Estudio de la estabilidad térmica del aceite de crisálida del gusano de seda Bombyx Mori Linn

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(1)Universidad Tecnológica de Pereira. ESTUDIO DE LA ESTABILIDAD TERMICA DEL ACEITE DE CRISALIDA DEL GUSANO DE SEDA BOMBYX MORI LINN. TRABAJO DE GRADO Requisito parcial para optar al título de Tecnólogo Químico. Presentado por:. ANA CAROLINA TORO SANCHEZ CATALINA LONDOÑO GIRALDO. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA FACULTAD DE TECNOLOGÍA ESCUELA DE TECNOLOGÍA QUÍMICA Pereira 2007.

(2) Universidad Tecnológica de Pereira. ESTUDIO DE LA ESTABILIDAD TERMICA DEL ACEITE DE CRISALIDA DEL GUSANO DE SEDA BOMBYX MORI LINN. TRABAJO DE GRADO Requisito parcial para optar al título de Tecnólogo Químico. Presentado por:. ANA CAROLINA TORO SANCHEZ CATALINA LONDOÑO GIRALDO. Director Juan Pablo Arrubla UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA FACULTAD DE TECNOLOGÍA ESCUELA DE TECNOLOGÍA QUÍMICA.

(3) Universidad Tecnológica de Pereira. NOTA DE ACEPTACIÓN DEL TRABAJO DE GRADO ESTUDIO DE LA ESTABILIDAD TERMICA DEL ACEITE DE CRISALIDA DEL GUSANO DE SEDA BOMBYX MORI LINN Presentado por: ANA CAROLINA TORO SANCHEZ CATALINA LONDOÑO GIRALDO. Los suscritos director y jurados del presente trabajo de grado, una vez revisada la versión escrita y presenciado la sustentación oral, decidimos otorgar: La nota de:. _____________________. Con la connotación de:. _____________________. Para constancia firmamos en la ciudad de Pereira hoy ______________________ El director: ______________________________ Nombre: Juan Pablo Arrubla Jurado: ______________________________ Nombre: Jurado: _____________________________ Nombre:.

(4) Universidad Tecnológica de Pereira. importante "El motivo más import ante para estudiar en el Colegio, la Universidad y la vida es el placer de trabajar y, por lo tanto, obtener los resultados que le sirvan a la comunidad". Albert Einstein.

(5) Universidad Tecnológica de Pereira. Dedicatoria A mi familia por ser la luz en el sendero por el que camino y el manto de esperanza que me da calor, por ser mi fortaleza y pujanza.. Catalina. A la dulce memoria de mi madre…. Carolina.

(6) Universidad Tecnológica de Pereira. Agradecimientos. Al equipo de apoyo de laboratorio de la escuela de tecnología química. Al grupo de oleoquímica por su apoyo y colaboración. Al grupo polifenoles por facilitar los equipos para la realización de los análisis. A Gloria Guerrero y Juan Pablo Arrubla por liderar el estudio desarrollado. A nuestra familia por ser el pilar base en nuestra formación..

(7) Universidad Tecnológica de Pereira. TABLA DE CONTENIDO. PAG. LISTA DE TABLAS. 1. LISTA DE FIGURAS. 2. LISTA DE ANEXOS. 3. RESUMEN. 4. INTRODUCCIÓN. 6. 1. ANTECEDENTES. 11. 2. MARCO TEÓRICO Y REFERENCIA. 16. 2.1 Gusano de Seda (Bombyx Mori Linn). 19. 2.1.1 Clasificación científica del gusano de seda. 19. 2.1.2 Definición. 20. 2.1.3 Proceso de crianza. 20. 2.2 Aceites. 23. 2.2.1 Categorías de los aceites. 24. 2.2.2 Tipos de aceites. 25. 2.2.3 Características químicas de los aceites. 26. 2.2.4 Enranciamiento. 28. 2.2.5 Ácidos grasos. 29. 2.2.6 Antioxidantes. 30. 2.3 Métodos físico-químicos de análisis. 32. 2.3.1 Análisis físicos. 32. 2.3.1.1 Densidad. 32. 2.3.1.2 Índice de refracción. 33. 2.3.2 Análisis químicos. 33. 2.3.2.1 Índice de acidez. 33.

(8) Universidad Tecnológica de Pereira. 2.3.2.2 Índice de peróxidos. 34. 2.3.2.3 Perfil de ácidos grasos. 35. 2.3.2.4 Índice de estabilidad térmica. 37. 3. OBJETIVOS. 39. 3.1 Objetivo general. 39. 3.2 Objetivos específicos. 40. 4. PARTE EXPERIMENTAL. 41. 4.1 Muestras de análisis. 41. 4.2 Selección de método de sacrificio. 41. 4.3 Condiciones de secado. 41. 4.4 Método de extracción líquido-líquido (soxhlet). 42. 4.5 Selección de condiciones de almacenamiento. 42. 4.6 Aplicación de temperatura a la muestra. 42. 4.7 Análisis físicos del aceite. 43. 4.7.1 Densidad. 43. 4.7.2 Índice de refracción. 43. 4.8 Análisis químicos del aceite. 43. 4.8.1 Índice de acidez. 44. 4.8.2 Índice de peróxidos. 44. 4.8.3 Perfil de ácidos grasos. 44. 4.8.4 Índice de estabilidad. 45. 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. 46. 5.1 Sacrificio. 46. 5.2 Proceso de secado. 46. 5.3 Proceso de extracción. 47. 5.4 Aplicación de temperatura a la muestra. 47. 5.5 Almacenamiento de la muestra. 47. 5.6 Análisis físicos del aceite. 48.

(9) Universidad Tecnológica de Pereira. 5.6.1 Densidad. 48. 5.6.2 índice de refracción. 50. 5.7 ANÁLISIS QUÍMICOS DEL ACEITE. 53. 5.7.1 índice de acidez. 53. 5.7.1.1 Porcentaje de ácido oleico. 53. 5.7.1.2 Porcentaje de ácido palmítico. 56. 5.7.2 índice de peróxidos. 58. 5.7.3 perfil de ácidos grasos. 59. 5.7.3.1 Condiciones cromatográficas del análisis. 60. 5.7.3.2 Cromatografía de gases. 61. 5.7.3.3 Espectrometría de masas. 65. 5.7.4 índice de estabilidad térmica. 66. 6. GLOSARIO. 68. 7. CONCLUSIONES. 70. 8. RECOMEMDACIONES. 71. 9. ANEXOS. 72. 10. BIBLIOGRAFÍA. 96.

(10) Universidad Tecnológica de Pereira. LISTA DE TABLAS. Tabla. Pag.. 1.. Duración del ciclo biológico del gusano de seda. 23. 2.. Algunos ácidos grasos de los alimentos. 30. 3.. Determinación de la densidad. 49. 4.. Determinación del índice de refracción. 51. 5.. Índice de acidez expresado en porcentaje de ácido oleico. 54. 6.. Índice de acidez expresado en porcentaje de ácido palmítico. 56. 7.. Índice de peróxidos. 58. 8.. Programación de la temperatura del horno. 60. 9.. Análisis composicional del aceite de crisálida a temperatura. 62. ambiente y sin antioxidante 10.. Análisis composicional del aceite de crisálida a 200ºC y sin. 63. antioxidante 11.. Comparación porcentajes de área de las muestras. 64.

(11) Universidad Tecnológica de Pereira. LISTA DE FIGURAS. Figura. Pag.. 1.. Gusano de seda. 19. 2.. Ciclo biológico del gusano de seda. 21. 3.. Alfa tocoferol. 31. 4.. Reacción con hidróxido potásico para determinación de acidez. 34. 5.. Reacción con tiosulfato para determinación de peróxidos. 35. 6.. Reacción de esterificación. 36. 7.. Cromatógrafo de gases. 37. 8.. Sistema de medida de estabilidad térmica para el aceite.. 38. 9.. Curva de la densidad en relación con la temperatura sometida.. 50. 10.. Curva del Índice de refracción en función de la Temperatura. 52. sometida 11.. Curva del índice de acidez en porcentaje de ácido oleico con. 55. relación a la temperatura sometida. 12.. Curva del índice de acidez en porcentaje de ácido palmítico. 57. con relación a la temperatura sometida. 13.. Rampa de calentamiento. 61. 14.. Fragmentación del ácido palmítico. 61. 15.. Rearreglo de McLafferty para metil ésteres. 65. 16.. γ-escisión de la cadena acílica. 66.

(12) Universidad Tecnológica de Pereira. 17.. Curva de la conductividad con respecto a la temperatura de. 67. calentamiento.. LISTA DE ANEXOS. Tabla. 1.. Pag.. Cromatografía de gases acoplada a espectrometría de. 72. masas de estándares de ácidos grasos. 2.. Cromatografía de gases acoplada a espectrometría de. 81. masas del aceite a temperatura ambiente. 3.. Cromatografía de gases acoplada a espectrometría de. 85. masas del aceite calentado a 200º C. 4.. Certificado de los estándares de ácidos grasos.. 91. 5.. Índice de estabilidad térmica.. 92.

