Universidad Nacional Micaela Bastidas de Apurímac

INFORME N° 06-2015-I/LTPAIII-EAPIA-UNAMBA-JABCH

DE : José Antonio Bacilio Chipa

A : ING. Héctor Bazán Juro

ASUNTO : Extracción de Gelatina

Grupo : Grupo B

Fecha de Práctica: 15/07/15

Fecha de Informe: 21/07/15

RESUMEN

Para la extracción de gelatina se llevó acabo en el laboratorio de procesamiento su tuvo como materia prima la patas de pollo se utilizaron materiales como balanza, termómetro, pH metro, etc. Se realizó el desgrasado de las patas de pollo en solución acuosa a una temperatura de 85°c *10 minutos luego se procedió a la primera maceración con bisulfito de sodio al 3% por un tiempo de 24 h posteriormente se lavó 4veces para el proceso de la segunda maceración y el lavado para extraer la gelatina mediante solución acuosa a una temperatura de 75°c *60 min y controlando el pH a 4.5 una vez extraído se procedió al filtrado, concentrado y finalmente el secado en el equipo de la estufa a 50-60°c * 5h.Se obtuvo un rendimiento de 3.68 %

I.- INTRODUCCION

La Gelatina es una mezcla coloide (sustancia semisólida), incolora, translúcida, quebradiza y casi insípida que se obtiene a partir del colágeno procedente del tejido conectivo de despojos animales hervidos con agua.

La conversión del colágeno insoluble a la gelatina soluble constituye la transformación esencial de su elaboración industrial. El proceso puede llevar a diferentes gelatinas dependiendo de las rupturas en las uniones intramoleculares. Tanto la gelatina alimenticia como la no alimenticia llevan, más o menos, el mismo proceso, pero una requiere ciertas condiciones de higiene especiales por su destino posterior que es la alimentación. Los recortes de piel suelen recuperarse como materia prima para la fabricación de gelatina; los recortes de piel sin curtir, así como los descarnes, provenientes del descarnado y dividido, no aprovechables para obtener cueroEn el animal, la gelatina no existe como componente, se obtiene, como ya se dijo, por hidrólisis parcial irreversible del colágeno, su precursor insoluble. En el colágeno, la unidad básica está formada por tres cadenas de polipéptidos, enrolladas en forma de hélice y estabilizadas por uniones intramoleculares. Esto hace que el colágeno exhiba propiedades

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mecánicas únicas y forme la estructura del tejido conectivo de la piel, los tendones, los cartílagos y los huesos de los animales.

La gelatina es una proteína compleja, es decir, un polímero compuesto por aminoácidos. Como sucede con los polisacáridos, el grado de polimerización, la naturaleza de los monómeros y la secuencia en la cadena proteica determinan sus propiedades generales. Una notable propiedad de esta molécula es su comportamiento frente a temperaturas diferentes: se derrite con el agua caliente y se solidifica nuevamente y se hincha con el agua fría.

Pocos alimentos reúnen tantas propiedades positivas como la gelatina. Sirve de fuente proteínica de primera, no dispone de potencial alérgeno, es libre de colesterol, azúcar y grasa, se digiere sin problemas y no contiene aditivos. Con la gelatina se puede crear platos bajos en calorías que, a pesar del bajo contenido en grasas, no pierden en sabor y garantizan un plus de proteína

Tradicionalmente relegada a la repostería, la gelatina es algo más que un postre fácil de hacer. No sólo es un ingrediente muy atractivo a la hora de cocinar platos elaborados y deliciosos, tanto dulces como salados, sino que tiene un alto valor nutritivo. De hecho, la gelatina es proteína en estado puro.

II.-OBJETIVOS

Conocer el proceso de extracción de gelatina a partir de materias de origen animal Extraer gelatina de una fuente animal y determinar los rendimientos de extracción.

