UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU
FACULTAD DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
EVALUACIÓN DEL EFECTO DE TRATAMIENTOS CON SOLVENTES ORGÁNICOS, AGUA Y EL TIEMPO DE EXTRACCIÓN EN EL RENDIMIENTO DE POLIFENOLES
TOTALES DE LA HARINA DE SEMILLA DE PALTA (Persea americana)
TESIS
PRESENTADA POR LA BACHILLER:
HUAMÁN PÉREZ, Maritza Diana
PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
HUANCAYO – PERU 2014
JURADO EXAMINADOR
M.Sc. EDGAR RAFAEL ACOSTA LOPEZ PRESIDENTE
M.Sc. LUZ BUENDIA SOTELO JURADO
M.Sc. VILMA REYES DE LA CRUZ JURADO
Dra. CLARA RAQUEL ESPINOZA SILVA JURADO
Ing. SERGIO ANCHIRAICO COSQUILLO SECRETARIO
ASESOR
M.Sc. Luis Artica Mallqui
AGRADECIMIENTOS
Mis sinceros agradecimientos:
A Dios por ser mi fortaleza, por ser la luz que guía mi camino y protegerme día a día.
A mi familia sobre todo a mis padres porque siempre me apoyaron en las buenas y malas y confiaron en mí.
Al Ing. Luis Artica, mi asesor por transmitirme sus enseñanzas y experiencias en el día a día, por su confianza, por su apoyo y paciencia.
A todos los ingenieros de la facultad por brindarme sus conocimientos y por su apoyo incondicional. Un agradecimiento en particular a los Ing. Yesenia Ugarte y Juan Ramos, por su apoyo en el desarrollo de la tesis.
A todos mis amigos que me brindaron su apoyo, por compartir momentos inolvidables y porque siempre creyeron en mí.
A la UNCP por ser el alma mater de mi formación profesional.
INDICE GENERAL
PAG RESUMEN
I. INTRODUCCION 1
II. REVISION BIBLIOGRAFICA 4
2.1. AGUACATE (Persea americana) 4
2.1.1. Origen 4
2.1.2. Distribución geográfica 6
2.1.3. Aspectos botánicos 8
2.1.3.1. Clasificación taxonómica 10 2.1.4. Características químicas y nutricionales 11
2.1.5. Usos 12
2.2. SEMILLA DE PALTA 13
2.2.1. Características Físicas y Químicas 13
2.2.1.1. Estructura y Forma 13
2.2.1.2. Composición Química 15
2.2.1.3. Contenido de Almidón 15
2.2.1.4. Compuestos Antinutrientes 16
2.2.1.5. Contenido Fenólico 17
2.2.2. Usos 18
2.3. POLIFENOLES 19
2.3.1. Clasificación química 21
2.3.2. Propiedades de los polifenoles 23
2.3.3. Polifenoles en Alimentos 24
2.3.4. Extracción de Polifenoles 28
2.3.4.1. Tiempo de Extracción 28
2.3.4.2. Temperatura de extracción 29
2.3.4.3. Tamaño de partícula 29
2.3.4.4. Métodos de Extracción de Polifenoles en Alimentos 30 2.3.4.4.1 Método de extracción en fase solida 30 2.3.4.4.2 Método de extracción liquido – liquido 31 2.3.4.5. Polifenoles Extraíbles y No extraíbles 32
2.4. SOLVENTES 34
2.4.1. Propiedades de los solventes 34
2.4.1.1. Acetona 34
2.4.1.2. Alcohol metílico o metanol 35
2.4.1.3. Agua 36
2.4.1.4. Polaridad de Solutos y Solventes 37
2.5. ANTECEDENTES DE INVESTIGACION 37
III. MATERIALES Y METODOS 40
3.1. LUGAR DE EJECUCION 40
3.2. MATERIA PRIMA 40
3.3. MATERIALES Y EQUIPOS 40
3.3.1. Equipos 40
3.3.2. Materiales 41
3.3.3. Reactivos 42
3.4. MÉTODOS EXPERIMENTALES 42
3.4.1. Evaluación Física de la Palta (Persea americana) 42
3.4.1.1. Recolección 43
3.4.1.2. Caracterización Taxonómica 43 3.4.1.3. Caracterización del fruto 44 3.4.1.3.1. Maduración 44 3.4.1.3.2. Pesado del fruto y semilla 45 3.4.2. Preparación de la Semilla de Palta: Secado y Molienda 46
3.4.2.1. Secado 46
3.4.2.2. Molienda 47
3.4.2.2.1. Selección del tamaño de partícula 49 3.4.3. Análisis de la Harina de Semilla de Palta 50 3.4.3.1. Análisis químico proximal 50 3.4.4. Proceso de Extracción de Polifenoles Totales 51 3.4.5. Cuantificación de polifenoles totales 53
3.5. DISEÑO EXPERIMENTAL 57
3.6. ANALISIS ESTADISTICO 58
3.7. PROCESAMIENTO DE DATOS 58
IV. RESULTADOS Y DISCUSIONES 59
4.1. CARACTERIZACIÓN TAXONÓMICA 59
4.2. CARACTERIZACIÓN DEL FRUTO 59
4.2.1. Maduración 59
4.2.2. Pesos de fruto y semilla 60
4.3. ANÁLISIS DE LA HARINA DE SEMILLA DE PALTA 61
4.3.1. Módulo de finura 61
4.3.2. Composición químico proximal 62
4.4. CONTENIDO DE POLIFENOLES TOTALES 63
V. CONCLUSIONES 74
VI. RECOMENDACIONES 75
VII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFIAS 76
ANEXOS
INDICE DE TABLAS
N° TITULO PAG
Tabla 1 Producción Nacional de Palta 7
Tabla 2 Rendimiento promedio de palto por hectárea 8
Tabla 3 Composición química y nutricional de dos cultivares de palto 12
Tabla 4 Composición química de la semilla de palta 15
Tabla 5 Contenido de polifenoles y taninos en semilla de aguacate (base seca) 18
Tabla 6 Clasificación de los compuestos fenólicos 22
Tabla 7 Propiedades organolépticas atribuidas a los compuestos fenólicos 25
Tabla 8
Compuestos polifenólicos extraíbles y no extraíbles más comunes en alimentos vegetales.
33
Tabla 9 Propiedades físicas del metanol 35
Tabla 10 Propiedades generales del agua 36
Tabla 11 Polaridad de solutos y solventes 37
INDICE DE CUADROS
N° TITULO PAG
Cuadro 1 Dureza de las paltas 60
Cuadro 2 Porcentaje de semilla presente en la palta 61
Cuadro 3 Análisis granulométrico de la harina de semilla de palta 62 Cuadro 4 Análisis químico proximal de la harina de semilla de palta 63 Cuadro 5 Cantidad de polifenoles extraídos con acetona 75% a 4h, 8h y 12h 64 Cuadro 6 Cantidad de polifenoles extraídos con metanol 70% a 4h, 8h y 12h 65 Cuadro 7 Cantidad de polifenoles extraídos con agua bidestilada a 4h, 8h y 12h 67 Cuadro 8 Resumen estadístico del rendimiento de polifenoles totales 73
INDICE DE FIGURAS
N° TITULO PAG
Figura 1 Fruto del aguacate 4
Figura 2 Variedad Hass 5
Figura 3 Variedad Fuerte 5
Figura 4 Principales departamentos productores de palta en el Perú 8
Figura 5 Partes del fruto del aguacate 9
Figura 6 Partes de la semilla de palta 14
Figura 7 Formas de semilla de palta. 14
Figura 8 Ácido gálico y su derivado 19
Figura 9
Producción de flavonoides y estilvenos a partir de cumaril CoA y malonil CoA.
20
Figura 10 Oxido reducción de la pirocatequina y la hidroquinona 23 Figura 11 Principales grupos de polifenoles de alimentos 26
Figura 12
Estructuras de polifenoles poliméricos. 1. Procianidinas (taninos condensados). 2. Elagitaninos. 3. Punicalagina, un elagitanino de la granada.
