resultados y discusión - acervos digitales...

Resultados y Discusión 45

7. Resultados y Discusión

7.1 Caracterización de la enzima pectinmetilesterasa (PME)

7.1.1 Cantidad de enzima comercial

Se realizó una solución Stock agregando 0.0010 gramos de enzima

pectinmetilesterasa (P5400 Sigma) a 100 mL de agua destilada, lo que dio origen a una

solución Stock de concentración de 0.01 mg/mL.

Para determinar la cantidad de Stock a emplear en la elaboración de los sistemas

modelo (agua destilada y enzima), se realizó un gráfico que asocia la actividad

enzimática con cada cantidad de mililitros empleados de la solución Stock.

Para elaborar dicho gráfico, se estableció una cantidad inicial de mililitros de la solución

Stock (0.054 mL); para obtener este valor se realizaron una serie de cálculos que se

muestran en el Apéndice A, los cuales se basan en las especificaciones de actividad

enzimática reportada en la etiqueta del frasco de la enzima comercial P5400 y en la

actividad enzimática que presentó el jugo de naranja de la variedad Valencia.

La determinación de la actividad enzimática del jugo de naranja recién extraído

se realizó con el fin de obtener un valor de referencia que permitiera ser el punto de

partida para la elaboración del sistema modelo, y para poner a punto la técnica

establecida por Rouse y Atkins (1954). La actividad enzimática que se obtuvo al realizar

la media de tres triplicados fue de 5.8E-04 UAE/mL, y las características que presentó

el jugo de naranja en promedio fueron 11.5ºBx y pH 4.2; estos valores son similares a

los presentados en la norma mexicana NMX-F-118-1984 (10.5 -13.5 ºBx y pH de 3-4).

La relación matemática que permite obtener la misma actividad enzimática que el jugo

de naranja consiste en agregar 0.054 mL de la solución Stock en 100 mL de agua

destilada. Sin embargo esta relación no se cumplió, debido a que al realizar la

determinación experimental de este sistema se obtuvo una actividad enzimática diez

veces menor a la calculada matemáticamente. Esto se debió probablemente a que la

cantidad de sustrato (pectina cítrica) no fue suficiente para que pudiera reaccionar toda

la enzima. Sin embargo, la cantidad de sustrato que se emplea en la determinación


experimental de la actividad enzimática de la PME es un valor constante y que está

dado por el método de Rouse y Atkins (1954).

A partir del valor inicial del Stock (0.054 mL) se decidió agregar 2.5, 5, 7.5, 10

y 100 veces más dicha cantidad de Stock en 100 mL de agua destilada respectivamente.

La actividad enzimática inicial para 0.054 mL fue de 3.63E-05 UAE/mL, mientras que

para 5.4 mL (100 veces la cantidad inicial) fue de 3.97E-05, lo que muestra que el

aumento en la actividad enzimática de la pectinmetilesterasa es menor en comparación

con la cantidad de solución Stock agregada. Las determinaciones se realizaron al pH

propio del agua destilada 5.5± 0.05 a 20 º C.

La actividad que presentó la enzima (UAE/mL) es creciente respecto al aumento

de la cantidad de mililitros de Stock, sin embargo el aumento es gradual, y este

comportamiento se presenta en la Tabla 9. Así mismo en la Tabla 9, se presenta la

actividad enzimática en función de la cantidad de miligramos de enzima o por medio de

su concentración.

Para analizar diferencias significativas entre las actividades enzimáticas, se realizó un

análisis estadístico de varianza (ANOVA) con un nivel de confianza de 95% en el

programa Minitab14. Con este análisis se demostró que no existe diferencia estadística

entre los mililitros de Stock empleados y a la actividad enzimática que presentan cada

uno de ellos, y dado que sólo se adquirió 9.3 mg de enzima pectinmetilesterasa, resulta

conveniente emplear la menor cantidad en la formulación de los sistemas modelo. El

análisis estadístico se presenta en el Apéndice B.

Tabla 9. Actividad enzimática de la pectinmetilesterasa comercial en función de la cantidad de

enzima.

Nota: Los valores reportados de actividad enzimática son la media de dos triplicados.

Cantidad de Stock (mL) Cantidad de enzima (mg) Concentración mg/mL UAE/mL

0.054 5.40E-04 5.40E-06 3.63E-05

0.135 1.35E-03 1.35E-05 3.67E-05

0.270 2.70E-03 2.70E-05 3.77E-05

0.405 4.05E-03 4.05E-05 3.87E-05

0.540 5.40E-03 5.40E-05 3.97E-05

5.400 5.40E-02 5.40E-04 3.97E-05


7.1.2. Actividad enzimática bajo condiciones de almacenamiento en congelación y

temperatura ambiente (22ºC)

Para analizar el comportamiento de la actividad enzimática de la

pectinmetilesterasa en función del tiempo de almacenamiento y condiciones de

temperatura (22 y -18ºC), se realizaron pruebas a partir de 0.054 mL de solución Stock

en 100 mL de agua destilada a pH 5.5±0.05 a 20ºC. El comportamiento de dichas

pruebas se presenta en la Figura 11.

Se puede observar en la figura 11 que la PME sufre una leve reducción en su

actividad enzimática a medida que transcurre el tiempo de almacenamiento a ambas

temperaturas. Así mismo se observa que la actividad de la enzima PME se ve

disminuida en un 22.5% y 19% para temperaturas de congelación y ambiente,

respectivamente, al tiempo de almacenamiento de 24 horas. Mientras que los sistemas

almacenados durante 72 horas presentan una disminución del 35% y 32% de la

actividad inicial, respectivamente; lo anterior se debe considerar en caso de usar

sistemas que tengan dicho almacenamiento.

0.0E+00

5.0E-06

1.0E-05

1.5E-05

2.0E-05

2.5E-05

3.0E-05

3.5E-05

4.0E-05

4.5E-05

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Tiempo de almacenamiento (horas)

UAE/mL

Comdiciones a 22ºCCondiciones a -18ºC

Figura 11. Efecto del tiempo de almacenamiento (-18 ºC y 22ºC) sobre la actividad de la enzima PME.

Con el fin de determinar si existe diferencia significativa entre las actividades

enzimáticas a cada uno de los tiempos de almacenamiento a -18 ºC, se realizó un

análisis estadístico de varianza en el programa Minitab14. Dicho análisis reflejó de

manera general que sí existe diferencia significativa entre los valores, sin embargo en

este análisis no se puede determinar de manera específica si todos los valores son


diferentes o existen algunos que no lo sean; por ello se decidió aplicar una prueba de

Tukey. La prueba demostró con un nivel de confianza del 95% que las actividades

enzimáticas a 0 y 24 horas no presentan diferencia significativa entre ellas es decir,

estadísticamente son similares esas actividades. Mientras que todos los demás valores si

son diferentes unos de otros. Dicho análisis se presenta en forma detallada en el

Apéndice C.

De igual manera se realizó un estudio estadístico de varianza con prueba de Tukey

para determinar la existencia de diferencia significativa entre la media de los triplicados

de las actividades enzimáticas a cada uno de los tres periodos de almacenamiento a

22ºC (0 horas, 24 horas, 48 horas y 72 horas). La prueba determinó que cada uno de los

valores de actividad enzimática presenta diferencia significativa a cada periodo de

almacenamiento, con un nivel de confianza de 95%. El análisis de varianza se presenta

en el Apéndice D.

7.1.3. Evaluación del efecto del pH sobre la actividad de la PME en sistema modelo

Después de haber determinado que la concentración más adecuada para la

elaboración del sistema modelo es de 5.40E-6 mg/mL, se prosiguió con la

determinación del efecto del pH sobre la actividad de la enzima pectinmetilesterasa. Se

determinó la actividad enzimática de la pectinmetilesterasa (PME) en varios sistemas a

diversos valores de pH, los cuales se ajustaron con ácido cítrico. Los niveles de pH que

se manejaron fueron de 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0 y 5.5. Paralelamente se decidió estudiar el

comportamiento de la enzima bajo la variable de tiempo de almacenamiento a 4ºC

(temperatura de refrigeración) a cada uno de los niveles de pH determinados.

Para interpretar las actividades que se obtuvieron a los diferentes niveles de pH

fue necesario aplicar un factor de corrección denominado actividad reducida (U/Uo)

(Figura 12). Esta corrección se debe a que el pH es un factor importante durante la

determinación de la actividad enzimática establecida por el método de Rouse y Atkins

(1954) y dado que existe una relación proporcional entre la cantidad de NaOH y la

actividad de PME, se esperaría que a menor pH se requiriera mayor cantidad de NaOH


y por lo tanto se tendría mayor actividad. Por ello se realiza una división aritmética de la

actividad enzimática a determinado tiempo entre la actividad enzimática inicial (tiempo

0 horas de almacenamiento), y esto se establece de manera individual para cada nivel de

pH estudiado.

En la Figura 12 se demuestra que se obtienen las máximas actividades

enzimáticas a pH de 5.48 y 3.53 a las 24 horas de almacenamiento a 4ºC (ver Apéndice

E), logrando un aumento de 101% y 105% de la actividad enzimática inicial,

respectivamente. Así mismo los demás sistemas presentan una actividad máxima a las

24 horas de almacenamiento.

