Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias
TESIS
Presentada por la bachiller:
SULLCARAY HUANQUIS, Gaby
para optar el título profesional de
INGENIERO EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
HUANCAYO – PERÚ 2014
EVALUACIÓN DEL EFECTO DE LA TEMPERATURA
DE ESTERILIZACIÓN Y DE EXTRUSIÓN EN LA
REDUCCIÓN DE TANINOS PRESENTES EN LA
SEMILLA DE PALTA (Persea americana)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU
FACULTAD DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
JURADO EXAMINADOR
M.Sc. EMILIO FREDY YABAR VILLANUEVA PRESIDENTE
__________________________________________ ___________________________________
M.Sc. MARIA LIBIA GUTIERREZ GONZALES Dra. NORA VELIZ SEDANO JURADO JURADO
_______________________________________ ___________________________________
M.Sc. EDGAR RAFAEL ACOSTA LOPEZ Ing. WAGNER VAZQUEZ ORIHUELA JURADO SECRETARIO
HUANCAYO – PERÚ 2014
ASESOR:
Ing. M.SC. LUIS ARTICA MALLQUI
DEDICATORIA
A Dios por la fuerza espiritual brindada en el transcurso de mi vida diaria.
A mis padres y hermanos que supieron apoyarme en el transcurso de mis estudios y en la culminación de mi tesis. A ellos que son mi más grande motivación en la realización de mis metas.
A las personas que han sabido apoyarme y compartir mis experiencias.
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a todos los catedráticos de la Facultad de Ingeniería En Industrias Alimentarias de la Universidad Nacional del Centro del Perú, por sus enseñanzas impartidas en cada una de las etapas involucradas con la vida Universitaria.
Un agradecimiento especial al Ing. MSc Luis Artica Mallqui, asesor de esta investigación, de igual modo al Ing. Yesenia Ugarte Meléndez por el apoyo y el conocimiento brindado durante la ejecución de la tesis.
Finalmente manifiesto mis más sinceros agradecimientos a todas aquellas personas, que de una u otra forma contribuyeron en el esfuerzo realizado durante el desarrollo de ésta investigación la cual se vea gratamente compensada en estas páginas.
ÍNDICE GENERAL………...……… I ÍNDICE DE TABLAS………. IV ÍNDICE DE FIGURAS……….. VI RESUMEN………. VIII
I. INTRODUCCIÓN………...……….. 01
II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA……….……. 02
2.1 LA PALTA (Persea americana)………...……… 02
2.1.1 Distribución geográfica……….………..……….... 03
2.1.2 Composición química……….………..……….. 04
2.1.3 Componentes estructurales del fruto………..………. 06
2.2 LA SEMILLA DE PALTA……….………..………... 07
2.2.1 Componentes de la semilla……….……..………… 07
a. Cubierta Seminal……….……….... 08
b. Cotiledones……….………. 09
c. Eje embrionario………... 09
2.2.2 Composición química……….………..………..… 10
a. Contenido de minerales………..…….………….. 11
b. Contenido de aminoácidos……….……….……….…. 11
c. Contenido de ácidos grasos…..……….……….….. 12
2.2.3 Contenido de polifenoles y Taninos Totales…...……….……... 13
2.2.4 Toxicidad de la semilla….………..……..…….. 13
2.2.5 Usos de la semilla…..………. 15
2.3 LOS TANINOS……….……….. 16
2.3.1 Clasificación y estructura química………...…………. 18
a. Taninos condensados...……….……...…... 20
b. Taninos hidrolizables….……….………...…...……... 21
2.3.2 Extracción de taninos………..……….….…. 23
2.3.3 Cuantificación de compuestos fenólicos……….………….…... 23
a. Método espectrofotométrico para la cuantificación de taninos… 24 2.4 EXTRUSIÓN……….………... 24
2.4.1 Efecto de la extrusión sobre los nutrientes……….……… 25
a. Efecto de la extrusión sobre los almidones……….…... 26
b. Efecto de la extrusión sobre las grasas………. 27
ÍNDICE GENERAL Pág.
c. Efecto de la extrusión sobre la proteína………..…………..….... 27
d. efecto de la extrusión sobre la fibra………... 28
e. efecto de la extrusión sobre las vitaminas……….………… 28
2.5 ESTERILIZACIÓN.……… 29
2.5.1 Efecto de la esterilización sobre los nutrientes……….… 29
2.6 EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS TANINOS……….…… 30
III. MATERIALES Y MÉTODOS……….……….. 32
3.1 LUGAR DE EJECUCIÓN……….…………... 32
3.2 MATERIA PRIMA ………... 32
3.3 EQUIPOS, MATERIALES Y REACTIVOS………... 32
3.3.1 Equipos utilizados……..………...……… 32
3.3.2 Materiales de laboratorio…………...……….. 33
3.3.3 Reactivos………..…...……….……. 34
3.4 METODOLOGIA EXPERIMENTAL………...………. 34
3.4.1 Preparación de las muestras de la semilla de palta………..…...…… 35
3.4.2 Obtención de la muestra de la semilla de palta inicial………....……. 36
3.4.3 Obtención de la muestra de la semilla de palta extruida...………… 36
3.4.4 Obtención de la muestra de la semilla de palta sometida a autoclave.……… 37
3.4.5 Análisis químico proximal de las muestras de la semilla de palta (Persea americana)…... 38
3.4.6 Diseño experimental………..………. 39
3.4.7 Análisis estadístico………...…………..………. 40
3.4.8 Método de cuantificación de taninos Totales.…………..………. 41
a. Preparación del extracto hidroalcohólico…..…….….……… 41
b. Polifenoles totales (A)………. 42
c. Polifenoles residuales ( B)…………..……….. 42
d. Desarrollo de color………..……… 43
e. Preparación de la curva estándar….……….……….. 45
IV. RESULTADOS Y DISCUSIONES...………..………. 47
4.1 CLASIFICACIÓN TAXONÓMICA...………..……….. 47
4.2 EVALUACIÓN FISICA DE LA PALTA (Persea americana)………. 47
4.3 MODULO DE FINURA DE LAS MUESTRAS DE LA SEMILLA DE PALTA……….. 48
4.3.1 Muestra de la semilla de palta inicial...………. 49
4.3.2 Muestra de la semilla de palta extruida…………..………... 49
4.3.3 Muestra de la semilla de palta esterilizada...…………..………. 50
4.4 ANÁLISIS QUÍMICO PROXIMAL DE MUESTRAS DE SEMILLA SOMETIDAS A LOS TRATAMIENTOS SEGÚN EL ESTUDIO.………. 50
4.5 RESULTADOS DE LA CUANTIFICACIÓN DE TANINOS TOTALES EN LAS MUESTRAS DE LA SEMILLA DE PALTA………... 53
V. CONCLUSIONES………...………... 59
VI. RECOMENDACIONES………...……….……… 60
VII. BIBLIOGRAFÍA………...…...……….. 61
ANEXOS………...……… 65
ÍNDICE DE TABLAS
Número Título Pág
Tabla 1 Rendimiento de palta por hectárea 4
Tabla 2 Composición química de la palta Hass (100g de Palta) 5
Tabla 3 Composición química de palta fuerte y Hass 6 5
Tabla 4 Características físicas promedio de variedades de palta 6 Tabla 5 Composición química de la semilla de palta fuerte en base húmeda
por cada 100g
10
Tabla 6 Contenido de aminoácidos en la semilla de palta(g/100g) 11 Tabla 7 Contenido de ácidos grasos (%) en el aceite de la semilla de palta 12 Tabla 8 Contenido de ácidos grasos entre la pulpa y la semilla de palta 12 Tabla 9 Contenido de polifenoles y taninos en semillas de palta 13 Tabla 10 Estructura Química de los compuestos polifenólicos no flavonoides 18 Tabla 11 Estructura Química de los compuestos polifenólicos flavonoides 19 Tabla 12 Principales efectos de la esterilización sobre los nutrientes 30
Tabla 13 Preparación de la curva estándar 45
Tabla 14 Medición de la dureza del fruto 47
Tabla 15 Características físicas de la palta fuerte 48 Tabla 16 Módulo de finura de la muestra de la semilla de palta inicial 49 Tabla 17 Módulo de finura de la muestra de semilla de palta extruida 49 Tabla 18 Módulo de finura de la muestra de semilla de palta esterilizada 50 Tabla 19 Análisis químico proximal de las muestras de la semilla de palta
en base húmeda (por cada100 g)
51
Tabla 20 Análisis químico proximal de las muestras de la semilla de palta en base seca (por cada100 g)
52
Tabla 21 Contenido de taninos totales(mg de ácido tánico/100 g) en la muestra de la semilla de palta extruida (Persea americana)
54
Tabla 22 Contenido de taninos totales (mg de ácido tánico/100 g) en la muestra de la semilla de palta sometida a autoclave (Persea americana) en base húmeda
55
Tabla 23 Contenido de taninos totales (mg de ácido tánico/100 g) en la muestra de la semilla de palta sometida a autoclave (Persea americana) en base seca
55
Tabla 24 Resumen estadístico del contenido de taninos totales en las 57
muestras de la semilla de palta extruida (Persea americana)
Tabla 25 Resumen estadístico del contenido de taninos totales en las muestras de la semilla de palta sometida a autoclave (Persea americana)
58
ÍNDICE DE FIGURAS
Número Título Pág.
