UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
UNT
FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
Cinética de deterioro por temperatura de la capacidad antioxidante, vitamina C y azúcares reductores de pulpa de mullaca (Vaccinium floribundum H.B.K.) y
arándano (Vaccinium corymbosum L.)
Kinetics of deterioration by temperature of the antioxidant capacity, vitamin C and reducing sugars of pulp of mullaca (Vaccinium floribundum H.B.K.) and blueberry (Vaccinium
corymbosum L.)
TESIS
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO AGROINDUSTRIAL
AUTOR Benites Rodriguez, Wilcer Edwin ASESOR Dr. Vegas Niño, Rodolfo Moisés
TRUJILLO – PERÚ
2022
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
DEDICATORIA
El autor A mis hermanos y familiares, por creer en mí
y brindarme su apoyo incondicional en todo momento.
A mi papá, Gerardo Benites Lujan, quien en su esfuerzo y sacrificio hizo posible hacer realidad el logro de una de mis metas propuestas, por guiarme por el buen camino, protegerme de las muchas dificultades que se nos presentan a lo largo de la vida e inculcarme valores fundamentales para mi formación profesional.
A Dios, por forjar y dirigir mi sendero, por darme salud, sabiduría y ser mi soporte a lo largo de todo este tiempo.
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
SUSTENTADO Y APROBADO ANTE EL HONORABLE JURADO:
Cinética de deterioro por temperatura de la capacidad antioxidante, vitamina C y azúcares reductores de pulpa de mullaca (Vaccinium floribundum H.B.K.) y
arándano (Vaccinium corymbosum L.) Sustentado por: Br. Wilcer Edwin Benites Rodriguez Aprobado por:
____________________________________
M.Sc Gabriela del Carmen Barraza Jáuregui PRESIDENTE
____________________________________
Mg. Karla Margielly Zavaleta Guzmán SECRETARIO
____________________________________
MSc. Antonio Alexander Castillo Ruíz MIEMBRO VOCAL
____________________________________
Dr. Rodolfo Moisés Vegas Niño MIEMBRO ASESOR
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
AGRADECIMIENTOS
A mi alma mater, la Universidad Nacional de Trujillo, en especial a los docentes de la Facultad de Ciencias Agropecuarias que me han formado e inculcado sus conocimientos para
ser un buen profesional.
Al Dr. Rodolfo Moisés Vegas Niño, por el asesoramiento, la paciencia y motivación para poder culminar de manera satisfactoria este trabajo de investigación.
Al Ing. Lubberto Marcelino Sánchez, por apoyarme y guiarme durante la ejecución de la parte experimental de la investigación.
A mi papá, hermanos, familiares, amigos y a todas las personas que me acompañaron y me apoyaron durante este proceso.
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
ÍNDICE
DEDICATORIA ... ii
AGRADECIMIENTOS ... iv
RESUMEN ... vi
ABSTRACT ... vii
1. INTRODUCCIÓN ... 1
2. MATERIALES Y MÉTODOS ... 14
2.1. Materia prima ... 14
2.1.1. Caracterización fisicoquímica de las pulpas de arándano y mullaca ... 14
2.2. Proceso experimental ... 14
2.3. Diseño experimental ... 17
2.4. Análisis estadístico ... 18
3. RESULTADOS ... 19
3.1. Caracterización fisicoquímica de las pulpas de arándano y mullaca ... 19
3.2. Constantes cinéticas de velocidad para las pulpas de arándano y mullaca ... 19
3.3. Energía de activación ... 20
3.4. Tiempo de vida media ... 21
3.5. Análisis estadístico ... 21
4. DISCUSIÓN ... 24
5. CONCLUSIONES ... 36
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 37 ANEXOS ...
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
RESUMEN
Esta investigación se realizó con el objetivo principal de evaluar el efecto de la temperatura y tiempo de almacenamiento en la cinética de deterioro de la capacidad antioxidante, vitamina C y azúcares reductores de pulpa de mullaca (Vaccinium floribundum H.B.K.) variedad negra y arándano (Vaccinium corymbosum L. cv. Biloxi). Para lo cual se obtuvo las pulpas de los dos frutos y se almacenó a temperaturas de 5, 15 y 35 °C. Los parámetros de calidad se analizaron por un periodo de 360 horas en cada temperatura. La caracterización de las pulpas mostró una mayor concentración de azúcares reductores en mullaca con 10.672 g/100 g frente a 9.510 g/100 g encontrado en arándano; de manera similar ocurrió para vitamina C, con 76.092 mg/100 g frente a 13.760 mg/100 g, y capacidad antioxidante con 91.021% frente a 59.220%. La cinética mostró una tendencia a la disminución de los parámetros de calidad, siendo con mayor velocidad al incrementar la temperatura. La evolución que siguió cada parámetro de calidad en ambas pulpas fue una cinética de reacción de primer orden, independientemente de la temperatura. La energía de activación (kJ/mol) para la vitamina C fue de 27.89 y 23.16, para la capacidad antioxidante fue de 18.97 y 17.97 y para los azúcares reductores fue de 18.01 y 20.94 para la cinética de las pulpas de arándano y mullaca respectivamente. El tiempo de vida media de los parámetros de calidad en ambas pulpas disminuyó con el aumento de la temperatura de almacenamiento. El análisis estadístico mostró un efecto estadísticamente significativo (p < 0.05) por parte de la temperatura sobre las constantes cinéticas de los tres parámetros evaluados.
Asimismo, se observó una clara diferencia entre cada tratamiento para cada tipo de pulpa.
Palabras clave: Mullaca, arándano, capacidad antioxidante, vitamina C, azúcares reductores, cinética, energía de activación, tiempo de vida media.
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
ABSTRACT
This research was carried out with the main objective of evaluating the effect of temperature and storage time on the kinetics of deterioration of antioxidant capacity, vitamin C and reducing sugars of pulp of mullaca (Vaccinium floribundum H.B.K.) black variety and blueberry (Vaccinium corymbosum L. cv. Biloxy). For which the pulps of the two fruits were obtained and stored at temperatures of 5, 15 and 35 °C. The quality parameters were analyzed for a period of 360 hours at each temperature. The characterization of the pulps showed a higher concentration of reducing sugars in mullaca with 10.672 g/100 g compared to 9.510 g/100 g found in blueberry;
similarly occurred for vitamin C, with 76.092 mg/100 g versus 13.760 mg/100 g, and antioxidant capacity with 91.021% versus 59.220%. The kinetics showed a tendency to decrease the quality parameters, being faster with increasing temperature. The evolution that followed each quality parameter in both pulps was a first order reaction kinetics, regardless of temperature. The activation energy (kJ/mol) for vitamin C was 27.89 and 23.16, for the antioxidant capacity it was 18.97 and 17.97 and for the reducing sugars it was 18.01 and 20.94 for the kinetics of the blueberry and mullaca pulps respectively. The half-life of the quality parameters in both pulps decreased with the increase in storage temperature. The statistical analysis showed a statistically significant effect (p < 0.05) of temperature on the kinetic constants of the three parameters evaluated. Also, a clear difference was observed between each treatment for each type of pulp.
Keywords: Mullaca, blueberry, antioxidant capacity, vitamin C, reducing sugars, kinetics, activation energy,
BIBLIOTECA
half life time.DE AGROPECUARIAS
1. INTRODUCCIÓN
En los alimentos, ocurren reacciones de tipo químico durante todo el proceso de transformación y subsecuente almacenamiento. En algunos casos, estas reacciones conllevan al deterioro o pérdida de calidad del producto. Otras desencadenan una serie de reacciones que culminan en la generación de sabores, olores y colores desagradables, con lo que la vida de anaquel de los productos se ve limitada (Huarancca, 2019). Una de las variables más importantes para el estudio cinético es el tiempo, con el cual se puede evaluar el comportamiento en la concentración de reactivos para dar lugar a productos de reacción (Orosco, 2017).
