Para el doctor. Teresa Ayora, mi directora de tesis, quien me brindó su apoyo, comprensión, tiempo, mucha paciencia y su confianza en la implementación de este proyecto. Para el doctor. Ruby Alejandra Valdez Ojeda, quien brindó su apoyo en la realización de actividades experimentales en colaboración con el CICY.
Resumen
Finalmente, en la última etapa se evaluó la estabilidad de los polifenoles en dicha matriz y se realizó una caracterización fisicoquímica de las microcápsulas obtenidas. Las propiedades físico-químicas de las microcápsulas pueden permitir reconstituir estos polvos en un nuevo sistema e incluso añadirlos a procesos de fabricación de alimentos.
Introducción
Antecedentes
Encapsulación
- Aplicaciones
- Tipos de microencapsulación
- Procesos químicos
- Procesos mecánicos
La formación de una membrana polimérica en la superficie de las gotas de agua, que se desencadena mediante la adición de un complejo soluble en aceite a la emulsión anterior. A diferencia de la gelificación iónica, la extrusión utiliza polímeros en estado vítreo para formar microcápsulas, lo que imparte estabilidad al material encapsulado.
Pectina
- Propiedades bio-funcionales
- Propiedades tecno-funcionales
- Fuentes de pectina
- Fuentes convencionales
- Otras fuentes de pectina
- Extracción de pectina
- Extracción convencional (EC)
- Métodos de extracción alternativos
- Usos y aplicaciones
- La pectina como agente encapsulante
Mientras que las pectinas con bajo contenido de metoxilo, como la pectina extraída de la cáscara de melón (GM <29%), tienen propiedades gelificantes y emulsionantes débiles (35%) (Raji et al., 2017). Después de la hidrólisis, la pectina solubilizada se precipita con etanol, se recupera, se seca y finalmente se pulveriza para su almacenamiento y uso (Figura 5) (Adetunji et al., 2017).
Polifenoles
- Potencial biológico de los polifenoles
- Estabilidad y biodisponibilidad
- Métodos de protección
- Encapsulación de polifenoles por secado por aspersión
30 el ambiente en el que se encuentran (Jakobek y Matić, 2018), por lo que es necesario buscar alternativas protectoras que favorezcan su biodisponibilidad y permitan hacer valer su funcionalidad en el organismo (Quiñones et al., 2012; Tomás- Barberán). , 2003). En la mayoría de los casos, los métodos de protección de los compuestos fenólicos se basan en su encapsulación (Figura 6) (Aguiar et al., 2016; Ye et al., 2018).
Estevia
- Esteviósidos
- Compuestos fenólicos
- Extracción de compuestos bioactivos de la estevia
- Extracción convencional
- Usos y aplicaciones de la estevia
Composición de glucósidos de esteviol en hojas secas de stevia Tipo de glucósido (Bursać et al., 2018) (Brandle et al., 1998). Se han identificado varias clases de estos compuestos en extractos metanólicos (agua:metanol 50%) de hojas de stevia, entre los que destacan: (i) ácidos hidroxibenzoicos (ácido gálico, ácido protocatequiico), (ii) ácidos hidroxicinámicos (ácido clorogénico ). ácido cafeico, ácido cinámico, ácido cumárico) y (iii) flavonoides (catequina, epicatequina, rutina, quercetina y apigenina) (Bursać et al., 2018).
Justificación
39 en extractos acuosos de stevia (principalmente polifenoles), para incrementar el uso de ambas biomoléculas como ingredientes en el desarrollo de nuevos alimentos con valor agregado. La obtención de pectinas a partir de residuos de cítricos para garantizar la efectividad de los compuestos bioactivos de la stevia en el organismo se considera una opción viable para agregar valor a los subproductos de la agroindustria citrícola, que sólo en Yucatán la toronja y la mandarina representan una cantidad de desperdicio importante. una vez procesados los frutos, y existen pocos reportes sobre su uso para la extracción de pectina en comparación con el orujo de limón y naranja, que son los cítricos más estudiados y explotados. Por tanto, la sinergia e interacción de la pectina y otras biomoléculas con los compuestos bioactivos polifenólicos de la stevia, utilizando técnicas seguras y efectivas como el secado por aspersión, puede permitir el desarrollo de nuevos ingredientes para el desarrollo de alimentos funcionales innovadores.
