a t u r a y en l a ordenada, l a r a z ó n de d i v i d i r e l v e r d a d e r o g r a d o de l a p e c t i n a e n t r e e l supues to .
E l t i e m p o d e g e i i f i c a c i ó n nos i n d i c a l a v e l o c i d a d de f o r m o c i ó n d e l g e l , d a t o que e s a p l i c a b l e t a n t o a l a p e c t i n a como a - l a j a l e a . Genera lmen te l a s p e c t i n a s c o m e r c i a l e s t i e n e n v e l o c i - dades d e g e l i f i c a c i ó n menores a 5 m i n u t o s , cuando e s t á d e t e r m i - n a c i ó n se e f e c t ú a en c o n d i c i o n e s normales de t e m p e r a t u r a ( 2 4 - - 2 6 ° C ) y de pH (2 .8 - 3 . 0 ) .
* . C o n t e n i d o de M e t o x i l o s . Pa ra p e c t i n a s o r d i n a r i a s , e l con-
t e n i d o d e b e r á s e r s u p e r i o r a l 7% de m e t o x i l o s y p a r a p e c t i n a s . - de b a j o c o n t e n i d o de m e t o x i l o s deberá s e r menor d e l 7% d e meto- x i l o s . P a r a d e t e r m i n a r e l c o n t e n i d o de m e t o x i l o s se u s a un mé- t o d o , e l c u a l t i e n e como fundamento u n p r o c e s o de s a p o n i f a c i ó n .
Pu reza . Debe c o n t e n e r u n mín imo d e l 78% de á c i d o a n h i d r o - u r ó n i c o l i b r e de 'humedad y c e n i z a s . ( l b ) .
P e c t i n a s p a r a la i n d u s t r i a f a r m a c e ú t i c a ,f...
.. .
Las c a r a c t e r í s t i c a s .de c a l i d a d de e s t e t i p o de p e c t i n a son 1 as s i g u ' i en t e s :
C o l o r y s a b o r a g r a d a b l e
S o l u b i l i d a d en agua
A u s e n c i a d e i n g r e d i e n t e s d a ñ i n o s
C o n t e n i d o de m e t o x i l o s s u p e r i o r a l 7%
P u r e z a d e l a p e c t i n a mín ima de 96%
7 . - I
43
I I . ~ . ~ ~ E X P O R T A C I O N E I M P O R T A C I O N DE P E C T I N A EN M E X I C O
. Desde e l año de 1978, Méx ico e x p o r t ó p e c t i n a s p r i n c i p a l m e n -
t e a los E s t a d o s U n i d o s y p a í s e s Europeos, l l e g a n d o a e x p o r t a r - e n e l año de 1985, 422,029 k,SS.
. Lo a n t e r i o í ' s e debio ' a que en 1978 se i n s t a l ó -
empresa i n t e r n a c i o n a l de p r o d u c c i ó n y e x p o r t a c i d n de p e c t i n a s , y
desde e n t o n c e s d i c h a empresa se ha d e d i c a d o a l a e x t r a c c i ó n y ex -
I. en Tecoman, Co l ima una f á b r i c a Danesa d e l c o n s o r c i o " G r i n s t a d " ,
p o r t a c i ó n de p e c t i n a s o b t e n i d a s de l a c á s c a r a p r o d u c e en d i c h a r e g i ó n .
E n t r e 1979 y 1984 en Méx ico hubo a u t o s u f
d e l l imón que se -
c i e n c i a e n c u a n t o a l a n e c e s i d a d d e d p e c t i n a d e b i d o a que l a f á b r i c a de Co l ima cu-- b r í a l a demanda d e l mercado n a c i o n a l , s i n embargo l a demanda p o r l a p e c t i n a se i n c r e m e n t o en l o s Ú l t i m o s dos ai ios d e b i d o a l a --- g r a n c a n t i d a d de u s o s que d i f e r e n t e s indus t r ia les d e l á r e a a l i m e n - t i c i a , f a r m a c e ú t i c a y de cosmét i cos , han dado Ú l t i m a m e n t e e n l a
I g r a n d i v e r s i d a d de p r o d u c t o s que e l a b o r a n , d e b i d o a l o c u a l hubo en e l año de 1985 una i m p o r t a c i ó n de 32,303 kgs.de p e c t i n a p r o v e -
n i e n t e de Dinamarca, Franc' ia y B é l g i c a .
,*.I.
La e x p o r t a c i ó n e i m p o r t a c i ó n d e p e c t i n a en Méx ico e n t r e -- 1978 y 1985 se r e p r e s e n t a en l a f i g u r a No 7 . ( 5 8 ) .
44
EXPORTACION (KG.B.)
...
,...
500,000
400,000
300,000
200,000
100,000
FICURA No 8 EXPORTACION E IWPCRTACION DE PECTINA EN MEXICO
1
1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985
REFERENCIA (58) AÑO
IMPORTACIO (KG. B. ) 50,000
40,000
30,000
20.000
10,000
1 I)..
4 5
CON EL PFW~SITO DE APORTAR LA INFCWNI~N BASICA PARA EVM U CONVENIENCIA DE UTILIZAR EL FRUTO DE TwocoTE EN LA OBTENCI6N DE PECTINA, E PRETENDE ESTABLECER LOS PMMETROS QUE GENEREN UN PRO - WCTO CmERCIAL DE BUEN4 CALIW,
TRABAlo LOS SIGUIENTES: h~wOS€ EN ESTOS PRINCIPIOS SE PRESENTAN CaMO OBJETIVOS DE
1,'bWCTERIZACI6N QUfMIcA DE LA M4TERiA PRIM, 2, SE DETEFWINARh EL EFECTO DE U TEMPERATURA, PHI TI- Y VQ
LhEN DE EXlRACCI6N SOBRE EL RENDIMIENTO Y CAUW DE LOS - mwms A OBTENER,
3, SE WRh LNA CAfWlERIZACI6N QUfMICA Y FfSICA DE LA PECTIN4
40 SE EVALUARA LA CALIDAD Y RENüIMIENTO EN T&lINOS G L O W S OBTEN1 w DE LA PECTIN4 EXlRAfDA,
4 6
Iv - J U S T IF I C A C I ON
Anua lmente se p r o d u c e n en n u e s t r o p a í s u n p romed io de 40 m i l t o n e l a d a s de t e j o c o t e . L a mayor p á r t e de l a p r o d u c c i ó n se d e s t i - na a l a e l a b o r a c i ó n de compotas a n i v e l casero , d e s p e r d i c i á n d o s e p o r ma l mane jo e l 60% de l a p r o d u c c i o n . (54
E l f r u t o d e l á r b o l d e l t e j o c o t e s e d e s t a c a como f u e n t e a l t e r n a t i v a de s u s t a n c i a s p e c t i c a s . L a p e c t i n a es u n a g e n t e g e l i f i c a n t e amp l iamen te u t i l i z a d o en l a I n d u s t r i a A l i m e n t a r i a y F a r m a c e ú t i - ca t a n t o en p r o d u c t o s a l i m e n t i c i o s como en d i f e r e n t e s medicamen-- t o s . (14) L a p e c t i n a es un a d i t i v o que s e c o t i z a a $ 62,000.00 -- p o r cada 100 g , d e p e c t i n a de g r a d o a l i m e n t a r i o ( según d a t o s de - l a F á b r i c a de " P e c t i n a de Méx ico " d e l E s t a d o de Col ima, con f e c h a 1 5 de j u n i o de 1986) . P o r l o que d e l o b t e n e r p e c t i n a de t e j o c o t e con c a r a c t e r ; s t i c a s f i s i c o q u í m i c a s i g u a l e s o s u p e r i o r e s a l a co- - m e r c i a l que se o b t i e n e de l a s cásca ras de l o s c í t r i c o s , no s o l a - - mente se d i s m i n u i r í a l a i m p o r t a c i ó n , s i n o que se p o d r í a p e n s a r en l a e x p o r t a c i ó n de d i c h a s u s t a n c i a . (14)
L a p r o d u c c i ó n d e l t e j o c o t e se r e a l i z a e s c e n c i a l m e n t e en f o r - ma s i l v e s t r e , y aún as: es a l t a m e n t e d i s p o n i b l e y según e s t u d i o s r e a l i z a d o s en l a U n i v e r s i d a d Autónoma de Chapingo, e l á r b o l de --
~ t e j o c o t e a l , ser c u l t i v a d o en fo rma s i s t e m á t i c a en s ó l o 4 años au- m e n t a r í a en u n 1000% su p r o d u c c i ó n n a c i o n a l . E l kg de t e j o c o t e se l l e g a a c o t i z a r a t r e i n t a pesos, según d a t o s de l a C e n t r a l d e A b a s t o s de l a C iudad de Méx ico . ( 1 2 de marzo de 1986) . (21)
c.
L a p l a n t a d e t e j o c o t e se puede u t i l i z a r i n t e g r a l m e n t e , ya -- que c o n é l es p o s i b l e e l a b o r a r d i f e r e n t e s p r o d u c t o s a l i m e n t i c i o s , o b t e n c i ó n de p r i n c i p i o s a c t i v o s a p a r t i r de f r u t o s , h o j a s y r a í z , p r o d u c c i ó n de f o r r a j e s , p o r t a i n j e r t o s de p e r a l , manzano, u t i l i z a - c i ó n d e l a madera en l a f a b r i c a c i ó n de muebles, e t c . (21)
L a u t i l i z a c i ó n d e l t e j o c o t e c o n t r i b u i r á a l a c r e a c i ó n d e t e c -
4 7.
n o l o g í a n a c i o n a l y consecuentemente a l a d i s m i n u c i ó n de i m p o r t a - c i o n e s , p r o p o r c i o n a n d o un mayor b e n e f i c i o a l a s comunidades pro - d u c t o r a s . (21)
.
V. D I S E R O E X P E R I M E N T A L
V.1 E X T R A C C I O N DE P E C T I N A E N L O S D I F E R E N T E S E S T A D O S D E L D E S A R R O L L O - D E L F R U T O .
Se t o m a r o n f r u t o s desde e l s e x t o a l noveno mes d u r a n t e l o s d i f e r e n t e s e s t a d o s d e l d e s a r r o l l o d e l f r u t o , l a s m u e s t r a s f u e r ó n r e c o l e c t a d a s , e t i q u e t a d a s y a n a l i z a d a s cada q u i n c e d i a s . A cada m u e s t r a se l e d e t e r m i n ó r e n d i m i e n t o de p e c t i n a y % de m e t o x i l o .
V.2 O P E R A C I O N E S P R E E L I M I N A R E S A L A E X T R A C C I O N DE L A P E C T I N A Y METODO D E C O N S E R V A C I O N D E L F R U T O .
Se d e t e r m i n ó e l peso y p o r c e n t a j e que a p o r t a cada p a r t e d e l f r u t o ( c á s c a r a , p u l p a y hueso) . Se r e a l i z ó e l a n á l i s i s p r o x i m a l d e l f r u t o i n t e g r a l ( p r o t e í n a s , c a r b o h i d r a t o s , e x t r a c t o e t e r e o , - f i b r a c ruda, c e n i z a s y humedad). Se a c o n d i c i o n ó l a m a t e r i a p r i m a con d i f e r e n t e s c o n d i c i o n e s de e s c a l d e p r e v i a s a l a e x t r a c c i ó n y
s e p a r a c i ó n d e l a p u l p a d e l hueso y cásca ra . ,
El f r u t o s e s o m e t i ó p o r un p e r í o d o de 12 meses a d i f e r e n t e s c o n d i c i o n e s d e a lmacenamien to y a l f i n a l se d e t e r m i n ó r e n d i m i e n - t o y c a l i d a d d e l a p e c t i n a .
L.., D E T E R M I N A C I ~ N DE LAS CONDICIONES O P T I M A S DE E X T R A C C I O N DE L A PEL T I N A DE T E J O C O T E .
Se e l a b o r ó u n d i s e f í o f a c t o r i a l de 4 f a c t o r e s : Tempera tura , pH, vo lumen y t i e m p o de e x t r a c c i ó n , con 4 v í a s p a r a cada f a c t o r : 4 t e m p e r a t u r a s ( 7 1 , 78 , 85 y 9 2 O C ) ; 4 pHs (1.0, 1.5, 2 . 0 y 2 . 5 ) ; 4 t i e m p o s de e x t r a c c i ó n ( 1 . 2 5 , 1 .5 . 1 .75 y 2.0 h o r a s ) y 4 vo lÚme nes de e x t r a c c i ó n (80, 85, 90 y 9 5 % ) . A cada t r a t a m i e n t o se l e d e t e r m i n ó r e n d i m i e n t o de l a p e c t i n a e x t r a i d a y X de m e t o x i l o . - Se r e a l i z ó una segunda y t e r c e r a e x t r a c c i ó n en e l r e s i d u o de l a m a t e r i a p r i m a que queda después de l a p r i m e r a e x t r a c c i ó n . Se -- p r e p a r a r o n d i f e r e n t e s e x t r a c c i o n e s con d i f e r e n t e s c o n c e n t r a c i o n e s
48
de á c i d o o x á l i c o . Se a n a l i z ó e l e f e c t o de n e u t r a l i z a r y no neu- t r a l l z a r e l e x t r a c t o después de l a e x t r a c c i ó n de l a s p e c t i n a s . - Después de l a e x t r a c c i ó n de l a p e c t i n a se c o n c e n t r ó e l e x t r a c t o a d i f e r e n t e s g r a d o s OBx. Cada t r a t a m i e n t o f ue e v a l u a d o según e l r e n d i m i e n t o y c a l i d a d d e l a p e c t i n a o b t e n i d a . (394).
V.4 R E N D I M I E N T O Y CALIDAD DE LA P E C T I N A EN LAS.DIFERENTES CLASES DE TEJOCOTE.
Se e x t r a j o l a p e c t i n a u t i l i z a n d o l a s c o n d i c i o n e s Ópt imas, - en l a s d i f e r e n t e s c l a s e s de t e j o c o t e (Chapeado y C r i o l l o ) , a s í - como e n cada una de l a s p a r t e s d e l f r u t o . Los t r a t a m i e n t o s f u e - r o n e v a l u a d o s p o r e l r e n d i m i e n t o y % de m e t o x i l o ( c a l i d a d d e l a p e c t i n a ) . A l r e s i d u o que queda después de l a e x t r a c c i ó n . se l e d e t e r m i n ó un a n á l i s i s p r o x i m a l ( p r o t e í n a , c a r b o h i d r a t o s , f i b r a - c r u d a , e x t r a c t o e t h e o , humedad y c e n i z a s ) .
V.5 C A R A C T E R I Z A C I O N Q U I M I C A
Se e x t r a j o p e c t i n a d e l f r u t o i n t e g r a l e n c o n d i c i o n e s Ó p t i - - mas y se l e d e t e r m i n a r & l a s f r a c c i o n e s p e c t i c a s : p r o t o p e c t i n a , á c i d o s p e c t i n i c o s y á c i d o s p e c t i c o s . a s í como X de e s t e r i f i c a - - - c i ó n , X de c e n i z a s y X de á c i d o a n h i d r o u r o n i c o . Según l o s r e s u l - t a d o s o b t e n i d o s s e compararon con l a p e c t i n a c o m e r c i a l . (43).
V:6 C A R A C T E R I Z A C I O N F ISICA
Se u t i l i z ó p e c t i n a o b t e n i d a d e l f r u t o i n t e g r a l en c o n d i c i o - nes Óp t imas y se r e a l i z ó l a m e d i c i ó n de v i s c o s i d a d con d i f e r e n - - t e s c a r g a s de azúca r . ph Y c a n t i d a d de p e c t i n a en d i v e r s o s g e l e s e l a b o r a d o s . Se ' d e t e r m i n ó e l t i e m p o y v e l o c i d a d de g e l i f i c a c i ó n de l a p e c t i n a o b t e n i d a , a s í como t a m b i é n l o s g - f u e r z a de l o s ge- l e s fo rmados a d i f e r e n t e s c a r g a s de a z ú c a r y c o n c e n t r a c i o n e s de p e c t i n a . Se d e t e r m i n a r o n l o s g rados s a c a r o m é t r i c o s de l a p e c t i - na o b t e n i d a . L o s r e s u l t a d o s o b t e n i d o s se compararon con l o s de l a p e c t i n a c o m e r c i a l . , E l d iagrama de f l u j o d e l d i s e ñ o e x p e r i m e n
4 9
50
t a l s e r e p r e s e n t a esquemáticamente en l a f i g u r a No 10.(43) .
v.7 TRATAMIENTO ESTADISTICO DE LOS RESULTADOS
Para e l d i s eRo f a c t o r i a l s e determinó pa ra cada e f e c t o e l - c o e f i c i e n t e d e c o r r e l a c i ó n , e r r o r e s t á n d a r , prueba de , F i s h e r , de s t u den t y ecuac ión no l i n e a l m ú l t i p l e .
Pa ra cada uno de l o s t r a tamientos d e l p r e s en t e t r a b a j o se - r e a l i z a r o n p ruebas po r t r i p l i c a d o , a n á l i s i s de v a r i a n z a y prueba d e s t u den t con u n n i v e l d e s i b n i f i c a n c i a de 0 . 0 5 .
F I G U R A N o 9 DISEÑO E X P E R I M E N T A L
1 FRUTO EN RENDIMIENTO Y DIFERENTES CALIDAD DE LA , ESTAüOS DE ' PECTINA DESARROLLO
i
51
CONDICIONES OPTIMAS DE MADUREZ PARA LA EXTRACCION
I .
I FRUTO PESO Y PORCEN- TAJE QUE APOR-
I TA CADA PARTE MP1
1 DEL FRUTO 0
' 1 1 . 1 ACONDICIONAMIENTO COMPOSICION QUIMICA I -
. <
'I1' MP3=(XMP2 + YRI) DISEÑO FACTORIAL SECCION DE 4 TEMPERATüMS, CONDICIONES ' 4 pH, 4 TIEMPOS , OPTIMAS -2 Y 4 VOLUMENES DE
U X=% PULPA CONSERVACION
1 A DIFERENTES CONDICIONES
- EXTRACCION
2 RESIDUO 2a. EXTRACCION 3a. EXTRACCION TRACION Y NEU- TRALIZACION
I
MP4
5 2
MP3 EXTRACCION EN CONDICIONES OPTIMAS
RENDIMIENTO Y CALIDAD DE LAS 3 CLASES
b COMERCIALES 1 PECTINAS
% DE PECTINA QUE
nr,
b CARACTERIZACION FISICOQUIMICA DE LA PECTINA
*
I I
, PROTOPECTINA, AC. PECTINICO AC. PECTIC0 ( EN MP1)
FRACCIONES PECTICAS MP4
CARACTERI ZAC I ON QUIMICA
L
HUMEDAD, VELOCI- DAD Y TIEMPO DE GEL 1 FICACION , FUERZA DEL GEL, GRADOS SACAROME-
I , I ESTUDIO REOLOGICO: MECICION DE VISCOSIDAD A DIFERENTES CARGAS DE AZUCAR, pH Y CANTIDAD DE PECTINA
I
r I COMPARACION CON I PECTINA COMERCIAL
CONCLUSIONES
,... . ,.. MATERIALES
Y
M ET0 DOS
--- 1- I
5 4
VL. MATERIALES Y METODOS
VI.1 M a t e r i a P r i m a
E l p r e s e n t e t r a b a j o se r e a l i z ó en u n h u e r t o de t e j o c o t e aso- c i a d o con c u l t i v o d e ma íz , u b i c a d o en San f e l i p e , M u n i c i p i o de -- San M a r t i n Texmelucan, Edo. de Pueb la . E s t a p o b l a c i ó n se encuen- t r a a 19 "16 ' l a t i t u d n o r t e y 98'46' l o n g i t u d o e s t e , con una a l t u - r a de 2250 m e t r o s s o b r e e l n i v e l d e l mar. L a t e m p e r a t u r a med ia - a n u a l d u r a n t e 10 años f u é de'16.7'C y l a p r e c i p i t a c i ó n med ia a n u a l d u r a n t e 5 años f u e d e 747.9 mm.
Se u t i l i z ó e l t e j o c o t e t i p o "Chapeado" ( C r a t a e g u s mex icana) , i n j e r t a d o s o b r e t e j o c o t e " C r i o l l o " . Los f r u t o s f u e r Ó n c o r t a d o s y e t i q u e t a d o s h a s t a l l e g a r a l a madurez f i s i o l ó g i c a .
VI.2 M a t e r i a l e s
Se u t i l i z ó , m a t e r i a l de v i d r i o y r e a c t i v o s de u s o común en e l l a b o r a t o r i o .
V1.3 Equ ipo '
A c o n t i n u a c i ó n se menc iona e l e q u i p o de mayor i m p o r t a n c i a -- u t i 1 i z a d o :
R o t a v a p o r B V c h i - Br inkman. Mod. RE-120 Bomba de A l t o V a c i o Speed ivac E s p e c t r o f o t o m e t r o d e d o b l e haz Shimadzu T i t u l a d o r a u t o m á t i c o P o t e n c i o m e t r i c o C o r n i n g V i s c o s i m e t r o s LBF y HBT B r o o k f i e l d P e n e t r ó m e t r o ( G e l T e s t e r ) M.C. Despu lpador B e r t u z z i C r u g h e i r o
Computadora Apple Mod. lle Secador d e charolas Kinet Refractometro Abbe, Atago Molino Expeller, Hander Cámaras d e congelación y refrigeración
.
.
55
V I . 4 METODOS
VI.4.1 E x t r a c c i ó n de P e c t i n a s
1. S e l e c c i ó n de l a m a t e r i a p r i m a
Se u t i l i z ó t e j o c o t e d e l a v a r i e d a d "Chapeado" ( C r a t a e g u s me x i c a n a ) l i b r e d e f e r m e n t a c i o n e s y p u d r i c i ó n .
2. O p e r a c i o n e s P r e e l i m i n a r e s
.... a) Lavado. Una vez s e l e c c i o n a d a l a m a t e r i a p r ima , se p r o -
cede h a c e r un l a v a d o con e l f i n de q u i t a r l e impurezas que s e en- c u e n t r a n en l a p e r i f e r i a d e l f r u t o .
b ) Esca ldado . x i d o de s o d i o a l 4% e b u l l i c i ó n , '
c ) Despu l pado p u l p a d o r u t i l i z a n d o so . L a p u l p a o b t e n
Se r e a l i z a p o r i n m e r s i ó n d e l f r u t o en h i d r q d u r a n t e dos m i n u t o s y a una t e m p e r a t u r a d e -
E l t e j o c o t e e s c a l d a d o se pasa p o r e l des - - una m a l l a d e l número 0.5 y se e l i m i n a e l h u g da se r e f i n a con l a misma m a l l a .
d ) F i j a c i ó n d e p e c t i n a s . A una m u e s t r a de p u l p a (100Og) - s e l e ag regan 3 l i t r o s de a l c o h o l y se a g i t a n h a s t a que l a p u l p a
- quede impreganada, y en baño m a r í a se c a l i e n t a n a 70°C d u r a n t e - dos m i n u t o s . La p u l p a se endurece a l c o n t a c t o con e l a l c o h o l .
e) D e c a n t a c i ó n y Secado. E l a l c o h o l se d e c a n t a y l a p u l p a e n d u r e c i d a se seca a una t e m p e r a t u r a no mayor de 50°C h a s t a que e l p r o d u c t o a d q u i e r e u n c o n t e n i d o de húmedad d e l 8%.
56
f) M o l i e n d a . Se mue le en u n m o l i n o de c u c h i l l a s d e m a l l a de 2 mm y l a h a r i n a o b t e n i d a se ocupa p a r a l a e x t r a c c i ó n de pec- t i n a .
3 . H i d r Ó l i s i s A c i d a
Se pesa l a m a t e r i a p r i m a . Se ag rega e l agua y a j u s t a e l pH
5 7
con á c i d o c l o r h i d r i c o 0 . 0 5 N . Se a g i t a lentamente pa ra impreg- na r con l a s o l u c i ó n ac idu l ada l a mate r i a prima y s e co loca e l - matraz a r e f l u j o y dent ro de u n baRo mar ia a l a temperatura y - t iempo d e e x t r a c c i ó n e s p e c i f i c a d a s .
4 . FILTRACION
Después de l a e x t r a c c i ó n en medio á c i d o , l a p e c t i n a queda en s o l u c i ó n , p a r a l o cual s e f i l t r a l a s o l u c i ó n e x t r a c t o r a a - - t r a v é s de t e l a de manta.
,"I
5 . CONCENTRACION
Se concent ra e l f i l t r a d o de cada t r a tamiento h a s t a un v o l g men d e 100 ml en u n evaporador r o t a t o r i o cont fnuo a v a c f o , y a una temperatura de 5OOC.
6 . PRECI P ITACION
A l o s 100 m ? d e l concentrado, s e l e a g r e g a un volumen i - - gua l de a l c o h o l e t i - l i c o para p r e c i p i t a r l a s p e c t i n a s y s e d e j a en r e p o s o d u r a n t e 18 horas. Se f i l t r a para o b t e n e r l a s p e c t i n a s y a l f i l t r a d o s e l e ag rega u n volumen i g u a l de a l c o h o l y s e l e
i+ d e j a u n t iempo i g u a l de reposo y s e f i l t r a p a r a r e c u p e r a r l a s - p e c t i n a s . P a r a o b t e n e r e l rendimiento , se j un tan l o s dos f i l - - t r a d o s .
7 . PRENSADO
Deb ido a que e l p r e c i p i t a d o queda embebido en e l a l c o h o l y t i e n e u n a s p e c t o e s p o n j o s o , e s n e c e s a r i o e l i m i n a r l o s r e s i d u o s d e a l c o h o l , l o c u a l s e hace en una prensa h i d r á u l i c a .
8. S E C A D O
La m u e s t r a , o b t e n i d a s e seca en una e s t u f a a l v a c í o con una
t e m p e r a t u r a que no exceda l o s 50°C.
9 . MOLIENDA
La m o l i e n d a se r e a l i z a en un m o l i n o de m a l l a N o 40. Se pesa y o b t i e n e e l r e n d i m i e n t o en base seca.
En l a f i g u r a N o 9, s e r e p r e s e n t a e l d i a g r a m a d e f l u j o d e l -- p r o c e s o de e x t r a c c i ó n d e p e c t i n a s que se r e a l i z ó en r i o . Se i n c l u y e n a l g u n o s r e s u l t a d o s que s e r á n a n a l mente.
, f.
e l l a b o r a t o - zados p o s t e r
VI .4 .2 ANALISIS PROXIMAL
En l a m a t e r i a p r i m a , a s í como en l o s r e s i d u o s d e l p r o c e s o - después d e l a o b t e n c i ó n de l a p e c t i n a s e d e t e r m i n ó humedad, c e n i zas, c a r b o h i d r a t o s , p r o t e í n a s , f i b r a c r u d a y e x t r a c t o e t e r e o se- gún l a s t é c n i c a s de l a A.O.A.C. .
60
VI.4.3 D E T E R M I N A C I O N DEL PESO EQUIVALENTE Y DEL C O N T E N I D O DE METOXILOS
*. . E l método u t i l i z a d o f u é e l de J o s l y n , e l c u a l c o n s i s t e en - - una d o b l e t i t u l a c i ó n :
P r i m e r a T i t u l a c i ó n . S e pesan 0.5 g d e p e c t i n a y s e t r a n s - f i e r e n a u n m a t r a z e r l e m e y e r d e 250 m l se a d i c i o n a n 5 m l n o l , u n gramo de c l o r u r o de s o d i o , 100 m l de agua d e s t i l a d a li- b r e d e C02 y 6 g o t a s de r o j o de f e n o l . Se t i t u l a l a mezc la con una s o l u c i ó n de h i d r ó x i d o de s o d i o 0.1 N h a s t a cambio de c o l o r , e s t a t i t u l a c i ó n debe h a c e r s e asegurándose que t o d a l a p e c t i n a - - e s t é d i s u e l t a y que no e s t e a d h e r i d a a l a s pa redes d e l m a t r a z . - E l cambio de c o l o r debe p e r s i s t i r p o r 30 segundos, de e s t a mane- r a s e puede c a l c u l a r e l peso e q u i v a l e n t e . ( 6 7 ) .
de e t &
Peso de l a m u e s t r a (mg)
meq. d e h i d r ó x i d o d e s o d i o Peso e q u i v a l e n t e = Í - Segunda T i t u l a c i ó n . A l a s o l u c i ó n n e u t r a l i z a d a s e l e a g r e -
gan 2 5 m l . d e h i d r ó x i d o de s o d i o 0.25 N y se a g i t a f u e r t e m e n t e , s e r e p o s a p o r 30 m i n u t o s a t e m p e r a t u r a a m b i e n t e en u n f r a s c o t a - pado. T r a n s c u r r i d o e s t e t i e m p o se ag regan 25 m l de á c i d o c l o r - h í d r i c o 0.25 N y e l exceso s e t i t u l a con h i d r ó x i d o d e s o d i o 0.1 N . E l c o n t e n i d o de m e t o x i l o s s e c a l c u l a :
meg d e h i d r ó x i d o d e s o d i o (31) (100) MeO%= peso d e l a m u e s t r a (mg)
3 1 : Peso m o l e c u l a r d e l m e t o x i l o .
~ - -- ....__I_- ".
61
V I . 4 . 4 DETERMINACION.DE L A PUREZA DE LAS P E C T I N A S
Se r e a l i z a conociendo l o s meq. de h i d r ó x i d o de s o d i o g a s t s - dos en l a determinac ibn de peso e q u i v a l e n t e , % de metox i l o y t i - t u l a c i ó n de c e n i z a s . El c á l c u l o de % de AAU (Ac ido Anhidro Uro- n i c o ) , s e r e a l i z a según l a exp res ión s i g u i e n t e :
1 O0 meq. en + meq. en + meq. en 1 7 6 ( Peq. % metox i l o cen i zas )
Peso de l a muestra (mg) X AAU=
V I . 4 . 5 FRACCIONAMIENTO Y CARACTERIZACION DE LAS SUS- * 1. TANCIAS PECTICAS
La p e c t i n a ob ten ida s e d i s u e l v e pr imero en agua y s e f i l t ra , y en e l f i l t r a d o quedan l a s s u s t a n c i a s p é c t i c a s s o l u b l e s en agua . E l r e s i d u o s e d i s u e l v e en o x a l a t o de amonio y s e f i l t r a , y en e l f i l t r a d o quedan l o s pec ta tos y e l r e s i d u o s e d i s u e l v e en á c i d o - c l o r h i d r i c o ~ 0 . 0 5 M . p a r a remover p r o t o p e c t i n a s . A cada e x t r a c t o s e l e a g r e g a e t a n o l a l 95% para p r e c i p i t a r l a s s u s t a n c i a s p e c t i - c a s y s e secan po r separado cada f r a c c i ó n en una e s t u f a a l v a c í o s i n que r e b a s e n l o s 5 O o C durante 1 6 horas . Las muestras s e en-- f r í a n en e l de secador y s e pesan. El conten ido de s u s t a n c i a s -- p é c t i c a s s e e x p r e s a como mi l i g ramos por 100 g . de material f res - co o en base s e c a . (E).
M
V I . 4 . 6 TIEMPO Y VELOCIDAD DE GELIFICACION
La determinac ión de l tiempo y v e l o c i d a d de g e l i f i c a c i ó n son dos parámetros que nos permiten sabe r en que t i p o s de productos puede s e r u t i l i z a d a l a p e c t i n a ob ten ida . Se p repa ra una j a l e a - con l a p e c t i n a extra;da mezclando agua y azúca r has ta ob tene r -- 2OOBx. a l o l a r g o d e l p roceso por a d i c i ó n de HCI 0.05 N , s e a g r e g a l a - p e c t i n a ( 0 . 5 % l a concentrac ión f i n a l de l a f o rmu lac ión ) y s e l l g va a 6 5 " B x con a d i c i ó n de azúca r . Se v i e r t e l a j a l e a p repa rada s o b r e u n v a s o , e s t e s e co loca en e l baño mar ia a 3 O o C y s e pone
Se a j u s t a e l pH a 3 .0 , mismo que s e mantendrá constante
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un c ronómet ro . T a n t o e l vaso como l a j a l e a se pueden o b s e r v a r a t r a v é s d e l a s pa redes de v i d r i o . Se impr ime a l c o n t e n i d o d e l v g s o u n l i g e r o y suave g i r o a i n t e r v a l o s . A l p r i n c i p i o se v e r á n - g i r a r s o l a m e n t e p a r t í c u l a s de j a l e a en d i r e c c i ó n en que se d i ó - m o v i m i e n t o a l vaso. Tan p r o n t o se comienza a c u a j a r , se v e r á -- que l a s p a r t í c u l a s c i t u a d a s en l a p a r t e más b a j a g i r a r ó n p r i m e r o e n l a misma d i r e c c i ó n , a d q u i r i e n d o después -un m o v i m i e n t o en d i - - r e c c i d n o p u e s t a . E l c r o n ó m e t r o s e p a r a cuando se v e que l a Ú l t '
ma p o r c i ó n de j a l e a de l a p a r t e s u p e r i o r d e l vaso se mueve en d i - r e c c i ó n o p u e s t a a l a que se i m p r i m i ó a e s t e . E l t i e m p o que m a r - ca e l c r o n ó m e t r o nos i n d i c a f a v e l o c i d a d de g e l i f i c a c i ó n , d a t o - que es a p l i c a b l e t a n t o a l a p e c t i n a como a l a j a l e a . ( l g ) .
