Post on 27-Dec-2015
I. DATOS GENERALES
I.1 Título
“EFECTO DE AGENTE ENCAPSULANTE Y TEMPERATURA DE SECADO EN UN ZUMO A BASE DE MANGO (Mangifera
Indica) Y MARACUYA (Passiflora Edulis) MEDIANTE ATOMIZACIÓN EN LA RETENCIÓN DE LA VITAMINA C”
I.2 Equipo investigador
Autores: Chumpitaz Ayala Lizardo Raul Gamarra Corman Eli Jairo
Asesor:
…………………….
I.3 Facultad a la que pertenece
Facultad de IngenieríaEscuela Agroindustrial
I.4 Fecha proyectada de la investigación
Inicio : 17 de Abril 2014Término: 25 de setiembre del 2015
I.5 Área y línea de desarrollo de la investigación
Área Industria de la Producción de la Conservación de Fruta y Área Tecnológica.
I.6 Tipo de investigación
Experimental - Aplicada
1
I.7 Lugar de ejecución del proyecto
Laboratorio de Investigación y desarrollo de nuevos Productos Agroindustriales de la Escuela de Ingeniería Agroindustrial de la U.N.S.
Laboratorio de Composición Bioquímica de los Alimentos Agroindustriales de la Escuela de Agroindustrias de la U.N.S.
I.8 Descripción general del proyecto
El presente proyecto tiene la finalidad de evaluar el efecto de la interacción de dos tipos de coadyuvantes de secado por atomización; maltodextrina y goma arábiga en la calidad del polvo deshidratado a partir de la pulpa de maracuyá y mango. De esta manera se determinará cuáles son las concentraciones de los coadyuvantes de secado para mantener la mayor cantidad de sus propiedades nutritivas y organolépticas.
Nº
Actividades Abril Mayo Junio Julio Agosto Setiembre1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 Revisión bibliográfica
X x x x x x x x x x x x x x x x x x x x
2 Definición del tema
x x
3 Elaboración y presentación del PTI
x X x x x x
4 Pruebas Preliminares
x x
8 Pruebas Definitivas x x x9 Tabulación y
análisis de resultados
x x x x x x x
10 Discusiones y conclusiones
x x x X
11 Elaboración y presentación del informe final
x x x x x x x
12 Revisión y sustentación de la tesis
x
I.9 Cronograma de actividades
2
I.10 Presupuesto
CÓDIGO PARTIDA SUBTOTAL TOTALBienes
Materia Prima
Materiales de Escritorio
Materiales de Laboratorio
Materiales de Limpieza
Otros
350.00
30.00
50.00
30.00
50.00
510.00
Servicios
Pasaje y Viáticos
Impresiones
Gastos de encuadernación
Otros
200.00
40.00
100.00
100.00
440.00
TOTAL 950.00
3
II. PLAN DE INVESTIGACIÓN
II.1 Antecedentes
Se han efectuado una revisión bibliográfica preliminar de los siguientes documentos:
“EVALUACIÓN DE LOS EFECTOS DEL SECADO POR ASPERSIÓN SOBRE LOS COMPUESTOS FITOQUÍMICOS-FUNCIONALES Y CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS EN ENCAPSULADOS DE ZARZAMORA (Rubus spp). Morales Guzmán J, Medina Torres M.G., Andrade Esquivel E. Guzmán Maldonado S.H., Hernández López, XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS. Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010 Guanajuato, Gto.
Se llegan a las conclusiones:
Al evaluar las variables que intervienen en el proceso de secado por aspersión afectan las características fisicoquímicas en los diferentes muestras siendo más significativas la temperatura de aire de entrada (°C) y la presión de aire de entrada ya que estas afecta la humedad e higroscopicidad pues de estas depende la estructura geométrica y tamaño de las partículas.
4
“ESTUDIO COMPARATIVO DE TRES SISTEMAS DE SECADO PARA LA PRODUCCIÓN DE UN POLVO DESHIDRATO DE FRUTA”, Adela María Ceballos Peñalozaa. Tesis de grado Magister en Ingeniería Química-Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales, octubre de 2008, concluye:
Los polvos de guanábana obtenidos por liofilización, aspersión y vacío en general presentaron características de sabor y aroma propias de la guanábana. Los polvos secados por aspersión tuvieron partículas muy finas a diferencia de los otros dos, factor que influyó grandemente en las propiedades estudiadas.
El secado de la pulpa de guanábana a pesar de tener maltodextrina, fue muy difícil en el secador por aspersión por el contenido de fibras largas, los cuales ocasionaron taponamiento de la boquilla, esto requirió adicionar otras operaciones como fueron filtrado y dilución de alimentación hasta el 10% de sólidos. Sin embargo en el secado se presentó mucha adherencia de la pulpa a las paredes de la cámara, generando grandes pérdidas de material y altos tiempos para la limpieza del equipo. La anterior condición se vio reflejada en los menores contenidos de fibra en el polvo final, altos tiempos de humectabilidad y en características como el color y la granulometría muy similares a la maltodextrina.
La humectabilidad de los polvos cambia grandemente con el tamaño de las partículas. Es la razón por la que se presentaron tiempos muy largos de humectación para los polvos secados por aspersión, en comparación con los liofilizados y los de vacío. Los polvos más finos se obtuvieron por aspersión y para los flujos de alimentación más altos.