Es probable que la enzima PME en medio acuoso empiece a hidratarse y encuentre las

condiciones óptimas que le permitan presentar la máxima actividad enzimática después

de 24 horas de almacenamiento a 4ºC; además puede ser factible que bajo esas mismas

condiciones de almacenamiento la enzima exponga mejor su sitio activo, lo que le

permitirá reaccionar más eficientemente con el sustrato y así muestre la mayor actividad

enzimática. Sin embargo, el almacenamiento prolongado puede ocasionar que la enzima

comience a solubilizarse y por lo tanto exista una reducción en la actividad enzimática

cuando los sistemas se almacenan por más de 24 horas después de haber sido

formulados. Colin (1997) establece que un número reducido de aminoácidos están

directamente implicados con el funcionamiento del sitio activo de las enzimas, y que los

restantes aminoácidos sólo ayudan a formar la estructura tridimensional de la molécula,

es por ello que muchas veces la actividad catalítica depende de las condiciones más

adecuadas para los aminoácidos del sitio activo. Hirandpradit y López (1976)

determinaron que la α y β amilasas de la papa eran inactivadas a -7ºC, mientras que el

sistemas modelo con enzimas purificadas aún producía maltosa, estableciendo así que

las enzimas purificadas presentan un comportamiento distinto al de las enzimas

presentes en alimentos.


0.50

0.70

0.90

1.10

1.30

1.50

1.70

1.90

2.10

2.30

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Tiempo de almacenamiento (horas) a 4 ºC

U/Uo

pH 5.48pH 5.30pH 5.03pH 4.48pH 4.08pH 3.53pH 3.04

Figura 12. Actividad enzimática de la PME reducida a diversos niveles de pH y tiempo de almacenamiento a 4ºC.

Linden (1991) establece que el intervalo óptimo de pH de la enzima PME es de

3.5 a 7.5, sin embargo el pH óptimo dependerá de la fuente de PME y de las isoenzimas

presentes en el medio estudiado. Por ejemplo, el pH óptimo para la PME en nísperos fue

de 2 y 9, y en este caso se observa la presencia de dos isoenzimas (Bedoya, 2004).

Versteeg et al. (1980), estableció que existen dos tipos de isoenzimas en el jugo de

naranja de la variedad Navel, por lo que cada una de ellas presentó diferente actividad

enzimática a diversos niveles de pH; y así como diferente grado de afinidad por el

sustrato y propiedades cinéticas. Así mismo Van de Broeck et al. (1999) indican que el

porcentaje residual de la PME depende de la variedad de la naranja usado como extracto

de PME. Es así que algunas de las isoenzimas presenten resistencia al efecto causado

por calor o presión (Cameron, 1997). Por otro lado hay que mencionar que la PME

comercial extraída de la piel de la naranja no posee el mismo número de isoenzimas que

el extracto proveniente de la pulpa de la naranja (Van de Broeck et al., 2000).

Estos sistemas, a diferencia de los almacenados a -18 y 22ºC, presentan una gran

ventaja, debido a que al dejarlos almacenados por 24 horas a 4ºC se obtiene condiciones

más favorables para que la enzima PME presente una máxima actividad. Por ello las


pruebas con altas presiones dinámicas y tratamientos térmicos se realizaron a esos dos

niveles de pH y dejando reposar los sistemas durante 24 horas a 4ºC antes de ser

tratados.

7.2 Aplicación de altas presiones dinámicas en sistemas modelo con PME

7.2.1 Relación entre el tiempo de tratamiento con altas presiones dinámicas y número

de recirculaciones

Antes de calcular el número de recirculaciones que se generaron en el

tratamiento del sistema fue necesario obtener el flujo volumétrico del homogenizador

Duty A-C Motor modelo 15MR-8TBA, dicho valor fue de 1.0064 L/min, este cálculo se

presenta en el Apéndice F.

Una vez calculado el flujo volumétrico se prosiguió a la determinación del

número de recirculaciones en relación al tiempo de tratamiento con altas presiones; esta

relación se presenta en la Tabla 10 (Apéndice G).

Tabla 10. Relación del número de recirculaciones y tiempo de tratamiento.

Tiempo de tratamiento Número de

a 100 MPa (min) recirculaciones

0 0

10 2.01

20 4.03

30 6.04

40 8.05

A partir del número de recirculaciones obtenidas se determinó que cada 4.9

minutos una porción del sistema modelo recibe un pulso de presión.


7.2.2 Comportamiento de la temperatura de los sistemas modelo durante el tratamiento

con altas presiones

Dado que la mayor actividad de la enzima pectinmetilesterasa se obtuvo a pH de

3.53±0.015 y 5.55±0.01, se realizó un estudio para examinar el efecto de las altas

presiones dinámicas en dichos sistemas.

Durante el tratamiento con altas presiones a 100 MPa, se realizaron

determinaciones de la temperatura del sistema modelo a lo largo del proceso. La

temperatura se registró al mismo tiempo que se llevaba a cabo la recolección de muestra

a través de la manguera de recirculación. El registro de temperatura se realizó para cada

uno de los tratamientos a los dos niveles de pH. Los sistemas fueron introducidos al

tanque de alimentación del homogenizador a 21 ºC.

En la Figura 13 se observa que la temperatura aumenta a lo largo del proceso, y

es así que se tiene un incremento de temperatura de 23 y 22.5º C para el sistema modelo

a pH 3.53 y 5.55, respectivamente, lo que representa que las temperaturas finales

después de 40 minutos de tratamiento fueron de 44ºC y 43.5ºC.

15

20

25

30

35

40

45

50

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Tiempo de tratamiento (min)

Temperatura (ºC)Sistema a pH 3.53Sistema a pH 5.55

Figura 13. Efecto del tiempo de aplicación de alta presión dinámica (100 MPa) en la temperatura del sistema modelo.

En la Tabla 11 se presentan los incrementos de temperatura que se dieron a lo

largo del proceso. Es esta tabla se aprecia que el mayor incremento de temperatura tanto


a pH 3.53 como a pH 5.55 fue del minuto 0 al 10 de tratamiento, siendo de 11 y 14 ºC

respectivamente. Tabla 11. Efecto del tiempo de aplicación de alta presión dinámica (100 MPa) en la temperatura del sistema modelo.

Intervalo de Incremento de

tiempo temperatura (ºC)

(min) 3.53 5.55

0-10 11 14

10-20 6 2

20-30 3 3

30-40 4 4

Pruebas realizadas por Rugerio (2006) demuestran que al tratar jugo de naranja

en homogenizador Duty A-C durante 40 minutos, se obtiene un incremento máximo de

temperatura de 17ºC, es decir el sistema cambia de 22 a 37ºC en el minuto 40 de

tratamiento.

De acuerdo a referencias una mayor inactivación térmica es lograda conforme

aumenta la temperatura. Santiago (2005) logró inactivar totalmente a la enzima

pectinmetilesterasa a 80ºC con 30.8 minutos de tratamiento. Así mismo, Eagerman y

Rouse (1976) establecieron que el método convencional para inactivar PME es

aplicando 90ºC durante 1 minuto. Por lo anterior, es muy probable que no exista

inactivación de pectinmetilesterasa causado por el incremento de temperatura originado

por el tratamiento con altas presiones, ya que la temperatura máxima alcanzada en el

equipo usado en este estudio es menor a los datos reportados.

7.2.3 Efecto de la aplicación de altas presiones dinámicas sobre la actividad de la PME

El primer paso del proceso fue ajustar el pH de 5 litros de agua destilada a 3.53,

mediante el uso de ácido cítrico; para el sistema con el pH 5.55 no se utiliza ácido

cítrico debido a que el pH propio del agua destilada usada es dicho valor.


Posteriormente se adicionaron 2.7 mL de la solución Stock a cada uno de los volúmenes,

lo que permitió alcanzar una concentración de 5.40 E-06 mg/mL.

La actividad enzimática de los sistema recién preparados a pH 3.53 y 5.55 fue de 3.2E-5

UAE/mL, por ello los sistemas se dejaron reposar por 24 horas a 4ºC con el fin de

obtener la actividad máxima, la cual fue de 4.9E-05 UAE/mL para cada uno de ellos.

Dicha actividad representó la actividad enzimática inicial para el tratamiento con altas

presiones.

Al aplicar altas presiones dinámicas se obtuvieron los resultados que se

presentan en la Figura 14. En dicha figura se observa que al aumentar el tiempo de

tratamiento aumenta la proporción de enzima inactivada para los sistemas con los dos

valores de pH; la tendencia de inactivación es similar para ambos niveles de pH, lo que

indica que el proceso de reducción enzimática no es afectado por el nivel de pH. La

actividad residual para los dos sistemas después de 40 minutos de tratamiento fue de

3.3E-5 UAE/mL, lo que refleja que se inactivó el 33% de la actividad de la PME.

0.0E+00

1.0E-05

2.0E-05

3.0E-05

4.0E-05

5.0E-05

6.0E-05

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45


UAE/mL

pH 3.53pH 5.55

Figura 14. Efecto del tiempo de tratamiento con altas presiones dinámicas (100 MPa y Ti=21ºC) sobre la actividad enzimática de la PME.

Con el fin de comparar el porcentaje de actividad residual que presentan los

sistemas después de haber sido tratados con altas presiones, se presenta la Figura 15.

En la Figura 15 se observa que en el minuto 10 de tratamiento existe una mayor

inactivación en el pH 3.53, mientras que a los 20 minutos de tratamiento ocurre lo

contrario. Sin embargo a partir de un análisis estadístico, se determinó con un nivel de


confianza del 95%, que no existe diferencia significativa entre las muestras a pH 3.53 y

5.55 tratadas a los minutos 10, 30 y 40 (Apéndice H).

0102030405060708090

100

Porcentaje de actividad residual

0 10 20 30 40


pH 3.53pH 5.55

Figura 15. Actividad remanente de la PME en los sistemas modelos después del tratamiento a 100 MPa de presión (Ti=21ºC).

Para examinar una posible reactivación de la enzima ulterior al tratamiento con

altas presiones, se dejaron almacenar a 4ºC los sistemas modelo tratados, y se determinó

la actividad enzimática después de 24 y 48 horas de haber realizado el tratamiento con

altas presiones dinámicas.

