UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
EFECTO DEL PELADO SOBRE LA CAPACIDAD
ANTIOXIDANTE Y CONTENIDO DE POLIFENOLES DEL
TOMATE DE ÁRBOL AMARILLO Y MORADO
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERA DE ALIMENTOS
VIVIAM ANDREA LUCAS MARTÍNEZ
DIRECTORA: ING. BELÉN JÁCOME VILLACRÉS
DECLARACIÓN
Yo VIVIAM ANDREA LUCAS MARTÍNEZ, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.
_________________________
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Efecto del pelado
sobre la capacidad antioxidante y contenido de polifenoles del tomate de árbol amarillo y morado”, que, para aspirar al título de Ingeniero de Alimentos fue desarrollado por Viviam Andrea Lucas Martínez, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.
_________________________
Ing. Belén Jácome Villacrés
DIRECTORA DEL TRABAJO
DEDICATORIA
AGRADECIMIENTO
Agradezco a la Universidad Tecnológica Equinoccial, en especial a la Facultad de Ciencias de la Ingeniería, a mis profesores, ya que cada uno de ellos aportaron en mi crecimiento como persona y futura profesional, en especial a las Ingenieras Elena Beltrán y Belén Jácome, por su gran conocimiento y contribución directa en el desarrollo de la presente tesis.
i
PÁGINA
RESUMEN ... vii
ABSTRACT ... ix
1 INTRODUCCIÓN ... 1
2 MARCO TEÓRICO ... 3
2.1 TOMATE DE ÁRBOL ... 3
2.1.1 TAXONOMÍA ... 4
2.1.2 COMPOSICIÓN QUÍMICA Y VALOR NUTRICIONAL ... 5
2.1.3 VARIEDADES DE TOMATE DE ÁRBOL ... 6
2.1.4 USOS ... 7
2.1.5 CULTIVO ... 7
2.1.6 CULTIVO DEL TOMATE DE ÁRBOL EN ECUADOR ... 8
2.1.7 COSECHA ... 9
2.1.8 TONELADAS AL AÑO DEL TOMATE DE ÁRBOL EN EL ECUADOR ... 10
2.2 EL PELADO ... 12
2.2.1 CLASIFICACIÓN ... 12
2.2.1.1 MÉTODOS FÍSICOS ... 13
PELADO MECÁNICO ... 13
PELADO TÉRMICO ... 14
2.2.1.2 PELADO QUÍMICO ... 14
2.3 ANTIOXIDANTES ... 15
2.4 POLIFENOLES ... 16
2.4.1 CAPACIDAD ANTIOXIDANTE ABTS ... 17
ii
3 MATERIALES Y MÉTODOS ... 20
3.1 MATERIA PRIMA ... 20
3.2 CARATERIZACIÓN FÍSICO - QUÍMICA DE LA FRUTA FRESCA ... 20
3.3 ANÁLISIS PROXIMAL DE FRUTA FRESCA Y DE FRUTA CON TRATAMIENTO DE PELADO ... 22
3.4 PROCESO DE PELADO ... 23
3.5 ANTIOXIDANTES ... 24
3.5.1 DETERMINACIÓN DE CAPACIDAD ANTIOXIDANTE (ABTS) ... 25
3.5.2 DETERMINACIÓN DE POLIFENOLES TOTALES ... 25
3.6 DETERMINACIÓN DE ANTOCIANINAS TOTALES ... 25
3.7 ANÁLISIS ESTADÍSTICO... 26
4 ANÁLISIS DE RESULTADOS ... 28
4.1 CARATERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DE LA FRUTA FRESCA ... 28
4.1.1 ANÁLISIS DE COLOR TOMATE DE ÁRBOL AMARILLO Y MORADO DE LA PULPA Y CASCARA ... 29
4.2 ANÁLISIS PROXIMAL DE TOMATE DE ÁRBOL AMARILLO Y MORADO, EN ESTADO FRESCO Y PELADO ... 32
4.3 RENDIMIENTO DE LAS DIFERENTES TÉCNICAS DE PELADO ... 33
4.4 ANÁLISIS DE ANTIOXIDANTES ... 35
4.4.1 DETERMINACIÓN DE POLIFENOLES TOTALES ... 36
iii
4.5 DETERMINACIÓN DE ANTOCIANINAS TOTALES ... 38
5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 40
5.1 CONCLUSIONES ... 40
5.2 RECOMENDACIONES ... 41
BIBLIOGRAFÍA ... 42
iv
PÁGINA
Tabla 1. Taxonomía del tomate de árbol ... 4
Tabla 2. Composición nutricional en 100g de fruta ... 5
Tabla 3. Métodos utilizados para el análisis proximal ... 22
Tabla 4. Tratamientos de las técnicas de pelado realizadas a las dos
variedades de tomate de árbol ... 23
Tabla 5. Caracterización físico- química de tomate de árbol amarillo
y morado ... 29
Tabla 6. Ángulo HUE de la pulpa de tomate amarillo y morado ... 31
Tabla 7. Rendimiento de las diferentes técnicas de pelado utilizadas ... 34
Tabla 8. Contenido de antioxidantes del tomate de árbol amarillo y
morado en los diferentes tratamientos de pelado. ... 35
Tabla 9. Análisis de ABTS en tratamientos de pelado para tomate de
árbol amarillo y morado ... 38
Tabla 10. Comparativo de análisis proximal de las dos variedades de
v
PÁGINA
Figura 1. Planta de Tomate de árbol ... 3
Figura 2. Fruto de tomate de árbol ... 4
Figura 3. Variedades de Tomate de Árbol: a) Amarillo y b) Mora ... 6
Figura 4. Cultivo de tomate de árbol ... 7
Figura 5. Producción de tomate de árbol en el Ecuador ... 9
Figura 6. Recolección de tomate de árbol ... 10
Figura 7. Clasificación del Proceso de Pelado ... 12
Figura 8. Utensilio para realizar pelado por corte ... 13
Figura 9. Maquinaria para realizar pelado por abrasión ... 13
Figura 10. Clasificación del pelado químico ... 15
Figura 11. Clasificación de los antioxidantes ... 16
Figura 12. Formación del Radical ABTS ... 18
Figura 13. Estructura y Sustituyentes de las Antocianinas ... 19
Figura 14. Ángulo Hue en el espacio de color CIE L*a*b* ... 21
Figura 15. Comparativo de las Coordenadas del Espacio de Color CIEL*a*b* de Tomate de árbol amarillo y morado ... 30
Figura 16. Análisis de Polifenoles en tratamientos de Pelado para tomate de árbol amarillo y morado ... 37
vi
PÁGINA
ANEXO 1
vii
RESUMEN
ix
ABSTRACT
1
1 INTRODUCCIÓN
Las frutas y los vegetales de acuerdo a Pérez (2009), han asumido una nueva función en la medida que proveen beneficios fisiológicos adicionales, como prevenir y proteger contra enfermedades asociadas con el estrés oxidativo. El potencial benéfico de los antioxidantes naturales para la salud, ha tenido un impacto reciente sobre la industria de alimentos, la cual busca incorporar estos compuestos a nuevos productos. El tomate de árbol es una fruta rica en carotenoides y polifenoles, por lo que presenta una alta capacidad antioxidante, asociada con posibles beneficios para la salud como reducción del riesgo de cáncer y enfermedades cardiovasculares (Webb, 2006; Gil, 2010). Al mismo tiempo presenta bajos niveles de carbohidratos, lo cual resulta beneficioso para personas que requieren una dieta hipocalórica, encontrándose por debajo del promedio en relación a cualquier fruta (menos de 40 calorías) (Pérez, 2009; Tamayo, Bernal, Hincapié, & Londoño, 2001).