La cinética de reacción que representa los cambios en el interior de los alimentos, da la posibilidad de determinar el ritmo a la cual se desarrolla una reacción. Es decir, es posible conocer si estas reacciones son lentas o rápidas. El comprender los mecanismos bajo los cuales se llevan a cabo las reacciones y la subsecuente cuantificación de la constante cinética de velocidad, permite una mejora considerable en la elección de las condiciones bajo las cuales será procesado un determinado alimento, de igual manera aplica para su almacenamiento.
Comprendiendo esto es posible determinar el tiempo de anaquel o vida útil de cada producto alimenticio (Huarancca, 2019).
El estudio cinético de parámetros fisicoquímicos o compuestos alimenticios ha recibido una atención considerable, impulsado en gran medida por la necesidad de optimizar los procesos de transformación y almacenamiento, así como la reducción de costos en la manufactura y su valor nutricional al final de la cadena de abastecimiento. En este contexto, el conocer la cinética de reacción favorece los conocimientos en cuanto a formulación de productos se trate, puesto que se obtienen productos cuyos nutrientes se conservan en mayor proporción; a la par, se evita la
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
aparición de subproductos indeseables provenientes de la degradación de los constituyentes de los alimentos (Villota y Hawkes, 2019).
Orosco (2017) considera a la velocidad de reacción como la variación en términos de concentración ya sea de uno o más reactivos o constituyentes alimenticios en cuya reacción se producen productos de reacción que son función del tiempo. También es posible expresarlo o definirlo como la derivada en función al tiempo de la concentración de un determinado reactivo o producto. La velocidad de reacción comprende una herramienta útil que permite conocer la variación de reactivos y productos en función al tiempo y con ello tener una mejor perspectiva del comportamiento inherente a las reacciones analizadas (Rivera, 2019), proporcionando un grado de medida de la reactividad o estabilidad en un determinado sistema (Villacís, 2015).
Son muchos los factores que se consideran que ejercen efecto sobre la velocidad de reacción.
Entre ellos figuran la concentración de los reactantes y sus productos, incluyendo los catalizadores que se emplean para favorecer la reacción. La temperatura quizá sea el más importante por sus efectos sobre la aceleración de la reacción al incrementar la cinética molecular del medio. Intervienen también, la presión, el oxígeno, la luz (intensidad), y las propiedades fisicoquímicas propias de la muestra alimenticia, como su viscosidad, la interacción de iones y la conductividad eléctrica (Choi y Noh, 2009; Villacís, 2015). De acuerdo a Contreras (2015), la velocidad de reacción es proporcional a la concentración de los componentes que reaccionan para dar lugar a los productos. De tal manera que en cualquier sistema, con el paso del tiempo, los reactantes se verán disminuidos en su concentración, repercutiendo en una menor velocidad de reacción. Por otro lado Villacís (2015) establece que la velocidad de reacción es directamente proporcional a la probabilidad de choques entre las diferentes partículas que componen el alimento. Este número de choques se ve favorecido por el incremento de la
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
temperatura (partículas más cargadas energéticamente con movimientos más frenéticos). Rivera (2019) considera una ecuación química tal que:
+ → + 1
En la que A y B representan a los reactantes, mientras que C y D representan los productos obtenidos a partir de la reacción de A y B. Los coeficientes a, b, c y d representan la estequiometría tanto de reactantes como productos.
La velocidad a la que tiene lugar la reacción, tomando como base los reactivos o productos, se establece como la derivada en función al tiempo, de su concentración. Esto se presenta en la ecuación 2.
; ; ; (2)
El signo “+” se aplica a las características que muestran una tendencia a aumentar con el tiempo y el signo “-” se aplica a las características que muestran una tendencia a la disminución (Salinas-Hernández et al., 2015; González-González et al., 2016).
La ecuación de velocidad, también llamada ley de diferencial de velocidad, se obtiene matemáticamente a partir de las concentraciones (ecuación 3).
= [ ] α [ ] 3
En donde es la velocidad de reacción; α y β son exponentes que representan el orden parcial de la reacción y k representa la constante cinética de velocidad.
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
Debido a que en la práctica se desconocen muchos datos, esta ecuación (ecuación 3) se torna difícil de resolver. Ante ello se recurre a un modelo simplificado basado en suposiciones, como que la reacción (sin importar el tipo) solo ocurre en una dirección formando siempre C y D.
También se considera una alta concentración de B lo que supone una variación prácticamente nula en función al tiempo, dando lugar a una concentración “constante” (Romero, 2008).
Por lo que al final se modelará como es que cambia la concentración de cada constituyente que se relaciona con la calidad del alimento o producto en función al tiempo, permitiendo de esta manera, una expresión de la tasa de pérdida del parámetro de calidad tomando como términos únicos, los reactantes específicos de la reacción (Salinas-Hernández et al., 2007). La ecuación 4 sirve solo para un reactante, en este caso el reactante A.
(4)
En la que es la velocidad de reacción o la tasa de variación de la calidad; A representa el parámetro de calidad que se está analizando en el producto o alimento; n constituye el orden de reacción (a veces pseudo orden) de A; y k representa la constante cinética de velocidad.
De (4) se obtiene una ecuación que expresa la pérdida de característica deseable o parámetro de calidad (A), con su respectiva constante cinética de cambio en función del tiempo (Salinas- Hernández et al., 2007; Zhao et al., 2011).
(5)
Donde indica la velocidad de reacción o tasa de pérdida de A; k indica la constante cinética de velocidad y n indica el orden de reacción.
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
Llevado a la práctica, los parámetros A y B son desde luego, cuantificables y toman valores que expresan parámetros químicos, fisicoquímicos, sensoriales, entre otros, propios de la muestra alimenticia o producto que se está evaluando (Taoukis et al., 1997; Manayay, 2015).
El orden de reacción (n), es un parámetro que relaciona la velocidad de reacción y la concentración de los reactantes, permitiendo conocer como interaccionan ambos en una determinada reacción que involucre variación en uno o más parámetros de calidad. Este parámetro puede tomar valores enteros (0, 1, 2, …, n) o fraccionarios (1/2, 3/2, etc.) y es obtenido experimentalmente. También es llamado orden total de reacción gracias a su dependencia del reactivo que se esté analizando (Huarancca, 2019). No es común en muestras alimenticias que se analicen la degradación de compuestos nutricionales encontrar órdenes de reacción fraccionarios o superiores a 3; generalmente se reportan órdenes 0, 1 y 2 (van Boekel, 2008; Ling et al., 2015; Moya, 2018). Y debido a esta importancia, se describe brevemente cada uno de estos tres órdenes que son comunes en las reacciones en alimentos.
Las reacciones de orden cero (n=0) se caracterizan porque la velocidad posee independencia de la concentración de la que puede descomponerse al pasar el tiempo (Rivera, 2019). Esta reacción ocurre de dos maneras, la primera implica que la velocidad a la que se produce la reacción es independiente de las concentraciones de reactivos, y segundo, cuando uno de los compuestos que reaccionan se encuentra en concentraciones muy grandes dando lugar a una independencia por parte de la velocidad hacia esta concentración (Villota y Hawkes, 2019); en otras palabras el exceso de reactante da la impresión de que se mantiene constante durante la reacción, por lo que la velocidad de reacción parece ser independiente de la concentración. Tomando (5) y aplicando el método integral con n = 0, se obtiene la ecuación (6) que expresa una reacción de orden cero (van Boekel, 2008; Huarancca, 2019).
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
(6)
Donde k es la constante cinética de reacción; t es el tiempo; A0 y A son las concentraciones inicial y final del atributo o parámetro medido.