La actividad enzimática de ambos sistemas decrece conforme transcurre el

tiempo de almacenamiento a 4ºC. Los detalles de este comportamiento se observan en

las Figuras 16 y 17. En estas figuras, el tiempo 0 horas representa la determinación

inmediata de la actividad enzimática después del tratamiento con altas presiones.

Mientras que 24 horas y 48 horas representan el tiempo de almacenamiento, después de

haber realizado el tratamiento, de los sistemas a temperatura de 4ºC.

En la Figura 16 se observa que el efecto del almacenamiento a 4ºC sobre la

disminución de la actividad enzimática es más notorio en los sistemas que experimentan

menor tratamiento con altas presiones. El sistema modelo a pH 3.53 tratado con altas

presiones durante 40 minutos presenta una disminución de 5.4 y 6.3% después de 24 y

48 horas de almacenamiento, respectivamente; mientras que el sistema que no fue


tratado presenta una disminución del 11.4% después de 24 horas de almacenamiento y

14.7% después de 48 horas de almacenamiento.

0.0E+00

1.0E-05

2.0E-05

3.0E-05

4.0E-05

5.0E-05

6.0E-05

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45


UAE/mL

Almacenamiento 0 horasAlmacenamiento 24 horasAlmacenamiento 48 horas

0.0E+00

1.0E-05

2.0E-05

3.0E-05

4.0E-05

5.0E-05

6.0E-05

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45


UAE/mL


Figura 16. Efecto del tiempo de almacenamiento (4ºC) sobre la actividad de la PME en sistemas modelo (pH 3.53) tratados con altas presiones dinámicas (100 MPa y Ti=21ºC).

En la Figura 17 se aprecia que existe una mayor reducción en la actividad de la

PME, en los tres primeros tiempos de tratamiento con altas presiones (10, 20 y 30 min),

después de 48 horas de haberse realizado el tratamiento a 100 MPa. Así mismo, se

observa que se tiende a un punto similar (orientado hacia una actividad de 3.0E-5

UAE/mL) en las muestras que fueron tratadas durante 40 minutos y mantenidas en

almacenamiento durante 24 y 48 horas a 4ºC (Ver Apéndice I).



Con el objeto de analizar la influencia de cada una de las variables de pH,

tiempo de tratamiento con altas presiones y tiempo de almacenamiento sobre la

actividad de la enzima pectinmetilesterasa, se realizó un estudio estadístico de varianza

en el programa MINITAB14. Los resultados obtenidos se presentan en la Tabla 12.

En la Tabla 12 se observa que todos los parámetros influyen en la actividad enzimática

de la PME, debido a que el valor P es menor a 0.05 en todos los casos. Por ello resulta

conveniente el análisis en conjunto de las tres variables estudiadas. El análisis detallado

se encuentra en el Apéndice H.

Tabla 12. Análisis estadístico (95% de confianza) para analizar el efecto de pH, tiempo de tratamiento y tiempo de almacenamiento sobre la actividad de la PME. Parámetro DF *Seq SS *Adj SS *Adj MS F P pH 1 0,8417 0,8417 0,8417 76,57 0,000 tratamiento 4 30,8581 30,8581 7,7145 701,77 0,000 almacenamiento 2 7,3323 7,3323 3,6661 333,50 0,000 pH*tratamiento 4 0,2697 0,2697 0,0674 6,13 0,000 pH*almacenamiento 2 0,9655 0,9655 0,4827 43,91 0,000 tratamiento*almacenamiento 8 3,3269 3,3269 0,4159 37,83 0,000 pH*tratamiento*almacenamiento 8 1,3814 1,3814 0,1727 15,71 0,000 Error 150 1,6489 1,6489 0,0110 Total 179 46,6246

A continuación se presentan en síntesis tres tablas (13, 14 y 15), las cuales

establecen con un nivel de confianza de 95%, los valores de las actividades enzimáticas

que no presenta diferencia significativa entre ellos.

En la Tabla 13 se aprecia que el sistema con 20 minutos de tratamiento y 24

horas de almacenamiento no presenta diferencia significativa con la muestra recolectada

a los 30 minutos de tratamiento con altas presiones y almacenada por 24 horas. Por otro

lado, se observa que el tiempo de almacenamiento en la muestra obtenida a los 40

minutos de tratamiento no origina cambios en la actividad de la PME, debido a que las

muestras almacenadas por 24 y 48 horas no presentan diferencias significativas entre

ellas.


Tabla 13. Evaluación estadística del efecto del tiempo de tratamiento (100 MPa) y tiempo de almacenamiento (4ºC) sobre la actividad enzimática de la PME en sistemas modelo con pH 3.53.

Sistema Sistemas con actividad enzimatica similar 0 / 00 / 24 0 / 48, 10 / 0, 10 / 240 / 48 10 / 0, 10 / 2410 / 0 10 / 2410 / 2410 / 48 20 / 020 / 020 / 24 20 / 48, 30 / 0, 30 / 24, 40 / 020 / 48 30 / 0, 40 / 0,30 / 0 30 / 2430 / 24 30 / 48, 40 / 24, 40 / 4830 / 48 40 / 24, 40 / 48,40 / 040 / 24 40 / 48

NOTA: Las abreviaturas representan tiempo de tratamiento en minutos /tiempo de almacenamiento en horas.

En la Tabla 14 se observa que el tratamiento con altas presiones no causa un

efecto significativo en la actividad enzimática de los sistemas recolectados al minuto 20

y 30, debido a que los muestras obtenidas a estos tiempos no presentan diferencia

significativa entre ellas.

Tabla 14. Evaluación estadística del efecto del tiempo de tratamiento (100 MPa) y tiempo de almacenamiento (4ºC) sobre la actividad enzimática de la PME en sistemas modelo con pH 5.55.

Sistema Sistemas con actividad enzimatica similar

0 / 00 / 24 10 / 0, 10 / 240 / 48 10 / 48, 20 / 0, 20 / 48, 30 / 0, 40 / 010 / 0 10 / 24,10 / 24 20 / 24,10 / 48 20 / 0, 20 / 48, 30 / 0, 30 / 24, 40 / 020 / 0 30 / 0,20 / 2420 / 48 30 / 24, 30 / 48, 40 / 0, 40 / 2430 / 030 / 24 30 / 48, 40 / 0, 40 / 24, 40/4830 / 48 40 / 0, 40 / 24, 40/4840 / 0 40 / 24,40 / 24 40/48



La Tabla 15 refleja que existe una similitud entre los sistemas a pH 3.53 y 5.55

con 10 minutos de tratamiento sin almacenamiento. Otra semejanza importante se

observa a los 30 minutos de tratamiento, en las muestras (pH 3.53 y 5.55) que no fueron

almacenadas. Con lo anterior se establece que el proceso de altas presiones (100 MPa)

genera un efecto idéntico sobre la actividad de la PME sin importar el nivel de pH a los

10 y 30 minutos de tratamiento.

Situación similar se presentó por Tongwongchai y colaboradores (2000), el cual

demostró que los niveles de pH 4 y 9 no generan cambios en la actividad enzimática de

la PME comercial de tomate a 200 MPa. Tabla 15. Evaluación estadística del efecto del pH, tiempo de tratamiento (100 MPa) y tiempo de almacenamiento (4ºC) sobre la actividad enzimática de la PME en sistemas modelo.

Sistema 3.53 / 0 / 0 5.55/ 0 / 03.53 / 0 / 24 5.55 / 0 / 24, 5.55 / 10 / 0, 5.55 / 10 / 243.53 / 0 / 48 5.55 / 0 / 24, 5.55 / 10 / 0, 5.55 / 10 / 243.53 / 10 / 0 5.55 / 0 / 24, 5.55 / 10 / 0, 5.55 / 10 / 24, 5.55 / 20 / 243.53 / 10 / 24 5.55 / 0 / 24, 5.55 / 10 / 0, 5.55 / 10 / 243.53 / 10 / 48 5.55 /10/ 24, 5.55 / 20 / 24,3.53 / 20 / 0 5.55 / 20/24,3.53 / 20 / 24 5.55 / 0 / 48, 5.55 / 10 / 48, 5.55 / 20 / 0, 5.55 / 30 / 03.53 / 20 / 48 5.55 / 0 / 48, 5.55 / 10 / 48, 5.55 / 20 / 0, 5.55 / 30 / 03.53 / 30 / 0 5.55 / 0 / 48, 5.55 / 10 / 48, 5.55 / 20 / 0, 5.55 / 20 / 48, 5.55 / 30 / 03.53 / 30 / 24 5.55 / 0 / 48, 5.55 / 10 / 48, 5.55 / 20 / 48, 5.55 / 30 / 0, 5.55 / 30 / 24, 5.55 / 30 / 48, 5.55 / 40 / 0, 5.55 / 40 / 243.53 / 30 / 48 5.55 / 10 / 48, 5.55 / 20 / 48, 5.55 / 30 / 24, 5.55 / 30 / 48, 5.55 / 40 / 0, 5.55 / 40 / 24,3.53 / 40 / 0 5.55 / 0 / 48, 5.55 / 10 / 48, 5.55 / 20 / 0, 5.55 / 30 / 0 5.55 / 40 / 03.53 / 40 / 24 5.55 / 20 / 48, 5.55 / 30 / 24, 5.55 / 30 / 48, 5.55 / 40 / 0, 5.55 / 40 / 24, 5.55/40/483.53 / 40 / 48 5.55 / 20 / 48, 5.55 / 30 / 24, 5.55 / 30 / 48, 5.55 / 40 / 0, 5.55 / 40 / 24, 5.55/40/48

Sistemas con actividad enzimatica similar

NOTA: Las abreviaturas representan pH/ tiempo de tratamiento en minutos /tiempo de almacenamiento en horas.