Hipótesis
Objetivos
General
Específicos
Metodología
Materias primas
- Harinas cítricas
- Harina de estevia
El procedimiento y condiciones para la obtención de stevia en polvo se muestran en la Figura 10. Sólo se utilizaron las hojas de la planta, las cuales fueron seleccionadas para su posterior secado a 50 °C en una secadora JERSA; y finalmente moler hasta obtener un polvo.
Caracterización de materias primas
- Determinación del contenido de humedad
- Determinación de cenizas
- Determinación de grasas
- Determinación de proteínas
- Determinación de fibra cruda
- Determinación de Extracto Libre de Nitrógeno ELN (carbohidratos totales)
- Determinación de acidez titulable
- Determinación de pH
- Determinación de actividad de agua
- Determinación del color
Las muestras se colocaron en un dedal de papel de filtro dentro del extractor y se utilizó éter etílico como disolvente de extracción. Se implementó el método Kjeldahl para determinar el contenido de nitrógeno en un equipo VELP-Scientifica (UDK-129). Para esta determinación se utilizó la técnica descrita en la norma NMX-F-090-S-1978, adaptada a las condiciones de un equipo FibertecTM (FOSS FT-121, FOSS FT-122).
Extracción de pectinas
- Extracción convencional (EC)
- Extracción Asistida por Ultrasonido (EAU)
- Recuperación de la pectina
- Rendimiento de extracción (%Rend)
- Rendimiento total de extracción (%T-Rend): Segunda extracción
Para evaluar el efecto de la temperatura sobre el rendimiento de extracción de pectina, las extracciones se realizaron a 80 y 90ºC para cada una de las harinas. Se evaluaron 2 tiempos de extracción (15 y 30 min) y 3 amplitudes de las ondas ultrasónicas (70, 80 y 90%), teniendo como variable respuesta el rendimiento de extracción de pectina. El rendimiento de la extracción de pectina expresado como porcentaje (% Rend) se calculó como lo describen Cuevas-Bernardino et al.
Caracterización de pectinas
- Análisis fisicoquímicos
- Azúcares totales
- Determinación de acidez libre
- Análisis de propiedades estructurales
- Grado de esterificación (%GE)
- Ácido galacturónico (%AcGal)
- Viscosidad intrínseca [η] y estimación del peso molecular viscosimétrico (PMol)
- Espectroscopia de Infrarrojo Transformada de Fourier
- Análisis de propiedades funcionales
- Contenido de polifenoles totales (CPT)
- Capacidad de retención de agua (CRAg)
- Capacidad de retención de aceite (CRAc)
- Propiedades emulsificantes
- Propiedades espumantes
- Solubilidad
- Análisis reológico
- Curvas de flujo de soluciones de pectina
- Curvas de frecuencia de soluciones de pectina
Donde: η1 es la viscosidad de la solución de pectina (Pas), η0 es la viscosidad del disolvente (solución de NaCl 100 mM) y C es la concentración de pectina. Para CEm, se mezclaron 10 ml de una solución de pectina al 2 % (p/v) con 5 ml de aceite vegetal (aceite de canola) y luego se homogeneizaron mediante agitación vorticial durante 3 minutos a temperatura ambiente. La fluidez de las soluciones de pectina se midió utilizando el método descrito por Cuevas-Bernardino et al.
Extracción de compuestos bioactivos de estevia
- Separación cromatográfica del extracto de estevia
- Primer método
- Segundo método
Se recuperaron fracciones de interés de 20 mL cada una y se eliminó el disolvente metanol de las fracciones mediante rotavapor, tras lo cual las fracciones se sometieron a la determinación de antioxidantes y a la identificación y cuantificación de compuestos polifenólicos como se explica en el apartado 7.6.1.1. .