Este tipo de reacciones se caracterizan por su linealidad al graficar la concentración del parámetro de calidad frente al tiempo (Toledo et al., 2007). Es por ello que este tipo de reacción es típico en muchas reacciones que hacen uso de catalizadores y dependen en efecto de la concentración de estos (Villacís, 2015). En este orden se ha reportado que se encuentran procesos de autooxidación y pardeamiento no enzimático, quedando claro que para sistemas alimentarios no es común que ocurra reacciones de orden cero (Villota y Hawkes, 2019).
Las reacciones de primer orden (n=1) son aquellas que ocurren con una proporcionalidad directa con la concentración (Rivera, 2019); es decir que la variación en la velocidad de cualquier parámetro de calidad siempre será proporcional a su concentración (Manayay, 2015). En este tipo de reacción es muy común encontrar reacciones que involucren la degradación de compuestos como vitaminas o antocianinas que suelen suceder tanto en el procesamiento como en el almacenamiento de los alimentos (Sandoval, 2015; Orosco, 2017). Asumiendo que n = 1, para una reacción de primer orden, luego remplazándolo en la ecuación 5 y aplicando el método integral, se obtiene (van Boekel, 2008; Huarancca, 2019):
ln ln (7)
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
Este tipo de reacciones poseen una característica que las distingue de las demás, y es que la variación del atributo o parámetro de calidad es de tipo logarítmica en función al tiempo (Toledo et al., 2007; Huarancca, 2019).
Un ejemplo claro sobre este tipo de reacción en productos alimentarios, lo comprende la degradación o pérdida de vitamina C (ácido ascórbico), aunque en sistemas modelo (bajo control) esta degradación parece darse en un pseudo primer orden (Villota y Hawkes, 2019). El mecanismo de degradación del ácido ascórbico ocurre de manera aeróbica como anaeróbica, dando lugar a una reacción n = 1 (Villacís, 2015).
En las reacciones de segundo orden (n=2) se identifican claramente dos “subtipos” de reacciones, las cuales pueden ser por un lado unimoleculares, o por el otro, bimoleculares. La primera es caracterizada gracias a su relación de tipo hiperbólica que presenta el parámetro de calidad en función del tiempo. Al graficar el inverso de la concentración de A (1/A) frente al tiempo se obtiene una línea recta. El otro tipo de reacciones (bimolecular) no son frecuentes en alimentos puesto que su naturaleza bimolecular no son típicas de estos (Villacís, 2015). Esto pone de manifiesto que en una cinética con n = 2, su velocidad no necesariamente refleja un mecanismo real (van Boekel, 2009). De esta manera, si se toma n = 2 y se reemplaza en la ecuación 5, al aplicar el método integral, la velocidad de reacción para una reacción unimolecular quedará establecida por la ecuación 8 (van Boekel, 2008; Huarancca, 2019).
(8)
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
La energía de activación (Ea) es ampliamente utilizada en todo tipo de reacción que este influenciada por la temperatura. Toda reacción necesita de una cantidad mínima de energía para que tenga lugar, es lo que llamamos energía de activación. En otros términos, la Ea es una especie de barrera energética que deben superar las moléculas o reactantes para que tenga lugar una reacción (Ling et al., 2015; Huarancca, 2019). La cantidad de energía de activación se relaciona inversamente con la cantidad de moléculas que la posean, a una temperatura y reacción determinada. Por otro lado, al incrementar la temperatura a la cual se lleva a cabo la reacción, la cantidad de moléculas en estado “activado” se verá incrementada, que representa una elevada cantidad de moléculas o reactantes que poseen un exceso de energía, y como las energías individuales se suman, corresponde a una gran cantidad de energía total en exceso. Este exceso incrementa las probabilidades de colisión entre moléculas o reactantes con lo que la velocidad de reacción se incrementa (Contreras, 2015). Esta relación se puede expresar matemáticamente como (Ecuación 9):
exp (9)
Donde k es la constante cinética de velocidad propia de cada proceso de reacción; representa la cantidad de colisiones con la orientación adecuada para que ocurra una reacción; Ea representa a la energía de activación de la reacción en concreto; R es una constante relacionada a los gases y es de tipo universal; T indica el valor de temperatura a la que tiene lugar la reacción y se expresa en términos absolutos (grados Kelvin).
Debido a su importancia en las reacciones de sistemas biológicos o alimentarios, la determinación de la energía de activación se obtiene aplicando un análisis simple de regresión lineal. En este sentido, basta con graficar el logaritmo natural de la constante cinética k frente al
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
inverso de la temperatura (en Kelvin). De esta gráfica se obtendrá una pendiente, de cuyo valor se despeja la energía de activación (ecuación 10). Este procedimiento de cálculo proviene de la ecuación de Arrhenius (Salinas-Hernández et al., 2007; Orosco, 2017).
exp
ln ln
∗
(10)
Donde m representa la pendiente de la gráfica; Ea representa la energía de activación y R es la constante de los gases.
En la degradación o pérdida de vitamina C, se ha observado en sistemas controlados que su Ea
depende mucho de la concentración de oxígeno con el que se lleva a cabo la reacción y la temperatura del medio (Aucayauri, 2011).
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
La mullaca es un fruto silvestre comestible, que se caracteriza por ser un arbusto rastrero (Tapia y Fries, 2007). Sus frutos tienen tendencia a bayas, los cuales varían de tamaño de acuerdo al estado de maduración en el que se encuentren. En frutos verdes su tamaño oscila entre 3 a 4 mm (Guevara, 2017), mientras en frutos maduros que se caracterizan por adquirir una coloración entre morado y azul-negro, su tamaño puede alcanzar hasta 8 mm de diámetro. Su textura en esta etapa, se torna carnosa y adquiere una capa de cera en su superficie (Roldán, 2012; Llimpe, 2017). Su fruto en su estado maduro posee un sabor agradable, aunque un poco ácido. A simple vista resulta agradable gracias a su color y cera lo que le confiere cierto grado de brillantez. Su jugo es de color púrpura (Gonzáles, 2017). Tanto en la pulpa como en la cáscara de la mullaca, se alojan altas concentraciones de antocianinas (Llimpe, 2017). El desarrollo de este fruto se ve favorecido por climas fríos (8 – 16 °C) a 1600 – 3800 m.s.n.m. desarrollándose en terrenos con buena humedad y drenaje (Guevara, 2017).
La mullaca presenta propiedades fisicoquímicas que permiten o favorecen el uso de refrigeración en su almacenamiento, sin que sus propiedades nutricionales y organolépticas se vean alteradas significativamente (Coba et al., 2012); lo que le convierte en un fruto ideal en industrias, campo médico y culinario (Reyes et al., 2019).
La mullaca es conocida en Perú como pushgay, macha macha, uva de monte, uva de campo, muña, congama (Coba et al., 2012), tampaqui (Razuri, 2014), pirgay (Sempértegui, 2019), alaybilí, alqo, shupuro (Huarancca, 2019). En la región Cajamarca es conocida como pushgay (Tapia y Fries, 2007), además, en algunos otros lugares también es conocido como arándano andino (Vasco et al., 2009), arándano peruano (Gonzáles, 2017) o mortiño (Coba et al., 2012).
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
Los frutos de mullaca poseen bajo poder calórico, su elevado contenido de compuestos fenólicos ayuda a reducir la concentración de azúcar en la sangre. Estos compuestos, junto con la vitamina C convierten a los frutos de mullaca en un excelente producto con propiedades antioxidantes y purificadoras. Además, gracias a la vitamina A, el consumo de mullaca favorece el cuidado de la vista. Presenta también vitaminas como tiamina, riboflavina, niacina y ácido pantoténico (Coba et al., 2012). Dentro de los compuestos con propiedades antioxidantes presentes en los frutos de mullaca se han identificado delphinidinas, cianidinas, petudinas, peonidinas y malvidinas (Guevara, 2017). La capacidad antioxidante de la mullaca es elevada en comparación con otros frutos como guayaba o uva (Llimpe, 2017).