Para la mayoría de los polvos de guanábana obtenidos, los contenidos de azúcar son altos y la humectabilidad baja. Se obtuvieron tiempos de humectación mayores de 1 min. en los polvos secados al vacío y mayores de 13 min. por aspersión.
Tesis “MICROENCAPSULACIÓN Y ESTABILIZACIÓN ENZIMÁTICA DEL JUGO DE CHIRIMOYA (Annona Cherimola Mill)”, Dr. Ramón Villanueva Arce, Dr. Jorge Yañes Fernández. Instituto Politécnico Nacional-Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología-2010. Concluye:
Las mejores condiciones de proceso obtenidas fueron de 160 °C de temperatura de entrada con el cual se obtuvo un mayor rendimiento .las variables de respuesta utilizadas fueron (acidez titulable , azucares (reductores y totales), pectina, pH, solidos solubles totales, vitamina C y rendimiento, se
5
vieron afectados por la temperatura, adición de complejos enzimáticos y adición de antioxidantes.
“PHYSICAL PROPERTIES OF SOURSOP (ANNONA MURICATA) POWDER PRODUCED BY SPRAY DRYING”, Khaidatul Hasni Bte Mohamad Alias. Faculty of Chemical and Natural Resources Engineering Universiti Malaysia Pahang. Concluye:
Las variables independientes fueron: temperatura del aire de entrada (160-190 ° C) y la concentración de maltodextrina (10-25% de los sólidos totales de los de la pulpa de guanabana). El contenido de humedad, higroscopicidad, rendimiento del proceso, la solubilidad y disolución se analizaron como respuestas. Contenido de humedad en polvo y el rendimiento del proceso se vieron afectados positivamente por la temperatura del aire de entrada que está directamente relacionada con el calor y transferencia de masa. Rendimiento del proceso también fue influenciado negativamente por la concentración de maltodextrina. La higroscopicidad del polvo disminuyó con el aumento de la concentración de maltodextrina la y la disminución de la temperatura. Los polvos con bajo contenido de humedad eran más higroscópico, que se relaciona con el mayor gradiente de concentración de agua entre el producto y el aire circundante. El resultado muestra la óptima condiciones de temperatura de entrada del aire es 170°C, mientras que para la concentración de maltodextrina es 10%.
II.2 Marco Teórico
“APLICACIONES BIOTECNOLÓGICAS DE LA MICROENCAPSULACIÓN”, J. Yáñez Fernández, J.A. Salazar Montoya, L. Chaires Martínez, J. Jiménez Hernández, M. Márquez Robles y E. G. Ramos Ramírez J. XXX Aniversario de Biotecnología y Bioingeniería publicado Septiembre-octubre de 2002.
Nos dice acerca de la encapsulación:
La encapsulación es un proceso mediante el cual ciertas sustancias bioactivas sabores, vitaminas o aceites esenciales) son introducidas en una matriz o sistema pared con el objetivo de impedir su pérdida, para protegerlos de la reacción con otros compuestos presentes en el alimento o para impedir que sufran reacciones de oxidación debido a la luz o al oxígeno. Una ventaja adicional es que un compuesto encapsulado se liberara gradualmente del compuesto que lo ha englobado o atrapado y se obtienen productos alimenticios con mejores características sensoriales y nutricionales.
6
Existe una amplia variedad de materiales para cobertura que pueden ser usados para encapsular ingredientes alimentarios, donde se incluyen aceites hidrogenados, ceras, maltodextrinas, almidones y gomas. El uso de goma arábiga como matriz encapsulante es común debido a sus características de viscosidad, solubilidad y emulsificación. Las dextrinas son formadas por el calentamiento de almidón, en presencia de ácido o base, formando polímeros con alto grado de ramificación; comparadas con almidones no modificados, se mejoran sus características de solubilidad y viscosidad. Las maltodextrinas son obtenidas a partir de una hidrólisis parcial del almidón de maíz por vía ácida o enzimática; los polímeros de glucosa producidos pueden variar en longitud y en peso molecular; sus viscosidades son inferiores a las de la goma arábiga y no presentan grupos lipofílicos, por lo que sus propiedades emulsificantes son pobres. Sus ventajas incluyen sabor tenue, es posible su uso a altas concentraciones de sólidos y mejoran la vida de almacenamiento de aceites esenciales de cítricos; mezclas de sólidos de maíz, maltodextrinas y almidones modificados permiten un encapsulamiento óptimo.
MangoEl mango está reconocido en la actualidad como uno de los 3 ó 4 frutos tropicales más finos. Ha estado bajo cultivo desde los tiempos prehistóricos. Las Sagradas Escrituras en Sánscrito, las leyendas y el folklore hindú 2.000 años a.C. se refieren a él como de origen antiguo, aun desde entonces. El árbol de mango ha sido objeto de gran veneración en la India y sus frutos constituyen un artículo estimado como comestibles a través de los tiempos. Aparentemente es originario del noroeste de la India y el norte de Burma en las laderas del Himalaya y posiblemente también de Ceilán.El mango está distribuido por todo el sureste de Asia y el archipiélago Malayo desde épocas antiguas. Se le ha descrito en la literatura china del siglo VII como un cultivo frutal bien conocido en las partes más cálidas de China e Indochina. La temprana prominencia del mango en su tierra nativa sale a la luz por el hecho de que Akbar, el gran Moguel de la India del siglo XVI, tenía un huerto conteniendo 100.000 árboles de mango.Los españoles introdujeron este cultivo a sus colonias tropicales del Continente Americano, por medio del tráfico entre las Filipinas y la costa oeste de México por los siglos XV y XVI. Jamaica importó sus primeros mangos de Barbados hacia 1782 y las otras islas de las Indias Occidentales, al principio del siglo XVII. Los mangos fueron llevados de México a Hawai, en 1809, y a California, alrededor de 1880, mientras que la primera plantación permanente en Florida data de 1861.Los frutos del mango constituyen un valioso suplemento dietético, pues es muy rico en vitaminas A y C, minerales, fibras y anti-oxidantes; siendo bajos en calorías, grasas y sodio.