7.2.4 Efecto de la aplicación de altas presiones dinámicas sobre el pH de los sistemas

modelo

El efecto de las altas presiones puede originar cambios en el pH del sistema

tratado. Heremans (1995), menciona que la compresión puede disminuir el pH de los

alimentos, y que la magnitud y dirección del cambio dependen del proceso de

tratamiento aplicado.

En los sistemas aquí estudiados se observan cambios en el pH final de acuerdo a los

resultados presentados en la Figura 18.


El pH de 3.53 presenta una disminución del 12% del valor inicial al minuto 40

de tratamiento, mientras que el sistema a pH 5.55 presenta una disminución del 14% a

ese mismo tiempo de tratamiento (Figura 18).

3.01

3.51

4.01

4.51

5.01

5.51

0 10 20 30 40 50


pH

Sistema con pH inicial de 3.53

Sistema con pH inicial de 5.55

Figura 18. Comportamiento del pH bajo el efecto de altas presiones dinámicas 100 MPa.

La disminución de pH puede originar una disminución en la actividad

enzimática de la PME, ya que como se puede ver en la Figura 12 de la sección 7.1.3,

niveles por debajo de pH 5.48 y 3.53 generan actividades enzimáticas menores. Sin

embargo, en la Figura 14 se observa que la disminución de la actividad enzimática en

los tratamientos con altas presiones no se ve afectada por la variación de pH.

Rugerio (2006) observó que al aplicar altas presiones dinámicas en el

homogenizador Duty A-C a jugo de naranja durante 20 minutos de tratamiento, el

producto presentaba una disminución en el valor de pH ya que de 4.35 baja a 4.23.

7.2.5 Modelación de cinética de inactivación de PME

Para modelar la actividad enzimática residual de la pectinmetilesterasa en los

sistemas modelo, tratados con altas presiones dinámicas a 100 MPa, se utiliza un

modelo de cinética de primer orden.


log (Ut/Uo)=-kt *2.303 (Ec. 12)

Donde Ut son las unidades de pectinmetilesterasa/mL en el tiempo de tratamiento t, Uo

son las unidades de pectinmetilesterasa/mL iniciales en el sistema sin tratamiento, k es

la constante de inactivación (min-1), a condiciones constantes de presión y temperatura.

Mediante la constante de inactivación es posible obtener el tiempo de reducción decimal

D (min), siguiendo la Ecuación 13.

log (Ut/Uo)= -(1/D)* t (Ec. 13)

La modelación de los datos experimentales a la cinética de primer orden se

establece a condiciones constantes de temperatura y presión, sin embargo los datos

experimentales obtenidos en esta investigación no se produjeron a condiciones

constantes ya que se tuvieron incrementos de temperatura a lo largo del proceso; por lo

tanto no se puede aplicar directamente los conceptos del tiempo de reducción decimal

(D) y de la constante de la reacción (k). Es así que a los valores de D y k que en este

trabajo se manejaran se denominaran aparentes (Da y ka).

En la Figura 19 se puede observar que la cinética de inactivación de la PME es

muy similar para los sistemas con los dos valores de pH; para el pH de 3.53 la constante

de inactivación aparente toma valores de 9.4x10-3 min-1, mientras que para el sistema de

pH 5.55 el valor de ka es de 9.6x10-3 min-1. A partir de estos datos, se obtuvieron los

valores Da con magnitudes de 244.35 y 239.03 min, lo que indica que se requieren

tiempos prolongados para inactivar total o parcialmente la enzima con los niveles de

presión aplicados.


y = -0.0042x - 0.0202R2 = 0.9067

y = -0.0041x - 0.018R2 = 0.9512

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0.00

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45


log (U/Uo)

pH 3.53pH 5.55Lineal (pH 5.55)Lineal (pH 3.53)

Figura 19. Cinética de primer orden en la inactivación de PME por la acción de altas presiones dinámicas (100 MPa ) Ti=21 ºC.

Basak y colaboradores (1996) realizó pruebas de sistemas modelo a partir de

PME (cítrica) comercial a pH 3.7 con 10, 20, 30 y 40ºBx. A los sistemas se les aplicó

altas presiones hidrostáticas a 200 MPa. Para el sistema a 10ºBx se obtiene un valor de

k de 5.06x10-3 min-1 (R2=0.99), valor que es similar a los obtenidos en este trabajo. Sin

embargo, no hay que olvidar que son comparaciones relativas ya que unas son altas

presiones dinámicas y las otras son hidrostáticas.

Por otro lado, pruebas realizadas por Ly-Nguyen et al. (2003) en dos sistemas modelo

alimenticios elaborados a partir de la adición de PME purificada de zanahoria (a pH 4.5)

y plátano (a pH 7.0), muestran un valor de D igual a 130 min a 650 MPa para el sistema

de zanahoria y 397 min a 100 MPa para el sistema a base de PME de plátano.

Rugerio (2006) demostró que el tiempo de reducción decimal para la PME

presente en jugo de naranja (pH 4), tratado con altas presiones dinámicas a 100 MPa fue

de 959.58 min, dicho valor es mayor al obtenido en este estudio a pH 3.53 (244 min) y

esto se debe a que los sólidos presentes en los alimentos generan un efecto protector

sobre la enzima (Cheftel, 1991).

Para lograr un mejor ajuste de la curva de inactivación de la PME se utilizó el

modelo de distribución de Weibull (Peleg, 2006). Dicho modelo calcula una cinética de

reacción de inactivación potencial mediante la siguiente expresión:


Log (Ut/Uo)= -btn (Ec. 14)

Donde, Ut es la actividad enzimática al tiempo t (minutos), Uo la actividad enzimática

antes del tratamiento, n es el factor de forma el cual da información del mecanismo de

destrucción enzimática y b es el parámetro no lineal que refleja la inclinación total de la

curva de actividad enzimática remanente cuando n está fija.

En la Figura 20 se observan los ajustes de la distribución de Weibull a los datos

experimentales. Es posible observar que dicha distribución se ajusta adecuadamente a

los datos experimentales obtenidos para los sistemas modelo a pH 3.53 y 5.55 tratados

con altas presiones dinámicas (100 MPa) durante 40 minutos. En ambos casos (pH 3.53

y 5.55) se observa que el ajuste de este modelo es muy preciso. En el caso del sistema

modelo con pH 3.53 el ajuste (R2) es de 0.995 mientras que para el sistema con pH 5.55

el ajuste es de 0.985 (Ver Tabla 16).

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

-10 0 10 20 30 40 50

log(

U/U

o)


o Datos experimentales pH 3.53___ Distribucion de Weibull para pH 3.53Δ Datos experimentales pH 5.55___ Distribucion deWeibull para pH 5.55

Figura 20. Ajuste de distribución de Weibull a los datos experimentales de la PME en sistemas modelo (pH 3.53 y 5.55) tratados con altas presiones (100 MPa y Ti=21ºC).


Tabla 16. Parámetros cinéticos obtenidos de la distribución de Weibull en tratamientos de alta presión dinámica (100 MPa).

Parámetro pH 3.53 pH 5.55

B 3.41x10-2 2.17 x10-2

N 0.36 0.56

R2 0.99 0.98

Los parámetros de la distribución de Weibull para ambos sistemas tienen un

mejor ajuste y ello se ve reflejado en la R2, lo que indica que este modelo se aplica

perfectamente para modelar la inactivación residual de la PME en sistemas modelo

(enzima-agua destilada).

Pruebas realizadas por Rugerio (2006) demuestran que la PME en jugo de

naranja (pH 4) tratado con altas presiones dinámicas (100 MPa) presenta un mejor

ajuste a la distribución de Weibull que la cinética de primer orden obteniéndose un valor

de b igual a 0.15 (R2 =0.99).

El estudio de la cinética de inactivación de la pectinmetilesterasa muestra que la

proporción de inactivación es mayor al incrementar el tiempo de tratamiento de altas

presiones dinámicas. Las reducciones que se dan en la actividad enzimática son debidas

a la alteración de estructuras intramoleculares; los cambios conformacionales en los

sitios activos y/o en la interacción enzima sustrato (Hoover et al., 1989; Palou et al.,

2002).


7.3 Aplicación de altas presiones dinámicas y calentamiento inicial de los sistemas

modelo

7.3.1 Comportamiento de la temperatura

Se aplicó una variante al proceso con altas presiones a 100 MPa, la cual consistió en

introducir los sistemas modelo al tanque de alimentación del homogenizador a dos

temperaturas (44 y 55ºC) para cada uno de los niveles de pH.

En la Figuras 21 y 22 se observa que existe un cambio en la temperatura durante el

tratamiento. Para el proceso de 45ºC se tiene un incremento de temperatura a lo largo de

todo el proceso de 29ºC y 31ºC para pH 3.53 y 5.55 respectivamente, lo que significa

que al final del tratamiento se llega a temperaturas de 74ºC y 76ºC. Mientras que para

los sistemas que fueron introducidos a 55ºC se tiene un incremento de 16ºC para pH

3.53 y 23ºC para pH 5.55, es decir, se alcanzó una temperatura final de 78 y 71ºC

respectivamente. Así mismo, se aprecia que el mayor incremento de temperatura para

ambos niveles de pH de los sistemas introducidos a 45ºC fue en el intervalo de tiempo

de 0 a 10 minutos, siendo de 12 ºC para pH 3.53 y 15ºC para pH 5.53; sin embargo en

los sistemas que son introducidos a 55ºC presentan el mayor incremento de temperatura

en el intervalo de tiempo de 10 a 20 minutos de tratamiento, siendo de 7ºC para ambos

niveles de pH.

