UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
TESIS
MÉTODOS DE EXTRACCIÓN Y MICROENCAPSULACIÓN DE ACEITE DE SEMILLAS DE CALABAZA (Cucúrbita ficifolia) Y ZAPALLO (Cucúrbita máxima), PARA MATRICES
NUTRICIONALMENTE ENRIQUECIDOS PRESENTADA POR:
CAJAHUARINGA TORRES, LIZBETH GISELA PORTA CHANCO, YAMELY KAREN PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
HUANCAYO - PERÚ
2023
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
“Año de la Unidad la Paz y el Desarrollo”
INFORME Nº
PARA: Dr. RODOLFO TELLO SAAVEDRA
Decano de la Facultad de INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS ASUNTO : Reporte de Similitud de Contenido (Turnitin)
FECHA : 05/09/2023
Mediante el presente me dirijo a usted, después de haber precedido a la verificación de similitud con el turnitin en cumplimiento a la ley universitaria Nº 30220, Estatuto de la UNCP, reglamento de investigación y al Código de Ética de investigación de la UNCP (Resolución Nº 2064-CU-2017), el resultado fue el siguiente:
TITULO DE LA TESIS TESISTA RESULTADO DE
SIMILITUD Métodos de
Extracción y
Microencapsulación de Aceite de Semillas de Calabaza
(Cucúrbita ficifolia) y Zapallo (Cucúrbita máxima), Para Matrices
Nutricionalmente Enriquecidos
………. ………..
Lo cuan adjunto el documento de visualización que se informa para los fines correspondiente; y haber alcanzado un porcentaje aceptable de acuerdo a la reglamentación (16% de similitud).
Atentamente:
LUIS ARTICA MALLQUI DNI: 19859836 0000-0002-0481-9262
PORTA CHANCO , Yamely Karen 16%
16 %
INDICE DE SIMILITUD
15 %
FUENTES DE INTERNET
6 %
PUBLICACIONES
6 %
TRABAJOS DEL ESTUDIANTE
1 3 %
2 1 %
3 1 %
4 1 %
5 1 %
6 1 %
7 1 %
8 1 %
9 1 %
Tesis CAJAHUARINGA
INFORME DE ORIGINALIDAD
FUENTES PRIMARIAS
repositorio.uns.edu.pe
Fuente de Internet
cicytac.cba.gov.ar
Fuente de Internet
1library.co
Fuente de Internet
www.researchgate.net
Fuente de Internet
de.scribd.com
Fuente de Internet
bibcyt.ucla.edu.ve
Fuente de Internet
www.ciiq.org
Fuente de Internet
repositorio.unp.edu.pe
Fuente de Internet
Submitted to Universidad Nacional del Centro
del Peru
29 < 1 %
30 < 1 %
31 < 1 %
32 < 1 %
33 < 1 %
Excluir citas Activo Excluir bibliografía Activo
Excluir coincidencias < 35 words
G. V.S. Bhagya Raj, Kshirod K. Dash.
"Microencapsulation of Dragon Fruit Peel
Extract by Freeze-Drying Using Hydrocolloids:
Optimization by Hybrid Artificial Neural Network and Genetic Algorithm", Research Square Platform LLC, 2022
Publicación
docplayer.es
Fuente de Internet
www.agilent.com
Fuente de Internet
Submitted to Universidad de Córdoba
Trabajo del estudiante
Submitted to ipn
Trabajo del estudiante
ASESOR:
Dr. LUIS, ARTICA MALLQUI
1
DEDICATORIAS
A mis padres, a los cuales les debo mucho de mis logros incluido este, por formarme bajo reglas y algunas libertades, que al final definieron quien soy.
Atte. Porta Chanco Yamely K.
A mi familia por confiar y haberme forjado como persona, quienes me motivaron para no rendirme, me levantaron cuando me sentí caída y poder alcanzar mis metas
Atte. Cajahuaringa Torres Lizbeth G.
2
AGRADECIMIENTOS
Al Dr. Luis, ARTICA MALLQUI, por la confianza brindada a nuestras personas para la realización de este proyecto de tesis que con su guía constante se pudo concluir satisfactoriamente.
A nuestros padres y familiares por apoyarnos, confiar en nosotras y por su incondicional amor.
Mis amigos y compañeros de la facultad por cada consejo, sonrisa, ánimos y aventuras, que cada día nos alentaba a continuar.
A los docentes de la facultad de Ingeniería de Industrias Alimentarias por inculcarnos que todo el esfuerzo es útil si crees en ti mismo.
A Naruto Uzumaki por enseñarnos a nunca rendirnos y nunca retroceder a nuestra palabra porque este es nuestro camino ninja
3
ÍNDICE
Resumen ……...………...12
I. INTRODUCCIÓN ... 13
II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ... 15
2.1 Antecedentes ... 15
2.1.1 Extracción de aceite por CO2 supercrítico... 15
2.1.2 Extracción de aceite por prensa neumática ... 16
2.1.3 Análisis de ácidos grasos ... 17
2.1.4 Micro encapsulado por secado de aspersión ... 18
2.1.5 Matrices alimentarias ... 19
2.2 Calabaza ... 19
2.2.1 Generalidades ... 19
2.2.2 Origen ... 19
2.2.3 Morfología ... 20
2.2.4 Propiedades ... 21
2.3 Zapallo ... 22
2.4 Métodos de extracción de aceite ... 24
2.5 Determinación de ácidos grasos ... 27
2.6 Proceso de Secado por Aspersión ... 30
2.7 Microencapsulación ... 31
2.8 Matriz Nutricional ... 32
III. MATERIALES Y MÉTODOS ... 33
3.1 Lugar de ejecución ... 33
3.2 Materia prima ... 33
3.3 Materiales, equipos y reactivos ... 33
3.3.1 Materiales de laboratorio ... 33
3.3.2 Equipos ... 34
3.3.3 Reactivos ... 35
3.4 Método de proceso experimental ... 37
3.4.1 En la materia prima ... 37
A. Preparación de semillas de calabaza y zapallo. ... 37
B. Análisis proximal en semillas de calabaza y zapallo. ... 38
4
B.1 Determinación de humedad ... 38
B.2 Determinación de ceniza ... 38
B.3 Determinación de grasa ... 38
B.4 Determinación de nitrógeno proteico... 38
B.5 Determinación de fibra ... 38
3.4.2 Extracción de Aceite de Semillas de Calabaza y Zapallo ... 38
A. Por medio de CO2 supercrítico ... 38
B. Por medio de prensa neumática ... 39
B.1 En frío ... 39
B.2 Precalentado por microondas ... 40
3.4.3 En el aceite o producto ... 41
A. Lectura de Ácidos Grasos con Cromatógrafo de Gases del Aceite de Calabaza y Zapallo .. ………41
B. Análisis fisicoquímico del aceite de calabaza y zapallo... 41
B.1 Determinación de acidez ... 41
B.2 Determinación de humedad de aceite ... 41
B.3 Determinación de peróxidos ... 42
B.4 Determinación de índice de saponificación ... 42
B.5 Determinación de índice de iodo ... 42
B.6 Densidad ... 43
B.7 Índice de refracción ... 43
3.4.4 Encapsulamiento de Aceite ... 43
A. Preparación de suspensiones ... 44
B. Preparación de emulsiones ... 44
C. Secado por aspersión... 44
3.4.5 Análisis de encapsulado al aceite de calabaza y zapallo optimo ... 45
A. Humedad de partículas ... 45
B. Aceite superficial ... 46
C. Aceite total ... 46
D. Eficiencia de encapsulación ... 47
E. Microscopia óptica ... 47
3.4.6 Almacenamiento de micro encapsulado de aceite de calabaza y zapallo ... 48
3.5 Proceso experimental ... 48
5
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ... 49
4.1 Características físico morfológicas del fruto de calabaza y zapallo fresco... 49
4.2 Secado de semilla de calabaza y zapallo ... 51
4.3 Análisis químico proximal de la semilla seca de calabaza y zapallo ... 52
4.3.1 Humedad ... 52
4.3.2 Ceniza ... 53
4.3.3 Fibra ... 53
4.3.4 Proteína ... 54
4.3.5 Grasa ... 54
4.4 Extracción de aceite de semilla de calabaza y zapallo ... 54
4.4.1 Rendimiento de aceite obtenido por CO2 supercrítico ... 54
4.4.2 Rendimiento de aceite obtenido por prensa neumática... 56
4.5 Análisis fisicoquímico de los aceites extraídos de semilla de calabaza y zapallo ... 56
4.5.1 Índice de acidez ... 58
4.5.2 Índice de peróxido ... 59
4.5.3 Índice de saponificación ... 60
4.5.4 Índice de yodo ... 61
4.5.5 Densidad ... 62