V I .4 .7 EVALUACION DE LA V I S C O S I D A D EN DIFERENTES GELES
L a v i s c o s i d a d puede s e r un í n d i c e d e l g r a d o de g e l i f i c a c i ó n o d e l peso m o l e c u l a r cuando se hacen comparac iones e n t r e p e c t i - - nas de s i m i l a r e s p r o p i e d a d e s
Con e l f i n d e comparar e t e j o c o t e con l a de l a p e c t i n a en d i f e r e n t e s c o n d i c i o n e s , se s u s t a n c i a s en u n v i s c o s í m e t r o t e s e x p e r i m e n t o s . (9 ,501.
u í m i cas.
compor tamien to de l a p e c t i n a de - c o m e r c i a l de l a c á s c a r a de l i m ó n - d e t e r m i n ó l a v i s c o s i d a d de ambas - r o t a c i o n a l en base a t r e s d i f e r e n -
Vi .4.E CON DIFERENTES CARGAS DE AZUCAR
Se mant v i e r o n c o n s t a n t e s e l pH ( 3 . 0 ) y l a c a n t i d a d de pec- t i n a (0 .59 ) . y se d e t e r m i n ó l a v i s c o s i d a d a d i f e r e n t e s c o n c e n t r a c i o n e s d e a z ú c a r ( 5 , 20, 3 5 . 50 y 65Oüx). ( 1 8 1 . '
VI .4 .9 CON DIFERENTES CARGAS DE P E C T I N A
Se m a n t u v i e r o n c o n s t a n t e s e l pH ( 3 . 0 ) y l a c o n c e n t r a c i ó n de a z ú c a r (65"Bx) , y se d e t e r m i n ó l a v i s c o s i d a d p a r a d i f e r e n t e s c a n t i d a d e s d e p e c t i n a ( 0 . 1 , 0.2, 0 . 3 , 0.4 y 0.5 g r a m o s ) . ( l g ) .
63
V I .4.1C CON DIFERENTES pHs
Se m a n t u v i e r o n c o n s t a n t e s l a c a n t i d a d de p e c t i n a (0.59) y - l a c o n c e n t r a c i ó n d e a z ú c a r ( 6 5 ' 8 ~ ) ~ y se d e t e r m i n ó l a v i s c o s i d a d p a r a d i f e r e n t e s pHs (2.0, 2 . 5 , 3.0, 3.5 y 4.0).
P a r a l o s g e l e s e l a b o r a d o s a d i f e r e n t e s c a n t i d a d e s de a z ú c a r y d e p e c t i n a , se d e t e r m i n ó con e l uso de un p e n e t r o h e t r o l o s g r g mos f u e r z a p o r t i p o de g e l y g r a d o de p e n e t r a c i ó n , a f i n d e d e f i - n i r l a f u e r z a d e l o s g e l e s o b t e n i d o s . (72,181.
VI.4.11 D E T E R M I N A C I O N DE LOS GRADOS S A C A R O M E T R I C O S
E l g r a d o SAG (Grado S a c a r o m é t r i c o ) nos da l a c a l i d a d de l a p e c t i n a , y a que nos i n d i c a l o s gramos de azúcar que g e l i f i c a un gramo de p e c t i n a . Se tomó como r e f e r e n c i a una m u e s t r a d e p e c t i - na de c á s c a r a de l i m ó n de 150"SAG de l a f á b r i c a PMSA ( P e c t i n a s - de M é x i c o , G r i n s t a d ) . L a m u e s t r a p rob lema a l a que se l e d e t e r - minó l o s g r a d o s SAG f u 6 l a p e c t i n a de t e j o c o t e .
Se pesan 65 g de a z ú c a r y se ag regan a u n vaso de p r e c i p i - t a d o con 33.5 m l de agua d e s t i l a d a , se c a l i e n t e y se l e agrega 1 m l de s o l u c i ó n de á c i d o c í t r i c o a l 20%, y se l l e v a a e b u l l i - - c i ó n con e l f í n de que se haga u n d e s d o b l a m i e n t o de l a s a c a r o s a
0.05 N h a s t a u n pH de 2.8 - 3.0. Se pesan 0.5 g de l a p e c t i n a c í t r i c a y se ag regan l e n t a m e n t e h a s t a su t o t a l d i s o l u c i ó n que de - b e r á e s t a r a una t e m p e r a t u r a e n t r e l o s 85 - 90°C. La s o l u c i ó n - f o r m a d a se e n f r í a a 40°C p a r a a c e l e r a r l a g e l i f i c a c i ó n y o b t e n e r de e s t a f o r m a e l g e l e s t á n d a r .
* e n f r u c t u o s d y g l u c o s a . Se a j u s t a e l pH con á c i d o c l o r h í d r i c o
A l g e l e s t á n d a r de 150'SAG. se l e d e t e r m i n ó con l a ayuda de
. como l o s g - f u e r z a r e q u e r i d o s p a r a l a p e n e t r a c i ó n de una l o n g i t u d un p e n e t r o m e t r o , l o s gramos f u e r z a p a r a l a r u p t u r a d e l g e l , a s í
d e t e r m i n a d a y e l c o m p o r t a m i e n t o g r á f i c o p a r a l a c a r a c t e r i z a c i ó n d e l g e l ( g - f u e r z a c o n t r a l o n g i t u d de p e n e t r a c i ó n ) . (20).
P a r a d e t e r m i n a r l o s g rados SAG de l a p e c t i n a de t e j o c o t e se p r e p a r a r o n nueve g e l e s con 0.1 h a s t a 0.9 g de p e c t i n a y se man- t u v i e r o n c o n s t a n t e s 41 pH de 3 . 0 , 1 m l de á c i d o c í t r i c o a l 20%, 3 3 . 5 m l de agua d e s t i l a d a , t e m p e r a t u r a de s o l u c i d n d e 9 2 O C y d e e n f r i a m i e n t o de 4'C.
Los g e l e s p rob lema con p e c t i n a de t e j o ' c o t e f u e r o n e v a l u a d o s con l a s mismas c o n s i d e r a c i o n e s que e l g e l e s t á n d a r e n e l que se u t i l i z ó e l p e n e t r o m e t r o , y de acuerdo a l o s r e s u l t a d o s o b t e n i d o s se d e t e r m i n a r ó n l o s g r a d o s SAG de l a p e c t i n a de t e j o c o t e .
,-
VII. RESULT AD OS
Y
DISCUSION
VII.l ANALIS C I . s a IF IC0 PRELIMINAR
A LA EXTRACCION DE LA
PECTINA
RESULTADOS Y D I S C U S I O N
A n h l s i s Q u í m i c o p r e e l i m i n a r a l e e x t r a c c i ó n de l a P e c t i n a
- E l f r u t o d e l t e j o c o t e p a r a s e r u t i l i z a d o en l a e x t r a c c i ó n de p e c t i n a s debe de s e r p r e v i a m e n t e s o m e t i d o a un a c o n d i c i o n a - m i e n t o , e s t e a c o n d i c i o n a m i e n t o t i e n e como f i n a l i d a d f a c i l i t a r l a e l i m i n a c i ó n de l a c á s c a r a en e l despu lpado y o b t e n c i ó n de l a p u l p a , l a c u a l posee enzímas t a l e s como l a p o l i f e n o l o x i d a - sa, que c a t a l i z a l a o x i d a c i ó n de l a s s u s t a n c i a s mono y o r t o d i -
,< ,. f e n ó l i c a s a l a s q u i r i o n a s c o r r e s p o n d i e n t e s , p r o d u c i e n d o e l o b - s c u r e c i m i e n t o e n z i m á t i c o de l a p u l p a l o que d i s m i n u y e e l r e n - d i m i e n t o de l a p e c t i n a y a que l o s á c i d o s p o l i g a l a c t u r o n i c o s - t a m b i é n pueden s e r ox idados , p o r lo que e l a c o n d i c i o n a m i e n t o no s ó l o e v i t a e l o b s c u r e c i m i e n t o de l a p u l p a , s i n o que además d i s m i n u y e l a c a r g a m i c r o b i a n a , ab landa e l p r o d u c t o p a r a pe rm i - t i r mayor f a c i l i d a d en l a p e n e t r a c i ó n de l a s o l u c i ó n e x t r a c t o - r a , y p o r c o n s i g u i e n t e mayor e x t r a c c i ó n de p e c t i n a ; y e l i m i n a gases que hayan s i d o almacenados o r e t e n i d o s en l a p u l p a .
l a s c o n d i c i o n e s Ópt imas de p r i m a se tomó e l p e l a d o de c h o a t r e n z i m á t
En
Para e l a c o n d i c i o n a m i e n t o de l a m a t e r i a p r i m a se u t i l i z a - r ó n d i f e r e n t e s c o n c e n t r a c i o n e s de H i d r o x i d o de s o d i o (2,3 y - 4 % ) , d i f e r e n t e s t i empos de i n m e r s i ó n ( 1 . 1 . 5 , 2 y 3 m i n u t o s )
í e, con d i f e r e n t e s t e m p e r a t u r a s ( 8 0 y 9 2 O C ) . Como c r i t e r i o de -- a c o n d i c i o n a m i e n t o de l a m a t e r i a -- l a f r u t a , y a que se o b s e r v ó que d i - a i n h i b i c i ó n d e l o b s c u r e c i m i e n t o - f r u t o .
b u t 0 c o i n c i d e con co en l a p u l p a d e l
e l c u a d r o No 5, se r a e l a c o n d i c i o n a m i e n t o de
r e p r e s e n t a n l o s d a t o s o b t e n i d o s pa - l a m a t e r i a p r i m a en e l que se u t i -
l i z a r o n d i f e r e n t e s c o n c e n t r a c i o n e s de NaOH ( 2 , 3 y 4 % ) . d i f e - r e n t e s t i empos de i n m e r s i ó n ( d e 1 a 3 m i n u t o s ) y d i f e r e n t e s - t e m p e r a t u r a s ( 8 0 y 9 2 ° C . ) . Como c r i t e r i o s de s e l e c c i ó n se u - t i l i z ó e l p e l a d o y a que se o b s e r v ó que e r a una medida p r o p o r -
c i o n a l a l a b l a n d a m i e n t o e i n h i b i c i ó n d e l o b s c u r e c i m i e n t o enzimá t i c 0 de l a f r u t a . A una c o n c e n t r a c i ó n de 2 % de H i d r ó x i d o de S o d i o y 3 m i n u t o s o menos como t i e m p o de i n m e r s i ó n y a 8 O o C n o hu bo p e l a d o . A l aumentar l a t e m p e r a t u r a a e b u l l i c i ó n , o c u r r i ó un l i g e r o d e s p r e n d i m i e n t o de l a cáscara . Cuando l a c o n c e n t r a c i ó n - de h i d r ó x i d o de s o d i o se e l e v ó a l 3 % . e l p e l a d o no fui5 u n i f o r m e y a l l l e v a r a l 4 % l a c o n c e n t r a c i ó n de h i d r ó x i d o de s o d i o p o r un t i e m p o de 2 m i n u t o s y a t e m p e r a t u r a de e b u l l i c i ó n . se l o g r ó e l p e l a d o p r e f e r e n t e , además de una t o t a l i n h i b i c i ó n d e l o b s c u r e c i - m i e n t o e n z i m á t i c o y u n mayor ab landamien to d e l f r u t o , l o c u a l - f a v o r e c e r á l a e x t r a c c i ó n de l a s s u b s t a n c i a s p e c t i c a s p o r medio de l a s o l u c i ó n e x t r a c t o r a . Las o p e r a c i o n e s de a c o n d i c i o n a m i e n - t o de l a m a t e r i a p r i m a nos p e r m i t i r a n e s t a b l e c e r l a s c o n d i c i o - - nes más adecuadas p a r a e l e s c a l a m i e n t o y p r o c e s o que deberá d a r se a l f r u t o p r e v i a m e n t e a l a e x t r a c c i ó n de l a p e c t i n a .
- - -
En l a t a b l a No 6, se r e p r e s e n t a e l a n á l i s i s p r o x i m a l d e l - f r u t o de t e j o c o t e en base húmeda y seca. Se puede o b s e r v a r que e l f r u t o d e s h i d r a t a d o con 8 . 2 9 % de humedad, c u e n t a e n t r e sus ma y o r e s componentes l o s c a r b o h i d r a t o s ( 5 4 . 3 2 1 % ) y l a f i b r a c r u d a ( 3 0 . 1 2 5 % ) , e n c o n t r á n d o s e en menor p r o p o r c i ó n l a p e c t i n a ( 4 . 1 1 6 % ) , l a s c e n i z a s ( 1 . 9 1 1 % ) y e l e x t r a c t o e t e r e o ( 0 . 6 0 7 % ) .
L a c o m p o s i c i ó n q u í m i c a de u n f r u t o v a r i a de a c u e r d o con l a v a r i e d a d b o t á n i c a , l a s p r á c t i c a s de c u l t i v o , e l e s t a d o a tmos fé - r i c o y e l g r a d o de madurez. La m a y o r í a de l a s f r u t a s con de a l - t a c o n c e n t r a c i ó n de agua y c a r b o h i d r a t o s y b a j a s en p r o t e í n a s y
c a r b o h i d r a t o s . Pa ra l a d e t e r m i n a c i ó n de l a c o m p o s i c i ó n q u í m i c a d e l f r u t o de t e j o c o t e , se u t i l i z ó f r u t o d e l mismo h u e r t o y d e l mismo e s t a d o de madurez. Para l a d e s h i d r a t a c i ó n d e l f r u t o de te j o c o t e se u t i l i z ó una e s t u f a de v a c i o y se l l e v o l a p u l p a y cás - c a r a h a s t a peso c o n s t a n t e a base seca. E l mayor componente co-- r r e s p o n d e a l o s c a r b o h i d r a t o s ( 5 8 . 8 5 4 % ) , l o s c u a l e s son en su - m a y o r í a s a c a r o s a , g l u c o s a y á c i d o p o l i g a l a c t u r o n i c o ( p e c t i n a ) . La f i b r a c r u d a en base seca t i e n e e l 3 3 . 7 1 3 % . e s t a s u s t a n c i a es
69
no d i g e r i b l e , p r e s e n t e p r i n c i p a l m e n t e como c e l u l o s a y que es n e c e s a r i a p a r a una d i g e s t i ó n normal . E l f r u t o en base seca es - - una buena f u e n t e e n e r g e t i c a y p o d r i a s e r u t i l i z a d a como comple- men to en o t r o s p r o d u c t o s a l i m e n t i c i o s t a l e s como mermeladas, j a l e a s , bud ines , e t c . , y a que a l no t e n e r un sabor muy p r o n u n c i a - do puede s e r r a p i d a m e n t e enmascarado y en e s t a fo rma que pueda u t i l i z a r s e p a r a e x t e n d e r o t r o s a l i m e n t o s . D e n t r o de l o s m i n e r a l e s (2.223%) e l que se e n c u e n t r a en mayor c a n t i d a d es e l c a l c i o (94 mg p o r 100 g de p u l p a ) , y e l f o s f o r o (33 mg p o r 100 g de - - p u l p a ) , p o r l o c u a l es una buena f u e n t e de m i n e r a l e s p a r a l a - - o s i f a c i ó n de l o s huesos. S u m i n i s t r a además una c a n t i d a d adecua - da de p r o t e í n a (4.542% en base s e c a ) , y una menos p r o p o r c i ó n de e x t r a c t o e t e r e o (0.668%).
-
En l a s f i g u r a s N o 1 1 y 12, se m u e s t r a n p o r med io de l a s Sa - r r a s l a c o m p o s i c i ó n p r o x i m a l d e l f r u t o de t e j o c o t e en base h h e - da y en base seca. Se puede o b s e r v a r e l mayor c o n t e n i d o de car - b o h i d r a t o s s e g u i d a p o r e l de f i b r a c r u d a que a p o r t a n más d e l 84% d e l o s componentes d e l f r u t o , c o r r e s p o n d i e n d o l a menor p r o p o r - - c i ó n a l a p r o t e í n a , m a t e r i a g r a s a y c e n i z a s r e s p e c t i v a m e n t e .
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FIGIJRA No . 1 I COMPOSICION PROXIMAL DEL TEJOCOTE EN BASE HUMEDA
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FIGURA No 1.2 COMPOSICION PROXIMAL DEL TEJOCOTE EN
BASE SECA
% DEL cOMp0"TE
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10
74
En e l c u a d r o N- 7, s e r e p r e s e n t a e l peso y p o r c e n t a j e que a p o r t a cada p a r t e d e l f r u t o de t e j o c o t e . Se a n a l i z a r o n 50 kg. de f r u t o de l a v a r i e d a d chapeado que t e n í a n un 82% de hÚmedad y se o b t u v o después d e l p e l a d o e l peso de l a cásca ra , d e l hue- s o y de l a p u l p a . E l f r u t o f u e somet ido p r e v i a m e n t e a un e s c a l - dado con 4% de NaOH, 2 m i n u t o s y t e m p e r a t u r a de e b u l l i c i ó n , l o c u a l f a c i l s e p a r a c i ó n pues de l a
Para
t ó e l d e s p r e n d i m i e n t o de l a c á s c a r a y f a c i l i t ó l a - d e l hueso y l a pu lpa , l a humedad f u e d e t e r m i n a d a d e s o p e r a c i ó n de e s c a l d e .
a d e t e r m i n a c i ó n d e l peso y p o r c e n t a j e que a p o r t a ca - da p a r t e d e l f r u t o se e l i g i ó e l t e j o c o t e chapeado, d e b i d o a que es e l que se p r o d u c e en mayor c a n t i d a d y t a m b i é n e l que se en- c u e n t r a más d i s p o n i b l e . Las d e t e r m i n a c i o n e s f u e r o n p o r e l pesa - do d i r e c t o de l o s componentes y t a n t o e l d e s p r e n d i m i e n t o de l a c á s c a r a como l a s e p a r a c i ó n d e l hueso se r e a l i z a r ó n manualmente.
1 --
E l componente que ocupa e l mayor p o r c e n t a j e es 1 a . p u l p a -- que a p o r t a 42.496 kg. que c o r r e s p o n d i e n t e a un 84.992%, s e g u i d o p o r l a c á s c a r a con 5.080 kg. y un 10.16% y f i n a l m e n t e e l hueso con 2.423 kg que co r responden a un 4.846%.
En l a f i g u r a N o 13 se r e p r e s e n t a n p o r g r á f i c a de b a r r a s e l peso y p o r c e n t a j e de cada componente d e l f r u t o y se d e s t a c a l a mayor p r o p o r c i ó n de p u l p a y c á s c a r a que a d i c i o n a d a s nos dan e l 95.152% de m a t e r i a p r i m a d i s p o n i b l e p a r a l a e x t r a c c i ó n de p e c t i - na, y a que e l 4.846% que co r responde a l hueso es m a t e r i a p r i m a no Ú t i l p a r a e l s u m i n i e s t r o de p e c t i n a , p e r o que p o d r í a s e r u t i l i z a d a p r e v i a m o l i e n d a p a r a complementar a l i m e n t o f o r r a j e r o o - i n c l u s i v e como s e m i l l a p a r a nuevas p l a n t a s de t e j o c o t e .
r
E l peso y p o r c e n t a j e que a p o r t a cada p a r t e d e l f r u t o cons- t i t u y e un a n á l i s i s f í s i c o de l a m a t e r i a p r ima , y d i c h a i n f o r m a - c i ó n puede s e r u t i l i z a d a p a r a c a r a c t e r i z a r e l f r u t o d e l c u a l se p a r t e y s a b e r e l p o r c e n t a j e Ú t i l d e l f r u t o , y l o no Ú t i l o a l o que se l e d a r á u n d e s t i n o d i f e r e n t e a l a o b t e n c i ó n de p e c t i n a y
v a r i a depend iendo de l a v a r i e d a d d e l f r u t o , y a que e l t e j o c o t e c r i o l l o t i e n e u n mayor p o r c e n t a j e de hueso que e l chapeado.
75
E l f r u t o de t e j o c o t e t i e n e un p e r í o d o de d e s a r r o l l o en p r o - med io de nueve meses. En l o s meses de marzo y a b r i l f l o r e c e , y
e n l o s meses de nov iembre y d i c i e m b r e e l f r u t o madura y se Cose - cha p a r a s e r c o m e r c i a l i z a d o . An tes de l o s s e i s meses e l f r u t o - es compacto y verde, y a p a r t i r de e s t e mes h a s t a e l noveno se r e g i s t r a e l mayor i n c r e m e n t o en volumen y peso en e l f r u t o . En e l c u a d r o No 8 se r e p r e s e n t a l a c a l i d a d y r e n d i m i e n t o en base - seca de l a p e c t i n a de t e j o c o t e o b t e n i d a en d i f e r e n t e s e s t a d o s - de d e s a r r o l l o d e l f r u t o , p a r a t a l e x p e r i m e n t o se c o r t a r o n , se - empaco, se e t i q u e t a r o n y se a n a l i z a r ó n en c u a n t o a r e n d i m i e n t o y % de m e t o x i l o desde l o s 6.5 meses h a s t a l o s 9.0 meses con t e r v a l o s de 15 d í a s .
,. ll 1 .
En e l c u a d r o No 8 se puede o b s e r v a r que e l mayor r e n d i m t o en base seca de p e c t i n a se o b t i e n e a l o s 8.0 meses con 3 5 g. de p e c t i n a p o r 100 g de m a t e r i a p r i m a seca, y a l l l e g a r a
n-
en 2 -
_ - l o s 9.0 meses de r e n d i m i e n t o dec rece a 31.6 g p o r 100 g de mate r i a p r i m a seca. L o a n t e r i o r se debe p r i n c i p a l m e n t e a l a a c c i ó n c o n j u n t a de l a s enzimas p e c t i n m e t i l e s t e r o s a y de l a p o l i g a l a c - t u r o n a s a , ya que l a p r i m e r a h i d r o l i z a l o s e n l a c e s e s t e r i f i c a d o s t i p o m e t o x i l o s y t r a n s f o r m a l o s a c i d o s p e c t i n i c o s en a c i d o s pec t i c o s , a c c i ó n que e s t i m u l a l a a c t i v i d a d de l a p o l i g a l a c t u r o n a s a a l h i d r o l i z a r e l á c i d o p e c t i c 0 a m o l e c u l a s de á c i d o g a l a c t u r o n i co, l o que l e c o n f i e r e mayor d u l z o r i n c l u s i v e a l o s 8 meses de d e s a r r o l l o e l f r u t o t i e n e u n s a b o r a g r i o e i n s i p i d o .
-
-
- r-
En l a f i g u r a No 14 se esquemat i za e l r e n d i m i e n t o y l a C a l i - d a d de l a p e c t i n a y se obse rva como e l c o n t e n i d o de p e c t i n a a l - canza su máximo a l o s 8.0 meses y en l o que r e s p e c t a a l % de me t o x i l o , a l o s ocho meses t i e n e u n v a l o r de 9.16% e l c u a l es i n - f e r i o r a l 9.32% que se o b t i e n e n a l o s 9 meses, s i n embargo e s t a d i f e r e n c i a es muy pequeña y se puede d e c i r que después de l o s - 7.5 meses l a p e c t i n a d e l f r u t o de t e j o c o t e t i e n e un % de m e t o x i - l o s u p e r i o r a 9,O. E l hecho de que e l % de m e t o x i l o a l o s 6.5 - meses sea de 6.56% y aumente p a u l a t i n a m e n t e h a s t a l o s nueve me-
-
76
ses que e l f r u t o e s t a maduro, se debe a l a a c c i ó n e n z i m á t i c a que o c a s i o n a l a l i b e r a c i ó n de l o s g rupos m e t o x i l o s que se e n c u e n t r a n i n t e r a c c i o n a n d o p o r med io de f u e r z a s e l e c t r o s t a t i c a s con comple- j o s p r o t e í c o s y c a r b o h i d r a t o s . Conforme avanza l a m a d u r a c i ó n d e l f r u t o e s t o s g r u p o s m e t o x i l i c o s son l i b e r a d o s de l o s compuestos - q u í m i c o s con l o s que i n t e r a c t ú a n io que c o n f i e r e una m e j o r c a i i - dad de l a p e c t i n a a l c o n t a r con un % de m e t o x i l o de mayor g rado y de p o d e r de g e l i f i c a c i ó n , ya que ha medida que aumenta e l g r a - do de e s t e r i f i c a c i ó n de l o s grupos c a r b o x i l o s t a m b i é n se ve i n - - c rementado e l p o d e r g e l i f i c a n t e , e s t o es, l a c a p a c i d a d de f o r m a r u n g e l c o n menor c a n t i d a d de azúca r .
Desde e l p u n t o de v i s t a de l a u t i l i z a c i ó n d e l c o t e p a r a l a o b t e n c i ó n d e p e c t i n a s a n i v e l i n d u s t r i a d a r í a l a cosecha d e l f r u t o a l o s 7.5 meses p a r a que so de 1 5 d í a s a n t e s de s e r procesado, p e r í o d o en e l s e r c o n s i d e r a d o e l t r a n s p o r t e y a lmacenamiento a e l ceso p a r a que a l o s 8 meses sea u t i l i z a d o como f u e n nas.
r u t 0 de t e j o , se recomen t e n g a un l a e que p o d r í a - l u g a r de p r o e de p e c t i - -
Deb ido a que después de l o s 8 meses e l f r u t o i n c r e m e n t a su
peso y vo lumen p e r o d e b i d o a l a a c t i v i d a d e n z i m á t i c a , l a p e c t i n a es h i d r o l i z a d a , es más c o n v e n i e n t e u t i l i z a r e l f r u t o a l o s 8 me- ses d e d e s a r r o l l o , y a que p o r 100 g de m a t e r i a p r i m a y p o r f r u t o e x i s t e u n mayor a p o r t e de p e c t i n a en d i c h o p e r í o d o . (-~
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CUADRO No 8 CANTIDAD Y CALIDAD DE LA PECTINA DE TEJOCOTE
EN DIFEFlENW ESTADOS DEL DESARROLLO.
- 80
FIGURA No 14 CANTIDAD Y CALIDAD DE LA PECTINA DE TEJOCOTE
EN DIFERENTES ESTADOS DEL DESARROLLO
RENDIMIENTO B.S. X % METOXILOS
_- - 9.5
9.0
8.5
8.0
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
6.5 7.0 7.5 8. O 8.5 9.0 TIEMPO @E DESA- RROLLO EN MESES
. -
81
En e l c u a d r o N o 9 s e p r e s e n t a n l o s r e s u l t a d o s o b t e n i d o s - d e l r e n d i m i e n t o y c a l i d a d de l a p e c t i n a d e l f r u t o de t e j o c o t e s o m e t i d o a d i f e r e n t e s c o n d i c i o n e s de a lmacenamiento . E l p r i m e r t r a t a m i e n t o c o n s i s t i ó en e s c a l d a r p o r 2 m i n u t o s , con 4 % de h i - d r ó x i d o de s o d i o y a una t e m p e r a t u r a de 92OC e l f r u t o de t e j o - c o t e p a r a que p o s t e r i o r m e n t e f u e r a somet ido a c o n g e l a c i ó n de - 2 0 O C . En e l segundo t r a t a m i e n t o se d i e r o n l a s mismas c o n d i c i o - nes de e s c a l d e que y a f u e r o n p r e v i a m e n t e d i s c u t i d a s p a r a p o s t e r i o r m e n t e p a s a r e l f r u t o a t r a v é s de un d e s p u l p a d o r , y y a o b t e - n i d a l a p u l p a y l a c á s c a r a p o r separado y m e z c l a n d o l a s en can- t i d a d e s e q u i v a l e n t e s , es d e c i r , en i g u a l e s p r o p o r c i o n e s como -
en una c o n c e n t r a c i ó n d e l 0.02% y se mezc la p a r a a s e g u r a r l a a- decuada d i s t r i b u c i ó n d e l conse rvador en l a m a t e r i a p r i m a , y se envasa en b o l s a s de p o l i e t i l e n o y s e c o l o c a en r e f r i g e r a c i ó n a 4 ° C . E l t e r c e r t r a t a m i e n t o s e r e a l i z ó en f o r m a s i m i l a r a l a n t e - r i o r , s ó l o que a q u í s e cambio e l s u l f i t o p o r e l b e n z o a t o de so - d i o e n l a misma c o n c e n t r a c i ó n . En e l c u a r t o t r a t a m i e n t o s e es - c a l d o y r e f r i g e r o a e x c e p c i ó n de que se u t i l i z a r o n l o s dos con - s e r v a d o r e s en l a misma c o n c e n t r a c i ó n que f Ü 6 d e ' 0 . 0 2 % de s u l f i - t o de s o d i o y 0.02% de benzoato de s o d i o . En e l q u i n t o y s e x t o t r a t a m i e n t o s e e s c a l d o y r e f r i g e r o p e r o s e aumento l a concen-- t r a c i ó n de s u l f i t o a 0.2% y l a de benzoa to a 0.2% r e s p e c t i v a - -
,.-*. mente . A l aumentar 10 veces más l a c o n c e n t r a c i ó n de cada con-- s e r v a d o r s e r e b a s a l a c a n t i d a d máxima p e r m i s i b l e p a r a e l uso - de e s t e t i p o de s u s t a n c i a s p a r a p r o d u c t o s d e s t i n a d o s .pa ra con- sumo humano que e s de 200 ppm, p o r l o que s i se r e q u i e r e l a -- p u l p a de t e j o c o t e p a r a l a , e l a b o r a c i ó n de a t e s , j a l e s , e t c . no debe de s e r usada t a l c o n c e n t r a c i ó n d e l c o n s e r v a d o r , p e r o s i - su d e s t i n o es p a r a l a o b t e n c i ó n de p e c t i n a no hay r i e s g o d e b i - do a que en l a e x t r a c c i ó n en medio á c i d o s e e l i m i n a e l c o n s e r - v a d o r y a l p r e c i p i t a r a l a s p e c t i n a s con a l c o h o l s e o b t i e n e n - en f o r m a p u r a , además de que e s t a es l a v a d a y p u r i f i c a d a . En - e l s é p t i m o t r a t a m i e n t o s e e s c a l d o y r e f r i g e r o a 4 O C , y s e u t i - l i z ó una m e z c l a de conservadores a a l t a c o n c e n t r a c i ó n y que - - f u e de 0.2% de benzoa to y 0.2% de s u l f i t o de s o d i o .
" . I se e n c o n t r a b a n en e l f r u t o , s e l e s agrega e l s u l f i t o de s o d i o
1..
82
Todos l o s t r a t a m i e n t o s f u e r o n eva luados después de un pe- r í o d o de 12 meses de a lmacenamiento y l o s c r i t e r i o s p a r a eva- - l u a r l a c a l i d a d y c a n t i d a d de l a p e c t i n a o b t e n i d a , f u é en base a e l % de m e t o x i l o y r e n d i m i e n t o .
En l a f i g u r a N o 15 se puede a p r e c i a r p o r medio de una , g r h f i c a de b a r r a s e l e f e c t o de cada t r a t a m i e n t o , y según t a l e s re s u l t a d o s e l mayor r e n d i m i e n t o se o b t i e n e cuando e l f r u t o es e s c a l d a d o y c o n g e l a d o a 20°C. y a que se o b t i e n e un t o t a l de 23.83% de p e c t i n a en base seca y que es s e g u i d o p o r e l esca ldado , des - p u l p a d o y r e f r i g e r a d o y a d i c i ó n de c o n s e r v a d o r con 0.2% de su1 - f i t 0 y benzoa to , t e n i e n d o en t e r c e r l u g a r e l t r a t a m i e n t o con - s u l f i t o y benzoa to con 0.02% de conservador .