40

45

50

55

60

65

70

75

80

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45Tiempo de tratamiento (min)

Temperatura (ºC) Sistema con pH 3.53 (100 MPa Ti= 45ºC)Sistema con pH 5.55 (100 MPa Ti= 45ºC)

Figura 21. Efecto del tiempo de aplicación de alta presión dinámica (100 MPa y Ti=45ºC) en la temperatura del sistema modelo.


40

45

50

55

60

65

70

75

80

0 10 20 30 40 5Tiempo de tratamiento (min)

Temperatura (ºC)

0

Sistema con pH 3.53 (100 MPa Ti=55ºC)Sistema con pH 5.55 (100 MPa Ti=55ºC)

Figura 22. Efecto del tiempo de aplicación de alta presión dinámica (100 MPa y Ti=55ºC) en la temperatura del sistema modelo.

El aumento de la temperatura en los sistemas introducidos a 21ºC y 45ºC al

tratamiento con altas presiones es similar para los dos niveles de pH en el intervalo de

tratamiento de 0 a 10 minutos, sin embargo la temperatura final que alcanzan los

sistemas que son sometidos a una temperatura inicial de 45ºC es mayor. Es así que la

actividad residual después de 40 minutos de tratamiento (a 100 MPa) para los sistemas

introducidos a 45ºC a pH 3.53 y 5.55 es de 43.11% y 42.17%, respectivamente.

Mientras que para los sistemas incorporados a 55ºC la actividad remanente es de 41%

para los dos niveles de pH.

Los valores anteriores son mayores a los obtenidos en los sistemas que son introducidos

a 21ºC, ya que se tiene una actividad residual del 67% para ambos niveles de pH, lo que

indica que existe un efecto sinérgico originado por el calentamiento inicial del sistema

modelo y las altas presiones dinámicas.

7.3.2 Efecto de la aplicación de altas presiones dinámicas (100 MPa y Ti=45ºC o 55ºC)

en la actividad de la PME

Se siguió el mismo procedimiento que se indica en el apartado 7.2.3 para ajustar

el nivel de pH y la concentración de 5 litros de sistema modelo a tratar.

Para alcanzar la temperatura de 45ºC y 55ºC fue necesario seguir lo establecido en la

sección 6.2.5 de Materiales y Métodos.


La actividad enzimática de los sistemas que se incorporaron a 45ºC al

tratamiento con altas presiones (100 MPa), fue de 2.28E-5 UAE/mL para pH 3.53 y

2.34E-5 UAE/mL para pH 5.55. Por otro lado, la actividad enzimática de las muestras

introducidas a 55ºC al homogenizador fue de 2.40E-5 UAE/mL y 2.20E-5 UAE/mL

para pH 3.53 y 5.55 respectivamente.

En la Figura 23 se observa que la actividad de la PME disminuye conforme

aumenta el tiempo de tratamiento a 100 MPa (Ti=45ºC), es así que a los 40 minutos de

tratamiento, los sistemas modelo formulados a pH 3.53 y 5.55 presentan una actividad

final de 9.8 E-6 UAE/mL, lo que indica que existe una reducción casi del 58% de la

actividad enzimática inicial.

0.0E+00

5.0E-06

1.0E-05

1.5E-05

2.0E-05

2.5E-05

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45


UAE/mL

pH 3.53pH 5.55

Figura 23. Efecto del tiempo de aplicación de alta presión dinámica (100 MPa y Ti=45ºC) sobre la actividad enzimática de la PME.

En la Figura 24 se observa que al aplicar presión de 100 MPa a los sistemas

modelo de pH 3.53 y 5.55, que fueron introducidos a temperatura de 55ºC, presentan

un decremento en la actividad enzimática paralelo al incremento en el tiempo de

residencia; se logró inactivar la pectinmetilesterasa hasta un 59% a los 40 minutos de

tratamiento. Mientras que a los primeros 10 minutos de tratamiento se redujo un 35% y

38% en los sistemas a pH 3.53 y5.55, respectivamente.


0.0E+00

5.0E-06

1.0E-05

1.5E-05

2.0E-05

2.5E-05

3.0E-05

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45


UAE/mL

pH 3.53pH 5.55

Figura 24. Efecto del tiempo de aplicación de alta presión dinámica (100 MPa y Ti=55ºC) sobre la actividad enzimática de la PME.

En la Figura 25 se presenta el porcentaje de actividad enzimática residual para

los sistemas modelo formulados a pH 3.53 y 5.55 y tratados con 100 MPa y con una

temperatura inicial de 45ºC; se puede apreciar que la enzima pierde cerca del 37% de

actividad a pH 3.53 y 41% a pH 5.55 durante los primeros 10 minutos de tratamiento.

Los niveles finales de la actividad enzimática son levemente inferiores al 40% y no

parece existir diferencias debidas al nivel inicial de pH. La Figura 26 presenta

información similar a la presentada en la Figura 25, sólo que en la primera los sistemas

fueron incorporados al tratamiento con alta presión a una temperatura de 55ºC. Al

comparar ambas figuras se aprecia un comportamiento similar en la inactivación

enzimática independientemente de la temperatura inicial de los sistemas.

0

20

40

60

80

100

% de actividad residual

0 10 20 30 40


pH 3.53pH 5.55

Figura 25. Efecto del tiempo de residencia sobre la actividad enzimática residual en sistema modelo tratado con 100 MPa y Ti= 45ºC.


0

20

40

60

80

100


0 10 20 30 40


pH 3.53pH 5.55

Figura 26. Efecto del tiempo de residencia sobre la actividad enzimática residual en sistema modelo tratado con 100 MPa y Ti=55ºC.

En las Figuras 27 y 28 se aprecian los cambios de la actividad de los sistemas

tratados con altas presiones con una temperatura inicial de 45ºC y almacenados por 24 y

48 horas a 4ºC. Puede observarse en ambas figuras que la actividad enzimática continúa

reduciéndose levemente con el tiempo de almacenamiento, sin que nuevamente se

aprecien diferencias de comportamiento debidas a los valores de pH empleados y sobre

todo en los sistemas tratados a altas presiones con los mayores tiempos. Las Figuras 29

y 30 representan una información similar a la anterior para los sistemas introducidos al

tratamiento con altas presiones a una temperatura inicial de 55ºC. De acuerdo a la

información de las cuatro figuras (27, 28, 29 y 30), se aprecia que la actividad

enzimática se reduce menos con el tiempo de almacenamiento cuando el sistema tiene

un pH de 5.55 y ha sido tratado con los mayores tiempos. Los sistemas tratados por 40

minutos y almacenados por 48 horas a pH 3.53 presentan una reducción en la actividad

enzimática de 21.3% y 15.2%, mientras que con pH 5.55 esa reducción se ubica entre

16.2% y 8.5 % para las temperaturas iniciales de tratamiento de 45ºC y 55ºC,

respectivamente (ver Apéndice L).


0.0E+00

5.0E-06

1.0E-05

1.5E-05

2.0E-05

2.5E-05

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45


UAE/mL



0.0E+00

5.0E-06

1.0E-05

1.5E-05

2.0E-05

2.5E-05

3.0E-05

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Tiempo de tratamieno (min)

UAE/mL




0.0E+00

5.0E-06

1.0E-05

1.5E-05

2.0E-05

2.5E-05

3.0E-05

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45


UAE/mL


0.0E+00

5.0E-06

1.0E-05

1.5E-05

2.0E-05

2.5E-05

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45


UAE/mL

Almacenamiento 24 horas Almacenamiento 48 horasAlmacenamiento 0 horas



De igual manera que en el tratamiento con altas presiones, se realizó un análisis

de varianza en el programa MINITAB14 con el objeto de determinar la influencia de

cada una de las variables de pH, tiempo de tratamiento con altas presiones y tiempo de

almacenamiento sobre la actividad de la enzima pectinmetilesterasa en los sistemas

modelo introducidos a 45ºC y 55ºC al homogenizador.

Las Tablas 17 y 18 muestran los resultados obtenidos a partir del análisis

estadístico, con un nivel de confianza del 95%. En estas tablas se puede observar que el

valor P obtenido es menor a 0.05, lo que indica que todas las variables involucradas en


los procesos generan cambios en la actividad enzimática de la PME. Sin embargo, se

debe realizar la prueba de Tukey para determinar de manera específica aquellas

muestras que no presentan diferencia significativa entre ellas. El análisis detallado se

encuentra en los Apéndices J y K.

Tabla 17. Análisis estadístico (95% de confianza) para analizar el pH, tiempo de tratamiento (100 MPa y Ti=45ºC) y tiempo de almacenamiento (4ºC). Variables DF *Seq SS *Adj SS *Adj MS F P pH 1 0,25388 0,25388 0,25388 469,75 0,000 tratamiento (min) 4 17,06235 17,06235 4,26559 7892,74 0,000 almacenamiento (horas) 2 3,78455 3,78455 1,89228 3501,33 0,000 pH*tratamiento 4 0,17132 0,17132 0,04283 79,25 0,000 pH*almacenamiento 2 0,02178 0,02178 0,01089 20,15 0,000 tratamiento*almacenamiento 8 1,06229 1,06229 0,13279 245,70 0,000 pH*tratamiento*almacenamiento 8 0,24836 0,24836 0,03104 57,44 0,000 Error 150 0,08107 0,08107 0,00054 Total 179 22,68559

Tabla 18. Análisis estadístico (95% de confianza) para analizar el pH, tiempo de tratamiento (100 MPa y Ti=55ºC) y tiempo de almacenamiento (4ºC)

Variables DF *Seq SS *Adj SS *Adj MS F P pH 1 0,00491 0,00491 0,00491 3,47 0,044 tratamiento 4 14,96744 14,96744 3,74186 2645,88 0,000 almacenamiento 2 4,46225 4,46225 2,23113 1577,64 0,000 pH*tratamiento 4 0,08224 0,08224 0,02056 14,54 0,000 pH*almacenamiento 2 0,05800 0,05800 0,02900 20,51 0,000 tratamiento*almacenamiento 8 1,32232 1,32232 0,16529 116,88 0,000 pH*tratamiento*almacenamiento 8 0,40128 0,40128 0,05016 35,47 0,000 Error 150 0,21213 0,21213 0,00141 Total 179 21,51058

Con los resultados obtenidos de las pruebas de Tukey, se elaboraron las Tablas

19, 20, 21, 22, 23 y 24. En cada una de estas tablas se presenta una comparación

detallada de los sistemas modelo que no presentan diferencias significativas con un

nivel de confianza del 95%. Es de gran importancia realizar este análisis estadístico, ya

que con él se determinarán las variables que influyen en la inactivación de la enzima

PME en este estudio.