4.5.6 Índice de refracción ... 63
4.6 Análisis de la composición de ácidos grasos por cromatografía de GC-MS ... 64
4.6.1 Aceite de semilla de calabaza extraído con prensa neumática ... 66
4.6.2 Aceite de semilla de zapallo extraído con CO2 supercrítico ... 68
4.6.3 Aceite de semilla de zapallo extraído con prensa neumática ... 70
4.7 Evaluación de rendimiento de la microencapsulación de aceite de calabaza y zapallo . ……….…….73
4.7.1 Tamaño de partícula ... 74
4.7.2 Análisis de ácidos grasos por cromatografía de gases del micro encapsulado ... 75
4.8 Matrices nutricionales ... 79
4.8.1 Análisis de ácidos grasos de avena precocida ... 80
4.8.2 Prueba A: adición (1:3) parte de micro encapsulado de aceite de semilla de zapallo por partes de micro encapsulado de aceite de semilla de calabaza ... 82
4.8.3 Prueba B: adición (2:2) partes de micro encapsulado de aceite de semilla de zapallo por partes de micro encapsulado de aceite de semilla de calabaza ... 84
6
4.8.4 Prueba C: adición (3:1) partes de micro encapsulado de aceite de semilla de
zapallo por partes de micro encapsulado de aceites de semilla de calabaza... 86
V. CONCLUSIONES ... 89
VI. RECOMENDACIONEs ... 91
VII. BIBLIOGRAFÍA ... 92
VIII. ANEXOS ... 98
7
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Características físicas, morfológicas del fruto de la calabaza ... 49
Tabla 2 Características físicas, morfológicas del fruto de zapallo ... 50
Tabla 3 Características fisicas y fracciones botánicas durante el secado de semilla de calabaza y zapallo ... 51
Tabla 4 Análisis quimico proximal de la semilla de calabaza y zapallo (g/100g ms) ... 52
Tabla 5 Rendimiento de aceite obtenido porCO2 supercrítico ... 55
Tabla 6 Rendimiento de aceite obtenido por prensa neumática ... 56
Tabla 7 Análisis fisicoquímico de acete extraído de sella de calabaza y zapallo ………57
Tabla 8 Índice de acidez de aceite de semilla de calabaza y zapallo... 58
Tabla 9 Índice de peróxido de aceite de semilla de calabaza y zapallo ... 59
Tabla 10 Índice de saponificación de aceite de semilla de calabaza y zapallo ... 60
Tabla 11 Índice de yodo del aceite de semilla de calabaza y zapallo ... 61
Tabla 12 Densidad del aceite de semilla de calabaza y zapallo ... 62
Tabla 13 Índice de refracción de aceite de semilla de calabaza y zapallo ... 63
Tabla 14 Composición de ácidos grasos esenciales en el aceite obtenido CO2 supercrítico de semilla de calabaza ... 65
Tabla 15 Composición de ácidos grasos del aceite de semilla de calabaza extraído por prensa neumática ... 67
Tabla 16 Composición de ácidos grasos en el aceite extraído por CO2 supercrítico de semilla de zapallo ... 69
Tabla 17 Composición de ácidos grasos de aceite extraído por prensa neumática de semilla de zapallo ... 71
8
Tabla 18 Resumen de los ácidos grasos principales de los aceites extraídos por los diferentes métodos ……….72 Tabla 19 Rendimiento de microencapsulación de aceite de semilla de calabaza y zapallo ... 73 Tabla 20 Tamaño de partícula promedio de microencapsulación de aceite de calabaza y
zapallo ... 74 Tabla 21 Composición de ácidos grasos del aceite de calabaza micro encapsulado extraído
por prensa en frío ... 76 Tabla 22 Composición de ácidos grasos del aceite de zapallo micro encapsulado extraído por
prensa de semilla precalentada ... 78 Tabla 23 Composición de ácidos grasos antes y después de la micro encapsulación ... 79 Tabla 24 Composición de ácidos grasos de la hojuela precocida de avena ... 81 Tabla 25 Composición de ácidos grasos esenciales de hojuela de avena precocida con adición
de 1:3 partes de micro encapsulado de aceite de semilla de zapallo y aceite de semilla de calabaza respectivamente ... 83 Tabla 26 Composición de ácidos grasos de la hojuela de avena precocida con adición de 2:2
partes de micro encapsulado de aceite de semilla de zapallo y aceite de semilla de calabaza respectivamente ... 85 Tabla 27 Características cromatográficas de ácidos grasos esenciales de hojuelas de avena pre
cocida con adición de 3:1 partes de micro encapsulado de aceite de semilla de zapallo y aceite de semilla de calabaza respectivamente ... 87 Tabla 28: Resumen de ácidos grasos de la adición de micro encapsulados ………88
9
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 Frutos de calabazas maduras... 21
Figura 2 Fruto de zapallo maduro ... 23
Figura 3 Esquema de sistema de prensado neumático ... 26
Figura 4 Esquema de un cromatógrafo de gases ... 28
Figura 5 Cromatograma de detector de ionización de llama de mezcla de test de ácidos grasos ... 30
Figura 6 Esquema del proceso secado de atomización o secado por aspersión ... 31
Figura 7 Flujo de unidades de proceso experimental de la preparación de semillas ... 37
Figura 8 Flujo del proceso experimental de extracción de aceite por CO2 supercrítico ... 39
Figura 9 Flujo del proceso de experimentación de extracción por prensa neumática en frío .... 40
Figura 10 Flujo del proceso experimental ... 48
Figura 11 Cromatograma de la composición de ácidos grasos de aceite de calabaza obtenido por extracción con CO2 supercrítico... 64
Figura 12 Cromatograma de la composición de ácidos grasos de aceite de calabaza obtenido por extraído por prensa neumática en frío ... 66
Figura 13 Cromatograma de la composición de ácidos grasos de aceite de calabaza extraído por prensa neumática en semilla precalentada. ... 66
Figura 14 Cromatograma de la composición de ácidos grasos de aceite de zapallo extraído por CO2 supercríticos. ... 68
Figura 15 Cromatograma de la composición de ácidos grasos de aceite de zapallo extraído por prensa neumática en frío ... 70 Figura 16 Cromatograma de la composición de ácidos grasos de aceite de zapallo extraído por
10
prensa neumática en semilla precalentada ... 70 Figura 17 Cromatograma de la composición de ácidos grasos de aceite micro encapsulado de
calabaza extraído por prensa en frío ... 75 Figura 18 Cromatograma de la composición de ácidos grasos de aceite micro encapsulado de
aceite de zapallo extraído por prensa de semilla pre calentada ... 77 Figura 19 Cromatograma de la composición de ácidos grasos de aceite de la hojuela precocida
de avena ... 80 Figura 20 Cromatograma de la composición de ácidos grasos de hojuela de avena precocida
con adición de 1:3 partes de micro encapsulado de aceite de semilla de zapallo y aceite de semilla de calabaza respectivamente... 82 Figura 21 Cromatograma de la composición de ácidos grasos de hojuelas de avena pre cocida
con adición de 2:2 partes de micro encapsulado de aceite de semilla de zapallo y aceite de semilla se calabaza respectivamente ... 84 Figura 22 Cromatograma de la composición de ácidos grasos de avena con adición de 3:1 partes
de micro encapsulado de aceite de semilla de zapallo y aceite de semilla se calabaza respectivamente ... 86 Figura 23 Esterificación para ácidos grasos ... 98 Figura 24 Reporte de ácidos grasos de aceite extraído por CO2 de la semilla de calabaza por
cromatografía de gas GC-MS ... 99 Figura 25 Reporte de ácidos grasos de aceite extraído por prensa neumática en frío de la