Al igual que la mullaca, el arándano pertenece a la misma familia, por tanto, es también una baya con forma semi esférica cuyo tamaño varía entre 7 y 15 mm de diámetro, de acuerdo a su estado de madurez puede ir desde verde (estado verde) pasando por purpura hasta azul metálico- negro (fruto completamente maduro) (Henostroza y Huamán, 2018). La piel del arándano presenta una estructura tersa, la pulpa del fruto presenta un sabor agradable con término agridulce de color vinoso, en la parte central de la misma se encuentran las semillas que son de tamaño pequeño (Busso, 2016; MINAGRI, 2016; Reyes y Salcedo, 2017). La pulpa presenta también un color verde claro transparente (Maticorena, 2017). La característica atractiva que presentan los frutos de arándano, se debe a la cubierta de secreciones cerosas en la epidermis (Zapata, 2014). El peso de la baya varía entre 1.2 a 1.6 g (Henostroza y Huamán, 2018).
El arándano forma parte de las frutas denominadas comercialmente como berries, de sabores acidulados y rápida perecibilidad (Busso, 2016; Reyes y Salcedo, 2017), estos son frutos que presentan poco tiempo de conservación una vez cosechados (Coronel y Pérez, 2016). Es por ello que son muy susceptibles al deterioro con una vida de postcosecha muy reducida. De allí que
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
nace la necesidad de combinar factores de almacenamiento como temperatura y humedad relativa para prolongar la vida útil. Por ejemplo, para prolongar la vida útil por un mes, es necesario almacenar entre -0.5 y 0 °C (Zapata, 2014).
El arándano es denominado también como “Super Fruit” gracias a su elevado contenido de antioxidantes como antocianinas, vitaminas del complejo B, vitaminas A, C y E. Además de minerales como el cobre o hierro, con un aporte importante de fibra (Paita, 2017). La concentración de azúcares totales se encuentra en el intervalo de 10 al 14%, de los cuales un 95% está representado por azúcares reductores. La concentración de ácidos orgánicos que le confieren su sabor, está comprendida en su mayoría por ácido cítrico y málico (Tirado, 2015;
Coronel y Pérez, 2016).
Ante ello, con este trabajo experimental se plasmó como problema de investigación: ¿Cuál será el efecto de la temperatura de almacenamiento (5, 15 y 35 °C) en la cinética de deterioro de la capacidad antioxidante, vitamina C y azúcares reductores de pulpa de mullaca (Vaccinium floribundum H.B.K.) variedad negra y arándano (Vaccinium corymbosum L. cv. Biloxi)?
A partir del cual se derivó como objetivo general:
Evaluar el efecto de la temperatura y tiempo de almacenamiento en la cinética de deterioro de la capacidad antioxidante, vitamina C y azúcares reductores de pulpa de mullaca (Vaccinium floribundum H.B.K.) variedad negra y arándano (Vaccinium corymbosum L. cv. Biloxi).
Para alcanzar el objetivo general se planteó los siguientes objetivos específicos:
Determinar las características fisicoquímicas de pulpa de mullaca (Vaccinium floribundum H.B.K.) variedad negra y arándano (Vaccinium corymbosum L. cv. Biloxi).
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
Determinar el orden de reacción de la capacidad antioxidante, vitamina C y azúcares reductores de pulpa de mullaca (Vaccinium floribundum H.B.K.) variedad negra y arándano (Vaccinium corymbosum L. cv. Biloxi) por efecto de la temperatura de almacenamiento (5, 15 y 35 ºC).
Determinar la cinética de la capacidad antioxidante, vitamina C y azúcares reductores de pulpa de mullaca (Vaccinium floribundum H.B.K.) variedad negra y arándano (Vaccinium corymbosum L. cv. Biloxi) en función de la temperatura de almacenamiento (5, 15 y 35 ºC).
Determinar la energía de activación de la cinética de la capacidad antioxidante, vitamina C y azúcares reductores de pulpa de mullaca (Vaccinium floribundum H.B.K.) variedad negra y arándano (Vaccinium corymbosum L. cv. Biloxi) en función de la temperatura de almacenamiento (5, 15 y 35 ºC).
Determinar el tiempo de vida media de la capacidad antioxidante, vitamina C y azúcares reductores de pulpa de mullaca (Vaccinium floribundum H.B.K.) variedad negra y arándano (Vaccinium corymbosum L. cv. Biloxi) en función de la temperatura de almacenamiento (5, 15 y 35 ºC).
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
2. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1. Materia prima
Los frutos de mullaca (Vaccinium floribundum H.B.K.) fueron obtenidos en su madurez comercial procedentes del caserío La Colpa, perteneciente al distrito Huamachuco, La Libertad.
En tanto que los frutos de arándano (Vaccinium corymbosum L.) fueron obtenidos en el mercado municipal de Huamachuco procedentes de la ciudad de Trujillo. La madurez comercial hace referencia al estado en que se encuentra la mullaca o arándano para ser comercializado y aceptado por el mercado.
2.1.1. Caracterización fisicoquímica de las pulpas de arándano y mullaca
La caracterización fisicoquímica realizada tanto a la pulpa de arándano como de mullaca, consistió en determinar cuantitativamente el contenido de humedad y sólidos totales (método ISO 638:2008), la concentración de minerales como equivalente en cenizas (método ISO 776:1982), la concentración de sólidos solubles expresado como grados Brix (método NMX-F- 103-1982), el pH (método 943.02/05 AOAC, 1990), la concentración de azúcares reductores (método NMX-F-312-1978), la concentración de vitamina C por método espectrofotométrico a 520 nm (Rosales y Arias, 2015) y la capacidad antioxidante por el método DPPH (Brand et al., 1995). El procedimiento detallado seguido en cada análisis se presenta en los anexos del 1 al 7 respectivamente.
2.2. Proceso experimental
El proceso experimental se presenta en la Figura 1. Los frutos de mullaca y arándano fueron en primera instancia seleccionados, separando aquellos que presentan magulladuras o alguna otra
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
imperfección. Luego clasificados en función a su color y tamaño lo más uniforme posible.
Enseguida, pasaron a ser lavados en agua destilada con hipoclorito de sodio cuya concentración fue de 5 ppm. Esta etapa permitió una reducción de la carga microbiana cuyo crecimiento hubiese alterado los resultados gracias a su acción de consumir metabolitos con incidencia directa sobre la cinética de las pulpas, como los azúcares.
Figura 1. Flujograma de proceso para el trabajo de investigación.
FRUTOS DE MULLACA/
ARÁNDANO
Por 15 días
Análisis fisicoquímico
Determinación del contenido de humedad y sólidos totales Determinación del contenido de cenizas
Determinación de sólidos solubles Determinación del pH
Determinación del contenido de azúcares reductores Determinación del contenido de vitamina C
Determinación de la capacidad antioxidante SELECCIÓN
Análisis cada 24 h:
Determinación de la capacidad antioxidante Determinación del contenido de vitamina C Determinación de azúcares reductores CLASIFICACIÓN
LAVADO
ALMACENAMIENTO
5, 15 y 35 °C Pulpa de mullaca/arándano almacenado
Cinética, k
Energía de activación, Ea
Tiempo de vida media, t1/2
TAMIZADO Hipoclorito de
sodio: 5 ppm
PULPA
Cáscara TRITURADO
Malla N° 16 en escala de Tyler (Cedazo metálico)
Frutos con magulladuras
Impurezas
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
Luego, con la ayuda de un mortero se obtuvo una pasta húmeda, la cual fue filtrada, separando la cáscara de la pulpa empleando un cedazo metálico, con una malla número 16 en escala de Tyler que corresponde a un tamiz con abertura de 0.991 mm. A continuación, se realizó una caracterización fisicoquímica de ambas pulpas (mullaca y arándano) obtenidas de acuerdo a los anexos del 1 al 7.