El proceso de pelado permite retirar la cáscara de la pulpa de las frutas, que en muchos casos es considerada como una parte no comestible y es necesario realizar esta operación. Generalmente para el pelado de frutas y hortalizas se utilizaron cuatro métodos: pelado manual, térmico escaldado en agua, térmico en cámara de vapor químico y manual (Bosquez & Colina, 2010). Al analizar el efecto del pelado sobre la capacidad antioxidante y contenido de polifenoles del tomate de árbol amarillo y morado, se determinó que el tratamiento que menos afecte estas propiedades. Los polifenoles son un gran grupo de compuestos presentes en la naturaleza y en su mayoría potentes antioxidantes necesarios para el funcionamiento de las células vegetales, por lo que es necesario determinar el efecto del pelado sobre estos compuestos (Gil, 2010).
2 El color es una característica presente en los alimentos, la cual influye sobre la aceptabilidad del consumidor. Se encuentra asociado al contenido de antocianinas, responsables de colores rojo, anaranjado, azul y púrpura en varias frutas y otros productos de origen vegetal. Ciertos procesos como: escaldado en agua, escaldado a vapor y pelado químico por exposición a temperaturas mayores a los 90 °C pueden destruir las antocianinas, afectan a la capacidad antioxidante y al color, por lo que se convierte en indispensable analizar su interacción (Altanir, 1998; Carrera, 2013).
1.1 OBJETIVO GENERAL
Investigar el efecto del proceso de pelado sobre la capacidad antioxidante y contenido de polifenoles del tomate de árbol amarillo y morado (Solanum betaceum).
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Caracterizar físico-químicamente y proximalmente el tomate de árbol amarillo y morado, en estado fresco.
Estandarizar el proceso del pelado del tomate de árbol amarillo y morado.
3
2 MARCO TEÓRICO
2.1 TOMATE DE ÁRBOL
El Tomate de árbol o Tamarillo, es una fruta tropical de nombre científico
(Solanum betaceum) betacea de la familia Solanácea y género cyphomandra. La planta de tomate de árbol como se indica en la Figura 1, crece en climas templados y fríos, desarrollándose entre los 1600 a 2600 metros sobre el nivel del mar, con temperaturas comprendidas entre 16 - 22 °C, soportando hasta 0°C, siempre y cuando sea por corto tiempo y así la fruta no sufre daños (Márquez, Otero, & Cortés , 2007).
Figura 1. Planta de Tomate de árbol
4
Figura 2. Fruto de tomate de árbol
2.1.1 TAXONOMÍA
La descripción y clasificación taxonómica del tomate de árbol se detalla en la Tabla 1 (Beltrán, 2013):
Tabla 1. Taxonomía del tomate de árbol
REINO Vegetal
DIVISIÓN Fanerogamas
SUBDIVISIÓN Angiospermas
CLASES Dicotiledoneas
SUBCLASE Sinpétala
ORDEN Tubiflorales
FAMILIA Solanacea
GENERO Cyphomandra
5
2.1.2 COMPOSICIÓN QUÍMICA Y VALOR NUTRICIONAL
Las variedades de tamarillo poseen un alto valor nutricional y comercial, apetecido en el mercado nacional e internacional. Él es fuente de vitaminas A, B6, C, E y minerales, con un contenido de carbohidrato relativamente bajo, tal como se describe en la Tabla 2. Su origen ha sido identificado en: Filipinas y América Latina (Ecuador, Colombia y Perú) (Ciro, Vahos, & Marquez, 2005).
Tabla 2. Composición nutricional en 100g de fruta
COMPUESTO CONTENIDO
Agua 89.7 g
Proteínas 1.4 g
Grasa 0.1 g
Carbohidratos 7.0 g
Fibra 1.1 g
Cenizas 0.7 g
Calcio 6 mg
Fósforo 22 mg
Hierro 0.4 mg
Calorías 30 mg
Riboflavina 0.03 mg
Niacina 1.1 mg
Ácido ascórbico 25 mg
6
2.1.3 VARIEDADES DE TOMATE DE ÁRBOL
Existen ocho genotipos de tomate de árbol que se cultivan en nuestro País y otras clases se producen del cruce de una variedad con otra, como se observa en la Figura 3, los cuales son (Hernández & Plasencia, 2013):
Figura 3. Variedades de Tomate de Árbol: a) Amarillo y b) Mora (Cuesta, Andrade, Moreno, & Concellón, 2013)
Amarillo
Anaranjado o Amarillo gigante
Morado (Ecuatoriano)
Morado (Neozelandés)
Negro
Puntón ( que es el más común)
Redondo
7
2.1.4 USOS
El tomate de árbol es una fruta de la cual se pueden obtener una diversidad de productos como: fruta fresca, jugos, bebidas refrescantes, helados, jaleas y variedades de dulces. Sus hojas tienen beneficios medicinales, pueden ser usadas de forma tópica para la inflamación de las amígdalas y gripe debido a su alto contenido de ácido ascórbico (Calvo, 2009).