Figura 1 la Palta 2
Figura 2 Principales países de producción de palta 3
Figura 3 Principales zonas productoras de palta en el Perú 4
Figura 4 Partes del fruto 7
Figura 5 Semilla de aguacate (Hass) 8
Figura 6 Cubierta seminal de la semilla de palta Hass 8
Figura 7 Cotiledón de la semilla de palta Hass 9
Figura 8 Eje embrionario de la semilla de palta Hass 10 Figura 9 Estructura básica de los taninos condensados 20 Figura 10 Estructura química de las proantocianidinas 21 Figura 11 Unidades estructurales de los taninos hidrolizables 22
Figura 12 Estructura del ácido tánico 24
Figura 13 Transiciones de fase en el almidón 26 Figura 14 Procedimiento esquematizado de la preparación de las
muestras
35
Figura 15 Procedimiento esquematizado de la obtención de la muestra de la semilla de palta inicial
36
Figura 16 Procedimiento esquematizado de la obtención dela muestra de la semilla de palta extruida
37
Figura 17 Procedimiento esquematizado de la obtención de la muestra sometida a autoclave
38
Figura 18 Procedimiento esquematizado de la preparación del extracto hidroalcohólico
41
Figura 19 Procedimiento esquematizado para la cuantificación de taninos totales( A)
42
Figura 20 Procedimiento esquematizado para la cuantificación de taninos totales(B)
44
Figura 21 Procedimiento esquematizado para la preparación de la curva estándar
46
Figura 22 Grafica del análisis Químico proximal de las muestras de la semilla de palta en base húmeda
51
Figura 23 Grafica del análisis Químico proximal de las muestras en base seca
53
Figura 24 Grafica de la variación en el contenido de taninos totales a diferentes temperaturas de extrusión en base seca
54
Figura 25 Variación en el contenido de taninos totales a diferentes temperaturas de autoclave en base seca
56
Figura 26 Variación en el contenido de taninos totales a diferentes temperaturas de autoclave en base seca
56
Figura 27 Variación en el contenido de taninos totales frente a la interacción de tiempo y temperatura de autoclave
57
RESUMEN
La presente investigación tuvo como objetivo evaluar el efecto de la temperatura de esterilización y de extrusión sobre la degradación de los taninos totales presentes en la semilla de palta (Persea americana), la semilla fue secada por motivos de análisis con una temperatura de 30°C durante 5 días de tal manera que se conserve y no se altere sus componentes, esta fue molida y considerada como la muestra en la temperatura inicial a 0°C para el extruido y en el tiempo inicial a 0 min para las semillas sometidas en el autoclave , la muestra extruida se obtuvo a partir de las semillas secadas a 30°C las cuales en el proceso de extrusión fueron sometidas a dos temperaturas 90°C y 120°C y las semillas sometidas en el autoclave se obtuvo a partir de las semillas autoclavadas a 80°C, 90°C y 120°C por 5 min, 10 min y 15 min respectivamente, siendo la temperatura de esterilización a 120°C, luego las muestras fueron secadas a 30°C y sometidas a molienda. Los taninos totales presentaron una reducción en el caso del extruido desde un 343,342 mg de ácido tánico/100g obtenido en la muestra inicial a temperatura 0°C hasta un 219,664 mg de ácido tánico/100g sometido a 90°C y hasta un 134,331 mg de ácido tánico/100g sometido a 120°C; sin embargo, para el proceso de autoclavado ocurrió lo contrario se incrementó a 345,980 mg de ácido tánico/100g en 5 min a 80°C, llegando a 351,279 mg de ácido tánico/100g en 5 min a 90°C inclusive hasta 395.012 mg de ácido tánico/100g en 15 min a 120°C (temperatura de esterilización). Existen diferencias significativas sobre la reducción de los taninos totales ocasionados por las temperaturas de 90°C y 120°C en el proceso de extruido con un grado de significancia de un 5%, en donde el análisis de Duncan determino que el mejor tratamiento lo presento a una temperatura de 120°C.
I. INTRODUCCIÓN
Es necesario realizar una evaluación de procesos tecnológicos para la industrialización de la semilla de palta (Persea americana); de esta manera se estaría utilizando la semilla que en la actualidad constituye un descarte de los procesos de elaboración de pulpas, aceite o de consumo familiar. La semilla de palta ofrece aceite, proteína, almidón y pigmentos; con los ocho aminoácidos indispensables, contiene niveles bastante adecuados de ellos; Sin embargo contiene taninos, estos actúan adversamente sobre la posibilidad de su utilización y son capaces de unirse a enzimas, proteínas, polisacáridos, ácidos nucleicos, esteroides y formar complejos con el hierro del alimento, dificultando la digestión de los nutrientes. Los taninos pueden tener efectos positivos y negativos según la concentración en la que se encuentren, en altas concentraciones 5%-10% de la materia seca reducen la digestibilidad de la materia orgánica, la fibra, las proteínas y los carbohidratos, en moderada y baja concentración 2%-4% de taninos en la materia seca su efecto es beneficioso (Acosta y Hernández, 2012), es por ello que es necesario disminuir la cantidad de esta sustancia.
Para que al final se pueda generar conocimiento sobre los parámetros del proceso tecnológico (temperatura ) a la cual se genera la degradación de los taninos presentes en la semilla, permitiendo así obtener una harina adecuada para el consumo humano y disponer su utilización industrial como suplemento de cereales, debido a que el contenido de macronutrientes en la semilla lo convierte en materia prima de interés para otros sistemas de producción, destaca el contenido de aminoácidos indispensables (por lo cual resulta un excelente suplemento para el maíz y el frijol) y el contenido de carbohidratos (Bressani et al. 2009). Así, el objetivo de la presente investigación fue evaluar el efecto de la temperatura de esterilización y de extrusión sobre la degradación de los taninos presentes en la semilla de palta; así como la determinación de las características físicas, composición química, módulo de finura y la cuantificación de los taninos totales de las muestras de la semilla de palta.