Las pulpas obtenidas fueron sometidas a almacenamiento en envases de vidrio previamente esterilizados (en autoclave a 121 °C) a temperaturas de 5, 15 y 35 °C por un periodo de 15 días (360 h). El análisis de la capacidad antioxidante, vitamina C y azúcares reductores de las pulpas se realizó de acuerdo a los tiempos presentados en la Tabla 1. Para ello fue necesario establecer una muestra para cada tiempo de análisis por cada valor de temperatura.
Tabla 1. Registro de parámetros de calidad en función de la temperatura.
Tiempo (h)
Vitamina C a (mg/100 g)
Capacidad antioxidante b (%)
Azúcares reductores c (g/100 g)
5 °C 15 °C 35 °C 5 °C 15 °C 35 °C 5 °C 15 °C 35 °C 0
24 48 72 96
144 192 240 288 360
a: Analizado por espectrofotometría a 520 nm.
b: Expresado como % de captación de radicales libres por el 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH) en forma de radical libre.
c: Expresado como equivalente de glucosa anhidra.
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
Los resultados obtenidos permitieron determinar la cinética de estos tres parámetros, calculando mediante una regresión lineal el orden de reacción, analizando modelos de orden 0, 1 y 2 (El indicador fue el R2 más cercano a 1). Posteriormente, se determinó la constante cinética de reacción con lo que fue posible calcular la energía de activación y el tiempo de vida media para cada parámetro estudiado. La determinación del orden de reacción, la energía de activación y el tiempo de vida media se describen en los anexos 8, 9 y 10 respectivamente.
2.3. Diseño experimental
El diseño experimental en el cual se basó esta investigación se presenta en la Tabla 2. Consiste en un diseño aleatorizado de un solo factor (temperatura) con tres repeticiones en cada caso. De esto se obtuvo tres valores de constante cinética por cada valor de temperatura (5, 15 y 35 °C) para cada pulpa y parámetro estudiado. Esto permitió evaluar el efecto de la temperatura sobre la constante cinética de reacción, representada por la letra k.
Tabla 2. Diseño experimental para la cinética de reacción en las pulpas de mullaca y arándano.
Temperatura
(°C) Repetición Constante k 5
R1
R2
R3
15
R1
R2
R3
35
R1
R2
R3
VI: Temperatura; VD: Constante k VI: Variable independiente.
VD: Variable dependiente.
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
2.4. Análisis estadístico
Con los datos establecidos en la Tabla 2, el valor k y temperatura se llevó a un análisis estadístico a través de un análisis de varianza (Tabla 3) y la diferencia estadísticamente significativa mediante un test de rangos múltiples o LSD. Ambas evaluadas con un nivel de significancia de 0.05.
Tabla 3. Análisis de varianza para la constante cinética de velocidad k.
Fuente
Suma de cuadrados
gl Cuadrado medio
Razón – F Valor-p Entre grupos
Intra grupos
Total
gl: Grados de libertad.
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
3. RESULTADOS
3.1. Caracterización fisicoquímica de las pulpas de arándano y mullaca
En la Tabla 4 se presentan las características fisicoquímicas de las pulpas de arándano y mullaca antes de su almacenamiento.
Tabla 4. Caracterización fisicoquímica de las pulpas de arándano y mullaca.
Parámetro Unidad Cantidad
Arándano Mullaca Humedad % 82.33 ± 0.41 80.01 ± 0.24 Cenizas g/100 g 0.27 ± 0.02 0.38 ± 0.03 Sólidos solubles °Brix 11.24 ± 0.89 15.08 ± 0.10 pH --- 3.61 ± 0.04 3.90 ± 0.02 Azúcares reductores a g/100 g 9.510 ± 0.07 10.672 ± 0.18 Vitamina C b mg/100 g 13.760 ± 0.54 76.092 ± 3.09 Capacidad Antioxidante c % 59.220 ± 1.88 91.021 ± 1.66
a: Expresado como equivalente de glucosa anhidra.
b: Analizado por espectrofotometría a 520 nm.
c: Expresado como % de captación de radicales libres por el 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH) en forma de radical libre.
3.2. Constantes cinéticas de velocidad para las pulpas de arándano y mullaca
Las constantes cinéticas de velocidad k calculadas para las pulpas de arándano y mullaca en función de la temperatura se presentan en la Tabla 5. Estos valores se presentan para cada parámetro analizado (vitamina C, capacidad antioxidante y azúcares reductores) con su respectiva orden de reacción (n). Los valores de R2 que determinaron el tipo de orden de reacción se presentan en el anexo 12.
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
Tabla 5. Constantes cinéticas k y orden de reacción n para vitamina C, capacidad antioxidante y azúcares reductores en las pulpas de arándano y mullaca en función de la temperatura.
Temp.
(°C)
Constante cinética de velocidad (k) (h-1)x 10-4
Vitamina C Capacidad antioxidante Azúcares reductores Arándano Mullaca Arándano Mullaca Arándano Mullaca 5 7.877 ± 0.026 5.649 ± 0.331 5.588 ± 0.017 4.974 ± 0.111 5.036 ± 0.049 5.883 ± 0.065
15 12.931 ± 0.509 8.449 ± 0.416 7.523 ± 0.025 6.527 ± 0.030 7.904 ± 0.015 9.575 ± 0.109
35 25.856 ± 0.185 15.227 ± 2.202 12.461 ± 0.423 10.611 ± 0.375 11.100 ± 0.078 14.657 ± 0.379
(n) 1er orden 1er orden 1er orden 1er orden 1er orden 1er orden n: Orden de reacción.
3.3. Energía de activación
La energía de activación (Ea) calculada para cada parámetro en el intervalo de temperaturas de 5 a 35 °C se presenta en la Tabla 6.
Tabla 6. Energías de activación Ea para vitamina C, capacidad antioxidante y azúcares reductores para las pulpas de arándano y mullaca.
Parámetro Ea (kJ/mol)
Arándano Mullaca Vitamina C 27.89 ± 0.20 23.16 ± 4.79 Capacidad antioxidante 18.97 ± 0.82 17.97 ± 1.16 Azúcares reductores 18.01 ± 0.35 20.94 ± 0.61
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
3.4. Tiempo de vida media
Los tiempos de vida media t1/2 calculados para la vitamina C, capacidad antioxidante y azúcares reductores en las pulpas de arándano y mullaca en función de la temperatura de almacenamiento se presentan en la Tabla 7.
Tabla 7. Tiempos de vida media t1/2 para la vitamina C, capacidad antioxidante y azúcares reductores en las pulpas de arándano y mullaca en función de la temperatura.
Temp.
(°C)
Tiempo de vida media (t1/2) (h)
Vitamina C Capacidad antioxidante Azúcares reductores Arándano Mullaca Arándano Mullaca Arándano Mullaca 5 879.96 1227.03 1240.42 1393.54 1376.38 1178.22 15 536.04 820.39 921.37 1061.97 876.96 723.91 35 268.08 455.21 556.25 653.23 624.46 472.91
3.5. Análisis estadístico
El análisis de varianza (Tabla 8) y prueba de rangos múltiples (Tabla 9) se realizaron evaluando el efecto de la temperatura sobre la constante cinética k para cada parámetro.
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
Tabla 8. Análisis de varianza para los valores de “k” en las pulpas de arándano y mullaca.