2.1.5 CULTIVO
Para un adecuado y óptimo desarrollo de la planta, el cultivo del tomate de árbol visto en la Figura 4, debe mantener diversos parámetros, los cuales son (Revelo, Pérez, & Maila, 2004; Llumigusin & Quintana, 2011):
Figura 4. Cultivo de tomate de árbol
Clima: Se desarrolla en climas templados y fríos del callejón interandino.
8
Temperatura: Factor que depende de la altitud donde se encuentra la planta sembrada, variando entre 13 a 24 °C. El óptimo es un promedio anual de 15 a 19 °C.
Precipitación: Requiere alrededor de 1200 mm de agua de lluvia distribuidas en todo el año.
Humedad Relativa: Valores comprendidos entre el 75 a 87% de media anual.
Heliofanía: La luminosidad del día en promedio es aproximadamente 12 h.
Vientos: El área donde se va a sembrar el tomate de árbol tiene que estar libre de vientos fuertes.
Suelo: Profundos, ricos en materia orgánica y de buen drenaje.
Pendiente: Suelos levemente inclinados, no mayor al 40%.
Textura: Franca, franca arenosa y franca arcillo arenosa
pH: El óptimo es de 6.5 a 7.0, pero puede variar entre 5.4 a 7.
2.1.6 CULTIVO DEL TOMATE DE ÁRBOL EN ECUADOR
9 la mayor producción de tomate de árbol es Tungurahua con 8300 hectáreas y la producción anual en el Ecuador es de 14748 hectáreas (Ramirez, 2009).
Figura 5. Producción de tomate de árbol en el Ecuador
(Flores, 2007)
2.1.7 COSECHA
10 Es importante realizar la cosecha en horas de la mañana, ya que se puede apreciar el estado de madurez óptimo y las mejores condiciones del tomate (García, 2008).
Figura 6. Recolección de tomate de árbol (Reinel, Brito , & García, 2008)
2.1.8 TONELADAS AL AÑO DEL TOMATE DE ÁRBOL EN EL ECUADOR
11
Tabla 3. Tomate de árbol: Superficie, producción y rendimiento a nivel nacional 2012 PROVINCIAS SUPERFICIE SEMBRADA (ha) SUPERFICIE COSECHADA (ha) PRODUCCIÓN COSECHADA DE FRUTO (t) RENDIMIENTO (t/ha)
Loja 19 11 62 5.37
Cotopaxi 106 1 5 5.34
Tungurahua 2929 563 3981 7.07
Bolívar 268 125 981 7.88
Chimborazo 244 79 1120 14.14
Azuay 171 129 193 11.5
Pichincha 266 150 967 6.45 Morona
Santiago
2
2 7 2.73
Napo 389 267 1108 4.14
Zamora Chinchipe
22
21 97 4.64
Sucumbíos 827 195 1344 6.9
Carchi 141 69 682 9.84
Imbabura 577 470 4146 8.82
Total
Nacional 5964 2084 14695 7.05
(Ministerio de Agrícultura, 2012)
12
2.2 EL PELADO
El pelado es una operación preliminar que nos permite realizar la separación de la piel o cáscara (epicarpio) de la pulpa (endocarpio), en frutas y hortalizas. Este proceso es muy importante porque evita el paso de componentes indeseables presentes en la cáscara, como los contaminantes fuertemente adheridos, hacia la pulpa del fruto u hortaliza (Bosquez & Colina, 2010).
Es un procedimiento necesario en la elaboración de varios productos, debido a que la piel o cáscara puede considerarse un material no comestible e indeseable. También es necesario para la presentación de los productos, porque hace que se vean atractivos, como se puede apreciar en las conservas en almíbar. En el pelado es importante realizar una inspección visual y manual, para quitar restos e imperfecciones de la cáscara (Toledo, 2009; ECOMABI, 1998).
2.2.1 CLASIFICACIÓN
El proceso de pelado se clasifica de acuerdo a sus métodos: físicos y químicos, detallados en la Figura 7. (Bosquez et al., 2010; Ríos, 2001).
Figura 7. Clasificación del Proceso de Pelado (Ríos, 2001)
PELADO
FÍSICO
SE REALIZA A TRAVÉS DE CHUCHILLOS, MAQUINAS Y
USO DE CALOR
QUÍMICO
RADICA EN DESCOMPONER LA PARED CELULAR EXTERNA DE LA CUTÍCULA HASTA REMOVER LA PIEL DE
13
2.2.1.1 MÉTODOS FÍSICOS
A continuación se detallan los métodos físicos:
PELADO MECÁNICO
En este método se aplican dos mecanismos por corte y abrasión (Bosquez et al., 2010; Pinos, 2011).
Corte: Consiste en presionar la hortaliza o fruto en rotación opuesta a las cuchillas fijas, como se observa en la Figura 8. Se suele emplear equipos con cuchillas rotatorias y el producto debe estar fijo.
Figura 8. Utensilio para realizar pelado por corte (Pinos, 2011)
Abrasión: La materia prima se coloca en contacto con rodillos giratorios de superficie abrasiva (carborundo), apreciado en la Figura 9, dicho proceso arranca la piel del producto, que luego es eliminada mediante la utilización de chorros de agua.
Figura 9. Maquinaria para realizar pelado por abrasión
14
PELADO TÉRMICO
Existen dos tipos de sistemas el pelado térmico: Con vapor y por flama (Bosquez et al., 2010).
Pelado con escaldado a vapor: Consiste en someter por un tiempo corto a la fruta u hortaliza a una corriente de vapor viva (dependiendo de cada fruta), dicho proceso ayuda a resquebrajar la cáscara, haciéndola de fácil remoción. La eliminación completa de la piel se realiza sometiendo al producto a chorros de agua a presión, que también ayudan a enfriar el producto (Bosquez et al., 2010; Mena, 2007).