.
II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
2.1. LA PALTA (Persea americana)
El árbol de la palta (Persea americana) es originario de las regiones de centro américa (Carreras et al. 2007). Su fruto se conoce como palta, aguacate, avocado o abacate. Si bien en su región de origen se lo denomina aguacate, en los casos de Argentina, Chile, Perú y Uruguay recibe el nombre de palta, palabra que proviene del quechua, y es el nombre con el que se conoce a una etnia amerindia, los Paltas, que habitó en la provincia de Loja (Ecuador) y al norte de Perú (Flores et al. 2009).
La palta es un fruto climatérico, la cual después de haber alcanzado su madurez fisiológica (fruto sazón, para corte), manifiesta altas tasas de respiración y etileno.
Esto significa que después de cosechado tendrá una degradación de los tejidos vivos a una tasa elevada, acompañada de cambios internos acelerados e irreversibles; no madura en el árbol y alcanza su madurez a los 13 días en promedio después de haber sido cortadas (Sánchez, 2004).
Carreras et al. (2007) mencionan que la palta es una fruta muy versátil, que se utiliza en variedad de formas, desde refrescantes jugos, salsas picantes, saludables ensaladas y ricos postres. Es combinable con cítricos, vegetales frescos y mariscos. La palta tiene muchas propiedades a favor de la salud, como el hecho de bajar el colesterol, asimismo se emplea en la elaboración de productos de belleza como champú y jabones. Además de la materia grasa se puede extraer un aceite utilizado en la industria farmacéutica y cosmética como base de máscaras de belleza y cremas, que dan elasticidad a la piel.
Figura 1. La palta.
Fuente: Méndez y Rodríguez (2011)
Fruto Hass Fruto Fuerte
Distribución geográfica 2.1.1.
El Perú se encuentra dentro de los diez principales productores mundiales de palta como se puede observar en la siguiente figura el % respecto al total mundial.
Figura 2. Principales países de producción de palta Fuente: FAOSTAT (2010)
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.
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 9 los restantes meses. El Perú produce principalmente palta Fuerte, Hass, Criolla y Naval. (Cornejo et al., 2010)
Figura 3. Principales zonas productoras de palta en el Perú Fuente: MINAG (2005)
En la siguiente tabla se muestra los rendimientos de los cultivos de palta en el distrito de Pariahuanca respecto al rendimiento nacional y regional.
Tabla 1. Rendimiento promedio de palta por hectárea
CULTIVO RENDIMIENTO PROMEDIO (Kg/Ha)
Nacional Región Junín Pariahuanca
Hass 17000 15000 5000
Fuerte 19000 14000 7000
Fuente: MINAG (2011)
Composición química 2.1.2.
El fruto de la palta no solo se destaca por su delicado sabor, sino por su valor nutricional, ya que proporciona al organismo de 150 a 300 calorías por cada 100 g comestibles (Carreras et al., 2007). Es un alimento saludable, y a pesar de contener un porcentaje importante de agua, su principal nutriente es la grasa, 75% monoinsaturada del tipo oleico (omega 9) el mismo del aceite de olivo, además el linoleíco y el palmítico. La
relación de ácidos grasos insaturados a saturados es alta (entre 6 y 8) por lo que comparado con otros frutos es de fácil digestión y rápida asimilación.
Otro nutriente importante a destacar es su contenido de la vitamina E, esta vitamina nos protege de los radicales libres ya que neutraliza los procesos de oxidación dañinos, a los que nos exponemos con la contaminación ambiental, tabaquismo, frituras de los alimentos y otros (Cornejo et al., 2010).
Tabla 2. Composición química de palta Hass (100g de Palta)
Componente Contenido Componente Contenido
Agua 75 g Vitamina B6 0.45 mg
Fibra 1.6 g Niacina 1.6 mg
Proteínas 1.7 g Ácido
Pantotenico
1 mg
Hidratos de carbono 5.9 g Biotina 10 ug
Grasas 15.4 g Ácido Fólico 32 ug
Aceites saturados 2.2 g Calcio 10 mg
Aceites
monoinsaturados
8.9 g Hierro 1.06 mg
Aceites
Polinsaturados
1.7 g Fósforo 40 mg
Vitamina A 85 ug Sodio 4 mg
Vitamina D 10 ug Potasio 463 mg
Vitamina E 3 mg Magnesio 41 mg
Vitamina C 14 mg Cobre 0.35 mg
Vitamina K 8 ug Azufre 25 mg
Vitamina B1 0.11 mg Cloro 10 mg
Vitamina B2 0.2 mg Calorías 160
Fuente: Carreras et al., (2007)
La composición química convierte a la palta en un alimento muy recomendable para la dieta humana y que además durante el crecimiento y desarrollo de este fruto se produce un aumento significativo del contenido
en aceite, que puede alcanzar el 20% del peso fresco en algunas variedades (Pérez de los Cobos et al., 2012).
Tabla 3. Composición química de palta Fuerte y Hass
COMPOSICIÓN FUERTE HASS
Peso del fruto 256 g 200 g
Humedad (g/100g) 65.7 68.4
Proteína (g/100g) 1.51 1.8
Grasa (g/100g) 26.6 20.0
Carbohidratos (g/100g) 4.62 7.8
Cenizas (g/100g) 1.60 1.20
Fuente: Cornejo et al., (2010)
Componentes estructurales del fruto 2.1.3.
La palta es un fruto (baya) con una corteza desde fina y sensible a gruesa, granulosa y resistente, el color varia de verde a violáceo oscuro, pudiendo tener una forma ovoide, esférica o piriforme y el peso oscila entre 50 g a 3 kg dependiendo de la variedad, en cuanto al tamaño variable que se presenta son debidas principalmente a diferencias en la tasa de división celular durante el desarrollo del fruto (Pérez de los Cobos et al., 2012). Por ende las características físicas presentes en el fruto varían relativamente según la variedad al cual pertenecen.
Tabla 4. Características físicas promedio de variedades de Palta Variedad Longitud
(mm)
Diámetro (mm)
Forma Peso (g)
Cáscara (mm)
Hass 88,6 66,4 Ovoide 197,0 1,45
Fuerte 119,5 76,2 Piriforme 334,1 0,84 Trinidad 99,4 90,1 Esférico 410,2 0,72 Lorena 128,9 94,5 Piriforme 457,6 0,85 Fuente: Rojas et al., (2004)
Bressani (2009) reporta que la baya contiene un mesocarpio y endocarpio carnoso que contiene una sola semilla. En la palta el pericarpio está
formado de tres capas: exocarpio (cáscara), mesocarpio (pulpa) y endocarpio junto a la cubierta seminal. El endocarpio se compone de pocas capas de parénquima de células aplanadas tangencialmente que a menudo se adhieren a la testa (Barrientos et al., 1996).
Figura 4. Partes del fruto.
Fuente: Barrientos (1996)
2.2. LA SEMILLA DE PALTA
La semilla juega un papel muy importante en el desarrollo del fruto y existe una relación entre el tamaño de la semilla y el tamaño final del fruto (Pérez de los Cobos, 2012).
Componentes de la semilla 2.2.1.
Barrientos et al., (1996) mencionan que la semilla de Palta está compuesta por cubierta seminal y embrión, carente de endospermo en la madurez.