7
Su valor calórico es de 62-64 calorías/100g de pulpa. En el cuadro 1, se muestra el valor nutritivo del mango en 100 g de parte comestible. Cuadro 1. Composición químico proximal del mango
Componentes Valor por 100 g de porción comestible
Agua (g) 81.8Carbohidratos (g) 16.4Fibra (g) 0.7Vitamina A (U.I) 1100Proteínas 0.5Acido ascórbico (mg) 37Fósforo (mg) 14Calcio (mg) 10Hierro (mg) 0.4Grasa (mg) 0.1Niacina (mg) 0.04Tiamina (mg) 0.04Riboflavina (mg) 0.07
Fuente: Collazos et al (1996).
Maracuyá
El maracuyá pertenece a la familia Passiflorácea, nativa de la América
Tropical. Hay más de 400 especies de Passiflora y más 50 de estas especies
son comestibles. Sólo los frutos de color púrpura (Passiflora edulis) y de color
amarillo (Passiflora edulis, Flavicarpia Degener) se cultivan comercialmente
(Jagtiani, et al., 1988).
2.1.4.1 Características del maracuyá
El fruto de Passiflora edulis es redondo u ovalado, de 50 – 55 mm de
diámetro con una piel púrpura oscura cuando está maduro. La piel es
dura y cerca de 3 mm de grosor. La pulpa interior es amarilla – rojiza y
8
contiene cerca de 150 semillas negras rodeadas de un arilo jugoso
(Calzada, 1970).
Passiflora edulis var. Flavicarpia Degener difiere del púrpura ya que
tiene el fruto más grande, con una corteza de color amarillo; una pulpa
ácida más aromática y semillas café más grandes.
La parte comestible del fruto es de consistencia pulposa de gran
cantidad de semillas, por lo que se consume de preferencia en forma de
jugo (Salazar y Torres, 1977). Su atractivo color amarillo –
anaranjado, su acidez y aroma característicos hacen de esta fruta una
especie de gran atractivo para las zonas con microclimas tropicales y
sub-tropicales como existen en algunas regiones de Chile (Osorio,
1981).
El fruto del maracuyá no puede ser almacenado más allá de 2 semanas
bajo condiciones normales de temperatura. El fruto puede ser
mantenido 4 ó 5 semanas entre 4 a 10º C (7º C óptimo). Sin embargo,
gran parte de su sabor se pierde durante este período de
almacenamiento. Las temperaturas por debajo de 4º C llevan a la
descomposición y ataques de mohos.
Los azúcares constituyen la mayor parte de los carbohidratos. Así, el
jugo de la variedad púrpura fluctúa entre 14,4 y 21,9%, mientras en la
variedad amarilla estos valores están entre 13 y 18%. En la variedad
púrpura la proporción azúcar/ácido es de 5:1 mientras en la variedad
9
amarilla esta proporción es de 3:8, por lo tanto, el jugo de la variedad
púrpura es considerado de un sabor mucho más dulce.
Pruthi (1963), informó que el contenido de almidón en el jugo del fruto
de la variedad púrpura fluctúa entre 1,0 a 3,7%. Se ha encontrado que
el contenido de almidón es más alto en la variedad púrpura que en la
variedad amarilla.
Una fruta de Maracuyá tiene un valor energético de 78 calorías, 2.4
gramos de hidratos de carbono, 5 mg de Calcio, 17 mg de Fósforo, 0.3
mg de Hierro, 684 mg de vitamina A activada, 0.1 mg de vitamina B2
(Rivoflavina), 2.24 mg de Niacina y 20mg. de Vitamina C.
El Maracuyá se recomienda para:
Bajar la presión arterial
Como tranquilizante
Como fuente de vitamina C.
Cuadro 3. Composición químico proximal del maracuyá
ComponentesValor por 100 g de porción
comestible
Calorías (cal) 78
Carbohidratos (g)2.4
10
Fibra (g)0.2
Vitamina A (mg)684
Proteínas0.8
Acido ascórbico (mg)23
Fósforo (mg)18
Calcio (mg)5
Hierro (mg)0.3
Grasa (gr)0.6
Niacina (mg)2.24
Tiamina (mg)0.04
Riboflavina (mg)0.1
Fuente: Collazos et al (1996).
2.1.4.2 Industrialización del maracuyá
Las proyecciones y posibilidades de aprovechamiento del maracuyá
como fruta exótica son enormes, ya sea en forma de jugo o de jugo
concentrado. No obstante, también se ha utilizado el jugo de maracuyá
en mezcla con otros jugos de frutas (Aguilera y Araneda, 1996).
La industrialización del maracuyá se ha orientado, especialmente,
hacia la obtención del jugo natural o concentrado que es muy
11
apetecido por su sabor y aroma característico (Osorio, 1981; Sáenz,
1989).