(13) Universidad Tecnológica de Pereira. RESUMEN. En el presente trabajo se utilizaron crisálidas o pupas frescas del gusano de seda (Bómbyx Mori Linn) pertenecientes al hibrido Pilamo 1 para la extracción y posterior estudio del aceite.. Las crisálidas fueron sometidas a un proceso de sacrificio, secado y extracción por método Soxhlet empleando hexano como solvente. Para comparar la influencia del calentamiento sobre el aceite con y sin antioxidante se adicionó Vitamina E a una porción de la muestra, la cual es conocida como un antioxidante natural y eficiente, se sometió a las mismas temperaturas de calentamiento y a los mismos análisis que el aceite sin antioxidante. La muestra fue dividida en 10 envases color ámbar; cinco de ellos con Vitamina E como antioxidante y se tomaron parejas formadas por una muestra con Vitamina E y otra sin ella; se sometió el contenido de cada pareja a una temperatura determinada durante 2 horas (125, 150, 175 y 200°C), dejando una de las parejas sin someter a ca lentamiento.. Posteriormente el aceite con y sin antioxidante fue almacenado a una temperatura de 4°C aproximadamente con el fin de evitar su desc omposición.. Al aceite se le realizaron pruebas físicas: densidad e índice de refracción; y pruebas químicas: índice de peróxidos, acidez, conductividad y perfil de ácidos grasos, realizando el último análisis solo a dos de las temperaturas (ambiente y 200ºC).. Los resultados obtenidos para el aceite con antioxidante y sin el mismo fueron comparados entre si con el fin de concluir la resistencia del aceite a la.

(14) Universidad Tecnológica de Pereira. temperatura.. La. diferencia entre. dichos. resultados. no. fue realmente. representativa, de lo cual se deduce que el aceite es estable incluso sin adicionarle antioxidante y que posee las características apropiadas para utilizarse en la industria cosmética, en la cual es requerido para trabajar a altas temperaturas.. Los análisis químicos demuestran que la composición del aceite no varía notablemente haciéndolo apto para su utilización en procesos que involucren el calentamiento del mismo, además, gracias al alto porcentaje de acido oleico en su composición, el aceite es resistente a procesos oxidativos.. Luego de realizados los análisis se puede concluir que el aceite de crisálida del gusano de seda bómbyx mori linn es estable térmicamente y puede someterse a calentamiento sin que sus propiedades cambien hasta los 200ºC..

(15) Universidad Tecnológica de Pereira. INTRODUCCIÓN. La sericultura en Colombia se ha desarrollado notablemente y existen, por lo menos 30 municipios en este país, que dejaron de producir Café para cultivar Morera y criar Gusanos de Seda. Las tierras sembradas para este propósito se calculan en 400 mil hectáreas.. Este proceso parte de una política de gobierno emprendida en los años 90 cuando el Presidente Cesar Gaviria, a través del Plan Nacional de Rehabilitación PNR, firmó un convenio con el gobierno coreano para producir y comercializar el gusano de seda, cultivo rentable en los países asiáticos de donde es originario. Aspecto interesante de la experiencia es que, a partir del año 2000, la sericicultura se viene desarrollando bajo el concepto de “cadena productiva”, bajo este modelo, la cadena productiva se inicia con la producción de los híbridos (larvas) por parte del CDTS, único centro en Colombia que cuenta con Banco de Germoplasma de gusano de seda para la producción de híbridos. Esta entidad vende las larvas a los sericultores del país, quienes terminan el proceso de cría y obtienen el capullo fresco que lo venden a la planta industrial (SEDACOL) ó a los mismos grupos artesanales. Cuando el capullo es vendido a SEDACOL, esta industria produce hilo de seda que le vende también a los grupos artesanales para que estos produzcan tejidos que llegan al consumidor final. (1).

(16) Universidad Tecnológica de Pereira. La Cadena Productiva es definida como un "Conjunto de agentes económicos que participan directamente en la producción, transformación y en el traslado hasta el mercado de realización de un mismo producto agropecuario". (2) Este concepto moderno de productividad tiene sus bases en el hecho de que ninguna actividad puede desenvolverse de manera aislada pues existen relaciones de interdependencia entre los agentes económicos que demuestran una participación en conjunto y articulada, cabe señalar que los beneficios para los participantes de estos procesos o cadenas productivas son apreciables en tanto fortalecen a las instituciones participantes, y los mecanismos bajo los que se desarrollan pueden ser vía contratos de Know How o Joint Venture a fin de obtener mejores precios, reduciendo los costos y disminuyendo los riesgos al compartirlos. Asimismo, les permite acceso a fuentes de financiamiento, créditos y economías de escala, acceso a información de mercados y tecnologías de punta.(1). Cadena Productiva Colombiana. 1. El sector primario de esta cadena la conforman más de 200 campesinos productores de capullo en cinco departamentos colombianos (Caldas, Risaralda, Cauca, Valle y Quindío), que cultivan la morera y producen la materia prima para la producción de hilos y prendas de seda. 2. En el sector secundario participa la ONG “Vida y Futuro” con su proyecto “Seda Natural de Colombia” - SEDACOL y un grupo de cerca de 400 artesanos de la seda en el Eje Cafetero, Cauca y Valle, que transforman los capullos en seda cruda, hilos y prendas. El proyecto SEDACOL recibe las.

(17) Universidad Tecnológica de Pereira. cosechas de capullos de los sericultores colombianos y transforma el capullo en hilo para las artesanías. 3. En el sector terciario, el CDTS con el respaldo de los Municipios de Risaralda, Gobernación de Caldas, Ministerio de Agricultura y otras entidades brinda servicios de capacitación, asistencia técnica, transferencia de tecnología y suministro de híbridos (gusanos) para los sericultores del país. 4. En el cuarto sector (del conocimiento) la CDTS con participación de entidades privadas especializadas en el tema y centro de estudios públicos como las Universidades de Caldas, UTP y UNISARC ha generado la tecnología y el “Know How” suficiente y adecuado para el desarrollo de la sericultura en Colombia y para que esta pueda ser competitiva a todos los niveles. Como se aprecia, en la cadena productiva, la tecnología y el conocimiento generado se transmiten a través de los servicios de asistencia técnica y capacitación en forma directa a los sericultores y artesanos, los sericultores producen capullo para la industria y para los procesos artesanales y los artesanos a su vez obtienen productos para ser comercializados en los mercados internos y externos. Aspecto importante a tener en cuenta es el grado de agremiación de los participantes, así los sericultores se encuentran agremiados en el COMSEAN y los artesanos de la Seda en la ASOCIACIÓN DE ARTESANOS DE LA SEDA DEL EJE CAFETERO. En el Departamento del Cauca, tanto sericultores como artesanos se encuentran agremiados en la Corporación para el Desarrollo de la Sericultura del Cauca – CORSEDA y en el Departamento del Valle, sericultores y artesanos son apoyados por la Fundación FUNPRESOV..

(18) Universidad Tecnológica de Pereira. Todas estas acciones y políticas han potenciado el desarrollo de la industria colombiana de la sericicultura que cuenta con disponibilidad de recursos genéticos superiores que exporta a países como el Perú. Colombia, en este sentido, se ubica dentro de los 10 países en el mundo con capacidad de preservar sus propios recursos genéticos de gusano de seda y de suministrar la demanda que requieran los sericultores no solo nacionales sino de otras naciones. Durante su ciclo, el gusano de seda atraviesa una fase de pupa de unas dos semanas de duración, si se le permite llegar a término emerge en forma de polilla o mariposa adulta, pero los desgarrones que produce la polilla o mariposa al salir del capullo lo inutilizan para todo uso comercial, por ello, en el caso de la producción comercial de la seda, sólo se permite que salgan del capullo el número de adultos necesarios para perpetuar la especie, al resto de los gusanos de seda se les da muerte mediante calor, ya sea hirviéndolos o secándolos en hornos. En efecto, en esta última etapa se aplica vapor a los capullos para separar las fibras, luego éstas se tuercen entre si para formar el hilo denominado seda cruda. (1) La crisálida, luego de ser sacrificada para retirarla de su capullo, es desechada en la mayoría de los casos, en otros es consumida como alimento para humanos y es vendida en los supermercados en forma enlatada como cualquier otro producto ya que contiene buenas cantidades de humedad, quitina, proteína soluble en agua, aminoácidos, minerales (potasio, sodio, calcio y fósforo) y vitamina C. En cosmetología, países extranjeros vienen vinculando a muchos productos como lociones, cremas y polvos una proteína globular (sericina) derivada del capullo de seda que puede remplazar el colágeno para mantener y promover la retención de la humedad de la epidermis. (3) El aceite de crisálida, es un biorecurso resultante de la cría y cultivo del gusano de seda en la sericultura, no obstante, es desperdiciado debido al poco conocimiento.