27
Figura 13 Modelo de “hot-ball” de Bartle 30
Figura 14 Recolección de palta 43
Figura 15 Ejemplar de palta para Herbario 44
Figura 16 Etapa de maduración 45
Figura 17 Medición de la dureza del fruto 45
Figura 18 Pesado de fruto y semilla 46
Figura 19 Secado de la semilla de palta 47
Figura 20 Molienda de la semilla de palta 48
Figura 21 Tamizado de la harina de semilla de palta 49
Figura 22 Almacenado de las muestras 50
Figura 23 Proceso de extracción de polifenoles 52
Figura 24 Materiales para preparación de la curva patrón 53 Figura 25 Preparación de la curva patrón de ácido gálico a 726 nm 54
Figura 26 Preparación de las muestras para la lectura 55
Figura 27 Preparación del blanco 56
Figura 28 Extracción de polifenoles totales con acetona al 75% a 30°C 65 Figura 29 Extracción de polifenoles totales con metanol al 70% a 30°C 66 Figura 30 Extracción de polifenoles totales con agua bidestilada a 60°C 67
Figura 31
Cantidad de polifenoles extraídos respecto a los diferentes solventes utilizados
68
ANEXOS
N° TITULO
Anexo 1 Caracterización taxonómica Anexo 2 Pesos del fruto y semilla
Anexo 3 Análisis químico proximal de la semilla de palta Anexo 4 Curva estándar de ácido gálico a 726nm Anexo 5 Cuantificación de polifenoles totales
Cuadro 5.1:Resultados de la extracción con acetona al 75% durante 4h Cuadro 5.2: Resultados de la extracción con acetona al 75% durante 8h Cuadro 5.3: Resultados de la extracción con acetona al 75% durante 12h Cuadro 5.4: Resultados de la extracción con metanol al 70% durante 4h Cuadro 5.5: Resultados de la extracción con metanol al 70% durante 8h Cuadro 5.6: Resultados de la extracción con metanol al 70% durante 12h Cuadro 5.7: Resultados de la extracción con agua bidestilada durante 4h Cuadro 5.8: Resultados de la extracción con agua bidestilada durante 8h Cuadro 5.9: Resultados de la extracción con agua bidestilada durante 12h Anexo 6 Análisis estadístico del contenido de polifenoles totales
Cuadro 6.1. Análisis de varianza
Anexo 7 Análisis Duncan para el contenido de polifenoles totales
Cuadro 7.1. Ponderación de la interacción de solventes y tiempos, respecto al rendimiento de polifenoles totales
Cuadro 7.2. Conclusiones del análisis de comparación múltiple de Duncan Cuadro 7.3. DHS de Duncan (α=0,05), respecto a los solventes
Cuadro 7.4. DHS de Duncan (α=0,05), respecto a los tiempos Anexo 8 Fotos durante todo el proceso de investigación
Figura 8.1. Fotos del proceso de recolección, pesado, maduración de la palta y lavado y secado de la semilla de palta
Figura 8.2. Fotos del proceso de los análisis de la harina de semilla de palta
Figura 8.3. Fotos del proceso extracción y cuantificación de polifenoles totales de la harina de semilla de palta
RESUMEN
La actividad agroindustrial, ha alcanzado un gran desarrollo en la actualidad, lo cual ha repercutido negativamente en el medio ambiente debido a la generación de residuos.
Por ello la búsqueda de nuevas técnicas y métodos para aprovechar dichos residuos en otras aplicaciones industriales o para la obtención de nuevos ingredientes funcionales destinados a mejorar algunos alimentos para el consumo humano. En este sentido el objetivo del estudio fue determinar cómo influye los tratamientos de solventes orgánicos (acetona, alcohol metílico) y agua a diferentes tiempos de extracción en el rendimiento de polifenoles totales de la harina de semilla de palta. La palta variedad fuerte fue sometida a un proceso de selección, maduración y despulpado para obtener la semilla a la cual se realizó el lavado, oreado y secado a 30°C, para posteriormente pasar por una molienda y así obtener dicha harina de semilla de palta. Se determinó el análisis químico proximal por el método AOAC, el análisis granulométrico por el método de los tamices Tyler, la extracción (convencional – agitación) por el método solido – líquido, para ello se compararon distintos solventes a diferentes tiempos, tales solventes como acetona al 75%, metanol al 70% y agua bidestilada a tiempos de extracción de 4h, 8h y 12h para cada solventes y estos sometidos a baño maría a 30°C y la concentración de fenoles totales de los extractos se determinó por el método Folin Ciocalteu. Las mayores concentraciones de polifenoles totales se presentaron con la acetona al 75% siendo esta 24,402 mg Ácido gálico/g muestra (b.s) con una desviación estándar de ± 0,291, seguida del metanol al 70% con 15,787 mg Ácido gálico/g muestra (b.s) con una desviación estándar de ± 0,125 y por último el agua bidestilada obteniéndose 11,045 mg Ácido gálico/g muestra (b.s) con una desviación estándar de ± 0,097, todo estos resultados a un tiempo de extracción de 12h. Por lo anterior se puede concluir que el solvente que influye más en la extracción de polifenoles totales de la harina de semilla de palta fue la acetona al
75% en un tiempo de extracción de 12h, obteniéndose con estos parámetros la mayor concentración de polifenoles totales de la harina de semilla de palta.
1 I. INTRODUCCION
En la actualidad, la preocupación acerca del aprovechamiento de residuos ha tomado gran fuerza entre la comunidad científica y sobre todo en la industria, en donde los procesos de transformación generan desechos y subproductos que pueden ser útiles en otras actividades; sin embargo, los residuos generados en las transformaciones agroindustriales no han sido aprovechados eficientemente, en parte, porque su valor es aún desconocido; de tal manera que estudios recientes han centrado su atención en la necesidad de identificar y recuperar sustancias de interés farmacéutico o alimentario presentes en residuos de distintos frutos así como las manzanas, cítricos, aguacate, cascara de café, bagazos de yuca, y caña de azúcar entre otros.
Los polifenoles constituyen uno de los grupos más numerosos y presentes de las plantas, son sustancias no energéticas que constituyen una clase de metabolitos secundarios biosintetizados por el reino vegetal, encontrados en alimentos derivados de fuentes vegetales. Los polifenoles comprenden un amplio rango de sustancias que poseen uno o más anillos aromáticos con por lo menos un grupo hidroxilo (Quiñones et al., 2012).
Algunos son indispensables para las funciones fisiológicas vegetales, otros participan en funciones de defensa ante situaciones de estrés y estímulos diversos (hídrico, luminoso, etc.) (Romero et al., 2003).
Un reciente interés en estos compuestos ha aumentado grandemente debido a que tienen varias aplicaciones industriales como la producción de pinturas, papel, cosméticos, fragancias, como agentes curtientes, como insecticidas y en la industria de alimentos como aditivos, preservantes y colorantes.
2 Los compuestos fenólicos se extraen generalmente con disolventes acuosos – orgánicos, esta extracción dependerá de la naturaleza química y del grado de polimerización de los propios compuestos, del tamaño de partícula de la muestra y de las sustancias que pueden ejercer un efecto de interferencia. Antes de realizar la extracción propiamente dicha se requiere de pasos adicionales para eliminar sustancias no deseadas que puedan interferir en el análisis (grasa, colorante).
Además de los disolventes, también el tiempo de extracción es determinante para obtener un mayor rendimiento, teniendo en cuenta que a mayores periodos de extracción pueden producir oxidaciones (Arranz, 2010). Es por ello que en el presente trabajo de investigación se analizó la eficiencia que presentan los diferentes solventes frente al rendimiento de polifenoles totales.
En la actualidad no existe un método específico para la extracción de polifenoles totales ya que este depende del tipo de muestra a utilizar y es por ello que para la harina de semilla de palta (variedad fuerte procedente de Pariahuanca – localidad Lampa) se tomó en cuenta el efecto que tiene cada tipo de solvente orgánico, agua y el tiempo de extracción, para la determinación del rendimiento. Hasta el momento se han hecho estudios del contenido de polifenoles totales de la semilla de palta en otras variedades como Hass, criollas, entre otros, en Colombia, estos estudios solo que dan a conocer la cantidad mas no un estudio sobre la extracción que se puede aplicar, es por este motivo que se planteó la presente investigación con los siguientes objetivos:
OBJETIVO GENERAL
Determinar cómo influye los tratamientos de solventes orgánicos (acetona, alcohol metílico) y agua a diferentes tiempos de extracción en el rendimiento de polifenoles totales de la harina de semilla de palta.