Vega y Cortés, (1993), obtuvieron pectinas con y sin pigmento
incorporado con un 6,6% y 4,7%, respectivamente y aceite de las
semillas con un rendimiento de un 22 a 23%, como una forma de
lograr el aprovechamiento integral del maracuyá púrpura. Sáenz y
Sepúlveda (1981) caracterizaron el aceite de las semillas de maracuyá
amarillo.
El fruto se consume como fruta fresca o en jugo.
Se utiliza para preparar refrescos, néctares, yogurts, mermeladas,
licores, helados, pudines, enlatados.
2.1.5 Vitamina C
La vitamina C es un micronutriente esencial necesario para el normal
funcionamiento metabólico del cuerpo. Es una de las vitaminas de estructura
más sencilla, pues se trata de la lactona de un azúcar-ácido. El ácido ascórbico
sólo se precisa en la dieta de unos pocos vertebrados: el hombre, los monos, el
cobaya, el murciélago frugívoro de la India y en algunos peces. Algunos
insectos y otros invertebrados necesitan también ácido ascórbico, pero la
12
mayor parte de los demás animales superiores y de los vegetales pueden
sintetizar el ácido ascórbico a partir de la glucosa y de otros precursores
sencillos. El ácido ascórbico no está presente en los microorganismos y por
tanto, no parece serles necesario. El ácido ascórbico contiene seis átomos de
carbono, es hidrosoluble, termolábil y sensible frente a la oxidación y a los
álcalis e iones metálicos.
La vitamina C es un antioxidante soluble en agua e importante en los fluidos
biológicos, la reserva total en el organismo es de 1500 a 2500 mg.
El ácido ascórbico es un potente reductor, pierde con facilidad átomos de
hidrógeno y se transforma en ácido dehidroascórbico, que también posee
actividad de vitamina C. Sin embargo, la actividad vitamínica se pierde
cuando el anillo lactónico del ácido dehidroascórbico se hidroliza para formar
ácido dicetogulónico (figura 2).
La vitamina C también puede actuar como un coantioxidante regenerando el
α-tocoferol (la vitamina E) desde el radical de α-tocoferoxil, producido por la
vía del secuestro de radicales solubles en lípidos. La vitamina C ha sido
reconocida y aceptada por la US Food and Drug Administration (FDA) como
uno de los cuatro antioxidantes dietéticos, los otros tres son las vitaminas E, la
vitamina A cuyo precursor es el β-caroteno, y el selenio, un componente
esencial de las enzimas antioxidantes glutationperoxidasa y tioredoxina-
reductasa.
El Panel de Antioxidantes Dietéticos y los Compuestos Relacionados con la
Comida y Tabla de la Nutrición ha coincidido, en principio, con esta
13
definición, y además tiene en consideración otros carotenoides. Se publicaron
las nuevas regulaciones recientemente, en las que la FDA declaró que la
vitamina C servía como un efectivo secuestrador de radicales libres para
proteger a las células del daño ocasionado por las moléculas de oxígeno
reactivo. La vitamina C se encuentra mayoritariamente en los vegetales y
frutos frescos,cido ascórbico tiene una estructura química análoga a los
carbohidratos, con entre éstos, destacan por su contenido la acerola, grosella y
fresa, siguiéndole los frutos cítricos, que tradicionalmente han sido los
alimentos de referencia en cuanto al contenido de vitamina C por su elevada
contribución al aporte dietético. La ingesta diaria recomendada para adultos es
de 60 mg/día (Food & Nutrition Board, 2000), si bien en la actualidad se
aconseja aumentar esta cantidad con el fin de ser más efectiva frente a los
procesos de envejecimiento. Es importante destacar que la ingesta de zumos
de frutas aporta al organismo el 21% de la vitamina C diaria, mientras que el
consumo global de frutas y hortalizas aporta el 45% del total (Ancos (de) et
al.,2005).
Los estudios realizados sugieren que una ingesta diaria de 90-100 mg de
vitamina C reduce el riesgo de padecer enfermedades crónicas en hombres y
mujeres no fumadores (Carr & Frei, 1999).
Aunque los síntomas del escorbuto en el hombre pueden subsanarse por
administración de unos 20 mg de ácido ascórbico diarios, existe cierta
evidencia de que puedan necesitarse cantidades mayores para una función
fisiológica y un bienestar completamente normales. La falta de vitamina C en
la dieta causa la enfermedad, por deficiencia, del escorbuto. Esta enfermedad
14
potencialmente fatal puede prevenirse con tan poco como 10 mg de vitamina
C/día, una cantidad que fácilmente se obtiene a través del consumo de fruta
fresca y vegetales. La RDA (Recommended Dietary Allowances) se ha fijado
por la proporción de existencias y la proporción del vaciamiento de una
reserva inicial en el cuerpo de 1500 mg de vitamina C y dando por hecho una
absorción de ≈85% de la vitamina en las tomas usuales. Esta cantidad proporciona
un margen adecuado de seguridad: 60 mg/día prevendrían el desarrollo del
escorbuto durante aproximadamente 1 mes con una dieta carente de vitamina
C. Las RDAs están principalmente determinadas sobre la base de prevenir la
deficiencia; porque el escorbuto no es un problema de salud importante en los
Estados Unidos, esta finalidad está claramente cumplida por la actual RDA
para la vitamina C.