III.- REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

3.1.-GELATINA

La gelatina, es una sustancia orgánica nitrogenada por hidrólisis parcial del colágeno contenido en la piel, tejidos conjuntivos o huesos de los animales.(Bobis,1982)

Las gelatinas para la industria alimentaria tiene que cumplir especicaciones químicas, físicas y microbiológicas adecuadas, y las normas de calidad de cada país diferen muy poco. (Bobis,1982)

La gelatina es un material proteico dotado de propiedades gelificantes y espesantes únicos, a diferencia de los espesantes de origen vegetal, la gelatina es la única proteína natural de importancia comercial, capaz de producir geles termo-reversibles en agua a temperatura cercanas a la temperatura corporal. Esta ventajosa capacidad de re-derretimiento a temperatura corporal, que no puede ser producida por otros materiales o sistemas, es la que imparte a los geles de gelatina su inigualable textura superior y su inconfundible palatabilidad y sensación bucal. (GLICKSMAN ,1969)

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Según la materia prima empleada y el método de extracción, las gelatinas varían en composición molecular y propiedades físicas. Por consiguiente, difieren de un fabricante a otro y no se pueden comparar fácilmente para aplicaciones específicas sin un adecuado conocimiento científico.

En general, la propiedad más importante de una gelatina desde el punto de vista comercial es su fuerza gelificante Otras propiedades fisicoquímicas tales como viscosidad, color y claridad, así como también su pureza química y bacteriológica y los procesos de producción utilizados, contribuyen al valor global del producto. Rodríguez, G. Muñoz, J. (1990)

La gelatina se forma mediante la hidrólisis del colágeno y se prepara a partir de materiales ricos en esta sustancia tales como la piel de cerdo, piel de ganado vacuno o huesos. La carne de animales jóvenes en la que el colágeno todavía no ha experimentado un entrecruzamiento intenso produce gelatina con facilidad mediante el proceso de cocinado ordinario. Ranken, M (1993)

3.2.-COLAGENO

las patas de pollo representan el 4% del peso original del ave. Dentro de su composición contiene 20% de colágeno, que puede ser utilizado para obtener gelatina. Los equipos requeridos para obtener gelatina a partir de patas de pollo, son los mismos que se utilizan con los huesos de los ganados.(MACKEY,1982)

El colágeno, es una fracción principal del tejido conectivo, viene a ser una proteína de estructura fibrosa, organizada y casi cristalina, se encuentra en los tejidos de todos los organismos multicelulares, desde los más primitivos hasta el hombre.

El colágeno representa aproximadamente el 30% del conjunto proteico en los mamíferos, siendo la característica de esta proteína el predominio de cuatro aminoácidos en su composición: glicina, alanita, prolina e hidroxiprolina, representando éste último el 14% en peso total de aminoácidos componentes del colágeno, además la suma de estos 4 aminoácidos representa casi el 75% de los aminoácidos totales del colágeno.(Fabry,1989)

La obtención de la gelatina de diversas calidades se ve influenciada por la complejidad del colágeno (influenciada a su vez por el tipo de tejido, edad y especie animal), así como de los diferentes procesos químicos disponibles para la ruptura de las estructuras y enlaces del polímero.(JOHSON,1969)

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Tabla 1: Contenido de colágeno en diferentes tejidos

TejidoContenido – base

Peso seco%Tendones 90Piel 90Cartílago 40Huesos 20

Inicialmente el colágeno es insoluble en agua, debido a su estructura fibrosa, organizada y casi cristalina, pero bajo la acción de tratamientos ácidos o básicos moderados, esta estructura organizada.

3.3.-OBTENCION DE GELATINA

Para obtener gelatina, es necesario transformar el colágeno hasta obtener un producto de la mejor calidad comercial posible, en este caso el colágeno se puede disponer de las siguientes materias primas:

Piel fresca de cerdo Huesos Pieles de ternero, bovinos, búfalos, etc. Cartílagos

Existen cuatro métodos utilizados para obtener la gelatina, siendo las más utilizadas en la actualidad el método ácido y el método básico:

Extracción ácida.- es el método más rápido, se aplica a materia prima con poco grado de entrecruzamiento, por ello se utiliza más en las pieles de cerdo, obteniéndose una gelatina denominada A.

Extracción alcalina.- es el método más lento y se utiliza frecuentemente tiempos que van de tres a cinco meses a temperaturas menores a 20ºC, éste método se aplica de preferencia a materiales con alto grado de entrecruzamiento tales como las pieles de bovinos y búfalos. En este proceso, el colágeno es desorganizado en su estructura fibrilar y solo el calentamiento en medio acuoso sin acción química complementaria puede completar la transformación hasta gelatina. La gelatina obtenida por este proceso se denomina gelatina B.