De la Tabla 19 se observa que no existe diferencia significativa entre la muestra

recolectada al minuto 40 de tratamiento (sin almacenamiento) y la muestra recolectada


al minuto 20 y almacenada por 24. Así mismo, la muestra tratada por 10 minutos y

almacenada por 24 horas es similar estadísticamente a la muestra tratada por 20 minutos

y almacenada por 24 horas.

La actividad que presenta el sistema sin tratamiento y almacenada por 24 horas no

presenta diferencia significativa con la muestra reunida al minuto 10 y sin

almacenamiento. Tabla 19. Evaluación estadística del efecto del tiempo de tratamiento (100 MPa y Ti=45ºC) y tiempo de almacenamiento (4ºC) sobre la actividad enzimática de la PME en sistemas modelo con pH 3.53.

Sistema Sistemas con actividad enzimatica similar 0 / 00 / 24 10 / 00 / 4810 / 010 / 24 20 / 24, 40 / 010 / 48 30/ 020 / 0 20 / 48, 30 / 2420 / 24 30 / 24, 40 / 020 / 4830 / 030 / 2430 / 4840 / 0 40 / 4840/ 2440 / 48

NOTA: Las abreviaturas representan tiempo de tratamiento en minutos /tiempo de almacenamiento en horas

En la Tabla 20 se aprecia que el tiempo de almacenamiento después de 24 horas

no causa un efecto significativo sobre la actividad enzimática del sistema a pH 5.55

recolectado a los 40 minutos de tratamiento, debido a que la muestra no presenta

diferencia después de haber sido almacenada por 24 y 48 horas.


Tabla 20. Evaluación estadística del efecto del tiempo de tratamiento (100 MPa y Ti=45ºC) y tiempo de almacenamiento (4ºC) sobre la actividad enzimática de la PME en sistemas modelo con pH 5.55.

Sistema Sistemas con actividad enzimatica similar 0 / 00 / 240 / 4810 / 010 / 24 20/010 / 48 20/24, 30/020 / 020 / 2420 / 4830 / 030 / 2430 / 4840 / 040/ 24 40/4840 / 48


En la Tabla 21 se observa que el nivel de pH no es una variable que afecte la

actividad de la PME en los sistemas modelo introducidos a 45 ºC al tratamiento con

altas presiones, debido a que las muestras sin almacenamiento que se recolectaron a los

10 minutos de tratamiento son estadísticamente similares a ambos niveles de pH (3.53 y

5.55), lo mismo ocurre con los sistemas sin almacenamiento y que fueron tratados

durante 30 y 40 minutos con altas presiones dinámicas. Tabla 21. Evaluación estadística del efecto del pH, tiempo de tratamiento (100 MPa y Ti=45ºC) y tiempo de almacenamiento (4ºC) sobre la actividad enzimática de la PME en sistemas modelo.

Sistema 3.53 / 0 / 03.53 / 0 / 243.53 / 0 / 48 5.55 / 10 / 03.53 / 10 / 0 5.55 / 10 / 03.53 / 10 / 24 5.55 / 10 / 48, 5.55 / 20 / 24, 5.55 / 30 / 03.53 / 10 / 48 5.55 / 20 / 48, 5.55 / 30 / 24, 5.55 / 40 / 03.53 / 20 / 03.53 / 20 / 24 5.55 / 20 / 48, 5.55 / 30 / 24, 5.55 / 30 / 48, 5.55 / 40 / 03.53 / 20 / 48 5.55 / 30 / 48, 5.55 / 40 / 03.53 / 30 / 0 5.55 / 10 / 24, 5.55 / 10 / 48, 5.55 / 20 / 0, 5.55 / 30 / 03.53 / 30 / 24 5.55 / 30 / 48, 5.55 / 40 / 0,3.53 / 30 / 48 5.55 / 40 / 243.53 / 40 / 0 5.55 / 20 / 48, 5.55 / 30 / 24, 5.55 / 30 / 48, 5.55 / 40 / 03.53 / 40 / 24 5.55/40/483.53 / 40 / 48




En la Tabla 22 se establece que la muestra que se obtiene a los 20 minutos de

tratamiento y que es almacenada durante 24 horas no presenta diferencia significativa

con el sistema sin almacenamiento obtenido al minuto 40 de tratamiento. Así mismo, se

observa que el tiempo de almacenamiento no genera cambios en la actividad enzimática

de la PME en los sistemas que son recolectados al minuto 10 de tratamiento y

almacenados por 24 y 48 horas. Una situación similar ocurre para el sistema obtenido

después de 30 minutos de tratamiento y almacenado por 24 y 48 horas a 4 ºC.


Sistema Sistemas con actividad enzimatica similar 0 / 00 / 240 / 48 20 / 010 / 010 / 24 10 / 48, 30 / 0, 40 / 010 / 48 20 / 24, 40 / 020 / 020 / 24 20 / 48, 30 / 24, 40 / 020 / 48 30 / 24, 30 / 48,30 / 030 / 24 30 / 4830 / 48 40 / 24, 40 / 4840 / 040 / 24 40 / 4840/48


En la Tabla 23 se aprecia que el tiempo de almacenamiento es una variable que

no genera cambios en la actividad de la PME en los sistemas modelo que son

almacenados por 24 y 48 horas a los tiempos de tratamiento 10, 30 y 40 minutos.



Sistema Sistemas con actividad enzimatica similar 0 / 00 / 240 / 48 10 / 010 / 010 / 24 10 / 48, 20 / 0, 30 / 010 / 48 20 / 0, 20 / 24, 30 / 020 / 020 / 24 30 / 020 / 48 30 / 24, 30 / 48, 40 / 0, 40 / 2430 / 030 / 24 30 / 48, 40 / 0, 40 / 2430 / 48 40 / 0, 40 / 24,40 / 0 40 / 2440 / 24


En la Tabla 24 se muestra la comparación de la actividad de la PME en función

de ambos niveles de pH. Los sistemas tratados durante 30 minutos sin almacenamiento

no presentan diferencia significativa en cuanto al nivel de pH. Por otro lado se observa

que los sistemas modelo almacenados durante 24 horas son similares en el tratamiento

que se efectúa durante 10 minutos para ambos niveles de pH. Tabla 24. Evaluación estadística del efecto del pH, tiempo de tratamiento (100 MPa y Ti=45ºC) y tiempo de almacenamiento (4ºC) sobre la actividad enzimática de la PME en sistemas modelo.

Sistema 3.53 / 0 / 03.53 / 0 / 24 5.55 / 0 / 24,3.53 / 0 / 48 5.55 / 0 / 48, 5.55 / 10 / 03.53 / 10 / 0 5.55 / 0 / 243.53 / 10 / 24 5.55 / 10 / 24, 5.55 / 10 / 48, 5.55 / 20 / 0, 5.55 / 20 / 24, 5.55 / 30 / 03.53 / 10 / 48 5.55 / 10 / 48, 5.55 / 20 / 24, 5.55 / 30 / 03.53 / 20 / 0 5.55 / 0 / 48, 5.55 / 10 / 03.53 / 20 / 24 5.55 / 20 / 24, 5.55 / 20 / 48, 5.55 / 30 / 24, 5.55 / 30 / 48, 5.55 / 40 / 0, 5.55 / 40 / 243.53 / 20 / 48 5.55 / 20 / 48, 5.55 / 30 / 24, 5.55 / 30 / 48, 5.55 / 40 / 0, 5.55 / 40 / 243.53 / 30 / 0 5.55 / 10 / 24, 5.55 / 10 / 48, 5.55 / 20 / 0, 5.55 / 30 / 0,3.53 / 30 / 24 5.55 / 20 / 48, 5.55 / 30 / 24, 5.55 / 30 / 48, 5.55 / 40 / 0, 5.55 / 40 / 243.53 / 30 / 48 5.55 / 20 / 48, 5.55 / 30 / 24, 5.55 / 30 / 48, 5.55 / 40 / 0, 5.55 / 40 / 24, 5.55/40/483.53 / 40 / 0 5.55 / 10 / 48, 5.55 / 20 / 24, 5.55 / 30 / 03.53 / 40 / 24 5.55/40/483.53 / 40 / 48 5.55/40/48




7.3.3 Efecto de la aplicación de altas presiones dinámicas sobre el pH de los sistemas

modelo introducidos a 45ºC y 55ºC

La aplicación de altas presiones a los sistemas modelo generó cambios en el pH

tal y como se muestra en la Figura 31. En esta figura se observa que los sistemas

modelo presentan un comportamiento similar en la disminución del pH a lo largo del

proceso, debido a que los sistemas tratados durante 40 minutos a pH 3.53 presentan una

disminución de 11% para ambas temperaturas iniciales (Ti=45ºC y 55ºC), mientras que

los sistemas a pH 5.55 introducidos a 45ºC y 55ºC muestran una reducción de 13% del

valor inicial de pH.