3 OBJETIVOS ESPECIFICOS
Determinar la influencia de los tratamientos con solventes orgánicos y agua.
Determinar el tiempo adecuado de extracción.
4 II. REVISION BIBLIOGRAFICA
2.1. AGUACATE (Persea americana)
2.1.1. Origen
El nombre común que recibe el fruto del aguacate (Persea americana), derivada del vocablo náhuatl “Ahuacatl”, hablado en Mesoamérica. Otros nombres comunes Palta (Quechua, Perú, Chile), Cura (Chibcha, Colombia, Venezuela), Abacate (Portugués, Brasil), Avocado (Ingles, EU). (Téliz, 2007).
Figura 1: Fruto del aguacate. Bernal y Díaz, (2005)
El aguacate (Persea americana) tiene como centro de origen a América, se considera que la especie que dio origen al aguacatero proviene de la zona montañosa situada al occidente de México y Guatemala. Su distribución
5 natural va desde México hasta Perú, pasando por Centro América, Colombia, Venezuela y Ecuador. (Bernal y Díaz, 2005).
Al respecto Méndez y Rodríguez (2011) señalan que el aguacate (Persea americana) es un árbol originario de Centroamérica que se ha adaptado, igual que el mango, a zonas subtropicales como Canarias. Existen tres razas de aguacates: Mexicana, Guatemalteca y Antillana y entre las variedades más cultivadas, híbridos de las razas citadas, destacan Hass y Fuerte. La variedad Hass da frutos ovoides y rugosos que al madurar se tornan oscuros y al estrujar sus hojas emite aromas herbáceos. Los frutos de la variedad Fuerte son verdes hasta el final, de forma aperada y piel lisa, sus hojas son más anchas y oscuras y emiten un agradable aroma anisado.
Figura 2: Variedad Hass. Méndez y Rodríguez (2011)
Figura 3: Variedad Fuerte. Méndez y Rodríguez (2011)
6 2.1.2. Distribución Geográfica
El Perú tiene un área productora de palta de aproximadamente 12000 Hectáreas de las cuales aproximadamente 2200 son de variedad Hass, 3000 Hectáreas de fuerte y el resto de una mezcla de variedades caracterizadas por su bajo contenido de aceite. El consumo por habitante en Perú es alrededor de 2,5 Kg/año. (Carlini, 2003), también indica que la exportación del Perú es exclusivamente a Europa, de ese total va 20% al mercado Inglés, 40% a Francia y 40% a España, aproximadamente el 95%
de la palta que se exporta es Hass y el 5% restante está compuesta por Etinger y Fuerte.
Calderón (2011) menciona que el aguacate peruano se exportó por primera vez a Estados Unidos en 2010 con una cantidad minúscula de 108 toneladas pero esto significa que cumple con los requisitos de sanidad vegetal de este país, las mejores variedades de México (Hass y Fuerte) se producen también en el Perú, a alturas semejantes sobre el nivel del mar, es decir, entre 1500 y 2500 metros; El Perú fue en 2010 el 7° productor mundial de aguacate con 155982 toneladas, o sea apenas el 12,7% de la producción mexicana, la más alta del mundo con un millón 230970 toneladas. Perú es el 8° consumidor de aguacate en el mundo después de México, Estados Unidos, Indonesia, Colombia, Brasil, República Dominicana y Francia.
La superficie cosechada de palta en el Perú entre los años 2000 - 2007 experimentó un gran crecimiento, llegando a duplicarse la cantidad de hectáreas cultivadas de este producto, pasando de 10266 ha en 2000, a 13603 ha en 2007; mientras que en el 2010 se registró una superficie cosechada de paltas a nivel nacional de 17750 ha, lo que representó un
7 incremento de 76.64% respecto al 2007. A continuación se muestra el crecimiento de la producción de palta a nivel nacional. (Cornejo et al., 2012).
Tabla 1. Producción Nacional de Palta
Año
Superficie cosechada (Ha)
Producción (TN)
Rendimiento (Kg*Ha)
Precio en chacra (s/Kg)
2000 8,680.00 83,671.00 9,640 0,99
2001 10,266.00 93,459.00 9,104 0,96
2002 10,322.00 94,236.00 9,130 0,83
2003 11,163.00 99,975.00 8,956 0,77
2004 11,699.00 108,460.00 9,271 0,86
2005 11,762.00 103,417.00 8,792 0,93
2006 12,528.00 113,259.00 9,040 1,09
2007 13,603.00 121,720.00 8,948 1,17
2008 14,146.91 145,069.00 10,254 1,80
2009 14,856.51 150,936.39 10,160 1,98
2010 17,750.00 184,369.60 10,387 1,70
2011 18,231.89 200,564.46 11,001 1,85
2012 19,753.47 227,681.34 11,526 2,01
Fuente: MINAG / campaña 1996 – 2012
La producción peruana de palta o aguacate (Persea americana) se concentra en los departamentos de Lima (en los valles de Huaral, Huaura y Huarochirí), La Libertad (en las fértiles tierras de Chavimochic), Ica y Junín (en el valle de Chanchamayo). La mayor parte de esta tiene lugar en el período marzo-agosto, en el cual se obtiene aproximadamente el 70% de la cosecha del año. Luego, entre octubre y diciembre se obtiene cerca de un 20% adicional, y el saldo en los restantes meses. Las principales variedades de palta que produce el Perú son Fuerte Costa, Hass, Criolla Selva y Naval.
(Cornejo et al., 2012)
8 Figura 4: Principales Departamentos Productores de Palta en el Perú.
MINAG (2003).
En la siguiente tabla se muestra los rendimientos de los cultivos de palto en el distrito de Pariahuanca respecto al rendimiento nacional y regional.
Tabla 2. Rendimiento promedio de palto por hectárea
CULTIVO RENDIMIENTO PROMEDIO (KG/HA)
Promedio Nacional Región Junín Pariahuanca
HASS 17000 15000 5000
FUERTE 19000 14000 7000
PROMEDIO 18000 13500 6000
Fuente: OIA – MINAG/ Junín, campaña 2009 – 2011
2.1.3. Aspectos Botánicos
El aguacate (Persea americana) es una planta leñosa de tronco recto que alcanza alturas entre 8 y 12 metros, se considera que este árbol es perennifolio, aun cuando algunas variedades pierden totalmente sus hojas
9 antes de la floración. Existe opiniones diferentes con respecto a su nombre científico exacto, mientras que algunos autores declaran que todas las variedades o tipos de aguacate pertenecen a una única especie Persea americana, otros autores opinan que existen tres especies una por cada grupo ecológico. (Barahona y Sancho, 2002).
El fruto del aguacate (Persea americana) es una baya con mesocarpio y endocarpio carnosos que contiene una sola semilla. (Olaeta et al., 2007).
Según Barrientos et al, (2006), reconoce al fruto del aguacate (Persea americana) como una baya que deriva de un gineceo unicarpelar y que contiene una sola semilla. El pericarpio consiste de tres capas: el exocarpio que comprende la cáscara, el mesocarpio pulposo que es la porción comestible de la fruta, y una capa interna delgada junto a la cubierta de la semilla que corresponde al endocarpio.