Extracción enzimática.- se han realizado investigaciones sobre este método, para ello se ha empleado la enzima pronasa en presencia de cloruro de calcio, el tiempo necesario es inclusive menor al método ácido.

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Extracción microbiana.- se han tratado pieles con mycoderma y torulopsis y se ha obtenido gelatina en 21 días. Esta técnica y la enzimática son relativamente nuevas.

3.4.-Para obtener la gelatina se requieren tres etapas bien diferenciadas:

Preparación de la materia primaLa materia prima, al margen de su procedencia, debe primero seleccionarse, clasificarse, cortarse en tamaños uniformes y purificarse (lavado, desgrasado, eliminación de pelo, etc.), luego mediante los tratamientos ácidos, básicos o biotecnológicos, se incrementa la blandura y el volumen de la materia prima, además a nivel de estructuras moleculares, se produce una ruptura parcial de uniones peptídicas y una disociación parcial de los enlaces covalentes existentes entre las cadenas.

Extracción

Durante la extracción de la gelatina, mediante tratamientos con agua a temperaturas altas (promedio de 80ºC), se acentúa la ruptura de estos enlaces incluido los puentes hidrógeno, separándose en cadenas individuales, permitiendo mayor conversión de colágeno a gelatina.

Un pretratamiento alcalino de la materia prima, produce una gelatina con punto iso-eléctrico más bajo, aproximadamente 5, en tanto que un pretratamiento ácido, limitado casi exclusivamente a material de piel de cerdo, produce una gelatina con un punto iso-eléctrico entre 7 y 9.

Purificación y secadoLa suspensión de gelatina obtenida después de la extracción se clarifica mediante centrifugado y filtración, además mediante la desionización se purifica la gelatina aún más eliminando sales inorgánicas.

Mediante la evaporación se concentra la suspensión de gelatina en preparación para el secado. Una filtración secundaria “pule” la suspensión y resulta en una gelatina de mayor brillo, luego a fin de asegurar el grado máximo de pureza se pasteuriza y se enfría rápidamente y se extruda el gel resultante en forma de fideos, los que se distribuyen en bandejas o fajas transportadoras, para su traslado hasta los túneles de secado hasta reducir la humedad del producto entre 10 y 12%. Posteriormente estos “fideos se trituran y el polvo resultante se tamiza a través de mallas ajustadas a distintas especificaciones y se envasa. Rodríguez, G. Muñoz, J.

3.5.-COLÁGENO HIDROLIZADO

El colágeno hidrolizado es una proteína de bajo peso molecular (es decir escaso poder gelificante) para su uso especial en aplicaciones alimenticias y no alimenticias en las cuales se requiere propiedades espesantes y texturizantes de la gelatina sin sus efectos gelificantes.

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Esta característica abre nuevas perspectivas para su aplicación en industrias que anteriormente no podían utilizar las propiedades fisicoquímicas de la gelatina debido a su poder gelificante.

El peso molecular promedio del colágeno hidrolizado se ubica dentro de la escala de 4 000 a 20 000, siendo el valor calórico de 4 cal/gramo. El colágeno hidrolizado es un producto adecuado para incrementar el contenido proteico de los alimentos debido a su elevado contenido de proteínas. Rodríguez, G. Muñoz, J.

3.6.-VALOR BIOLÓGICO DE LA GELATINA

El colágeno, es una proteína muy resistente a la acción hidrolítica de los enzimas digestivos; mientras que la gelatina es de fácil digestión pero su valor biológico es muy bajo, debido a su deficiencia de los aminoácidos esenciales lisina y triptófano.

3.7.-FUERZA DE GEL DE LA GELATINA

La fuerza del gel se expresa mediante los grados BLOOM, en el mercado existen gelatinas que van desde 50 a 320 grados Bloom, la técnica toma las siguientes condiciones: Se aplica a aquellas preparaciones gelificadas a 10ºC y maduradas durante 16 a 18 horas, y corresponden a peso en gramos, necesarios para obtener un hundimiento de 4 mm. El gel de un pistón cilíndrico de 12,7 mm de diámetro geométricamente definido.