(19) Universidad Tecnológica de Pereira. que se posee respecto a sus características. La Universidad Tecnológica de Pereira, a través del grupo de investigación de oleoquímica estudia el aceite de crisálida como biorecurso para la obtención de productos que demuestren su aplicación.. Se han desarrollado diversos estudios con el fin de caracterizar el aceite de crisálida y encontrar sus posibles usos, son notables los avances que se han logrado hasta el momento, puesto que se han perfeccionado los procesos de secado y extracción de las crisálidas; no obstante, aun es necesario realizar estudios para encontrar las utilidades de dicho biorecurso y realizar los controles de calidad pertinentes para los aceites con el fin de lograr el cumplimiento de las normas establecidas para la regulación de la calidad en grasas y aceites.. Uno de los principales controles de calidad de los aceites es su estabilidad térmica, la cual determina sus características de aplicación y transformación para su uso en la industria. Es por ello que se hace necesario realizar el estudio de la estabilidad térmica del aceite para conocer las posibilidades de aplicación en la industria así como determinar su resistencia en los procesos catalíticos que demanden incremento de temperatura y encontrar nuevos usos en la industria cosmética, alimentaria y de tratamientos terapéuticos..

(20) Universidad Tecnológica de Pereira. 1. ANTECEDENTES. Durante muchos siglos, el origen de la seda fue un misterio absoluto para el mundo occidental. Y es que durante varias decenas de siglos, la sericultura fue monopolio exclusivo de los emperadores chinos, quienes hicieron lo imposible para guardar su secreto. La exportación de los insectos y de sus huevos se castigaba con la pena de muerte. Según una antigua leyenda china, el cultivo y la producción de la seda se remonta al 2.460 a. C., año en que la emperatriz Lei-Tsu observó, en los jardines de palacio, una oruga que hilaba su envoltorio de seda. Después de observar la similitud de este proceso con el del tejido de una tela, la emperatriz intentó deshacer el capullo para hilarlo pero, decepcionada, tuvo que abandonar su empeño porque el hilo no se desenganchaba. Hasta que, un buen día, se le ocurrió sumergir el sedoso envoltorio en agua caliente, y comprobó que la fibra se desprendía con gran facilidad. La emperatriz se animó a tejerlo y así dio inicio a una de las historias más largas y trascendentes de la humanidad. (4) La sericultura, producción de la seda cruda a través de la crianza de gusanos de seda, se extendió por Asia y durante el siglo XI, a Europa. Allí llevaron algunos huevos y semillas de la planta de moras y comenzaron a criar gusanos de seda. Así llegó más tarde al sur de los Estado Unidos en los tiempos coloniales. China es el principal productor de seda natural. En América, Brasil ocupa un lugar preponderante como productor mundial..

(21) Universidad Tecnológica de Pereira. La seda surge de una fibra producida por las glándulas salivales del gusano de seda. El insecto se caracteriza por elaborar una hebra única, muy requerida por la industria textil. El ciclo evolutivo del gusano de seda se cumple en aproximadamente dos meses. La alimentación es con hojas de la morera, por tanto su disponibilidad o producción está estrechamente vinculada a la actividad, entre tres y cuatro días culmina el proceso de construcción de los capullos, caracterizados por estar constituidos por un hilo continuo. Una vez finalizado el gusano realiza su metamorfosis pasando del estado de larva al de crisálida. Los Capullos de seda, se pueden comercializar a valores que oscilan de acuerdo con su calidad, cotizándose en dólares por kilogramo. Lo óptimo es producir hilo de seda a partir del capullo, que se puede vender por lo menos a tres veces el valor del capullo por kilogramo. Para ello es necesario contar con una hiladora, máquinas para hilar a pequeña escala que se pueden fabricar a un costo relativamente bajo - hay experiencias comunitarias que las han desarrollado con partes de una bicicleta - Como la demanda mundial es muy superior a la oferta global, la cría del gusano de seda y la comercialización de capullos o hilos de seda natural, se perfila, como una actividad promisoria. El secreto: lograr un producto de alta calidad. Existe una gran cantidad de información técnica, así como de experiencias realizadas por numerosos emprendedores, sericicultores e instituciones. Se trata entonces de conocerlas y utilizarlas para acortar caminos y evitar errores. Un intento serio en esta actividad implica un conocimiento integral, que abarque no solamente el proceso de cría y manejo del gusano, sino también todos los aspectos relacionados con una correcta comercialización..

(22) Universidad Tecnológica de Pereira. Además deberán tenerse muy en cuenta, la presentación del producto terminado (capullos e hilos de seda), así como las normas exigidas que reglamentan la actividad. (5) Estudios realizados por la Universidad de Kyung Hee en Corea, demuestran que el gusano de seda en polvo es un agente de gran alcance que baja los niveles de glucosa en la sangre, posiblemente más eficaz que la insulina. Pronto, en una serie de experimentos que continuaron, Ryu Kang-seon demostró que el gusano de seda produce altas cantidades de deoxinojirimicina, enzima compuesta por nitrógeno, que es eficaz en bajar los niveles de azúcar en la sangre. El Nuegra, tratamiento para la impotencia, es uno de los usos, que no tiene ninguna duda en la gran contribución al renacimiento de la industria del gusano de seda. La medicina, compuesta del extracto de crisálidas del gusano de seda, ha creado una sensación enorme por su eficacia y seguridad. El producto salió al mercado poco después de Septiembre del 2001 cuando fue comercializado por primera vez. Gracias a Ryu Kang-seon se han abierto nuevas perspectivas en lo que respecta al cultivo del gusano de seda. La demanda para el gusano en variadas formas esta repercutiendo como material potente para combatir la diabetes y la impotencia. También existen investigaciones en curso en la utilización del gusano de seda para el tratamiento del cáncer y para desarrollarlo como biomaterial. (6) Un aceite hidrocarburado reacciona con el oxígeno del aire, efecto denominado oxidación. Esta reacción de oxidación ocurre en forma lenta a temperatura ambiente, pero a medida que la temperatura del aceite se incrementa, la reacción de oxidación se acelera rápidamente. El efecto de la oxidación dentro del aceite es la de producir ácidos, En estos casos de formación de oxidación la viscosidad del aceite aumenta, disminuyendo el poder de transferencia térmica. (7).

(23) Universidad Tecnológica de Pereira. Recientes estudios infieren que las propiedades oxidativas y estabilidad térmica de los aceites están relacionadas con el contenido de ácido linoleico y linolenico, a medida que decrece el contenido de dichos ácidos aumenta el grado de estabilidad térmica. (8). Un estudio realizado por investigadores de la Universidad del Estado de Ohio, evidenció que el aceite de girasol genéticamente modificado con mayor contenido de ácido oleico, presenta mayor estabilidad térmica y oxidativa. Estas características lo proyectan como una importante alternativa para los aceites hidrogenados. El proceso de hidrogenación esta relacionado con la generación de grasas trans (saturadas), las cuales son consideradas como poco saludables.. Los investigadores, en cabeza de Stephanie Smith, encontraron bajo condiciones simuladas de cocción a temperaturas de 185°C, que e l aceite proveniente del girasol GM con mayor contenido de ácido oleico, tiene mayor estabilidad en comparación con los aceites obtenidos con girasol convencional, soya, maíz y maní. Estos beneficios son el resultado de menores niveles de ácido linoleico en el aceite de girasol GM.. En general la composición de los aceites esta relacionada con su estabilidad oxidativa y térmica. Un aceite de girasol convencional contiene 6.7% de ácido palmítico, 4.5% de ácido esteárico, 17.2% de ácido oleico y 71.6% de ácido linoleico; por su parte el aceite de girasol GM con alto contenido oleico contiene 4.9% de ácido palmítico, 2.3% de ácido esteárico, 87.4% de ácido oleico y 5.4% de ácido linoleico. (9) Para los estudios de estabilidad térmica, los parámetros a tener en cuenta con mas frecuencia son: acidez, perfil de ácidos grasos, peróxidos, en algunos países.