Figura 5: Partes del fruto del aguacate. Barrientos et al, (2006)
10 La palta (Persea americana) es un fruto climatérico cuya maduración puede ocurrir naturalmente o durante el almacenamiento entre 4 a 5 días a temperatura ambiente (18 a 24°C), dependiendo de la variedad, consideran la dureza como un factor de medición para ver la calidad de madurez en un estado pintón, así mismo un análisis hecho en Colombia reportaron datos para la variedad Hass y Fuerte, 2,4 y 2,2 Kgf/cm2 respectivamente. (Rojas et al., 2004)
2.1.3.1. Clasificación Taxonómica
Bernal y Díaz, (2005) presentan la clasificación taxonómica dada para el aguacate (Persea americana):
Reino : Vegetal
División: Spermatophyta Subdivisión: Angiospermae Clase: Dicotyledoneae Subclase: Dipétala
Orden: Ranales Familia: Lauraceae Género: Persea
Especie: Persea americana Miller, Persea gratissima Gaerth, Persea drymifolia Blake
La familia de las Lauráceas, esta es una de las familias más primitivas de las dicotiledóneas, en esta familia hay especies de gran importancia económica, productoras de aceites esenciales como el alcanfor y especies como la canela y maderas finas.
11 2.1.4. Características Químicas y Nutricionales
El aguacate o palta (Persea americana) es la más completa de las frutas y verduras, de gran valor alimenticio, contiene todas, contiene todas las vitaminas del reino vegetal (A, B, C, D, E, K), minerales (potasio, magnesio, hierro y fosforo), y proteínas. El alto contenido de vitamina E, poderoso antioxidante, ejerce una acción rejuvenecedora al renovar las células, las vitaminas B6, B3 y B2 ayudan a proteger contra el riesgo de enfermedades coronarias y posiblemente de ciertos tipos de cáncer. Los minerales que contienen son indispensables para el crecimiento que proporcionan el vigor físico necesario para el organismo. Por otro lado la palta tiene dos compuestos de bastante importancia: el Betasitosterol que facilita la eliminación del colesterol presente en la sangre y el Glutatión, sustancia antioxidante que neutraliza los radicales libres que propician las cardiopatías y el cáncer en los seres humanos. (Sánchez, 2004).
En la tabla 3 se muestra la composición química y nutricional del mismo en los dos cultivares más difundidas en el ámbito mundial
12 Tabla 3. Composición química y nutricional de dos cultivares de palto
CULTIVARES
COMPONENTES HASS FUERTE
Agua (%) 74,6 71,2
Grasa (%) 20,6 23,4
Proteínas (%) 1,8 2
Fibra (%) 1,4 1,9
Cenizas (%) 1,2 1,2
Ac. Ascórbico (mg) 11 6
Niacina (mg) 1,9 1,5
Vitamina B6 (mg) 0,62 0,61
Potasio (mg) 480 460
Fosforo (mg) 14 29
Magnesio (mg) 23 23
Fuente: Sánchez (2004)
2.1.5. Usos
El alto valor nutricional de la palta y los beneficios de sus aceites insaturados para la salud del corazón y del sistema circulatorio, atraigan el interés de los adultos mayores, sobre todo en las partes del mundo donde este fruto es un producto nuevo o recientemente incorporado al mercado.
Otro uso que ha ido en aumento, es el empleo de los aceites de palta en la producción de cosméticos, donde son utilizados solos o combinados con otros ingredientes para suavizar la piel y mejorar su textura y apariencia.
(Whiley et al, 2007).
El aguacate (Persea americana), presenta una variada posibilidad de usos como productos industrializados entre otros: pulpas como base para
13 productos untables, tanto frescas como refrigeradas o congeladas, mitades congeladas, y obtención de aceite, tradicionalmente para fines cosméticos, pero este último tiempo se ha incrementado la producción de aceite extra virgen para fines culinarios, teniendo un gran potencial futuro por sus propiedades. (Olaeta et al., 2007)
2.2. SEMILLA DE PALTA
2.2.1. Características Físicas y Químicas
2.2.1.1. Estructura y Forma
La semilla ovoide ocupa parte del fruto; está compuesta por dos cotiledones carnosos y un embrión pequeño y no contiene endosperma. La testa está constituida por una a cinco capas externas de esclerénquima y varias de parénquimas; la más externa inmediata a las capas de esclerénquima, esta rellena de taninos, que le dan el color oscuro característico. Los cotiledones se forman principalmente de parénquima que contiene almidón y taninos. (León, 2000)
Barrientos et al., (2006) informa que la semilla de aguacate está compuesta por cubierta seminal y embrión, carente de endospermo en la madurez. También forma parte de esta una plúmula, hipocotilo y radícula que están adheridas centralmente a los cotiledones, rodeadas por dos cubiertas seminales adheridas estrechamente, no existiendo endospermo en la madurez del fruto.
14 Figura 6: Partes de la semilla de palta. Barrientos et al., (2006)
Según Berdal y Díaz (2005) refieren que la semilla de palta es grande y puede tener varias formas así: oblata, esferoide, elipsoide, ovada, ovada ancha, cordiforme de base aplanada con ápice redondo, de base aplanada con ápice cónico y otros; con dos envolturas muy pegadas. La superficie puede ser lisa, intermedia y rugosa; los cotiledones son hemisféricos de color marfil, amarillo, crema y rosa.
Figura 7: Formas de semilla de palta. Bernal y Díaz (2005)
15 La semilla representa entre 15 a 16% del peso en relación al fruto (García et al., 1999). A cerca del tema (Bressani et al., 2009) explica que representa entre el 12 – 28% del peso de la fruta, dependiendo de la variedad.
2.2.1.2. Composición Química
La composición química de la semilla del cultivar Fuerte cultivado en Brasil en base natural reporta Bressani et al., (2009):
Tabla 4. Composición química de la semilla de palta
COMPONENTES CANTIDAD
Agua 56,04 ± 2,58%
Lípidos 1,87 ± 0,31%
Proteínas 1,95 ± 0,16%
Ceniza 1,87 ± 0,24%
Fibra 5,10 ± 1,11%
Carbohidratos 33,17 ± 2,73%
Fuente: Bressani et al., (2009)
2.2.1.3. Contenido de Almidón
Los gránulos de almidón de la semilla son de forma ovalada con una superficie relativamente oscura, no rugosa, con un diámetro de 5 a 35 micros, la temperatura de gelatinización fue de 62 – 75 °C.
La viscosidad Brabender mostro que el almidón tiene un ensanchamiento restringido y no uniforme pero con una buena estabilidad de la pasta (Bressani et al., 2009). Además (Olaeta et al., 2007) dice que la semilla de palta es potencial fuente de
16 almidón, debido a su contenido cercano al 30%, señalando que la evaluación microscópica de este elemento reveló que posee características similares a las de maíz, los rangos de gelatinización y viscosidad son del tipo C (de dilatación restringida), lo cual sugiere su posible uso en alimentos que deben ser calentados a 100 °C, como sopas y salsas.
2.2.1.4. Compuestos Antinutrientes
Olaeta et al.,(2007) citan que la semilla de palta posee algunos principios antinutricionales como ácido cianhídrico, glucósidos cianogénicos, polifenoles condensados y algunos taninos, que podrían actuar adversamente sobre la posibilidad de su utilización.
Sin embargo, la gran mayoría de dichas sustancias son termolábiles, por lo que un tratamiento adecuado de calor (cocción) las destruiría. Además en la semilla (carozo) es posible encontrar enzimas y sustancias de características antibióticas y antimicrobianas. Estas últimas tendrían posibles utilizaciones en conservas de carne, en procesos de curado y en la preservación de cremas de confitería. También es factible la utilización de la semilla para extraer taninos y pigmentos. Además, el carozo de la palta parece tener algunos compuestos que evitan el pardeamiento del fruto.
Los estudios sobre la capacidad antimicrobiana de un extracto en acetona de semilla de palta, reporta que se determinó que tiene un efecto antibacteriano sobre S. aureus, B. subtillis, Aspergillus
17 glaucus y Penicillium notarum, pero no presentó efecto sobre E. coli y Pseudomonas fluorescens. (Bressani et al., 2009)
2.2.1.5. Contenido Fenólico
A cerca del contenido de antioxidantes, (Soong & Barlow, 2004 mencionado por Bressani et al., 2009) publicaron algunos datos de varias clases de semilla y de aguacate. En aguacate medida la actividad antioxidante por varios métodos, los autores informaron que como en otros casos la semilla aportaba arriba del 70% de la actividad antioxidante, sin embargo el aguacate (la semilla) no fue superior a la del mango.