Los mecanismos moleculares del efecto antiescorbútico de la vitamina C están
ampliamente, aunque no completamente, establecidos. La vitamina C es un
cofactor para varias enzimas involucradas en la biosíntesis del colágeno, la
carnitina, y de neurotransmisores, actúa como cofactor en la hidroxilación
enzimática de la prolina a hidroxiprolina y en otras reacciones de
hidroxilación, pero no es específico en estas reacciones y puede sustituirse por
otros agentes reductores carentes de actividad antiescorbútica (Lehninger,
1993).
Entre las funciones corporales de la vitamina C cabe mencionar las siguientes:
es necesaria para mantener la integridad del tejido conjuntivo, especialmente
de las paredes capilares, actúa en la prevención del escorbuto, cataliza las
reacciones de hidroxilación en la síntesis del colágeno y de la norepinefrina,
15
participa en la amidación de las hormonas peptídicas, en la regeneración de la
vitamina E y protege frente al “estrés oxidativo” (Anderson et al., 1987;
Halliwell et al., 1995). Parece que el ácido ascórbico es el factor más eficaz en
la formación del colágeno, más que sus metabolitos, aunque éstos también son
activos (Davey et al., 2000). Otra reacción importante de hidroxilación en la
que interviene la vitamina C es la síntesis de catecolaminas. La formación y
activación de estos transmisores está claramente afectada, a nivel del sistema
vascular, por las carencias graves de ácido ascórbico (Gershoff, 1993).
La vitamina C participa en la biosíntesis de carnitina, factor implicado en la β-
oxidación a nivel mitocondrial de los ácidos grasos de cadena larga. El 80%
de los ácidos grasos de la dieta es de cadena larga, por lo tanto, a pesar de las
controversias respecto del papel de la vitamina C en la patología
cardiovascular, es obvio que resulta indispensable para la normal oxidación de
los ácidos grasos (Anderson et al., 1987;Jacob et al., 1987; Gershoff, 1993).
Las mujeres embarazadas o las lactantes también requieren una mayor ingesta
devitamina C para mantener sus concentraciones plasmáticas de vitamina C
cercanas a las de otras mujeres. Las elevadas necesidades probablemente se
deben al transporte activo placentario de la vitamina C, por lo cual las
concentraciones de vitamina C son significativamente superiores en la sangre
del cordón y en los niños recién nacidos que en las madres, y a la pérdida
adicional de vitamina C a través de la leche materna. Una deficiencia de
vitamina C produce un debilitamiento de las estructuras de colágeno,
causando la pérdida dentaria, acompañado de dolores, desórdenes en el tejido
conectivo y en el hueso, y una mala curación de las heridas, las cuales son
16
características del escorbuto. Los ancianos son proclives a tener deficiencias
en vitamina C, probablemente debido a sus hábitos dietéticos, además de que
también parecen tener una mayor necesidad de vitamina C. Un reciente
estudio de cohortes también mostró que el consumo de suplementos de
vitamina C estaba asociado con una menor prevalencia del deterioro
cognoscitivo severo. Finalmente, otros dos recientes estudios encontraron que
los pacientes con la enfermedad de Alzheimer tenían concentraciones de
vitamina C en plasma más bajas, a pesar de tener una dieta adecuada y de que
los suplementos con vitamina C podían disminuir el riesgo de padecer
Alzheimer (Carr & Frei, 1999). Perrig et al. (1997) establecieron una relación
positiva entre altos niveles de ácido ascórbico en sangre y la capacidad de
memoria.
Un porcentaje significativo de investigaciones han indicado que los fumadores
tienen unos requisitos más altos de vitamina C que los no fumadores. Las
concentraciones de vitamina C son más bajas en los fumadores que en los no
fumadores y se relaciona inversamente al consumo de cigarrillos. La RDA
para los fumadores es de 100 mg de vitamina C/día, aunque se ha propuesto
que los fumadores requieren ≥ 2-3 veces la actual RDA de 60 mg/día para
mantener las concentraciones plasmáticas de vitamina C comparables a las de
los no fumadores.
La vitamina C se considera uno de los antioxidantes naturales más eficaces y
menos tóxicos, se encuentra a elevada concentración en numerosos tejidos, si
se compara con los contenidos plasmáticos, y posee las características de lo
que podría considerarse un secuestrador ideal de radicales libres. Como tal, es
17
eficaz frente a los radicales superóxido e hidroxilo, el peróxido de hidrógeno y
el oxígeno singulete (Slater& Block, 1991; Halliwell et al., 1995).
En la síntesis del colesterol a partir de los ácidos biliares participa el
citocromo P450, cuya acción está modulada por el ácido ascórbico. Según
Sastre-Gallego (1995) la trigliciridemia y la colesterolemia son más altas en la
hipovitaminosis C.
El zumo de naranja es una fuente muy importante de ácido ascórbico, un
nutriente que además de su acción vitamínica es apreciado por su efecto
antioxidante, por la estimulación del sistema inmunitario y por otros
beneficios para la salud que están siendo activamente investigados y descritos,
tal como la inhibición en la formación de los cánceres causados por
compuestos N-nitroso en el estómago (Hussein et al., 2000; Sánchez-Mata et
al., 2000).