semilla de calabaza por cromatografía de gas GC-MS ... 100 Figura 26 Reporte de ácidos grasos de aceite extraído por prensa neumática en caliente
(precalentado por microondas) de la semilla de calabaza por cromatografía de gas
11
GC-MS ... 101 Figura 27 Reporte de ácidos grasos de aceite extraído por CO2 de la semilla de zapallo por
cromatografía de gas GC-MS ... 102 Figura 28 Reporte de ácidos grasos de aceite extraído por prensa neumática en frío de la
semilla de zapallo por cromatografía de gas GC-MS ... 103 Figura 29 Reporte de ácidos grasos de aceite extraído por prensa neumática en caliente
(precalentado por micro ondas) de la semilla de zapallo por cromatografía de gas GC-MS ... 104 Figura 30 Reporte de ácidos grasos del micro encapsulado de aceite de la semilla de calabaza
por cromatografía de gas GC-MS ... 105 Figura 31 Reporte de ácidos grasos del micro encapsulado de aceite de la semilla de calabaza
por cromatografía de gas GC-MS ... 106 Figura 32 Reporte de ácidos grasos del aceite de la hojuela de avena precocida por cromatografía
de gas GC-MS ... 111 Figura 33 Reporte de ácidos grasos de la hojuela de avena precocida con adición 1:3 de micro
encapsulado de aceite de semilla de zapallo y aceite de semilla de calabaza respectivamente, por cromatografía de gas GC-MS. ... 112 Figura 34 Reporte de ácidos grasos de la hojuela de avena precocida con adición 2:2 de micro
encapsulado de aceite de semilla de zapallo y aceite de semilla de calabaza
respectivamente por cromatografía de gas GC-MS ... 113 Figura 34 Reporte de ácidos grasos de la hojuela de avena precocida con adición 3:1 de micro
encapsulado de aceite de semilla de zapallo y aceite de semilla de calabaza
respectivamente por cromatografía de gas GC-MS ... 114
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RESUMEN
En este estudio, se recolectaron frutos de calabaza (Cucúrbita ficifolia) de la provincia de Chupaca y frutos de zapallo (Cucúrbita máxima) de la provincia de Acobamba, se obtuvo las semillas, las cuales fueron llevadas a un secado de 40°C por 48 horas para la semilla de calabaza y a 40°C por 20 horas para la semilla de zapallo se determinó las características morfológicas y su composición proximal para ambas semillas. La obtención del aceite esta realizado por 3 métodos, la primera por CO2 supercrítico, la segunda por prensa neumática en frío y la tercera por prensa neumática con pre calentamiento con microondas por 1 minuto, con rendimientos de 3,015 y 3,12;
44,95 y 44,87; 55,04 y 50,49; para la semilla de calabaza y zapallo respectivamente, los aceites obtenidos pasaron por un análisis fisicoquímico y un estudio de perfil de ácidos grasos por cromatografía de gases GC-MS, obteniendo como la mejor proporción de ácidos grasos en el aceite de la semilla de calabaza el obtenido por prensa neumática en frío con un porcentaje de 17,51 % para sus ácidos grasos saturados y un 82,49 % para sus ácidos grasos insaturado, así mismo, los mejores porcentajes de ácidos grasos para el aceite de semilla de zapallo es el extraído por prensa neumática (precalentado por microondas) con un porcentaje de 23,18 % para sus ácidos grasos saturados y un 76,81 % para sus ácidos grasos insaturado. La microencapsulación con maltodextrina y goma de tara de los aceites con mejores porciones de ácidos grasos, arrojaron rendimiento de encapsulación de 98,23 % y 97,9 % para el aceite de semillas de calabaza y zapallo respectivamente. El microencapsulado fue añadido a una bebida común (avena precocida) para lo cual se realizó 3 pruebas distintas A (1:3); B (2:2) y C (3:1) de partes de microencapsulado de aceite de semilla de zapallo por microencapsulado de aceite de semilla de zapallo siendo la prueba A como la mejor adición por presentar los mejores porcentajes de ácidos grasos.
Palabras clave: Calabaza (Cucúrbita ficifolia), zapallo (Cucúrbita máxima), aceite, CO2
supercrítico, prensa neumática, ácidos grasos, microencapsulación.
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I. INTRODUCCIÓN
La calabaza es extremadamente variable en su morfología destacando la forma ovoide redondeado del fruto y semillas, son lisos o con costillas redondeadas, rara vez varicosas o granulosas. El color de la piel puede ser de verde, crema a blanco. El color de la pulpa puede variar considerablemente de blanco, naranja brillante a verdoso claro. Puede ser muy dulce, suave y generalmente no fibroso.
(Rezig et al. (2013)). El zapallo por su parte es un fruto considerado una baya (unilocular con muchas semillas) indehiscente, de variado tamaño y coloración, que posee una cavidad interna donde se ubican fibras y semillas. La extracción con CO2 supercrítico, por otro lado, es un método moderno utilizado para obtener aceites y otros biocomponentes importantes. El método es amigable con el medio ambiente y los extractos son puros, libres de solventes y presentan un alto potencial biológico (Dima, Ifrim, Coman, Alexe, & Dima, 2016). Los extractos lipídicos de origen vegetal son ricos en fitoesteroles y ácidos grasos. Como representante de este caso se encuentra el extracto lipídico de las semillas de Cucúrbita ficifolia (Calabaza), por lo que la investigación propone aprovechar el aceite de la semilla.(López, Márquez, Mayo, Toledo, & Pérez, 2009). Los lípidos son importantes como componentes estructurales en todas las células. Hasta la fecha, el interés nutricional por los componentes lipídicos de los aceites vegetales va en aumento. Se ha informado que los altos niveles de ácidos grasos monoinsaturados y poliinsaturados (PUFA), así como de esteroles y tocoferoles, tienen efectos preventivos sobre muchas enfermedades, especialmente las cardiovasculares, ya que ayudan a reducir el colesterol LDL.(Bernardo-Gil &
Lopes, 2004). La microencapsulación es una técnica muy utilizada en la industria alimentaria ya que ayuda a enmascarar el olor y sabor del alimento, además, de proteger a los ingredientes que son químicamente inestables ya sea en el almacenamiento o su transporte. Se pueden usar varias técnicas de procesamiento y fermentación para alterar los sustratos de los alimentos. También se
14
puede diseñar una matriz alimentaria especial para aumentar la biodisponibilidad y la bioaccesibilidad de los nutrientes. Una matriz alimentaria se describe como una colección de interacciones físicas y químicas complejas entre nutrientes y no nutrientes. La liberación, estabilidad, accesibilidad, transferencia de masa y digestibilidad de muchos compuestos alimentarios se ven afectadas por esta compleja interacción física y química.(Thomas, Kalla, &
Kumar, 2018)
Objetivo General
• Evaluar métodos de extracción y de microencapsulación de aceite de semillas de calabaza (Cucúrbita ficifolia) y zapallo (Cucúrbita máxima), para matrices nutricionalmente enriquecidos
Objetivo Específico
• Evaluar el proceso de extracción de aceite de semillas de calabaza y zapallo por el método de CO2 supercrítico y prensa neumática (frío y precalentado por microondas).