En Guatemala y otros países es costumbre generalizada servir la pasta del aguacate con una semilla en el centro, aduciendo que eso permite que el aguacate no sea afectado por la polifenol oxidasa que le da una coloración oscura y poca agradable. La base de esta práctica no se ha estudiado pero si es cierto, podría ser la base para obtener antioxidantes naturales a ser agregados a la pasta.
(Bressani et al., 2009). En la tabla siguiente se informa el contenido de polifenoles y taninos presentes en varias variedades de semilla de palta.
18 Tabla 5. Contenido de polifenoles y taninos en semilla de aguacate
(Persea americana) (base seca)
Muestras
Polifenoles Totales (mg Catecol/100g)
Taninos (mg acido tánico/100g)
Hass 602,5 ± 278,51 332,82 ± 61,49
Utz 215,81 ± 46,39 114,25 ± 109,19
Booth 8 506,67 ± 94,80 400,80 ± 103,24
Panchoy 568,44 ± 39,90 414,69 ± 58,15
Shupte 1028,13 ± 173,94 313,08 ± 31,96
Criolla 412,34 ± 118,65 213,39 ± 182,59
Fuente: Bressani et al., (2009)
2.2.2. Usos
Según Devia (2004) informa que el aguacate (Persea americana) es una fruta comestible con una semilla muy voluminosa de la cual se extrae un colorante, una antocianina, que sirve para teñir tejidos naturales y alimentos.
A la semilla de aguacate (Persea americana) se le han atribuido varias propiedades cosmetológicas y farmacéuticas: Propiedades farmacológicas, debido a la presencia de ácidos grasos, compuestos polifenólicos y esteroles, ha sido usada desde épocas precolombinas contra padecimientos tales como dolores musculares, parásitos y micosis. Las propiedades cosmetológicas, la semilla tostada y pulverizada se emplean en el tratamiento de la caída de cabello y para el tratamiento de la caspa. (Pahua et al., 2006)
La semilla de palta (Persea americana) en la actualidad constituye un descarte de los procesos de elaboración de pulpas y de aceite, una
19 posibilidad de aprovechar este descarte es como producto extruído, posible de ser consumido como “snack” (Olaeta et al., 2007).
Blas (2008) reporta que la semilla de aguacate contiene fécula y acido gálico. Las hojas y retoños son ricos en taninos y se emplean en algunas enteritis. La semilla pulverizada y aplicada directamente sobre la piel sirve como rubefaciente.
2.3. POLIFENOLES
Los compuestos polifenólicos, son sustancias no energéticas que constituyen una clase de metabolitos secundarios biosintetizados por el reino vegetal, encontrados en alimentos derivados de fuentes vegetales. Los polifenoles comprenden un amplio rango de sustancias que poseen uno o más anillos aromáticos con por lo menos un grupo hidroxilo (Quiñones et al., 2012). Algunos son indispensables para las funciones fisiológicas vegetales, otros participan en funciones de defensa ante situaciones de estrés y estímulos diversos (hídrico, luminoso, etc.) (Romero et al., 2003).
Uno de los polifenoles más básicos es el ácido gálico y sus derivados:
Figura 8: Ácido gálico y su derivado. Girbés y Jiménez, (2012)
20 Arranz (2010), refiere que son compuestos bioactivos antioxidantes más abundantes en la dieta, se trata de un amplio grupo de compuestos producto del metabolismo secundario de las plantas (figura 9), poseen anillos aromáticos y dobles enlaces conjugados a partir de los cuales ejercen su actividad antioxidante.
Sin embargo (Han, 2007 mencionado por Segev et al., 2010) explica que los polifenoles son componentes comunes en los alimentos de origen vegetal que poseen diversas actividades biológicas tales como antioxidante, antiinflamatorio, la protección cardiovascular, mejora de la función endotelial así como la inhibición de angiogénesis y la actividad de la proliferación celular.
Figura 9: Producción de flavonoides y estilvenos a partir de cumaril CoA y malonil CoA. Arranz (2010)
21 Romero et al. (2003) se refiere a los polifenoles como una clase de metabolitos secundarios, entre ellos menciona a los flavonoides, isoflavonoides, antraquinonas, antocianidinas y xantonas, a los ácidos fenólicos y a los fenoles simples, a los ácidos hidroxicinámicos, a los fenilpropenos, a las ligninas, etc. Los mismos actúan generalmente como capturadores y estabilizadores de radicales libres, pudiendo producir quelación de metales aquellos que poseen en su estructura grupos carboxílicos. Se reporta trabajos que atribuyen a su acción antioxidante a la inhibición de enzimas prooxidantes como la lipooxigenasa Además menciona que el mecanismo de protección de los polifenoles (representado por el AOH), ocurre en el estado inicial y más efectivamente durante el estado de propagación de la oxidación por captura de radicales libres (R), inhibiendo de esta manera la reacción en cadena.
R + AOH RH + AO.
La transferencia de electrones desde el radical libre (R) determina que el antioxidante se transforme en una molécula radical activa y este radical así formado debe ser lo suficientemente estable para que la función antioxidante sea efectiva. A su vez el radical formado puede ser recuperado por otras sustancias antioxidantes (reductonas), como el ascorbato.
2.3.1. Clasificación Química
De acuerdo con su estructura de anillo de carbono, los polifenoles se dividen en flavonoides (antocianinas, flavan-3-oles, flavonoles) y nonflavonoides los cuales se concentran principalmente en la carne, mientras que los flavonoides se concentran en la cáscara, semillas y tallos de la uva. (Meng et al., 2012).
22 Tabla 6. Clasificación de los compuestos fenólicos
COMPUESTOS NO FLAVONOIDES
ÁCIDOS
FENÓLICOS
Ácidos benzoicos
Ácidos cinamicos
ESTILBENOS Resveratrol
COMPUESTOS FLAVONOIDES
FLAVONOLES
FLAVANOLES
ANTOCIANIDINAS Y ANTOCIANOS
Fuente: Jiménez, (2012)
23 2.3.2. Propiedades de los Polifenoles
La propiedad más interesante de los polifenoles es la facilidad de oxidarse para dar quinonas y la formación de un equilibrio oxido reducción (redox) (figura 10).
Figura 10: Oxido reducción de la pirocatequina y la hidroquinona. Yúfera, (1996)
En concordancia con su diversidad química, juegan una variedad de roles en la fisiología de las plantas, interviniendo en su morfología (antocianinas dan color y la lignina fortalece tejidos de soporte y conducción), crecimiento (ácidos fenólicos), reproducción (antocianinas atraen polinizadores y dispersadores de semilla) y en la protección contra el ataque de plagas (psoralenos, rotenoides), virus, bacterias y hongos patógenos (lignina, isoflavonoides, taninos, asidos fenólicos), herbívoros (taninos) y otros factores de estrés tales como la radiación UV, la misma que es absorbida por los flavonoles y flavonas en particular, que actúan como una pantalla
24 dentro de la cutícula de la planta. (Stalikas, 2007; Macheix et al., 2000; Piñol et al., 2001).
2.3.3. Polifenoles en Alimentos
Se han descrito más de 8000 polifenoles distintos que pueden clasificarse en diferentes grupos en función del número de anillos fenólicos que contienen y el tipo de sustituyente unido a estos anillos. Las principales clases de polifenoles por ser los más ampliamente distribuidos en los alimentos son: flavonoides, ácidos y alcoholes fenólicos, estilbenos y lignanos. Merece la pena mencionar que la composición en polifenoles de los alimentos puede verse afectada por un considerable número de factores (temperatura, luz, respuesta a patógenos, procesamiento, maduración en el momento de la cosecha, etc.). En este sentido, sólo existen datos parciales sobre ciertos polifenoles (flavonoles, flavonas, catequinas e isoflavonas) que se han publicado a partir del análisis directo de los alimentos, en recopilaciones bibliográficas, y desde el año 2003 en la base de datos del departamento de agricultura de los Estados Unidos (USDA). (Granado, 2010)
Los polifenoles son parcialmente responsables de la calidad sensorial (contribuyen al sabor, aroma y color) y nutricional de los alimentos que los contiene; es por ello que se usan en la industria alimentaria como colorantes y preservantes. (Naveda, 2010)
Gimeno (2004) refiere que los compuestos fenólicos se encuentran casi en todos los alimentos de origen vegetal (tabla 8). Son alimentos ricos en fenoles la cebolla, el té, el vino tinto, el cacao, el aceite de oliva virgen, etc.