Las células del parénquima, en las semillas, almacenan almidón (gránulos fundidos o agrietados en cotiledones y en el endospermo), proteínas (esferas o cuerpos pequeños e irregulares), o aceites (elaioplastos o en esferosomas), además el almidón después de una tinción con yodo presenta una coloración azul a violeta, en cambio las proteínas se tiñen de color amarillo, los lípidos se tiñen de rojo con el Sudán III y el Sudán IV;
cuando hay taninos, éstos se tiñen de color amarillo, rojo o café con
safranina, es típico encontrarlos en color fuerte y en gran cantidad y pueden estar localizados en células alargadas llamadas sacos de taninos (García et al., 1999).
Figura 5. Semilla de aguacate (Hass).
Fuente: García et al., (1999)
García et al., (1999) señalan que macroscópicamente la semilla de aguacate está compuesta de tres capas (Figura. 3) correspondientes a cubiertas seminales (a), cotiledones (b) y eje embrionario (c).
a. Cubierta seminal
En las observaciones bajo microscopio compuesto, de los tejidos se distinguió que las cubiertas seminales consta de algunas células aplanadas tangencialmente que provienen probablemente del endocarpio (a); esclerénquima (b), bajo el cual existen sacos de taninos (c) y por último el parénquima (d) (García et al., 1999).
Figura 6. Cubierta seminal de semilla de palta variedad Hass.
Fuente: García et al., (1999)
Cuando las cubiertas seminales se marchitan o se vuelven de color café, dejan de crecer ya que es el indicativo de que se corta el abastecimiento de nutrientes hacia la semilla, esto también es utilizado como indicativo de madurez del fruto de aguacate. El color lo dan los taninos que se encuentran en la cubierta seminal; el estrato más exterior de la cubierta seminal externa (testa) consiste de una a cinco capas de esclerénquima que son de forma irregular, con pared celular fuertemente punteada y lignificada, y con suberina en la lámina media. Por abajo del esclerénquima hay una capa de células irregulares que están llenas de taninos, por abajo de éstas, hay algunas capas de células pequeñas de parénquima (Barrientos et al.1996). Además Bressani (2009) indica que en la cubierta seminal se observaron sacos de taninos de color café a rojo.
b. Cotiledones
En relación a los cotiledones García et al., (1999) reportaron que las células del parénquima se observaron en la microscopia óptica llenas de almidón (a) (gránulos de color azul violeta y unas pocas gotas de grasa (b) (esferas de color ámbar) y proteínas (cuerpos irregulares de tamaño pequeño en color azul).
Figura 7. Cotiledón de semilla de palta variedad Hass.
Fuente: García et al., (1999)
c. Eje embrionario
García et al., (1999) encontraron que en el eje embrionario los gránulos de almidón (a) fueron más pequeños (aproximadamente 3
veces) y en menor cantidad que en los cotiledones (gránulos de color azul) pero la grasa (b) (glóbulos de color ámbar) se observó en estructuras más grandes y en mayor cantidad.
Figura 8. Eje embrionario de semilla de palta variedad Hass.
Fuente: García et al., (1999)
Composición química 2.2.2.
El porcentaje que representa la semilla de la palta frente al fruto de acuerdo a Bressani (2009) esta se encuentra entre el 12% – 28% del peso de la fruta, dependiendo de la variedad. Este rango contiene todos los valores informados por otros autores. El nivel de almidón en la semilla, se incrementa durante el proceso de madurez del fruto, llegando en el caso de palta Hass constituir el 30% de la semilla (Undurraga et al., 2008).
Tabla 5. Composición química de la semilla de la palta Fuerte en base húmeda por cada 100g
Composición Porcentaje (%)
Agua 56.04 ± 2.58 %
Lípidos 1.87 ± 0.31%
Proteína 1.95 ± 0.16
cenizas 1.87 ± 0.24
Fibra 5.10 ± 1.11
carbohidratos 33.17 ± 2.73%
Fuente: Bora et al., (2001)
a. Contenido de aminoácidos
Los primeros ocho aminoácidos son los aminoácidos indispensables y la semilla de aguacate contiene niveles bastante adecuados de ellos.
Tabla 6. Contenido de aminoácidos en la semilla de palta (g/100g proteína)
Aminoácidos Hass
Valina 5.41
Isoleucina 3.97
Treonina 3.83
Triptófano 0.60
Fenilalanina 5.33
Leucina 7.27
Lisina 6.22
Metionina 1.90
Histidina 1.99
Acido Aspártico 9.72
Serina 5.88
Acido Glutámico 12.93
Prolina 4.70
Glicina 5.00
Alanina 5.61
Cisteína 1.32
Tirosina 2.85
Arginina 7.56
% Proteína 4.27
Fuente: Bressani et al., (2009)
b. Contenido de minerales
Sobre la cantidad de algunos microelementos (mg/100g) que se encuentran en la semilla de palta variedad Hass Bressani et al.,
(2009) reportan que contiene 5.53 ± 0.66 de hierro, 0.54 ± 0.19 de cobre, 0.29 ± 0.11 de manganeso y 0.96 ± 0.30 de zinc
c. Contenido de ácidos grasos
La semilla de palta contiene en base seca entre 4 a 5% de aceite.
Estas son cantidades relativamente pequeñas, sin embargo, es de interés práctico conocer más sobre este recurso.
Tabla 7. Contenido de ácidos grasos (%) en el aceite de la semilla de la palta
Ácidos Grasos Hass
Mirístico (C14:0) 8.16
Palmítico (C16:0) 24.10
Esteárico (C18:0) 5.87
Oleico (C18:1) 3.62
Linoléico (C18:2) 1.23
Linolénico (C18:3) 2.68
Fuente: Bressani et al., (2009)
El Ácido Palmítico es el principal ácido graso del aceite de la semilla de palta. Por otro lado utilizando la pulpa y la semilla de la variedad Fuerte.
Tabla 8. Contenido de ácidos grasos entre la pulpa y la semilla de la palta variedad Fuerte
Composición Pulpa (%) Semilla (%) Ácidos grasos saturados 22.93 32.49 Ácidos grasos monoinsaturados 67.43 20.71 Ácidos grasos poliinsaturados 9.61 46.73
linoléico (C18:2) 9.14 38.9
Linolénico (C18:3) 0.46 6.57
Fuente: Bressani et al., (2009)
Bora et al., (2001) indicaron que la pulpa contenía 15.39 % de aceite y la semilla 1.87% en base húmeda, señalando que por HPLC había 22 ácidos grasos en el aceite de pulpa y 27 en el aceite de la semilla. También habría diferencia en el contenido de ácidos grasos mono insaturados y poliinsaturados entre la pulpa y la semilla.
Contenido de polifenoles y Taninos Totales 2.2.3.
La semilla es sumamente rica en taninos lo que hace que la semilla de palta tome un color rojo al ser cortada, el contenido de polifenoles varia con niveles altos, así como de taninos y todos tienen relativamente buena capacidad antioxidante, (Bressani et al., 2009). Llegando a representar la cantidad de tanino un 13,6% (Undurraga et al., 2008).
Los datos recabados para polifenoles totales en función al catecol y los taninos totales en función al acido tánico en base seca que encuentra presente en dos variedades de la palta se describen en la Tabla siguiente:
Tabla 9. Contenido de polifenoles y taninos en semillas de Palta Variedades Polifenoles totales
(mg Catecol /100 g)
Taninos
(mg acido tánico/ 100g)
Hass 602,5 ± 278.51 332,82 ± 61.49
Panchoy 568,44 ± 39.90 414,69 ± 58.15
Shupte 1028,13± 173,94 313,08 ± 31,96
Fuente: Bressani et al., (2009)
Toxicidad de la semilla 2.2.4.