• Determinar las características fisicoquímicas del aceite obtenido de semillas de calabaza y zapallo por el método de CO2 supercrítico y prensa neumática (frío y precalentado por microondas).
• Evaluar la composición de ácidos grasos del aceite obtenido de semillas de calabaza y zapallo por el método de CO2 supercrítico y prensa neumática (frío y precalentado por microondas) por cromatografía de gas con espectro de masas (GC-MS).
• Evaluar la eficiencia de la microencapsulación mediante secado por aspersión utilizando maltodextrina y goma de tara del aceite de semillas de calabaza y zapallo.
• Evaluar el comportamiento de aceites de semilla de calabaza y zapallo micro encapsulado en matrices nutricionalmente enriquecidas (Bebida funcional).
15
II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 2.1 Antecedentes
2.1.1 Extracción de aceite por CO2 supercrítico
En el artículo presentado por Mitra, Ramaswamy & Chang (2009), estudiaron la extracción de aceite de semilla de zapallo (Cucúrbita máxima) mediante dióxido de carbono supercrítico y propiedades fisicoquímicas del aceite. El rendimiento de aceite se modeló efectivamente como una función de las variables independientes (temperatura, tiempo y presión) conjuntamente con una metodología la cual indicó condiciones óptimas para una extracción máxima de eficiencia del aceite. El rendimiento máximo del aceite extraído fue del 30,7 % y las condiciones óptimas fueron 32,140 kPa; 68,1 °C y 94,6 minutos, lo que estaba dentro del dominio experimental. Se determinaron las propiedades fisicoquímicas del aceite. Se obtuvo un diseño central compuesto giratorio para analizar el impacto de los parámetros de extracción (temperatura, tiempo y presión) y se obtuvo una metodología de superficie de respuesta para obtener las condiciones óptimas de extracción para el máximo rendimiento de aceite.
Mitra C. (2009) indica que la extracción con CO2 supercrítico está obteniendo popularidad como método rentable y ecológico para extraer componentes útiles, como aceites, de extractos de plantas. La extracción de CO2 supercrítico posee características similares tanto a las de los gases como a las de los líquidos. La función dual de dichos fluidos proporciona las condiciones ideales para extraer compuestos con un alto grado de recuperación en un corto período de tiempo. Las semillas de zapallo (C. Máxima) se vendieron del mercado local (Jung- Ang, Daejeon, Corea). Las semillas se secaron en un secador de vacío (OV-02, Jeio Tech. Co.
Ltd., Corea) a 75 °C y 25 kPa durante 24 h, hasta alcanzar un contenido de humedad del 2 %.
16
Posteriormente, las semillas secas se molieron en un molinillo de alimentos (Hanil Science Industrial Co. Ltd., Corea) para reducir su tamaño de partícula a un diámetro máximo de 500 µm, medido con un tamiz (Chung Gye Sang Gong Sa, Corea). Luego, las semillas molidas se sellaron en un recipiente de plástico y se guardaron en el frigorífico hasta su extracción. El gas de dióxido de carbono (99,99 %) utilizado para la extracción con CO2 supercrítico fue suministrado por SAMO Gas Kungsa.
2.1.2 Extracción de aceite por prensa neumática
Hernández & Mieres Pitre (2005) investigaron el rendimiento de la extracción por prensado en frío y refinación física del aceite de la almendra del fruto de la palma corozo.
Sostienen que el tratamiento mediante prensado en frío consiste en trabajar con una presión de 2000 a 10000 PSI, por un tiempo de 5 a 30 min, así mismo se usó una muestra de 20 gr de semilla entera a una presión y temperatura constante. La técnica consistió en colocar la muestra de almendra en el cilindro extractor, seguidamente el mismo es sometido lentamente hasta alcanzar la presión requerida. Con la asistencia de la palanca de activación se mantiene la presión constante durante el tiempo respectivo para el ensayo, el cual se controla mediante el uso de un cronómetro. El aceite se almacena en un beacker de 10 mL, pesado previamente. Al final del tiempo de extracción, se activa la válvula para liberar la presión de la prensa hidráulica. La torta de filtración que aún se encuentra en el cilindro de extracción se somete a la misma presión al mismo tiempo para determinar el rendimiento de reprensado. El rendimiento de la operación de prensado es directamente proporcional a la presión y tiempo de prensado
Oviedo, Hernandez y Mieres (1995), indagaron sobre el modelaje de la extracción de aceite precalentado por microondas y con solvente de la almendra del corozo. La extracción con
17
asistencia por microondas es una técnica que reduce el tiempo de extracción y minimiza los costos de operación, por tal razón el presente estudio se centró en la extracción asistida por microondas y con solventes a la almendra del fruto del corozo (Acrocomia aculeata) recolectados en Güigüe, Estado Carabobo. La extracción se realizó mediante radiación de microondas y equipos Soxhlet, luego se realizó la caracterización física y química del aceite, y finalmente se desarrolló el modelo matemático mediante la teoría de aproximación de funciones, de MATLAB.
Como resultado se extrajo un rendimiento de 39,746 % en aceite, el índice de saponificación 447 g KOH/kg, el índice de acidez 1,026 %, el índice de peróxido 2,04 meqO2/kg aceite, el índice de refracción 1,4565. La comparación matemática que enlaza el rendimiento del sistema versus el tiempo de exposición al microondas, resultó ser un polinomio de grado 3, cuya función es:
F3(x)= 0,007 X3 + 0,0561 X2- 1,4225 X + 14,0891.
2.1.3 Análisis de ácidos grasos
Salomón et al. (2013), realizó una extracción asistida por microondas de lípidos de las semillas de Cucúrbita ficifolia (calabaza). Para el análisis de ácidos grasos de aceite de semillas de Cucúrbita ficifolia se usó el cromatógrafo de gases en las siguientes condiciones: Columna CP- WAX de 30 m de largo, 0,53 mm de diámetro interior, flujo de nitrógeno 20 mL/min, temperatura de la columna 185 °C y temperatura del detector de ionización de llama 220 °C. Se realizó la metilación de la muestra con metanol/H2SO4. Esta cuantificación se realizó normalizando el área, su objetivo fue estudiar el efecto del tiempo en la obtención de los lípidos contenidos en las semillas de Cucurbita pepo L. mediante la extracción asistida por microondas.
Bernardo-Gil & Lopes (2004), indica en extracción con CO2 supercrítico del aceite de semilla de Cucúrbita ficifolia. El contenido de producto final del aceite de semilla de calabaza es
18
del 43,5 %, lo que concuerda con los resultados de Murkovic et al. (1996) (Alrededor del 50 %) y Younis et al. (2000) (Alrededor del 35 %), aunque es adecuado para diferentes variedades de calabazas. No se encontraron diferencias significativas en el análisis de FAME (Esteres Metílicos de Ácidos Grasos). Verificaron una diferencia entre el aceite extraído con hexano en el dispositivo Soxhlet o extracción de CO2 supercrítico. Los principales componentes de los dos aceites son el C18:2 (61,0 % para el aceite extraído con n-hexano y 59,9 % para el aceite extraído con CO2
supercrítico), seguido del C16:0 (el aceite extraído con n-hexano es 15,4 %, 14,9 % con CO2
supercrítico) y C18:0 (el 14,7 % del aceite se extrajo con n-hexano en la unidad Soxhlet y el 13,5
% del aceite se extrajo con CO2 supercrítico).