Estas sustancias influyen en la calidad, aceptabilidad y estabilidad de los
25 alimentos, ya que actúan como colorantes, antioxidantes y proporcionan sabor.
Tabla 7. Propiedades organolépticas atribuidas a los compuestos fenólicos COLOR
Como las antocianidinas, responsables de los tonos rojos, azules y violáceos de muchas frutas, hortalizas y derivados: fresas, ciruelas, uvas, berenjenas, col lombarda, rábano, vino tinto, etc.
ABOR AMARGO
Como las flavanonas de los cítricos (naringina del pomelo, neohesperidina de la naranja) o la oleuropeina en las aceitunas
ASTRINGENCIA
Como las proantocianidinas (taninos condensados) y los taninos hidrolizados, por ejemplo en el vino
AROMA
Fenoles simples como el eugenol en los plátanos.
Fuente: Gimeno, 2004
Así, por ejemplo, las aceitunas contienen compuestos fenólicos que pasan en pequeña proporción al aceite durante el período de extracción. El aceite de oliva virgen es casi el único aceite que contiene cantidades notables de sustancias fenólicas naturales, ya que el resto de aceites comestibles al consumirse refinados pierden estos compuestos. Por este motivo, el aceite de oliva virgen posee un sabor característico imperceptible en el aceite refinado.
Una dieta basada en alimentos y bebidas ricos en polifenoles está relacionada con varios efectos benéficos en la salud humana, tales como la reducción del riesgo de desarrollar enfermedades cardiovasculares (taninos
26 del vino), cáncer, hipertensión, diabetes, alergias, ulceras, diarreas y procesos inflamatorios (fenilpropanoides). (Taiz y Zeiger, 2006)
Figura 11: Principales grupos de polifenoles de alimentos. (Barberán, 2003)
27 Figura 12: Estructuras de polifenoles poliméricos. 1. Procianidinas (taninos condensados). 2. Elagitaninos. 3. Punicalagina, un elagitanino de la granada. (Barberán, 2003)
28 2.3.4. Extracción de Polifenoles
Los compuestos fenólicos se extraen generalmente con disolventes acuosos – orgánicos, esta extracción dependerá de la naturaleza química y del grado de polimerización de los propios compuestos, del tamaño de partícula de la muestra y de las sustancias que pueden ejercer un efecto de interferencia.
Antes de realizar la extracción propiamente dicha se requiere de pasos adicionales para eliminar sustancias no deseadas que puedan interferir en el análisis (grasa, colorante). Además de los disolventes, también el tiempo de extracción es determinante para obtener un mayor rendimiento, teniendo en cuenta que a mayores periodos de extracción pueden producir oxidaciones (Arranz, 2010). Es por ello que es necesario investigar la eficiencia que presentan los diferentes solventes frente al rendimiento de polifenoles totales.
2.3.4.1. Tiempo de Extracción
Warren (1991), cita que el tiempo de extracción o difusión está en función inversa a los factores de la temperatura y agitación, pero generalmente se da en el tiempo suficiente, como para lograr un buen contacto del sólido con el solvente.
Se han reportado tiempos de extracción desde 1 minuto a 24 horas, teniendo en cuenta que largos periodos de extracción pueden producir oxidaciones que se minimizan añadiendo agentes reductores (Arranz, 2010)
29 2.3.4.2. Temperatura de extracción
La variación de temperatura es directa en función a la velocidad de extracción, esto se debe a que el coeficiente de difusión aumente con el incremento de temperatura y esta permite aumentar la velocidad de extracción. El calor facilita el pase de agua a través de las membranas semipermeables de las células vegetales. La tasa de degradación depende de la estructura de los polifenoles. (Arranz, 2010).
La extracción a temperaturas elevadas afecta la estabilidad de los compuestos fenólicos, debido a la degradación enzimática y química y a las pérdidas causadas por la volatilización y la descomposición térmica. (González et al., 2010)
2.3.4.3. Tamaño de partícula
En el proceso de la extracción se considera a las partículas de la matriz todas esféricas del mismo tamaño y el material extraíble uniformemente distribuido, los compuestos que se van a extraer se mueven a través de la matriz mediante un proceso similar a la difusión, la cual está definida mediante un modelo matemático de
“hot-ball” de Bartle el cual indica la relación entre la masa de un compuesto que permanece en la matriz y la masa inicial a un tiempo. Indicando que una extracción más efectiva se da con menores diámetros de partícula obteniendo mayores coeficientes de difusión. (Señorans, 2012)
30 Figura 13: Modelo de “hot - ball” de Bartle (Señorans, 2012)
Scull y Savon (2003) en su trabajo de investigación sobre la extracción de polifenoles totales en harina de forraje de cuatro variedades utilizaron un tamaño de partícula de 0.1mm, obteniendo una buena cantidad de compuestos fenólicos, al respecto Larrea (2012) en su investigación sobre la obtención de extractos fenólicos a partir de uva utilizó un tamaño de partícula de 0.2mm reportando una mejor difusión por ende dando como resultado cantidades mayores de compuestos fenólicos.
2.3.4.4. Métodos de Extracción de Polifenoles en Alimentos
Los métodos más utilizados para la extracción y pre concentración de fenoles son la extracción líquido-líquido, la extracción en fase sólida, la extracción supercrítica, la destilación y la extracción por ultrasonido.
2.3.4.4.1 Método de extracción en fase solida
En la extracción en fase sólida los analitos tienen afinidad por una fase sólida o por una fase líquida ligada a un soporte sólido. Los compuestos retenidos son eluidos con un disolvente orgánico. La extracción en fase sólida fue introducida en 1970 para minimizar ln (m1/m0) = K – D t/r2
Dónde:
D = coeficiente de difusión R = radio de las partículas
31 algunas desventajas de la extracción líquido-líquido:
tiempo requerido, gran volumen de muestra, formación de emulsiones, grandes cantidades de disolventes orgánicos y la necesidad de disolventes ultrapuros.
(Silva, 2000)
2.3.4.4.2 Método de extracción liquido – liquido
En la extracción líquido-líquido una disolución (usualmente acuosa) se pone en contacto con un segundo disolvente (usualmente orgánico) esencialmente inmiscible con el primer disolvente, con el fin de provocar una transferencia de masa de uno o más solutos al segundo disolvente. La técnica es aplicable a muestras a nivel de traza y también a grandes cantidades, es ampliamente utilizada para separar los componentes de sistemas orgánicos. La extracción con disolvente permite conseguir una purificación y concentrar los analitos de interés, antes del análisis. (Silva, 2000)
La extracción con disolventes puede ser liquido – liquido en caso que la muestra sea liquida o solido – liquido si la muestra está en estado sólido, la eficiencia de la extracción de las condiciones experimentales. Por ejemplo el contenido fenólico en almendras es tres veces superior cuando la extracción se realiza a 50°C que cuando se utiliza 25°C. Los extractos más utilizados son metanol o etanol acidificado. (Andreu, 2011).
32 2.3.4.5. Polifenoles Extraíbles y No extraíbles
Independientemente del tipo de disolventes que se utilicen, la extracción siempre es incompleta y una cantidad de compuestos polifenólicos puede quedar en los residuos de la extracción. Por ello, que los compuestos polifenólicos se pueden dividir en polifenoles extraíbles (PE), aquellos que se solubilizan en los disolventes acuoso-orgánicos y polifenoles no extraíbles (PNE), los que quedan retenidos en el residuo resultante tras la extracción acuoso-orgánica. Los compuestos extraíbles poseen pesos moleculares bajos o medios (de monómeros a decámeros) mientras que los no extraíbles son compuestos con un peso molecular elevado (5000 unidades o mayores) o polifenoles de bajo peso molecular unidos a los componentes de la matriz de la fibra dietética o a proteínas que se encuentran en los residuos de dicha extracción acuoso-orgánica o también pueden quedar atrapados en la matriz vegetal inaccesibles a los disolventes.