Caracterización del extracto de estevia
- Determinación del Contenido de Polifenoles Totales (CPT)
- Método espectrofotométrico
- Método cromatográfico
- Evaluación de la actividad antioxidante de los polifenoles
- Método por ABTS
- Método por DPPH
- Método FRAP
Se tomaron 3.9 mL de la solución DPPH• ajustada y se hicieron reaccionar con 100 µL de la muestra, dejándola reposar en oscuridad por 30 min; La absorbancia se leyó en un espectrofotómetro UV-visible Jenway (6715) a λ=515 nm. También se evaluó la actividad antioxidante en base a la capacidad reductora del hierro mediante la técnica FRAP, según la metodología descrita por Thaipong et al. Se hicieron reaccionar 150 µL de muestra con 2850 µL de la solución FRAP, dejándola en oscuridad por 5 minutos; La absorbancia se leyó en un espectrofotómetro.
Encapsulación del extracto acuoso de estevia
- Preparación de agentes encapsulantes
- Pectina cítrica (PC)
- Proteína de chícharo (PCh)
- Goma arábiga seyal (GA)
- Formación encapsulados en suspensión
Primero, se mezcló una solución de proteína de guisante al 1,87% con una solución de extracto de stevia (que contiene 500 mg de polifenoles) en una proporción 4:1 (v/v), esta primera suspensión se mezcló a 12.000 rpm durante 1 minuto utilizando un Ultraturrax marca IKA. A continuación, a esta primera suspensión se le añadió una solución de pectina al 1,2% en una relación 2:1 (v/v), homogeneizándose la segunda suspensión a 12.000 rpm durante 1 minuto. Se determinó el % de sólidos totales (°Brix) y el pH en cada solución de los biopolímeros, así como en la suspensión final, para informar las condiciones del medio en el que se realizó el proceso de encapsulación y explicar el efecto que puede tener. las microcápsulas formadas.
Proceso de secado por aspersión
- Evaluación de las microcápsulas
- Rendimiento de encapsulación (% R-cap)
- Eficiencia de encapsulación (%Ef-cap)
- Eficiencia de liberación (%Ef-lib)
- Resistencia y estabilidad de los encapsulados al calor
- Caracterización fisicoquímica y morfológica de los encapsulados
- Análisis fisicoquímicos
- Solubilidad
- Higroscopicidad
- Humectabilidad
- Tamaño de partícula
El porcentaje de eficiencia de liberación (%Ef-lib) de las encapsulaciones se realizó secuencialmente hasta %Ef-cap. Se seleccionó el mejor tratamiento que permitió una mayor liberación de los compuestos fenólicos encapsulados (rotura de la cápsula) para informar los resultados de Ef-lib. El aw y el contenido de humedad de los polvos se determinaron como se determina en la sección 7.2.
Análisis estadístico
La cantidad de agua en g absorbida por las muestras se calculó para determinar el % de higroscopicidad (Chew et al., 2018). Los polvos (100 mg) se dispersaron (espolvorearon) sobre la superficie de 50 ml de agua destilada a 20 °C, se mantuvo una mezcla constante a 350 revoluciones por minuto usando una placa de calentamiento y mezcla Thermo-Scientific (SP-131325). (Fuchs et al., 2006). Todos los análisis de caracterización de pectina se realizaron por duplicado, comparando los promedios de pectina de pomelo y mandarina (extraídos por ambos métodos) y comparándolos con la pectina comercial.
Resultados y discusión
Caracterización de materia prima
- Caracterización fisicoquímica de harinas cítricas
- Caracterización de harinas de estevia
Los resultados mostraron que la harina de pomelo tiene menos grasa de lo informado y la harina de mandarina tiene mucha más grasa. Este último resultado se debe a que el contenido de aceite en la mandarina aumenta el contenido de grasa, estos aceites pueden variar dependiendo del tipo de ácido cítrico. Al igual que las grasas, el mayor contenido de proteínas se encontró en la harina de mandarina, con resultados similares a los reportados por Gutiérrez et al. El contenido de extracto libre de nitrógeno (carbohidratos totales) fue mayor en la harina de pomelo, al igual que la fibra cruda, lo que puede indicar una fuente prometedora para la extracción de pectina.
Rendimientos de la extracción de pectina
- Método convencional
- Método asistido por ultrasonido
- Segunda extracción
- Cantidad total de pectina (%Pect-T)
Diagramas de Pareto de los efectos significativos sobre el rendimiento de extracción de pectina de harina de cítricos: A) pomelo, B) mandarina. Gráficas de interacción de los factores evaluados en el rendimiento de extracción de pectina de harina de cítricos: A) pomelo, B) mandarina. En la Tabla 13 se muestra la comparación entre el % de rendimiento de la primera extracción de pectinas cítricas respecto a la cantidad total de pectina (%Pect-T).