Pulpa Parámetro Fuente Suma de
Cuadrados gl Cuadrado
Medio Razón-F Valor-P
Arándano
Vitamina C
Entre grupos 5.1583E-06 2 2.5792E-06 2639.39 0.00001 Intra grupos 5.8631E-09 6 9.7718E-10
Total (Corr.) 5.1642E-06 8 Capacidad
antioxidante
Entre grupos 7.5374E-07 2 3.7687E-07 627.28 0.00001 Intra grupos 3.6048E-09 6 6.0080E-10
Total (Corr.) 7.5734E-07 8 Azúcares
reductores
Entre grupos 8.2695E-09 2 4.1347E-09 140.5 0.00001 Intra grupos 1.7657E-10 6 2.9428E-11
Total (Corr.) 8.4461E-09 8
Mullaca
Vitamina C
Entre grupos 1.4553E-06 2 7.2764E-07 42.54 0.00030 Intra grupos 1.0262E-07 6 1.7104E-08
Total (Corr.) 1.5579E-06 8 Capacidad
antioxidante
Entre grupos 5.0867E-07 2 2.5434E-07 497.11 0.00001 Intra grupos 3.0698E-09 6 5.1163E-10
Total (Corr.) 5.1174E-07 8 Azúcares
reductores
Entre grupos 1.7909E-08 2 8.9543E-09 345.05 0.00001 Intra grupos 1.5571E-10 6 2.5951E-11
Total (Corr.) 1.8064E-08 8 gl: Grados de libertad.
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
Tabla 9. Prueba de rangos múltiples para los valores de “k” en las pulpas de arándano y mullaca.
Pulpa Parámetro Temp. n Media Grupos
Homogéneos Contraste Sig. Diferencia +/- Límites
Arándano
Vitamina C
5 °C 3 0.00079 X 5 - 15 °C * -5.05E-04 6.25E-05 15 °C 3 0.00129 X 5 - 35 °C * -1.80E-03 6.25E-05 35 °C 3 0.00259 X 15 - 35 °C * -1.29E-03 6.25E-05 Capacidad
antioxidante
5 °C 3 0.00056 X 5 - 15 °C * -1.93E-04 4.90E-05 15 °C 3 0.00075 X 5 - 35 °C * -6.87E-04 4.90E-05 35 °C 3 0.00125 X 15 - 35 °C * -4.94E-04 4.90E-05 Azúcares
reductores
5 °C 3 0.00006 X 5 - 15 °C * -3.38E-05 1.08E-05 15 °C 3 0.00009 X 5 - 35 °C * -7.42E-05 1.08E-05 35 °C 3 0.00013 X 15 - 35 °C * -4.03E-05 1.08E-05
Mullaca
Vitamina C
5 °C 3 0.00056 X 5 - 15 °C * -2.80E-04 2.61E-04 15 °C 3 0.00084 X 5 - 35 °C * -9.58E-04 2.61E-04 35 °C 3 0.00152 X 15 - 35 °C * -6.78E-04 2.61E-04 Capacidad
antioxidante
5 °C 3 0.00050 X 5 - 15 °C * -1.55E-04 4.52E-05 15 °C 3 0.00065 X 5 - 35 °C * -5.64E-04 4.52E-05 35 °C 3 0.00106 X 15 - 35 °C * -4.08E-04 4.52E-05 Azúcares
reductores
5 °C 3 0.00006 X 5 - 15 °C * -4.69E-05 1.02E-05 15 °C 3 0.00011 X 5 - 35 °C * -1.09E-04 1.02E-05 35 °C 3 0.00017 X 15 - 35 °C * -6.20E-05 1.02E-05
* Indica una diferencia significativa.
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
4. DISCUSIÓN
La caracterización fisicoquímica de las pulpas de arándano y mullaca que se presentan en la Tabla 4, muestran una concentración de humedad del 82.33 y 80.01% para arándano y mullaca respectivamente, es notorio que, en el arándano, la humedad es ligeramente superior a la mullaca. La humedad en arándano se encuentra dentro del 82.00 – 85.00% según reporta Zapata (2014), en tanto que la humedad en la pulpa de mullaca es inferior al 83.95 y 84.76% que reportan Torrenegra et al. (2016) y Llimpe (2017) respectivamente, aunque por su parte, Pérez y Valdivieso (2007) reportan una humedad de 79.00%.
La concentración de cenizas en la pulpa de arándano fue de 0.27 g/100 g de pulpa fresca, ligeramente superior al 0.24 y 0.23% que reporta Skupień (2006) para las variedades “Spartan”
y “Bluecrop”. Esto deja en evidencia que la composición fisicoquímica depende mucho del tipo o variedad de arándano. Para la variedad “Blueray”, este autor reporta una concentración aún más baja de minerales (0.19%). El mineral de mayor concentración según Gonzáles (2017) es el potasio, seguido muy por debajo de calcio, fósforo, magnesio y sodio con 88.00, 12.00, 12.00, 6.00 y 1.00 mg/100 g respectivamente; similares valores para estos minerales son los que reporta Zapata (2014). En cuanto a la mullaca, la concentración de cenizas fue de 0.38% (0.11% más que en arándano). Según Pérez y Valdivieso (2007) dentro de los minerales en la mullaca, se destaca el potasio con 157.50 mg/100 g, que es casi dos veces superior que en la pulpa de arándano. Posee además importantes concentraciones de calcio, fósforo, sodio, magnesio y manganeso con valores de 25.20, 18.90, 18.90, 12.60 y 1.30 mg/100 g respectivamente.
La concentración de sólidos solubles fue de 11.24 °Brix para la pulpa de arándano y de 15.08
°Brix para pulpa de mullaca, siendo notorio la concentración en este último. Por su parte en la caracterización de la pulpa de arándano, autores como Gamboa y Silva (2018) reportan que los
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
sólidos solubles varían entre 10.10 y 14.20 °Brix (intervalo en el cual se encuentra nuestro valor hallado), asimismo Coronel y Pérez (2016) y Busso (2016) reportan concentraciones de 13.10 y 9.00 °Brix respectivamente. En cuanto a la mullaca, el valor encontrado es superior al 14.10
°Brix que reportan Pérez y Valdivieso (2007) y aún más lo es, si lo comparamos con el 11.24 y 10.91 °Brix que reportan Guevara (2017) y Torrenegra et al. (2016) respectivamente.
El pH en las pulpas de arándano y mullaca fueron de 3.61 y 3.90 respectivamente, estos valores se encuentran próximos a los reportados en la literatura para estos productos. En arándano, por ejemplo, se han reportado valores de pH de 3.33 (Coronel y Pérez, 2016) y 3.54 (Busso, 2016).
Mientras que para la pulpa de mullaca se ha encontrado reportes de pH que van desde 2.92 (Pérez y Valdivieso, 2007), 3.16 (Guevara, 2017) y 3.48 (Torrenegra et al., 2016), incluso valores superiores al reportado en este trabajo de investigación como el de 4.67 (Llimpe, 2017).