(24) Universidad Tecnológica de Pereira. es importante la determinación de la formación de compuestos polares como criterio para la determinación del deterioro estructural de los ácidos grasos y su transformación en estructuras poliméricas con carga eléctrica (polares). (10) En la Universidad Tecnológica de Pereira, se desarrolla un permanente estudio del aceite de crisálida del gusano de seda por parte del grupo de oleoquímica liderado por la Dra. Gloria Edith Guerrero, algunos de dichos estudios son: Caracterización Del Aceite De La Crisálida Fresca De Bombyx Mori L. De Raza China (Lh) (11); Calidad Del Aceite De Crisálida De Gusano De Seda (Bombyx Mori Linn Hibrido Pilamo 1) De Capullos Dobles (12); Caracterizaciones Físicas Y Químicas Del Aceite De La Crisálida Recién Sacrificadas Bombyx Mori L. De La Raza Japonesa (Ko5xk30) (13); Estudio De Dos Posibles Métodos Para Inhibir La Degradación Del Aceite Crudo Del Gusano De Seda (Bombyx Mori Linn) Hibrido Pilamo 1 (14); Análisis Microbiológico Del Aceite Crudo De La Crisálida Del Gusano De Seda (15); y actualmente “Estudio de la estabilidad térmica del aceite de crisálida del gusano de seda Bómbix Mori Linn”..

(25) Universidad Tecnológica de Pereira. 2. MARCO TEÓRICO Y REFERENCIA. El insecto que produce seda a partir de morera es una especie domesticada que ha sido explotada por más de 4.500 años. El gusano de seda Bombyx mori es un insecto de la familia Bombycidae, el orden más grande de la clase Insecta. Todas las razas criadas hasta hoy, han sido derivadas de un gusano silvestre Bombyx mandarina perteneciente al mismo género. A pesar de que el gusano de seda Bombyx mori posee 28 pares de cromosomas, un par más que el Bombyx mandarina, ambas especies pueden aparearse y reproducirse. (16). La sericultura es la cadena productiva que abarca: cultivo de morera, cría del gusano de seda, producción y transformación del capullo en hilos y tejidos para su posterior comercialización.. La producción mundial de la Seda cayó desde el año 1993 en forma continua y actualmente se encuentra muy inestable. La producción mundial que circula en los mercados internacionales (excluyendo la seda que se produce y consume en un mismo país) disminuyó a unas 50.000 toneladas, después de haberse alcanzado las 105.000 toneladas en 1993, volviendo a repuntar a 70.000 toneladas actualmente.. Las perspectivas mundiales a corto y mediano plazo están marcadas por una creciente falta de abastecimiento, principalmente en términos de calidad, para satisfacer mercados cada vez más exigentes. En términos de cantidad también se estima un faltante de aproximadamente 15.000 a 20.000 toneladas anuales, que todavía no tiene influencia dramática en los precios, gracias a la debilidad de los vendedores chinos y a una serie de acontecimientos (medioambientales, otros.

(26) Universidad Tecnológica de Pereira. textiles) que afectan a la economía mundial, que hacen que los compradores no logren cubrir sus necesidades hasta agotar stock (17).. Existe una gran cantidad de información técnica, así como de experiencias realizadas por numerosos emprendedores, sericicultores e instituciones. Se trata entonces de conocerlas y utilizarlas para acortar caminos y evitar errores. Un intento serio en esta actividad implica un conocimiento integral, que abarque no solamente el proceso de cría y manejo del gusano, sino también todos los aspectos relacionados con una correcta comercialización, además deberán tenerse muy en cuenta, la presentación del producto terminado (capullos e hilos de seda), así como las normas exigidas que reglamentan la actividad (18).. Una vez el agricultor venda su producción de capullo, se determina la calidad mediante un muestreo con el cual se define el precio. Posteriormente el capullo puede tener dos destinos: industrial o artesanal. En el caso de la industria, en las fábricas sufre los procesos de secado, cocinado, devanado e hilado, con la cual se produce la seda cruda que puede ser exportada a otros países para posteriormente elaborar telas. Si el destino son las artesanías; el capullo pasa por procesos similares pero hechos por los artesanos, los cuales además de devanada, tinturan los hilos para luego tejer finas prendas (19).. De todo el proceso de producción de la seda, no todos los recursos son utilizados, debido a esto el sector serícola busca implementar nuevas estrategias para generar más recursos aprovechando el biomaterial, tal como se viene haciendo en otros países orientales donde se emplea el Bómbyx Morí Linn en alimentación y tratamientos terapéuticos. Con base en esto y teniendo en cuenta que durante el proceso de cultivo se dispone del gusano en diferentes estados y calidades y.

(27) Universidad Tecnológica de Pereira. durante el proceso de elaboración de la seda, se cuenta con otros biomateriales de alta disponibilidad y sin aprovecharse hasta el momento, se propone seleccionar la crisálida y el gusano adulto como los biomateriales mas promisorios y generar a partir de su caracterización física y química, una propuesta para su uso industrial. (20). En la Universidad Tecnológica de Pereira, el grupo de Oleoquímica de la escuela de química, dirigido por la doctora Gloria Guerrero, se encarga de estudiar los subproductos de la industria serícola para aprovechar fuentes de aceites con uso potencial industrial, tales como el aceite de crisálida. El aceite, es utilizado principalmente como medio transmisor de calor. Una de las propiedades mas buscada en los aceites es estabilidad en condiciones verdaderamente extremas, esto es, altas temperaturas y humedad. El agua, que es aportada por medios externos, aumenta la disociación de los ácidos grasos que se produce durante el calentamiento. La hidrólisis genera un aceite de baja calidad con un punto de humo más bajo, un color más oscuro y un sabor alterado. Durante el calentamiento, los aceites también polimerizan, generando un aceite viscoso. Cuanto más saturados (sólidos) sean los aceites, más estables son frente a la disociación oxidativa e hidrolítica, y menos fácil es que polimericen (21). Mediante la aplicación de este proyecto, como parte del grupo de Oleoquímica, se busca determinar la resistencia del aceite de crisálida del gusano de seda Bómbyx mori linn en los procesos catalíticos que demanden incremento de temperatura. El estudio de estabilidad comprende análisis de acidez, perfil de ácidos grasos, peróxidos y monitoreo de acido linoleico antes y después de someterlo a diferentes temperaturas y tiempos de exposición al calor..

(28) Universidad Tecnológica de Pereira. 2.1 Gusano de Seda (Bombyx Mori Linn). Figura 1. Gusano de seda. 2.1.1 Clasificación científica del gusano de seda. Reino:. anomalía. Filo:. artrópodo. Clase:. lepidóptero. Familia:. Bombycidae. Genero:. Bombyx. Especie:. mori. Nombre binomial: Bombyx Mori (22).

(29) Universidad Tecnológica de Pereira. 2.1.2 Definición El gusano de seda es un insecto que tiene una metamorfosis que pasa por los estados de huevo, larva, pupa y polilla o mariposa. La seda que produce en su estado de capullo es una fibra que cubre al gusano de seda, valiosa por su uso en tejidos de alta calidad y otros productos textiles. Sin embargo, cabe precisar que solamente los capullos de la mariposa de la seda de las moráceas (Bombyx mori) y los de otras pocas especies próximas se emplean en la industria de la seda. (23). 2.1.3 Proceso de crianza Científicamente, el Bombyx mori no es un gusano en sí sino una oruga con una metamorfosis completa que pasa por los estados de huevo, larva, pupa y luego polilla o mariposa. El gusano de seda atraviesa una fase de pupa de unas dos semanas de duración, si se le permite llegar a término emerge en forma de polilla o mariposa adulta, pero los desgarrones que produce la polilla o mariposa al salir del capullo lo inutilizan para todo uso comercial, por ello, en el caso de la producción comercial de la seda, sólo se permite que salgan del capullo el número de adultos necesarios para perpetuar la especie, al resto de los gusanos de seda se les da muerte mediante calor, ya sea hirviéndolos o secándolos en hornos. En efecto, en esta última etapa se aplica vapor a los capullos para separar las fibras, luego éstas se tuercen entre si para formar el hilo denominado seda cruda. (24).

(30) Universidad Tecnológica de Pereira. Figura 2. Ciclo biológico del gusano de seda. El nacimiento del gusano puede ser retardado por el hombre, a través de técnicas de estibado, hibernación e incubación. Actualmente en la Argentina esta tarea está en manos de la Facultad de Agronomía y Zootecnia de la UNT, que es la encargada de asegurar la calidad genética proveyendo líneas híbridas de gusanos de alto rendimiento. Cuando la mariposa hembra pone 1 huevecillo o semilla del gusano, enseguida e irremediablemente muere. El proceso de gestación dura alrededor de quince días. La proximidad del nacimiento se indica con un cambio del color de la cáscara, que pasa de gris oscuro al claro..