3.8.-USOS DE LA GELATINA

Su uso en la Agroindustria es variada debido a sus propiedades fisicoquímicas y sensoriales, entre estos tenemos:

Postres de gelatina en agua Industria Láctea (espumante, flan de leche, en quesos mejora el rendimiento, en

yogurt ayuda a estabilizar la viscosidad, en helados, en mantequilla, etc.) Postres espumosos (estabilización de crema chantilly) Pastelería, mejora el espumado Industria Cárnica, absorbe y estabiliza los líquidos presentes en los jamones,

salchichas, etc. Encapsulantes de sabores y aromas durante su secado, mediante la formación de un

matriz. Clarificantes de vino y jugo de fruta, mediante la formación de flóculos con los

taninos, los que al precipitar, clarifican estos líquidos. Confitería, en la elaboración de malvaviscos y caramelos suaves, marshmellows,

etc. Fuente: Rodríguez, G. Muñoz, J.

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3.9.-METODOS USADOS EN LA OBTENCION DE GELATINA

Existen cuatro métodos utilizados para obtener gelatina, siendo las más utilizadas en la actualidad el método ácido y el método básico:

Extracción ácida.- es el método más rápido, se aplica a materia prima con poco grado de entrecruzamiento, por ello se utiliza más en las pieles de cerdo, obteniéndose una gelatina denominada A.

Extracción enzimática.- Se han realizado investigaciones sobre éste método, para ello se ha empleado la enzima pronasa en presencia de cloruro de calcio, el tiempo necesario es inclusive menor al método ácido.

Extracción microbiana.- Se han tratado pieles con mycoderma y torulopsis y se ha obtenido gelatina en 21 días. Ésta técnica y la enzimática son relativamente nuevas.

Extracción alcalina.- es el método más lento y se utiliza frecuentemente tiempos que van de tres a cinco meses a temperaturas menores a 200°C, éste método se aplica de preferencia a materiales con alto grado de entrecruzamiento tales como las pieles de bobinos y búfalos. En este proceso, el colágeno es desorganizado en su estructura fibrilar y solo el calentamiento en medio acuoso sin acción química complementaria puede completar la transformación hasta gelatina. La gelatina obtenida por este proceso se denomina gelatina B.

IV.-MATERIALES Y EQUIPOS Vasos precipitado Balanza pH metro Balanza analítica (marca: Acu; capacidad de 3000g) Termómetro de 100 °C Tela de seda (filtrado) Materia prima (patas de pollo) Estufa marca Memmert Cuchillos Placas Petri Ácido sulfúrico o clorhídrico Bisulfito de sodio Tabla de picar

METODOLOGIA:

Para la extracción de gelatina se requirió la materia prima que fueron las patas de pollo se empezó a acondicionar la materia prima (descarnado, trozado) y posteriormente se empezó a pesar.

Se llevó a cabo el desgrasado en solución acuosa a una temperatura de 85 °C * 10 minutos relación Materia prima de 1:2

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Maceración inicial con bisulfito de sodio a 3% por un tiempo de 24 horas Una vez macerado lavar 4 veces Segunda maceración en presencia de H2SO4 al 4 % por un tiempo de 2 días Después del macerado con H2SO4 al 4 % fue lavado La extracción de gelatina fue extraído en solución acuosa a una temperatura de

75°C por un tiempo de 60 minutos y controlando el PH de 4.5 Se realizó posteriormente el filtrado con una tela de seda Se secó con la ayuda del equipo de la estufa a una temperatura de 50-60 °C por un

tiempo de 5h.

Figura 1: proceso para la obtención de gelatina a partir de patas de pollo Materia Prima

Acondicionamiento

Pesado

Desgrasado

Maceración Inicial

Lavado 1

Segunda maceración

Lavado 2

Extracción de gelatina

Filtrado

Concentrado

Secado

Molienda

Empacado

Bisulfito de sodio al M.P: agua 1:2 * 24h

Agua potable

H2SO4 al 3%M.P: agua 1:2 * 2dias

Agua potable

50-60 °C * 5h

MP: agua 1:275 °C * 60minPh 4.5

4 veces

Agua 85°C * 10min(10 lavados a más)Relación MP: agua 1:2

Lavado descarnado trozado

Patas de pollo

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V.- RESULTADOS:

Muestra Peso(m.p) Peso(gelatina) Rendimiento (%)Patas de pollo 250 gr 9.2gr 3.68

Rendimiento

R=pesofinal (gr )pesoinicial (gr )