En cuanto a los azúcares reductores, en pulpa de arándano se obtuvo una concentración de 9.51 g/100 g mientras que en la pulpa de mullaca fue ligeramente superior con 10.67 g/100 g de pulpa fresca. Los azúcares reductores comprenden un importante grupo de moléculas dentro de los alimentos, por lo tanto, va a influir en su procesamiento. Estas moléculas o azúcares actúan donando electrones a otra molécula causándole una reducción. Dicho de otra manera, estos azúcares se oxidan debido a su grupo aldehído (-CHO) o cetona (-CO-) libre. Dentro de estos carbohidratos (recuérdese que los azúcares son carbohidratos) la glucosa es el azúcar reductor más abundante en la naturaleza (Huber y BeMiller, 2017). En el caso de la pulpa de arándano, se ha reportado concentraciones de 3.92 y 4.04 g/100 g para la glucosa y fructosa respectivamente. En tanto que, para este mismo producto, se ha reportado una concentración de 0.24 g/100 g de sacarosa, que es un azúcar no reductor (Coronel y Pérez, 2016). Por otro lado, para la pulpa de mullaca, Vasco et al. (2009) reportan concentraciones de fructosa y glucosa de
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
4.40 y 2.60 g/100 g respectivamente. La suma tanto de fructosa y glucosa, sigue siendo inferior a los valores totales que encontramos en esta investigación, lo que supone que los azúcares reductores que expresamos incluyen otros tipos de azúcares reductores, no solamente fructosa y glucosa.
La concentración de vitamina C en la pulpa de arándano fue de 13.76 mg/100 g de pulpa fresca, que se encuentra cerca a los valores de 13.00 y 14.00 mg/100 g que reportan Gonzáles (2017) y Gamboa y Silva (2018) respectivamente. Aunque cabe destacar que se han reportado valores inferiores como de 6.26 y 8.00 mg/100 g por Coronel y Pérez (2016) y Busso (2016) respectivamente. Por otro lado, la concentración de vitamina C en la pulpa de mullaca fue muy superior al arándano, pues se obtuvo una concentración de 76.09 mg/100 g de pulpa fresca, lo que comprende alrededor de 5.5 veces superior a la pulpa de arándano. Sin embargo, este valor es inferior al valor de 106.10 mg/100 g que reportan Pérez y Valdivieso (2007). Aunque, por otra parte, autores como Vasco et al. (2009) y Jara et al. (2013) reportan concentraciones de 9.00 y 38.20 mg/100 g para la pulpa de mullaca. Estas diferencias pueden atribuirse a factores agronómicos, climáticos, al método de análisis de la vitamina C, así como el tratamiento postcosecha que se le dé a la materia prima, puesto que es considerada como una de las más susceptibles a los cambios de temperatura, radiación y oxígeno (Gregory, 2017).
En lo que a capacidad antioxidante respecta, en la pulpa de arándano fue de 59.22%, mientras que en la pulpa de mullaca fue de 91.02%, ambos medidos como la capacidad de la pulpa para captar los radicales libres por el DPPH en forma de radical libre. En este caso, y de manera similar que en vitamina C, la mullaca presentó los valores más elevados. Esto concuerda con lo reportado por Busso (2016) y Vasco et al. (2009) con valores de 529.36 y 1203.00 mg Trolox para las pulpas de arándano y mullaca respectivamente. Asimismo, Vasco et al. (2009) reportan
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
en mullaca concentraciones de moléculas con actividad antioxidante como fenoles totales solubles (expresado como ácido gálico) y antocianinas (expresado como cianidina-3-O- glucosídica) de 882.00 y 345.00 mg/100 g, aunque Llimpe (2017) reporta una cantidad de 1053.20 mg de antocianinas por 100 g de mullaca fresca. Estos valores resultan elevados comparado con 285.00 mg (expresado como ácido gálico)/100 g de arándano fresco que reporta Busso (2016). Los arándanos, al ser más conocidos que la mullaca, están considerados como un superalimento, principalmente por su alto contenido en compuestos antioxidantes como antocianinas, flavonoides y ácido clorogénico (Cutler et al., 2018). Se reconoce que poseen un gran potencial en el tratamiento del cáncer, la diabetes, las enfermedades cardiovasculares y la demencia (Norberto et al., 2013; Krikorian et al., 2010; Lewis et al., 2018). Estas evidencias, junto con las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS) para incrementar el consumo de frutas y hortalizas, vienen impulsando el interés por los arándanos y su producción se ha visto incrementada en los últimos años (Páscoa et al., 2019).
Los factores que pueden afectar la actividad y composición antioxidante de la fruta incluyen las condiciones ambientales previas a la cosecha, las condiciones posteriores a la cosecha y el procesamiento (Kalt et al., 2001; Connor et al., 2002a,b; Kalt, 2005). Además, se sabe que el contenido de compuestos fenólicos en frutos de baya también se ve afectado por diferencias genéticas entre especies, dentro de la misma especie y madurez en la cosecha (Zadernowski et al., 2005; Castrejón et al., 2008; Wang et al., 2009a,b). Además, Prior et al. (1998) informaron que el aumento de la madurez en la cosecha de cultivares de arándanos de EE.UU. produce frutos con mayor contenido de antioxidantes, antocianinas y fenoles totales. Por el contrario, Castrejón et al. (2008) encontraron que la concentración de compuestos fenólicos y la actividad antioxidante en los frutos de arándano de arbusto alto disminuyeron de las etapas de madurez
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
de la fruta verde inmadura a azul madura. Estas observaciones fueron consistentes con los resultados previamente reportados por Kalt et al. (2003).
El análisis de la constante cinética de velocidad (k) en la cinética de reacción de los parámetros vitamina C, capacidad antioxidante y azúcares reductores en las pulpas de arándano y mullaca que se presenta en la Tabla 5, muestra una mayor constante en arándano que en mullaca para vitamina C y capacidad antioxidante, independientemente de la temperatura, situación contraria se observa para azúcares reductores. A 5, 15 y 35 °C se obtuvo en la cinética de reacción para vitamina C, valores de k de 7.88 x10-4, 12.93 x10-4 y 25.86 x10-4 h-1 respectivamente en la pulpa de arándano, y de 5.65 x10-4, 8.50 x10-4 y 15.23 x10-4 h-1 respectivamente para la pulpa de mullaca. Para la capacidad antioxidante de las pulpas almacenadas a las mismas temperaturas, para el arándano se obtuvo valores de k de 5.59 x10-4, 7.52 x10-4 y 12.46 x10-4 h-1 respectivamente, mientras que para la pulpa de mullaca se obtuvo valores de 4.97 x10-4, 6.53 x10-4 y 10.61 x10-4 h-1 respectivamente. Estos valores evidencian que la velocidad de reacción de la vitamina C fue superior a la capacidad antioxidante, lo que se puede atribuir a su propiedad termolábil. Además, puesto que la mullaca presentó una mayor concentración inicial de vitamina C, se esperaría que su velocidad de reacción sea rápida. Sin embargo, es posible que la elevada concentración de compuestos antioxidantes en su pulpa ejerza un efecto protector de la vitamina C, que, comparado con la pulpa de arándano, estos compuestos son menores. De igual manera, Martí et al. (2002) y Menevseoglu et al. (2020) refieren que las diferencias entre la estabilidad de vitamina C en diversas fuentes puede atribuirse a los diferentes perfiles fenólicos y la presencia de antocianinas, puesto que, diversos compuestos fenólicos proporcionan protección sobre la oxidación de vitamina C. Por otro lado, en lo que a azúcares reductores respecta, en la pulpa de arándano, estos arrojaron valores de constante cinética de
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
5.04 x10-4, 7.90 x10-4 y 11.10 x10-4 h-1, mientras que para la pulpa de mullaca fue ligeramente superior con 5.88 x10-4, 9.58 x10-4 y 14.66 x10-4 h-1 para las temperaturas de almacenamiento de 5, 15 y 35 °C respectivamente. Estos valores denotan que la velocidad de reacción de los azúcares reductores en ambas pulpas aumentaba en función de la temperatura. Este aumento evidencia el comportamiento de estos azúcares a medida que se incrementaba el tiempo y la temperatura de almacenamiento, en este caso, hubo disminución de la concentración, misma que se puede observar en la figura 6 y 7 (Anexo 13) para mullaca y arándano respectivamente.