Desde e l p u n t o de v i s t a t e c n o l ó g i c o , es m e j o r c o n s e r v a r - a l f r u t o de t e j o c o t e a 20°C d e b i d o a que e n e s t a s c o n d i c i o n e s s e o b t i e n e t a m b i é n e l mayor v a l o r de m e t o x i l o que es de 9.13% s e g u i d o p o r u n c o n t e n i d o de 8.95% p a r a e l t r a t a m i e n t o con 0.02%
de s u l f i t o y benzoato , y en t e r c e r s i t i o con 8.72% p a r a e l trc 0.2% de ambios conservadores según l o m u e s t r a l a t a m i e n t o con
f i g u r a N o 16
Desde e /'-' e l e s c a l d a r ,
p u n t o de v i s t a económico r e s u l t a más i n t e r e s a n t e a d i c i o n a r 0.02% de s u l f i t o y benzoa to y r e f r i g e - -
r a r a 4°C. y a que aunque se o b t i e n e menor r e n d i m i e n t o e l p r o c e so es más c o s t e a b l e d e b i d o a que e l a lmacenamiento a 20°C es - muy c o s t o s o y además porque en c u a n t o a l % d e m e t o x i l o no e x i s t e d i f e r e n c i a s i g n i f i c a t i v a , y se puede a f i r m a r que l a c a l i d a d de l a p e c t i n a se conserva en fo rma seme jan te y a l u t i l i z a r me- n o r c a n t i d a d de c o n s e r v a d o r redunda en u n mayor a h o r r o , y a que no hay d i f e r e n c i a s i g n i f i c a t i v a e n t r e l o s t r a t a m i e n t o s con y - mayor c o n c e n t r a c i ó n de conservador en e l r e n d i m i e n t o cuando se u t i l i z a n s u l f i t o y benzoa to de s o d i o con jun tamen te .
-
I.
I
RENDIMIm B. S.
23.83
18.66
17.36
20.20
19.18
17.54
83
CUADRO No 9 CANTIDAD Y CALIDAD DE LA PECTINA DE TEJOCOTE EN DIFERENTES CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO
(12 MESES)
CALIIW) % METOXILOS
9.13
8.28
7.46
8.95
8.26
7.58
NCMENCLAW
A
B
C
D
E
F
G 21.6
CONDICIONES DE AZMACENANIENTO
8.72
ESCALDADO Y CONGELACION 4 -2OOC
ESCALDADO, REFRIGERACION I°C Y 0.02% so2
ESCALDADO, REF. 4OC Y 0.02% DE BENZOATO
ESCALDADO, REF. 4OC Y 0.02% SO2+ 0.02% BEN- ZOATO
ESCALDADO, REF. 4OC Y 0.2% so2
ESCALDADO, REF. 4OC Y 0.2% BENZOATO
ESCALDADO, REF. 4OC
BEN ZOATO r 0.2% so2+ 0.02%
-'. "I--
24
23 - 22 - 21 . 20 - 19 . 18 ,
17 .
16 . 1 5 .
-
84
A
FIGURA No 15 RENDIMIENTO DE LA PECTINA DE TEJOCOTE EN DIFERENTES CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO (12 MESES)
c,.,
.. ,
6 C D I E F
G NOMENCLATURA
FIGURA No 16 CALIDAD DE LA PECTINA DE TEJOCOTE EN DIFERENTES CONDICIONES DE ALMACENAMIEN- TO (12 MESES).
!I
CALIDAD X METOXILOS
9.0
8. a
8.6
8 . 4
8 .2
a. o
7.8
7.6
7.4
86
En e l c u a d r o N o 10 se r e p r e s e n t a l a c a l i d a d y c a n t i d a d de l a p e c t i n a de t e j o c o t e en e l f r u t o esca ldado (4% NaOH, 2 minu- t o s y 9Z0C), despu lpado y conservando l a p u l p a y c á s c a r a p o r - u n p e r i o d o de 18 meses con a d i c i ó n de 0.02% de s u l f i t o y 0.02% de b e n z o a t o en r e f r i g e r a c i ó n (4°C).
Se e l i g i ó e s t u d i a r l a c a l i d a d y r e n d i m i e n t o de l a p e c t i n a d e l t e j o c o t e b a j o t a l e s c o n d i c i o n e s , d e b i d o a que e s t e método de c o n s e r v a c i ó n u t i l i z a una menor c a n t i d a d de c o n s e r v a d o r y s e l o r e q u i e r e de r e f r i g e r a c i ó n , y a que l a c o n g e l a c i ó n a 2 0 D C r e - s u l t a más c o s t o s a . S i se u t i l i z a r a e l d o b l e de l a c o n c e n t r a c i ó n de c o n s e r v a d o r l a p u l p a só lamente p o d r í a u t i l i z a r s e p a r a l a e& t r a c c i ó n de p e c t i n a , en cambio a l u s a r un i camen te e l 0.02% y - tomando e n c u e n t a que e l 50% d e l s u l f i t o se e l i m i n a p o r c a l e n - t a m i e n t o , l a p u l p a t r a t a d a en t a l e s c o n d i c i o n e s p o d r í a t e n e r - o t r a a p l i c a c i ó n en l a e l a b o r a c i ó n de p r o d u c t o s a l i m e n t i c i o s .
L a c a l i d a d y r e n d i m i e n t o de la p e c t i n a f u e e v a l u a d a a l o s dos d i a s de l a r e c o l e c c i ó n y a l mes, a l o s t r e s meses, y as? - con i n t e r v a l o s de t r e s meses h a s t a l o s 18 meses o año y medio. En l a f i g u r a N E 17 se e s q u e m a t i t a m e d i a n t e e l uso de b a r r a s e l r e n d i m i e n t o en base seca de l a p e c t i n a o b t e n i d a y e l % de p é r - d i d a a l comparar con l a c a n t i d a d de p e c t i n a en e l f r u t o f r e s c o .
A l o s dos d i a s de l a r e c o l e c c i ó n d e l f r u t o se o b t i e n e un r
29.67% de p e c t i n a y 0% de p é r d i d a , a l o s 3 meses se r e p o r t e un 24.55% de p e c t i n a y una p é r d i d a d e l 17.25%, y a l o s 6 meses hay 22.76% de p e c t i n a y se i n c r e m e n t a e l % de p é r d i d a a l 23.28% has- t a l l e g a r a l o s 18 meses que se o b t i e n e n 17.51% de p e c t i n a e n base seca y u n % de p e r d i d a d e l 40.98%. E l mayor r e n d i m i e n t o - se o b t i e n e en e l f r u t o f r e s c o y e s t e d i s m i n u y e con fo rme se i n - c remen ta e l p e r i o d o de a lmacenamiento, de t a l f o rma que e l % de p é r d i d a es mayor. Deb ido a que e l p e r i o d o de cosecha d e l -- f r u t o e s t a comprend ido e n t r e e l mes de nov iembre y e n e r o (3 me s e s ) , e l f r u t o se puede c o n s e r v a r d u r a n t e 9 meses p o r e s t e mé- t o d o a u n b a j o c o s t o y s e r i a un t i e m p o s u f i c i e n t e s i se cose- -
87
cha en d i c i e m b r e o ene ro y a que se t e n d r í a m a t e r i a p r i m a d i s p o - n i b l e en t o d o e l año.
En l a f i g u r a N o 1 8 se r e p r e s e n t a l a c a l i d a d de l a p e c t i n a o b t e n i d a e n l o s d i f e r e n t e s p e r i o d o s de a lmacenamiento y que -- f u é e v a l u a d a p o r e l % de m e t o x i l o . En e l f r u t o f r e s c o e l % de m e t o x i l o es de 8.86%. a l o s 6 meses de 8.22% y a l o s 12 meses es de 7.82% h a s t a t e n e r a l o s 18 ceses u n 7.75%. A medida que avanza e l t i e m p o de a lmacenamiento e l % de m e t o x i l o d i s m i n u y e y se debe a una h i d r o l i s i s de l a e s t e r i f i c a c i ó n d e l c a r b o x i l o con e l a l c o h o l m e t i l i c o , s i n embargo, e l % de m e t o x i l o se man-
11 t i e n e s u p e r i o r a l 7%, l o que i m p l i c a una buena c a l i d a d y poder g e l i f i c a n t e de p e c t i n a y a que l a s p e c t i n a s con un % de m e t o x i - l o i g u a l o mayor a 7 son ampl iamente u t i l i z a d a s en p r o d u c t o s - a l i m e n t i c i o s .
L
E l método de c o n s e r v a c i ó n a 4 ° C y con 0.02% de conservado - r e s l o g r a man tener e n mayor g r a d o l a c a l i d a d de l a p e c t i n a que su r e n d i m i e n t o , y l a c a n t i d a d de p e c t i n a e x t r a i d a d i s m i n u y e -- c o n f o r m e avanza e l t i empo de a lmacenamiento. No hay r e f e r e n - - c i a s s o b r e l a c a l i d a d y r e n d i m i e n t o de l a p u l p a y c á s c a r a d e l t e j o c o t e a l s e r almacenada, p o r l o que se c o n s i d e r a e s t e méto- do además de económico muy Ú t i l p a r a pequeñas i n d u s t r i a s que - no e s t e n en p o s i b i l i d a d e s de t e n e r un a l t o g r a d o de t e c n i f i c a - c i ón.
e.:
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88
CUADRO No 10 CALIDAD Y CANTIDAD DE LA PECTINA DE TEJOCOTE
ESCALDADA, EN REFFIGERACION (4'C) )' con 0.02%
DE so Y BENZOATO
. -
89
FIGURA No 17 RENDIMIENTO DE LA PECTINA DE TEJOCOTE ESCALDADA,
ZOATO. EN REFRIGERACION (4°C) Y CON 0.02% DE SO2 Y BEN-
REND1 MI ENTO
29
*. I
A B C O E F G H
% PERDIDA 45
40
35
30
25
20
15
10
FIGURA No 18 CALIDAD DE LA PECTINA DE TEJOCOTE ESCALDADA
EM REFRIGERACION (4OC) Y CON 0.02% DE SO2.
f % METOXiLOS 11
9.2
9. o
8.8
8.6
8.4
8.2
8.0
7.8
7.6
A B C D E F G H
VI1.2 DETERMI NACION DE
CONDICIONES OPTIMAS DE
EXTRACCION
92
DETERMINACION DE LAS CONDICIONES OPTIMAS DE EXTRACCION
Para la extracción de la pectina de Tejocote, puesto que se trata de un recurso que no ha sido estudiado en cuanto a - - que condiciones nos darán el mejor rendimiento y calidad de la pectina extraída, se planteó inicialmente extracciones entre 1
los 25 y 9 Z 0 C , pHs desde 1.0 hasta 13.0, tiempos de extracción fijos, así como de la relación de materia prima/soiución extrac - tora (10%/90%) que se mantuvo constante, debido a que para dife - rentes recursos se plantean condiciones de pH y temperatura dis - tintas; estas variables fueron utilizadas y probadas en las ci- fras que se mencionaron anteriormente, obtenikndose un rendimien - to mayor de pectina entre el intervalo de 70 a 92OC y entre un pH ácido de 1 . 0 a 2 . 5 , por lo cual se decidió trabajar entre ta- les condiciones, ya que en estas cifras también se obtuvo la ma - yor calidad de la pectina y además de que el rendimiento de la pectina fuera de los intervalos mencionados, fue muy baja o in- significante.
En el proceso de extracción de pectina a nivel industrial existen tres puntos críticos que son: las condiciones de extrac - ción, la concentración y el secado. Dentro de estos puntos crf ticos el que determina el rendimiento y calidad de la pectina - es el de las condiciones óptimas de extracción, ya que después de la extracción, el rendimiento y la calidad de la pectina no se pueden mejorar y, a lo más, solo se lograrán mantener y ge- neralmente hay una pérdida que a nivel industrial se reporta - entre 8-15% principalmente en la concentración y en el secado, debido a que ambos son tratamientos térmicos que logran hidro- lizar a la pectina cuando la temperatura rebaza los 55OC. El determinar las condiciones óptimas de extracción involucra el saber a que temperatura, pH, tiempo y proporción de materia pri - ma y solución extractora, serán las óptimas para extraer la ma - yor cantidad de pectina a la mayor calidad del producto.(21,23).
-
L\1,49)
Para la determinación de las'condiciones óptimas a nivel laboratorio para la extracción de la pectina de tejocote, se -
93
realizó un diseño factorial de 4 niveles: Temperatura, pH, tiempo y volumen de extracción con cuatro vías para cada - nivel: temperatura; 71, 78, 85 y 92°C; pH; 1.0, 1.5, 2.0 y 2 . 5 ; tiempo de extracción: 1.25, 1.5, 1.75 y 2.0 horas, 0 de volumen de la solución extractora; 80, 85, 90 y 95%. Pa- ra evaluar cada tratamiento se tomaron como criterio de se- lección el rendimiento en base seca, (g de pectina obtenida por 100 g de materia prima seca) y la calidad de la pectina (determinando el k de Metoxilos). Para este diseño factorial se realizaron un total de 128 pruebas divididas en el siguien - te orden: 16 pruebas con réplica (32) para el efecto de la - temperatura y pH en el rendimiento de la pectina obtenida y 16 pruebas con réplica (32) para el efecto de la temperatura y pH en la calidad (% de Metoxilos) de la pectina extraída, 16 pruebas con réplica (32) para el efecto del tiempo de ex- tracción y % de volumen en el rendimiento de la pectina y 16 con réplica (32) para el efecto del tiempo y % de volumen en la calidad de la pectina.
Primeramente se determinó cual era la temperatura y pH óptimos y ya conocidos dichos valores se tomaron como cons-- tantes y se procedió a variar el tiempo y volumen de extrac- ción.
En el cuadro No 11 se presentan los resultados en cuan- to al rendimiento de la pectina obtenida a diferentes tempera turas y pHs-. Las temperaturas utilizadas fueron 71, 78, 85 y 92OC y los pHs: 1.0, 1.5, 2.0 y 2.5. El rendimiento se de- terminó en base seca (g pectina obtenida/g fruta deshidratada)
-
En el cuadro No 11 se puede observar que cuando se in- crementa la temperatura desde 71 a 92OC el rendimiento es ma- yor hasta los 85°C y a los 92°C disminuye. Respecto al pH - cuando éste tiene 1.5 es mayor y a 1.0, 2.0 y 2.5 decrece.
Al graficar el efecto del pH en el rendimiento a dife- rentes temperaturas se obtiene la figura No 19 en donde se -
94
observa un máximo un máximo a pH = 1.5 y en el que se obtie- ne el mayor rendimiento a una temperatura de 85OC.
En la figura No 20 se representa ahora el efecto de la temperatura contra el rendimiento a diferentes pHs y se obser va un máximo en las gráficas a 85°C correspondiendo el mayor rendimiento a pH = 1.5. Estas dos figuras de hecho represen- tan el mismo efecto solamente que en un caso se grafica en - - las absisas el pH y en el otro la temperatura para ejemplifi- car más claramente el efecto de la temperatura y el pH en el rendimiento.
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FIGURA NO 19 EFECTO DEL py EN EL RENDIMIENTO DE LA PECTINA A 96 DIFEREMES T€WERATIRiS RENDIMIEMD
33
31
29
27
25
23
21
19
I 1. o 1.5 2. o 2.5 pH
FIGURA No 20 EFlXNl DE LA l”ERATURA EN EL RENDIMIENTO DE LA PECTINA A DIFERENTB pHs.
RENDIMIENTO
35 1 33
31
29
27
25
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71 92 TOC
9 7
En el cuadro No 12 se observan el efecto de la tempera- tura y el pH en la calidad de la pectina obtenida. La cali- dad de la pectina se determinó por medio el % de Metoxilos - que se realiza por medio de una titulación con Acido Clorhf- drico utilizando indicador de Hinton. El % de Metoxilos nos d6 una idea clara de la calidad de la pectina, ya que las que poseen un % de Metoxilos mayor a 8.0 se caracterizan por ge- lificar con azúcar y pH ácido y la cantidad de azGcar que ge- lifican es mayor conforme aumenta el grado de metoxiiación por lo que una pectina con metoxilo de 9.0 gelificará una mayor - cantidad de azúcar por gramo de pectina que una que tenga un % de metoxilo de 8.0
En la figura No 21 se esquematiza el efecto del pH con - tra el % de metoxilo y se grafican a diferentes temperaturas de tal forma que se obtiene una gráfica para 71°C, otra para 78"C, otra para 85OC y otra a 92OC. Se observa que a pH de 1.5 se obtiene un máximo en cada temperatura y que a pH más- ácido, la calidad de la pectina decrece y entre pH de 1.5 y 2.5 la calidad de la pectina no tiene grandes variaciones, ya que oscilan entre 8.9 y 9.7 como S de Metoxilos.
En la figura No 22 se representa el efecto de la tempe - ratura en la calidad de la pectina a diferentes pHs y se ob- serva que la mayor calidad de la pectina se obtiene a 71°C y a medida que aumenta la temperatura la calidad decrece y ésto se debe a que a mayor temperatura, se hidroliza en mayor grado el metoxilo que forma parte del ácido carboxílico esterifica- do de la molécula del ácido poiigaiacturónico, lo que conlleva a una menor calidad de la pectina a mayor tratamiento térmico.
Si se observa la calidad de la pectina a pH = 1.5 y 85OC se obtiene un % de metoxilo de 9.35 y éste es superado a pH =
2 . 0 y 7loC que d& un % de Metoxilo de 9.71, sin embargo, si - observamos el rendimiento a tales condiciones, se obtiene en base seca 23.69 g comparando con 33.71 g de las condiciones - inicialmente planteadas (pH = 1.5. T = 85°C) Debido a que la
98
calidad de la pectina no varia en gran medida (de 9.35 a 9.71) ya que l a s pectinas con rangos de más o menos 0.5 tienen com- portamientos semejantes, se prefiere seleccionar el pH = 1.5 y T = 85OC, ya que nos da el mayor rendimiento (33.71 g) y una calidad de pectina adecuada (9,35).
99
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101
En el cuadro No 13 se representa el efecto del volumen y el tiempo de extracción en el rendimiento de la pectina obteni - da. El tiempo de extracción utilizado fue de 1.25, 1.5, 1.75 y 2.0 horas y el % de Volumen de la solución extractora de 80, 85, 90 y 95% Cuando el volumen de extracción es 80%, signifi- ca que el 20% fue materia prima y así , si el 95% fue de volu- men de solución extractora significa que el 5% fue de materia prima. En estos tratamientos se utilizó un pHn1.5 y una tempe - ratura = 85OC que se mantuvieron constantes debido a que la - aportaron un mayor rendimiento de pectina y calidad aceptable.
En la figura No 23 se graficó el Rendimiento contra el - tiempo de extraccibn a diferentes % de volumenes de extracción y se observa que hay un máximo a un tiempo de 1.5 horas y que a 1.25, 1.75 y 2.0 horas el rendimiento disminuye, lo cual se debe a que menor tiempo de 1.5 horas no se ha logrado extraer toda la pectina de la materia prima y que a más de 1.5 horas - la pectina extraída se hidroliza por el tratamiento térmico.
En la figura No 24 se grafica el Rendimiento en Base Se- ca contra el % de volumen de extracción a diferentes tiempos - de extracción y se observa que a mayor dilución de la muestra se incrementa el rendimiento, obtenikndose el mayor rendimien- t o al 95% de volumen y 1.5 horas de extracción.
En el cuadro No 14 se esquematiza el efecto del tiempo y volumen de extracción en la calidad de la pectina extraída uti - lizando como criterio de selección el % de metoxilo. Los datos de este cuadro se esquematizan en las figuras No 25 y 26, en las que se representa el % de.&toxilo.contra el tiempo de extracción y contra el # de volumen.
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En la figura No 25 se observa que la calidad de la pecti- na decrece a mayor tiempo de extracción, lo cual se debe a una mayor hidrblisis obtenikndose la mayor calidad a 95% de volumen de extracción.
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102
En la figura No 26 se observa que la calidad de la pecti- na decrece a menor volumen de extracción y aumenta conforme se encuentra más diluida la muestra, lo cual se explica por la ma- yor interacción y contacto de la materia prima con la solución extractora.
El mayor rendimiento de la pectina se obtuvo a 1.5 horas y 95% de volumen de extracción siendo de 30.15 g en base seca. La mayor calidad de la pectina se obtuvo a 1.25 horas y un 95% de volumen de extracción que es de 9.72% de Metoxilos; sin em- bargo, a estas condiciones, el rendimiento es de 23.77 g lo - - cual nos indica que a 1.25 horas no se logra extraer toda la pectina y como con respecto a la calidad de la pectina, no exis - te una diferencia de más-menos.0.5, ya que a 1.5 horas y 95% de extracción el % de Metoxilos es de 9.42% y a 1.25 horas y 95% - el % de Metoxilos es de 9.72; es más conveniente realizar la - extracción a 1.5 horas y 95% de volumen de extracción.
A nivel laboratorio, las condiciones óptimas de extracción se representan en el cuadro No 15 y que son a una temperatura de 8S°C, un pH = 1.5, un tiempo de extracción de 1.5 horas y voiu- men de extracción del 95% que corresponde a un 5% de materia - - prima. Realizando la extracción de la pectina de tejocote en - tales condiciones, se obtiene un rendimiento máximo de pectina entre el 30.15 y 33.71 g en base seca y una calidad de la pecti - na entre 9.35 y 9.42% de Metoxilos. Estas condiciones, de ser aplicadas, aseguran el mayor rendimiento y calidad adecuada pa- ra la obtención de la pectina de tejocote a nivel laboratorio y pueden ser extrapoladas para su extracción a nivel piloto.(68).
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103
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FIGURA No 2 3 EFECrO DEL TIFMPO DE EXTRACCION EN LA CALIDAD DE LA PEíXINA A DIFETENES VOLLMENES 104 %
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8.3
8.1
FIGURA No 25 EFECTO DEL TIEbíPO DE EXTRACCION EN LA CALIDAD DE LA PECTfNA A DIFERENTES VOLUMENES.
1.25 1.50 III 1.75 2.0 ~
TIEMPO I EXTRACCION HI FIGURA No 26 EFECTO DEL VOLUMEN DE EXTRACCION EN LA
CALIDAD DE LA PECTINA A DIFERENTES TIEMPOS.
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En el cuadro No 16 se representa la cantidad y la calidad de la pectina de tejocote en 3 extracciones, la cual consisitió en realizar una primera extracción en la materia prima y se ob- tuvo el rendimiento en base seca y el % de metoxilos, posterior - mente el residuo que quedó después de la primera extracción, se le voivib a extraer la pectina y cuantificar el % de metoxilos y por último, se realizó una tercera extracción.
En el cuadro Na 16 se puede observar el % Extrafdo y el % no Extrafdo de la pectina de tejocote en tres extracciones. Se observa que en la primera extracción se extrajo el 70.27% de la pectina contenida en la materia prima y en la segunda extracción se extrajo el 24.1% quedando en la tercera extracción el 5.6% de la pectina total. En la primera extracción queda sin ser obte- nida el 29.73% de la pectina contenida en la materia prima, por lo que se puede considerar la eficiencia de un 70.27% para la - primer extracción. Para incrementar el rendimiento, es necesa- rio realizar otras dos extracciones, lo que implicarfa un mayor gasto por motivo de costos de producción (mano de obra, trata- miento térmico, etc ....), por lo que desde el punto de vista - - económico, la segunda y la tercera extracción serfa muy costosa comparada con el rendimiento que se obtendría, ya que en la pri - mer extracción se logra extraer la mayor cantidad de pectina, - además la calidad de la pectina decrece al aumentar el número - de extracciones, ya que el % de metoxilo que se obtiene en la - primer extracción es de 9.4%, y en la segunda de 8.25, siendo para la tercer extracción de 6.59% lo que corresponde ya a una pectina de bajo contenido de metoxilo, no apta para la formación de geles con azúcar con utilidad en la industria alimentaria.El bajo contenido de metoxilos que se obtiene al incrementar el nú mero de extracciones, se debe a que la pectina queda expuesta a un mayor tiempo de extracción en condiciones ácidas, lo cual fa cilita la hidrblisis de los grupos esterificados de los ácidos pectfnicos, disminuyendo a su vez, el contenido de metoxilos.
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El seleccionar las condiciones óptimas de extracción: T = 8 S a C , pH = 1.5, tiempo de extracción = 1.5 horas y % de vo-
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109
lumen = 95%; se plantearon dichas condiciones como las necesa- rias para realizar las extracciones aquí planteadas, ya que co mo se discutió anteriormente, estas condiciones fueron elegi- das de entre intervalos más grandes, a fin de seleccionar los más idbneos. ( 6 8 ) .
-
En la figura No 27 se representa la cantidad y calidad de la pectina en tres extracciones. Se observa que conforme aumen ta el número de extracciones el % de metoxilos decrece y también aumenta el 0 de pectina extraída. El % de metoxilo es hidroli- zado en mayor grado en la tercera extracción, ya que pasa de - 9.4 a 6.59%, sin embargo en la segunda extracción, la pectina sigue conservando una buena calidad gelificante ( % de metoxilo= 8.25%) y como se observa en la figura No 27, se tiene que en la segunda extracción se obtienen 9.19 g de pectina que correspon- den al 24% de la pectina total contenida, por lo cual realizan- do un estudio de costo-utilidad, podría ser factible el realizar la segunda extracción y la tercera no se justificaría debido a que el rendimiento sería muy bajo (5.6%) además de su alto cos- to y pérdida de la calidad de la pectina. (68). [ d i ' )
-
En procesos industriales se han reportado con lo que res- pecta a la extracción de pectina de la cáscara de limón (citrus *), condiciones que involucran una sola extracción, lo que -
' I- hace rentable el proceso y se deja el residuo como alimento fo- rra j ero .
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FIGURA No 27 CANTIDAD Y CALIDAD DE LA PECTINA EN TRES m c c 1 w
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En el cuadro No 17 se reportan los datos obtenidos en el rendimiento en base seca de la pectina extraída en presencia - de ácido oxálico, las condiciones de extracción fueron las se- leccionadas como óptimas. (T = 8SoC, pH = 1.5, tiempo y volumen de extracción de 1.5 horas y 95% respectivamente). tamiento se varió únicamente las concentraciones de ácido oxáli co que fue de 0.25%, 0.5%, 0.75% y 1.0%. Se puede observar que entre las concentraciones de 0.5 a 0.75% de ácido oxálico se ob - tuvo el mayor rendimiento en base seca que fue de 35.16 g, este rendimiento decrece cuando la concentración de ácido oxálico se incrementa al 1.0%, ya que baja a 31.19 g y cuando la concentra - ción de ácido oxálico es de 0.25% el rendimiento es menor, como se puede observar en la figura No 28, por lo que se recomienda trabajar con 0.5% de ácido oxálico, ya que con 0.75% se obtiene el mismo rendimiento y a nivel industrial implicaría un mayor - costo.
En cada tra- -
El agregar ácido oxálico a la solución extractora en el-- proceso de obtención de pectina de tejocote aporta un rendimien - to máximo de gran factibilidad tecnoibgica ya que no se requie- re aditamentos o equipo especial y solamente basta agregar dicha sustancia extractora para obtener un rendimiento de 35.15 g en - base seca. Con lo que respecta a la calidad de la pectina, se observa que el porcentaje de metoxilo no varía y prácticamente ' no hay diferencia significativa en los cuatro tratamientos exceo to en el que involucra un 0.75% de ácido oxálico en el que se - - piensa se debi6 a un error experimental ya que en los demás tra-
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tamientos el % de metoxilo se mantuvo semejante. (67). c ic 71
La función del ácido oxálico es captar o secuestrar los - iones de calcio que mantienen unida a la pectina con la celulo- sa, hemicelulosas, lignina y aminoácidos y demás carbohidratos de la materia prima, también el ácido oxálico separa y desenla- za meléculas de pectina unidas a través de l o s iones de calcio con los grupos carboxilos de ácidos pecticos. Se han reportado en proceso de extracción de cáscaras de cítricos que con dosis de entre 1.0 y 2.5% de ácido oxálico y etilendiamino tetra-ack tito (EDTA) se logra incrementar el rendimiento de la pectina - entre un 10 y 1 5 % . ( 3 6 ) .
-
113
En el cuadro N o 18 se reportan los datos del efecto de
Después de la extracción de la pectina en la neutralización del extracto en la calidad y cantidad de la pectina obtenida. medio ácido, el extracto es concentrado para precipitar la - - pectins con aicochol y se ha reportado para la solución extrac tora de pectina de cáscara de cítricos, la neutraiización, ya que la solución extractora tiene un pH ácido que podría hidro iizar la pectina e inclusive liberar los grupos, metoxiios, ra- zón por la cual se neutraliza a pH = 7.0 la solución extractora
del proceso de obtención de pectina de las cáscaras de - - los cítricos.
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- En la solución extractora de la pectina de tejocote se -
compararon los dos tratamientos con y sin neutralización del - pH y se compararon algunas propiedades fisicoqufmicas con el pe -. so equivalente, % de metoxilos, 0 de esterificación, % ácido - anhidro urbnico, que es el que nos dá la pureza de la pectina, % de humedad y de cenizas. En base a los resultados obtenidos se observó que no hay diferencia significativa entre los datos para un periodo de análisis de una hora despuks de la obtención de la solución extractora y debido a que una vez realizada la - extracción el proceso es contfnuo a nivel industrial y despuks de la extracción la concentración se realiza en un tiempo máxi- mo de 1 0 minutos, se piensa en que no hay necesidad de recurrir a una neutralización debido a que no hay diferencias y a que la pureza es semejante: 74.84% para pH = 7.0 y 74.28% para pH =3.0.
En el cuadro No 19 se reportan los datos del efecto de la concentración de la solución extractora en la cantidad y caii- dad de la pectina obtenida, los cuales fueron obtenidos a l con- centrar en un rotovapor el extracto.
Se tomaron como referencia los OBx de la solución extrac tora inicial y final que fueron para el primer tratamiento de 1.9S0Bx y la solución se concentró a 2.13OBx por eliminación de agua sin rebazar los 5 O o C porque se presentaría una hidr6lisis de la pectina que afectarfa el rendimiento, y de igual forma se
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1 1 4
procedió en los demás tratamientos.
En la figura No 29 se observa que la soiución extractora, el cual se obti
el aumentar el ne con un peri
OBx de do más
prolongado de concentración. A partir de la solución extrac- tora que se concentró a las 3.10°Bx el rendimiento de la pec- tina en base seca además que entre 2 y 3'Bx la calidad del me- toxilo se mantiene aceptable ( 8.42 y 8.84 como % de metoxilo), por lo que ai concentrar la solución a más de 3OBx el rendimien - to decrece, se recomienda realizar la concentración entre los 2 y 3OBx a fin de obtener el máximo rendimiento y una calidad adecuada de la pectina.
En la figura No 29 se observa también que entre más con- centrada est6 la soiución el % de metoxilo es mayor para lo - - cual no se encuentra una expíicación lógica, ya que se esperaba que si se concentra más la solución debía haber mayor hidróli- sis de los esteres en los que se encuentran los metoxilos, por lo cual se piensa que probablemente al estar más diluída la - - muestra y agregar el alcohol en caliente (5OOC) se logre una ma yor difusión e interacción del alcohol con los metoxilos este- rificados y provoque hidrólisis o desestirificación. En la li - teratura se reportan como ad-cuadas concentraciones con indices de Refracción entre 1.3338 y 1.3378 como adecuadas, previas a - la adición del alcohol en la extracción de pectina cítrica.
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CUADRO No 19
EFECTO DE LA CONCENTRACION DE LA SOLUCION EXTRACTORA EN LA CANTIDAD Y CALIDAD DE LA PECTINA OBTENIDA.
"BxF RENDIMIENTO % DE B.S. MET.
2.13 23.62 8.42
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NOMENCLATURA:
I.R. = INDICE DE PENETRACION.
I = INICIAL
F = FINAL
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FIGURA No 29 EFECTO DE L A CONCENTRACION DE LA SOLUCION EXTRACTORA EN LA CANTIDAD Y CALIDAD DE L A PECTINA OBTENIDA.
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En el cuadro No 20 se reportan los datos del análisis de los subproductos del proceso de la obtención de pectina del - - fruto de tejocote. Se puede observar que los componentes que se encuentran en mayor proporción son los carbohidratos y la - fibra cruda, ya que en base seca constituyen el 42.572 y 46.28% respectivamente, por lo que el residuo que queda después de la extracción de pectina pueden ser utilizados como alimento forra - jero por su alto contenido de carbohidratos, logrando en esta forma una utiiizaci6n integral del fruto.
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En la figura No 30 se esquematizan gráficamente las pro- porción de los componentes del análisis proximal de los subpro - ductos de la obtención de pectina de tejocote, se distingue - - tanto en base hfimeda como en base seca la mayor proporción de la fibra cruda y de los carbohidratos, correspondiendo a las - - proteínas (6.168% en base seca), el extracto etéreo (3.36% en base seca) y las cenizas (1.62% en base seca) la menor canti-- dad.