Cuadro 4. Contenido de vitamina C en algunos alimentos
Alimentos Vitamina C (mg/100g)
Uva
Manzana
Durazno
Platano
Palta
Piña
Limón
4
6
7
2 – 12
18
15 – 40
45
18
Naranja
Papaya
Fresa
Guayaba
Camu – camu
Acerola
Zanahoria
Apio
Lechuga
Cebolla
Poro
Papas
Leche de vaca
Hígado de res
27 – 64
22 – 78
60
152 – 633
1000 – 2500
1000 – 3000
6 – 10
9
7 – 12
5 – 23
20
21
1 – 2
25
Fuente:
2.1.5.1 Estructura de la vitamina C
Según Badui D. (1984), la vitamina C es una cetona cíclica que
corresponde a la forma enólica de la 3-ceto-1gulofuranolactona;
contiene un enol entre los carbonos 2 y 3, que la hacen un agente
ácido y muy reductor por lo que se oxida fácilmente.
19
Para Fennema (2000), la forma natural de la vitamina es el isómero
L; el isómero D- tiene alrededor de 10% de la actividad de L- y se
añade a los alimentos con fines vitamínicos.
Figura 2. Estructura química del L-ácido ascórbico
Fuente: Belitz (1997).
2.1.5.2 Estabilidad de la vitamina C
Fennema (2000), indica que el ácido ascórbico es muy sensible a
diversas formas de degradación. Entre los principales factores que
pueden influir en los mecanismos degradativos cabe citar la
temperatura, la concentración de sal y azúcar, el pH, el oxígeno, las
enzimas, los catalizadores metálicos, la concentración inicial del
ácido y la relación ácido ascórbico ácido dehidroascórbico.
Fennema (2000), indica que el ácido ascórbico es soluble en agua, se
pierde fácilmente por lixiviación en las superficies cortadas o
trituradas de los alimentos. Sin embargo en los alimentos elaborados,
las pérdidas más importantes después de la manipulación se deben a
degradación química. En los alimentos ricos en vitamina C, como las
20
frutas, generalmente la pérdida va asociada al pardeamiento no
enzimático.
Según Bessey et al. (1976). y colaboradores, la degradación del AA
está influenciada por la temperatura pero poco por la luz artificial. El
AA se degrada fuertemente con producción de ADA. Este último es
muy inestable y decrece rápidamente, con el almacenaje a baja
temperatura.
II.3 Definición de términos
Agentes encapsulantes: Materiales capaces de formar una cubierta alrededor de una enzima o bacteria. Los más corrientes son polisacáridos, como alginato o agar. Estos agentes son inertes, permiten una difusión rápida de nutrientes y oxígeno hacia dentro y fuera de la cápsula, y pasan fácilmente de forma sólida (gel) a líquida (suspensión o solución) mediante cambios de temperatura o de concentración iónica
Solubilidad: Es una medida de la capacidad de disolverse una determinada sustancia (soluto) en un determinado medio (solvente); implícitamente se corresponde con la máxima cantidad de soluto disuelto en una dada cantidad de solvente a una temperatura fija y en dicho caso se establece que la solución está saturada
Humedad: Se denomina humedad ambiental a la cantidad de vapor de agua presente en el aire. Se puede expresar de forma absoluta mediante la humedad absoluta, o de forma relativa mediante la humedad relativa o grado de humedad.
Atomización: Un pulverizador o atomizador es un utensilio que se emplea para producir una fina pulverización de un líquido, mediante una bomba manual.
III. PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO
21
III.1 Objeto de la investigación
Con esta investigación se quiere determinar los parámetros óptimos de secado por atomización y concentración optima de los agentes encapsulantes con lo cual se retenga la mayor cantidad de vitamina C en el polvo deshidratado a partir de la pulpa de mango y maracuya.
III.2 Formulación del problema
En la actualidad podemos ver que la explotación de este producto es mínima, esto debido a la alta perecibilidad, crecimiento limitado en ciertas estaciones del año y a su baja resistencia por el daño mecánico. Nutricionalmente, la fruta de guanábana es rica en hidratos de carbono, particularmente fructosa y también contiene cantidades significativas de vitamina C, vitamina B, vitamina B2 y minerales como el sodio, potasio, fosforo, hierro y magnesio, las cuales son indispensables para la salud. Una manera para la conservación de este producto, reteniendo sus propiedades nutricionales y organolépticas es mediante la tecnología de secado por atomización, para la obtención de un polvo deshidratado que pueda estar disponible en el mercado durante todo el año. Por otro lado para la retención de las propiedades como el aroma y contenido de vitaminas, es necesario la aplicación de agentes encapsulantes Estos encapsulantes deben tener la capacidad de proporcionar una emulsión estable durante el proceso de secado por aspersión y tener muy buenas propiedades de formación de película para proveer una capa que proteja al ingrediente activo de la oxidación y temperatura. La maltodextrina y goma arábiga son los encapsulantes más utilizados; la maltodextrina que favorece a la retención de sabores y la goma arábiga en la retención de sabores colores y vitaminas. Otro punto a tener en cuenta es temperatura de secado, la cual afecta en el contenido de vitamina C y propiedades del polvo deshidratado tales como; humedad, solubilidad y humectabilidad.
La pregunta de la investigación
¿Cuál es el efecto delas concentraciones a 50% M, 25 %M + 25% GA, Y 50% GA de los agentes encapsulantes, así como las temperaturas de aire de entrada de 130, 150 y 170 °C en el secado por atomización, en la retención de vitamina C del polvo deshidratado a partir de la pulpa de mango y maracuya?