La disminución en la concentración de azúcares reductores en función al tiempo, se atribuye a cambios químicos, pues Arias y López (2019) señalan que el grupo aldehído, cetona o hidroxilo de la molécula de monosacárido puede reaccionar al variar el pH del medio al igual que la temperatura o agentes oxido-reductores, ocasionando de esta manera la ciclación, enolización, formación de isómeros, deshidratación y la oxidación o reducción de estos azúcares. También es posible alegarlo a que como las pulpas no fueron sometidas a un tratamiento térmico (escaldado o pausterizado) previo a su almacenamiento, no se descarta la posibilidad de la existencia de carga microbiana que pudo haber consumido parte de estos azúcares. Esto es consistente con lo publicado por Valdivia (2019) en referencia a pulpa de níspero, donde para la cinética de azúcares reductores reporta valores de k de 4.88 x10-5 – 12.17 x10-5 h-1 para el intervalo de temperaturas de 5 – 35 °C.
Al respecto, en zumo de tuna amarilla, Valderrama (2019) reporta para vitamina C valores de k entre 1.90 x10-5 – 11.55 x10-5 h-1 para el intervalo de temperaturas de 5 – 35 °C, en tanto que, para capacidad antioxidante, los valores que reporta fueron superiores, desde 0.71 x10-2 a 3.68 x10-2 h-1 respectivamente. Los valores de k para vitamina C son inferiores a los encontrados en nuestra investigación, mientras que para la capacidad antioxidante son superiores, pudiéndose
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
atribuir a la concentración de compuestos bioactivos y protectores en cada producto analizado, además de las condiciones de preparación u obtención de las pulpas. Asimismo, Sumaran (2019) en pitahaya amarilla (pulpa) reporta valores de k entre 2.66 x10-5 – 5.92 x10-5 h-1 para vitamina C y entre 2.04 x10-2 – 3.68 x10-2 h-1 para capacidad antioxidante. Por otro lado, para azúcares reductores en pulpa de ciruela variedad huesito, Monzón (2021) reporta valores de k entre 3.46 x10-5 – 7.03 x10-5 h-1 y entre 1.05 x10-3 – 1.86 x10-3 h-1 para vitamina C.
Las órdenes de reacción, independientemente de la temperatura, tanto para la vitamina C, capacidad antioxidante o azúcares reductores fue de primer orden (Tabla 5). Esto coincide con lo reportado en la literatura para la degradación de vitamina C en pulpa de pitahaya roja (cáscara y pulpa color rojo) por Cabanillas y Aurora (2020) que indican un orden de reacción n = 1, en el intervalo de temperaturas de 75 - 90 °C. Indican además que elevados contenidos de oxígeno en las muestras alimenticias, propician una reacción de primer orden en la degradación del ácido ascórbico. Otro estudio que involucra la degradación de vitamina C a temperaturas de 30, 40 y 50 °C, es la que llevaron a cabo Sánchez-Chávez et al. (2015) en una bebida a base de remolacha, observando que sus resultados se adecúan significativamente a una cinética de primer orden.
Para las betacianinas y betaxantinas provenientes del jugo de la remolacha, también reporta reacciones de primer orden. Por otro lado, para tuna amarilla y pitahaya amarilla, Valderrama (2019) y Sumaran (2019) reportan cinéticas de reacción de segundo orden para la vitamina C, lo que podría atribuirse a la propia composición de la pulpa (concentración de antioxidantes), y desde luego al oxígeno presente.
El principal responsable de la estabilidad de la antocianina y el ácido ascórbico es la temperatura, la cual puede provocar cambios químicos sustanciales que deterioran la antocianina y el ácido ascórbico en los arándanos (Buckow et al., 2010; Martynenko y Chen,
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
2016). El procedimiento de escaldado o los tratamientos térmicos prolongados de los arándanos podrían afectar gravemente el contenido de antocianinas y el color del producto final (Cesa et al., 2017). Por tanto, la conservación de las antocianinas es de gran interés porque su degradación puede tener un efecto considerable en la aceptación sensorial y el valor nutricional de los productos que contienen frutos ricos en antocianinas (Patras et al., 2010).
Es importante prevenir su oxidación reduciendo la disponibilidad de oxígeno porque la presencia de oxígeno facilita y acelera su oxidación enzimática (McCarthy y Mattheus, 1994).
La exclusión de oxígeno durante el procesamiento puede ser una tecnología viable para mejorar el color y la estabilidad de las antocianinas de las bayas (Horward et al., 2014). Sin embargo, no se ha considerado el procesamiento térmico en condiciones de oxígeno insuficiente.
Ejemplos de procesamiento térmico en condiciones de oxígeno insuficiente son la pasteurización y el blanqueado. Los estudios sobre cómo el calentamiento en ausencia de oxígeno afecta a las antocianinas y el ácido ascórbico son vitales en el campo del procesamiento térmico (Kim et al., 2021).
En cáscara de camu-camu, Basilio y Paduro (2021) observaron que la concentración de vitamina C, polifenoles totales y capacidad antioxidante sigue una cinética de primer orden en temperaturas de almacenamiento entre 40 y 60 °C. Arellano-Acuña et al. (2016) indican que, en las pulpas o zumo de las frutas, la presencia de oxígeno favorece la degradación por oxidación de la vitamina C, la cual se acelera al incrementar la temperatura. Y puesto de que el ácido ascórbico posee propiedades antioxidantes, la capacidad antioxidante del zumo o pulpa se verá también disminuida con el tiempo. Lo mismo les sucede a otras moléculas con capacidad antioxidante, como las antocianinas o polifenoles, que poseen sensibilidad a la luz y oxígeno,
BIBLIOTECA
DE AGROPECUARIAS
por lo que en su procesamiento se puede llegar a pérdidas significativas, continuando incluso durante la etapa del almacenamiento (Bastías y Cepero, 2016).
La energía de activación (Ea) tanto en mullaca como arándano (Tabla 6), fue superior para vitamina C con 23.16 y 27.89 kJ/mol respectivamente, seguido en el caso del arándano por la capacidad antioxidante y azúcares reductores con 18.97 y 18.01 kJ/mol respectivamente.
Mientras que, para mullaca, la energía de activación para la capacidad antioxidante fue inferior en comparación con la de los azúcares reductores, con 17.97 y 20.94 kJ/mol respectivamente.
Estos valores son consistentes, encontrándose dentro de los intervalos que presentan Villota y Hawkes (2019), pues indican que la degradación de vitamina C en alimentos, dependiendo de las condiciones en las que se almacena requiere energías de activación entre 20.00 – 167.00 kJ/mol. Para azúcares reductores y sólidos solubles en pulpa de níspero, Valdivia (2019) reporta valores de energía de activación de 21.77 y 20.70 kJ/mol respectivamente. Para azúcares reductores y vitamina C en pulpa de ciruela, Monzón (2021) reporta energías de activación de 16.56 y 13.20 kJ/mol respectivamente. Sumaran (2019) por su parte, reporta para la vitamina C y capacidad antioxidante en pulpa de pitahaya amarilla valores de energía de activación de 12.19 y 20.47 kJ/mol respectivamente. Asimismo, en pulpa de tuna amarilla, Valderrama (2019) reporta energías de activación de 42.90 y 39.40 kJ/mol para vitamina C y capacidad antioxidante respectivamente.
El tiempo de vida media (t1/2) para los parámetros vitamina C, capacidad antioxidante y azúcares reductores en las pulpas de arándano y mullaca que se presenta en la Tabla 7, muestra un menor tiempo de vida media en arándano que en mullaca para vitamina C y capacidad antioxidante, independientemente de la temperatura, situación contraria se observa para azúcares reductores.
A 5, 15 y 35 °C se obtuvo para vitamina C, valores de tiempo de vida media (t1/2) de 879.96,