El residuo es una buena fuente de minerales, principalmen - te Calcio y Fierro que se encuentran presentes inicialmente en el frutol )La fibra cruda (46.28% en base seca) es el componen- te que se encuentra en mayor proporci6n y al no poder ser dige- rido por los humanos, encuentran una inmejorable apiicaci6n co- mo alimento forrajero, o bien, como sustrato en posibles proce- sos fermentativos.
En el cuadro N" 21 se representan el rendimiento y cali- dad de la pectina en las diferentes variedades comerciales del fruto de tejocote que son tres las conocidas: El Tejocote de - mayor diámetro y mayor valor comercial que es el tejocote "Cha- peado", el tejocote de menor diámetro y menor valor comercial llamado Tejocote de tercera clase o "Criollo" y el tejocote de segunda clase o de tamaño intermedio entre el Chapeado y el - - Criollo y que es el denominado "Segundita". En el cuadro NO21 se observa el rendimiento en base seca de la pectina extraída de tejocote en las tres variedades del fruto y se puede apre- ciar que no existe diferencia significativa en las tres varie-
121
dades ya que para e1 tejocote 'Vhapeadoqt el rendimiento en ba- se seca es de 24.989, para el tejocote de ''segunda" es de 24.38% en base seca y para el "criollo" de 25.83% en base seca, por - - lo que se puede afirmar que el rendimiento de la pectina de te- jocote de las tres variedades del fruto es prácticamente la - - misma. Con respecto a la calidad de la pectina extrída de las - tres clases comerciales del fruto se obtuvo un % de metoxilo de 8.35, 8.82 y 8.25 para el "chapeado", "segundita" y "criollo" - respectivamente y de acuerdo al análisis estadístico no existe diferencia significativa, por lo que se puede afirmar que el - - rendimiento y calidad de la pectina obtenida, las tres clases comerciales del fruto es semejante y para una posible aplica- cibn industrial se puede utilizar cualquier clase comercial del fruto.
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FIGURA N o 30 ANALISIS PROXIMAL DE LOS SUBPRODUCTOS DEL PROCESO
DE LA OBTENCION DE PECTINA DEL FRUTO DE TEJOCOTE.
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En el cuadro No 22 se representan la cantidad y calidad de la pectina en diferentes partes del fruto de tejocote. Debi- do a que las tres variedades comerciales del fruto aportan ren- dimientos y calidad semejante, se trabajó con una de estas tres clases que fue la "chapeada" de mayor disponibilidad en el mer- cado.
En la figura No 31 se observa que del 100% de la pectina total disponible en el fruto, la pulpa aporta el 72.349% y la cáscara el 27.65% que corresponden a un rendimiento en base se - ca de 23.622 g y 9.027 g respectivamente.
En la figura No 32 se esquematizan la cantidad de pecti- na obtenida por cada 100 g de pulpa y por cada 100 g de cásca- ra. Se puede observar que la cáscara contiene 43.92 g en base seca de pectina y la pulpa el 27.12 g.
De acuerdo a lo anterior, la cáscara por cada 100 g de - materia prima aportada, una mayor proporción de pectina, si se compara con 100 g de pulpa, y ésta, puesto que se encuentra en mayor parte cantidad en el fruto otorga por cada fruto integral más pectina, por lo que se recomienda realizar la extracción de la pectina del fruto completo, o bien, si se piensa en una uti- lización total del tejocote con fines de industrializacibn de - productos alimenticios, la pulpa podría utilizarse para la ela - boración de mermeladas, ates, jaleas, néctar o el fruto entero y cascos podrían emplearse para frutos en almíbar y la cáscara que quedara como residuo destinarse al proceso de extracción de pectina, ya que la cbntiene en un alto porcentaje (43.92% en - base seca) si la comparamos con la que contienen las cáscaras de los cítricos (18-265 en base seca) de donde se obtiene comer - cialmente. En una planta procesadora de tejocote una área que sería lo más grande podría industrializar este fruto como ali- mento y 'la cáscara que se generara como residuo se procesaría - en otra sección para la extracción de pectina.
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En el cuadro No 22 Se fCDresentan la cantidad y calidad de la pectina en diferentes partes del fruto de tejocote. Debi- do a que las tres variedades-comerciales del fruto aportan ren- dimientos y calidad semejante, se trabajb con una de estas tres clases que fue la "chapeada" de mayor disponibiiidad en el mer- cado.
En la figura No 31 se observa que del 100% de la pectina total disponible en el fruto, la pulpa'aporta el 72.349% y la cáscara el 27.65% que corresponden a un renalmiento en base se - ca de 23.622 g y 9.027 g respectivamente. - .
1 . En la figura N O 32 se esquematizan la cantidad de pecDi- na obtenida por cada 100' g de pulpa y por cada 100 g *de cásca- ra. Se puede observar que la cáscara contiene 43.92 g en base seca de pectina y la pulpa el 27.12 g.
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De acuerdo a lo anterior, la cáscara por cada 100 g de - materia prima aporta, una mayor proporcibn de pectina, si se compara con 100 g de pulpa, y ésta, puesto que se encuentra en mayor parte cintidad en el fruto otorga por caqa fruto integral más pectina, por lo que se recomienda realizar la extracción de la pectina del fruto completo, o bien, si se piensa en una uti- iizacibn total del. tejocote con fines de industriaiizacibn de - productos alimenticios, la pulpa podría utilizarse para la ela - boracibn de mermeladas, ates, jaleas, néctar o el fruto entero y cascos podrían emplearse para frutos en almfbar y la cáscara que quedara como residuo destinarse a1 proceso de extraccibn de pectina, ya que la contiene en un alto porcentaje (43.92% en - base seca) si la comparamos con la que contienen las cáscaras de los cítricos (18-262 en base seca) de donde se'obtiene comer - cialmente. En una planta procesadora de tejocote una área que sería lo más grande podría industrializar este fruto como ali- mento y la cáscara que se generara como residuo se procesaría - en otra seccibn para la extracción de pectina.
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FISICOQUIMICA
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~11.3 En el cuadro No 23 se reportan los datos obtenidos sobre tejocote. Las fracciones pecticas son la protopectina. Los - á cidos pectinicos y los ácidos pecticos. La protopectina corres - ponde a las moléculas de ácidos pectinicos que se encuentran - unidos a la celulosa, hemicklulas, ligninas y aminoácidos y que se caracterizan por ser insolubles en agua. Los ácidos pectini- cos constituyen propiamente a la pectina, o bien, a las molécu- las de ácidos pecticos que se caracterizan porque los carboxilos se encuentran esterificados con los metoxilos y esta substancia es soluble en agua. Los ácidos pecticos son meleculas de ácido poligalacturÓnJco desesterificadas.
0 - I La calidad de una pectina se basa principalmente en el -
contenido de ácidos pectinicos que debe ser superior al 80% pa- ra ser utilizadas en la industria alimenticia. En la figura - No 33 ee esquematizan gráficamente las fracciones pecticas y se observa que la mayor proporción corresponde a los ácidos pecti- nicos (89.0683, seguido por la protopectina (3.56%) y en menor proporci6n los ácidos pecticos (7.38%). La pectina de tejocote es de buena calidad y apta para ser utilizada en la industria - alimenticia por su alto contenido de ácidos pectinicos. La pro - topectina se incrementa cuando el fruto es inmaduro, ya que es- ta substancia es precursora de los ácidos pectinicos y los áci - dos pecticoc se encuentran principalmente en frutos maduros, ya que se forman al hidrolizarse los ácidos pecticos y otorgan un mayor grado de dulzor debido que al encontrarse ya como ácido ' poiigacturónico se facilita el ataque de la enzima poiigacturo- nosa que va a hid~olizar l o s ácidos pocticos para darnos ácido gaiacturónico.
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Las pectlnas comerciales que se extraen de las cáscaras de los cítricos contienen un alto grado de ácidos pectinicos - (85-95%) correspondiendo a la protopectina y ácidos pecticos - la menor proporci6n (5-i0%).
En el cuadro No 2 4 3e tienen los datos de la velocidad de gelificacibn de la pectina de tejocote.
1 3 2
De acuerdo a su velocidad de geiificación las pectinas - pueden ser de geiificacibn lenta, semi-rápida y rápida. La cia- sificacibn de la velocidad de geiificacibn de una pectina se - basa en 'Les siguientes caracterfsticas: grado de esterificación, temperatura de formación del gel, tiempo de formacibn del gel y pH de geiificación.
La pectina de tejocote tiene un grado de esterificación - del 72.?%, su temperatura de geiificación es de 76'C, su tiempo de gelificación de 36 segundos y a un pH = 3 . 3 gelifica. Obser - vando dichas características y comparándolas con la velocidad ' de geiificacibn de las pectinas del cuadro No 2 4 se aprecia que tales valores corresponden a los de una pectina de geiificacih rápida.
Las pectinas de gelificación rápida son las más ampliamen - te utilizadas en los productos alimenticios, tales como mermela - das, ates, jaleas, etc ... as í como en cosméticos y formulaciones farmacéuticas debido a que en menos de un minuto se logra la ge iificación, io cual facilita la operación de empaque y estado - gelificado final del producto en el que se utilizan.
-
Las pectinas de geiificación rápida utilizadas industrial - mente se obtienen a partir de la cáscara de limón (Citrus sp.).
FIGURA No 33 FRACCIONAMIENTO E IDENTIFICACION DE LAS SUSTANCIAS PECTICAS EN EL FRUTO DEL TEJOCOTE.
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FRACCIONAKi~ E IDENTIFICACION DE LAS SUSTANCIAS PECTICAS EN EL FRUTO DE TEJOCOTE.
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En el cuadro N o 25 st? febartan los datos del comportamien - to reoibgico de la pectina de tejocote con diferentes cargas de azúcar. Se utiliza para evaluar el grado de resistencia del - fluido un viscosfmetro de Brookfield, se prepararon jarabes con diferentes concentraciones de azúcar, desde 5, 20, 35, 50 y 55OBx la velocidad se mantuvo constante a 60 RPM, así como la concen- tracibn de pectina (1%) y pH del gel (3.0). Se determinaron pa- ra cada tratamiento las unidades de resistencia utilizando siem - pre la misma ahuja. Se evaluó la pectina de tejocote y se uti- iiz6 como testigo de la pectina de limbn comercial.
En el cuadro No 25 se observa que a 50°Bx se obtuvo una resistencia de 9.0 a 20'Bx de 12.5 y así progresivamente hasta 65'Bx que correspondi6 a 46.0. Con respecto a la pectina de li - món a 5OBx se obtuvieron 9.5 unidades de resistencia, a 35OBx de 14.6 y a 65OBx de 47.0. Se observan los % de incremento, se aprecia que éstos fueron muy bajos, solo de 5.26% en la primer lectura y los demás inferiores al 2.12%, al mismo tiempo en la prueba de student (0.05) se analizaron dichos resultados y no - se encontró diferencia significativa, por lo cual, si se obser- va la figura No 34 en donde se esquematizan las unidades de re- sistencia obtenidas para la pectina de tejocote y de limón a di - ferentes cargas de azúcar se observa un comportamiento similar.
En el cuadro No 26 se reportan las determinaciones de vis - cosidad con diferentes cargas de azúcar, manteniendo la concen- tración de pectina y pH constantes, las cargas de azúcar se va- riarion desde 5, 20, 35, 50 y 65OBx. Las viscosidades fueron determinadas con Viscosfmetros de Brookfield LUF y MBT en las - que los que se utilizaron la misma ahuja para cada medicibn.
La concentración de pectina se mantuvo constante (í%), - asf como el pH (3.3). Con respecto a la pectina de tejocote al aumentar las cargas de azúcar, la viscosidad se increment6 gra- dualmente desde 9.0 cps para SOBx, 14.0 cps para 35OBx y hasta 1145.0 cps a 65OBx. Para la pectina de limón los valores de - viscosidad variarion desde 9 . 0 cps a SOBx, 15.4 cps a 3S0Bx, - hasta 1340.0 cps a 65'Bx. Se observa que el % de incremento
137
de viscosidad para ambas pectinas es muy semejante y no hay di- ferencia significativa en los datos al ser analizados por la - prueba de Student (0.05), por lo que al ser utilizada la pecti- na comercial de iimbn en productos alimenticios y ai tener un comportamiento análogo, la pectina de tejocote, ésta podría ser utilizada ampliamente en alimentos manufacturados en base a la adición gradual y creciente de diferentes concentraciones de - azGcar como son las mermeladas, jaleas, ates, etc...
En la figura No 35 se observa la gráfica que esquematiza el comportamiento de la pectina de limón y tejocote y se apre- cia una tendencia semejante en cuanto al cambio de viscosidad con respecto al incremento de cargas de azkar, por lo que es- tas sustancias podrfan ser utilizadas para la industria alimen - taria en la elaboración de productos que involucren incrementos graduales de azúcar.
CUADRO N'25 CARAC!~'ER~!&ACZON DEL COK?üRTAMIEhpPo REoLoGIc0 DE LA PECPINA
DE TEJOCOTE CON DIFERENTES CARGAS DE AZÚCAR
I ,
139 F I W W 34 CARACTERIZACION DEL COMPORTAMIENM) RE0ux;ICO DE LA PECTIN4 DE Ll" Y TEJOCOTE CON DIFERFNlTS CARGAS DE A Z W .
U.A.
50
40
30
20
10
J
10 20 30 40 50 60 70
"Bx
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140
CUADRO N o 2 6 DETEMNACICN DE VISCWIDAD W N DIFERENTES CARGAS DE AZUCAR, m- NIENW LA CONCENTRACIO~~ DE PECXINA Y PH WNSTANPES.
141 FIGURA No 35' DETERMINACION DE VISCOSIDAD CON DIFERENTES CARGAS DE AZUCAR, M4"IENDO LA CONCENRACION DE PECTIN4 Y pH C X " ~ .
VISCOSIaAD CP
1600
1400 8, ~
1200
1000
800
600
4' .*. 'I,
400
200
I I
I
10 20 30 40 50 60 70
OBX
142
En el cuadro N o 27 se reportan los datos obtenidos en - las determinaciones de viscosidad con diferentes concentracio - nes de pectina, manteniendo la concentración de azúcar y pH - constantes. La concentración de azficar se mantuvo constante a 65'Bx y el pH en 3.0; estas condiciones son las necesarias para la elaboración de un gel standar.
En este experimento se varió la concentración de pectina desde el 20, 40, 60, 80 y loo%, obteniéndose las siguientes - viscosidades: 128 cps para el 20% de pectina de tejocote, 458 cps para 60% de la pectina de tejocote y 1178 cps para el 100% de pectina que correspondió a un 0.5 gramos por cada 1 0 0 gra-
T; mos de materia prima.
Para la pectina de limón se obtuvieron para las diferen- tes concentraciones de pectina, viscosidades semejantes a las obtenidas para la pectina de tejocote y que al ser analizadas por la prueba de student (0.05) no reportaron diferencias sig- nificativas.
En la figura No 36 se esquematiza dicho comportamiento de la viscosidad de los geles elaborados con las diferentes - concentraciones de pectina y se observa el comportamiento an6 - logo, por lo que ambas sustancias pueden ser utilizadas amplia - mente en la elaboración de productos alimenticios. 7í"-
En el cuadro N o 28 se dan los datos de la determinación de viscosidad de l o s geles formados con diferentes pHs, mante- niendo constantes la cantidad de azGcar (65'Bx) y la pectina - ( 1%) El pH fue variado de 2.0, 2.5, 3 . 0 , 3 . 5 y 4.0 Al obser- var los datos de viscosidad se aprecian valores semejantes de viscosidad tanto para la pectina de tejocote como para la de - i imón.
En la figura No 37 se esquematizan los valores de visco- sidad obtenidos al variar el pH de los geles formados, se ob- serva como a partir del pH 3.0 la viscosidad de los geles se abate y decrece desde 1340 cps (pectina de limón) hasta 520 -
.... ,I ii I
1 4 3
cps cuando el pH = 3.5 y al llegar a pH = 4 .0 se rompe por com pleto la estructura del gel y el valor de viscosidad decrece - hasta 210 cps y lo mismo sucede con los geles formados con la pectina de iim6n, por lo cual se piensa que a un pH = 3.0 se - provee de los hidrogeniones adecuados para entrelazar las mol6 culas de pectina y de sacarosa para formar la estructura o red tridimensional que dará el soporte para la obtenci6n del gel.
-
-
Los datos obtenidos fueron analizados estadfsticamente - por la prueba de student (0.05) sin reportarse diferencias sig nificativas, por lo que se puede afirmar que se tuvo el mismo comportamiento.
Al incrementar gradualmente las cargas de azficar y tam- bién al aumentar la concentracibn de pectina, los valores de - viscosidad aumentaron proporcionalmente y sin diferencias sig- nificativas hasta la elaboracibn del gel standar. En el caso del pH la viscosidad se abatió a medida que éste se hacia menos ácido y en los tres experimentos (con diferentes cargas de azG - car, pectina y pHs) se obtuvieron comportamientos análogos, tan - to para la pectina de tejocote y para la de iim6n ( pectina co- mercial), por io que la pectina de tejocote puede ser utiliza- da en la elaboracibn de productos alimenticios.
1 4 4
VISCOSIDAD (cp) PECTINA DE TEJOCOTE.
128
296
458
692
1178
CUADRO N o 2 7
DETERMINACION DE VISCOCIDAD CON DIFERJZNTES CONCENTRACIONES Dg
PEC!XNAr MANTENIENDO LR CDNCENTRACION DE MUCAR Y PH CONS - T W E S .
% DE INCREMENTO
VISCOGIDAD (cp) PECTINA DE
LIwlN .
128 0.0
334 11.37
580 21 .O3
754 8.22
1374 14.26
1 4 5 FIGURA ~ ' $ 6 '
D E T E I l M ~ l " DE VISCOSIDAü CON DIFEREVES CON@"RACIONES DE
PECTINA, MANTENIENDO LA CONCENRXION DE AZUCAR Y pH CONSTAi?l'ES.
1400
,,If'* 11 1
1200
1000
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600
4"" 'I, ,
400
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20 40 60 80 100
k PECTINA
CUADRO N O 2 8 DETERMINACION DE VISCOSIDAD CON DIFERENTEC ms, MANTENIENDO
CONSTAWES LA CANTIDAD DE AZUCAR Y PECTINA.
VIS
1400
1000
600
e'
200
1 4 7
FIGURA No 3 7 DEERMINACION DE VISCOSIDAD EN DIFEREVES pHs, MAN"IBD3 CONS- TANTES LA CANTIDAD DE AZUCAR Y PmINA.
;IDAD
\ \ \
H I 2. o 3. O 4.0
PH
148
En el cuadro No 29 se observan los datos referentes a la determinación de los gramos fuerza de l o s geles formados con - diferentes cargas de azúcar, así como la penetración en cms. - de la ahuja del ~enetrbmetro para los geles elaborados con pec - tina de t.ejocote y con pectina de limón con las siguientes car - gas de azdcar: 60, 65 y 75'Bx.
En la figura No 38 se esquematizan los gramos fuerza de los geles formados con diferentes cargas de azúcar y se obser- va que a 60°Bx, l o s gramos fuerza determinados con el Penetró- metro fueron de 224 g para el gel con pectina de limón y 218 - g fuerza para el gel de tejocote. A los 6S0Bx, los g fuerza - fueron mayores para el gel con pectina de tejocote (228 gf) con respecto ai de limón (222 gf) y a 70°Bx el gel de limón tuvo ma - yor g fuerza. Si se toma en cuenta que la cantidad de pectina (0.5%) y el pH (3.0) se mantuvieron constantes y para la forma- ción del gel standar se requieren 6S0Bx, se puede observar que a este valor el gel de tejocote es más consistente y de mayor - dureza, debido a que se tienen las condiciones óptimas de azú- car, pH y pectina, razbn por la cual gráficamente se observa un máximo y mayor fuerza con respecto al gel con pectina de limón.
En la figura No 39 se representan los datos en forma de - gráficas para la determinación de la distancia de penetracibn de los geles con pectina de limón y tejocote. Se observa que a los 6S0Bx la distancia de penetración del kmbolo fue menor para el gel con pectina de tejocote (1.1 cm) con respecto al de limón (1.3 cm). Lo anterior nos demuestra que al tener mayor dureza, fuerza y consistencia el gel de tejocote opondrá mayor resisten- cia a la penetración del kmbolo, raz6n por la cual la penetra-- ción es menor.
En la elaboración de productos alimenticios en condicio- nes stándar: pectina (0.5%), azúcar (65'Bx) y pH (3.0). Los ge- les elaborados con pectina de tejocote tendrían una mayor con- sistencia, fuerza y dureza, lo cual facilitarla su manejo, empa - que y transportaci6n.
149
En el cuadro No 30 se reportan los datos obtenidos en gramos fuerza de los geles tomados con diferentes concentra- ciones de pectina de tejocote y limón. La pectina se utili- zó ai 90% (0.45 g), al 1% (0.5 g) y al 110% (0.55 g), l o s - - gramos fuerza fueron determinados con un penetrbmetro en ba- se a la resistencia que presentaba el gel a al introducción del kmbolo y la distancia de penetración en gel del émbolo - fue determinada en cm.
En la figura No 40 se esquematiza gráficamente los gra- mos fuerza de los geles formados con diferentes concentracio- nes de pectina. Se observa que para todas las concentracio- nes de pectina: 90%, 100% y 110% los g fuerza de los geles que tienen la pectina de tejocote aportaron mayor dureza: 192, 230 y 300 g fuerza, inclusive cuando el contenido de pectina fue - mayor (0.55%) se logró una dureza máxima (300 gf), por lo que al agregar en mayor cantidad la pectina de tejocote se logrará endurecer y dar mejor consistencia al gel.
En la figura No 41 se esquematizan los datos referentes a la determinación de la distancia de penetración de los geles formados con diferentes concentraciones de pectina. Se apre- cia que los geles con pectina de tejocote hubo menor penetra- ción del émbolo, lo cual se debe a una mayor consistencia, du- reza y fuerza de los geles elaborados con la pectina de tejo- cote ya que a 90"Bx la penetración fue de 0 . 4 cm. para pectina de tejocote y de 0 . 7 cm para limón, al 100% de pectina para te jocote fue de 1.5 cm. y para limón de 1.6 y para 110% de pecti na la penetración fue la misma.
- -
Los productos alimenticios que se elaboren con la pectina de tejocote tendrán una mejor consistencia, lo cual beneficia- rá el empaque y transporte de estos alimentos. No es necesa-- rio agregar mayor cantidad de pectina que la establecida en con diciones standar dan una dureza adecuada, ya que se observó - - que al agregar mayor cantidad de pectina (110%) se le resta fuer za al gel, además de representar un mayor costo que resulta inne cesario.
-
- -
150
En la figura No 4 2 se esquematizan los datos obtenidos para la determinación del tipo de gel formado con la pectina ' de tejocote. En esta figura se grafican los gramos fuerza con - tra la distancia de penetración en cm., ambos valores son de- terminados con el penetrómetro.
En base al punto de ruptura los geles pueden ser clasi- ficados en geles: fuertes, elásticos e intermedios. Los geles entre mayor consistencia tienen, mayor fuerza (g fuerza) y por lo cual oponen mayor resistencia a la penetración del kmbolo - por io que la distancia de penetración será menor.
De acuerdo al punto de ruptura del gel elaborado con pec - tina de tejocote tiene 228 g fuerza y 1.5 cm. de longitud de - penetración se observa que se clasifica como un gel fuerte de- bido a que la pendiente de su gráfica, punto de ruptura, g fuer - za y penetración en cm. concuerdan con el de un gel fuerte.
En el cuadro No 31 se observan los datos obtenidos en la determinación de los grados sacaromktricos o también llamados "*SAG" de la pectina de tejocote. El grado sacaromktrico es un parámetro de calidad muy utilizado a nivel industrial que con- siste en los gramos de azúcar que es capaz de gelificar en gra- mos de pectina, de tal forma que una pectina de 150 "oSAG" ge- lificará 150 g de azúcar con un gramo de Dectina.
Se utilizó como referencia la pectina de limón comercial de 220 grados sacaromktricos. El experimento consisitió en - - formar geles con pH (3.0) y concentración de azúcar (65'Bx) - - constantes, se incr.ementaron los g de pectina de tejocote desde 0.05 g por cada 100 g de materia prima, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30, 0.35, 0 . 4 0 , 0.45, 0 .50 y 0.55 g En cada tratamiento se - evaluaron los gramos fuerza y penetración en cm. y se obtuvo - que con 0.5 g de pectina de tejocote se obtenían 236 gf y 1.6 cm. de penetración, valores que correspondían al gel stándar - de pectina de limón que tiene 234 gf y 1.6 cm. de penetración y que corresponden a una pectina de 220°SAG, por l o cual la - - pectins de tejocote, tiene una calidad semejante (220OSAG) a
1 5 1
l a pectina comeicial.
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FIGURA No 3E 1 5 3
DETEWINACION DE UX GRAMOC FUE@A DE LOS GELES FORMADOS a l N DIFE- RENTES CARGAS DE AZUCAR.
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230
229
228
227
2 26
225
2 24
223
222
221
220
219
218
60 70 80 OIBX
154 FIGURA No 3 9
DETERMINACION DE LA DISTANCIA DE PENETRACION DE LOS GELES ñNMADOS CON DIFERENTES CARGAS DE MUCAR.
PENEIRACION PECTINA DE
1.6
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156 FIGURA No .40 DETERMINAC.ION DE LOS GRAMOS FUERZA DE LOS GELES FORMADOS CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE PECTINA.
G. FUERZA G. FUERZi PECTINA
DE TEJOCO- TE
310 \ 300
2 90
280
270
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250
240
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90 100 110 % PECTINA
1 5 7 FfGUXA N O . 4 1 . . DETERMINACION DE LA DISTANCIA DE PENETRACION DE LOS GELES FORMADOS CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE PECTINA.
DETERMINA (cm) PEC' LIMON l.,
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PENETRACION 1 (cm) PECTINA DE TEJOCOTE
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Vl1.4 COMPARACION CON LA
PECTINA COMERCIAL
1 6 1
VII.4 En el cuadro No 32 se reportan los datos obtenidos de la pectina de tejocote con respecto a sus propiedades fisicoquími - cas y comparación con la pectina obtenida de otros recursos - tales como cáscaras de cítricos y de uva de donde se han obte- nido comercialmente.
Observando los datos del cuadro No 32 se aprecia que en lo que respecta a rendimiento en base seca la que aporta una - menor proporci6n es la cáscara de uva (14.5%), seguido por la cáscara de naranja, lima, naranja dulce, y del tejocote chapea - do como fruto integral se obtiene el mayor rendimiento de pec- tina (35.17% en base seca), por lo que el fruto de tejocote - constituye la materia prima con el mayor contenido de pectina que existe en la actualidad.
Con respecto al % de humedad se observa que la pectina de diversas fuentes, varía en su contenido entre un 8.6% (naranja dulce) hasta 10.28% (tejocote), se han reportado que a valores mayores de humedad, las substancias pecticas son fácilmente a- tacadas por bacterias provocando su hidrólisis. d
En el caso de las cenizas, kstas fluctúan entre 1.59% (te - jocote) hasta 2.97% (naranja), en donde predominan minerales ta- les como Sodio, potasio, calcio, magnesio y cloro, aunque la pre sencia en mayor o menor proporción de estos elementos depende del tipo de suelo y labores culturales que en 61 se realicen.
4 -
La cáscara de lima tiene un poder gelificante seportado en grados sacaromktricos de 225, que es el mayor que se infor- ma en la literatura. La pectina de tejocote tiene 220 "OSAG" 9
seguido por la cáscara de uva con 200 y la de naranja con 205. Se puede apreciar que la calidad de la pectina de tejocote da- da en grados sacaromktricos es de las mejores, además de ser - la de mayor rendimiento.
El tiempo de geiificación de la pectina de tejocote es de máximo de un minuto lo que la uhica como pectina de geiificación rápida, su grado de esterificacibn es del 60.7%, lo que le con-
1 6 2
fiere mayor poder gelificante y mejar Cbrisistencia y fuerza en los geles que se elaboren con esta sustancia.
Con respecto al peso equivalente se observa que fluctúan entre 859 y 1452. El peso equivalente nos indica el número de cargas negativas iibres de los ácidos carboxflicos de la molé- cula de pectina. Los mayores pesos equivalentes correspondie- ron a la pectina de tejocote (1308.2) y a la de lima (1452).
El % de metoxilo para todas las fuentes reportadas e in - cluso para la del tejocote, son de buena calidad y de alto con- tenido de metoxilo (contienen un % de metoxilo superior a 7.0%) y pueden ser utilizadas en la elaboracibn de productos alimenti cios.
-
La pureza de las pectinas se expresa como % de Acido Anhi drouronico y en todos los casos es mayor al 70.0%, por lo aue - puede ser utilizada en cosméticos, productos alimenticios y co- mo excipiente de fármacos administrados por vía oral. La pec- tina generalmente se obtiene con otros azúcares, tales com ga- lactosa, glucosa, maltosa y ribosa, por lo que la pureza nos - indica el % de ácido poiigaiacturbnico o de sustancia pectica como tal. .
-
Los valores de viscosidad obtenidos para una soiucibn de pectina ai 0 . 0 5 % en agua fluctúan entre 7.2 y 19.2 cps;corres- pondiendo a la pectina de tejocote nn valor de 12.2 cps, lo cual adicionado a las demás características fisicoquhicas evaluadas se encuentra dentro de los valores reportados para pectina de - otras fuentes comerciales, destacándose su mayor rendimiento.
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164
En el cuadro No 33 se reportan los datos del contenido y calidad de la pectina en diferentes frutos y se comparan y se comparan con l o s obtenidos para el tejocote "chapeado".
El. contenido de pectina fue evaluada en base a los datos reportados del rendimiento en base seca de la pectina obtenida por cada tipo de recurso (g pectina por 100 g de materia prima libre de humedad), y la calidad de la pectina para cada recurso por los grados sacarométricos.
Los recursos comparados son la cáscara de iimbn (Citrus- =.) de donde se obtiene en mayor cantidad la pectina comercial la cáscara de naranja (Citrus sineansis), la cáscara de manzana (Citrus aurantium), la cáscara de lima (Citrus s p ) , la cáscara de uva (Citrus paradisil y del fruto de tejocote "chapeado" - - (Crataegus mexicana).
Con respecto al rendimiento de la pectina obtenida se pue de observar en la figura No 43 que el recurso que aporta la ma- yor cantidad de pectina es el tejocote (32.7% en base seca), se- guido por la cáscara de iimbn (22.1% en base seca), la cáscara de naranja f17.8%) de lima (17.2%), de uva (14.5%) y por último de manzana (13.36%). Lo cual nos indica que hasta el momento - no ha sido reportada en la literatura ningún recurso que supere el 32.7% del tejocote por lo que se puede considerar como la ma- teria prima con mayor cantidad de pectina que se conoce en la - actual idad.
-
En lo referente a la calidad de la pectina se observa en la figura No 44 que el mayor poder gelificante corresponde a - la cáscara de iimbn con un grado sacarométrico de 220-225, se - guido por la pectina de tejocote (210-220°SAG), de la cáscara de lima (205-220°SAG) de naranja (205-210°SAG), de manzana (180- 205OSAG) y de uva (200OSAG). Cabe aclarar que aunque en la li- teratura se han reportado diferentes grados sacarométricos que varfan dependiendo del género y especie del fruto, tiempo de - cosecha, condiciones de secado de la cáscara, etc. do los valores anteriormente nombrados por ser los más consis-
Se han toma -
r - -! ,
165
tentes y nombrados por las autores en diferentes citas.
La calidad de la pectina del tejocote en ‘SAG es compara- ble a la de mayor calidad existente en el mercado que se obtie- ne a partir de la cáscara de limón.
En el cuadro No 3 4 se observan los datos de la comparación de las especificaciones de calidad de las pectinas de uso alimen- ticio con la pectina de tejocote.
Se aprecia que la pectina de tejocote tiene un color café rojizo, el cual es fácilmente eliminado al filtrar la solución extractora en carbón activado, el cual es después lavado y seca- do para volver a utilizarse, pero como la pectina se utiliza en pequeña cantidad (0.5%) puede ser usada sin eliminar el color, ya que no va a afectar la tonalidad de los productos en los que se utilice debido a al proporción en que se usa.
El sabor de la pectina de tejocote es ligeramente ácido y es el sabor característico de la pectina, es inolora y su aspec - to al tacto es musilaginoso.