2.1.4 Micro encapsulado por secado de aspersión
Geranpour, Emam-Djomeh, & Asadi (2019), dicen en su ensayo de microencapsulación de aceite de semilla de calabaza por atomizador bajo diversas condiciones de proceso y determinación del punto óptimo por metodología de superficie de respuesta, en el cual su propósito fue micro encapsular aceite de semilla de calabaza mediante el secado de aspersión e investigar los efectos de algunas condiciones del proceso en las propiedades fisicoquímicas de las micropartículas de aceite de semilla de calabaza. Los parámetros de temperatura del aire de secado de entrada (140-180 °C), tasa de succión (55-75 %) y tasa de bomba peristáltica (5-15 %) se estudió el efecto, contenido de humedad (% W.b.), eficiencia de microencapsulación (%) y valor de peróxido (meq/kg de muestra) se consideraron como respuestas del modelo. Por lo tanto, el estado seco ideal para la microencapsulación de aceite de semilla de calabaza es el resultado de la optimización utilizando la metodología de superficie de respuesta con el objetivo de minimizar el contenido de humedad, valor de peróxido y maximizar la eficiencia de microencapsulación.
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2.1.5 Matrices alimentarias
Aguilera (2019) Acota en la matriz alimentaria: implicaciones en el procesamiento, la nutrición y la salud que las matrices alimentarias pueden verse como parte de la microestructura alimentaria, que normalmente corresponde a dominios físicos espaciales que contienen, interactúan o imparten funciones específicas a componentes alimentarios específicos (p. ej., nutrientes, moléculas corporales, bacterias beneficiosas, etc.). Dadas las complejas interacciones de los nutrientes individuales con las matrices alimentarias y otros componentes de los alimentos, es difícil evaluar la relación entre los nutrientes individuales y las enfermedades crónicas. En los alimentos se pueden identificar varios tipos de matrices, que también se mencionan en otras disciplinas: líquidos, emulsiones, tejidos celulares, redes poliméricas, etc.
2.2 Calabaza
2.2.1 Generalidades
La semilla de calabaza es una rica fuente de compuestos bioactivos como ácidos grasos ω-3, ω -6 y ω -9, α- y γ- tocoferoles, esteroles, β-caroteno y luteína. (Rezig et al.
(2013)
2.2.2 Origen
“Originarias de América tropical y subtropical, las calabazas (Cucúrbita ficifolia, Cucúrbita Pepo, Cucúrbita máxima y Cucúrbita Moschata) son importantes fuentes alimenticias de carotenoides en todo el mundo. Son ricas en carotenoides y están ampliamente disponibles durante todo el año. Tienen buena calidad de postcosecha, lo que permite su almacenamiento en condiciones ambientales durante varios meses.”
(Azevedo-Meleiro & Rodriguez-Amaya, 2007)
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2.2.3 Morfología
La calabaza de Cucúrbita ficifolia es extremadamente variable en morfología de frutas y semillas. Las frutas tienen un tamaño variable y diferentes formas que preservan el ovario. También son lisas o con costillas redondeadas, rara vez varicosas o granulosas.
La piel también es de grosor variable, pero suave, tersa y duradera. El color de la piel puede ser de verde claro a oscuro. El color de la pulpa puede variar considerablemente de marrón, completamente blanco, naranja brillante a verdoso claro, como se observa en la Figura 1. Puede ser muy dulce, suave y generalmente no fibrosa.
“Las semillas pueden ser numerosas, ovado-elípticas, 8–21 × 5–1 mm, superficie de color blanco amarillento. Montes et al. (2004) evaluaron alguna característica física de Cucúrbita Moschata y reportaron que los frutos tenían diferentes formas, colores, tamaños, tipo de semilla, color de semilla, etc.” (Jacobo-Valenzuela, Maróstica-Junior, Zazueta-Morales, & Gallegos-Infante, 2011)
C. ficifolia crece en climas cálidos a tropicales con suficiente humedad. Prefiere suelos arenosos y húmedos bien drenados. Resiste malas sequías y heladas en el período de floración. Algunas variedades más resistentes que pueden alcanzar los 2200 m se cultivan de esta forma en Oaxaca, México y en las montañas de Perú, Argentina y Chile.
(Jacobo-Valenzuela et al. (2011))
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Figura 1
Frutos de calabazas maduras
Nota. Frutos de calabaza después de ser cosechadas. Tomado de Empresa Municipal de Mercados (2020)
2.2.4 Propiedades
Además, los beneficios para la salud más notables del aceite de semilla de calabaza son la prevención de enfermedades de la próstata, el retraso de la progresión de la hipertensión, la reducción de la presión de la vejiga y la uretra, la prevención de trastornos urinarios y el alivio de la diabetes mediante la promoción de la actividad hipoglucemiante. Tales beneficios para la salud requieren técnicas de extracción efectivas para garantizar un aceite de semilla de calabaza de alta calidad. (Rezig et al. (2018))
Los carotenoides de calabazas se han investigado durante algún tiempo, pero los estudios se limitaron principalmente a los carotenoides provitamina A, principalmente R-caroteno y beta - caroteno, ya veces beta - criptoxantina. Godoy, Rodríguez-Amaya junto a Ben-Amotz y Fishler determinaron solo las provitaminas A, pero cuantificaron los isómeros cis / trans por separado.
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Con roles más recientes atribuidos a los carotenoides en términos de salud humana, es decir, reducción del riesgo de enfermedades degenerativas como cáncer, enfermedades cardiovasculares, cataratas y degeneración macular, no relacionadas con la actividad de la provitamina A, la importancia de determinar la vitamina A Los carotenoides inactivos se hizo evidentes. (Azevedo-Meleiro & Rodriguez-Amaya, 2007)
2.3 Zapallo
2.3.1 Generalidades
El zapallo (Cucúrbita máxima) es un cultivo estacional que se ha utilizado tradicionalmente tanto como alimento humano como animal, desde la antigüedad, ha sido esencial en la dieta de las comunidades rurales y algunas áreas urbanas de las Américas, y muchas otras partes del mundo. (Jacobo-Valenzuela et al. (2011))
2.3.2 Origen
El zapallo (Cucúrbita máxima) es un alimento del género Cucúrbita de la familia de las Cucurbitáceas como se ve en la Figura 2, se desarrolla y consume ampliamente en varios países del mundo. Es valorada por los consumidores por su sabor suave, dulce y su alto valor nutritivo, es una fuente especialmente excelente de carotenoides como el β-caroteno, la luteína y la zeaxantina. (Song, Wang, Li, Meng, & Liu, 2017)
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Figura 2
Fruto de zapallo maduro
Nota. Fruto de calabaza con corte para venta. Tomado de Empresa Municipal de Mercados (2020)
2.3.3 Morfología
El zapallo (Cucúrbita máxima) del género Cucúrbita de la familia Cucurbitácea se cultiva y consume ampliamente en muchos países del mundo, es apreciada por los consumidores por su sabor suave y dulce y su alto valor nutritivo. es una fuente especialmente excelente de carotenoides como β-caroteno, luteína y zeaxantina. En la masa fresca de la fruta, el contenido total de carotenoides varía de 0,3 a 12 mg / g. Además de la actividad provitamina A, los estudios han indicado que el consumo de carotenoides en el zapallo reduce el riesgo de enfermedades degenerativas y cardiovasculares, cataratas, degeneración macular y ciertos tipos de carcinomas. Los hallazgos con respecto a las actividades antioxidantes y las capacidades de los compuestos carotenoides para eliminar el oxígeno singlete y eliminar los radicales libres y sus beneficios para la salud humana han aumentado enormemente el interés de la investigación.