Pelado con escaldo en agua: Es el proceso de inmersión de la fruta en agua, a una temperatura de 95°C durante un tiempo determinado (dependiendo de la fruta, estado de madurez y tamaño). El escaldado permite inactivar enzimas, ablandar la cascara del fruto, eliminar parcialmente los gases intercelulares, permitir la fijación del color, sabor y olor natural de la fruta, reducir la cantidad de microorganismos presentes, etc. (Mena, 2007).
Pelado por flama: La materia prima se coloca en bandas transportadoras que pasan por una hornilla de flama directa a temperaturas mayores a 400˚C. El fruto debe girar mientras pasa por la llama donde la piel se quema, para luego ser eliminada mediante un chorro de agua a presión (Bosquez et al., 2010).
2.2.1.2 PELADO QUÍMICO
15 fruta), para luego ser enjuagada con agua a presión, para eliminar la cáscara y quitar el exceso de la solución sódica. De acuerdo a su procedimiento de aplicación, el pelado químico se puede clasificar en: por lluvia y por inmersión, indicados en la Figura 10 (Mena, 2007).
Figura 10. Clasificación del pelado químico (Bonino, 2010)
2.3 ANTIOXIDANTES
La cantidad de radicales libres es controlado por el cuerpo humano mediante enzimas, en cantidades adecuadas de nutrientes (antioxidantes), los cuales tenemos vitaminas (A, C y E) y oligoelementos (selenio y zinc). Dichos compuestos compensan una serie de sustancias de origen vegetal, causando un efecto antioxidante. La estructura química de estos compuestos, se da en forma de polifenoles de bajo peso molecular y de fácil absorción. Los señalados polifenoles se clasifican en varios grupos: antocianos, isoflavonas, flavonas, flavonoles y chalconas. Todos ellos aportan a mejorar las defensas celulares, evitando el envejecimiento prematuro y la aparición de enfermedades (Roselló, 2007).
Los antioxidantes son sustancias que pueden retardar o prevenir la oxidación de un sustrato. El principio de acción de los antioxidantes, se
PELADO QUÍMICO
QUÍMICO POR LLUVIA
Aspersión de la solución
QUÍMICO POR INMERSIÓN
16 observa cuando entra en contacto con un radical libre, cediendo electrones (oxidación) y así convirtiéndose en un radical libre no toxico. Se encuentran en bajas concentraciones con respecto al sustrato. La clasificación de los antioxidantes, como se establece en la (Figura 11) y se divide en dos: Exógenos y Endógenos (Rodríguez, Menéndez, & Trujillo, 2001).
Figura 11. Clasificación de los antioxidantes (Zamora, 2007)
2.4 POLIFENOLES
Los polifenoles son sustancias químicas que tienen más de un grupo hidroxilo (OH) por molécula, además uno o varios anillos aromáticos en su estructura. Se encuentran como metabolitos secundarios en alimentos, cumpliendo una función de inhibición en la oxidación de sustratos, moléculas simples y complejas. Son compuestos que se originan en alimentos como: frutas, verduras, cereales, legumbres y algunas bebidas como vino, té, café
17 y zumo de frutas. Los polifenoles ayudan a prevenir enfermedades vasculares y la osteoporosis (Govea, Zugasti, & Silva, 2013; Hernández & González, 1999; Festy, 2007).
Los polifenoles son absorbidos mediante la dieta en alimentos y bebidas, apareciendo en el organismo a través de la sangre y tejidos. Son antioxidantes que protegen a las lipoproteínas de baja densidad (LDL) de un daño oxidativo. Algunos polifenoles son indispensables para las funciones fisiológicas de los vegetales, otros sirven de protección ante situaciones de estrés y estímulos diversos (Mayorga, 2012; Miguel, 2012).
Los compuestos fenólicos son sustancias que ayudan a la asimilación de nutrientes, actividad enzimática, síntesis proteica, formación de componentes estructurales, fotosíntesis, alelopatía y defensa ante los factores adversos del ambiente. También están asociados a características sensoriales (color, olor y sabor), nutritivas y propiedades antioxidantes de los alimentos de origen vegetal. La característica antioxidante de los fenoles, se debe a la presencia y actividad del grupo fenol (Robbins, 2003).
Los compuestos fenólicos, de acuerdo a su estructura química se clasifican en 3 grandes grupos: Los ácidos fenólicos, polifenoles y flavonoides. Los flavonoides a su vez se subdividen en: antocianinas y antoxantinas, las cuales se dividen en subclases relacionadas a su estructura, pero con funciones diferentes (Schieber, et al., 2002; Mayorga, 2012).
2.4.1 CAPACIDAD ANTIOXIDANTE ABTS
Mide la capacidad de los antioxidantes naturales para eliminar radicales libres, este método se basa en la activación de metmioglobina con peróxido de hidrogeno (H2O2) en presencia de ABTS, para producir el radical
18 ácido 2.2-azino-bis;3-etilbenzotiazolin-6-sulfónico (Agudo, 2010; Vintimilla, 2013).
Figura 12. Formación del Radical ABTS (Santacruz, 2011)
El radical ABTS puede ser generado tras reacciones químicas, enzimáticas, o electroquímicas. El radical ABTS•+ tiene la ventaja de que su espectro presenta máximos de absorbancia a 414, 654, 754 y 815 nm en medio alcohólico (Matute, 2013).
2.5 ANTOCIANINAS
Las antocianinas se derivan del griego “Anthos” que significa flor y “Kianos” azul, que son pigmentos de compuestos fenólicos. Son responsables de una variada gama de colores en los tejidos vegetales (naranja, rosa, escarlata, rojo, malva violeta y azul) (Pinto, 2004).
19 heterociclo con oxígeno, como se muestra en la Figura 13. Son el grupo más importante de pigmentos después de la clorofila (Lizano, 2012).
Figura 13. Estructura y Sustituyentes de las Antocianinas (Lizano, 2012)
Las antocianinas están compuestas por tres partes fundamentales (Mendoza, 2012):
1. Una antocianidina (aglucón)
2. Uno o varios carbohidratos (por lo general monosacáridos)
3. Un grupo acilado como: Hidroxilo (OH), metoxilo (O-CH3) o algunos ácidos orgánicos.
20
3 MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 MATERIA PRIMA
Para el desarrollo de la presente investigación se utilizó tomate de árbol
(Solanum betaceum), de dos variedades (Amarillo y Morado) cosechados en el cantón Píllaro, provincia de Tungurahua.