22
III.3 Objetivos
3.3.1.1. OBJETIVO GENERAL
Evaluar el efecto de los agentes encapsulantes y temperaturas de aire en el secado por atomización sobre la retención de vitamina C en el polvo deshidratado a partir de la pulpa de mango y maracuya
3.3.1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar la concentración de los agentes encapsulantes y la temperatura de aire óptimos para la obtención del polvo deshidratado de mango y maracuya
Evaluar las propiedades fisicoquímicas, humedad, solubilidad y contenido de vitamina C del polvo deshidratado mango y maracuya.
III.4 Hipótesis
A una concentración del 50% de maltodextrina y a una temperatura de 170°C, se tendrá una mayor retención del contenido de vitamina C en el polvo deshidratado a partir de zumo de mango y maracuya
III.5 Definición de variables
III.5.1 Variables Independientes
Temperatura de aire( °C): 130-150-170 Concentración de agentes encapsulantes: Maltodextrina (M) y Goma
arábiga (GA).III.5.2 Variables Dependientes
Humedad
Vitamina C
Evaluación sensorial
23
FORMULACIÓN1 0% (Testigo)2 50% M3 25% M + 25% GA4 50% GA
III.6 Importancia y justificación del estudio
Debido a su importancia económica, en nuestra región se viene incrementando la producción y exportación de frutas como mango y maracuyá. Estas frutas poseen altos valores nutricionales por el contenido de vitaminas, azucares, ácidos y sales, que cada vez son más preferidos. Estas frutas son sometidos a diversas tecnologías en forma de pulpas, zumos, conservas etc., donde reciben tratamientos térmicos, con el fin de brindar mayor estabilidad desde el punto de vista microbiológico pero afectando la calidad de los mismos
Por otro lado los antioxidantes son un grupo de moléculas reconocidas por su capacidad para neutralizar los radicales libres; estas sustancias han surgido como una alternativa para combatir deficiencias asociadas al estrés oxidativo, tales como las enfermedades cardiovasculares, reumáticas y a eventos tan comunes en los seres humanos como el envejecimiento. De allí el gran esfuerzo científico y comercial que se ha dirigido en el último quinquenio al estudio en esta área, especialmente en la búsqueda de nuevas fuentes naturales como frutas, verduras e infinidad de plantas, extractos promocionados como fitoterapéuticos y elaboración de medicamentos a base de antioxidantes vitamínicos.
El problema fundamental de los antioxidantes como es sabido es su fácil degradación y poca estabilidad
24
Por último estos conocimientos obtenidos pueden servir de base para futuras investigaciones utilizando las variables de proceso en este estudio.
IV. MATERIALES Y METODOS
IV.1 Materiales
IV.1.1 Materia prima
La materia prima a utilizar será mango y maracuya
IV.1.2 Materiales y reactivos
IV.1.2.1 Agentes encapsulantes
Goma arábiga Maltodextrina
IV.1.2.2 Reactivos e insumos
Vitamina C (puro) Ácido oxálico (solución al 4%) Solución coloreada (ET) Fenolftaleina Hidróxido de sodio (0.1N)
IV.1.2.3 Materiales Complementarios
Termómetros Placas petri Crisoles Vasos de precipitado Pipetas Buretas Probetas Tubos de ensayo Envase de almacenamiento del polvo deshidratado
25
IV.1.2.4 Equipos e instrumentos
Spray dryer Espectrofotómetro UV pH-metro Balanza análitica Estufa Potenciómetro
IV.2 Diseño Experimental
El diseño estadístico que se empleó para evaluar el efecto de las concentraciones de los agentes encapsulantes y las temperaturas de aire en el secado por atomización sobre la calidad del polvo deshidratado a partir de la pulpa de mango y maracuya, fue la metodología de Diseño Factorial 3ax6b con 3 repeticiones en un Diseño Completamente al Azar (DCA).Los resultados que se obtendrán serán evaluados estadísticamente a fin de determinar las diferencias significativas entre ellas.
Cuadro del experimento factorial 3ax4b
Temperatura (°C)
FORMULACIÓN
0% 50% M 25% M + 25%GA
50%GA
130Y 111
Y 112
Y 113
Y 121
Y 122
Y 123
Y 131
Y 132
Y 133
Y 141
Y 142
Y 143
150Y 211
Y 212
Y 213
Y 221
Y 222
Y 223
Y 231
Y 232
Y 233
Y 241
Y 242
Y 243
26
170Y 311
Y 312
Y 313
Y 321
Y 322
Y 323
Y 331
Y 332
Y 333
Y 341
Y 342
Y 343
IV.3 Modelo Estadístico
MODELO LINEAL
Y IJK=μ+α I+βJ+(αβ)IJ+ε IJK
para i = 1, . . . , a j = 1, . . . , b k = 1, . . . , n donde:
Y IJK : Representa el análisis individual de la i-ésima temperatura y la j-ésimo
formulación en la k-ésima observación.
µ: es el efecto medio global.
α I : es el efecto de la i-ésima temperatura
βJ : El efecto de la j-ésima formulación
(αβ)IJ: Es el efecto producido entre las interacciones de la i-ésima temperatura
y la j-ésima formulación
ε IJK : Efecto del error experimental por aplicación de la i-ésima temperatura y la
j-ésima formulación en la k-ésima observación.