La semilla de palta posee algunos principios antinutricionales como ácido cianhídrico, glucósidos cianogénicos, polifenoles condensados y 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 (Undurraga et al., 2008). Al respecto Bressani et al., (2009) sugieren que se continúe estudiando sobre la toxicidad de la semilla, ya que esta es altamente tóxica
para la rata de laboratorio que consumieron semilla seca y/o fresca molida y triturada ; no fue posible detoxificarla por procesos comunes de laboratorio como cocción y desafortunadamente no llegaron a demostrar como detoxificarla. Los taninos tienen efectos nutricionales adversos.
Pueden inhibir las enzimas digestivas y forman complejos con las membranas mucosas, lo cual resulta en el aumento de pérdidas endógenas y en daños a las mismas. Los complejos taninos-proteína son insolubles y esto disminuye la digestibilidad de las proteínas (Goyoaga, 2005). En conjunto, decrece la digestibilidad de los nutrientes nitrogenados y en menor medida la de la energía. Acosta y Hernández (2012) indican que en el intestino delgado, las enzimas digestivas permiten aprovechar los nutrientes. Dichas enzimas degradan las proteínas y los glúcidos en aminoácidos y glucosa u otros monosacáridos, respectivamente. Los taninos, sin embargo, interfieren uniéndose a las enzimas no permitiendo realizar el proceso anterior. En base a esto, a los taninos se les considera sustancias antinutritivas ya que en elevadas concentraciones pueden limitar la absorción de algunos nutrientes como el hierro, formando complejos insolubles en agua que no pueden ser absorbidos en el epitelio intestinal, limitando así el máximo aprovechamiento del alimento. Además afectan la calidad nutricional al reducir el valor biológico y la palatabilidad, precipitan las proteínas y aumentan la excreción de nitrógeno fecal.
Los taninos pueden tener efectos positivos y negativos según la concentración en la que se encuentren; en altas concentraciones, 5%-10%
de la materia seca, reducen la digestibilidad de la materia orgánica, la fibra, las proteínas, y los carbohidratos. En moderada y baja concentración, 2%- 4% de taninos en la materia seca, su efecto es beneficios (Acosta y Hernández ,2012). Al respecto Pahua et al., (2006) señala que el análisis fitoquímico de la semilla de palta mostro presencia de taninos, la dosis letal media (DL50) tuvo un valor mayor a 2000 mg/kg, lo que corresponde a un producto ligeramente toxico, este estudio fue realizado en la semilla de la palta de variedad Hass.
El consumo de taninos condensados puede ser positivo para la salud, ya que son moléculas que actúan como agentes anticancerígenos, antimicrobianos, antidiarreicos, antihipertensivos, antiinflamatorios, etc.
Pero también están relacionados con procesos cancerígenos y hepatotoxicidad, además de poseer una actividad antinutricional, ya que provocan daños en la mucosa gastrointestinal, excreción de cationes y proteínas, etc. Estos polifenoles interaccionan con proteínas muy diversas:
enzimas, toxinas, hormonas, etc., y producen efectos tanto beneficiosos como perjudiciales para la salud .Por otra parte, también se ha observado que con la ingestión habitual de grandes cantidades de taninos se incrementa el riesgo de padecer enfermedades tumorales. Efecto cancerígeno de los taninos es debido a la irritación y daño celular, más que a la mutagénesis del ADN. Otros efectos adversos que las proantocianidinas pueden producir son: anemia hemolítica, trombocitopenia, hepatitis, fiebre, reacciones de la piel o deficiencia renal aguda (Goyoaga, 2005).
Usos de la semilla 2.2.5.
Aldana et al., (2010) indica que la palta, presenta una variada posibilidad de usos como productos industrializados, señalándose entre otros los siguientes: pulpas como base para productos para untar, tantas frescas, refrigeradas o congeladas, mitades o cubos congelados, aceite para culinaria y la industria cosmética. Cabe señalar que en la industrialización de estos productos se ocupa la parte comestible, desechándose la cascara y la semilla. Al respecto Bressani et al., (2009) menciona que la industrialización del aguacate da origen a dos subproductos, la semilla y la cáscara, estos llegan a representar un total del 25 al 40% del peso del fruto contribuyendo más la semilla.
Sin embargo, para que estos productos (cáscara y semilla) puedan ser consumidos por el ser humano deben estudiarse los factores de riesgo, así como una posible actividad farmacológica (Pahua et al., 2006). Desde el punto de vista nutricional la semilla contiene sustancias tóxicas que no fue posible eliminar. Sin embargo, desde el punto de vista químico ofrece aceite, proteína, almidón y pigmentos; con los ocho aminoácidos indispensables y la semilla de palta contiene niveles bastante adecuados de ellos. Llama la atención el contenido de triptófano (0.45 – 1.96 mg/100 g proteína), lo cual puede ser problema de hidrólisis. Sin embargo, el nivel de
lisina es bastante adecuado. Así mismo, el contenido de aminoácidos azufrados se ve atractivo. En el primer caso (triptófano y lisina) de ser cierto podría constituir un excelente suplemento al maíz que es deficiente en esos dos aminoácidos. Así mismo, los altos niveles de azufrados hacen este recurso sea un buen suplemento para la proteína del frijol deficiente en metionina. Es un aspecto que vale la pena estudiarlo un poco más profundo (Bressani et al., 2009).
De acuerdo a Undurraga et al., (2008) la semilla de palta es potencial fuente de almidón, debido a su contenido cercano al 30%. Señalando además, 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. Entonces la semilla de la palta es una fracción que puede tener aplicaciones útiles y sobre esto los autores Olaeta et al., (2007) informaron sobre el procesamiento de la semilla de palta realizando la mezcla con maíz procesado por extrusión. La mezcla fue de 40/60% semilla de aguacate/maíz. Informaron no tener dificultad en el procesamiento por extrusión. Los productos obtenidos se veían aceptables en apariencia pero no fueron sometidos a una evaluación biológica a pesar de que se ha informado de la toxicidad de la semilla de la palta. Es un tema que amerita más estudios.
2.3. TANINOS
Según Romero et al., (2000) el término tanino, se utiliza para distinguir compuestos naturales de alto peso molecular 500 a 25000 (Da) con gran número de polifenoles hidroxilados que pueden ligarse a proteínas y otras moléculas.
Incluso llegando a un peso molecular de 3000 Da que pueden contener otros grupos funcionales 1 o 2 por 100 Da con los que se une a otras macromoléculas de manera inespecífica (Goyoaga, 2005). Los fenoles tiene la capacidad de formar enlaces de hidrogeno con otras moléculas interactuando entre el hidrogeno del ácido fenólico y el centro básico (carga negativa) de otra molécula. Esta propiedad es importante en la biosíntesis de taninos y de interacción tanino con otros sustratos. Los taninos son compuestos que no solo poseen un elevado peso
molecular, sino además presentan suficientes grupos hidroxilo unidos a estructuras fenólicas que les permiten tener la característica de formar complejos con proteínas, minerales y otras macromoléculas (Reed, 2010).
Si bien los taninos no son idénticos en todos los vegetales ya que difieren en cuanto a su composición y a sus propiedades químicas especiales según la especie botánica de la que proceden, presentan un cierto número de propiedades comunes que se resumen a continuación de acuerdo con Peña (2007):
La mayor parte son compuestos no cristalizables, de naturaleza coloidal y dotada de propiedades astringentes.
Son solubles en agua y alcohol; sus soluciones acuosas tienen carácter ligeramente ácido.
Los taninos degradan antes de fundir.
Forman con las proteínas combinaciones insolubles e imputrescibles, particularidad que es usada en la industria de curtidos.
Las soluciones de tanino se oxidan al contacto con el aire. La tendencia a la oxidación se manifiesta cuando el pH sube por encima de 6. Esta oxidación es máxima en ciertos taninos como el castaño y mínima en otros como el quebracho y el zumaque.