3.2 CARATERIZACIÓN FÍSICO - QUÍMICA DE LA FRUTA
FRESCA
La caracterización física-química del tomate de árbol amarillo y morado (Solanum betaceum) en estado fresco, se realizó con la determinación de:
Peso: Se utilizó una balanza electrónica modelo ML 8002E/01 Tipo new clasic SG y 0.01g de precisión.
Diámetro ylongitud: Medidos con un calibrador “pie de rey”.
21 ( )
Figura 14. Ángulo Hue en el espacio de color CIE L*a*b* (Mariño, 2013)
Textura: Las mediciones se obtuvieron a través del equipo penetrómetro digital de frutas y de escala de 0 a 20 kg.
Volumen: Determinado en una probeta con agua, basándose en el principio de Arquímedes, para el cálculo de volúmenes irregulares, donde se observa la diferencia de volumen desplazado por la fruta, al momento de la inmersión en la probeta.
Para realizar la caracterización química del tomate de árbol amarillo y morado en estado fresco, se realizaron las siguientes determinaciones:
pH: De acuerdo al Método Oficial AOAC 960.19 (AOAC, 2012), se midió el pH con el potenciómetro marca Martini Instruments.
22
Acidez Titulable: Con la ayuda de un equipo acidométrico y el potenciómetro de marca Martini Instruments, se tituló muestras de tomate de árbol amarillo y morado en solución acuosa, mediante el Método Oficial A.O.A.C 962.12. En función del porcentaje de ácido cítrico, se realizó el cálculo de la acidez titulable basándose en la ecuación [1] (AOAC, 2012).
[ 1 ]
Dónde:
VNaOH = volumen de NaOH consumido en la titulación
NNaOH = normalidad del NaOH
meq ácido = miliequivalentes de ácido cítrico (0.064).
3.3 ANÁLISIS PROXIMAL DE FRUTA FRESCA Y DE FRUTA
CON TRATAMIENTO DE PELADO
Los análisis fueron realizados en un laboratorio externo, los métodos utilizados se detallan en la Tabla 4. Para después ser comparados con resultados de estudios de análisis proximal en tomate de árbol.
Tabla 4. Métodos utilizados para el análisis proximal
Parámetro Método
Humedad (%) PEE/LA 02
Proteína (%) PEE/LA 01
Grasa (%) PEE/LA 05
Ceniza (%) PEE/LA 03
Fibra (%) INEN 522
Carbohidratos totales (%) Cálculo
23
3.4 PROCESO DE PELADO
Para la investigación, se aplicó 4 técnicas de pelado, en las dos variedades en estudio (tomate amarillo y tomate morado), se realizó tres repeticiones, los tratamientos se exponen en la Tabla 5:
Tabla 5. Tratamientos de las Técnicas de Pelado realizadas a las dos variedades de tomate de árbol
Variedad de Tomate de Árbol Técnica de Pelado
Amarillo
Manual
Escaldado en Agua
Escaldado a Vapor
Químico
Morado
Manual
Escaldado en Agua
Escaldado a Vapor
Químico
1. Pelado manual: Se lo realizó con un pelador manual, se determinó el peso inicial y final.
2. Pelado con escaldo por inmersión en agua: La muestra de tomate de árbol fue sumergida por dos minutos en agua a 90°C y posteriormente se realizó choque térmico.
24
4. Pelado químico: Se utilizó una solución de Hidróxido de Sodio (NaOH) al 15%, a 90°C, durante 3 minutos 30 segundos, estos parámetros fueron determinados en pruebas preliminares. Se sumergió la fruta en la solución y posteriormente se la sometió a choque térmico, además para eliminar residuos de solución básica, se introdujo a la fruta en una solución de 0.5 % de Ácido Cítrico durante dos minutos.
Se determinaron los rendimientos de cada uno de los tratamientos mediante la aplicación de la fórmula [2]:
[ 2 ]
Dónde:
% Rendimiento = Rendimiento del proceso
Peso final= Peso final de la muestra
Peso inicial = Peso inicial de la muestra
3.5 ANTIOXIDANTES
25
3.5.1 DETERMINACIÓN DE CAPACIDAD ANTIOXIDANTE (ABTS)
La evaluación de la capacidad antioxidante se la realizó mediante el método “Trolox Equivalent Antioxidant Capacity” (TEAC), el cual utiliza el radical catiónico ABTS (reactivo). El procedimiento se realizó según el método descrito por Re en 1999, realizado por duplicado con tres replicas, (Re, 1999).
3.5.2 DETERMINACIÓN DE POLIFENOLES TOTALES
La determinación del contenido total de polifenoles, se llevó a cabo utilizando el método Folin-Ciocalteu, el cual mide la absorbancia a 760nm. Las mediciones se realizaron en un espectrofotómetro marca Thermo Scientific, modelo Evolution 60S UV-Visible, resolución de ancho de banda de 1.0 nm espectral, lámpara de xenón que ofrece lecturas instantáneas y mediciones UV. El equipo necesito una calibración previa al análisis, mediante su respectiva curva de calibración. El contenido de polifenoles se lo hizo por duplicado y con tres replicas.
3.6 DETERMINACIÓN DE ANTOCIANINAS TOTALES
26 respectivamente en cada muestra. Para el cálculo de absorbancia final, la cual mide el diferencial de pH, se realiza a partir de la ecuación [3]:
( ) ( ) [ 3 ]
Dónde:
A = Absorbancia Total
A λvis máx = Absorbancia máxima de la Antocianina
A λ700nm= Lectura de corrección de vida a sustancias
interferentes
Para el cálculo de Antocianinas Totales, se utilizó la ecuación [4] y sus resultados se expresaron en función de “cianidina-3-glucósido”.