(Song et al. (2017))
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2.3.4 Propiedades
“Las semillas de zapallo (Cucúrbita máxima) contienen muchas componentes funcionales y se han utilizado tradicionalmente para aplicaciones herbales, terapéuticas y clínicas. Se han utilizado como agentes antiparasitarios y diuréticos seguros, y el aceite de semillas como tónico nervioso” (Ghani, 2003; Younis et al. (2000); Mitra et al. (2009))
Las semillas de zapallo son una rica fuente de compuestos bioactivos tales como ácidos grasos ω-3, ω -6 y ω -9, tocoferoles α y γ, esteroles, β-caroteno y luteína (Murković et al. (2004);
Nederal Nakić et al. (2006); Salgin y Korkmaz, (2011); Rezig et al. (2012); Jiao et al. (2014)).
Se han utilizado con frecuencia con fines comestibles y medicinales. De manera similar, el aceite de semilla de zapallo recientemente ha ganado mucha atención no solo como aceite comestible, sino también como un potencial nutracéutico. Es un aceite dicromático y viscoso que ha sido documentado por su fuerte actividad antioxidante. (Rezig et al. (2018))
2.4 Métodos de extracción de aceite
2.4.1 Extracción por CO2 Supercrítico
El método de extracción de CO2 supercrítico, es una nueva tecnología verde para la extracción y separación de aceite o compuestos bioactivos, tiene varias ventajas. Por ejemplo, tiene una alta eficiencia de extracción, una temperatura de operación más baja, un tiempo de extracción más corto y el uso de cantidades de materia prima más bajas en comparación con otros métodos de extracción (extracción en soxhlet y maceración) (Conte et al. (2016); Duba &
Fiori, 2015, 2019; Freitas, Dariva, Jacques, & Caramão, 2013; Mustafa & Turner, 2011).
(Muangrat & Jirarattanarangsri, 2020)
“La extracción supercrítica con CO2 del aceite de semilla de té ha sido investigada por varios investigadores para estudiar los efectos de parámetros como la presión de extracción,
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la temperatura, el tiempo y los codisolventes sobre el rendimiento y la composición del aceite extraído.” (Muangrat & Jirarattanarangsri, 2020)
2.4.2 Extracción por prensa neumática
Hay tres etapas en una prensa neumática típica, así como se describe en la Figura 3.
Inicialmente, la fase de carga ocurre antes de que el aceite comience a salir de las partículas (manchas de aceite). La aplicación de carga compresiva hace que las semillas expulsen aire de los poros grandes. Este proceso continúa hasta que se produce un punto de inflexión, momento en el que las semillas responden a la presión a través de su punto de contacto. Esto hace que el volumen cambie y comience a salir aceite (fase inicial). Cuando la primera gota de aceite escapa de la sustancia, comienza la segunda fase (fase dinámica), en la que el aire es desplazado por líquido y se extrae una mezcla aire/líquido. El caudal de aceite aumenta rápidamente hasta un valor máximo, momento en el que finaliza la segunda fase. La etapa final (etapa final) comienza cuando se alcanza el caudal instantáneo máximo, es decir, el volumen está completamente lleno de fluido. Z1, Z2, Z3 representan la altura de la capa de partículas dentro del extractor, PT es la fuerza que ejerce el extractor, t0 es el tiempo inicial, el tiempo en que el aceite comienza a fluir, y T es el tiempo final, que indica el final del proceso. (Pighinelli & Gambetta, 2012)
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Figura 3
Esquema de sistema de prensado neumático
Nota. Proceso de prensado. Tomado y traducido de Pighinelli & Gambetta, (2012) El procedimiento consiste en colocar una muestra de semillas en un cilindro de extracción y aplicarle presión lentamente hasta alcanzar la presión deseada. Con la ayuda de la palanca de activación se mantiene una presión constante durante el tiempo correspondiente de la prueba, la cual se controla mediante el uso de un cronómetro. el aceite se recoge en un vaso de precipitación de 10 mL, pesado antes. Al finalizar el tiempo de extracción, se activa la válvula que alivia la presión de la prensa neumática. La torta prensada, todavía en el tambor de extracción, se sometió a la misma presión durante el mismo período de tiempo para determinar el rendimiento de represión.(Hernández & Mieres Pitre, 2005)
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2.5 Determinación de ácidos grasos
2.5.1 Lectura de cromatografía de gases acoplada a la espectrometría de masas (GC-MS) Se basa en la separación de compuestos volátiles, en función de sus puntos de ebullición.
Al llegar al detector, las moléculas del analito son bombardeadas con electrones, rompiendo enlaces (a veces no necesariamente) y formando fragmentos estables. Así como también en la separación del punto de ebullición de los compuestos volátiles. Al llegar al detector, las moléculas del analito son bombardeadas con electrones, rompiendo enlaces (a veces no necesariamente) y formando fragmentos estables, tal como se indica en la Figura 4 donde se muestra un esquema de cromatografía. (V & V, 2009)
La cromatografía de gases se ha convertido en la herramienta más común para la separación, identificación y cuantificación de ácidos grasos convertidos primero en ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME). Su precisión está limitada por la complejidad del proceso de calibración, la pureza utilizada como material de referencia y la incapacidad para identificar compuestos en la muestra.(V & V, 2009)
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Figura 4
Esquema de un cromatógrafo de gases
Nota. El grafico representa el recorrido de gas, análisis y el registro de ácidos grasos. Tomado de (V & V, 2009).
2.5.2 Análisis de Ácidos Grasos
Los ácidos grasos consisten en cadenas de átomos de carbono (C) a los que se unen átomos de hidrógeno (H). Los ácidos grasos naturales suelen tener un número par de átomos de carbono (C) porque las cadenas se forman en unidades C-C. Se clasifican según la longitud de la cadena: corta, media o larga, su grado de saturación: saturada o insaturada y la posición del doble enlace: entre el 9º y el 10º átomo de carbono. (Hernández & Mieres Pitre, 2005)
Ácidos Grasos Saturados
“Son el número máximo de átomos de hidrógeno saturados. Estos ácidos grasos saturados son saturados e inertes y, por lo tanto, muy estables, existe términos de uso, lo que significa que pueden soportar altas temperaturas y almacenamiento a largo plazo.”
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Ácidos Grasos Insaturados
Los ácidos grasos insaturados se dividen en dos categorías, ácidos grasos monoinsaturados y poliinsaturados. Ácidos grasos monoinsaturados con 2 átomos menos de hidrógeno, lo que significa que los dos brazos libres se juntan y forman el segundo enlace entre dos átomos de carbono se llama enlace doble. Los ácidos grasos poliinsaturados tienen más átomos de hidrógeno. Dada la Figura 5, en la cual se puede visualizar el análisis de los ácidos grasos en sus dos categorías.
Los ácidos grasos con más dobles enlaces son más insaturados y reactivos. Son importantes para la nutrición y el cuerpo humano que no pueden producir por sí mismo ácidos grasos poliinsaturados como el C18:1 y el C18:2, pero los necesitan para generar células.
(Hernández & Mieres Pitre, 2005).
Los métodos analíticos más comunes utilizan GC para analizar ácidos grasos libres o ésteres metílicos (FAME). Análisis directo de triglicéridos, así como de mono y diglicéridos proporcionan información detallada sobre la caracterización de grasas y aceites que puede complementar Colesterol u otras pruebas de lípidos.(Agilent, 2017)
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Figura 5
Cromatograma de detector de ionización de llama de mezcla de test de ácidos grasos
Nota. El grafico indica la lectura de ácidos grasos saturados e insaturados. Tomado de Agilent, (2017)
2.6 Proceso de Secado por Aspersión
El secado por aspersión es el proceso de deshidratación rápida de una pequeña gota de líquido a través del contacto directo con una corriente de aire caliente que proporciona el calor necesario para evaporar el agua. Los equipos de secado por atomización consisten en una gran cámara cilíndrica, generalmente vertical, donde al mismo tiempo se atomiza el producto a deshidratar (que debe ser un fluido), y se introduce una cantidad suficiente de aire caliente para lograr transferencia de calor y masa. El pequeño tamaño de las gotas permite una deshidratación muy rápida, por lo que el material permanece en el deshidratador por un tiempo de unos pocos segundos. La Figura 6 nos indica un sistema de atomización. (Colina 2010; Diaz Sánchez, 2017)
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Figura 6
Esquema del proceso secado de atomización o secado por aspersión
Nota. En el grafico se denota el proceso de atomización. Tomado de Colina, (2010)
2.7 Microencapsulación
La microencapsulación de sustancias biológicamente activas es introducida en la matriz o sistema polimérico así evitar su pérdida, protegiéndolos de reaccionar con otros compuestos presentes o que sufran oxidación. Puede considerarse como una forma de envasado a microescala, que puede cubrir materiales específicos protegiendo por separado del medio ambiente.