(Arranz, 2010)
La tabla 8 reúne los compuestos polifenólicos, según solubilidad, más comunes encontrados en alimentos de origen vegetal.
33 Tabla 8. Compuestos polifenólicos extraíbles y no extraíbles más
comunes en alimentos vegetales.
POLIFENOLES EXTRAIBLES (PE)
Ácidos Benzoicos
Ácido p-hidroxibenzoico, Ácido gálico, Ácido
protocatéquico, Ácido vanílico, Ácido siríngico, Ácido elágico, Ácido tánico, Ácido gentísico
Ácidos Hidroxicinámicos Ácido clorogénico, Ácido caféico, Ácido ferúlico, Ácido sinápico, Ácido trans-cinámico
Flavonoles Rutina, Quercetina, Miricetina, Kaemferol, Glícosidos de querecetina
Flavanoles Catequina, Epicatequina, Galocatequina, Epicatequin galato, Epigalocatequin galato, Galocatequin galato
Isoflavonas Daicina, Genistina, Daiceína, Genisteína
Flavanonas Naringenina, Naringina, Hesperetina, Hesperidina, Floridcina
Antocianidinas Malvidina, Cianidina, Delfinidina, Petunidina, Glicósidos de antocianidinas
Estilvenos Resveratrol Proantocianidinas
Extraibles Dímeros A, B, Oligómeros (GP 3-10),Polímeros
Taninos Hidrolizados Oligómeros de ácidos benzoicos y ácidos hidroxicinámicos POLIFENOLES NO EXTRAÍBLES (PNE)
Proantocianidinas no extraibles o taninos
condensados
Polímeros de catequina y epicatequina
Polifenoles Hidrolizables Galotaninos, Elagitaninos, Ácidos benzoicos, Ácidos hidroxicinámicos
Fuente: Arranz (2010)
34 2.4. SOLVENTES
Un buen solvente debe ser selectivo y con viscosidad suficientemente baja para que pueda circular libremente, la concentración del soluto aumentará y la relación de extracción disminuirá progresivamente debido a que la gradiente de concentración se va reduciendo; y por lo que la solución se hace más viscosa.
(Warren, 1991).
Escoger el solvente adecuado es uno de los factores más importantes en la obtención de extractos con alto contenido de compuestos bioactivos. En general las formas agliconas altamente hidroxiladas de los compuestos fenólicos son solubles en solventes tales como etanol, metanol y agua. Los solventes tales como acetato de etilo, acetona y cloroformo se utilizan para los menos polares y altamente metoxiladas (muy comunes en la piel de las frutas). (González et al., 2010)
Los solventes más empleados están constituidos por mezclas acuosas de etanol, metanol y acetona; asimismo indican que la selección óptima del solvente para la extracción de los compuestos fenólicos depende del tipo de matriz. Sobre este asunto, Suhaj(2006), afirman que mezclas de metanol en agua son eficaces para la extracción de compuestos polifenólicos de matrices fibrosas, como las frutas, debido a su grado de polaridad, mientras que las mezclas de acetona en agua son útiles para la extracción de polifenoles en matrices proteicas, como las nueces, ya que la acetona degrada el complejo polifenol - proteína. (Casas et al., 2010).
2.4.1. Propiedades de los solventes
2.4.1.1. Acetona
Martínez y Freites (2006) reporta que la acetona llamada también propanona, es soluble en agua y en disolventes orgánicos, es
35 considerada un solvente polar aprótico (carecen de grupo funcional capaz de ceder protones), tiene un olor suave, agradable, se evapora facilmente y es altamente inflamable, su punto de fusión es de 56ºC y el de fusión es de -95ºC. Este compuesto se ha utilizado por muchos años como disolvente y se ha informado de muy pocos efectos tóxicos, por lo que ha sido considerado como un producto poco peligroso, en este sentido.
2.4.1.2. Alcohol metílico o metanol
Alcohol metílico llamado también metanol o “espíritu de la madera”
debido a la obtención de la destilación pirogenada de la madera, líquido incolora muy móvil y volátil. Es un líquido toxico, ataca al nervio óptico causando ceguera. Es considerada un solvente polar prótico (tienen la capacidad de formar puentes hidrogeno), es muy buen solvente de sustancias hidrofílicas. (Klages, 2005). Las propiedades físicas más relevantes del metanol, en condiciones normales de presión y temperatura, se listan en la tabla 9.
Tabla 9. Propiedades físicas del metanol
Peso Molecular 32 g/mol
Densidad 0.79 kg/l
Punto de fusión -97 °C
Punto de ebullición 65 °C Fuente: Klages (2005)
36 2.4.1.3. Agua
Vásquez (2003), señala que el agua es considerada el solvente universal, es de carácter polar excelente solvente para solutos polares e iónicos, que se denominan hidrofílicas.
Tabla 10. Propiedades generales del agua
Peso molecular 18,16 g/mol
Temperatura critica 374,1ºC
Constante crioscópica 1,859 ºC/1000g Constante ebulloscópica 0,51 ºC/1000g Punto de ebullición a 1atm de presión 100ºC
Punto de fusión a 1atm de presión 0ºC
Densidad a 4ºC 1kg/m3
Capacidad calorífica a 15ºC 18 cal/mol ºC
Calor de fusión 1,435 Kcal/mol
Viscosidad cinemática a 0ºC 1,792 m2/s Fuente: Vásquez (2003)
La disolución de sólidos (sales) esta favorecida por las reacciones ácido-base, las reacciones de oxidación-reducción, la hidratación y la hidrólisis. La velocidad de disolución depende de factores, tales como la concentración real en el agua, la superficie de contacto que aumenta al triturar y al mezclar, la agitación, el tiempo y la temperatura puesto que a mayor temperatura, mayor velocidad de disolución. (Klages, 2005)
37 2.4.1.4. Polaridad de Solutos y Solventes
En la tabla 11 se muestra el grado de polaridad de diferentes solutos y solventes más utilizados.
Tabla 11. Polaridad de solutos y solventes
No polares De polaridad intermedia débil Hidrocarburos saturados
Hidrocarburos olefínicos Hidrocarburos aromáticos Halocarburos
Mercaptanos Sulfuros CS2
Éteres Cetonas Aldehídos Esteres
Aminas terciarias
Nitrocompuestos (sin átomos α - H) Nitrilos (sin átomos α - H)
Polaridad intermedia fuerte Muy polares Alcoholes
Ácidos carboxílicos Fenoles
Aminas primarias y secundarias Oximas
Nitrocompuestos (con átomos α - H) Nitrilos (con átomos α - H)
Polihidroxialcoholes Aminoalcoholes Hidroxiácidos Ácipolipróticos Polifenoles
Fuente: Harris (2007)
2.5. ANTECEDENTES DE INVESTIGACION
Paladino y Zuritz (2011) en su trabajo de investigación observó que los solventes ensayados, el agua a 90°C fue el solvente con mayor capacidad de extracción de
38 compuestos fenólicos de las semillas de vid; extrajo 12,588 mg de equivalentes de ácido gálico por gramo de materia seca después de 4 horas de tratamiento, seguido por la solución de acetona al 75% a 30°C, con 7,628 mg de equivalentes de ácido gálico por gramo de materia seca después de 4 horas de tratamiento.
Padilla et al., (2008) reporta en su trabajo de investigación que los polifenóles fueron determinados luego de su extracción en solución metanólica por el método de Folin-Ciocalteu. Los productos estudiados fueron las semillas y/o pericarpios de:
Theobroma cacao (cacao), Campsiandra comosa Benth (chiga), Sorghum bicolor, L. Moench (sorgo), Melicoccus bijugatus (mamón). El pericarpio del mamón presentó el más bajo contenido de polifenóles (1,40 EAGg/100g) y el cacao el más alto (6,66 EAGg/100g).