Con respecto a su granulometría, la pectina de uso ali- mentario debe pasar la malla I 60. Debe de ser soluble en agua en insoluble en alcohol etílico de 96% de pureza, insoluble en acetona ai 100% y en alcohol isoamílico al loo%, su reacción al papel tornasol debe de ser ácida. Todas estas características son cumplidas por la pectina de tejocote, además de tener un - % de metoxilo superior a 7% y una pureza superior al 80%.
En base a tales caracteristicas, la pectina de tejocote cumple con las normas oficiales de calidad vigentes para ser - usada en productosalimenticios,
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1 6 7
FIGURA No 43 ' COMPARACION DEL RENDIMIENlü DE PECTINA DEL TEJOCOTE CON DIFE-S FRülüS
% DE PFCTINA EN B.S.
24
20
16
12
8
4
'IwocoTE LIMON NARANJA LIMA WA FRUTA
230
220
210
200
190
18 O
170
160
FIGLIRA No 44 ’ COMPARACION DE LA CALIDAD DE LA PECTINA DEL TEJOCOTE CON DI-S FRuloS
O S 4 G
1
__L FRUTA
I .
1 6 9
CUADRO NO 34 COMPAMCION DE LA9 ESPECIFICACIONES DE CALIDAD DE LAS PECTINAS DE USO ALIMENTICIO CON LAS PEC - TINAS DE TEJOCOTE
CARACTERIZACION PECTINA DE U PECTINA DE so ALIMENTICIO TEJOCOTE 1
Color
Sabor
Blanco Amarillento Café Rojizo
Característico Ligeramente &ido
Solubilidad en Acetona al 100% 1 Insoluble
Olor
Aspecto a l Tacto
Tamaño de Partícula
Solubilidad en Agua
Solubilidad ai alcohol de 96'
I insoluble
~ ~
Inoloro Inoloro
Mucilaginoso Mucilaginoso
Entre malla 60-80
Soluble Soluble
Entre malla 60-80
Insoluble Insoluble
Solubilidad en Alcohol isoamíiico ai 100%
Reacción ai papel tornasol
Contenido de Metoxilo
Pureza I I I
Insoluble Insoluble
Acida Acida
Superior ai 7%
Superior ai 78%
~
Superior al 7%
Superior al 70%
* Datos para la pectina de uso alimenticio se& Arturo Hedndez Montes, Chapingo (1977).
VIII. CONCLUSIONES
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C O N C L U S I O N E S
Para i n h i b i r el obscurecimiento enzimbtico en el fruto es conve- niente realizar un escalde en el fruto, las condiciones adecua- das deberán de ser de un 4.0% de Hidráxido de sodio, un tiempo ' de 2 minutos a 92OC. El escalde inactivará las enzimas pécticas evitando l a disminución en el rendimiento de l a pectina a obtener.
Al deshidratar l a pulpa del fruto a 8.29% en su contenido de hu- medad y en base seca, se f a c i l i t a su manejo y almacenamiento es- tando en mayor proporción los carbohidratos y f ibra cruda. Den- tro de los carbohidratos entre el 30 y 34% corresponde a las sus - tanci as pécti cas.
En el fruto "chapeado" l a pulpa es el componente que se encuentra en mayor proporción en el fruto (84.99%), seguido por l a cáscara (10.16%), correspondiendo l a menor proporción para el hueso (4.84%) El peso y el porcentaje que aporta cada parte del fruto puede ser utilizado como una característica física de l a materia prima.
El período áptimo de producción de pectinas de mayor cantidad -- (35.2% en base seca) y de mejor calidad (9.16% de metoxilo), con respecto al desarrollo del fruto se logra a los 8 meses, por l o que se recomienda cortar el fruto en este lapso y procesarlo, ya que a los 9 meses que alcanza su madurez su rendimiento en pecti- na es menor (31.6% B.S.).
El fruto de tejocote al ser escaldado y congelado a 2OoC durante 12 meses nos dá u n rendimiento de 23.83% en base seca y un (%) de metoxilos de 9.13 y este es el método de almacenamiento que con- serva mejor a l a materia prima para l a extracción de pectina de2 de el punto de vista tecnológico.
Desde el punto de vista económico. el escaldado, refrigeración a 4 O C y con 0.02% de sul f i to y 0.02% de benzoato en l a pulpa y cás- cara del fruto, se logra un rendimiento en la extraccidn de pec- t ina en 12 meses de 19.43% y en 18 meses de 17.51% y un (%) de - metoxilo superior a 7.5 en ambos casos. Este método resulta me- nos costoso y es más accesible sobre todo en el caso de Agro-in- dustria que no pueden costear una cámara de congelación.
Las condiciones óptimas para l a extracción de l a pectina de te jo- cote a nivel laboratorio son: temperatura 85OC. pH - 1.5 horas, tiempo de extraccián de 1.5 horas y una proporción de materia prl tna/solución extracota del 5% / 95%. Con estas condiciones se lo- gra el mayor rendimiento (33.71 g en B.S.) y mejor calidad (9.42% de metoxilo) de l a pectina obtenida.
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A l r e a l i z a r t res extracciones en e l residuo se logra en l a segun- da extracción, extraer e l 9.19% y en l a tercera e l 2.12%. La se- gunda extracción es conveniente r e a l i z a r l a puesto que aporta buen rendimiento y cal idad en l a pectina, pero l a tercera ser ía costo sa además de afectar l a cal idad de l a pectina (6.59% de metoxi1oT.
E l rendimiento de l a pectina se incrementa considerablemente en l a primera extracción a l agregar ácido oxál ico a l 0.50% en l a solu c ien extractora, dado e l poco incremento en costo que esto s i g n i f i - ca se recomienda u t i l i z a r esta sustancia en l a extracci6n de pec-- t ina .
La solución extractora puede o no ser neutral izada entres de añadir e l alcohol para p rec ip i t a r l a pectina siempre y cuando e l alcohol se agregue en un período no mayor a 60 minutos, ya que no se afec- t a e l rendimiento n i l a cal idad de l a pectina obtenida.
A l concentrar l a solución extractora es conveniente l l e v a r e l ex- t r a c t o entre 2 y 3'6x f ina les, ya que en ta les condiciones.el ren- dimiento de l a pectina es mayor que s i se encuentra a 4 6 5OBx an - tes de añadir e l alcohol.
El residuo que queda después de l a extracción de l a pectina t iene en mayor proporción l os carbohldratos y l a f i b r a cruda, por l o que puede ser u t i l i z a d o como alimento fo r ra je ro o como substracto en - fermentaciones.
Las t r e s clases comercial es del f r u t o de te jocote khapeado", "se- gundita" y " c r i o l l a " aportan un rendimiento y ca l idad semejante de pectina, por l o que cualquier clase de f r u t o puede ser u t i l i z a d o en l a extracción de pectinas.
Por cada 100 gramos de f r u t a l a cáscara aporta una mayor cantidad - de pectina (43.92% en B.S . ) comparada con l a que dá l a pulpa (27.12% en B.S.), s i n embargo, por encontrarse en mayor proporción l a pulpa en e l f ru to , ésto hace que de e l 23.62% de l a pectina del f r u t o i n - tegra l , por l o que se recomienda r e a l i z a r l a extracci6n del f r u t o ' completo, o bien, tan só lo de l a cáscara y de ja r l a pulpa para l a - elaboración de productos al iment ic ios.
La pect ina de tejocote está compuesta en mayor proporcibn de ácidos pect in icos (89.06%), estando en menor cantidad los ácidos pécticos (7.38%) y l a protopectina (3.56%). A l encontrarse en mayor cant i - dad l o s ácidos pectinicos, otorgan mejor poder g e l i f i c a n t e a l a - pectina.
174
25.- La industrialización del tejocote para la extracción de pecti- nas, crear la mayor independencia tecnológica, substitución de importaciones, utilización de los recursos que producimos, crea - ción de tecnologia propia y mayor beneficio a las canunidades - productoras.
B I B L I O G R A F I A
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JORGE AROOTT' ?ORRES.;:: Tal'. 5.57.38. '3.9' 'l Te l . 5 . 39 .'29 .;99,. Mat. 81338265 " Mat. , 8 0 2 2 3 9 7 0 . : "
MA. DE JESUS LEON .ROSAS,, J O S E L U I S ,ACEVES ,MO.NDRAGO, T k l . 5.67.17.7g ', Te l . 2 . 7 1 . 5 5 . 9 1 . ' '
Mat. 7 9 3 3 5 7 3 4
C lave :
c a r r e r a :
Tr imestre:
noras semana:
Lugar üonde se lie vará a cabo:
Fecha 2,nicior
Pechii &e terminacibn:
Ndmbrd &ei Tutor - externo* puesto y adecrif icibnr
P í t u l o : , ."
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b
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~. , , ~ ~~
Mat. ' 81337140 . . nmmmn amwl nrrmmnm
:jE.RVICIOS üOCUMENT4LáS
33. 'L. t L&TAlwm Ingen ie r í a de l o s Alimentosr
8 6 . - P , , r : '
20, . ívein\;e3
Escuela Naciona.1 de, Ciencias . B g icas d e l Inst i tuto ' Po l i té ' cn i c ional : en e l , Departamento de" Irige-~. n i e x í a B.ioqnímica.
~rol .on,pcicín. de, Casqio Ayala , 'co,ionia 'Santo TO H6XiQQ. D. F. 1 4 de J u l i o de 1986
14 de enero de i 9 8 i
Tng. Migyel Rosales Domínguer. J e f e d e l ' Departamenkc; de Ingenie .-
Extraccibn y c a r a c t e r i r a c i bn de l a pect ina de t e j oco te ( b r f ; aegua me-' x icanal>y cáscara de ~ i inbn (gitru;
.. .. , ,
,
r í a .Bioquímica. ,s
.. . . . . . . .s..)
U H N O S :
1 .- TITULO
,”..
EXTRACCION Y CARACTERIZACIQN
DE LA PECTINA DE TEJOCOTE.
,(crataegus nexicana) .,. .. : .
Y CASCARA DE LIMON
(Citrus sp.)
. 2 . - J u s t i f i c a c i ó n y natura leza d e l Proyecto.
Este t r a b a j o s e l l e v a r á ; . a cabo como p a r t e ,de un proyec-
t o denominado *Aprovechamiento I n t e g r a l de Recursos S i i ve s -
t r e s " que s e e s t á efectuando en l a Escuela Naciona.1 de Cien - c i a s B io l óg i cas d e l I n s t i t u t o Po l i t écn i co Nacional . Tiene - e l p ropós i to de apor ta r l a información b á s i c a para eva luar
l a conveniencia de u t i l i z a r e l f r u t o de t e j oco te (Crataegus
mexicana) y . . l a cá sca ra .de limón (C i t rus en l a obten - cibn de pect ina .
La pect ina es una substancia que debido a sus propieda-
des ~ ( g e l i f ' i c an tes y emuls i f icantes pr incipalmente) , t i e n e - un amplió uso en 1a)ndustr ia a l imentar ia y en l a farmaceíi-
t i c a , entre o t r a s '( . Z O , 7 ) .
En México e x i s t e l a necesidad de aumentar l a produccibn
de pect ina debido a que 8610 s e cubre e l 2 2 1 de l a demanda
nacional , e l 781 restante s e importa .de v a r i o s paises ( 2 3 ) .
S in embargo, hasta e¡ momento, no s e cuenta con in formacidn-
a c c e s i b l e y p r e c i s a 'sobre l a extracc idn d e . p e c t i n a para da-
s a r r o l l a r una t ecno log í a , adecuada a l o s recursos materia:.-
,... l e s y económicos d e l p a l s , con l a cua l s e l o g r e l a obtencidn
, . óptima ce pect ina de buena ca l idad .
En México s e obt iene l a pect ina a p a r t i r de cáscara de
c í t r i c o s , y de manzana (3 , 1 2 ) , s i n embargo l a s fuentes de - e s t a substancia,^ son amplias, contándose ent re e l l a s e l te-
j ocote ( 1 , 2 , 4 , 2 3 ) , que puede ' se r usado como fuente a l t e r
nat iva para l a ext racc ión de pect inas .
Para e s te t r a b a j o s e e l i g i e r o n como o b j e t o d.e 'estud.io , . . e l t e j oco te y l a .cásc.ara de iimón ya que,
fuentes de pect ina ( 1 , 4 , 5 , 2 3 ) , son mater ias primas baFa-, . I
tas
Anualmente s e producen un promedio de 4 0 , 0 0 0 toneladas , , , > : de!,?--
t e j oco te ( 1 ) e l cua l r e g i s t r ó un p r e c i o ru ra
mo de $ 1 2 . 0 0 doce pesos) en f eb re ro de 19,@,6 ( 2 3 1 1 además -
además de buenas, , .
y s e cuenta con una buena cantidad de e l l a s en e l paqy:y : f - . !
I / i.,,? , . . . . .
....
....
e x i s t e como desperd ic io un t o n e l a j e cons iderab le de cásca;a
de i imbn que proviene de l a s p lantas que s e dedican a ex -- t r a e r Únicamente l o s ace i t e s esenc ia les y e l jugo de c í t r i -
cos ( 8 ) .
8
3 . - I NTR OD UCCION
~1 término sustancias péc t i ca s , s e usa generalmente p i
r a r e f e r i r s e a un' grupo . de p o l i s a c á r i d o s vegeta les en e l
cua l e l A C . D-galacturónico es e l p r i n c i p a l componente. La
es t ructura bás i ca de es ta . f a m i l i a de compuestos, es tá f o r -
mada por moléculas de Ac.D-galacturónico unidas por enlaces
g lucos id icos :;D(1-"4), en donde algunos de l o s carbox i los -
pueden e s t a r e s t e r i f i c ados con grupos met i los o en forma - de s a l . Dentro de e s te grupo de carboh idratos , s e pueden - d i s t i n g u i r v a r i a s c l a s e s : l o s ác idos ,pec t ín i cos son l o s p c
i i s a c á r i c o s que t ienen e s t e r i f i c a d o p a r t e d e l ~ c . D - g a l a c t ~
rón ico como é s t e r met i l i cos , mientras que aque l l o s que no .
estan e s t e r i f i c a d o s s e l e s conoce como ác idos péct icos .
Las pec t inas , por d e f i n i c i á n son l o s ác idos péct in icos
con d i f e r e n t e grado de e s t e r i f i c a c i 6 n i son so lub l e s en -- agua y t ienen capacidad de formar g e l e s en presencia de - ác idos , s a l e s y azúcares. Las sustancias p g c t i c a s - s e encuen - t ran fundamentalmente asociadas con l a hemicelucosa en l a s
paredes c e l u l a r e s de l a s p lantas t e r r e s t r e s , y son mas abun
dantes en t e j i d o s suaves, como l a cáscara d e frutas c í t r i -
cas , en manzanas, peras y o t r a s .
CONTENIDO DE PECTINA EN FRUTOS (2 ) - , .. .
Base Húmeda Base seca .
Manzana 0 .5 -1 .6
P i á tan0 0 . 7 - 1 . 2
durazno 0 . 4 - 0 . 9
f r e s a 0 .6 -0 .7
cereza o. 2 -0 .5
zanahoria 6 .9 -1 .4
naranja 12 .4 -28 . O
papa 1 . 8 - 3 . 3
tomate 2 .9 -4 .6
chícharo ( gu i sante ) 0 . 9 - 1 . 4
Dentro de l a p rop ia cáscara de l a f r u t a e x i s t e una - d i s t r i b u c i ó n de l e s pect inas , ya que l a s que t ienen un ma-
yor grado de e s t e r i f i c a c i ó n s e encuentran en l a pa r t e más.
in te rna , mientras que l a s de menor grado s e l oca l i z an en l a
p e r i f e r i a .
...
.... Las pect inas se extraen comercialmente de l a cáscara --
de f r u t a s c í t r i c a s u t i l i z a n d o d i f e r e n t e s ácidos d i l u i d o s r-
b a j o c i e r t a s condiciones de temperatura. Por s e r in so lub l e s
e l a l coho l , se pueden separar de o t ros compuestos que hayan
s ido ext ra ídos en e s te primer paso .
Durante l a extracc ión de pec t inas , s e debe contro la r l a
concentración de ác ido y l a temperatura, ya que estos f a c t o
r e s pueden induc i r cambios químicos en su es t ructura , como
l a h i d r o l i s i s de l o s enlaces é s t e r y e l g lucos íd i co , o b ien
en despol imer izac ión de l a cadena. En cua lqu ie r caso, l a s - propiedades f í s i c a s de l a pect ina a s í ex t r a ída cambiarán de
acuerdo con l a intens idad d e l tratamiento áci fo-término.
La c a r a c t e r í s t i c a química más importante de l a s p e c t i - nas en su contenido de grupos c a r b o x i l i c o que l e imparten - propiedades muy d i f e r en tes a l a s de o t ros carbohidratos que
no t i ene grupos i o n i z a b l e s . Los ca rbóx i l o s de l a s pect inas
pueden e s t a r en forma no ion izada COOH a pH menores de 3 en
forma ion izada COO- a pH mayores de 3 , o l o s o t ros const i tE
yentes de l o s al imentosr l o s ca rbóx i l o s ionizados son l o s - que l e s imparten l a mayor r e a c t i v i d a d a l pol lmero. Muchas - de l a s propiedades de es tos carbohidratos están determina - das precisamente por l a r e l a c i ó n de concentración entre l o s
ca rbbx i l o s l i b r e s y l o s ca rbóx i l o s met i lados .
Debido a sus propiedades g e l i f i c a n t e s , e l uso mas impor
tante de l a s pect inas en l a i n d u s t r i a a l imentar ia es tá en - l a f ab r i cac ión de mermeladas y s i m i l a r e s , pero también s e - emplea en o t r a s i n d u s t r i a s , pr inc ipa lmente en l a farmacéut i
ca. La v i scos idad de l a s d i spe r s i ones de pect inas dependen
de va r i o s f ac to re s como son e l peso molecular d e l po l i sacá -
r i d o , e l grado de e s t e r i f i c a c i ó n , l a concentración de s a l e s
l a p resenc ia de azúcar y e l pH d e l s istema. La v i scos idad - incrementa a l aumentar e l peso molecular , e l grado de este-
r i f i c a c i b n y l a concentración de s a l e s de c a l c i o ; e l pH y - l a temperatura de g e l i f i c a c i ó n depende directamente d e l gr&
do de e s t e r i f i c a c i ó n .
4. - Antecedentes
4 . 1 Pect ina .
La pect ina , cuyo nombre s e o r i g i n a de l a p a l a b r a g r i e g a
Pektos que qu i e r e d e c i r s d l i d o , fué oescub i e r t a en 1 7 9 0 por
Vauquel-in, quien es tud ió sus componentes químicos, pero no
fueron verdaderamente ca rac te r i zados . En 1825 Bracconot r e a
l i z ó un es tud io más amplio que inc luye l a d e s e s t ex i f i c a c i bn
de l a pec t ina p a r a produc i r ác ido p éc t i c o , a s í como l a i m - portanc ia d e l pH y l a cantidad de azúcar en l a e iaborac idn
-
' de j a l e a s . En 1 9 2 4 f u e estudiada por Ogg, en 1 9 2 9 por Bran
f o s t y en 1 9 5 1 por Ker tesz , quien e s c r i b i d un l i b x o sobre - pect inas . Un e s tud io más r e c i e n t e f u é e s c r i t o por Joslyn -- (1962). ( 7 , 1 2 , 2 0 , 2 2 y 2 3 ) .
- Debido a que l a pec t ina puede provocar l a ge l ac ión de - jugos de f r u t a s , formando j a l e a s , y a su capacidad como -- agente emulsionante, s e l e ha producido comercialmente en - gran e s c a l a . Se ob t i ene a p a r t i r de sub productos vege ta l e s
o alimentos de b a j o costo, como l a cá sca ra de c f t x i c o s y de
manzana, y l a pu lpa de remolacha ( 8 ) .
%. De acuerdo con v a r i a s fuentes de informacidn se pueden
cons iderar como fuentes p r i n c i p a l e s de pec t ina , en orden - de importancia, l o s s i gu i en tes productos: t e j o co t e , manzana,
c s t r i c o s y remolacha ( 2 , 16)
4 . 2 Pect ina de Te jocote ,
E l Tejocote (Crataegus mexicana) es un f r u t a l que poco
ha s i do estudiado, y a pesa r de e l l o , e x i s t en opiniones fa -
vorab les donde s e menciona l a importancia que t i ene como - por ta i n j e r t o de pe ra , membril lo y manzano. Según observa - cienes r e a l i z ada s en e l campo, e l t e j o co t e , debido a su -- gran adaptab i l i dad , c rece en un amplio rango de condiciones
edd f icas ( 5 , 1 0 , 1 1 , 1 6 ) .
-
....
....
E l aprovechamiento r e a l d e l te jocote es pr incipalmente
como f r u t a f r e s c a y como t a l no ha s i do ob j e to de c u l t i v o y
menos aún de se l ecc ión o mejoramiento, s i n embargo, s e l e - ha u t i l i z a d o pa ra endurecer ates y j a l e a s de o t r a s f r u t a s , debiéndose és to a l a l t o contenido de pect inas ( 1 6 ) .
En México s e han r e a l i z a d o estudios a n i v e l l a b o r a t o r i o
sobre l a pect ina obtenida a p a r t i r de t e j o c o t e , l l egándose
a l descubrimiento de que t i ene un mayor poder g e l i f i c a n t e - que l a pect ina obtenida a p a r t i r de fuentes convencionales
(manzana y c í t r i c o s ) . Por ejemplo, mientras l a pect ina c í t r i
ca r e s u l t a con un poder de 1 5 0 ° , l a pect ina de te jocote a l -
canza hasta 2 1 0 ° . Esto s i g n i f i c a que en comparación con l a
pect ina c í t r i c a , s e r e q u i e r e menor cantidad de pect ina de - te jocote para g e l i f i c a r l a misma cantidad de materia o para
producir e l mismo e f e c t o g e l i f i c a n t e ( 2 , 1 5 , 1 6 ) .
,I.
..,
E l rendimiento de l a pect ina de t e j oco te también es su- . . , . p e r i o r a l de o t r a s fuentes , ya que se obt iene un promedio - de 30 Kg. de pect ina seca p o r ' t o n e l a d a de t e j oco te , mientras
que sÓ1.o se obt ienen de 3 a 4 Kg. de pect ina seca por tone-
l ada de manzana o de c í t r i c o s ( 2 , 161..
. .
*"v... .E l , rend imiento de pect ina puede v a r i a r dentro de c i e r -
, . ~ tos l ím i te s , dependiendo d e l grado de madurez de l a f r u t a , +,' '
d e l método de ext racc ión y de l a ap l i cac ión cor recta d e l -- proceso. NO e x i s t e en México una s o i a p l an ta que s e 'encuen-
t r e operando con e s t e producto, por l o que es d i f í c i l c i t a r
fuentes a n i v e l i n d u s t r i a l . sobre e l rendimiento de pect ina .
( 2 , 1 5 , 1 6 ) .
4 . 3 Pect ina de limón.
E l l imón (C i t rus *) es un á r b o l de l a f a m i l i a de l a s
auranciáceas, s e c u l t i v a en zonas de cl ima suave y presenta
numerosas var iedades . Es uno de l o s c í t r i c o s más exigentes
y de l i cados . E l f r u t o de e s t e á r b o l es un hesper id io de f o r
ma ovoide, con cor teza l i s a o a l g o rugosa ; l a pu lpa es ama-
....
....
r i l l e n t a , d i v i d i d a en g a j o s , jugosa y de sabor ác ido muy a-
g radab le .
A n i v e l comercial s e pueden ext raer d e l iimbn l o s s i - -
guientes productos:
- Ace i te e senc i a l des t i l ado
- Ace i te e senc i a l centr i fugado
- Ace i te e senc i a l desterpenado
- Terpenos
- Estearoterpenos
- Pectinas
- Jugo simple o na tu ra l (pasteur izado y/o congelado)
- Jugo concentrado (pasteur izado y/o congelado)
- Jugo en po lvo
- Acid0 c í t r i c o
- For ra j e s (cáscara , f r e sca , seca , mo l ida ) .
S in embargo,en México s ó l o s e obtienen, a n i v e l comercia l - algunos de estos productos ( 2 3 ) .
La cáscara de c í t r i c o s , donde s e inc luye l a d e l iimbn,-
es una de l a s fuentes p r i n c i p a l e s de pect ina comercia l ( 7 ) ,
banto por su rendimiento aoiiio por su ca l i dad . ,r
En l a l i t e r a t u r a 8 8 reportan rendimientos de pect ina de
limón que var ían de una pub l i cac ibn a o t r a , é s to s e debe a
que ocupan condiciones de extracc ión d i f e r e n t e s . Entre es - tas condiciones s e encuentran e l p H , l a temperatura y e l YO
lúmen de extracc ión, a s í como l a madurez de pect ina se-
ca por 100 g . de f r u t a f r e s c a ( 2 3 , 2 4 ) .
-
En cuanto a l poder g e l i f i c a n t e , se repor ta entre 1 4 3 - 1 4 7 O ( 2 3 ) .
5 . - O B J E T I V O S : . Con e l p ropós i to de aportar l a información bás i ca para
eva luar l a conveniencia de u t i l i z a r e l f r u t o de t e j oco te y
l a cáscara de lirnbn en l a obtención de pect ina , se preten-
de e s tab l ece r l o s parámetros que generen un producto corner
c i a1 de buena ca l i dad .
Basándose en estos p r i n c i p i o s , s e presentan como o b j e t i - vos d e l t r a b a j o l o s s i gu i en tes :
1.- Evaluar l a s c a r a c t e r í s t i c a s de l a materia prima a
u t i l i z a r s e en l a extracc ión de pect ina .
2.- Determinar e l e fecto de l a temperatura, Pü, tiempo
y voltimen de extracc ión sobre e l rendimiento y ca-
l i d a d de l o s productos a obtener .
3 . - Caracter i zac ión Química y F í s i c a de l a pect ina ob-
tenida .
. 4 . - Evaluar l a ca l idad y rendimiento en términos glob:
l e s de l a pect ina obtenida .
6 . - PROGRAMA Y METODOLOGIA DE TRABAJO.
"PROGRAMA DE TRABAJO"
I . - Determinación de l a temperatura y pH óptimo para l a
extracción de pec t ina .
11.- Determinación d e l tiempo y volúmen de extracc ión - óptimos para l a extracc ión de pect ina .
111.- Caracter i zac ión química de l a s pect inas .
1V.- Caracter i zac ión f í s i c a de l a pect ina .
V. - Tratamiento e s t a d í s t i c o de l o s r e su l t ados .
V I . - Comparación d e l rendimiento y c a l i d a d de l a pec t i -
na obtenida con l a pect ina comercial de importación.
"LA METODOLOGIA DEL TRABAJO", s e r e a l i z a r á en base a l a s
s i gu ientes ac t i v idades :
I.- Determinación de l a temperatura y pH áptimo para l a
extracc ión de pec t ina .
a ) Diseño f a c t o r i a l para l a se iecc idn de l a temperatura
optima de extracc i6n en base a cuat ro n i v e l e s ( 2 5 , - 5 0 , 75 y 92°C)
b) Se lecc ión d e l pH Óptimo de ext racc idn ent re cuatro - n ive l e s de pH ( 1 , 2 , 3 y 4 ) .
c) Determinación de rendimiento y porcenta je de metoxi-
l o s como c r i t e r i o s de cantidad y c a l i d a d de pect ina
ex t r a ída .
11.- Determinación d e l tiempo y volúmen de extracc ión - óptimas para l a ext racc ión de pec t ina .
al Se lecc ión d e l tiempo de extracc ión Óptimo entre cin-
' co n i v e l e s (30 minutos, 1 , 1 . 5 , 2 , 2 . 5 horas )
b ) Se lecc ión d e l volúmen de ext racc ión ( 6 0 0 , 700 , 800 , 9 0 0 , 1 0 0 0 1.1 Óptimos para cada 1 0 0 gms. de materia
pripia.
....
.... .
111.- Caracterización química de las pectinas
a) Determinación de humedad y cenizas en la pectina 02 tenida.
b) Determinación de la pureza de la pectina por la can
tidad de ácido anhidro uronico. c) Determinación de protectina, A. pectinicos y A. péC
tico. d) Deeerminación de enzimas pécticas (pectin esterasa
y poligalacturonasa)
1v.- Caracterización física de la pectina.
a) Determinación de los grados sacarométricos (grados - S A G ) -
b) Determinación de la velocidad de geiificación.
c) DeterminaCiÓn del tiempo, temperatura y fuerza de ga iif icación.
V.- Tratamiento estadístico de los resultados
VI.- comparación del rendimiento y calidad de la pectina
obtenida con la pectina comercial de importación.
.
8. - L ITER ATUR A C I T A D A .
B I B L I O G R A F I A
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c e and Technology. Kumasi, Ghana (1984)
JOSE LUIS ACEVES MONDRAGON Tel.: 2.71.55.91 Tel.: 5.39.29.99 Matrícula: 81337140 Matrícula: 80223970
MA GUADRLUPE CEJA MOLINA
JORGE ARCXlT TORRES Tel.: 5.57.38.39 Matrícula: 81338265
CLAVE: CARRERA:
TRIMESTRE: KlRAs SFMANA: LUGAR DONDE SE LLEVO A CABO:
r FE(3EA DE INICIO: FECHA DE TEIpiIINACION: NaMBRE DEL " T O R EXTERNO, PUEsrO Y ADSCRIPCION: TITüiO:
M4 DE JESUS LEON ROSAS Tel.: 5.67.77.79 Matrícula: 79335734
23-2-65-86 INGENIERIA DE LOS ALIMENTOS 87 - O 20 (Veinte) ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLOGICAS DEL INSTlTiJIü POLI'iECNICD NACIONAL, EN
Proiongación de Carpi0 y Plan de Ayala Col. Sto. T d s , kico, D.F. 14 de Julio de 1986. 14 de Febrero de 1987. 1% MIGUEL i¿O(osALES DOMINGUEZ Jefe del Depto. de Ingeniería Bioquhica
EL DEPARTAMBOO DE INGENIERIA BIoQvD!ICA
MTRACCION Y CARACERIZACION DE LA P K - TINA DE TUOCO'IE CASCARA DE LIM3N
A L U M N O S
M4 GUADALUPE CEJA MlLINA
1
Jefe del Depto.de 1%. Bioquhica /ENCB.IFN y Director del Proyecto
Asesor del Proyecto+'
A
I. DETERMINACION DE LAS CONDICIONES OPTIMAS DE EXTRACCION Y CARACTERIZACION FISICOQUIMICA DE LA PECTINA DE LA - - CASCARA DE LIMON (Citrus aurantifolia)
I N D I C E
INDICE DE CUADROS................................................ 1-2 INDICE DE FIGURAS................................................ 3-4
5
6
11.1 COMPOSICION Y PRODLCCI@J DEL FRUID................... 6 11.1.1 Camposici6n qhica del Lim6n ...................... 6 11.1.2 Principales Estados que producen Lim6n Agrio.. . . . . . 7 11.1.3 Fmducci6n de iim6n y exportación de cáscara.. . . . . . 9
I. RESIMEN...................................................
11. INTRODUCCION... ...........................................
- 8
13 13
11.2 PECTINAS. ............................................ 11.2.1 Nomenclatura.. ..................................... 11.2.2 Substancias Pecticas ............................... 13-14-15 11.2.3 Mecanismo de Fomci6n del Gel de las Pectinas.. . . . 19 11.2.4 ~~asificación de las Pectinas.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 11.2.5 Manufactura de Jaleas .............................. 21-22 11.2.6 Fmcibn de las Pectinas en las Plantas.. . . . . . . . . . . . 24- 25
26 11.3 OBTENCION DE U S PECTINAS A NIVEL INDUSTRIAL.. . . . . . . . 11.3.1 Preparación y Acondicionamiento de la materia prima 26 11.3.2 Conversión de la F’rotopectina en Pectina Soluble.. . 27 11.3.3 Filtracibn del Extracto.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 11.3.4 Concentracibn.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 11.3.5 ~recipitaci6n de la Pectina.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 11.3.6 Purificación y secado.. . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 11.3.7 Estandarizacibn.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 11.3.8 Envasado ........................................... 29-31-32
11.4 ESPECIFICACIONES DE CALIDAD PARA PECTINAS POLVO... 33 Pectinas para la Industria Alimenticia ............... 33 Pectinas para la Industria Farmackutica .............. 34
35 11.5 EXPORTACION E IMPORTACION DE PECTINA EN MEXICO.......