(31) Universidad Tecnológica de Pereira. Al nacer, el gusanito tiene tres milímetros de largo, por uno de grueso, y emite su primer hilito de seda para suspenderse y aislarse de la cáscara.. La vida del. gusano se transforma a través de varias metamorfosis o mudas. Al sexto día de nacido cesa de comer, levanta la cabeza y se queda en esa posición por 24 horas. La piel del gusano se rasga longitudinalmente por la cabeza y por esta hendidura sale la larva, abandonando su piel anterior. El proceso se realiza tres veces. A los 25 días, la larva ha alcanzado una longitud de ocho centímetros, pues cada dos días duplica su volumen y peso. Se le notan doce anillos, sin contar la cabeza, y tiene la forma de un cilindro alargado que parece a punto de estallar. Al término de la quinta edad, parece no satisfacer su apetito y es cuando evacua gran cantidad de excremento líquido, lo cual indica que pronto iniciará la confección de su capullo. Lo inimitable de sus cualidades fisiológicas comienza cuando come y convierte su alimento en seda. Justo abajo del labio inferior, se sitúa la trompa de seda o hilera, que es el orificio por donde sale la hebra de seda. Al deglutir, el alimento pasa por el esófago y recibe el líquido secretado por las glándulas salivales. Después, este mismo líquido viscoso transforma en dextrina el almidón de las hojas de la morera y el líquido alcalino secretario por el estómago continúa la digestión y la asimilación. Las glándulas sedosas, donde se acumula la seda, tienen la forma de dos tubos alargados y brillantes, situados debajo del tubo digestivo, y se unen de modo que de la hilera sólo sale un diminuto hilito de seda. (25).

(32) Universidad Tecnológica de Pereira. Tabla 1. Duración del ciclo biológico del gusano de seda. Duración del ciclo biológico Día*. Duración en días. Etapas. 0. 7. Nacimiento de larvas y comienzo del estado 1º. 7. 1. Sueño y primera muda de piel. 8. 5. Estadio 2º. 13. 1. Sueño y segunda muda de piel. 14. 6-7. Estadio 3º. 20. 1. Sueño y tercera muda de piel. 21. 6. Estadio 4º. 27. 2. Sueño y cuarta muda de piel. 29. 8-12. Estadio 5º. 37-42. 3. Inicio de capullaje. 40-45. Fin de capullaje. 45-50. Cosecha de los capullos. *aproximado. 2.2 Aceites. La palabra aceite (del árabe az-zait, el jugo de la oliva, y éste del arameo zayta) es un término genérico para designar numerosos líquidos grasos de orígenes diversos que no se disuelven en el agua y que tienen menos densidad que ésta. Es sinónimo de óleo, del latín oleum, pero este término se emplea sólo para los sacramentos de la Iglesia Católica y en el arte de la pintura. Originalmente designaba al aceite de oliva, pero la palabra se ha generalizado para denominar a aceites vegetales, animales o minerales..

(33) Universidad Tecnológica de Pereira. 2.2.1 Categorías de los aceites Pueden distinguirse dos tipos de aceite, los vírgenes y los refinados. Los primeros son los extraídos mediante "prensado en frío" (no más de 27 °C), conservando el sabor de la fruta o semilla de la que son extraídos. Otro método consiste en la centrifugación a 3.200 rpm y filtración a no más de 27 °C, método que se denomina “extracción en frío”. Fi nalmente se aplica un proceso físico (como la decantación durante 40 días) para separar los residuos más finos. (26) Por ambos métodos se obtiene el aceite de oliva virgen, un líquido transparente verdoso, de sabor intenso y una acidez entre 1° y 1 ,5°. Los principales aceites vírgenes que se comercializan son los de oliva y girasol (aunque la mayoría de este último es refinado), algunos de semillas (alazor, colza, soja, aceite de pepitas de uva) o de algunos frutos secos (nuez, almendra, avellana). Los aceites refinados son aquellos que se someten a un proceso (refinado) y desodorizado que permite obtener un aceite que responde a ciertos criterios: organolépticamente es de un sabor neutro, visualmente está limpio y con un color adecuado, y además es seguro alimentariamente y permite una mejor conservación. Esta técnica suele utilizarse para modificar aceites que no son aptos para el consumo humano (aceite lampate, extraído del bagazo de la oliva) o para poder aumentar la producción de determinados productos que si fuesen sometidos a una simple presión en frío para obtener un aceite virgen no resultarían rentables económicamente (semillas de girasol)..

(34) Universidad Tecnológica de Pereira. 2.2.2 Tipos de aceites. Aceites combustibles:. Los aceites combustibles son una variedad de mezclas líquidas de color amarillento a pardo claro provenientes del petróleo crudo. Ciertas sustancias químicas que se encuentran en los aceites combustibles pueden evaporarse fácilmente, en tanto otras pueden disolverse más fácilmente en agua.. Los aceites combustibles son producidos por diferentes procesos de refinación, dependiendo de los usos a que se designan. Los aceites combustibles pueden ser usados como combustibles para motores, lámparas, calentadores, hornos, y estufas, o como solventes.. Algunos aceites combustibles comunes incluyen a querosén, aceite diesel, combustibles para aviones a reacción, aceite de cocina, y aceite para calefacción. Estos aceites combustibles se distinguen uno del otro por la composición de hidrocarburos, los puntos de ebullición, los aditivos químicos, y los usos. (27). Aceites minerales:. Se utiliza esta denominación para aceites obtenidos por refino del petróleo y cuyo uso es el de lubricantes. Su uso es extensivo en la industria metalmecánica y automotriz. Estos aceites se destacan por su viscosidad, capacidad de lubricación frente a la temperatura y capacidad de disipar calor, como el caso de los aceites térmicos (Ejemplo: Downtherm). (26).

(35) Universidad Tecnológica de Pereira. Aceites comestibles: Los aceites comestibles provienen tanto del reino animal y del vegetal. Una manera de determinarlos químicamente se centra principalmente en extraer el aceite de la planta usando éter petróleo y metanol a reflujo y luego aplicar una vez purificado una cromatografía en fase vapor y con esto observar la proporción de ácidos grasos presentes en este. Existen diversos aceites animales como los aceites de ballena, de foca o de hígado de bacalao que han llegado a consumirse pero actualmente en la cocina sólo se utilizan aceites vegetales, extraídos de semillas, frutas o raíces. En general los aceites vegetales aportan ácidos grasos insaturados y son ricos en vitamina E. Su valor energético es de 900 Kcal. cada 100 g. El aceite más antiguo probablemente sea el de ajonjolí, se sabe que lo usaban los egipcios. Los griegos usaron aceite de oliva y en Atenas el olivo era considerado un árbol sagrado y fue símbolo de la vida de la ciudad. En la Antigüedad el aceite servía para la alimentación, para el alumbrado y para uso religiosos (los óleos para ungir). (26). 2.2.3 Características químicas de los aceites.. Los aceites, así como las grasas, son triglicéridos de glicerol (también llamado «1,2,3 propanotriol» o sólo propanotriol). El glicerol es capaz de enlazar tres radicales de ácidos grasos llamados carboxilatos. Dichos radicales grasos por lo general son distintos entre sí; pueden ser saturados o insaturados, a la molécula.

(36) Universidad Tecnológica de Pereira. se le llama triglicérido de propanotriol. Los radicales grasos pueden ser desde 12 carbonos de cadena hasta 22 y 24 carbonos de extensión de cadena. Existen en la naturaleza al menos 50 ácidos grasos. Algunos radicales grasos característicos provienen de alguno de los siguientes ácidos grasos: Ácido linoleico C18:2 Ácido linolénico C18:3 Ácido oleico. C18:1. Estos ácidos son los llamados ácidos grasos insaturados o ácidos grasos esenciales pues el organismo humano no es capaz de sintetizarlos. Los ácidos grasos saturados son: Ácido esteárico. C18:0. Ácido palmitoleico C16:0 Para el caso de los aceites los carboxilatos contienen insaturados o enlaces dieno o trieno, que le dan la característica líquida a temperatura ambiente. Los aceites son mezclas de triglicéridos cuya composición dan origen a su característica particular. Los aceites insaturados como los casos ya expuestos, son susceptibles de ser hidrogenados para producir mantecas hidrogenadas industriales de determinado grado de insaturación o índice de Yodo, que se destinan para margarinas y mantecas de repostería. Unos aceites de gran importancia son el omega 3 y el omega 6 que son poliinsaturados muy abundantes en peces de aguas heladas. (26).