Proporcionar métodos de empaque, separación y almacenar materiales a escala microscópica para su libertad condicional bajo condiciones controladas. Uno de los métodos físicos es el secado por aspersión este proceso es el método más utilizado para la microencapsulación de ingredientes alimentarios porque es el más económico. Los encapsulantes o materiales formadores de pared más utilizados para este método son: carbohidratos, gomas, lípidos y proteínas. (López et al.
(2009))
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2.8 Matriz Nutricional
La matriz se describe como un conjunto complejo de nutrientes y no nutrientes que interactúan física y químicamente para influir en la liberación, transferencia de masa, accesibilidad, digestibilidad y estabilidad de muchos compuestos alimentarios. La matriz alimentaria afecta directamente los procesos de digestión y absorción de los compuestos alimentarios en el tracto gastrointestinal. También se asocia con la fermentación microbiana de algunos compuestos no absorbidos y la absorción de metabolitos en el colon. Después de la absorción en el tracto gastrointestinal y antes de entrar en la circulación sistémica, algunos compuestos liberados de la matriz alimentaria se biotransforman en el epitelio intestinal y el hígado antes de alcanzar su sitio de acción en los tejidos corporales o excretarse en la orina.(Aguilera, 2019)
Se ha determinado que los compuestos bioactivos actúan de manera alterna en los alimentos integrales en comparación con sus aislados. Este proceso puede ser explicado por el concepto de matriz alimentaria. Diversos semblantes de la alimentación están directamente relacionados con la matriz alimentaria. De la percepción del sabor hasta la respuesta fisiológica y los beneficios para la salud de los alimentos son resultado de la matriz alimentaria posterior. Así, para perfeccionar la funcionalidad sensorial o biológica, se puede lograr modificando la matriz alimentaria mediante diversas técnicas. Al comprender las interacciones de un componente bioactivo con varias matrices alimentarias y su consiguiente respuesta fisiológica en el cuerpo, se puede diseñar una matriz alimentaria especial para mejorar la bioaccesibilidad y la biodisponibilidad de diferentes compuestos bioactivos. (Thomas et al. (2018))
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III. MATERIALES Y MÉTODOS 3.1 Lugar de ejecución
El trabajo de investigación se realizó en la Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias de la UNCP:
• Laboratorio de instrumentación de alimentos FAIIA-UNCP
• Laboratorio de control de calidad y alimentos funcionales FAIIA-UNCP
• Laboratorio de investigación de cromatógrafo de gas y tecnología de Mantaro FAIIA- UNCP
• Laboratorio de la Planta piloto de CO2 supercrítico FAIIA-UNCP de Mantaro 3.2 Materia prima
• Fruto: Fruto de calabaza (Cucúrbita ficifolia) y zapallo (Cucúrbita máxima).
• Lugar: Departamento de Junín, ciudad de Chupaca y del Departamento de Huancavelica, ciudad de Acobamba
3.3 Materiales, equipos y reactivos 3.3.1 Materiales de laboratorio
• Bureta (50 mL)
• Crisoles (2,5 mL)
• Embudo de vidrio (10 cm)
• Fiolas (10, 25 y 50 mL)
• Frascos con tapa azul (250, 500 y 1000 mL)
• Frascos de color ámbar (10, 100 y 250 mL)
• Matraz (100 mL)
• Papel Wathman (110 mm)
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• Pinzas de metal (200 mL)
• Pipetas (1, 5, 10 mL)
• Placas Petri (100 x 15 mm)
• Probeta (20 y 50 mL)
• Soporte universal
• Propipeta
• Tubos de ensayo (100 x 16 mm)
• Tubos de ensayo con tapa rosca (160 x 16 x 16 mm)
• Tubos falcón (10 mL)
• Vasos precipitados (250, 500 y 1000 mL)
• Viales (1mL) 3.3.2 Equipos
• Agitador magnético (VELP CIENTIFICA AREC Germany)
• Agitador Vortex mixer (VELP CIENTIFICA CLASSIC Germany)
• Atomizador de aspersión (BUCHI mini spray DRYER B-290 Labortechnik AG, Suiza)
• Balanza electrónica analítica (FA2204N)
• Baño maría (WNE 7 “Memmert” Alemania)
• Cabina digestora de gases inorgánicos (Geltech)
• Centrifuga (CENTURION (220 V) scientific KOSSODO United Kingdom)
• Plancha Calefactora
• Cromatógrafo de gas acoplado a espectrómetro de masas (PERKIN ELMER CLARUS 690 con columna de 30 m X 0,32 mm X 0,25 µm)
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• Extractor de aceite con CO2 supercrítico (planta piloto de CO2 supercrítico)
• Horno estufa (ECOCELL Eco line MERCK)
• Horno Microondas (SAMSUNG 220V - 60Hz 1,6 Kw Malasia)
• Horno mufla (PROTHERM FURNACES hasta 1200 °C)
• Juego de tamizadores #40 (425 µm)
• Micropipeta (5-50 ul) (ACCUMAX PRO Lab Devices Pvt Ltd India)
• Micropipeta (10-100 ul) (ACCUMAX PRO Lab Devices Pvt Ltd India)
• Microscopio óptico (EUROMEX Microscope Holland)
• Molino de cuchillas (250 mL) (IKA A11 Basic)
•
Sistema de condensación para análisis de índice de saponificación• Ultra Turrax (IKA T25 DIGITAL)
• Prensa neumática
• Refractómetro de mesa Abbe (ISO LAB Laborgerate GmbH)
• Refrigeradora (KIRSCH Germany)
• Secador de cabina (GALIX TECH Food Processing Machinery)
• Sistema de destilación Kjeldahl (LABCONCO Rapid Still 1)
• Sistema de extracción de grasas Soxhlet 3.3.3 Reactivos
• Agua destilada
• Almidón 1%
• Cloroformo puro (MMM Merck)
• Cloruro de sodio saturada 20% (MMM Merck)
• Etanol absoluto (MMM Merck)
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• Fenolftaleína 1%
• Gas: CO2
• Gas: helio (5,0; UN 1046), nitrógeno (5,0; UN 1066)
• Goma de tara
• H2SO4 1,25% (MMM Merck)
• HCL 0,1N; 0,5N (MMM Merck)
• N-Hexano (MMM Merck)
• Hidróxido de potasio 0,5 N (MMM Merck)
• Hidróxido de sodio (NaOH) 0,1 N; 0,5 N (MMM Merck)
• Iso octano para gas cromatográfico ECD y FID, Germany (Merck KGaA)
• Alcohol Isopropílico (MMM Merck)
• Dextrosa equivalente 20, 10
• Metanol (MMM Merck)
• Nitrato de potasio (MMM Merck)
• Solución de Wijs 0,1 M (MMM Merck)
• Solución de ioduro de potasio saturada al 15% (MMM Merck)
• Tetracloruro de carbono liquido (MMM Merck)
• Tiosulfato de sodio pentahidratado 0,1N (MMM Merck)
• Tri floruro de boro en metanol (CH4BF3O) MW:99,85 g/mol
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3.4 Método de proceso experimental 3.4.1 En la materia prima
A. Preparación de semillas de calabaza y zapallo.
Se realizó la recolección, selección y separación de semillas de la pulpa del fruto de calabaza y zapallo, cuando la semilla este en etapa 6 de madurez, seguidamente se lavaron y quitaron el agua restante para posteriormente llevarlo al secador de cabina GALIX TECH Food Processing Machinery las semillas de calabaza a una temperatura de 40 °C por 48 h y las semillas de zapallo a temperatura de 40 °C por 20 h, culminado el proceso de secado se procedió a descascarar, obteniendo el endospermo de dichas semillas. En la Figura 7 se muestra el flujo de preparación de semillas.