111. OBJETIVOS 33
N. JUSTIFICACION 38
Página
V. MATERIALES Y m m .... . ..... .. . .... ... .. .. . . .... . ..... .. V.l MATERIA PRIMA.... ..................................... v.2 MATERIALES............................................ v.3 E Q U I P O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
v.4 METODOS............................................... V.4.1 Extraccibn de Pectinas.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.4.2 Análisis Proximal.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.4.3 üetenninacibn de Peso Equivalente y del Contenido de
Metoxilos ........................................... V.4.4 Detenninacibn de la Pureza de las Pectinas.. . . . . . . . . V.4.5 Fraccionamiento y Caracterizacibn de las Substancias
Pecticas ............................................ V.4.6 Tiempo y Velocidad de Gelificacibn.. . . . . . . . . . . . . . . . . V.4.7 Evaluacibn de la Viscosidad en diferentes Geles.. . . . V.4. U üeterminacibn de los grados sacarmétricos.. . . . . . . . .
39
39 39 39 40 40 42
42 43
43 43 44 45-46
VI. RESULTADOS OBTENIDOS ..................................... 53
. VII. DISCUSION ................................................ 47-48
VIII. coNcLus1oNEs ............................................. 83
IX . BIBLIO GRAFIA............................................. 86-97
J e-*- - o1
INDICE DE CUADROS
pagina
1. OOMPOSICION PROXIMAL DEL LCKIN AGRIO (CITRUS AIIRANTIIOLIA). . 10
2. CDWOSICION QUIMICA DE LA CASCARA DE LIMIN (CITRUS A M I - FOLIA) ...................................................... 4 9
3. EFECM DE LA TWER4TiJRA EN EL RENDIMIENRI Y WIDAD DE LA PECl'INA EXTRAIDA DE LA CASCARA DE LIMIN. .................... 51
4. E F E m DEL TIEWO DE EXIRACCION EN EL RENDIMIEIW Y WIDAD DE LA PECl'INA EXTRAIDA DE LA CASCARA DE LIMIN ............... 60
5. EFECiü DEL WLIBIEN DE EXTRACCION EN EL RENDIMIENIY3 Y CALIDAD DE LA PECl'INA EXTRAIDA DE LA CASCARA DE LIMIN.. ............. 62
6. CONDICIONES OPTIMAS PARA LA EXTRACCION DE LA PECTINA DE CAS-
CARA DE LRKIN... ............................................ 64
7. EFECIU DEL ACIIX) OXALICO EN LA CANTIDAD Y CALIDAD DE LA PEC- TINA EXTRAIDA ................... ..: ......................... 67
8. CANTIDAD Y CALIDAD DE LA PECTINA EN TRES EXTRACCIONES.. ..... 68
9. CARACl'EñIZACION DEL O;IMPORTPMIENIY3 RlDiDGICO DE LA PECl'INA DE LIMN CON DIFERENTES CARGAS DE AZUCW.. .................. 73
10. D€i'ERMINACION DE VISCOSIDAD CON DIFERENTES CARGAS DE AZUCAR, MANTENIEMX) LA CONCENi'RACION DE PECl'INA Y pHs CONSTANES.. .. 74
ll., DETEFMINACION DE VISCOSIDAD CON DIFERENTES CONGE"RACI0NE.S DE PECTINA, MAhTENIEMX) LA (XING%?TMCION DE AZUCAR Y pH - - C O N ~ ~ E S . ................................................. 75
12. DETERMINACION DE VISCOSIDAD CON DIFERENTES pHC, iWENIEMX)
CONS"KES LA CANTIDAD DE AZUCW Y PECl'I NA...... i........... . 76
02
pagina
13. DETERMINACION DE LOS O S FUERZA DE LOS GELES FORMADOS - ODN DIFERENTES CARGAS DE AZUC4R.. ............................ 7 7
14. DETERMINACION DE LOS O S FUERZA DE LOS GELES K)Rh'UiK)S ODN DIFERENTES C0NG"RACIONES DE PECTIN4 ........................ 79
15. DETEPX1:NACION DE (;RADOS S A C A R O ~ I C D S DE LA PECI'INA DE LI- hDN.. ......................................................... 82
INDICE DE FIGURAS
pagina
1. PRODUCCION DE LIMlN AGRIO EN MEXIO.. ........................ 11
2. EXPORTACION DE CASCARA DES-IIDMTADA .......................... 12
3. ESTRUCWRA QUIMIC4 DEL ACIW PECi'IO ......................... 16
4. CLASIFICACION DE LA PECTINA SEGUN SU OONENIDO DE hEXOXIi0.. . 17
5. GELIFICACION DE PECTINAS DE ALTO Y BAJO ONENIW DE MEMXILO 18
6. RELACION DE PECI'IIt4, ACIW Y AZUCAR, PARAMETROS EN LA FORMA- CION DE LAS JALEAS. .......................................... 23
7. DIAGRAM DE FLWO DE LA EXTRACCION DE PECi'INA A NIVEL INDUS- TRIAL ........................................................ 30
8. EXPORTACION E IMPORTACION DE PECl'INA EN MEXI OO ............... 36
9. ExTRkCCION DE PECi'I NAS ....................................... 41
IS 10. aDMPOSICION QUIMICA DE LA CASCARA DE LIEON.. ................. 50
11. EFECI'U DE LA TFMPERATORA EN EL RENDIMIENIU Y CALIDAD DE LA - PEmINA EXTRAXDA DE LA CASCARA DE LIMDN ...................... 5 2
12. EFECI'U DE LA mPERATIJRA EN EL RENDIMIENIU Y CALIDAD DE LA - PECTINA OBTEN1 IU\ ............................................. 55
13. EFECM) DEL pH EN EL RENDIMIENTO Y CALIDAD DE LA PECI'INA EX- 56 TRAIDA .......................................................
14. EFECM) DEL pH EN EL RENDIEIIENIU Y CALIDAD DE LA PECi'INA EX- 57 TRAII1A .......................................................
04
15. EFECiü DEL TIEMPO DE EXTRACCION EN EL RENDIMIENiü Y WIDAD DE LA PEOINA EXTFUIDA DE LA CASCARA DE LIMDN.. ............. 6 1
16. 6WCiü DEL VüLüMEN DE EXTRACCION EN EL RENDIMiENII) Y CALIDAD DE LA PECTIN4 EXTRAIDA DE LA CASCARA DE L W N . . ............. 63
17. FRACCIONAMIENIY) E IDENTIFICACION DE LAS SUSTANCIAS PECi'ICAS EN LA CASCARA DE LIMON.. .................................... 69
.....
I. RESUMEN
El limón agrio mexicano es una variedad del género Citrus y especie Aurantifolia, que en nuestro pais se produce en prome - dio a razón de 200 mil toneladas por año. Se utiliza principal - mente para la extracción del jugo y a la cáscara se le extraen los aceites esenciales y al residuo que queda, se le utiliza co- mo forraje. Este subproducto puede ser utilizado como materia t
prima para la extracción de pectina que es una substancia de im - portación en nuestro pais ampliamente utilizada en la Industria Alimentaria, Farmacéutica y de Cosmkticos.
I La cáscara de limón utilizada provino de un huerto situado en el Municipio de Apatzingan en e% Estado de Michoacán. Se des hidrató y después fue sometida a molienda. A la materia prima - obtenida se le determinó análisis proximal y mediante un diseño factorial se seleccionaron las condiciones Óptimas de Temperatura, pH, volumen y tiempo de extracción. Se estudió el efecto del 6- cid0 oxalic0 en la extracción, así como el rendimiento y calidad de la pectina en tres extracciones. Se determinaron en la pecti na extrafda las fracciones pecticas y con diferentes cargas de - azúcar, de pectina y pHs se evaluó la viscosidad en geles elabo- rados con pectina comercial y a la obtenida en el laboratorio. La pectina obtenida se comparó con la comercial y con la norma - oficial de especificaciones de calidad para esta substancia.
-
-
I' f
Las condiciones Óptimas para la extracción de la pectina- de la cáscara de limón son: T = 8 5 O C , pH = 1.0, tiempo de extrac- ci6n de 1.5 horas y un volumen de extraccihn del 80%. En tales condiciones se logra el máximo rendimiento ( 2 8 - 2 9 % de pectina en base seca) y una calidad adecuada (8 .5 -9 .0% de metoxilo). La - - pectins de limón obtenida tiene un comportamiento semejante a la pectina comercial al elaborar geles con diferentes cargas de a- zúcar, pH y pectina, tiene un poder de geiificación de 220"SAG y
cumple con las especificaciones de calidad para pectina de uso comercial, por io cual seria conveniente realizar el escaiamien- to a nivel piloto de tal proceso.
06
INTRODUCCION
El iim6n mexicano es una variedad del género Citrus que en realidad es una lima agria, pero en nuestro medio se conoce con el nombre de limón, planta que pertenece a la familia de ' las Rutáceas, y al género Citrus, nombre científico según Swin- gle,Citrus aurantifolia.
Es un arbusto o árbol de poca altura, 3 a 6 metros; su - crecimiento es desordenado, de consistencia leñosa, con ramas espinosas y muy numerosas, creciendo demasiado juntas princi- palmente en el centro del árbol, l a s espinas son pequeñas, agE das y muy numerosas, la corteza es de color castaño, los bro- tes pequeños son de color verde claro, llegando a obscurecerse con la edad. Las hojas son elípticas, de color verde lustroso con el borde ligeramente dentado, peciolo marginado, flores pe- queñas, nacen en racimos axiales y en números varían de 3 a 10 ;
cáliz pequeño de 5 6 4 skpalos leñosos en punta, carola blanca en s u interior, e igualmente en la parte exterior, pétalos en número de 4 a 5 oblongos, carnosos, estambres pequeños y nume- r o s o s de 20 a 25 unidades en haces; el ovario tiene diez 16bu- los más o menos, el fruto es esférico con pezón de color amari- llo claro maduro de un modo irregular durante todo el año, cás- cara delgada y de color verdoso, s u pulpa es ácida, pelos jugo- sos y terminación en punta. (47).
7
.I.
COMPOSICION QUIMICA DEL LIMON
Composición química proximal de la pulpa de cítricos des- hidratada en base seca, según Ramírez(l979) y Vaquero (1980).
COMPONENTE
Extracto Etéreo Protefna Cruda Cenizas Fribra Cruda E.L.N. Ca P
RAMIREZ (%]
2.12 7.16 6.55 12.58 71.57 2.36 0 . 4
VAQUERO (%)
4 . 4 0 5.70 7.0 26.90 56. O 1.0 o. o5
: -.,- _ _ , - w c w -.,..,..,...... i ---.. _I__
07
PRINCIPALES ESTADOS QUE PRODUCEN LIMON AGRIO .EN LA REPUBLICA MEXI CANA
ESTADO
Col ima Michoacán Oaxaca Veracruz Guerrero México Tamaulipas
SUPERFICIE EN (Ha)
23,425 12,514 6,203 5 , 798 5,581 2,965 1,853
PRODUCCION ANUAL (Tons)
23,497 96,624 61 , 640 49,690 30,984 16,364 7,139
Fuente: D.G.A. 1980
Las tierras que se consideran más adecuadas para este cul- tivo, son planas o ligeramente onduladas, pudiendo extenderse t
cdnsiderable distancia a la costa. El cultivo del Limón es po- sible en un terreno inclinado, siempre y cuando la conservación de suelo sea buena y los árboles sean plantados en terrazas y abonados químicamente con estiércol.
Si las plantaciones se hacen verticalmente en los valles, debe procurarse que éstos se encuentren expuestos al sol y bien protegidos de los vientos. Las mejores cosechas son en suelos
I . ricos en latitudes de 300 m. en adelante hasta 1,000 a 1,200 m. de altura sobre el nivel del mar con una precipitación pluvial bien distribuida.
Los limones pueden cultivarse bajo condiciones muy varia- bles, siempre y cuando la precipitacibn sea suficiente. La tem- peratura media deberá ser aproximadamente de 23°C.
Los semilleros deben hacerse en un lugar bien protegido y bien drenado. Las semillas se siembran en un semillero o alma cigo en lheas separadas de 15 a 20 crns. entre semilla y semilla y la separación de las líneas es de unos 25 crns. a una profundi- dad de 2 a 3 crns. Cuando la época de lluvia se ha declarado, es cuando se debe hacer la siembra.
-
. . ./
O8
Dentro de los factores que intervienen en la producción del LIMON, están comprendidos l o s que se relacionan con las - condiciones ciimatoi6gicas de las distintas regiones en las que se encuentran las plantaciones de este cultivo, además de tomarse en cuenta io que se refiere a los suelos en los que se asientan dichas plantaciones.
Los factores de la temperatura y humedad son importantes desde el punto de vista industrial, porque debido a ello, varía el contenido en aceites esenciales de LIMON, si las condiciones son muy secas, ésto es falta de humedad en el medio ambiente, - la cantidad de aceites disminuye debido a que los principios a- romáticos son volátiles, si hay un exceso de vapor-agua en la atmósfera; se favorece el desarrollo de enfermedades, hongos y ésto puede notarse si la plantación está cerca del mar.(47).
.
. . ./
En el cuadro No. 1 de la camposici6n proximal de lh6n agria podemos observar que los componentes en mayor proporciion son el agua y l os carbohidratos con un 90.3 % y un 8.1 O respectivamente .
Siendo el canponente m6s importante para nosotros los carbo- hidratos ya que las sustancias pecticas son un grupo de polisacáridos vegetales en los cuales el Ac. D-galactur6nico es el principal compo- nente .
Dentro de este grupo de carbohidratos,se pueden distinguir - +. varias clases : los ácidos pectfnicos son los polisácaridos que tienen
esterificado parte del k. D-galacturhico como ester metilic0,mientras que aquellos que no están esterificados se les conoce como ácidos pecti cos.
Las pectinas por definición son l o s ácidos pectinicos con di - ferente grado de esterificaci6n. (61)
La producci6n de lim6n agrio en M&ico a partir de 1979 ha ido , aunque en este lapso de tiempo ha habido pe- descendiendo hasta 1983
q u e ; ~ ~ incrementos, no se ha llegado a alcanzar una producci6n de arriba de las 450 mil toneladas . Un reflejo de esto l o tenemos en la exporta- cibn de cáscara de iimbn deshidratada la cual llego en 1979 a 2800 kg. y decrece hasta 1983 en el cual vuelve a incrementarse. Esto lo podemos observar en las figuras No. 1 y No. 2 . (57)
,.
CUADRO NO1 COMPOSICION PROXIMAL DEL LIMON AGRIO (CITRUS AURANTIFOLIA)
HUMEDAD
PROTEINA
I COMPONENTE 90.3
0.6
PORCENTAJE I
TOTALES 8.1 I HIDRATOS DE CARBONO
1 FIBRA 0.6 FIBRA 0.6
CENIZAS 0.4 I CENIZAS 0.4 I
REF.: Tabla de composici6n de Alimentos para uso en América Latina INCAP y CINDN (1964)
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O O O O N 4
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P E C T I N A S
La palabra "pectina" se deriva del Griego "Pektos que significa "solidificar". La pectina fue descubierta por Vau- quelin en 1790, pero no fue caracterizada sino hasta 1825 por Bracannot, quien describió a esta substancia como el principal agente gelificante en las frutas y le llamó "Pectins", Braca- nnot descubrió que la pectina era la sustancia responsable de la formación de jaleas cuando se calentaba a ebullición la fru - ta con azfkar. También evidenció que además del azúcar era ne - cesario un pi-i adecuado para la formación del gel y que se re- quería una pequeña cantidad de ácido para hidrolizar los pecta - tos durante la elaboración de jaleas.(60).
NOMENCLATURA
Debido a la amplia confusión que se había creado en cuan- to al manejo de diferentes conceptos para describir a las cus-
tancias pkcticas por distintos investigadores, la Sociedad Quf - mica Americana decidió en 1927, estandarizar una nomenclatura para nombrar a estas sustancias y en 1944 esta nomenclatura fue revisada y ampliada. El concepto "pectina" fue entonces defi- nido como aquellos ácidos pectfnicos capaces de formar un gel estgndar cuando se combinaban en proporciones adecuadas con
+. la fruta, azúcar, agua y ácido.
A continuación se describen las definiciones adoptadas en ese tiempo y que son utilizadas aún en la actualidad:
SUSTANCIAS PECT1CAS.- Son los compuestos derivados de los carbohidratos de naturaleza coloidal que se obtienen de las plan - tas y que contienen como unidad básica de su estructura el áci- do anhidrogalacturónico, el cual al unirse a otras moléculas si - miiares forma una cadena de ácido poiigaiacturónico. Los gru- pos carboxilos de esta sustancia pueden estar parcialmente este - rificados por grupos metilos y parcialmente o completamente neu - tralizados por una o más bases.
14
PROTOPECTINAS.- Son sustancias insolubles en agua y que por hidrblisis dan pectina o ácidos pectfnicos. Son las sus- tancias pkcticas que primero se producen en las plantas y las que dan origen a las demás.
ACIDOS PECTINIC0S.- Son compuestos coloidales formados por ácido poiigaiacturbnico, el cual tiene sus grupos carboxi- l o s parcialmente esterificados. Los ácidos pectfnicos bajo - - condiciones adecuadas son capaces de formar geles en agua con azúcar y ácido, o si tienen un contenido bajo de metoxilos, el gel l o formarfa con ciertos iones, manteniendo el pH y canti- dad de agua adecuados. Las sales de l o s ácidos pectfnicos se les llama pectatos.
PECTINAS.- Son los ácidos pectfnicos solubles en agua y parcialmente esterificados por grupos metoxilo y con diferente grado de neutralización y que son capaces de formar geles con azGcar, ácido y agua bajo condiciones controladas.
La pectina está formada por moléculas de ácido D'galactu- rbnico en unidades con configuración piranosida que se unen me - diante enlaces glicosidicos X1-4.
La configuracibn y estructura química del ácido péctico - L.
se muestra en la figura Na 3 .
ACIDOS PECTIC0S.- Es un término aplicado a las substan- cias pkcticas compuestas por ácido poiigaiacturónico y en don- de los grupos carboxilos se encuentran libres de grupos metoxi lo que l o s esterifiquen. Las sales de los ácidos pkcticos son llamados pectados.
-
ENZIMAS PECT1CAS.- Son substancias de naturaleza protef- ca que hidrolisan substancias pécticas a compuestos más simples.
PROTOPECT1NASA.- Es la enzima que convierte la protopec- tina en productos solubles. E s también llamada ''Pectosinasa" y
15
" Prope c t in as a" . PECTINESTERASA (PE) 0 PECTIN-METIL-ESTERASA.- Es la en-
zima que cataliza la hidrólisis de los enlaces ésteres de los ácidos pectfnicos para dar metanol y ácido pkctico.
POLIGALACTURONASA (PG) O PECTIN-POLIGALACTUR0NASA.- ES ' la enzima que cataliza la hidrblisis de l o s enlaces ésteres de los ácidos pectfnicos para dar metanol y ácido pkctico.(60,61
O
17
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
O
.,Poligaractu- IGnnplemento eseterii :ronido If icado ) Pectina en cita regi6n solo pos
Pectinas
Límite inferior.
'ectina de bajo mtenido en me- toxilos.
- Acido péctice
Pectinatos de al. to contenido en metoxilos (ácido: o neutros)
para la pectina HF
Pectina de bajo contenido en 'me- toxilos.
- Pectatos __
.es te6ricamente
kid0 péctico. Este término solo es co- rrecto si los grupos carboxilo sin esteri- ficar es& libres.
FIGURA No 4 QASIFICACION DE LA PECTINA SEGUN SU CONI'ENIM) DE ME'DXILO
1 R
FIGURA No 5 GELIFICACION DE PECTINAS DE ALlü Y BAJO Ci”ID0 DE METOXILO
GEL DE PECTINA-AZW-ACID0 (Püi3IE.S DE HIDROGENO)
GEL DE PECTIN4 DE BAJO METOXILO (PUE”E DE MElbXILO)
19
MECANISMO DE FORMACION DEL GEL DE LAS PECTINAS
La pectina de grado comercial por s í sola, únicamente se dispersa en el agua formando un sol coloidal viscoso que geli- ficará en presencia de la cantidad adecuada de azúcar y ácido.
Una soiucibn acuosa de 0.3 a 0.6% de pectina no gelifica - rá aún si se enfría, pero si el pH se ajusta entre 2.0 y 3.5 y el azúcar se encuentra presente en un 60 a 65% del peso total, gelificará rápidamente a una temperatura cercana a la de ebulli - ción. La formación de este tipo de gel depende de la deshidra - taci6n y de la neutralización de las cargas eléctricas de las moléculas de pectina altamente hidratadas y cañoidalmente dis- persas.
Las micelas de pectina tienen una carga negativa en soiu- ciones ordinarias y las cadenas de pectina cuando gelifican se mantienen unidas por enlaces de hidrbgeno o atracciones electros - táticas. Para que la formación del gel ocurra, debe estar pre- sente un agente deshidratante como el azticar, alcohol o glicerol en un 50% del peso superior y el pH se debe mantener por abajo de 3.5 Se cree que los enlaces de hidrógeno en las sustancias- pkcticas se presentan entre los grupos hidroxilo del C2 y el C3 y es más efectivo a pH 3.0
I, .
El mecanismo de formación del gel con alto contenido de - sólidos para la pectina de alto metoxilo ha sido investigado por varias décadas. no de gelificacibn en las siguientes suposiciones:
Olsen, en 1934, bas6 su explicación del fenbme -
1.
2. El azúcar actúa como un agente deshidratante. J. Los iones hidrógeno del ácido reducen las cargas negativas
La pectina es un coloide hidrofflico cargado negativamen- te.
de la pectina y de esta manera, permiten la coalicibn de las moléculas y su interreiación. La velocidad de deshidratación y de precipitación aumenta 4 .
20
al incrementar la concentración de iones hidrógeno. La deshidratación de la pectina requiere de cierto tiempo antes de llegar al equilibrio, de aquí que la pectina ten ga diferentes tiempos y temperaturas de gelificación. La máxima dureza del gel se alcanzará hasta el equilibrio.
5.
-
6.
La formación del gel se origina por la formación de puen - tes de hidrbgeno entre los grupos carboxilo de la macromolkcu- la y asimismo entre los grupos metoxilos de las moléculas veci nas. A h las pectinas altamente esterificadas contienen algu- nos grupos carboxilos libres. Si los grupos carboxilos están disociados, las fuerzas electrostáticas repulsivas entre éstos son capaces de impedir el arreglo, de aquí que es necesario la disociación bajando el pH a valores de 2 . 3 a 2.6 entre más alto el grado de esterificación, mas imprescindible el uso del ácido.
-
( 5 4 ) - CLASIFICACION DE LAS PECTINAS
Todas las sustancias pécticas son polímeras del ácido po- ligacturónico y pueden ser diferenciadas por el grado de susti- tución de l o s grupas metilos que se encuentran esterificando los carboxilos de las pectinas.
Si todos los grupos carboxilos de los ácidos pectínicos - estuvieran esterificados, la proporción de metoxilos sería del 1 6 . 3 2 % y ya no sería un hcido, sino un kster, pero no ha sido - obtenido en la práctica. Por lo tanto, las pectinas ordinarias poseen valores superiores al 7 % de metoxilo. Las pectinas cuyo contenido de metoxilo oscila entre el 7 y 14% son de alto conte nido de metoxilo y gelifican con alta concentración de azúcar - aumentando su poder gelificante conforme el contenido de metoxi - los es mayor. Las pectinas cuyo grado de esterificación es me- nor del 7 % se conocen como pectinas de bajo contenido de meto- xilo y para gelificar, únicamente requieren de iones de calcio. En la Figura Nu 4 se muestra el mecanismo de geiificación de - las pectinas. ( 5 3 ) -
w.
-
El grado de metoxiiaki6n es un término ampliamente utili-
21
zado en la industria, y por cual McCready y Owens en 1954 rea- lizaron una división de las pectinas en tres grupos dependien- do de su velocidad de gelificación.
1. PECTINAS DE RAPIDA GELIFICACION 2. PECTINAS DE GELIFlCACION LENTA 5. PECTINAS DE BAJO METOXILO
Para la pectina de rápida gelificacibn se debe tener un grado de esterificación del 7U% o mayor, para la pectina de ge - iificación lenta se debe tener un grado de esterificacibn (GE) entre el 50% y el 7ü% y para la de bajo contenido de metoxilos un GE DEL 50% 6 más bajo, tomando como el 100% de GE el 14% má- ximo posible de esterificación como grupos metoxilos en una sus
tancia pectica. ( 3 6 ) ( 5 6 ) -
Existe una clasificación más simple en la que se conside- ran únicamente dos grupos de pectinas:
1. PECTINAS REGULARES.- Las que requieren azúcar y 'ácido
2. PECTINAS DE BAJO METOXILO.- Las que contienen un porcen- para lograr la gelificación en condiciones normales.
taje de metoxilos inferior al 7% y que requieren calcio para lograr la gelificación.
La clasificación de la pectina según su contenido de me- toxilos se representa en la Figura No 5. (68)
MANUFACTURA DE JALEAS
Son cuatro las substancias necesarias para la preparacibn de fruta-pectina, ácido, azúcar y agua. La relación entre es- tos componentes se muestra en la Figura N' 6 .
Bajo condiciones ideales, las frutas usadas en la prepa- ración de jaleas deberán contener suficiente pectina y ácido - para producir un producto satisfactorio. Sin embargo, las fru -
22
tas usadas en la preparación de jaleas deberán contener Sufi- ciente pectina y ácido para producir un producto satisfacto- rio. Sin embargo, las frutas varían ampliamente dependiendo del tipo de fruto, madurez, factores climaticos y almacena-- miento. La acidez, el valor de pH, el contenido de pectina y de sólidos solubles del lote de jugo es determinado por a- nálisis y las deficiencias en contenido de pectina son reme- diadas por adición de pectina comercial. Usualmente la pec - tina en polvo es mezclada con 10 veces s u volumen en azúcar seca, anteramente mezclado, y entonces se adiciona jugo. Es- to asegura la distribución uniforme y minimiza problemas de hinchazón (amontonamiento). El azúcar junto con la pectina se adiciona al jugo y se procede a la concentración por calen tamiento a ebullición prolongada. Si se realiza la concentra ción al vacío, se obtienen productos de mejor calidad que los concentrados a’ presión atmosférica. ( 4 7 )
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23
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24
FUNCION DE LAS PECTINAS EN LAS PLANTAS
Las sustancias pécticas, junto con la celulosa y ei aimi- dón, son los compuestos estructurales de todas las plantas ver des. Se les encuentra en frutos y vegetales y en los cereales se les ha encontrado como trazas en donde tienen con relación a su estructura poca importancia.
-
La pectina es un compuesto estructural de todas las cklu- las vegetales y funciona como sustancia cementante en la iámi- na media. Se encuentra presente en varias formas moleculares: unida o no a proteínas y celulosa, metoxilada, etc. y su compo- sición depende de la morfología y estado de desarrollo de la - planta o el fruto, así como de su madurez. La química e inter- relación de estos materiales, (protopectinas, ácidos pectíni-- cos y pkcticos) no ha sido aún elucidada y es motivo de estudio por parte de varios grupos de investigadores de diversas partes del mundo.
La función de la pectina en frutos y vegetales es esencial mente para darle firmeza y retención de forma a los tejidos. - Las pectinas también juegan un papel importante en el control y movimiento del agua a través de los tejidos conductores. La - acción de las pectinas como sustancia intercelular en las plan- tas es similar a la acción del colágeno en los tejidos animales. La protopectina es la sustancia insoluble en agua, precursor de la pectina y es especialmente abundante en frutos inmaduros. El proceso normal de maduracibn, involucra cambios hidrolíticos en la pectina, siguiendo por desmetoxilación y despolimerización' enzimática de la pectina la conversión a pectatos y eventuaimen - te a ácidos y a h a r e s de una, dos y tres unidades monomkricas.
-
*I..=
De igual forma que la naturaleza ha provisto de un sistema enzimático a los vegetales para hidrolizar las pectinas, también ha dado al sistema digestivo humano un sistema enzimático para' digerir las pectinas que normalmente se ingieren en la dieta a través de los vegetales. Este mecanismo e s completamente dife-
25
rente ai que se lleva a cabo para hidrolizar los hidrocoloides derivados de plantas marinas. Tanto los exudados de algunos - arbustos (ácido aldobionico), como los extractos de algas mari nas (poliuronidos) son muy resistentes al ataque hidrolftico. Las sustancias pecticas en contraparte, son fácilmente hidroli- zadas por la digestión.
-
En general, las pectinas de los frutos en estados tempra- nos del desarrollo son completamente metiladas y de un alto pe so molecular. Durante el crecimiento del fruto y su maduracibn las enzimas pecticas hidrolizan la pectina hasta polfmeros de cadena corta con bajo contenido de metoxilos, alto contenido - de grupos carboxflicos y de bajo peso molecular. Debido a que el proceso de maduración es contfnuo, es conveniente realizar la extraccibn de la pectina cuando se tiene un alto contenido de metoxilos y alto peso molecular. (60).
-
I. - ..._XI-._-- -.- 1_
26
OBTENCION DE PECTINAS A NIVEL INDUSTRIAL
La fabricación de pectinas es un proceso complicado y caro que consiste a nivel industrial, de los siguientes pasos:
1. 2. 3.
4 .
5. 6 . 7 . 8.
Preparación y acondicionamiento de la materia prima. Conversión de la protopectina en pectina soluble. Filtración del extracto. concentración. Precipitación de la pectina. Purificación y secado. Estandarización. Envasado.
1. PREPARACION Y ACONDICIONAMIENTO DE LA MATERIA PRIMA
Son aplicables muchos tratamientos preparativos y éstos de - penden de la materia prima a utilizar. Van desde el corte o la molienda hasta el secado. Primeramente se corta o se muele la corteza y se lava copiosamente a manera de lixiviacibn, para e- liminar pigmentos, azúcares, ácidos, principios amargos y demás sustancias que interfieren en la extracción de la pectina. Ge- neralmente se fectfía con agua, aunque algunos materiales como el bagazo de manzana requieren de una iixiviación con hexano - para la remoción de ceras contenidas en la fruta si se requie - re reducir el tiempo de extracción, mejorar la calidad del pro - dueto y aumentar el rendimiento.
*-.
La preparación de la materia prima puede, en un momento - dado, definir el rendimiento y la calidad del producto. Entre otros tratamientos usuales se encuentran el escaldado, el seca do y la molienda del material.
-
El escaldado tiene la función de inactivar enzimas tales como pectinas o pectinesterasas, que, de no inactivarse, son capaces de causar una despoiimerización o una desesteiificación de las sustancias pecticas.
. .
27
El secado permite que l a materia prima se almacene conser- vando sus propiedades y un mejor volumen.
L'a molienda favorece la difusión de las substancias extrac - toras al lograr una mayor área de contacto. (22,23,25,28)
- 2. CONVERSION DE LA PROTOPECTINA EN FECTINA SOLUBLE
La protopectina se encuentra presente en las frutas y ve- getales inmaduros, como un material insoluble, de tal manera - que la solubilizaci6n requiere de una hidrblisis ácida.
La conversión de protopectina en pectina se denomina común - mente "extracción" y se puede efectuar con varios ácidos mine- rales tales como sulfuroso, sulfúrico, clorhídrico o nítrico. Por otro lado, para la producción de pectina de manzana, el bci - do cítrico se ha utilizado como agente extractante. (48).
El tiempo y la temperatura de extracción varían dependien - do de la facilidad de extraccibn y de la concentración de áci- do, con pH de 2.0 y temperatura de 80 a 100 por 60 minutos son condiciones suficientes para algunos materiales. El rendimien - to final depende de la combinación apropiada de tiempo-tempera - tura-pH-proporci6n de fruta y solución extractora. La hidróli - sis se verifica en medio ácido. El proceso de extracción debe realizarse de tal manera que el recipiente que contenga el ma- terial sea inherente al ácido, ya que cualquier traza de meta- les impedirá la precipitación de la pectina. El calentamiento facilita la difusión y baja la viscosidad de la soiución.(48)(25)
f +-
El uso de un proceso de extracción adecuado determina el rendimiento y calidad de la pectina. Un mismo lote puede ex- traerse dos y hasta tres veces, el rendimiento va en aumento., La materia prima se hace hervir bajo las condiciones de extrac ción adecuadas, se separa la fase sólida prensándola, se repi- te la operacih hasta tres veces y el extracto se precipita co mo tal o se concentra previamente.
-
-
En ciertas ocasiones, la extraccibn se efectúa como sales, por ejemplo, en la produccibn de pectina de algas marinas, el ' agente extractante es una soiucibn de oxalato de amonio al 0.1%
3. FILTRACION DEL EXTRACTO
A fin de eliminar sblidos y materiales suspendidos, se lle - va a cabo una sedimentacibn o una filtración y una cetrifuga-- cibn del extracto para obtenerlo libre de impurezas y apropiada - mente claro. A esta soiucibn se le añade tierra de infusorios y un agente decolorante (S02, carbón de madera en polvo), y se pasa a través de un filtro prensa.
c.