(37) Universidad Tecnológica de Pereira. 2.2.4. Enranciamiento:. Los aceites y las grasas son susceptibles de enranciarse o descomponerse, los mecanismos de la rancidez han sido ampliamente estudiados y existen al menos tres vías más comunes de enranciarse: •. 1. Activación de radicales libres y peroxidación.. •. 2. Hidrólisis por la presencia de agua.. •. 3. Por medio de microorganismos.. En el primer caso, los aceites la activación se inicia por el calor de la fritura, los radicales que se generan inducen a una absorción de oxígeno del ambiente para formar pre-peróxidos y luego peróxidos propiamente como tal. En este estado el aceite se viscosa y se torna venenoso pues su ingestión provoca malestares gastrointestinales graves. Las peroxidaciones muy intensas conducen a un aceite de características organolépticas rechazables. En el segundo caso, el agua provoca la hidrólisis de los radicales grasos y se restituyen algunas moléculas de ácido original. Esto trae como consecuencia una cadena de reacciones que hacen que el aceite tome un olor y sabor astringente y desagradable. En el tercer caso, los enlaces alfa de los radicales grasos son atacados por enzimas de hongos y bacterias que secretan lipasas generando una degradación del triglicérido. El olor repulsivo es característico de este mecanismo degradatorio. Un caso especial a nombrar es la rancidez que a veces se produce en el aceite de pescado. Allí se originan descomposiciones proteicas de la cistina y cisteina que contienen enlaces dísulfuro. Esto trae como consecuencia la formación del venenoso ácido sulfhídrico (H2S). Muchos son los casos de muertes acaecidas en.

(38) Universidad Tecnológica de Pereira. barcos pesqueros y silos contenedores de aceite de pescado crudo mantenidos mucho tiempo sin ventilación adecuada. Basta que una persona asome su cabeza en estos lugares recién destapados, para que colapse rápidamente. (26). 2.2.5 Ácidos grasos Los ácidos grasos más abundantes presentan cadenas lineales con un número par de átomos de carbono. Existe un amplio espectro de longitudes de cadena, que varían entre un ácido graso de la leche con cuatro átomos de carbono, y los ácidos grasos de algunos aceites de pescado, con 30 átomos de carbono. Son frecuentes los ácidos grasos con 18 átomos de carbono. En la tabla 2 se presenta el nombre común (vulgar), el nombre químico sistemático y la abreviatura de varios ácidos grasos de la dieta. Los dobles enlaces de los ácidos grasos están en configuración cis. El primer miembro de la serie n-6 de los ácidos grasos es el ácido linoleico. Los ácidos grasos poliinsaturados n-6 y n-3 presentan dobles enlaces en cis separados por grupos metileno. Un doble enlace puede cambiar de configuración cis a trans (isomerización geométrica), o bien puede desplazarse a otra posición de la cadena de carbonos (isomerización posicional). (28).

(39) Universidad Tecnológica de Pereira. Tabla 2. Algunos ácidos grasos de los alimentos Nombre común cáprico láurico mirístico palmítico esteárico araquídico behénico lignocérico palmitoleico oleico gadoleico cetoleico erúcico nervónico linoleico α -linolénico γ -linolénico. Nombre sistemático decanoico dodecanoico tetradecanoico hexadecanoico octadecanoico eicosanoico docosanoico tetracosanoico 9-hexadecenoico 9-octadecenoico 11-eicosaenoico 11-docasaenoico 13-docasaenoico 15-tetracosaenoico 9,12-octadecadienoico 9,12,15-octadecatrienoico 6,9,12-octadecatrienoico. dihomo-γ -linolénico 8,11,14-eicosatrienoico 5,8,11-eicosatrienoico araquidónico 5,8,11,14-eicosatetraenoico AEP 5,8,11,14,17-eicosapentaenoico adrénico 7,10,13,16-docosatetraenoico 7,10,13,16,19-docosapentaenoico ADP 4,7,10,13,16-docosapentaenoico ADH 4,7,10,13,16,19-docosahexaenoico. Abreviatura. Familia de ácido graso. 10:0 12:0 14:0 16:0 18:0 20:0 22:0 24:0 16:1 18:1 20:1 22:1 22:1 24:1 18:2 18:3 18:3. n-7 n-9 n-9 n-11 n-9 n-9 n-6 n-3 n-6. 20:3. n-6. 20:3 20:4 20:5 22:4 22:5 22:5 22:6. n-9 n-6 n-3 n-6 n-3 n-6 n-3. 2.2.6 Antioxidantes Los antioxidantes son moléculas que reaccionan con los radicales libres formando radicales muchísimo más estables por lo que no tienden a dañar los tejidos. En la naturaleza encontramos varios antioxidantes como la vitamina A, los carotenos, la vitamina C, la Vitamina E. (29).

(40) Universidad Tecnológica de Pereira. Vitamina E como antioxidante. La vitamina E consiste en una mezcla de fenoles liposolubles caracterizados por una cabeza aromática de cromanol y una cadena lateral de 16 átomos de carbono. Los tocoferoles tienen una cola de hidrocarburo saturada, mientras que los tocotrienoles son sus análogos farnesilados y presentan una cola isoprenoide insaturada. El número y posición que los grupos metilo ocupan en el anillo de cromanol da lugar a los diferentes α -, β -, γ -, y δ -tocoferol y a los isómeros del tocotrienol.. Figura 3. Alfa tocoferol. Los aceites vegetales y los productos elaborados con ellos contienen normalmente grandes cantidades de tocoferol, especialmente los isómeros α, β y γ. Además, algunos aceites vegetales, especialmente el aceite de palma y el aceite de salvado de arroz, son fuentes muy ricas de tocotrienoles con una débil actividad como vitamina E, pero que actúan como antioxidantes y proporcionan estabilidad contra la oxidación. (28).

(41) Universidad Tecnológica de Pereira. 2.3 Métodos físico-químicos de Análisis. Los lípidos se encuentran con frecuencia rodeados por carbohidratos o proteínas (por ej. en los productos lácteos) y sólo se recogen en parte por extracción si no ha habido tratamiento previo. Acerca de la determinación de los lípidos totales. Tiene una importancia esencial el que la muestra sea anhidra (es decir, esté seca), porque el hexano se disuelve parcialmente en agua, que a su vez extraerá azúcares, entre otros compuestos, durante el extracto seco de la grasa. (30). 2.3.1 Análisis físicos. 2.3.1.1. Densidad. La densidad (o masa específica) de una sustancia se define como la masa de su unidad de volumen [g/mL] y se determina por pesada. La densidad depende de la temperatura y de la presión. Aunque la temperatura debe especificarse junto con la densidad, la presión no es necesaria en el caso de líquidos (y sólidos) porque son prácticamente incompresibles. (30). 2.3.1.2. Índice de refracción. Cuando un haz de luz que se propaga por un medio ingresa a otro distinto, una parte del haz se refleja mientras que la otra sufre una refracción, que consiste en el cambio de dirección del haz. Para esto se utiliza el llamado índice de refracción.

(42) Universidad Tecnológica de Pereira. del material, que sirve para calcular la diferencia entre el ángulo de incidencia y el de refracción del haz (antes y después de ingresar al nuevo material). El efecto de la refracción se puede observar fácilmente introduciendo una varilla en agua. Se puede ver que parece quebrarse bajo la superficie. En realidad lo que sucede es que la luz reflejada por la varilla (su imagen) cambia de dirección al salir del agua, debido a la diferencia de índices de refracción entre el agua y el aire. (31) 2.3.2 Análisis químicos. 2.3.2.1. Índice de acidez. El índice de acidez (IA) es una medida del contenido en ácidos libres presentes en grasas y ácidos grasos; además de los ácidos grasos libres, se determinan los ácidos minerales que pudiera haber. Al contrario que en la determinación del índice de saponificación, no se determinan los ácidos ligados (por ej. De los glicéridos). El conocimiento del contenido en ácidos grasos libres sirve como prueba de pureza y en ocasiones permite extraer conclusiones acerca del tratamiento o reacciones de degradación que se hayan producido. Las grasas brutas, sin refinar, presentan por lo general un IA de hasta 10, mientras que para los aceites refinados suele ser <0,2.. El IA representa la cantidad en mg de hidróxido potásico necesario para la neutralización de los ácidos grasos libres presentes en 1 g de grasa (o de ácidos grasos). (30) La reacción que sucede durante el proceso se muestra a continuación (32):.

(43) Universidad Tecnológica de Pereira. O O R. OH. +. K OH. R. -. O. OH O H. R. +. +. O H2 + O K. K. O R. -. O K. +. H2O. Figura 4. Reacción con hidróxido potásico para determinación de acidez.. 2.3.2.2. Índice de peróxidos. El índice de peróxidos (IPO) es una medida del oxígeno unido a las grasas en forma de peróxido. Como productos de oxidación primarios se forman especialmente hidroperóxidos, además de cantidades reducidas de otros peróxidos como consecuencia de procesos oxidativos (autooxidación). El IPO proporciona por tanto información acerca del grado de oxidación de la muestra y permite, con ciertas limitaciones, una estimación de hasta qué punto se ha alterado la grasa. A este respecto debe de tenerse en cuenta que si la oxidación está muy avanzada, se producirá un aumento progresivo de la degradación de los peróxidos, con lo que el IPO descenderá. El IPO representa la cantidad determinable de oxígeno activo contenida en 1 Kg. de muestra y se expresa como 1/8 mmol/Kg. Multiplicando el IPO por la masa equivalente del oxigeno (igual a ocho) se obtienen los mg de Oxigeno activo por Kg de muestra. La reacción que se lleva a cabo se muestra a continuación (30):.