Sus soluciones son precipitadas por diversas sustancias básicas como los alcaloides.
Los taninos forman complejos con proteínas, carbohidratos y otros polímeros del alimento, que son capaces de precipitar alcaloides, gelatinas y otras proteínas en soluciones acuosas (Chaparro, 2009). Además Acosta y Hernández (2012) mencionan que los taninos son sustancias vegetales, inodoras, amargas y astringentes (producen sequedad en la mucosa bucal); constituyen un grupo heterogéneo de compuestos poliméricos polifenólicos, solubles en agua, alcohol y acetona. Reaccionan con el cloruro férrico y otras sales y se oxidan al contacto con el aire. Los taninos se producen en la corteza, frutos, hojas, raíces y semillas de una gran variedad de vegetales; se originan como resultado de las funciones fisiológicas de las plantas y como respuesta al ataque de predadores.
Clasificación y estructura química 2.3.1.
Un tipo particular de compuestos polifenólicos, son los taninos. Según Vázquez et al., (2012) se han identificado más de 4000 compuestos polifenólicos, las cuales se han dividido en dos grandes grupos: los flavonoides y los no flavonoides. Ambos grupos, flavonoides y no flavonoides, se pueden encontrar formando compuestos de muy alto peso molecular (>500uma), llamados, en ambos casos, taninos. Sin embargo, cada grupo origina un tipo específico de taninos: los no flavonoides polimerizan para formar taninos hidrolizables, mientras que ciertos flavonoides, al polimerizar, forman taninos condensados (Cheynier, 2005).
Tabla 10. Estructura química de compuestos polifenólicos no flavonoides.
Clase Esqueleto
químico
Estructura básica
Fenoles simples C6
Benzoquinonas C6
Ácidos fenólicos C6 -C1
Acetofenonas C6 -C2
Ácido hidroxicinamico C6 -C3
Naftoquinonas
C6 -C4
Estilbenos
C6 -C2 -C6
Taninos hidrolizables (unidades de ácido gálico o elágico unidos a
carbohidratos)
Estructuras variadas
Fuente: Vázquez et al., (2012)
Los no flavonoides incluyen a las moléculas más sencillas, como los ácidos fenólicos con esqueletos químicos de seis carbonos (C6), ligados o no con esqueletos de dos hasta cuatro carbonos (C6-C4). Ejemplos más complejos de compuestos no flavonoides son aquellos cuyos esqueletos poseen su porción C6 unida a porciones C2 y a otro anillo C6, como en el caso de los estilbenos, galotaninos o elagitaninos. Estos últimos son conocidos como taninos hidrolizables, los más complejos de los fenoles no flavonoides.
Tabla 11. Estructura química de compuestos polifenólicos flavonoides.
Clase Estructura básica
Antocianidina
Chalcones
Dihidroflavonoides
Flavanol
Flavones
Flavanonas
Taninos condensados
Estructura común
Fuente: Vázquez et al., (2012)
En la tabla 10 se muestran los subgrupos en que son divididos los compuestos no flavonoides. Además, los hidrógenos de carbono en los esqueletos básicos pueden ser sustituidos por grupos hidroxilo o carboxilo, dando lugar a compuestos específicos como el ácido gálico (ácido fenólico sustituido por tres grupos oxidrilo).
Los polifenoles flavonoides que se muestran en la tabla 11 tienen un esqueleto químico que consta de tres porciones: dos anillos aromáticos y un anillo heterocíclico oxigenado (C6-C3-C6). Los flavonoides conforman el grupo más variado estructuralmente, debido a que su esqueleto base tiene numerosas posibilidades de sustitución por grupos hidroxilo (-OH), metoxilo (-O-CH3), acilo (-CO), y glucósidos. Algunos compuestos flavonoides y sus estructuras químicas básicas se muestran en la Figura 8.
Al igual que en los no flavonoides, las variadas posibilidades de sustitución del esqueleto flavonoide originan polifenoles específicos.
a. Taninos condensados
Los taninos condensados o proantocianidinas, provienen de la esterificación de compuestos polifenólicos flavonoides, como las catequinas o flavan-3-ol y leucoantocianidina o flavan-3-4-diol; así como con carbohidratos y trazas de amino e amino ácidos (Vázquez et al., 2012).
La estructura básica de los taninos condensados se presenta en la figura 9 y la estructura química en la figura 10.
Figura 9. Estructura básica de los taninos condensados.
Fuente: Samil et al., (2005)
Figura 10. Estructura química de las proantocianidinas.
Fuente: Samil et al., (2005)
Por otro lado, los taninos condensados (proantocianidinas) son polímeros, no susceptibles a hidrólisis pero pueden ser degradados oxidativamente en ácidos fuertes para producir antocianidinas.
Existen reportes sobre su degradación en los procesos de fermentación anaeróbica (Chaparro, 2009).
b. Taninos hidrolizables
Estos taninos son más pequeños que los condensados y son hidrolizados con mayor facilidad (Chaparro, 2009). Según Acosta y Hernández (2012) son polímeros constituidos por monosacáridos (especialmente glucosa), esterificados en una o varias posiciones, en particular con ácido gálico y el elágico. Pueden ser hidrolizados por ácidos, álcalis y enzimas. Vázquez et al., (2012) señalan que los taninos hidrolizables, como los galotaninos o elagitaninos, provienen de la esterificación de compuestos polifenólicos no flavonoides, como el ácido gálico (ácido 3, 4,5-trihidroxibenzoico) o elágico, respectivamente. Además respecto a los taninos elágicos Acosta y Hernández (2012) indican que el ácido fenólico es el hexahidroxidifenico (HHDP) y sus derivados de oxidación como dehidrohexahidroxidifénico, ácido quebúlico, etc. El nombre de taninos elágicos es impropio porque en ningún tanino natural se ha
encontrado como unidad estructural el ácido elágico como se creía antes, sino que se produce por una doble lactonizacion del ácido hexahidroxidifenico en la manipulación de los taninos (Acosta y Hernández, 2012).
Figura 11. Unidades estructurales de los taninos hidrolizables.
Fuente: Acosta y Hernández (2012).
Goyoaga (2005) reporta que los taninos hidrolizables son ésteres de un poliol, generalmente glucosa, y un ácido fenólico como el ácido gálico (galotánicos) o un ácido fenólico más complejo como el ácido hexahidroxidifénico (elagitaninos). Los galotánicos se hidrolizan en presencia de ácidos, bases o enzimas, y liberan glucosa y ácido gálico, mientras que los elagitaninos liberan glucosa, ácido elágico y ácido gálico. El ácido hexahidroxidifénico de los elagitaninos sufre una lactonización para formar ácido elágico. Estos taninos se encuentran en escasa proporción en los alimentos de origen vegetal, aunque suelen estar en bayas como fresas, frambuesas o moras
Galotaninos + H2O ácido gálico + glucosa
Elagitaninos + H2O ácido elágico + ácido gálico + glucosa
Por último, Vázquez et al., (2012) señalan que la clasificación de los taninos es posible que empiece a desvanecerse, ya que estudios señalan, por ejemplo, que algunas proantocianidinas presentes en semillas de uvas pueden unirse también a porciones monoméricas de taninos hidrolizables, como el ácido gálico. De esta manera nace la importancia de llevar a cabo constantes investigaciones para la identificación de las estructuras de los taninos en vegetales, ya que su estructura química condiciona su actividad biológica (Goncalves et al., 2011) y su afinidad por ciertas moléculas del organismo (Cala et al., 2010).
Extracción de taninos 2.3.2.