4 . CONCENTRACION
Se concentra un liquido clarificando hasta1/4 6 1/5 de su
volumen, utilizando evaporadores de múltiple efecto y la tempe - ratura no debe pasar de 50°C.
5 . PRECIPITACION DE LA PECTINA
La precipitacibn se logra de dos maneras: como un pectina- to salino o en disolventes como etanol, metanol, isopropanol o
acetona.
c.
La precipitacibn salina se puede efectuar con sales de co- bre combinado con aluminio o aluminio combinado con cloro, sien do el mejor rendimiento el que se obtiene con las mezclas.
-
La otra forma de lograr la precipitación es añadiendo al - extracto, suficiente disolvente (metanoi, etanol, isopropanol o acetona) para causar la insoiubilizacibn de la pectina. Como - resultado Se obtiene un precipitado gelatinoso que al lavarlo con alcohol adicional, queda libre de solutos indeseables y si- multáneamente se deshidrata. El exceso de alcohol se elimina t
por prensado. Se puede decir que el uso de disolventes tiene - ciertas ventajas sobre el uso de las sales, ya que l o s primeros pueden recuperarse por purificacibn.
29
La precipita~i6n salina se explica como una fiocuiaci6n I
coloidal de las micelas de pectina cargadas negativamente causa - das por las cargas positivas de las sales metálicas.
6. PURIFICACION Y SECADO
La pectina precipitada se filtra, se lava con etanol, se escurre, se prensa y se seca a 6OoC, se deja enfriar, se tri-- tura en un moli'no de martillos y está lista para envasarse.
7. ESTANDARIZACION
Las pectinas producidas comercialmente se evalúan princi - palmente por el grado de la jalea (OSAG). El grado de la jalea se calcula p o r los gramos de azúcar que gelifica un gramo de - pectina, entonces, una pectina que tiene 2OO0C SAG siginifica que por cada gramo de pectina se logran gelificar 200 g. de azG car.
-
8. ENVASADO
La pectina obtenida se puede envasar en polvo o líquida. La pectina en polvo presenta mayores ventajas, ya que es más - estable, fácil de transportar y almacenar. En la figura No 8 ,
de pectina a nivel industrial. (36) ( 4 7 ) C^ se representa el diagrama de flujo del proceso de extracción '
/I.
30 FIGURA No 7 DiAíWMA DE W O DE LA -ION DE PECIINA A NIVEL
INarsTRIAL
AC0M)ICIoNAMI~ DE LA MATERIA PRIM4
I I- I
FILTRACION
+ CONC-ION
(Evaporador de Soxtuple efecto)
CON ALUHOL
+ I ELIMINACION DE AGUA I
z ESTANDARIZACION
31
USO DE LAS PECTINAS EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
El mayor uso que se le dá a las pectinas es en la elabo- ración de ates, jaleas y mermeladas, que son productos que se elaboran por una mezcla entre la fruta, azGcar, agua y pectina y que dicha mezcla se concentra por evaporización hasta 65% 6 más sólidos solubles.
Se ha estimado que del 85-95% de la pectina total se des tina para la elaboración de ates, jaleas y mermeladas y el por - centaje varía de una región a otra y del tipo de productos que elabores.
-
.I..
La pectina tiene el mismo valor calórico que el de la sa carosa, y además la pectina imparte viscesidad y dá cuerpos a diferentes jugos de fruta, por lo que es utilizada en pequefias concentraciones en tales productos. De acuerdo a lo anterior, también se ha utilizado la pectina en productos dietéticos y en frutas enlatadas.
-
La pectina ha sido utilizada en la elaboración de leches malteadas para darles cuerpo. En bebidas con chocolate mantie- ne una suspensión de s6lidos y para la elaboración del relleno de los "pudines" y en productos de imitación tipo flan. (52).
I c.
Las propiedades emulsificantes de las pectinas han permi tido de que sean utilizadas en la elaboración de mayonesa, sal sa y aderezo. Comparando las propiedades de emulsificaci6n de las pectinas con las gomas, tales como el traga canto, karaya y las obtenidas de la arabinosa, se encontró que las pectinas tienen propiedades emulsionantes comparables o superiores a ta - les como gomas.
- -
Las pectinas han demostrado su poder como estabilizantes en fresas congeladas, helados, merengues y diferentes productos de panificación. ( 5 3 )
32
USO DE LA PECTINA EN LA INDUSTRIA FARMACEUTICA
Se utiliza para el tratamiento de diarreas, como cicatri- zante existiendo en el mercado diversas preparaciones a base de pectina para combatir las hemorragias por inyecciones intra - venosas o subcutáneas, también se usa en caso de envenenamien- to debidos a ciertos metales tóxicos y se ha llegado a usar co - mo sustituto del plasma.
La pectina es utilizada en diferentes formulaciones far - maceuticas como excipiente y principios activos, tales como an - tibióticos, antidiarreicos, antihistamhicos, etc. i (52).
OTROS USOS DE LA PECTINA
Se utiliza en la elaboración de medios de cultivo en Mi - crobiología como pectato de sodio y de amonio, en perfumerfa- existen fórmulas de fabricación de jabones, lociones, cosméti - cos y pastas dentríficas que tienen pectina. Y , debido a és-
to, se mejoran las cualidades, tales como poder de absorción, textura y efectividad detergente.
La pectina se ha utilizado como recubrimiento de sacos *I
para envasar asfalto u otras materias adhesivas, en adición al latex productor de caucho se mejoran las propiedades de éste, y el pectato de nicotina tiene efecto tóxico en cierto tipo de larvas capaces de digerir celulosa. (52).
33
ESPECIFICACIÓNES DE CALIDAD gARA PECTJNAS EN POLVO
Las especificaciones de calidad según Kertz (1951), de - las pectinas para uso alimenticio, son diferentes a las pecti- nas para uso farmaceutico. A continuación, se enunciarán bre- vemente las especificaciones para ambos tipos de pectinas.
PECTlNAS PARA LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Este tipo de pectina deberá tener las siguientes carac- terfsticas de calidad:
COLOR Y OLOR AGRADABLE.- La.pectina deberá tener un color blanco amarillento y sin olor. Su aspecto al tacto deberá es- tar comprendido entre la malla 60 y 80.
I I
SOLUBIL1DAD.- La pectina deberá ser completamente solu- ble en 20 partes de agua, formará una solución coloidal opales cente, de fácil fluidez y será ácido al papel tornasol. Es in soluble en alcohol diluido y en otros solventes orgánicos.
- -
., . c. I
GRADO DE GELIFICACI0N.- Esta especificación es la más u- tilizada, el grado de gelificación indica la cantidad de azúcar que ocupa un kg. de esa pectina para formar una jalea adecuada que contenga el 65% de sólidos solubles. gelificación se utiliza el "Redgolómetro". Este método se basa en medir el tanto porciento de curvatura que tiene lugar cuando la jalea cuajada se seca de su envase y se coloca en posición - invertida sobre una placa de vidrio. Para ésto se usa el "Red- goiómetro" y una gráfica en la que, en la abcisa se obtienen - los tanto por cientos de curvatura y en la ordenada, la razón - de dividir el verdadero grado de la pectina entre el supuesto.
Para medir el grado de
El tiempo de geiificacibn nos indica la velocidad de for- mación del gel, dato que es aplicable tanto a al pectina como a la jalea. Generalmente las pectinas comerciales tienen veloci- dades de geiificación menores a 5 minutos, cuando esta determina -
34
ci6n se efectúa en condiciones normales de temperatura (24-26 "C) y de pH (2.8 - 3.0)
CONTENIDO DE METOXIL0S.- Para pectinas ordinarias, el - contenido deberá ser superior al 7 % de metoxilos y para pecti- nas de bajo contenido de metoxilos, deberá ser menor del 7 % de metoxilos. Para determinar el contenido de metoxilos se usa - un método, el cual tiene como fundamento un proceso de saponi- ficación.
PUREZA.- Debe contener un mínimo del 7 8 % de ácido anhi- drourónico libre de humedad y cenizas.(29) ( 5 2 )
PECTINAS PARA LA INDUSTKIA FARMACEUTICA
Las características de calidad de este tipo de pectina - son las siguientes:
Color y Sabof agradable Solubilidad en Agua Ausencia de Ingredientes Dañinos Contenido de metoxilos superior al 7 % Pureza de la Pectina Mínima de 96% (29)
EXPORTACION E IMPORTACION DE PECTINA EN MEXICO
Desde el año de 1978, México export6 pectinas principal- mente a los Estados Unidos y paises Europeos, llegando a expor tar en el año de 1985, 422,029 (cuatrocientos veintidós mil - - veintinueve kgs. brutos). Lo anterior se debió a que en 1958 se instal6 en Tecomán, Colima, una fábrica Danesa del consor- cio "Grinstad", empresa internacional de producci6n y exporta- ción de pectinas, y desde entonces dicha empresa se ha dedica- do a la extracci6n y exportación de pectinas obtenidas de la cáscara del limón que se produce en dicha región.
-
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Entre 1979 y 1984 en México hubo autosuficiencia en cuan to a la necesidad de pectina debido a que la fábrica de Colima cubría la demanda del mercado nacional, sin embargo, la deman- da por la pectina se increment6 en los Gltimos dos años debido a la gran cantidad de usos que diferentes industrias del área alimenticia, farmacéutica y de cosméticos, han dado últimamente en la gran diversidad de productos que elaboran, debido a lo - cual hubo en el año de 1985 una importación de 32,303 (treinta y dos mil trescientos tres kgs. brutos) de pectina, provenien- te de Dinamarca, Francia y Bélgica. (57).
-
I *-
I
La exportación e importación de pectina en México entre 1978 y 1985 se representa en la Figura No 7.
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FIGURA Ne' 8 EXPORTACION E IMPORTACION DE PECTINA EN MEXICO 36
MFORTACIOE W . B . ) 500,00(
400,000 <.._
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300 , O00
200.000 .,.,.
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1978 1979 1980 1981 1982 1983 1684 1985 . m
IMKIRTACION W . B . 1
50,000
40,000
30,000
20,000
10,000
1 .____. . .
3 7
O B J E T I V O S
Con el propbsito de aportar la informacibn básica para evaluar la conveniencia de utilizar el fruto del Tejo- cote y la Cáscara de Limbn en la obtencibn de Pectina, se pretende establecer los parámetros que generen un pro - dueto comercial de buena calidad.
Basándose en estos principios se presentan como objeti - vos de trabajo los siguientes:
1.- caracterizaci6n química de la materia prima.
2 . - Se determinará el efecto de la temperatura, pH, tiem- po y volumen de extraccibn sobre el rendimiento y ca- lidad de los productos a obtener.
3 . - Se hará una caracterización química y física de la - ,I. Pectina obtenida.
4 . - Se evaluará la calidad y rendimiento en términos glo- bales de la Pectina extraída.
38
JUSTIFICACIOH
La pectina es un agente gelificante ampliamente utilizado en la industria alimentaria y farmacéutica, tanto en productos alimenticios como en diferentes medicamentos. La pectina es - un aditivo que se cotiza a $ 62,000.00 por cada 100 grs. de - - pectins de grado alimentario (según datos de la fábrica de "Pec tina de México" del Estado de Colima, con fecha 15 de junio de 1986). por lo que del bbtener pectina de cáscara de iim6n con características fisicoquímicas iguales o superiores a la comer cia1 que se obtiene de las cáscaras de los cítricos, no solamen te se disminuiría la importación, sino que se podría pensar en la exportación de dicha sustancia.
-
- -
En el caso del iim6n a nivel comercial se pueden extraer los siguientes productos: aceite esencial destilado, aceite e- sencial centrifugado, aceite esencial desterpenado, terpenos s
estearoterpenos, pectinas, jugo natural (pasteurizado y/o con gelado), jugo concentrado (pasteurizado y/o congelado), juego en polvo, ácido cítrico, forrajes (cáscara fresca, seca y mo- lida). Sin embargo, en México solo se obtiena a nivel comer- cial algunos de estos productos.
La cáscara de cítricos, donde se incluye el iim6n, es una dti las principales fuentes de pectina comercial, tanto por su rendimiento, como por su calidad ( 4 7 ) .
En la literatura se reportan rendimientos de pectina de I
limón que varían de una publicacibn a otra, ésto se debe a que se ocupan condiciones de extracci6n diferentes. Entre estas - condiciones se encuentran el pH, temperatura y volumen de ex- traccibn, así como la madurez de la pectina seca sobre 100 grs. de fruta fresca.
39
MATERIALES ME'l'bbOS
MATERIA PRIMA
Se utiiizb cáscara deshidratada de iimbn (citrus auranty- folia) proveniente de un huerto de Apatzingán entre el Estado de Michoacán. Esta pobiacibn se encuentra entre los 17'56' y 2 0 ° 2 3 ' , latitud norte y lOO"O3' y 103"46', longitud oeste del Merdiano tie Greenwich. Teniendo una temperatura máxima de - - 36.6"C y una mínima de 15.7'C promedio anual, y una precipita- cibn media anual de 5 4 4 . 9 mm.
MATERIALES
Se utilizó material de vidrio y reactivos de uso comGn en el Laboratorio.
EQUIPO
A continuaci6n se menciona el equipo de mayor importancia utilizado:
*
* i.
* *
ROTOVAPOR BUCHI-BRINKMAN MOD. RE-120. BOMBA DE ALTO VACIO SPPEIVA. ESPECTROFOTOMETRO DE DOBLE HAZ SHIMADZU. TITULADOR AUTOMATIC0 POTENCIOMETRICO CORNING. VISCOSIMETROS LBF Y HBT BROOKFIELD. PENETROMETRO (GEL TESTER) M.C. DESPULPADOR CRUGHEIRO. COMPUTADORA APPLE MOD. 11E. SECADOR DE CHAROLAS KINET. REFRACTOMETRO ABBE, ATAGO. MOLINO EXPELLER, HANDER. CAMARAS DE CONGELACION Y REFRIGERACION.
40
METODOS
EXTRACCION DE PECTINAS
1.- SELECCION DE LA MATERIA PRIMA
Se utilizó cáscara deshidratada de limón (citrus aurenty- folia) sin contaminación de hongos.
2 . - OPERACIONES PRELIMINARES
a) LAVADO. Una vez seleccionada la materia prima, se pro- cede a hacer un lavado con el fin de quitarle impurezas - que se encuentran en la periferia del fruto.
b) ELIMINACION DE PIGMENTOS. (para cáscara de limón). Se realizan tres lavados a 4OoC en agua por 3 minutos cada - lavado.
c) DECANTACION Y SECADO. El alcohol se decanta y la cásca- ra endurecida se seca a una temperatura no mayor de 5OoC - hasta que el producto adquiere un contenido de humeda del 8 % .
41 FIGURA No 9 EXTRACCION DE PECTINAS
Lavados 40°C-3 min.
Selección de l a mate- ria prima. Cáscara de
Operaciones h-eliminares
+.,,
I 4
Fijación 70'C 2 min.Aicoho1
Lavado con pulpado do agua 8 y refinado
caliente miia 0.5 - Etílico i - A
Decantado y Secado 50'
través de te- a 50'C en un Rotovapor has t a 100 ml.
Precipitación Purificación en agrega? 100 ml. alcohol malato de alcohol et$- de hmio 0.5% l ico 18 hrs. de reposo.
y E1 0.05 M. I 1 I I
Eliminar residuos de alcohol
cado a 5O'C
Molienda Malla ff 40
4 2
ANALISIS PJ(0XIMAL
En la materia prima, así como en los residuos del proce- so después de la obtención de la pectina se determinó humedad, cenizas, carbohidratos, proteínas, fibra cruda y extracto eté- reo según las técnicas de la A.O.A.C.
DETERMINACION DEL PESO EQUIVALENTE Y DEL CONTENIDO DE METOXI LOS -
El método utilizado fue el de Joslyn, el cual consiste en una doble titulación:,
PRIMERA TITULACION. Se pesan 0.5 g. de pectina y se - - transfieren a un matraz erlenmeyer de 250 ml., se adicionan 5 mi. de etanol, un gramo de cloruro de sodio,100 ml. de agua destilada libre de C02 y 6 gotas de rojo de fenol. Se titula la mezcla con una solución de hidróxido de sodio 0.1 N hasta cambio de color, esta titulación debe hacerse asegurándose que toda la pectina estk disuelta y que no estk adherida a las pa - redes del matraz. El cambio de color debe persistir por 30 - segundos, se esta manera te.
Peso equivalente =
se' puede calcular el peso equivalen-
Peso de la muestra (mg) meq. de hidrbxido de sodio
SEGUNDA TITULACION. A l a solución neutralizada se le agregan 25 ml. de hidráxido de sodio 0.25 N y se agita fuerte - mente, se reposa por 30 minutos a temperatura ambiente en un frasco tapado. Transcurrido este tiempo se agregan 2 5 ml. de ácido clorhídrico 0.25 N y el exceso se titula con hidróxido de sodio 0.1 N. El contenido de metoxilos se calcula:
meq de hidróxido de sodio (31) (100) peso de la muestra (mg) MeO%=
31 .: Peso molecular del metoxilo.
4 3
DETERMINACION .@E L.4. PUREZA DE LAS PECTINAS
Se realiza conociendo los meq de hidróxido de sodio gas- tados en la determinación de peso equivalente, % de metoxilo y titulación de cenizas. dro ürónico), se realiza según la expresión siguiente:
El cálculo de % de AAU (Acido Anhi-
100 meq en + meq en + meq en
Peso de la muestra (mg) % AAU = 176 (Peq % metoxilo cenizas )
FRACCIONAMIENTO Y CARACTERIZACION DE LAS SUSTANCIAS PECTICAS
, I
La pectina obtenida se disuelve primero en agua y se fil- tra, y en el filtrado quedan las sustancias pecticas solubles en agua. El residuo se disuelve en oxalato de amonio y se - - filtra, y en el filtrado quedan los pectatos y el residuo se disuelve en ácido clorhídrico 0.05 m. para remover protopecti nas. A cada extracto se le agrega etanol al 95% para precipi tar las sustancias pecticas y se secan por separado cada frac - ción en una estufa al vacío sin que rebasen los 50°C durante 16 horas. Las muestras se enfrían en el desecador y se pesan. El contenido de sustancias pecticas se expresa como miligramos por 100 g. de material fresco o en base seca.
- -
TIEMPO Y VELOCIDAD DE GELIFICACION
La determinación del tiempo y velocidad de geiificación son dos parámetros que nos permiten saber en que tipos de pro- ductos puede ser utilizada la pectina obtenida. Se prepara - una jalea con la pectina extrafda mezclando agua y azúcar has- ta obtener 20OBx. Se ajusta el pH a 3.0, mismo que se manten drá constante a lo largo del proceso por adición de HCI 0.05 N, se agrega la pectina ( 0 . 5 % la concentración final de la - formuiación) y se lleva a 6S0Bx con adición de azúcar. Se - vierte la jalea preparada sobre un vaso, éste se coloca en el baño maría a 3OoC y se pone un cronómetro. Tanto el vaso co- mo la jalea se pueden observar a través de las paredes de vi- drio. Se imprime al contenido del vaso un ligero y suave gi
-
-
44
ro a intervalos. tículas de jalea en direcci6n en que se di6 movimiento al va- so. culas situadas en la parte más baja giraron primero en la mis - ma dirección, adquiriendo después un movimiento en dirección opuesta. porción de jalea de la parte superior del vaso se mueve en di - recci6n opuesta a la que se imprimió a éste. El tiempo que - marca el cronómetro nos indica la velocidad de gelificacih, dato que es aplicable tanto a la pectina como a la jaiea.(is).
Al principio se verán girar solamente par-
Tan pronto se comienza a cuajar, se ver6 que las partí-
El cronómetro se para cuando se ve que la última -
EVALUACION DE LA VISCOSIDAD EN DIFERENTES GELES
La viscosidad puede ser un índice del grado de geiificacih o del peso molecular cuando se hacen comparaciones entre pecti- nas de similares propiedades químicas.
Con el fin de comparar el comportamiento de la pectina de tejocote con la de la pectina comercial de la cáscara de limón en diferentes condiciones, se determinó la viscosidad de ambas sustancias en un viscosfmetro rotacional en base a tres dife-- rentes experimentos .(42).
CON DIFERENTES CARGAS DE AZUCAR
Se mantuvieron constantes el pH (3.0) y la cantidad de pec - tina (0.5 g), y se determinó la viscosidad a diferentes concen - traciones de azúcar (5, 20, 35, 50 y 65OBx).
CON DIFERENTES CARGAS DE PECTINA
Se mantuvieron constantes el pH ( 3 . 0 ) y la concentración de azúcar (65OBx) y se determin6 la viscosidad para diferen- tes cantidades de pectina (0.1, 0.2, 03., 0 . 4 y 0.5 gramos].
CON DIFERENTES Ph's
Se mantuvieron constantes la cantidad de pectina (0.5 g)
45
y la concentración de azúcar (65'YBx) y se determinó la visco- sidad para diferentes pHs (2.0, 2.5, 3 . 0 , 3.5 y 4 . 0 ) .
Para los geles elaborados a diferentes cantidades de azG - car y de pectina, se determin6 con el uso de un penetrómetro los gramos fuerza por tipo de gel y grado de penetracibn a fin de definir la fuerza de los geles obtenidos.
DETERMINACION DE LOS GRADOS SACAROMETRICOS
El grado SAG (Grado Sacarométrico) nos d5 la calidad de I
la pectina, ya que nos indica los gramos de azGcar que gelifi- ca un gramo de pectina. de pectina de cáscara de iim6n de 15O0SAG de la fábrica de PMSA (Pectinas de México, Grinstad).
Se tomó como referencia una muestra
Se pesan 65 grs. de azficar y se agregan a un vaso de pre- cipitado con 33.5 ml. de agua destilada, se calienta y se le - agrega 1 ml. de solución de ácido cítrico al 20%, y se lleva a ebullicián con el fin de que se haga un desdoblamiento de la sacarosa en fructuosa y glucosa. Se ajusta el pH con ácido - clorhfdrico 0.05 N y se agregan lentamente hasta su total di- soiucibn que deberá estar a una temperatura entre los 85-9OoC La solución formada se enfría a 4OoC para acelerar la gelifica ci6n y obtener de esta forma el gel estándar.
- , ,
.Al gel estándar de 150°SAG, se le determinó con la ayuda de un penetrómetro, los gramos fuerza para la ruptura del gel, as5 como los g-fuerza requeridos para la penetraci6n de una - longitud determinada y el comportamiento g$&fico para la carac terización del gel (g-fuerza contra longitud de penetraci6n).
-
Para determinar los grados SAG de la pectina de iim6n se prepararon nueve Beles con 0 . 1 hasta 0.9 g . de pectina y se - mantuvieron constantes el pH de 3 . 0 , 1 ml. de ácido cítrico al 20%, 3 3 . 5 ml. de agua destilada, temperatura de soluci6n-de - 92OC y de enfriamiento de 4OC.
46
Los geles problema con pectina de iimbn fueron evaluados con las mismas consideraciones que el gel estándar en el que se utilizó el penetrbmetro y de acuerdo a los resultados obte - nidos, se determinaron los grados SAG de la pectina de limón.
4 7
D I S C U S I O N E S
En el cuadro No 2 se reportan los datos obtenidos del An6 lisis Preximal de la cáscara de iim6n (Citfus aurantifolia) Es- tos análisis fueron realizados por triplicado en cáscara deshi- dratada de limón proveniente de un huerto del Municipio de Apat- zingan en el Estado de Michoacán.
-
El componente que se encuentra en mayor proporción con los carbohidratos ( 4 0 . 7 7 % ) , seguido por la fibra cruda (38.92%) en- contrándose en menor proporci6n el extracto etéreo (6.96%) y las cenizas (2.51%). La cáscara se utilizó con un contenido de hume dad del 8.11%, ya que previamente es deshidratada en un secador de charolas y molida para aumentar la superficie de contacto al extraerle la pectina.
-
Cono se observa en la figura No 10 la cáscara contiene un alto contenido energético, otorgado por los carbohidratos y fi- bra cruda, por lo cual es utilizada como alimento forrajero en la alimentación de cerdos, sin embargo, después de extraer al - limón el jugo y a la cáscara los aceites, el residuo puede uti- lizarse como materia prima para la extracción de pectina, ya - - que además al ser los carbohidratos el mayor componente, dentro de este grupo se encuentra el ácido poligalacturónico que es pro piamente la sustancia pectica.
-
El análisis proximal de la cáscara de limón puede ser uti- lizado como un parámetro o especificación de calidad que debe - cumplir la materia prima para darnos un rendimiento y calidad - constante en el producto a obtener ya que a menores contenidos de humedad, aunque aumenta la proporci6n de carbohidratos, hay hidrólisis de la pectina, lo que produce un menor rendimiento en la pectina a obtener en el proceso.
Para obtener las condiciones óptimas de extracci6n de la pectina de la cáscara de limón se evaluaron cuatro variables de operación que son: El efecto de la temperatura, pH, volumen y tiempo de extraccibn. Los criterios para evaluar cada tratamieg
48
t o fueron e l rendimiento (g p e s t i n a obtenida/100 g m a t e r i a p r i ma) en b a s e seca y l a c a l i d a de l a p e c t i n a (En base a l % de Me- t o x i i o s ) .
-
En e l cuadro No 3 se repor tan l o s d a t o s obtenidos acerca d e l e fec to de l a temperatura en e l rendimiento y c a l i d a d de l a p e c t i n a e x t r a í d a . Se t r a b a j d con l a s s i g u i e n t e s temperaturas : 2 2 , 3 9 , 50, 7 2 y 88OC, de t a l forma que s e experiment6 desde l a temperatura ambiente h a s t a l a de e b u l l i c i ó n . Cada t r a t a m i e n t o se r e a l i z ó con pH = 2.0, tiempo de e x t r a c c i ó n = 1 . 5 h o r a s y con 90% como volumen de e x t r a c c i ó n de t a l forma que s o l o l a tempera t u r a f u e r a v a r i a b l e a f i n de observar s u . e f e c t o .
-
En l a f i g u r a No 11 s e esquematiza e l e f e c t o de l a tempera - t u r a e n e l Rendimiento y Calidad de l a p e c t i n a e x t r a í d a de l a c á s c a r a de l im6n, en donde se observa que a medida que se i n c r e - menta l a temperatura , también aumenta e l rendimiento ya que a 2 2 ° C e l rendimiento de p e c t i n a fue de 9 . 5 5 % en base s e c a , que es muy b a j o , pero a l aumentar l a T=72"C e l rendimiento e s de - 18 .26% y a 85°C e l rendimiento e s de 2 2 . 2 1 % , l o c u a l sucede de - b i d 0 a que a l incrementar l a temperatura e x i s t e un mayor movi- miento molecular e i n t e r a c c i ó n de l a s o l u c i 6 n á c i d a e x t r a c t o r a con l a materia prima y una mayor convers ión de l a p r o t o p e c t i n a a á c i d o s p e c t i n i c o s y por cons iguiente un mayor rendimiento.
Con r e s p e c t o a l a c a l i d a d de l a p e c t i n a s e observa en l a f i g u r a No 11 que e l S de metox i los decrece a medida que aumen- t a l a temperatura , l o que s e debe a l a h i d r ó l i s i s de l o s grupos e s t e r i f i c a d o s de l o s ác idos p e c t i n i c o s , s i n embargo, e l % de me - t o x i l o v a r í a dentro de un i n t e r v a l o e n t r e 9 .55% (a 2 2 ° C ) y 8.95%
(92"C), i o c u a l da una c a l i d a d adecuada a ambas p e c t i n a s , y a que l a v a r i a c i ó n solo e s de 0 .60% que e s muy b a j a y l a c a l i d a d de - l a p e c t i n a e s semejante .
I I
I I
I I
I 1
I i ,
1
Es importante hacer notar que a una temperatura mayor a - 88°C e l rendimiento de l a p e c t i n a d e c r e c e y se p i e n s a que se de - be a que en estas condic iones a más de 8 8 O C empieza l a h i d r ó l i - s i s de l a p e c t i n a .
<... z 2 H cl
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3 ' c9 H c4
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50 FIGüi?A lp 10 COMPOSICION QUIMICA DE LA CASCARA DE LIMON
( C i t r u s A u r e n t i f o l i a )
PORCENTAJE 40
36
32
< I 28
24
20
16
I < 12
8
4 1 1
N cr
52 SIGURA No 11 EFECTO DE LA TEMPERATURA EN EL RENDIMIENTO Y CALIDAD DE LA PECTINA EXTRAIDA DE LA CASCARA DE LIMON.
RENDIMIENTO B.S.
20
16
-- -- -- - - --- 12
I
15
1;
c
6
20 40 60 40 iI,
53
En l a f i g u r a No 12 se r e p r e s e n t a e l e f e c t o de l a tempera-
t u r a e n e l Rendimiento y Cal idad de l a p e c t i n a o b t e n i d a e n t r e - el 75 y 85OC. E s t e experimento f u e propuesto debido a que en - l o s r e s u l t a d o s encontrados a n t e r i o r m e n t e , se observó como a más de 88OC h a b í a h i d r ó l i s i s de l a p e c t i n a , l o que o c a s i o n a r í a a l - t r a b a j a r en t a l e s c o n d i c i o n e s una disminuci6n en e l rendimiento y de acuerdo a l o s r e s u l t a d o s de l a f i g u r a No 2 , l a temperatura opt ima de e x t r a c c i d n e s t á e n t r e l o s 72OC y 8 8 O C , ya que a más de 88OC e l rendimiento d e c r e c e y a 72'C t o d a v í a a l incrementar cada grado c e n t í g r a d o e l rendimiento aumenta.
En l a f i g u r a No 12 se o b s e r v a como e l rendimiento se incre - menta proporcionalmente a l incremento en l a temperatura y en 85OC t i e n e un máximo que e s de 3 0 % en b a s e seca y a l l l e g a r a l o s - - 88OC e l rendimiento d e c r e c e , por l o 'que se recomienda extraer l a p e c t i n a a 8SoC cdn l a f i n a l i d a d de no h i d r o l i z a r l a p e c t i n a ya ex t r a i d a , además que a 85OC e l $; de m e t o x i l o s e mantiene c o n s t a n t e
- I I
( 1 1 . 0 % ) . I
P a r a l a e x t r a c c i ó n de l a p e c t i n a de l imdn l a temperatura - de 85OC es l a que da e l mayor rendimiento por l o que se mantuvo como c o n s t a n t e p a r a e s t u d i a r ahora e l e f e c t o d e l pH que se v a r i ó e n t r e 1.0 y 3 . 0 a f i n de e n c o n t r a r c u a l e s e l que va a d a r un me j o r rendimiento y c a l i d a d d e l producto a o b t e n e r .
- ..
En l a f ig 'ura No 1 3 se muestra e l e f e c t o d e l pH e n e l r e n d i miento y c a l i d a d de l a p e c t i n a e x t r a í d a , l a s demás c o n d i c i o n e s - de o p e r a c i 6 n s e mantuvieron c o n s t a n t e s : temperatura = 85OC, tiem PO de extraction = 1 . 5 h o r a s , volumen de e x t r a c c i ó n = 9 0 % , con - l a f i n a l i d a d de o b s e r v a r e l e f e c t o ' d e l pH. se o b s e r v a que a medida que e l pH se h a c e más á c i d o e l ' r e n d i m i e n t o aumenta, de t a l forma que a pH = 3 . 0 se o b t i e n e e l menor r e n - d i m i e n t o ( 1 8 . 5 % e n base s e c a ) y a medida que e l pH es más á c i d o l a p e c t i n a e x t r a í d a es mayor, a pH = 1 . 0 e l rendimiento e s e l má
ximo y es de 3 0 . 0 % en base s e c a .
-
-
En l a f i g u r a No 1 3
-
-
E l O de m e t o x i l o s e mantiene p r á c t i c a m e n t e c o n s t a n t e , ya que v a r í a de 1 0 . 5 a 1 2 . 0 y dicho i n t e r v a l o corresponde a una pec -
t i n a de buena c a l i d a d y a l t o poder g e l i f i c a n t e .