(44) Universidad Tecnológica de Pereira. Figura 5. Reacción con tiosulfato para determinación de peróxidos. OH. O OH R. 1. R. 2. I2. 2.3.2.3. +. +. 2I. -. +H. 2S2O 3. H. +. -2. R. 2I. -. 1. +. R. 2. S 4O 6. +. H2O. +. I2. 2-. Perfil de ácidos grasos. La cromatografía es una técnica cuya base se encuentra en diferentes grados de absorción, que a nivel superficial, se pueden dar entre diferentes especies químicas. En la cromatografía de gases, la mezcla, disuelta o no, es transportada por la primera especie química sobre la segunda, que se encuentran inmóvil formando un lecho o camino. Ambos materiales utilizarán las fuerzas de atracción disponibles, el fluido (transportados), para trasladarlos hasta el final del camino y el compuesto inmóvil para que se queden adheridos a su superficie. (33) La cromatografía de gases constituye un poderoso instrumento en la determinación de los componentes de una muestra, al permitir tanto la separación de éstos como su detección individual.. El espectro de masas de un compuesto puro ofrece valiosa información para fines de identificación cualitativa, siendo la determinación del peso molecular lo más importante, si bien la fragmentación de la molécula puede ayudar en gran medida a la identificación del compuesto. Su campo de interés abarca todas las áreas donde sea precisa la identificación de compuestos, como por ejemplo en química.

(45) Universidad Tecnológica de Pereira. orgánica, inorgánica y agrícola, en bioquímica, en tecnología de los alimentos o en medicina. (34). Los ácidos grasos del aceite de crisálida son muy poco volátiles, debido a esto, se hace necesario convertirlos previamente en sus esteres metílicos a través de una reacción de esterificacion que se detalla a continuación (35):. Figura 6. Reacción de Esterificación.. OH +. O H. O R. R. OH. +. H3C. OH. H. +. R. OH. +. H3C. OH. OH O H +. CH3. OH O R. +. O CH3. +. H 3O. OH. +. R. HO H. O. CH3. R. O O. H. +. H. CH3. Luego de realizada la esterificación, se procede a su respectiva determinación de los niveles de ácidos grasos presentes en el aceite de crisálida del gusano de seda (bombyx mori. linn) sometido a modificaciones térmicas mediante. cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas..

(46) Universidad Tecnológica de Pereira. Figura 7. Cromatógrafo de gases. Medidor de temperatura Puerto de inyección Valvula de presion. CROMATOGRAFO DE GASES. Detector. Regulador Instrumento de registro Columna capilar. Camara termostatica. Fuente de gas de arrastre. 2.3.2.4. Jeringa. Cromatograma. Índice de estabilidad térmica. Todos los aceites y grasas tienen una resistencia a la oxidación la cual depende del grado de saturación, antioxidantes naturales o añadidos, pro-oxidantes o abuso anterior. La oxidación es lenta hasta que se vence la resistencia. Momento en el cual se acelera la oxidación y se lleva a cabo rápidamente. La duración del periodo antes de que se de esta oxidación acelerada es la medida de la resistencia a la oxidación y se conoce comúnmente como “periodo de inducción”. En este método para determinar el periodo de inducción, se hace pasar una corriente de aire a través una muestra de aceite o grasa que se tiene en un baño con termostato. El aire efluyente de la muestra de aceite o grasa se hace pasar por un recipiente que contiene agua destilada. Se monitorea continuamente la conductividad del agua. El aire efluyente contiene ácidos orgánicos volátiles,.

(47) Universidad Tecnológica de Pereira. captados del aceite en oxidación que aumentan la conductividad del agua conforme se lleva a cabo la oxidación.. El ácido orgánico que se forma. predominantemente es el ácido fórmico. (36) La conductividad del agua se monitorea por medio de un conductimetro de marca SCHOTT GERATE KONDUKTOMETER C6858. El índice de estabilidad del aceite se define como el punto de cambio máximo de la tasa de oxidación.. Este método es aplicable en general a todas las grasas y aceites que cubre un amplio rango de tipos de muestras, puede usarse para analizar aceites crudos u otro tipo de aceites que tienen la tendencia a formar espuma. Las medidas de la conductividad se reportan en µs/cm.(37). Figura 8. Sistema de medida de estabilidad térmica para el aceite..

(48) Universidad Tecnológica de Pereira. 3. OBJETIVOS. 3.1 Objetivo general.. Estudiar la estabilidad térmica del aceite de crisálida del gusano de seda Bómbyx Mori Linn para determinar su resistencia en los procesos catalíticos que demanden incremento de temperatura..

(49) Universidad Tecnológica de Pereira. 3.2 Objetivos específicos.. Obtener el aceite de crisálida del gusano de seda por extracción líquidolíquido (Soxhlet).. Someter el aceite a un aumento de temperatura. para determinar su. estabilidad térmica.. Determinar la temperatura de descomposición del aceite de crisálida.. Llevar a cabo diversos. análisis (acidez, perfil de ácidos grasos,. peróxidos, entre otros) que permitan evaluar y caracterizar el aceite de crisálida hasta su descomposición.. Comparar las propiedades del aceite tanto con Vitamina E como sin ella antes y después de ser sometido a calentamiento y realizar los análisis pertinentes..

(50) Universidad Tecnológica de Pereira. 4. PARTE EXPERIMENTAL. 4.1 Muestras de análisis.. Se emplearon crisálidas o pupas frescas del gusano de seda (Bómbyx Mori Linn) pertenecientes al hibrido Pilamo 1 en su ultima fase (encapullado).. 4.2 Selección del método de sacrificio.. Se ensayaron dos diferentes métodos para llevar a cabo el sacrificio de las crisálidas; en el primero, se depositó una cantidad de capullos en un desecador y se aplicó vacío por medio de una bomba de succión. Para el segundo método, los capullos fueron sometidos a una temperatura de 100°C durante una hora aproximadamente, posteriorme nte fueron retiradas las crisálidas de los capullos para continuar con el proceso de secado.. 4.3 Condiciones de secado.. La muestra se sometió a un calentamiento suave en una incubadora durante tres días luego de los cuales se tomaron las crisálidas secas y se pasaron a un desecador donde se dejaron hasta encontrarlas totalmente secas, listas para ser maceradas. 4.4 Método de extracción Líquido - Líquido (soxhlet).

(51) Universidad Tecnológica de Pereira. Con base en estudios previos (38) Para la extracción por soxhlet, se emplearon por extracción 40g de muestra en 400 mL de hexano y cuatro horas de extracción. Se eliminó el solvente por rota evaporador.. 4.5 Selección de condiciones de almacenamiento.. El aceite recién obtenido se envasó en frascos color ámbar y se conservó en el refrigerador a una temperatura de 4°C.. 4.6 Aplicación de temperatura a la muestra.. La muestra fue dividida en 10 envases color ámbar; adicionando a cinco de ellos Vitamina E como antioxidante. Cada muestra con antioxidante se sometió con otra muestra sin el mismo a una temperatura específica durante 2 horas (125, 150, 175 y. 200°C),. dejando. una. de las. parejas. sin. someter. a. calentamiento.. Posteriormente, se refrigero cada muestra a 4°C con el fin de conservar las propiedades. físicas. y químicas adquiridas durante cada temperatura y. compararlas con las del aceite sin ser sometido a ningún calentamiento..

(52) Universidad Tecnológica de Pereira. 4.7 Análisis físicos del aceite.. A cada temperatura de calentamiento se le hicieron análisis físicos por triplicado, en las mismas condiciones y se compararon con los resultados del aceite a temperatura ambiente.. 4.7.1 Densidad. Este parámetro se determinó según Norma ICONTEC 336, en picnómetro y se expresó en g/ml a temperatura ambiente (24ºC aproximadamente) (39). 4.7.2 Índice de refracción. Se determino según Norma ICONTEC 289, por medio de un refractómetro Fisher Scientific a una temperatura de 24ºC aproximadamente. (40). 4.8 Análisis químicos del aceite.. A cada temperatura de calentamiento se le hicieron análisis químicos por triplicado, en las mismas condiciones y se compararon con los resultados del aceite a temperatura ambiente..