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

5.50

6.00


pH

Sistema con pH inicial 3.53 (100 MPa y Ti=45ºC)Sistema con pH inicial 5.55 (100 MPa y Ti=45ºC)Sistema con pH inicial 3.53 (100 MPa y Ti=55ºC)Sistema con pH inicial 5.55 (100 MPa y Ti=55ºC)

Figura 31. Comportamiento del pH bajo el efecto de altas presiones dinámicas 100 MPa.

Los sistemas experimentan un decremento en el nivel inicial de pH durante los

tratamientos, y esto se debe a la compresión que existe durante el proceso según

Heremans (1995). Al comparar la disminución de pH que presentan los sistemas modelo

que son introducidos a 45ºC y 55ºC con los que son introducidos a 21ºC se observa que

existe una menor reducción en los sistemas que reciben calentamiento previo al

tratamiento con altas presiones, ya que los sistemas introducidos a temperatura

ambiente (21ºC) presentan una disminución de 12% y 14% del valor inicial para pH

3.53 y 5.55, respectivamente.


7.3.4. Modelación de la cinética de inactivación de PME en sistemas modelo

introducidos a 45ºC y 55ºC al tratamiento con altas presiones (100 MPA)

En las Figura 32 y 33 se puede observar que la cinética de inactivación de la

PME es muy similar para ambos niveles de pH (3.53 y 5.55) a las dos temperaturas

iniciales; para el sistema con pH 3.53 introducido a 45ºC se tiene una constante de

inactivación aparente de 1.5 x 10-2 min-1, mientras que el sistema a ese mismo nivel de

pH pero introducido a 55ºC presenta una constante de 2.0x10-2 min-1. A partir de estos

valores se calcularon los tiempos de reducción decimal aparente dando como resultado

148 min y 113 min, respectivamente. Por otro lado, el valor Da para el sistema a pH

5.55 introducido a 45ºC fue de 120 min y de 118 min para el que se introdujo a 55ºC.

Comparando estos resultados con los presentados en la sección 7.2.5 se observa que al

introducir los sistemas modelo a temperaturas mayores a la del ambiente, se tiene una

mayor eficiencia en la inactivación enzimática de la PME. Es así que el tiempo de

reducción decimal aparente (Da) para los sistemas introducido a 21ºC es casi el doble

del valor D obtenido para los sistemas que se incorporaron a 45ºC y 55ºC.

y = -0.0083x - 0.0719R2 = 0.8404

y = -0.0067x - 0.0342R2 = 0.9292

-0.45

-0.40

-0.35

-0.30

-0.25

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0.00

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45


log (U/Uo)


Figura 32. Cinética de primer orden en la inactivación de PME por la acción de APD (100MPa y Ti =45ºC).


y = -0.0088x - 0.0041R2 = 0.9591

y = -0.0085x - 0.0548R2 = 0.8942

-0.45

-0.40

-0.35

-0.30

-0.25

-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0.00

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45


log (U/Uo)


Figura 33. Cinética de primer orden en la inactivación de PME por la acción de APD (100MPa y Ti =55ºC).

Van de Broeck et al. (2000) observó un efecto sinérgico causado por el

incremento de la temperatura en tratamientos hidrostáticos a 100 MPa. Este efecto fue

estudiado en sistemas modelo elaborados a partir de PME cítrica, en los cuales observó

que a 57ºC se tiene un tiempo de reducción decimal de 179.92 minutos, y al variar la

temperatura a 63ºC observa que el tiempo disminuye a 21.40 min. Así mismo observó

que al aumentar la presión a 600 MPa a una temperatura de 25ºC se obtiene un tiempo

de 115.15 min.

Como se mencionó anteriormente, los valores experimentales no se ajustan del

todo a la cinética de primer orden, y para mejorar la modelación de la inhibición de la

PME se empleó el modelo de la distribución de Weibull. Es así que en las Figuras 34 y

35 se presentan los datos experimentales y la distribución de Weibull. En la Figura 34

se tiene una tendencia curva para ambos niveles de pH, mientras que en la Figura 35 la

distribución de Weibull para pH 3.53 toma forma de una línea recta. Esta información

se aprecia claramente en el parámetro n (Tabla 25).

De acuerdo a Peleg (2006) las curvas con concavidad hacia arriba indican que

cierta cantidad de enzima perece rápidamente bajo condiciones del tratamiento,

mientras que la actividad residual requiere de un proceso más severo para reducir la

misma fracción de la enzima remanente.


-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

-10 0 10 20 30 40 50

log

(U/U

o)


o Da tos experimentales pH 3.53___ Distribuc ion de W eibull pa ra pH 3.53Δ Datos experimenta les p H 5.55___ Distrib ucion deW eibu ll para pH 5.55

Figura 34. Ajuste de distribución de Weibull a los datos experimentales de la PME en sistemas modelo (pH 3.53 y 5.55) tratados con altas presiones (100 MPa y Ti= 45ºC).

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

-10 0 10 20 30 40 50

log(

U/Uo

)



Figura 35. Ajuste de distribución de Weibull a los datos experimentales de la PME en sistemas modelo (pH 3.53 y 5.55) tratados con altas presiones (100 MPa y Ti=55ºC).


En la Tabla 25 se muestran los parámetros obtenidos a los diferentes niveles de

pH y temperaturas iniciales (45ºC y 55ºC). Se puede observar un mejor ajuste en todos

los niveles de pH (R2 >0.9) que el obtenido a partir de la modelación de la cinética de

primer orden. Por otro lado, se observa que la constante b es mayor en los sistemas a pH

5.55, lo que indica que este tratamiento generó un efecto más pronunciado en la

reducción de la PME.

Tabla 25. Parámetros cinéticos obtenidos de la distribución de Weibull para los sistemas introducidos a 45ºC y 55ºC al tratamiento con altas presiones dinámicas (100 MPa).

100 MPa y 45ºC 100 MPa y 55ºC

Parámetro

pH 3.53 pH 5.55 pH 3.53 pH 5.55

b 3.5x10-2 9.7 x10-2 8.0 x10-3 6.3 x10-2

n 0.56 0.35 1.00 0.47

R2 0.995 0.997 0.97 0.991

De acuerdo con Peleg (2006), los modelos cinéticos no lineales son usados

principalmente en las nuevas tecnologías (altas presiones, pulsos eléctricos, etc.), por lo

que estudios referentes a la modelación de la inhibición de microorganismos y enzimas

se están centrando en la aplicación de la distribución de Weibull.

7.4 Aplicación de tratamiento térmico

7.4.1 Efecto de la aplicación de tratamiento térmico en la actividad de la PME

Para evaluar la contribución de la elevación de la temperatura se generó el

incremento obtenido durante la presurización con calentamiento inicial de los sistemas

modelo de 45ºC y 55ºC. Antes de realizar el tratamiento térmico a cada uno de los

sistemas, fue necesario elaborarlos con previo almacenamiento por 24 horas a 4ºC, para

que de esta manera se tuviera la máxima actividad enzimática.

Con el fin de analizar el efecto del calentamiento en los sistemas modelo a las

dos temperaturas iniciales, se tomó como base la temperatura de 24ºC para ambos


niveles de pH. A partir de esa temperatura base, se elevó la temperatura hasta alcanzar

la temperatura de 45ºC o 55ºC; una vez que el sistema tenía esa temperatura comenzaba

el tiempo de tratamiento hasta llegar al minuto 40 y a la temperatura de cada perfil. Por

ejemplo, para el sistema modelo a pH 3.53 al minuto 40 debía alcanzar la temperatura

de 74ºC.

En las Figuras 36 y 37 se aprecia un patrón decreciente en la actividad de la

PME conforme aumenta la temperatura y transcurre el tiempo. En ambas figuras se

aprecia que a pH de 3.53 se tiene una reducción similar a la actividad enzimática

obtenida para el sistema a pH 5.55. El tratamiento durante 40 minutos a pH 5.55 genera

una reducción del 23 % para ambos tratamientos térmicos. Por otro lado, el porcentaje

de actividad residual que presentan los sistemas a pH 3.53 es de 76% y 78% para los

tratamientos térmicos con temperaturas iniciales de 45ºC y 55ºC bajo las mismas

condiciones de tiempo de tratamiento, respectivamente.

0.0E+00

5.0E-06

1.0E-05

1.5E-05

2.0E-05

2.5E-05

3.0E-05

3.5E-05

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45


UAE/mLpH 3.53 pH 5.55

Figura 36. Efecto del tiempo de aplicación de tratamiento térmico (Ti=45ºC) sobre la actividad enzimática de la PME.


0.0E+00

5.0E-06

1.0E-05

1.5E-05

2.0E-05

2.5E-05

3.0E-05

3.5E-05

4.0E-05

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45


UAE/mL

pH 3.53pH 5.55

Figura 37. Efecto del tiempo de aplicación de tratamiento térmico (Ti=55ºC) sobre la actividad enzimática de la PME.

Se realizó un estudio estadístico de varianza en el programa MINITAB14 para

determinar diferencias significativas entre todas las muestras.

A partir de este estudio se determinó, con un nivel de confianza del 95%, que durante el

tratamiento térmico que inicia a 45ºC a pH 3.53 y 5.55 no existe diferencia significativa

en las muestras obtenidas a los 20 y 30 minutos de tratamiento (ver Apéndice M).