Lo que f a l t a d e f i n i r e s s i e n t r e e l pH de 1.0 y 2.0 se - puede e n c o n t r a r un máximo en cuanto a r e n d i m i e n t o , p o r i o c u a l l a f i g u r a No 14 nos r e p o r t a e l e f e c t o d e l pH e n t r e l o s i n t e r v a - l o s de pH de 1 . 2 , 1.5 y 1.8. Se o b s e r v a que e l mayor rendimien t o es a l pii = 1 . 2 que €ue de 31% en b a s e s e c a y debido a que a pH = 1 . 0 e l rendimiento es d e - 3 2 % en base seca , s e deduce que e l pH óptimo p a r a l a e x t r a c c i ó n de l a p e c t i n a e s de 1 . 0 , ya que a pH de 1 . 5 , 2 . 0 6 más e l rendimiento d e c r e c e de t a l forma que a un pH = 2 . 0 e l rendimiento disminuye e n un 35%.
-
La e x p l i c a c i d n a que un pH más á c i d o se l o g r e l a máxima - e x t r a c c i ó n de l a p e c t i n a se debe a que l a p r o t o p e c t i n a s e encuen t r a f i j a como t a l a través de p u e n t e s a b a s e de heteroStomos que a l e s t a r e n medio á c i d o s e protonan y a d q u i e r e n c a r g a s p a r c i a l e s p o s i t i v a s , r a z 6 n que induce l a h i d r 6 l i s i s de l a s uniones de l a - p e c t i n a c o n l a c e l u l o s a y grupos p r o t é i c o s que l a mantienen f i - j a .
-
I .
FIGURA NO 12 55
EFECTO DE LA TEMPERATURA EN EL RENDIMIENTO Y CALIDAD DE LA PECTINA OBTENIDA
RENDIMIENlü B.S. % MEIOXILOS
29
27
26
25
24
23
22 \
21
20
19
18
17
16
15
14
.3
\ \
\ \ . . .
15
It
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1 75 80 85
56
FIGURA No 13 EFECTO DEL pH EN EL RENDIMIENTO Y CALIDAD DE LA PECTINA
RENDIMIENIü B.S.
EXTRAIDA
% METOXILOS
30
28
26
24
22
20
18
. €
16
14
12
10
8
6
4
PH 2
1 2 3
FIGURA No 14 57 EFECTO DEL pH EN EL RENDIMIENTO Y CALIDAD DE LA
PECTINA EXTRAIDA
RENDIMIENTO B.S. % METOXILOS
2
.2
2
2
? 4
23
13
12
11
10
9
8
7
58
En e l cuadro Ne 4 se r e p o r t a n l o s d a t o s d e l e f e c t o d e l - - tiempo de e x t r a c c i ó n en e l rendimiento y c a l i d a d de l a p e c t i n a e x t r a í d a de l a cáscara de lim6n.
Los t iempos de e x t r a c c i ó n fueron de 0.5, 1 . 0 , 1 . 5 , 2.0 y 2 . 5 h o r a s y se mantuvo l a T=85"C y e l pHS1.0, ya que c o n s t i t u - y e n v a l o r e s 6pt imos deducidos en l o s t r a t a m i e n t o s a n t e r i o r e s .
En l a f i g u r a N O 1 5 ' s e puede a p r e c i a r e l e f e c t o d e l tiempo de e x t r a c c i ó n e n e l rendimiento y c a l i d a d de l a p e c t i n a .
Con l o que r e s p e c t a a l rendimiento de l a p e c t i n a en b a s e seca s e o b s e r v a que a medida que aumenta e l tiempo de ex t rac - - c i ó n , l a c a n t i d a d de p e c t i n a e x t r a í d a también s e incrementa h a s t a un máximo que corresponde a las dos h o r a s con 28.3% en ba - se s e c a y después de este tiempo e l rendimiento d e c r e c e y a l a s 2 . 5 h o r a s o l j t e n i é n d o s e un rendimiento de 21.4% en b a s e seca, l o
c u a l se debe a que después de las dos h o r a s , l a h i d r o l i s i s de l a p e c t i n a comienza mermando e l rendimiento.
En l o r e f e r e n t e a l % de m e t o x i l o é s t e va desde 1 0 . 3 6 % a - l a media h o r a de e x t r a c c i ó n hasta 6.42% a las 2.5 h o r a s de t i e m PO de e x t r a c c i ó n . ,
-
.I
E l % de m e t o x i l o s disminuye debido a que e l prolongado t r a t a m i e n t o t é r m i c o d e s e s t e r i f i c a los grupos m e t o x i l o s unidos a l c a r b o x i - l o de l a m o l é c u l a de p e c t i n a , s i n embargo a las dos h o r a s de ex - t r a c c i ó n l a c a l i d a d de l a p e c t i n a e s adecuada (8.28% de m e t o x i - los) y como e l rendimiento de l a p e c t i n a e s e l más a l t o s e e l i g e t a l c o n d i c i á n como l a más adecuada (2.0 h o r a s de tiempo de e x - - t r a c c i ó n ) .
-
En e l cuadro N O 5 s e r e p r e s e n t a e l e f e c t o d e l volumen de extraction en e l rendimiento y c a l i d a d de l a p e c t i n a e x t r a i d a de l a cáscara d e limón.
Se u t i l i z a r o n las c o n d i c i o n e s óptimas a n t e r i o r m e n t e se lec- c i o n a d a s : T = 8 5 " C , pH = 1 . 0 , tiempo de e x t r a c c i ó n = 2.0 h o r a s y
5 9
se var id e l % de volumen de e x t r a c c i ó n e n t r e : 7 5 , 8 0 , 90 y 9 5 % .
A l incrementar e l volumen de e x t r a c c i ó n e l r e n d i m i e n t o de l a p e c t i n a o b t e n i d a aumenta h a s t a un máximo l o c a l i z a d o en e l - 80% como se o b s e r v a en l a f i g u r a N O 16 y después e l r e n d i m i e n t o d e c r e c e .
A l 7 5 % de volumen de extracción se o b t i e n e un r e n d i m i e n t o de 2 3 . 5 2 % en b a s e s e c a y a l 80% e l rendimiento es máximo s i e n d o de 2 7 . 5 1 % , después d e l cual e l rendimiento d e c r e c e a medida que se d i l u y e más l a m u e s t r a , y a que a 90% y 95% e l r e n d i m i e n t o es menor ( 2 5 . 5 y 2 2 . 3 % r e s p e c t i v a m e n t e en base s e c a ) . E l haber o b t e n i d o l a mayor c a n t i d a d de p e c t i n a a l 802 de volumen de e x t r a c c i o n y 2 0 % de materia p r i m a , nos e s t á indicando a l d i l u i r más - l a muestra hay mayor h i d r ó l i s i s de l a pectina a l a s c o n d i c i o n e s de o p e r a c i ó n u t i l i z a d a s por l o que conviene debido a l m e j o r r e n dimiento r e a l i z a r l a e x t r a c c i ó n a l 80% de s o l u c i d n e x t r a c t o r a da do que a t a l c o n d i c i ó n e l % de m e t o x i l o e s a l t o ( 8 . 5 6 % ) y a d e - - cuado para ser u t i l i z a d a como p e c t i n a g e l i f i c a n t e e n d i v e r s o s - productos .
- -
- -
En e l cuadro N O 6 se representan las c o n d i c i o n e s ópt imas - que se s e l e c c i o n a r o n p a r a l a e x t r a c c i ó n de l a p e c t i n a de l a cás cara de limón y que son: Temperatura = 8S°C, pH = 1 . 0 , tiempo de e x t r a c c i ó n = 2 .0 h o r a s y una p r o p o r c i ó d de m a t e r i a prima y v o i u men de e x t r a c c i ó n de 2 0 % / 8 0 % . E s t a s c o n d i c i o n e s pueden ser u t i - l i z a d a s p a r a real izar un e s c a l a m i e n t o a n i v e l p l a n t a p i l o t o .
-
1. -
6 0 .
-
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61
FIGURA No 15 EFECTO DEL TIEMPO DE EXTRACCION EN EL RENDIMIENTO Y CALIDAD DE LA PECTINA EXTRAIDA DE LA CASCARA DE 1.IMON.
RENDIMIENTO B.S. % METOXILOS
., <. , .
,e.-
.
32
28
24
20
16
12
8
4 T I M DE EX'iXACCIiW
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
10
62
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63 FIGURA No 1.6 EFECTO DEL VOLUMEN DE EXTRACCION EN EL RENDIMIENTO Y CALIDAD DE LA PECTINA EXTRAIDA DE LA CASCARA DE LIMON.
% RENDIMIENTO B.S. METOXILOS
I
30
20 10
O
% DE V O L W
60 70 80 90
64
TEMPERATURA
PH
TIEMPO DE EXTRACCION
PROPORCION MATERIA PRIMA
CUADRO 11'6 CONDICIONES OPTIMAS PARA LA EXTRACCION DE LA PECTINA DE CASCARA DE LIMON
85OC
1 . 0
2.0 HORAS
20% /
80%
65
En e l cuadr0.N' 7 se t t ' p f tan los d a t o s o b t e n i d o s d e l - + e f e c t o d e l á c i d o o x á l i c o en e l rendimiento y c a l i d a d de l a p e c t i n a e x t r a í d a .
-
Se u t i l i z a r o n p a r a l a e x t r a c c i ó n las c o n d i c i o n e s 6pt imas s e l e c c i o n a d a s previamente y s o l o se agrego a l a s o l u c i ó n extrac t o r a una c a n t i d a d t a l de á c i d o o x á l i c o p a r a dar una c o n c e n t r a - c i ó n de 0.25, 0.50, 0.75 y 1 . 0 % de t a l s u b s t a n c i a en l a s o l u c i ó n e x t r a c t o r a .
-
Se o b s e r v a e n e l cuadro No 7 que a l 0.75% de á c i d o o x á l i c o s e o b t i e n e e l mayor rendimiento ( 1 2 . 1 0 % en base seca) y que a - 0.5 y 0.25 e l rendimiento e s menor (4.57 y 4.63% e n b a s e seca ) , a s í como también a l 1 . 0 % de á c i d o o x á l i c o ( 8 . 9 % en b a s e seca). Aunque a l 0.75% de á c i d o o x á l i c o s e o b t i e n e e l mayor rendimien- t o , é s t e es muy i n f e r i o r a l rendimiento máximo o b t e n i d o en con- d i c i o n e s ópt imas s i n a g r e g a r á c i d o o x á l i c o (27-28% en base seca) l o que o c a s i o n a que e l á c i d o o x á l i c o . a f e c t e e l r e n d i m i e n t o de - l a p e c t i n a e x t r a í d a p o r l o que no es c o n v e n i e n t e e l a d i c i o n a r l o a l a s o i u c i 6 n e x t r a c t o r a .
En e l p r o c e s o de o b t e n c i ó n de pect'ina a n i v e l i n d u s t r i a l se ha r e p o r t a d o que e l á c i d o o x á l i c o incrementa e l r e n d i m i e n t o - de l a p e c t i n a , s i n embargo en l o s experimentos que se r e a l i z a r o n se o b t u v i e r o n r e s u l t a d o s d i f e r e n t e s y s e observó que e l á c i d o - o x á l i c o a fec ta e l r e n d i m i e n t o , l o c u a l pudo d e b e r s e a l a dureza d e l agua u t i l i z a d a que a l formar l a s a l con e l á c i d o o x á l i c o , - - p r i n c i p a l m e n t e coma e l o x a l a t o de c a l c i o , impide l a a c c i ó n d e l - á c i d o p a r a l i b e r a r las moléculas de p e c t i n a de las uniones que t i e n e n con l a c e l u l o s a y p r o t e í n a s .
En e l cuadro N O 8 s e r e p o r t a n l o s d a t o s o b t e n i d o s con r e s p e c t o a l a c a n t i d a d y c a l i d a d de l a p e c t i n a e n t r e s e x t r a c c i o n e s E s t e experimento se r e a l i z ó a l e x t r a e r en l a primera v e z l a p e c - t i n a de l a cáscara de limón obteniendo un rendimiento de 25.75% en b a s e seca, en e l r e s i d u o que qued6 de l a p r i m e r a e x t r a c c i ó n se l e r e a l i z ó una segunda e x t r a c c i ó n o b t e n i é n d o s e un rendimien- t o de 3.5% y e n l a t e r c e r a e x t r a c c i ó n 1 . 5 % . En l a segunda ex-
-
."~. --,,..--. ---,. --...- L-.I----
66
t r a c c i d n s e afect6 l a c a l i d a d de l a p e c t i n a y se obtuvo un % de m e t o x i l o i n f e r i o r a 7 . 0 y que fue de 6 . 3 1 % e n base seca, dándo- nos una p e c t i n a no a p t a p a r a g e l i f i c a r con sacarosa en p r o d u c t o s a l i m e n t i c i o s .
Debido a l a l t o c o s t o que r e p r e s e n t a e l rea l izar una segun-- da y t e r c e r a e x t r a c c i d n y debido a que en t a l procesamiento se - daña l a c a l i d a de l a p e c t i n a y no se l o g r a extraer l a mayor p a r t e d e l r e n d i m i e n t o , se recomienda r e a l i z a r una s o l a e x t r a c c i ó n y e l r e s i d u o que queda u t i l i z a r l o como f o r r a j e .
En l a f i g u r a No 1 7 se r e p r e s e n t a n esquemáticamente e l f rac - c i o n a m i e n t o e i d e n t i f i c a c i ó n de l a s s u b s t a n c i a s p e c t i c a s en l a - cáscara de lim6n.
Se o b s e r v a que e l mayor componente de l a p e c t i n a e x t r a l d a s o n l o s á c i d o s p e c t í n i c o s ( 8 1 . 6 6 % ) , correspondiendo una menor -’
p r o p o r c i 6 n a l o s á c i d o s p e c t i c o s ( 1 0 . 2 9 % ) y a l a p r o t o p e c t i n a - ( 8 . 0 5 % ) .
Una p e c t i n a de buena c a l i d a d p a r a l a i n d u s t r i a a l i m e n t a r i a debe t e n e r un 80% 6 más de á c i d o s p e c t í n i c o s , ya que las o t r a s - f r a c c i o n e s no t i e n e n p r o p i e d a d . g e l i f i c a n t e , por l o que l a p e c t i - na o b t e n i d a t i e n e una c a l i d a d adecuada p a r a ser u t i l i z a d a como - a g e n t e g e i i f i c a n t e . ( 6 0 ) .
- -*-- -. .
67
-
N W P-
-
P- Ln
d
-
M \o
d
-
Ln N
O
I_-.-_
m
O z
,, ..,, . .
69
FIGURA No 1' FRACCIONAMIENTO E IDENTIFICACION DE LAS SUSTAN- CIAS PECTICAS EN LA CASCARA DE LIMON
100
90
80
70
60
5 0
4 0
30
20:
10
-
100%
rOTAL
81.66%
C.PEfXINICOS 10.29%
4C. PEfXICOS
En e l cuadro No 9 se o b s e r v a l a c a r a c t e r i i a c i b n d e l com-
p o r t a m i e n t o r e o l b g i c o de l a p e c t i n a de limón con d i f e r e n t e s car gas de a z ú c a r . Tomando como p a t r ó n de comparacibn l a p e c t i n a - de limbn c o m e r c i a l se e s t a b l e c i ó este comportamiento u t i l i z a n d o un viscos . Imetro B r Q o k f i e l d LUF y HBT a 60 rpm modif icando las - c a r g a s de a z ú c a r r e p r e s e n t a d a s las s o l u c i o n e s como s ó l i d o s s o l u hies t o t a l e s 'Bx Las l e c t u r a s o b t e n i d a s están r e p o r t a d a s como unidades de r e s i s t e n c i a o l a l e c t u r a d i r e c t a que dá e l v i s c o s l - metro.
-
-
En l a s lecturas o b t e n i d a s como e s t á n d a r se t i e n e n 47 u n i -
dades de r e s i s t e n c i a a 65'Bx c o n d i c i d n p a r a l a formacibn de un g e l p e r f e c t o .
En comparacibn con l a p e c t i n a e x t r a í d a en e s t e p r o y e c t o s e obtuvo una d i f e r e n c i a de 2 . 1 3 % de incremento, es d e c i r , es - t a p e c t i n a se e n c u e n t r a por d e b a j o de l a p e c t i n a c o m e r c i a l p o r una d i f e r e n c i a muy pequeña, aunado a que en las d e t e r m i n a c i o n e s de 20 y 50'Bx no se e n c o n t r a r o n d i f e r e n c i a s .
Por l o t a n t o l a p e c t i n a o b t e n i d a por n o s o t r o s cumple con l o s e s t á n d a r e s de c a l i d a d n e c e s a r i o s p a r a c o m e r c i a l i z a r l a .
En e l cuadro No 1 0 se r e p o r t a n l o s d a t o s de l a d e t e r m i n a - c i b n de v i s c o s i d a d con d i f e r e n t e s c a r g a s de a z ú c a r , manteniendo l a c o n c e n t r a c i ó n de p e c t i n a y pH c o n s t a n t e s . En l a d e t e r m i n a - c i o n de v i s c o s i d a d se u t i l i z a r o n l o s mismos a p a r a t o s que e n l a d e t e r m i n a c i b n a n t e r i o r . Obteniendo d a t o s e n c e n t i p o i s e s (cp) . - Como se o b s e r v a e n l a g r á f i c a s e t i e n e a 65'Bx un d a t o de I 3 1 6 cp en p e c t i n a o b t e n i d a y e n p e c t i n a c o m e r c i a l 1 3 4 0 c p . Compa- rando con l o s d a t o s a 50'Bx 4 0 . 5 cp y 43 .6 cp. Se o b s e r v a que l a g r á f i c a se d i s p a r a , é s t o es debido a que a 65'Bx y pH =1 se forma un g e l incrementándose notablemente l a v i s c o s i d a d , es de c i r , es e l punto en que l a s o l u c i 6 n g e i i f i c a .
e *-
-
E n t r e l a p e c t i n a c o m e r c i a l y l a o b t e n i d a se t i e n e una d i f e r e n c i a l a c u a l e s t á determinada por l a c a l i d a d de l a p e c t i n a s iendo l a o b t e n i d a más b a j a en O de m e t o x i l o que l a c o m e r c i a l .
-
71
En el cuadro No 11 se repartan los datos de la determina- ción de viscosidad con diferentes concentraciones de pectina, manteniendo la concentración de azúcar y pH constantes.
Las condiciones de esta determinación fueron 65'Bx y pH 1 modificando de 20 en 20% la concentración de pectina. Los da- tos en cp representativos de la pectina obtenida son ligeramen - te menores a los de la pectina comercial en algunos casos como en 4 0 % , 60% y 100% siendo representativos de una pectina que se puede utilizar comercialmente.
Se observa que la gráfica se dispara del 8 0 % al 100% debi- En estos datos el % de incremento ' do a la formaci6n del gel.
es mucho menor (3.85%) que en los casos anteriores.
En i?l: cuadro No 12 se dan datos de viscosidad con diferen - tes pHs, manteniendo constantes la concentración de azúcar y pec t ina.
En este cuadro se observa que hay formación de geles entre un pH 2 y 3 siendo arriba de 3, geles con una viscosidad menor, es decir, un gel menos fuerte y de consistencia grumosa.
En pH 3, se observa la viscosidad más alta y que compara- da con el estándar o pectina comercial encontramos un % de in- cremento y grado de diferencia muy bajo.
Esto es, la pectina comercial tiene una mejor geiificación y :. una viscosidad mayor a pHs ácidos, (entre 1 y 2) mientras que la pectina obtenida forma un buen gel a pH 3.
En el cuadro No 13 se reportan los datos de la determina- ción de los gramos fuerza de los geles formados con diferentes cargas de azúcar.
Esta determdnaci6n nos dá una medida de la fuerza del gel formado, es decir, que tan fuerte es la red formada por la pec- tina. Como se observa en el cuadro a 65OBx estándar de forma-
7 2
cibn del gel, se obtiene la máxima lectura. gel es fuerte de textura tersa, no grumosa. La lectura obte- nida en el estándar es ligeramente mayor que el de la pectina obtenida. Como se observa, geles con fa1ta.o exceso de A i - - dos (aziicares) de un gel fláccido menos fuerte. Las difecencias en las lecturas entre los tres son mínimas.
En este estado el
Es importante esta lectura ya que por medio de esta deter minacibn indirectamente se determinaron los 'SAG que es la me- dida representativa como se comercializa este producto.
-
La prueba fue hecha en un geibmetro que d6 lecturas pare- El aparato consta
, -
cidas al geibmetro Bloom y al redgelbmetro. de una balanza con graduacibn en gramos fuerza con una escala de 10 en 10 hasta 400. Un kmbolo, el cual ejerce presión sobre el gel, de una manera constante y a una misma velocidad.(30).
En el cuadro N O 14 se dá la determinacibn de los gramos - fuerza de los geles formados con diferentes concentraciones de pectina. Esta tabla nos dice que al aumentar l a concentracibn de pectina (0.5 grs. para formacibn del gel) aumenta la dureza del gel aunque en menor proporci6n la obtenida que la comercial pero con una resistencia (penetracián) similar, asimismo, se ob - serva que la distancia de penetración es semejante, así como la
la pectina obtenida en productos alimenticios que gelifican a base de azGcar.
v - fuerza de l o s geles formados por lo que se recomienda utilizar
73
60
60
60
CUADRO No9 CARACTERIZACION DEL CCMPORTAMIENiü RE0UK;IcD DE LA PECTINA DE LIMON KN DI- CARGAS DE MUCAR.
9.5 5.26
12.5 0.00
14.6 1.37
I I PECTINA DE LIMDN O B m I M
35
I
I
60 14.4
I I
I 1
50 60 43.6
.% 65 I 60 1 . 46.0 . . . . . . . . . . . . . . . . .
PECTINA DE LIMN aMERCIAL
% DE IN- R.P.M. I RESISTENCIA I CREMEhm
VELOCIDAD UNIDADESDE
I I
7 4
O B X
5
20
35
50
65
CUADRO No 10 DETERMINACION DE VISCOSIDAD CON DIFERENTES CARGAS DE AZUCAR, MANTENIENDO LA CONCENTRACION DE PECTINA Y pH CONSTANTES.
VISCOSIDAD (cp) VISGOSIDAD (cp) PECTINA DE LIMON PWINA DE LIMN % DE OBTENIDA c(TiwCIAL IN-
7.0 9. o 22.22
10.0 12.5 20
14.0 15.4 9.09
40.5 43.6 7.11
1,316 1,340.0 1.79 I
7 5
CUADRO No 11 DETERMINACION DE VISCOSIDAD CON DIFERENTES CONCENTRACIONES DE PECTINA, MANTENIENDO LA CONCENTRACION DE AZUCAR Y pH CONSTAN- TES.
CUADRO No 12 DETERMINACION DE VISCOSIDAD CON DIFERENTES pHs, MANTENIENDO
CONSTANTES LA CANTIDAD DE AZUCAR Y PECTINA.
PH
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
VISCOSIDAD (cp) PECTINA DE LIMON OBTENIDA
1,200
1,175
1,316
432.5
322
1,362.5
1,335 .O
1,340. O
520.0
~
210.0
% DE I N C " ü
11.92
11.98
1.79
16.82
34.78
v) O
ii O L4
H
2 *I
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Is) ri
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79
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8
& M
rl
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rl . .
w 00 N
o 4 rl
80
Tanto l a p e c t i n a de l imon o b t e n i d a como l a comercial f u e - r o n analizadas en cuanto a l o s d a t o s r e p o r t a d o s por medio de
l a t é c n i c a de Student (0 .05 ) y se encontró p a r a cada tratamien t o un comportamiento semejante p a r a l o s g e l e s formados a d i f e r e n t e s c a r g a s de a z ú c a r , pH y c o n c e n t r a c i 6 n de p e c t i n a , t a n t o
p a r a l a p e c t i n a de limdn e x t r a l d a como l a comercial, p o r l o que s e puede o b s e r v a r que s e t rata de s u b s t a n c i a s a n á l o g a s y de ca r a c t e r í s t i c a s f i s i c o q u i m i c a s e q u i v a l e n t e s que pueden t e n e r e l mismo u s o , ya que l a p e c t i n a de 1im6n o b t e n i d a a l ser compara da con las e s p e c i f i c a c i o n e s de c a l i d a d de l a p e c t i n a de uso en p r o d u c t o s a l i m e n t i c i o s , nos d i 6 l o s s i g u i e n t e s r e s u l t a d o s : Un c o l o r b l a n c o a m a r i l l e n t o , s a b o r á c i d o , polvo i n c o l o r o , a s p e c t o a i t a c t o m u c i l a g i n o s o , s o l u b l e en agua e i n s o l u b l e e n a c e t o n a a l 100%, en a l c o h o l a l 9 6 % de un contenido de m e t o x i l o s supe- r i o r a 7 . 0 % y una pureza s u p e r i o r al 80%.
- -
-
-
De acuerdo a que l a p e c t i n a o b t e n i d a cumple con t o d a s l a s e s p e c i f i c a c i o n e s de c a l i d a d p a r a ser u t i l i z a d a en p r o d u c t o s a -
t e n i d o s a n i v e l p i l o t o . l i m e n t i c i o s , s e recomienda e l e s c a l a m i e n t o l o s r e s u l t a d o s o b - l
En e l cuadro No 1 5 se r e p o r t a n l o s d a t o s o b t e n i d o s p a r a l a determination de grados s a c a r o m é t r i c o s de l a p e c t i n a de l imón. Se u t i l i z a r o n pH = 3 . 0 , OBx = , 6 5 y d i f e r e n t e s c o n c e n t r a c i o n e s de p e c t i n a c o m e r c i a l desde 0.05% h a s t a 0.55% con incrementos - de 0.05%, de t a l forma que se o b t u v i e r o n g e l e s con l a s s i g u i e n - t e s c o n c e n t r a c i o n e s de p e c t i n a : 0 . 0 5 , 0 . 1 0 , 0 . 1 5 , 0 . 2 0 , 0 . 2 5 - 0.30, 0.35, 0 . 4 0 , 0 . 4 5 , 0 . 5 0 y 0.55%. Se determinaron e n cada g e l los gramos f u e r z a y p e n e t r a c i 6 n en cms. h a s t a l a f o r m a c i ó n d e l g e l s t á n d a r que f u e a 0 .50% de p e c t i n a y como é s t a t i e n e - un v a l o r ya v a l o r a d o de 220'SAG se u t i l i 2 6 como t e s t i g o . I
Con l a p e c t i n a e x t r a i d a de l a cáscara de lim6n s e s i g u i 6 - e l mismo procedimiento y se e l a b o r a r o n los g e l e s c o n l a s c o n - - c e n t r a c i o n e s c r e c i e n t e s de p e c t i n a y en e l g e l con 0 . 5 % de p e c - t i n a se i g u a l 6 l a p e n e t r a c i d n y g f u e r z a o b t e n i d o s p a r a e l g e l s t á n d a r , por l o que los grados s a c a r o m é t r i c o s ('SAG) de l a p e c - t i n a o b t e n i d a es i g u a l a l a c o m e r c i a l (220°SAG), es d e c i r , que
81
por cada gramo ¿e pectina, g e l i f i c a n 2 2 0 gramos de azGcar.
'1
82
DETERMINACION DE GRADOS SACAROMETRICOS DE LA PECTINA DE LIMON CUADRO H' 15
0.30 B
0.35 B
0.40 B
0.45 B
0.50 B
0.55
a2 - -
127 - -
148 137.14 -
198 174.15 1.9
232 220 1.6
274 255.6 1.25
e'-
1. -
2. -
3 . -
4. -
5 . -
6. -
7. -
83
C O N C L U S I O N E S
La c á s c a r a de limón ( C i t r u s a u r a n t o f o l i a ) en base hlimeda
(8 .11%) t i e n e como componentes mayores a l o s carbohidra- t o s (40.77%) y a l a f i b r a (38.92%) encontrándose en me-- nor proporc ión l a g r a s a (6.96%) l a p r o t e í n a (2.72%) y l a s c e n i z a s ( 2 . 5 1 % ) . T a l e s datos pueden s e r u t i l i z a d o s como c r i t e r i o s de s e l e c c i ó n y c a l i d a d de l a m a t e r i a prima.
E l rendimiento se incrementa a l aumentar l a temperatura - h a s t a 85'C después de e s t e v a l o r hay h i d r ó l i s i s de p e c t i - n a , l a c a l i d a d de l a p e c t i n a a 85°C es adecuada (8.5-9.0% de m e t o x i l o ) .
A pH más á c i d o e l rendimiento de l a p e c t i n a e s mayor t e - niendo un máximo a pH = 1.0 con una c a l i d a d adecuada de l a p e c t i n a e n l o que se r e f i e r e a i % de m e t o x i l o .
E l mayor rendimiento de l a p e c t i n a se o b t i e n e a un tiempo de e x t r a c c i ó n de 2.0 h o r a s , tiempos menores no l o g r a n e x - t r a e r toda l a p e c t i n a de l a m a t e r i a prima y a más de 2.0 h o r a s l a p e c t i n a se h i d r o l i z a . En es tas c o n d i c i o n e s l a - c a l i d a d de l a p e c t i n a se mantiene (8.5 - 9.0% de metox i -
l o ) .
E l % de volumen y % de materia prima que o t o r g a n e l mayor rendimiento en l a p e c t i n a e x t r a í d a e l 20% y 80% r e s p e c t i - vamente manteniendo un % de m e t o x i l o de l a p e c t i n a de - - 8.56%.
Las condicones óptimas de e x t r a c c i ó n de l a p e c t i n a de l a c á s c a r a de limón a n i v e l l a b o r a t o r i o son : T =85"C, pH=l.O tiempo de e x t r a c c i ó n de 2 . 0 horas y un 80% de volumen de e x t r a c c i O n y un 20% de materia prima. E s t a s condic iones pueden s e r u t i l i z a d a s p a r a r e a l i z a r un e s c a l a m i e n t o a n i - v e l p l a n t a p i l o t o .
E l rendimiento (26-28% en base seca) y c a l i d a d de l a p e c -
.< .
e'-
8. -
9.-
10. -
11. -
1 2 . -
1 3 . -
1 4 . -
t i n a obtenida (8.5 - 9.0% de metoxi lo) es semejante a - l o s valores repor tados en l a l i t e r a t u r a p a r a p e c t i n a co m e r c i a l .
-
E l ác ido o x á l i c o u t i l i z a d o en d i f e r e n t e s c o n c e n t r a c i o n e s en l a s o l u c i ó n e x t r a c t o r a (0.25 a l 1 .0%) no l o g r ó i n c r e - mentar e l rendimiento de l a p e c t i n a e x t r a í d a .
Es conveniente r e a l i z a r una s o l a e x t r a c c i ó n en l a mate- r i a pr ima, y a que a l mayor rendimiento s e o b t i e n e l a p r i mer extracción ( 2 5 . 7 5 % en base s e c a ) . Además que e n una segunda y t e r c e r e x t r a c c i ó n se daña l a c a l i d a d de l a p e c t i n a y r e s u l t a más c o s t o s o e l proceso .
-
-
La fracción p e c t i c a que se encuentra en mayor p r o p o r c i ó n en l a p e c t i n a son l o s á c i d o s p e c t í n i c o s (81 .66%) , l o c u a l l e c o n f i e r e un a l t o poder g e l i f i c a n t e comparable a l de - l a p e c t i n a comerc ia l .
A l incrementar l a s cargas de azGcar, p e c t i n a y pH en g e - l e s e laborados con p e c t i n a de l imón comerc ia l y l a ex t ra - €da en e l l a b o r a t o r i o , s e o b t i e n e un comportamiento se - mejante en cuanto a valores de v i s c o s i d a d de l o s g e l e s - e l a b o r a d o s , por l o que l a s u b s t a n c i a o b t e n i d a t e n d r á un comportamiento s i m i l a r a l de l a p e c t i n a c o m e r c i a l a l ser añadida a productos a l i m e n t i c i o s .
A l e v a l u a r l o s g f u e r z a y d i s t a n c i a de p e n e t r a c i ó n de ge l e s e laborados con p e c t i n a de limón comerc ia l y l a o b t e - n ida en e l l a b o r a t o r i o se tuvieron g e l e s s tándar con ca- racter ís t icas semejantes (230 g f u e r z a y 1 . 6 cm. de p e - n e t r a c i b n ) .
-
L a p e c t i n a o b t e n i d a t i e n e 220°SAG, i g u a l a l a de mayor c a l i d a d en e l mercado o b t e n i d a de l a c á s c a r a de l o s c € - t r i c o s .
L a p e c t i n a de limón obtenida cumple con las e s p e c i f i c a -
c i o n e s de ca l idad p a r a una p e c t i n a de uso en productos a l iment ic i o s.
1 5 . - La obtención de p e c t i n a de l a c á s c a r a de limón a n i v e l i n d u s t r i a l fomentaría l a Autodependencia Tecnolbgica, disminucidn de Importaciones y Creaci6n de Tecnología P r o p i a .
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