Figura 7
Flujo de unidades de proceso experimental de la preparación de semillas
Nota. Elaboración propia
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B. Análisis proximal en semillas de calabaza y zapallo.
B.1 Determinación de humedad
Se uso el método de la A.O.A.C. (2005)
B.2 Determinación de ceniza
Se efectuó por método A.O.A.C. (2005) B.3 Determinación de grasa
Se efectuó por método A.O.A.C. (2005) B.4 Determinación de nitrógeno proteico
Se efectuó por método A.O.A.C. (Factor de conversión de nitrógeno a proteína:5,30)
B.5 Determinación de fibra
Se efectuó por método A.O.A.C. (2005)
3.4.2 Extracción de Aceite de Semillas de Calabaza y Zapallo A. Por medio de CO2 supercrítico
La extracción de aceite de las semillas de calabaza y zapallo se realizó luego de una molienda de estos y cernido con tamiz #40 (425 µm), en el extractor de aceite de CO2 supercrítico a presión de 210 bar, temperatura 50 °C y durante 70 min con flujo de 8 g/min, como nos indica la Figura 8.
Posteriormente se centrifugó para quitar los residuos excedentes del aceite, se burbujeó con nitrógeno y almacenó en la refrigeradora KIRSCH 15 Germany.
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Figura 8
Flujo del proceso experimental de extracción de aceite por CO2 supercrítico
SEMILLA (S1, S2)
SELECCIONADO
PESADO
SECADO (E1 a T1 por t1 E2 a T2 por t2)
PELADO PESADO
ENDOSPERMO
TEGUMENTO
MOLIENDA TAMIZADO (mayor a la malla N°40)
Particulas menores a la malla N°40
EXTRAIDO CON CO2 SUPERCRITICO IP, IA, IO, D, IR S1:SEMILLA DE ZAPALLO
S2:SEMILLA DE CALABAZA
T: TEMPERATURA t : TIEMPO
IP: INDICE DE PEROXIDO IA: INDICEDE ACIDEZ
IO: INDICE DE IODO D: DENSIDAD IR: INDICE DE REFRACIÓN
Nota. Elaboración propia B. Por medio de prensa neumática
B.1 En frío
La extracción de aceite mediante prensa neumática se realizó a presión de 291 Kg/cm2 con muestra de 20 a 30 g durante 5 min. Se centrifugó en el equipo CENTURION Scientific Limited para quitar los residuos excedentes del aceite, se burbujeó con nitrógeno y almacenó en la refrigeradora KIRSCH Germany.
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B.2 Precalentado por microondas
La extracción de aceite de las semillas por medio de prensa neumática precalentado por microondas SAMSUNG, se calentó previamente una muestra de 20 a 30 g en un tiempo de 1 min hasta una temperatura de 40 °C, posteriormente se usó la prensa neumática para la extracción de aceite, así como nos señala la Figura 9. Seguidamente se centrifugó en CENTURION Scientific Limited para quitar los residuos excedentes del aceite, se burbujeó con nitrógeno y almacenó en la refrigeradora KIRSCH Germany.
Figura 9
Flujo del proceso de experimentación de extracción por prensa neumática en frío
SEMILLA (S1, S2)
SELECCIONADO
PESADO
SECADO (S1 a T1 por t1 S2 a T2 por t2)
PELADO PESADO
ENDOSPERMO
TEGUMENTO S1:SEMILLA DE ZAPALLO
S2:SEMILLA DE CALABAZA
T: TEMPERATURA t : TIEMPO
PESADO
PRENSADO
PESADO
CALENTADO POR MICROONDAS
PRENSADO IP, IA, IO, D, IR
IP, IA, IO, D, IR IP: INDICE DE PEROXIDO
IA: INDICEDE ACIDEZ IO: INDICE DE IODO
D: DENSIDAD IR: INDICE DE REFRACIÓN
Nota. Elaboración propia
41
3.4.3 En el aceite o producto
A. Lectura de Ácidos Grasos con Cromatógrafo de Gases del Aceite de Calabaza y Zapallo
El aceite obtenido por CO2 supercrítico, prensa neumática en frío y precalentado por microondas fue esterificado (ANEXO 1, Figura 23) posteriormente fue inyectado en el equipo cromatógrafo de gas (GC-MS) Perkin Elmer Clarus 690, con columna de medidas 30 m X 0,32 mm X 0,25 µm, en cual nos dio un resultado en 55 min los ácidos grasos contenidos, mediante cromatogramas en los aceites de calabaza y zapallo.
B. Análisis fisicoquímico del aceite de calabaza y zapallo B.1 Determinación de acidez
Se pesó 4 g de aceite homogenizado en un matraz Erlenmeyer de 250 mL, se adicionó 50 mL de alcohol etílico de 95 % neutralizado y agregó unas gotas de indicador fenolftaleína al 1 %, se agitó y tituló con NaOH 0,1 N hasta color rosa, se anotó gasto y se calculó con la fórmula:
𝐼𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧 =𝐺𝑎𝑠𝑡𝑜 𝑋 𝑁 𝑋 56,1 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
B.2 Determinación de humedad de aceite
Se taró 4 g de aceite homogenizado en un vaso de 100 mL, se llevó a la plancha, se calentó cuidadosamente por unos minutos hasta observar un humo aparente, se llevó a la desecadora a enfriar y pesar, se usó la fórmula:
% 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑠𝑜
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎∗ 100
42
B.3 Determinación de peróxidos
Se peso 4 g de muestra en un vaso Erlenmeyer, se agregó 30 mL de solución ácido acético – cloroformo 3:2 y 1 mL de solución saturada de IK, se agitó por un minuto e incorporó 30 mL de agua destilada. Se tituló con solución de tiosulfato de sodio 0,1 N, usando almidón 1 % como indicador.
Hacer una prueba al paralelo en blanco. Se calculó con la fórmula:
𝐼𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑃𝑒𝑟𝑜𝑥𝑖𝑑𝑜 =(𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 − 𝐵𝑙𝑎𝑛𝑐𝑜) ∗ 𝑁
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 ∗ 100
B.4 Determinación de índice de saponificación
Se calibró 2 g de muestra en un balón de 250 mL con tapa esmerilada, se adicionó 50 mL de solución alcohólica de KOH 0,5 N, se conectó al refrigerante y se puso a reflujo en baño maría durante 1 hora (hasta completa saponificación). Se enfrío e incorporó indicador fenolftaleína 1 % y tituló con HCL 0,5 N hasta desaparición de color rosa.
Continuamente se realizó una prueba en blanco. Se calculó con:
𝐼𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑆𝑎𝑝𝑜𝑛𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = (𝐵𝑙𝑎𝑛𝑐𝑜 − 𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎) ∗ 𝑁 ∗ 56,1 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
B.5 Determinación de índice de iodo
Se pesó 0,25 g de muestra, se adicionó 20 mL de tetracloruro de carbono y 25 mL de reactivo de Wijs, dejando reposar por 30 min en un lugar oscuro, se incorporó 20 mL de solución IK al 15 % y 100 mL de agua destilada, luego se agitó para homogenizar la solución. Se tituló con solución de tiosulfato de sodio al 0,1 N empleando almidón como indicador