Los taninos se extraen con solventes orgánicos como el metanol, el etanol y la acetona; el solvente que ofrece mejores resultados de extracción fue la mezcla de 70% de acetona y 30% de agua, la cual da resultado más efectiva; sin embargo la acetona inhibe la interacción tanino-proteína, esto puede ser una limitación si se realizan ensayos de precipitación de proteínas (Romero et al., 2000). Además la principal función química de los taninos, está representada por un grupo hidroxilo unido a un núcleo bencénico que posee un carácter ácido débil, siendo solubles en agua y otros disolventes orgánicos como metanol (Peña ,2007)
Los taninos están constituidos por grandes moléculas cuyas soluciones acuosas son generalmente coloidales y tienden a flocular. Son capaces de precipitar alcaloides, gelatinas y otras proteínas en soluciones acuosas (Romero et al., 2000).
Cuantificación de compuestos fenólicos 2.3.3.
Según Lastra et al., (2000) la cuantificación de Taninos Totales mediante el método espectrofotométrico del extracto hidroalcohólico, consta de dos etapas: la etapa A donde se cuantifican los polifenoles totales en el extracto hidroalcohólico y la etapa B donde se cuantifican los polifenoles residuales después del secuestro de los taninos con gelatina. La determinación del contenido de taninos en el extracto hidroalcohólico, se
realiza utilizando la espectrofotometría ultravioleta-visible.; resultando así de la diferencia de las cantidades de la etapa A y etapa B los Taninos Totales.
a) Método espectrofotométrico para la cuantificación de taninos
Este método se basa en la reacción de los compuestos fenólicos con el reactivo de Folin (tungstofosfomolíbdico) y el carbonato de sodio al 20%, el cual produce un complejo de color azul, cuya extinción es medida a 700 nm, determinando el contenido total de fenoles.
Posteriormente se utiliza una solución de gelatina al 4 % para garantizar el secuestro de los taninos, obteniéndose de la diferencia de ambas determinaciones el porcentaje de taninos reportados como ácido tánico.
El ácido tánico está compuesto de glucosa y acido fenólico y su fórmula es C27H24O18.
Figura 12. Estructura del ácido tánico.
Fuente: Rodríguez y Gonzales (2011)
2.4. EXTRUSIÓN
La extrusión o cocido por extrusión de los alimentos es un proceso tecnológico mixto, por el cual diversos biopolímeros o ingredientes alimenticios son mezclados, transportados y termoformados en un sistema de baja humedad (por
lo general inferior al 18 %), a temperaturas elevadas y a presiones altas (10-20 MPa), durante un tiempo corto (15-16 segundos), utilizando fuerzas de cizallamiento muy elevadas originadas por un tornillo sinfín (Gil y Ruiz, 2010).
Además Zúñiga (2005) señala que el cocimiento por extrusión, en alimentos ha sido definido como el proceso por el cual materiales húmedos, almidonosos y/o proteicos son plastificados y cocidos en un tubo por una combinación de presión, calor y esfuerzo mecánico.
Porta (1993) señala que una vez que se obtiene el producto extruido procedente de una extrusión en húmedo, es necesario secarlo, puesto que sale de la extrusora a un nivel de humedad del 22-30%. El producto se seca mediante una corriente de aire caliente hasta conseguir una humedad final entre 7-12%. En la extrusión de cereales o piensos el producto se ha ido humedeciendo hasta alcanzar una humedad entre el 22-30% y la temperatura se va incrementando por la transformación de la energía mecánica en calor en el mismo cañón del extruder, por la configuración del extruder que asegura las condiciones de fricción y cizallamiento adecuado. El agua es sometida a temperaturas muy superiores a las de su vaporización, pero permanece en estado líquido porque se encuentra sometida a elevadas presiones (varias decenas de atmósferas). En el momento en que el producto sale por el agujero de la matriz, el agua que está íntimamente mezclada con el producto sufre un brusco cambio de presión y se evapora instantáneamente. Es por ello que el producto sufre una expansión y las cadenas proteicas así como las de almidón son modificadas, aumentando la superficie y haciéndose más atacable por los enzimas, con lo que el producto se hace más digestible.
Efecto de la extrusión sobre los nutrientes 2.4.1.
Zúñiga (2005) señala que los extrusores en la industria alimentaria realizan las siguientes funciones:
Mezclar y homogenizar materias primas
Cocer para:
Desnaturalización de proteínas
Gelatinización de carbohidratos (principalmente el almidón)
Producción de sabores y colores
Reducción de factores antinutricionales
Crear textura a través de presión, flujo e intercambio de calor
Crear formas
El extruido causa pérdidas en el valor nutritivo de las proteínas debido a reacciones maillard, reacciones de oxidación delos lípidos y destrucción térmica de vitaminas pero los datos disponibles indican que el grado de deterioro de los alimentos no es mayor que el de otros procesos como la esterilización (Gil y Ruiz, 2010).
a) Efecto de la extrusión sobre los almidones
El almidón es un hidrato de carbono que se encuentra principalmente en los cereales, tubérculos y otras semillas. Al igual que la celulosa, es un polímero de glucosa, con la diferencia de que en el almidón las moléculas de glucosa están ligadas por un enlace α 1-4 en lugar del β 1-4 de la celulosa Cuando el almidón se trata en agua caliente aparecen dos fracciones, el componente más soluble la amilasa que se disuelve y la amilopectina que permanece insoluble (Valls, 1993).
Zúñiga (2012) señala que en el proceso de extrusión, el gránulo de almidón absorbe agua y en el instante de salida de la matriz de la extrusora, el agua sometida a presión pasa a la forma de vapor y el almidón sufre un proceso de alineamiento, rizado y rotura, la gelatinización del almidón es un proceso que ocurre en presencia de agua y altas temperaturas (>65°C), la estructura nativa del granulo (semicristalina) se hincha, absorbiendo agua, y luego se rompe, escapando polímeros (amilosa).
Figura 13: Transiciones de fase en el almidón.
Fuente: Zúñiga (2012) Gránulo de almidón
Tiempo de calentamiento, hinchamiento, imbibición de agua
b) Efecto de la extrusión sobre las grasas
El aceite que contiene un producto al ser extruido sufre un proceso de emulsión debido a la fuerte presión a que son sometidas las finas gotas de grasa y son recubiertas por los almidones y proteínas, quedando la grasa encapsulada. La grasa al ser emulsionada es más atacable por los jugos digestivos, aumentando por tanto la energía del producto. Generalmente las lipasas y peroxidasas son inactivadas durante el proceso de extrusión en condiciones normales, mejorando la estabilidad posterior del producto (Valls, 1993).
No obstante parece que el contenido en lípidos disminuye tras un tratamiento de extrusión debido a las pérdidas en forma de aceite libre en el troquel y a la formación de complejos con amilosa o proteínas (Riaz, 2004).
c) Efecto de la extrusión sobre la proteína
Las moléculas se alinean a lo largo de la matriz. En ausencia de cantidades importantes de almidón, la cocción por extrusión reduce la solubilidad de la proteína cuando la temperatura aumenta. Existe un proceso por el cual a medida que la temperatura se va elevando, la proteína se va perjudicando. Muchas proteínas son desnaturalizadas y rotas por la extrusión y pierden por tanto sus propiedades funcionales.
En productos con elevado contenido en almidón, la proteína queda dentro de la matriz formada por el almidón, con lo que queda enredada y encapsulada. Sin embargo los enzimas digestivos del tracto intestinal disuelven la matriz de almidón, liberando la proteína (Valls, 1993).