( ) [ 4 ]
Dónde:
A = Absorbancia Total
PM = Peso Molecular (cianidina-3-glucósido)
FD = Factor de Dilución = 1 (< 700 nm)
ε = Absortividad Molar
3.7 ANÁLISIS ESTADÍSTICO
28
4 ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1 CARATERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DE LA FRUTA
FRESCA
Los resultados de los análisis físico-químicos del tomate de árbol morado, fueron comparados con la norma de tomate de árbol amarillo (NTE INEN 1909), dado que no existe una norma INEN para variedad morada en el Ecuador, sin embargo estas dos variedades presentan características físico-químicas similares. Los resultados de las determinaciones de peso 129.91 g, longitud 79.23 mm, diámetro 56.34 mm, sólidos solubles 8.77 º Brix y acidez 1.73 se encuentran dentro de la norma, además son similares a los obtenidos en el estudio realizado por Meza & Manzano (2009).
Los resultados obtenidos de la caracterización Físico-química del tomate de árbol de la variedad amarilla (Solanum betaceum), se exponen en la Tabla 6, las determinaciones de peso 126.23 g, longitud 76.20mm, diámetro 56.43 mm, contenido de sólidos solubles 9.42 º Brix, y 1.80 Acidez, se encuentran dentro del rango establecido por la Norma Técnica Frutas Frescas Tomate de Árbol (INEN 1909), datos similares fueron determinados en los estudios realizados por Torres (2012) y Sagñay, (2010).
29
Tabla 6. Caracterización Físico- Química de Tomate de Árbol Amarillo y Morado
Característica Tomate
amarillo
Tomate morado
Norma INEN (NTE INEN 1 909:2009)
Peso (g) 126.23 b±5.27 129.91a ± 6.81 >120
Volumen (mL) 119.70a ±6.04 117.05b± 5.99 --
Longitud (mm) 76.20b ± 4.67 79.23a ± 3.69 >70
Diámetro (mm)
Textura (N)
56.43a ± 2.28
6.25 b ± 0.63
56.34b ± 3.29
5.56 a ± 0.56
> 55
--
Sólidos Solubles (°Brix)
9.42a ± 0.61 8.77b ± 0.64 ≥8.50
pH 3.95b ± 0.05 4.14 a± 0.13 --
Acidez 1.80a ± 0.14 1.73b ± 0.14 ≤2.00
Media en base fresca ± desviación estándar (n=8)
Letras minúsculas iguales en la misma fila no denotan diferencia significativa (P< 0,05)
Los datos encontrados de las características Físico-Químicas de las dos variedades de tomate, presentaron diferencias significativas, similares resultados fueron determinados en la investigación realizada por Chalampuente & Prado (2005), quienes concluyeron que en el Ecuador no existen variedades puras de tomate de árbol, debido a constantes hibridaciones que han generado la pérdida de variedades puras, las cuales se caracterizan por una gran heterogeneidad en colores, formas y tamaños de frutos en huertos y dentro de una misma plantación.
4.1.1 ANÁLISIS DE COLOR TOMATE DE ÁRBOL AMARILLO Y MORADO DE LA PULPA Y CÁSCARA
30
Figura 15. Comparativo de las Coordenadas del Espacio de Color CIEL*a*b* de la pulpa del tomate de árbol amarillo y morado
Entre las variedades analizadas se presentan diferencias significativas en las coordenadas del espacio de color CIEL*a*b*, las que influyeron en el ángulo HUE respectivo. El ángulo HUE (h) en la variedad de tomate de árbol amarillo es mayor al de la variedad de tomate morado, señalados en la Tabla 7, acercándose más a el eje b* (+) el cual representa al color amarillo. Revelo (2011), en su estudio señala que los carotenoides totales confieren el color amarillo o naranja a los alimentos y las antocianinas son las sustancias responsables del color rojo, morado y púrpura. La variedad de tomate morado tiene un ángulo Hue que se apega hacia el eje a+ (color rojo), es decir, es rico en antocianinas, por el contrario de la variedad de tomate amarillo que tiende al eje b+ (color amarillo), lo que indica la presencia de carotenoides. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
COLOR EXTERNO L COLOR EXTERNO A COLOR EXTERNO B
co o rd e n ad as d e c o lo r
a ba
a ba ba a
Tomate amarillo
31
Tabla 7. Ángulo HUE de la pulpa de Tomate Amarillo y Morado
En la tabla 8 se muestra los resultados de la determinación de color en la cáscara, en los valores obtenidos de los parámetros L, a y b no existen diferencias significativas entre las dos variedades de tomate de árbol, por lo que se puede decir que el color de la piel no permitirá diferenciar una variedad de la otra.
Tabla 8. Color del tomate de árbol amarillo y morado de la cáscara
PÁRAMETRO TOMATE DE
ARBOL AMARILLO
TOMATE DE ARBOL MORADO
L 41,23±2,63a 40,40±3,00a
a 29,93±1,86a 30,89±1,48a
b 16,56±2,25a 17,82±1,54a
Media en base fresca ± desviación estándar (n=8)
Letras minúsculas iguales en la misma fila no denotan diferencia significativa (P< 0,05)
32
4.2 ANÁLISIS
PROXIMAL
DE
TOMATE
DE
ÁRBOL
AMARILLO Y MORADO, EN ESTADO FRESCO Y PELADO
Los resultados obtenidos de los análisis proximales, de cada una de las variedades de tomate de árbol de fruta fresca y con los tratamientos de pelado se exponen en la Tabla 9.
Se pudo determinar que los parámetros analizados en estado fresco presentan diferencias significativas, en las dos variedades. El parámetro de la humedad del tomate de árbol amarillo en este estudio es de 85.64%, y para la variedad morada fue de 86.74% son similares a los descritos por la tabla de Composición de alimentos Ecuatorianos (Vallejo, 1978) de 86.7 %. Los valores obtenidos en el porcentaje de proteína para la variedad amarilla fue 2.92% similares a los de Vasco et. al. (2009) que fue de 2.4%. Para la variedad morada se obtuvo un porcentaje de proteína de 1.24% valor que se encuentra inferior por lo reportado en la investigación de Vasco et. al. (2009) de 2.2%, la diferencia encontrada puede deberse a la riqueza del suelo en donde fue cultivada la fruta.
Para el contenido de grasa en las dos variedades fue reportado con el 0.0% los valores encontrados no fueron representativos al igual que en la investigación de Torres (2012).