Formulación de hipótesis
27
H0 : α1 = · · · = αa = 0 (la temperatura no influye)H1 : algún αi ≠ 0 (la temperatura influye)
H0 : β1 = · · · = βb = 0 (la formulación no influye)H1 : algún βi ≠ 0 (la formulación influye)
H0 : (αβ)11 = · · · = (αβ)ab = 0 (no hay interacción)H1 : algún (αβ)ij ≠ 0 (hay interacción)
ANOVA
Fuentes de Variación
(FV)
Sumas deCuadrados
(S.C.)
Grados de Libertad
(G.L.)
Cuadrados Medios(C.M.)
Estadístico de Prueba
(Fc)
Temperatura (α ) SCα a−1 SMαSCαSMR
Formulación (β ) SCβ b−1 SMβSCβSMR
Interacción Concentración y
Temperatura (αβ)SC(α) (a−1)(b−1) SC(αβ ) SC (αβ )
SMR
Error Experimental SCR ab (r−1) SCR
Total SCT abr−1 SCT
Grados de libertad:
F.V. G. L.
28
Temperatura (α ) 2
Formulación (β ) 3
Interacción Presión y
Formulación (αβ )6
Error Experimental
24
Total 35
IV.4 Métodos de análisis
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD: La determinación del contenido de humedad se determinará por efecto de gravimetría en estufa a temperaturas de 55ºC según el método AOAC (1991), descrito por Pearson.
DETERMINACIÓN DE CENIZAS: Por el método AOAC (1991) descrito por Pearson.
DETERMINACIÓN DE LA ACIDEZ: La acidez total se determinará según el método AOAC (1995). Sus resultados son expresados en porcentajes de ácido cítrico
DETERMINACIÓN DE pH: El potenciómetro se calibrará inicialmente a través de soluciones tampón. Según el método AOAC (1995).
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE SOLIDOS SOLUBLES: El porcentaje de solidos solubles será determinado directamente por lectura en refractómetro de precisión ABBE.
DETERMINACIÓN DE VITAMINA C: Por espectrofotometría. Empleando el método AOAC (2000).
29
IV.5 Técnicas de Procesamiento y Análisis de datos
Los resultados obtenidos de serán procesados y analizados mediante el
programa SPSS (Statistical Package for Social Sciences) , en el cual se utilizara
el diseño experimental factorial en un DCA.
IV.6 Metodología
30
T°:170°CT°:150°CT°: 130°C
Acondicionamiento y Homogenizado
Tamizado
Pulpeado
Pelado y cortado
Se realizarán las siguientes pruebas de secado por Atomización
Lavado y Desinfección
Recepción de M.P.
V. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
“EVALUACIÓN DE LOS EFECTOS DEL SECADO POR ASPERSIÓN SOBRE LOS COMPUESTOS FITOQUÍMICOS-FUNCIONALES Y CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS EN ENCAPSULADOS DE ZARZAMORA (Rubus spp). Morales Guzmán J, Medina Torres M.G., Andrade Esquivel E. Guzmán Maldonado S.H., Hernández López, XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS. Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010 Guanajuato, Gto.
“ESTUDIO COMPARATIVO DE TRES SISTEMAS DE SECADO PARA LA PRODUCCIÓN DE UN POLVO DESHIDRATO DE FRUTA”, Adela María Ceballos Peñalozaa. Tesis de grado Magister en Ingeniería Química-Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales, octubre de 2008.
Tesis “MICROENCAPSULACIÓN Y ESTABILIZACIÓN ENZIMÁTICA DEL JUGO DE CHIRIMOYA (Annona Cherimola Mill)”, Dr. Ramón Villanueva Arce, Dr. Jorge Yañes Fernández. Instituto Politécnico Nacional-Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología-2010.
31
FORMULACIÓN1 0% (Testigo)2 50% M3 25% M + 25% GA4 50% GA
“PHYSICAL PROPERTIES OF SOURSOP (ANNONA MURICATA) POWDER PRODUCED BY SPRAY DRYING”, Khaidatul Hasni Bte Mohamad Alias. Faculty of Chemical and Natural Resources Engineering Universiti Malaysia Pahang
“APLICACIONES BIOTECNOLÓGICAS DE LA MICROENCAPSULACIÓN”, J. Yáñez Fernández, J.A. Salazar Montoya, L. Chaires Martínez, J. Jiménez Hernández, M. Márquez Robles y E. G. Ramos Ramírez J. XXX Aniversario de Biotecnología y Bioingeniería publicado Septiembre-octubre de 2002.
“MANEJO POSCOSECHA Y EVALUACION DE LA CALIDAD PARA LA GUANABANA (Annona Muricata L.). QUE SE COMERCIALIZA EN LA CIUDAD DE NEIVA”. Ing. Carlos Emilio Reina G., Carlos M. Rivera O., Fernando L. Bonilla B.. Universidad Sur Colombiana-Facultad de Ingeniería-Programa de Ingeniería Agrícola. 1996.
“PROPIEDADES DE REHIDRATACIÓN Y FUNCIONALES DE UN PRODUCTO EN POLVO A BASE DE JUGO DE GRANADA Y MANZANA”. Luz Araceli Ochoa Martínez, Silvia M. González Herrera, Julia Morales Castro, Nuria E. Rocha Guzmán, N. Trancoso Reyes, Marcela J. Urbina Martinez. Instituto Tecnológico de Durango, Unidad de Posgrado, Investigación y Desarrollo Tecnológico. Correo para correspondencia: aralui@itdposgradobioquimica.com.mx. CIENCIA@UAQ. 4(2):19-25.2011
32