∗%

gelatina = 9.2gr peso de m.p= 250gr

R= 9.2 gr250 gr

∗%

R=3.68 %

VI.-DISCUSIONES Según Ranken, M (1993). La gelatina se forma mediante la hidrólisis del colágeno y se

prepara a partir de materiales ricos en esta sustancia tales como la piel de cerdo, piel de ganado vacuno o huesos. La carne de animales jóvenes en la que el colágeno todavía no ha experimentado un entrecruzamiento intenso produce gelatina con facilidad mediante el proceso de cocinado ordinario. En la práctica se trabajó con patas de pollo

Según Rodríguez, G. Inicialmente el colágeno es insoluble en agua, debido a su estructura fibrosa, organizada y casi cristalina, pero bajo la acción de tratamientos ácidos o básicos moderados, esta estructura organizada se desorganiza, provocando el paso de fibras a fibrillas, luego a tropocolágeno (unidad monomérica básica) y posteriormente la desorganización de las tres constitutivas de las hélices. A través de varias semanas de un tratamiento alcalino, se obtiene una cuidadosa transformación de la estructura del colágeno.

Según Rodrigez,1992 menciona que le rendimiento de extracción de gelatina es de 2.5-3%, en la se obtuvo un rendimiento de 3.68%

VII.- CONCLUSIONES:

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Se conoció todos los procesos para la obtención de gelatina a partir de patas de pollo que fue de color blanco oscuro que se obtuvo por una hidrolisis parcial del colágeno contenido en la piel, tejido, etc.

Durante la extracción de la gelatina, mediante tratamientos con agua a temperaturas altas (promedio de 80ºC), se acentúa la ruptura de estos enlaces incluido los puentes hidrógeno, separándose en cadenas individuales, permitiendo mayor conversión de colágeno a gelatina

VII.-CUESTIONARIO.

1.- ¿indique un modelo experimental para la obtención de gelatina de una materia primera desconocida

EXTRACCIÓN DE GELATINA A PARTIR DE PIEL DE ESPECIES DE ORIGEN MARINO.El objeto de la invención es obtener una gelatina, que se caracteriza por poseer un amplio espectro de características, es decir competitivo en la industria, desodorizado y translúcido y el procedimiento de la obtención de la misma. Está constituida por colágeno desnaturalizado, pudiéndose adicionar de alguno o todos de los siguientes ingredientes: agua, sales (como sulfatos, fosfatos, cloruros), hidrocoloides (como hidroximetilcelulosa,carragenatos, guar), agentes inductores de enlaces covalentes (tales como tranglutaminasa,cisteina,), azúcares y alcoholes. El que intervengan todos o sólo alguno de estos ingredientes varía en función de las condiciones y caracterísiticas del producto de partida así como del tratamiento químico y físico al que se ve sometido posteriormente; también dependerá de las características que se deseen obtener según sea el destino final de este producto.El procedimiento de la obtención del producto se caracteriza por someter las pieles y/o tejido conectivo a una serie de lavados, seguido de un tratamiento con álcali diluido para obtener una completa limpieza del producto y preparación para la pre solubilización. Su duración e intensidad dependerá del estado de la materiaprima. La concentración del ácido y el tiempo de permanencia en él dependerá del estado de la materia prima, grado de entrecruzamiento del colágeno,etc. Una vez pregelatinizada la proteína se lava abundantemente y se procede a la extracción de la gelatina en un baño de agua. Según la temperatura y tiempo aplicado se obtendrán unas características y rendimiento determinado. Seguidamente se procede a un proceso de filtración y ultrafiltración y al secado, bien en aire o mediante atomización o liofilización.Por último se mezcla este material proteico con los ingredientes escogidos, pudiéndose obtener incluso una gelatina con diversos grados de termoirreversibilidad.

2,.¿Cómo determinaría la calidad de la gelatina obtenida en la práctica?