Sin duda el cambio más importante que provoca la extrusión sobre las proteínas es la desnaturalización, pero no es el único, la extrusión causa una variación en la solubilidad de la proteína en agua, alteración de la textura, mejora de la digestibilidad y reducción de lisina (Riaz, 2004).
d) Efecto de la extrusión sobre la fibra
Por ejemplo para el caso del trigo se puede decir que la fibra del producto se solubiliza, incrementando la disponibilidad para su fermentación. Así por ejemplo cuando se extruye salvado el contenido en fibra soluble se incrementa significativamente. Varias observaciones indican que las paredes de las celulosas del producto extruido se adelgazaron y la superficie era más rugosa que la inicialmente de partida. Para conseguir efectos significativos sobre la fibra hay que procesar los productos bajo condiciones muy severas, cosa que no ocurre en condiciones de trabajo normales (Valls, 1993).
e) Efecto de la extrusión sobre las vitaminas
Cada vitamina tiene sus propias características de estabilidad durante los procesos térmicos. Los efectos en la estabilidad en las vitaminas durante la extrusión son complicados debido a la acción de la humedad, fricción y altas temperaturas y presiones. Las vitaminas liposolubles A, D y E, en general, son razonablemente estables durante la extrusión. El nivel de humedad del producto durante la extrusión tiene el mayor efecto sobre la retención de vitaminas. Como norma general, alto nivel de humedad en el proceso da más vitaminas retenidas. Las vitaminas hidrosolubles, como la vitamina C o del grupo B, pueden perder estabilidad durante la extrusión. La extrusión húmeda produce una pérdida de vitamina C y tiamina (Valls, 1993).
Las pérdidas en vitaminas de los alimentos extruidos son muy variables, dependen del tipo de alimento, de su contenido en agua y de la temperatura de tratamiento. Un ejemplo es la extrusión de cereales a 154ºC en la que el 95% de la tiamina se mantiene y las pérdidas en riboflavina, piridoxina, niacina y ácido fólico son poco relevantes. No obstante las pérdidas en vitamina C y beta-caroteno pueden llegar a ser de hasta el 50% (Riaz, 2004).
2.5. ESTERILIZACIÓN POR VAPOR A PRESIÓN
Según Gil y Ruiz (2010) en muchos alimentos, la esterilizacion clasica es llevada a cabo en autoclaves cerrados a 120°C durante 20 minutos (o mediante relaciones de temperatura y tiempo equivalente. Del mismo modo Gutiérrez (2008) señala que estos equipos emplean vapor de agua saturado, a una presión de 15 PSI lo que permite que la cámara alcance una temperatura de 120ºC -121°C. El tiempo de esterilización usualmente es de 15 minutos, sin embargo, en algunas oportunidades, dadas las características del material, es necesario variar el tiempo de esterilización. Cuando se utiliza este método es importante controlar en el autoclave la relación entre la temperatura, la presión y el tiempo de exposición, ya que éstos son factores críticos en el proceso. Sólo cuando el vapor se coloca bajo presión, es cuando su temperatura aumenta por encima de los 100ºC y esto permite alcanzar las temperaturas de esterilización (120ºC).
Entre las ventajas de este método de esterilización tenemos que no deja residuos, las autoclaves modernas son sencillas de manejar y es un método rápido de esterilización (Gutiérrez, 2008).
Efecto de la esterilización sobre los nutrientes 2.5.1.
La esterilización provoca cambios en el valor nutritivo y características sensoriales en el alimento, por lo que las mejoras en este proceso tecnológico van encaminadas a minimizar estos efectos no deseados (Hernández y Sastre, 1999). De acuerdo con Gil y Ruiz (2010) La esterilizacion por calor es el procedimiento mas efectiva para aumentar la vida util de los alimentos, ya que elimina todos los microorganismos vegetativos y elimina o inactiva las esporas bacterianas de forma practicamente total. Sin embargo, la esterilizacion afecta negativamente a muchos nutrientes, en particular a las vitaminas termolabiles, y al valor bilogico de las proteinas a causa de la perdida de aminoacidos disponibles que tiene lugar en las reacciones maillar. Tiene como contra partida que el calor aplicado conduce a la desnaturalización parcial o total de algunas proteínas, lo que conlleva en numerosas ocasiones un aumento de la digestibilidad de estas, pero también una disminución de la calidad nutritiva, principalmente por la pérdida de vitaminas y del valor bilógico,
por alteración o disminución de la biodisponibilidad de algunos aminoácidos esenciales como la lisina o la metionina.
Tabla 12. Principales efectos de la esterilización sobre los nutrientes
NUTRIENTES EFECTOS
Proteínas Destrucción de algunos aminoácidos, sobre todo los sulfurados.
Disminución de la digestibilidad de proteínas por formación de nuevos enlaces intra o intermoleculares entre proteínas o con otros componentes de los alimentos (pardeamiento no enzimático)
Glúcidos Perdida de la digestibilidad por reacciones de pardeamiento
Lípidos Alteraciones de tipo lipolítico, oxidativo y de polimerización.
Destrucción de ácidos grasos esenciales.
Aparición de aromas y sabores desagradables.
Vitaminas Perdidas de vitaminas, sobre todo C y algunos del complejo B.
Minerales En general, poco afectados, aunque en algunos casos se puede modificar su absorción de formación de complejos insolubles.
Fuente. Hernández y Sastre (1999)
2.6. EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS TANINOS
Se pueden clasificar los principios antinutritivos en dos tipos, dependiendo de la naturaleza del método a utilizar para su eliminación o reducción: termolábiles, los cuales desaparecen con algún tratamiento térmico, y los termoestables, los que no responden al tratamiento térmico (Elizalde et al., 2009).
La extrusión pero también el descascarillado y tratamientos térmicos, eliminan en gran parte los efectos negativos mencionados. Además la disminución de estos compuestos a altas temperaturas, puede ser ocasionada por la oxidación
degradativa, la cual parece ser acelerada con el incremento de la temperatura (Chaparro, 2009).
En algunos estudios se han observado reducciones de taninos condensados tras un tratamiento por calor y en otros por el contrario, se ha detectado un incremento de los mismos (Alonso et al., 2000; Marzo et al., 2004; mencionado por Goyoaga, 2005). El aumento podría estar causado por la modificación de la estructura celular, ya que los taninos se hacen más accesibles al análisis. Gracias a la liberación de los taninos que formaban complejos con proteínas y otros compuestos, disminuye su grado de polimerización (Goyoaga, 2005).
III. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1. LUGAR DE EJECUCIÓN
La presente investigación se desarrolló en:
El laboratorio de control de calidad-Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias-Universidad Nacional del Centro del Perú.
El laboratorio de análisis instrumental- Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias-Universidad Nacional del Centro del Perú.
La Empresa APROMAC S.A.- procesadora de harina de maca extruida
Museo de Historia Natural – Herbario San Marcos- Universidad Nacional Mayor San Marcos.
3.2. MATERIA PRIMA
Unidad experimental : Semilla de palta
Variedad : Palta fuerte
Procedencia : Distrito de Pariahuanca, localidad de Lampa Provincia de Huancayo (Junín)
Madurez : Comercial
3.3. EQUIPOS, MATERIALES Y REACTIVOS
Equipos utilizados 3.3.1.
Autoclave vertical, modelo VA-30 de procedencia. Hungría
Extrusora, Marca : Nacional ,agua 2-3 litros por hora, 40PSI
Molino de martillo, Marca : Nacional, capacidad:1500-2000 kg/h
Balanza Analítica, Marca: chaus, capacidad máx. 300.000g
Espectrofotómetro, Marca: Chimatzu, Modelo: UV 1601, Rango: Uv- Visible, 2nm de ancho de banda
Estufa de aire caliente, Marca: G.M modelo WSU 200, Alemania