(53) Universidad Tecnológica de Pereira. 4.8.1 Índice de acidez. Se determinó según Norma ICONTEC 218, los resultados fueron expresados como porcentaje de ácido oleico y ácido laurico. (41). 4.8.2 Índice de peróxidos. Este análisis se realizó siguiendo la metodología descrita en la Norma ICONTEC 236, reportando los resultados en miliequivalentes de oxígeno activo por kilogramo de grasa. (42). 4.8.3 Perfil de ácidos grasos. Este análisis se llevó a cabo mediante la extracción y cuantificación de los metil ésteres de los ácidos grasos debido a su baja volatilidad.. Los ácidos grasos, se convirtieron previamente en sus ésteres metílicos a través de una reacción de transesterificación de lípidos (preparación de esteres metílicos). (43). El análisis se desarrolló por cromatografía de gases de alta resolución en un cromatógrafo de gases acoplado a espectrometría de masas de marca Shimadzu.

(54) Universidad Tecnológica de Pereira. ref GC – 2010 RTX5 DE 30 m de longitud, 0.25 mm de diámetro interior y un espesor de película de fase estacionaria de 0.5 µm. Las condiciones cromatográficas del análisis fueron: •. Temperatura de la columna: 150ºC. •. Temperatura de inyección: 280ºC. •. Modo de inyección: Split. •. Modo de control de flujo: Velocidad lineal. •. Presión: 87.0 kPa. •. Flujo total: 11.3 mL/min. •. Flujo de la columna: 0.94 mL/min. •. Velocidad lineal: 36.8 cm/sec. •. Flujo de purga: 1.0 mL/min. •. Cociente de división: 10.0. •. Temperatura de la fuente de ionización: 210.00 ºC. •. Temperatura de interfase: 280.00 ºC. •. Tiempo de inicio: 4.00 min. •. Tiempo de finalización: 29.00 min. •. Modo ACQ: Scan. •. m/z Inicial: 70.00. •. m/z final : 400.00. 4.8.4 Índice de estabilidad térmica. Este parámetro se determinó según el método oficial Cd 12b-92 de la OSI, del AOCS. (44).

(55) Universidad Tecnológica de Pereira. 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. 5.1 Sacrificio:. Se depositó una cantidad de capullos en un desecador y se aplicó vacío por medio de una bomba de succión, luego de cuatro horas se retiró uno de ellos, se abrió y se comprobó el estado de la crisálida, la cual todavía estaba con vida; se aplicó nuevamente vacío durante 24 horas luego de las cuales aun se encontraban vivas, este método se desechó y se procedió a realizar el sacrificio calentando los capullos hasta los 100°C en un horno durante una ho ra aproximadamente, posteriormente fueron retiradas las crisálidas de los capullos para continuar con el proceso de secado.. 5.2 Proceso de secado:. La muestra se sometió a un calentamiento suave en una incubadora durante tres días procediendo a una revisión cada 12 horas, luego del cual se tomaron las crisálidas secas y se pasaron a un desecador donde se dejaron durante toda una noche, las crisálidas que no estaban completamente secas se dejaron en la incubadora, luego de las respectivas doce horas en el desecador, se procede a macerar las crisálidas secas y a temperatura ambiente. Proceso que se aplicó al resto de crisálidas una vez estuvieron completamente secas y luego de pasar una noche en el desecador..

(56) Universidad Tecnológica de Pereira. 5.3 Proceso de extracción:. El método de extracción que se utilizó fue líquido-líquido (Soxhlet) puesto que produjo mejores resultados y mejor rendimiento según estudios previos.. Se partió de 50g de crisálida seca, la extracción se realizó con 400mL de hexano, dicho solvente fue elegido debido a su alto rendimiento según estudios realizados en análisis previos (45). Una vez se termina la extracción, se separa el hexano del aceite obtenido por medio de rotavaporacion.. 5.4 Aplicación de temperatura a la muestra.. La muestra fue dividida en 10 envases color ámbar; a cinco de ellos se les adicionó Vitamina E como antioxidante y se tomaron parejas formadas por una muestra con Vitamina E y otra sin ella; se sometió el contenido de cada pareja a una temperatura determinada durante 2 horas (125, 150, 175 y 200°C), mediante baño María en aceite mineral, utilizando un mechero, dejando una de las parejas sin someter a calentamiento con el fin de comparar las propiedades del aceite sometido a calentamiento con las del aceite recién obtenido.. 5.5 Almacenamiento de la muestra.. Luego de someterlas a temperatura, las muestras fueron guardadas en un refrigerador a 4ºC, aisladas de la luz..

(57) Universidad Tecnológica de Pereira. 5.6 Análisis físicos del aceite.. 5.6.1 Densidad. La densidad fue determinada a 24ºC, se obtuvo pesando 5 mL del aceite con la ayuda de un picnómetro y determinando la cantidad de masa contenida en dicho volumen. En promedio, se obtuvo un valor de 0.8670 g/mL con una desviación estándar de 0.0143 en la densidad para el aceite de crisálida recién obtenido y sin ser sometido a ningún proceso y 0.8602 g/mL con una desviación de 0.0036 para el aceite fresco con adición de Vitamina E. En el análisis, se pudo observar que la densidad del aceite obtenido sin ser sometido a ningún tipo de proceso de calentamiento, es diferente a la del aceite sometido a temperatura esto se debe a que aunque la densidad es función de la temperatura, La variación de la densidad de los líquidos es muy pequeña salvo a muy altas temperaturas y para este caso la diferencia entre la temperatura ambiente y los 125ºC es de 101ºC. las densidades obtenidas fueron : 0.8670, 0.9356, 0.9360, 0.9399 y 0.9453 g/mL. No se considera significativo el aumento en dichas densidades, de lo cual se concluye que la densidad del aceite no aumenta después del calentamiento puesto que las muestras sometidas a temperatura poseen todas unas densidades similares, tanto en el aceite sin aditivos como en el aceite con vitamina E.. El aceite con vitamina E posee una densidad un tanto menor que el aceite sin dicha vitamina, lo cual nos lleva a concluir que la vitamina E disminuye la densidad. Al iniciar el calentamiento, la densidad del aceite con vitamina E se torna mayor. que la del aceite solo pero al continuar con el calentamiento, la. densidad del aceite con vitamina E aumenta su densidad en menor proporción que el aceite sin tratar. Es decir, el aceite con vitamina E se torna más estable que el.

(58) Universidad Tecnológica de Pereira. aceite sin dicha vitamina, aun cuando no es muy notoria la diferencia y se puede inferir que la densidad del aceite no varía significativamente luego de los 125ºC.. Tabla 3. Determinación de la densidad. DENSIDAD (g/mL) ACEITE SIN ANTIOXIDANTE (24ºC). TEMPERATURA. ENSAYO. 1. 2. 3.. PROMEDIO D. ESTANDAR R. MAYOR R. MENOR. AMB 24ºC 0.8759 0.8468 0.8783 0.8670 0.0143 0.8783 0.8468. 125ºC. 150ºC. 175ºC. 200ºC. 0.9353 0.9214 0.9501 0.9356 0.0117 0.9501 0.9214. 0.9362 0.9361 0.9357 0.9360 0.0002 0.9362 0.9357. 0.9400 0.9312 0.9485 0.9399 0.0076 0.9485 0.9312. 0.9502 0.9400 0.9457 0.9453 0.0042 0.9502 0.9400. DENSIDAD (g/mL) ACEITE CON ANTIOXIDANTE (24ºC). TEMPERATURA. ENSAYO PROMEDIO D. ESTANDAR R. MAYOR R. MENOR. 1. 2. 3.. AMB 24ºC 0.8560 0.8648 0.8597 0.8602 0.0036 0.8648 0.8560. 125ºC. 150ºC. 175ºC. 200ºC. 0.9403 0.9340 0.9358 0.9367 0.0026 0.9403 0.9340. 0.9350 0.9372 0.9384 0.9369 0.0014 0.9384 0.9350. 0.9375 0.9370 0.9369 0.9371 0.0026 0.9375 0.9369. 0.9358 0.9401 0.9359 0.9373 0.0020 0.9401 0.9358. D. ESTANDAR: desviación estandar R. MAYOR: rango mayor R. menor: rango menor.

(59) Universidad Tecnológica de Pereira. Figura 9. Curva de la densidad en relación con la temperatura sometida.. Densidad (g/mL). Densidad VS Temperatura (aceite sin Vitamina E) 0,94 0,92 0,9 0,88 0,86 24. 125. 150. 175. 200. Temperatura (ºC). Densidad (g/mL). Densidad VS Temperatura (aceite con Vitamina E) 0,93 0,91 0,89 0,87 0,85 24. 125. 150. 175. 200. Temperatura (ºC). 5.6.2 Índice de refracción. Este parámetro fue determinado a 24ºC y el valor promedio encontrado para el aceite de crisálida fue 1.4570, con una desviación estándar de 0.0000 para el aceite recién extraído a temperatura ambiente sin adicionar antioxidante; para las muestras sometidas a las diversas temperaturas, el resultado fue similar entre ellos dando como conclusión que a través de la temperatura, el índice de refracción del aceite no varía significativamente..