En el contenido de fibra se obtuvieron resultados de 7.31% y 7.11% para la variedad amarilla y la variedad morada respectivamente. Estos valores son afines con los reportados por Sagñay (2010), con 8.05% y 7.91 %, para tomate de árbol amarillo y tomate de árbol morado, respetivamente; indicando su porcentaje de fibras coherente con la fruta.
33
Tabla 9. Comparativo de Análisis Proximal de las dos variedades de tomate de árbol, en estado fresco y pelado a Vapor 90°C
Parámetro Tomate Amarillo Tomate Morado
Fruta Fresca Fruta Pelada
a Vapor
90°C
Fruta Fresca Fruta Pelada
a Vapor
90°C
Humedad (%) 85.64b 86.29a 86.74a 85.00b
Proteína (%) 2.92a 1.24b 1.24b 2.16a
Grasa (%) 0.00 0.00 0.00 0.00
Ceniza (%) 1.63a 1.05b 1.74a 1.09b
Fibra (%) 7.31ª 0.00b 7.11a 0.00b
Carbohidratos totales (%) 2.50b 11.42ª 3.17b 11.75a
Energía (Kcal/100) 21.68b 50.64a 17.64b 50.64a
Media en base fresca ± desviación estándar (n=8)
Letras minúsculas iguales en la misma fila no denotan diferencia significativa (P< 0,05)
En los resultados de los análisis proximales del tomate de árbol amarillo y morado, con fruta fresca y con tratamiento óptimo pelado-escaldado a vapor a 90°C, donde se indican que los parámetros analizados presentaron diferencias significativas. Sarría 1998, determinó que la influencia de un tratamiento térmico en la producción de alimentos tiene sus repercusiones nutritivas, observándose en mayor proporción en la fibra, debido a que forman compuestos con los minerales y puede llegar a perder altos porcentajes de su valor. El estudio proximal de tomate de árbol (amarillo y morado) con tratamiento de pelado escaldado a vapor a 90 °C (óptimo) detallado en el Anexo 1 “A1 - Tabla 1”, se observa que el porcentaje de fibra disminuyó en un 100%.
4.3 RENDIMIENTO DE LAS DIFERENTES TÉCNICAS DE
PELADO
34 amarilla es del 98.21% y para la variedad morada es del 97.54% en el que se utilizó sosa caustica con una concentración del 15%, en relación al rendimiento del peso de la pulpa.
Tabla 10. Rendimiento de las diferentes técnicas de pelado utilizadas
TÉCNICA DE PELADO
TOMATE DE ÁRBOL AMARILLO
(% RENDIMIENTO)
TOMATE DE ÁRBOL
MORADO (% RENDIMIENTO)
MANUAL 81c±1.53 83c±1.59
ESCALDADO EN
AGUA 88.62
b
±1.44 88.05b±0.90
ESCALDADO A
VAPOR 94.21
a
±0.92 95.33a±1.38
QUÍMICO 98.21a±1.15 97.54a±1.77
Media en base fresca ± desviación estándar (n=3)
Letras minúsculas iguales en la misma columna no denotan diferencia significativa (P< 0,05)
Los datos obtenidos en esta investigación determinan que las técnicas de pelado utilizadas se encuentra por encima de la media de los factores de conversión como lo menciona Van Otterdijk & Meybeck (2012), el factor de conversión para la determinación de la parte comestible en frutas y hortalizas es de 0.75 y 0.80, respectivamente, por lo tanto se puede decir que el porcentaje de rendimiento en los diferentes métodos de pelados son satisfactorios, evitando así desperdicios de la fruta.
35 utilizada. El mayor rendimiento para las dos variedades se dio con las técnicas de pelado químico y pelado escaldado con vapor ya que no demuestran diferencias estadísticas entre sí.
4.4 ANÁLISIS DE ANTIOXIDANTES
En la Tabla 11 se observa los resultados obtenidos en los análisis de polifenoles totales, capacidad antioxidantes (ABTS) y determinación de antocianinas.
Tabla 11. Contenido de antioxidantes del tomate de árbol amarillo y morado en los diferentes tratamientos de pelado.
VARIEDAD TRATAMIENTOS
CAPACIDAD ANTIOXIDANTE (umol Trolox/100g muestra) POLIFENOLES
(mg de ácido
gálico/100g muestra) ANTOCIANINAS (mg de antocianinas//L muestra) AMARILLO
Pelado manual 0.36d±0.018 34.502d±0.394 -
Pelado
escaldado en
agua a 90°C
1.08cb±0.087 43.296c±0.615 -
Pelado
escaldado en
vapor a 90°C
1.41a±0.082 56.037a±0.529 -
Pelado químico
a 90°C 0.78
b
±0.078 48.459b±0.742 -
MORADO
Pelado manual 1.29d±0.103 67.180d±1.211 1.299c±0.049
Pelado
escaldado en
agua a 90°C
1.55bac±0.146 85.124bc±0.815 1.695c±0.045
Pelado
escaldado en
vapor a 90°C
1.80abc±0.153 124.398a±1.271 4.021a±0.070
Pelado químico
a 90°C 1.27
cab
±0.101 74.382cd±1.067 51.40
Media ± desviación estándar (n=9)
36 En las variedades de tomate de árbol amarillo y morado se observa que en la capacidad antioxidante, polifenoles y antocianinas, la mayor concentración se presentó en la técnica de pelado-escaldado en vapor a 90°C. En base a los resultados se evidenció que aumenta la concentración de analitos, cuando se somete a la fruta a un tratamiento térmico, los antioxidantes de la piel migran a la pulpa.