Kähkönen et al (2001) trabajaron con extractos de manzanas y bayas, empleando como solventes: acetona al 70%, metanol al 60%, hexano, agua (todos estos solventes a 20ºC) y agua a ebullición. Estos autores explican esta situación considerando la actividad enzimática de la polifenoloxidasa. Sostienen que la actividad de hidroxilación de la polifenoloxidasa probablemente perdura durante la extracción con agua a 20ºC, lo cual puede modificar el contenido fenólico en el extracto. El tratamiento de extracción con agua en ebullición es mucho más drástico para muchos fenoles lábiles, pero la temperatura inactiva las enzimas, y por lo tanto genera extractos altamente activos como antioxidantes. Los resultados en los extractos de bayas y manzanas producidos empleando agua caliente demuestran que es posible preparar extractos muy activos, con altos contenidos fenólicos sin el empleo de solventes orgánicos, los cuáles pueden ser problemáticos en las industrias de los alimentos y de los medicamentos.
39 Ballay et al., (2012) hacen un estudio por medio de una superficie de respuesta para optimizar la extracción sólido líquido de polifenoles de la piel de la patata generada industrialmente. La eficacia de la extracción fue optimizada por medio de la actividad antioxidante, contenido en fenoles y el nivel de ácido caféico. En el estudio se determina que los parámetros óptimos son 75 % etanol, 80ºC y 22 minutos dando 352 mg equivalentes Trolox/ 100 g piel de patata. Una vez obtenidos los datos de actividad antioxidante se comparó con una extracción por líquido a presión y se observó que no se obtenían mejores resultados.
Aliakbarian et al., (2012) en un estudio tuvieron como objetivo primario valorizar los compuestos fenólicos de Vitex agnus-castus (Pimentero). Fueron evaluados los tiempos de extracción (30-360 min), proporción sólido-líquido (0,1-0,3 g materia seca/ml solvente), tipo de solvente y diferentes tipos de tejidos (hoja, raíz y semilla).
La mayor cantidad de polifenoles obtenida fue en extractos de hojas tras 180 minutos usando una proporción sólido-líquido 0,1g/ml. Las raíces resultaron ser una buena fuente de antocianos con un rendimiento de 0,62 mg/g biomasa usando etanol como solvente durante 180 minutos y una proporción de 0,2 g/ml. La guayaba destaca su contenido en vitamina C; concentra unas siete veces más que la naranja. Aporta en menor medida otras vitaminas del grupo B (sobre todo niacina o B3). Si la pulpa es anaranjada, es más rica en provitamina A (carotenos). Ambas vitaminas, cumplen además una función antioxidante.
40 III. MATERIALES Y METODOS
3.1. LUGAR DE EJECUCION
El proceso de ejecución se realizó en los siguientes laboratorios:
Laboratorio de Control de Calidad – Universidad Nacional del Centro del Perú
Laboratorio de Análisis Instrumental - Universidad Nacional del Centro del Perú Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias.
Museo de Historia Natural – Herbario San Marcos – Universidad Nacional Mayor de San Marcos.
3.2. MATERIA PRIMA
Unidad experimental : Semilla de Palta
Variedad : Fuerte
Procedencia : Pariahuanca – Localidad de Lampa
3.3. MATERIALES Y EQUIPOS
3.3.1. Equipos:
Balanza analítica, Marca: Ohaus, Capacidad max: 300.000g
Baño María termo regulable, Marca: Thermostatic water bath, Modelo:
vcw-010-series, Rango de temperatura: 20°C a 100°C
Centrifuga,
Cocinilla eléctrica
Extractor Soxhlet
Equipo Kjeldalh
Espectrofotómetro, Marca: Shimatzu, Modelo: UV 1601, Rango: uv – visible 2nm de ancho de banda
41
Estufa, Marca: WSU 200
Molino de martillos, Marca: Nacional, Capacidad: 1500kg/h
Mufla, Marca: 6000 Furnace Thermolyne, Rango de temperatura: 100°C a 1200°C
Serie de tamices Tyler, Marca: WS Tyler, Modelo: 12X-86-1
Vortex, Marca: Heildoph Reax Control, Capacidad max: 2500rpm.
3.3.2. Materiales:
Baguete de vidrio
Campana desecadora de vidrio con desecante silicagel
Capsula de porcelana
Crisoles de porcelana
Celdas de cuarzo
Embudo de vidrio
Fiolas (5, 10, 25 y 50 mL)
Frascos ámbar (100, 150 y 200 mL)
Gradillas metálicas
Lunas de reloj
Micropipetas (5 – 50 μL, y 100, 1000 μL)
Matraces aforado de 250mL
Mortero de porcelana
Papel filtro
Penetrómetro para frutas y hortalizas
Pinza metálica
Pizetas
Placas Petri
42
Probetas (10, 100 y 250 mL)
Rejilla de asbesto
Termómetros (-10 a 200ºC)
Tubos de ensayo (10, 15 y 20 mL)
Tubos para centrifuga (10 y 50 mL)
Tubos eppendorf de 1.5 mL
Vasos de precipitado (100, 150, 250 y 500 mL)
3.3.3. Reactivos:
Ácido sulfúrico al 1.25%
Acetona al 75%
Alcohol metílico o metanol al 70%
Agua destilada
Acido gálico
Carbonato de sodio al 20%
Folin Ciocalteu al 0,25 N
Hidróxido de sodio al 1.25%
Hexano
3.4. MÉTODOS EXPERIMENTALES
3.4.1. Evaluación Física de la Palta (Persea americana)
43 3.4.1.1. Recolección
La palta (Persea americana) fue colectada en la localidad de Lampa distrito de Pariahuanca provincia de Huancayo, durante el mes de octubre, en un estado de madurez fisiológica.
Figura 14: Recolección de palta
3.4.1.2. Caracterización Taxonómica
Se realizó la autentificación taxonómica de la planta recolectada según el Sistema de Clasificación de Cronquist (1998), con el fin de comprobar que se tratará del mismo género y especie. El ejemplar para el herbario se preparó como se describe a continuación:
Del material recolectado, se tomaron muestras completas
(tallos, flores, hojas y fruto), se limpiaron y se colocaron entre hojas de papel craft dobladas por la mitad acondicionadas, asegurándose que queden lo más plana posible, evitando la superposición de partes, las cuales se enviaron al Herbario San Marcos (USM) para su comprobación taxonómica.
44 Figura 15: Ejemplar de palta para Herbario
3.4.1.3. Caracterización del fruto
3.4.1.3.1. Maduración
Para llegar a obtener una madurez organoléptica del fruto se almacenó en cajas y papel craft a temperatura ambiente durante 5 días, luego comprobando dicha madurez con un penetrómetro para frutas modelo GY – 3.
45 Figura 16: Etapa de maduración
Figura 17: Medición de la dureza del fruto
3.4.1.3.2. Pesado del fruto y semilla
El pesado del fruto y semilla consistió en pesar la palta ya madura y posteriormente se hizo un corte transversal para obtener la semilla y ser pesada, esto con el fin de
46 obtener un porcentaje que represente la semilla de la palta.
Figura 18: Pesado de fruto y semilla
3.4.2. Preparación de la Semilla de Palta: Secado y Molienda
3.4.2.1. Secado
Para el secado de la semilla de palta se realizó una serie de pasos que se describen a continuación.
47 Figura 19: Secado de la semilla de palta.
Elaboración propia 3.4.2.2. Molienda
Para la molienda de las semillas ya secas, se tuvo que separar el tegumento de la semilla propiamente dicha, la cual paso primeramente por una molienda gruesa que se realizó en una chipeadora posteriormente al molino de martillos. Esta molienda se realizó en la empresa “APROMAC S.A”. El almacenamiento de la harina de semilla de palta se hizo con doble cubierta la primera en
1. OBTENCION DE LA SEMILLA DE PALTA
2. LAVADO Para eliminar restos de pulpa se realizó un lavado.
3. OREADO Después del lavado se dejó orear por 30 min.
4. SECADO Se sometió a estufa por 100 horas a 30°C.
El tegumento se tiene que
desprender de la semilla
propiamente dicha.