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Examen gustativo: La solución en agua caliente no debe tener ni olor ni gusto desagradable. pH: Determinar el pH en la solución a 1 p. 100 mantenida a 40 °C; El pH de las soluciones coloidales está comprendido entre 3 y 4. El pH de las soluciones preparadas a partir de productos en polvo o en granos está comprendido entre 5 y 7.Pérdida en la disecación:Gelatinas presentadas en estado sólido: En una cápsula de silicio de 70 mm de diámetro con tapa, poner2 g de gelatina. Desecar en la estufa a 100-105°C durante 6 horas. Dejar enfriar en cápsula cubierta y en desecador. Pesar. O sea p g la cantidad de residuo seco ; la pérdida de peso no debe sobrepasar 15 p100.Gelatinas presentadas en estado líquido: En una cápsula de silicio de 70 mm de diámetro, poner alrededor de 10 g de solución coloidal de gelatina, pesar exactamente esta cantidad en cápsula cubierta, desecar en baño de agua a 100°C durante 4 horas y terminar la disecación en la estufa a 100-105°C durante 3 horas.Dejar enfriar en cápsula cubierta y en disecador. Pesar la cantidad de residuo seco. Es decir p g esta cantidad ; llevada a 100 g de solución coloidal, el residuo seco debe alcanzar 5 p. 100 como mínimo. Todos los límites fijados aquí arriba se refieren al producto seco.Cenizas: Incinerar el residuo seco del ensayo apartado 4.3 calentándolo progresivamente a 600°C en un horno de mufla después de haber espolvoreado la gelatina de 0,2 à 0,3 g de parafina sin cenizas destinada a evitar el desbordamiento de la masa. El índice total de cenizas no debe ser superior a 2,0 p. 100.Preparación de la solución para ensayos: Después de pesarlas, disolver las cenizas en 2 ml de ácido clorhídrico concentrado (R) y 10 ml de agua. Calentar para activar la disolución y agregar agua destilada hasta obtener un volumen igual a 25 veces el peso de la gelatina seca. 1ml de esta solución contiene las materias minerales de 0,04 gr de gelatina seca.Hierro: A 10 ml de solución preparada para experimentos(4.5) se agregan 1 ml de ácido clorhídrico concentrado (R), una gota de permanganato de potasio a 1 p. 100 (R) y 2 ml de tiocianato de potasio a 5 p. 100 (R). Si una coloración roja aparece, la misma debe ser inferior a aquella de un testigo preparado con 2 ml de solución de hierro (III) a 0,010 g por litro (R), 5,2 ml de agua y los mismos volúmenes de ácido clorhídrico concentrado (R) y de tiocianato de potasio a 5 p. 100 (R). El contenido en hierro debe ser inferior a 50 mg/kg). Es igualmente posible proceder a la dosificación del hierro por espectrofotometría de absorción atómica (ver método descrito en el Capítulo II del Codex enológico internacional).Cromo: En un matraz erlenmeyer de 50 ml, poner 10 ml de la solución preparada para experimentos (4.5), 1 ml de una solución de persulfato de amonio a 15 p. 100 (R), 0,5 ml de una solución de nitrato de plata a 1 p. 100 (R). Calentar y agregar gota a gota hasta la coloración rosa persistente del permanganato de potasio en solución a 3 p. 100 (R).Poner algunas gotas en exceso y mantener una ebullición suave durante10 minutos. Si durante la ebullición la solución se decolora, agregar permanganato de potasio. Después de 10 minutos introducir gota a gota el ácido clorhídrico diluído 1/10 (R) hasta la completa decoloración.

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Después del enfriamiento, transvasar a una matraz aforado de 20 ml. Agregar 2 ml de difenilcarbacida en solución a 0,05 p. 100 en el alcohol (R) que esté fresca.

VIII.-BIBLIOGRAFIA.

1. Rodríguez, G. Muñoz, J. 1992 Procesos Agroindustriales II. Universidad Nacional del

Santa.

2. Ranken, M (1993). Manual de la Industria de los alimentos, segunda edición, Editorial

Acribia S.A Zaragoza.España

3. JOHNSON, A 1974. Encyclopedis of food technology. AVI Publishing Company Vol. 2:

476-478.

4. MACKEY,A MARQUEZ, 1982 M. Evaluación Sensorial de Alimentos Ediciones CIEPE.

Venezuela macual N° 2;32-43

5. FABRY, I. 1989. La Gelatina es pastelería y confitería .Alimento. 14(2):71-75

6. BOBIS, L. 1982 Comericial Manufacture of gelayin from poul-try. Hydinarsky priemysel.

24(5/6):163-219