4.4.1 DETERMINACIÓN DE POLIFENOLES TOTALES
El análisis de polifenoles determinó que la técnica de pelado por escaldado a vapor en agua a 90 °C por inmersión de 3 minutos en las dos variedades de tomate de árbol amarillo y morado, es el tratamiento óptimo, por presentar la mayor cantidad de polifenoles, en el caso del tomate amarillo 56.037 mg de ácido gálico equivalente sobre 100 g de muestra y para el tomate de árbol morado de 124.398 mg de ácido gálico equivalente/100 g de muestra; con respecto a los otros tratamientos pelados manual, escaldo en agua y pelado químico. Entre los resultados de los tratamientos aplicados al tomate de árbol amarillo y tomate morado existen diferencias significativas, como se presentan en la Figura 16, debido a la comparación con los resultados obtenidos en la investigación realizada por Cerón et al. 2011, en la que se reportó 78 mg de ácido gálico equivalente sobre 100 g para la variedad amarilla y 113 mg de ácido gálico equivalente sobre 100 g para la variedad morada, por lo que se mantiene la tendencia de presentar un mayor contenido de estos compuestos en la variedad morada, puede deberse a las condiciones de cultivo.
37
Figura 16. Análisis de Polifenoles en tratamientos de Pelado para tomate de árbol amarillo y morado.
4.4.2 DETERMINACIÓN DE CAPACIDAD ANTIOXIDANTE (ABTS)
En la Tabla 12, se detallan los valores de los análisis de ABTS para los tratamientos de pelado en tomate de árbol amarillo y morado, donde se determinó que el tratamiento óptimo fue el escaldado a vapor a 90 °C en inmersión de la fruta durante 3 minutos, en el tomate de árbol amarillo la capacidad antioxidante fue de 1.41 μmol Trolox/g de muestra y en tomate de árbol morado 1.80 μmol Trolox/g de muestra. En la investigación realizada por Vasco et al (2009), se determinó una clasificación de capacidad antioxidante en algunas frutas, realizando tres grupos considerándose como alta, media y bajo lo cual indico que la variedad de tomate de árbol amarillo y morado se encuentra en el grupo de baja capacidad antioxidante, teniendo mayor capacidad antioxidante la variedad morada. Otro estudio realizado por (Márquez, N, Araya, & Rodríguez, 2006) evaluando la capacidad antioxidante
en hortalizas determinó que sus valores fluctúan entre 0.7 y 0.4 μmol Trolox/g
para el berro y col respectivamente. Por lo cual la capacidad antioxidante del
tomate de árbol es mayor en comparación con las hortalizas.
0 20 40 60 80 100 120 140
Pelado manual Pelado escaldado en agua a 90°C
Pelado escaldado en vapor a 90°C
38
Tabla 12. Análisis de ABTS en tratamientos de Pelado para tomate de árbol amarillo y morado
Tratamiento Análisis TOMATE AMARILLO (µmol Eq Trolox/100g muestra) TOMATE MORADO (µmolEq Trolox/100g muestra)
Pelado manual 0.36d±0.018 1.29d±0.103
Pelado escaldado en
agua a 90°C 1.08
cb
±0.087 1.55bac±0.146
Pelado escaldado en
vapor a 90°C 1.41
a
±0.082 1.80abc±0.153
Pelado químico a 90°C 0.78b±0.078 1.27cab±0.101 Media ± desviación estándar (n=9)
Letras minúsculas iguales en la misma columna no denotan diferencia significativa (P< 0,05)
4.5 DETERMINACIÓN DE ANTOCIANINAS TOTALES
39
Figura 17. Determinación de antocianinas en tratamientos de pelado para tomate de árbol morado
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
Pelado manual Pelado escaldado en agua a 90°C
Pelado escaldado en vapor a 90°C
40
5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES
De la comparación de los análisis proximales en las dos variedades de tomate de árbol en estado fresco y con tratamiento óptimo de escaldado a vapor a 90 °C, se estimó una disminución de la fibra en un 100 %, debido a la influencia del tratamiento térmico.
En las coordenadas del espacio de color CIEL*a*b* y el ángulo HUE, la variedad amarilla se acerca al eje b*+ (Color Amarillo) y la variedad morada se aproxima al eje a*+ (Color Rojo), debido a la cantidad de antocianinas presentes en cada variedad.
El proceso de pelado manual tuvo un rendimiento de 81% y 83% para las variedades de tómate de árbol amarilla y morada respectivamente, siendo los valores más bajos de las técnicas de pelado estudiadas, mientras que el pelado químico fue la técnica que presento el rendimiento más alto 98.21% y 97.54 % para tómate de árbol amarillo y morado.
La técnica de pelado escaldado a vapor presento los valores más altos de polifenoles en comparación con los otros tratamientos, reportándose en la variedad amarilla 56.037 y para la variedad morada 124.39 medidos en mg de ácido gálico/100g muestra.
41 En el tomate de árbol morado se determinó el contenido de antocianinas, debido a que en la variedad amarilla no existen valores significativos de antocianinas. El análisis determinó que el pelado óptimo donde se mantiene un alto contenido de antocianinas, es el de vapor a 90 °C, con valores de 4.021 ± 0.070 mg de antocianinas/L de muestra.
5.2 RECOMENDACIONES
Estudiar la aplicación de técnicas de pelado que incluyan como variables a los estados de madurez de la fruta verde, pintona y madura.
Realizar un estudio de prefactibilidad del escaldado a vapor a 90 °C, como un método de pelado a nivel industrial.
Aplicar el estudio realizado en subproductos derivados de la industrialización del tomate de árbol (cáscara y semilla), para la elaboración de nuevos productos.
42
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55
ANEXO 1
TABLAS DE DATOS
A1 - Tabla 1. Análisis Proximal de Tomate de Árbol Amarillo y Morado con tratamiento Óptimo
Parámetro tomate amarillo Método Tomate Amarillo Tomate Morado
Humedad (%) PEE/LA 02 86.29 85.00
Proteína (%) PEE/LA 01 1.24 2.16
Grasa (%) PEE/LA 05 0.00 0.00
Ceniza (%) PEE/LA 03 1,05 1.09
Fibra (%) INEN 522 0.00 0.00
Carbohidratos totales (%) Cálculo 11.42 11.75
Energía (Kcal/100) Cálculo 50.64 50.64
A1 - Tabla 2. Determinación de Antocianinas en tratamientos de Pelado para tomate de árbol morado
Tratamiento
Análisis
TOMATE MORADO (mg de
antocianinas/L muestra)
Pelado manual 1.299c±0.049
Pelado escaldado en agua a 90°C 1.695c±0.045
Pelado escaldado en vapor a 90°C 4.021a±0.070