Caracterización de pectinas
- Caracterización fisicoquímica
- Caracterización estructural
- Caracterización funcional
- Características reológicas
- Curvas de flujo
- Curvas de frecuencia
Las absorbancias entre cm -1 se atribuyeron al tramo vibratorio de -CH (-CH, -CH2, -CH3), que incluye grupos éster metílico del ácido galacturónico (Liu et al., 2010), y fueron mayores para las pectinas de pomelo. Se han informado viscosidades para la pectina de pomelo de 3,98 y 3,23 dL/g obtenidas por EC y EAU, respectivamente (Bagherian et al., 2011). 90 (Migliori et al., 2010), el número de grupos laterales reactivos y las proporciones iónicas también juegan un papel importante en la viscosidad de las pectinas (Yuliarti et al., 2015).
Caracterización del extracto acuoso de estevia
- Cuantificación e identificación del contenido de polifenoles totales
- Determinación de la actividad antioxidante
- Caracterización de las fracciones del extracto
- Método 1
- Método 2
En la Tabla 20 se muestra la actividad antioxidante (%AA) del extracto acuoso de stevia (EAS) obtenido mediante tres ensayos: DPPH•, ABTS• y FRAP; Además, se utilizaron como referencia compuestos fenólicos a la concentración cuantificada en los extractos de stevia: ácido clorogénico, diosmina y BHT, así como un extracto de stevia obtenido a través de la EAU (ESEAU) (Covarrubias-Cárdenas et al., 2018); esto para comparar la actividad antioxidante. Se ha comprobado que el %AA de los métodos DPPH y ABTS se correlaciona con el contenido de polifenoles (Ramos et al., 2008), el cual se puede observar en los AA de los extractos de stevia y ácido clorogénico. 99 correlación directa entre la actividad antioxidante, como es el caso de los esteviósidos y el rebaudiósido A (Tavarini et al., 2010).
Encapsulación del extracto acuoso de estevia
- Eficiencia de encapsulación (%Ef-cap)
- Eficiencia de liberación (%Ef-lib)
- Método de liberación de polifenoles
- Liberación de polifenoles de la matriz polimérica
- Resistencia al calor
- Caracterización fisicoquímica de los encapsulados
- Tamaño de partícula
La Figura 26 muestra los resultados de Ef-lib de polifenoles de cápsulas de EE mediante diferentes métodos. El análisis estadístico de los diferentes tratamientos muestra que existe una diferencia significativa (p<0,05) entre ellos. Si bien el resultado obtenido utilizando un medio básico en la liberación de polifenoles de la matriz de encapsulación probablemente se deba al efecto del pH, ya que un pH bajo hace que la pectina sea inestable (Begum et al., 2014) e incluso puede cambiar la carga de proteína de guisante, modificando así la matriz de encapsulación.
Conclusiones
Perspectivas y recomendaciones
Ultrasonic extraction of pectin from Opuntia ficus indica cladodes after mucilage removal: Optimization of experimental conditions and evaluation of chemical and functional. Optimization of the enzymatic extraction of pectin from Opuntia ficus indica cladodes after mucilage removal. Extraction of pectin from waste grapefruit skins by acoustic cavitation: a green two-step approach and its general mechanism.
Anexos
Tablas de análisis de varianza del diseño factorial para la extracción de pectina de
Protocolo de lavado y desinfección del material
Curvas de calibración
ABTS• Curva de calibración que expresa la concentración en ppm de trolox (mEq Trolox/L) en relación a la absorbancia de los estándares. 140 DPPH• Curva de calibración que expresa la concentración en ppm de trolox (mEq Trolox/L) frente a la absorbancia de los estándares. Curva de calibración FRAP que expresa la concentración en ppm de Trolox (mEq trolox/L) frente a la absorbancia de los estándares.
Tablas de análisis de varianza del diseño factorial utilizado para determinar el
Graficas de distribución de tamaño de partícula de los polvos
Productividad