Por otro lado, el sistema tratado con 55ºC a pH 5.55 no presenta diferencia en los

tratamientos a los minutos 20 y 30; ni a los minutos 30 y 40. El sistema a pH 3.53 al

minuto 20 de tratamiento es similar a los sistemas a pH 5.55 recolectados a los 20, 30 y

40 minutos de tratamiento (Ver Apéndice N).

Así mismo, se realizó un análisis de medias en el programa de MINITAB14 para

examinar las diferencias significativas entre ambos tratamientos térmicos. El estudio

arrojó que no existe diferencia significativa en los tratamientos a 45º y 55ºC a pH 5.55.

De igual manera, los sistemas a pH 3.53 son similares en los minutos 0, 20 y 30 de

tratamiento. En el Apéndice Ñ se muestra dicho análisis.

7.4.2 Modelación de la cinética de inactivación de PME en sistemas modelos tratados

térmicamente

A partir de los datos de actividad de PME obtenidos para el sistema modelo se

graficó el logaritmo de la fracción remanente de actividad enzimática (log (U/Uo)) en


función del tiempo de tratamiento a fin de obtener la cinética de inactivación de primer

orden, esto se hizo para todas las temperaturas estudiadas

En las Figuras 38 y 39 se puede observar que la cinética de inactivación de la

PME es muy similar para los sistemas con dos pH estudiados; para los sistemas con pH

3.53 la constante de inactivación aparente tiene un valor de 5.3x 10-3 min-1 y 5.7 x 10-3

min-1 para los tratamiento con temperaturas iniciales de 45ºC y 55ºC, respectivamente.

En base a los datos anteriores se obtienen los valores D con magnitudes de 432.67 min y

401.46 min.

Por otro lado, para los sistemas con pH 5.55 el valor de k es de 6.2 x 10-3 min-1 para el

tratamiento con temperatura inicial de 45ºC y 6.3 x 10-3 min-1 para el otro nivel de

temperatura, es así el tiempo de reducción decimal toma valores de 369 min y 364 min,

respectivamente.

y = -0.0027x - 0.0195R2 = 0.8685

y = -0.0025x - 0.013R2 = 0.9351

-0.14

-0.12

-0.10

-0.08

-0.06

-0.04

-0.02

0.00

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45


log (U/Uo)


Figura 38. Cinética de primer orden en la inactivación de PME por la acción de tratamiento térmico (Ti =45ºC).


y = -0.0025x - 0.013R2 = 0.9351

y = -0.0027x - 0.0188R2 = 0.8792

-0.14

-0.12

-0.10

-0.08

-0.06

-0.04

-0.02

0.00

0.02


log (U/Uo)


Figura 39. Cinética de primer orden en la inactivación de PME por la acción de tratamiento térmico (Ti =55ºC).

Al comparar los valores Da obtenidos con estos tratamientos (Ti= 45ºC o 55ºC) y

los obtenidos de la combinación de presión y temperatura (Ti= 45ºC o 55ºC y 100 MPa),

se observa que los primeros son mayores; es decir el tiempo aparente para lograr

inactivar el 90% de la actividad enzimática es más largo. Numéricamente los valores Da

para los tratamientos térmicos son tres veces más grandes que los derivados de los

tratamientos con altas presiones y calentamiento de los sistemas modelo. Lo anterior

permite establecer que el efecto combinado de presión y temperatura generan una mayor

reducción en la actividad de la PME en los sistemas modelo.

Van de Broeck et al. (2000) realizó estudios con PME comercial a pH 3.7 a

partir de una concentración de 1mg de sólido/mL de agua destilada. Al aplicar

tratamientos térmicos, observó que la enzima tiene un comportamiento bifásico, debido

a que existió una fracción de PME estable al tratamiento térmico. A 60ºC obtiene una

constante de inactivación de 0.103 min-1. Al comparar estos valores con el obtenido

experimentalmente a 55ºC y pH 3.53 (5.7x10-3), se observa que el de la bibliografía es

más grande lo que da como resultado un menor tiempo para inactivar el 90% de la

actividad de la PME. Sin embargo, hay que considerar que no son las mismas

temperaturas de trabajo. Además, el ajuste de la cinética de primer orden que presentan

los valores experimentales a 55ºC no es del todo lineal.


El tiempo de reducción decimal es menor para ambos niveles de pH bajo

condiciones iniciales de temperatura de 55ºC, es decir es un 1.4% menor que el

tratamiento inicial a 45ºC para pH 3.53 y 7.2% menor para el pH 5.55. Lo cual resulta

ventajoso y demuestra que un incremento mayor en la temperatura originará una mayor

inactivación de la PME.

Los valores experimentales no se ajustan del todo a la cinética de primer orden,

ya que las constantes de ajuste (R2) son menores de 0.93; es por ello que se decidió

probar la distribución de Weibull.

En las Figuras 40 y 41 se representan los valores experimentales obtenidos a

cada una de las pruebas realizadas. En todos los casos se observa que el ajuste de este

modelo es muy preciso, ya que el ajuste es mayor de 0.99 para ambos tratamientos

térmicos. En estas figuras se representan los datos experimentales mediante círculos

(para pH 3.53) y triángulos (para pH 5.55), y la distribución de Weibull se presenta a

partir de líneas continuas de color rojo y azul, respectivamente para cada nivel de pH.

Las líneas de la distribución de Weibull toman formas cóncavas, es decir el valor de n

es menor a 1 para todos los casos.

-0.12

-0.1

-0.08

-0.06

-0.04

-0.02

0

0.02

-10 0 10 20 30 40 50

log

(U/U

o)



Figura 40. Ajuste de distribución de Weibull a los datos experimentales de la PME en sistemas modelo (pH 3.53 y 5.55) tratados térmicamente (Ti=45ºC).


-0.12

-0.1

-0.08

-0.06

-0.04

-0.02

0

0.02

-10 0 10 20 30 40 50

log

(U/U

o)



Figura 41. Ajuste de distribución de Weibull a los datos experimentales de la PME en sistemas modelo (pH 3.53 y 5.55) tratados térmicamente (Ti=55ºC).

En Tabla 26 se muestran los parámetros obtenidos en los diferentes niveles de

pH y tratamientos térmicos (45ºC y 55ºC), al comparar estos valores con los obtenidos

en los tratamientos en los cuales se introducían los sistemas a temperatura de 45ºC y

55ºC al tratamiento con altas presiones se observa que los valores de b son mayores

comparados con los valores obtenidos en la tabla 26, y esto se debe a que b es magnitud

de la intensidad del proceso.

En factor de forma (n) está en el rango de 0.4 a 0.5, lo que indica que el mecanismo de

inhibición enzimática no es lineal, es por ello que los valores experimentales no se

ajustan a la cinética de primer orden. Sin embargo, es importante desarrollar la cinética

de primer orden, ya que a partir de esta se obtiene el tiempo en minutos necesario (Da)

para inactivar el 90% de la actividad enzimática.


Tabla 26. Parámetros cinéticos obtenidos de la distribución de Weibull para tratamientos térmicos.

45ºC 55ºC Parámetros

3.53 5.55 3.53 5.55

b 1.56 x10-2 2.36 x10-2 1.37 x10-2 2.22 x10-2

n 0.49 0.43 0,55 0.45

R2 0.998 0.995 0,997 0.996

En las figuras 42 y 43 se observa que existe una mayor reducción en la actividad

enzimática de la PME en los tratamientos en los cuales se introducen los sistemas

modelo a temperaturas iniciales de 45ºC y 55ºC, respecto al simple tratamiento térmico.

En la figura 42 se observa que a temperatura de 57ºC, la cual indica 10 minutos de

tratamiento, el efecto de la temperatura genera una actividad residual casi del 60%,

mientras que con la combinación de presión y temperatura se alcanza una reducción del

30%. Así mismo a temperatura de 74ºC (40 minutos de tratamiento) se tiene una

actividad residual menor al 20% para los tratamientos combinados. Situación similar se

presenta en la figura 43, sólo que el perfil de temperatura fue diferente, por ejemplo la

temperatura final a los 40 minutos de tratamiento fue de 78ºC.

0102030405060708090

100


24 45 57 62,5 68 74

Temperatura (ºC)

Efecto de tratamiento térmico en sistema pH 3.53 (Ti=45)Efecto de tratamiento térmico a pH 5.55 (Ti=45ºC)Efecto de presión (100MPa y Ti=45ºC) en sistema a pH 3.53Efecto de presión (100MPa y Ti=45ºC) en sistema a pH 5.55

Figura 42. Porcentaje de actividad residual de la enzima PME obtenido a partir de tratamientos térmicos (Ti=45ºC) y calentamiento inicial en los procesos con altas presiones dinámicas.


0102030405060708090

100


24 55 62 69 72 78

Temperatura (ºC)

Efecto de tratamiento térmico en sistema pH 3.53 (Ti=55ºC)Efecto de tratamiento térmico a pH 5.55 (Ti=55ºC)Efecto de presión (100MPa y Ti=55ºC) en sistema a pH 3.53Efecto de presión (100MPa y Ti=55ºC) en sistema a pH 5.55

Figura 43. Porcentaje de actividad residual de la enzima PME obtenido a partir de tratamientos térmicos (Ti=55ºC) y calentamiento inicial en los procesos con altas presiones dinámicas.

La actividad de la residual de la PME en los sistemas modelo tratados

térmicamente es mayor que los sistemas que estuvieron bajo el efecto combinado de

presión y temperatura inicial de 45ºC o 55ºC, posiblemente esto se debió a la presencia

de isoenzimas las cuales son diversas formas de una enzima que catalizan la misma

reacción pero que presentan diversas afinidades por el sustrato, velocidades de reacción

y resistencia a la temperatura y que por lo tanto el tiempo requerido para su inactivación

es diferente en cada caso.

resultados y discusión - acervos digitales...

Documents