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DETERMINACION DE LAS PROPIEDADES FISICOQUIMICAS DEL GEL DESBILA -Aloe barbadensis miller-

Arroyave J.D., Figueroa A.M., Grisales J.F., Palacio E., Velasco M.A.Facultad de Ingeniera y Administracin, Ingeniera Agroindustrial, Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira.

Resumen

Este artculo presenta una metodologa cuyo propsito fue evaluar los parmetros relacionados con los porcentajes dehumedad, materia seca, cenizas, pH, acidez y slidos solubles del gel del Aloe vera, como un punto de partida parafuturas investigaciones. Esta investigacin se realiz de manera experimental en dos prcticas de laboratorio utilizandolos mtodos estandarizados para cada parmetro. En el primer laboratorio se determin el porcentaje de humedad ymateria seca por medio de dos secados al horno, uno a 60C y el otro a 105C respectivamente. El resultado final delsecado a 105C se llev a una mufla, con una temperatura de 660C con el fin de obtener las cenizas. En el segundolaboratorio se determinaron los valores de pH, acidez y slidos solubles, utilizando un potencimetro, una solucin deNaOH al 0.1N y un refractmetro digital, respectivamente. Mediante el proceso de secado se logr determinar eporcentaje de humedad, el cual fue del 99% y de igual manera se determin el porcentaje de materia seca el cual es0.88%, mientras que el porcentaje de cenizas fue de 23.35%. Esto se logr comprobar al momento de separar la corteza

del gel, puesto que la penca de sabila se caracteriza por tener una alta viscosidad, corroborando su naturaleza suculentaBasndonos en los resultados del estudio, se concluye que una de las caractersticas fisicoqumicas y el parmetro deconservacin ms importante es la actividad de agua, puesto que indica la velocidad de deterioro de la sbila

PALABRAS CLAVES: Acidez, Brix, Aloe vera, materia seca, humedad, pH, cenizas, actividad de agua, gel

Abstract

This article claims for a methodology whose aim is to assess the parameters concerning to the moisture percentages, drymatter, ashes, pH, acidity, andAloe vera gel soluble solids, as a departure point for future researches. This research wasconducted in an experimental way within two laboratory practices using standard methods for each parameter. On the

first laboratory practice the moisture percentage was determined, and so for the dry matter by using two oven driedprocesses, one at 60C and another at 105C. The 105C oven dry final result was taken into a muffle, with atemperature of 660C, aiming to obtain the ashes. The values of pH, acidity and soluble solids were determined on thesecond laboratory practice. This was achieved using a potentiometer, a NaOH solution at 0.1N and a digitarefractometer. On the oven dry process the moisture percentage was determined, with a 99%, as well as the dry matterpercentage, with a 0.88%, whereas the ashes percentage was 23.35%. This was achieved at the moment of separatingthe gel crust, since it presented a lot of moisture, thus corroborating its succulent nature. Based on the study results, it isconcluded that one of the physicochemical characteristics and the most important conservation parameter is the activityof water, since it indicates the rate of deterioration of aloe.

KEY WORDS: Acidity, Brix, Aloe vera, dry matter, moisture, pH, ash, water activity, gel.

1

INTRODUCCIN

La sbila, conocida como aloe vera, es una plantaperteneciente a la familia Liliaceae, que poseealrededor de 360 especies diferentes con hojasperennes en forma de roseta; su tamao puedealcanzar hasta los 50cm o 2m, posee borde espinoso-dentado (lvarez J.et al, 2007), la parte vital de la sbilase encuentra en las hojas y cada una consta de dospartes, una corteza verde exterior y una pulpa interior

clara. La pulpa es la mayor parte del volumen de lashojas entre un 65 y 80% del peso total de la planta,(Domnguez R et al, 2012) con apariencia clara ymuclaginosa, (Ramrez J et al, 2012). Se tienenevidencias cientficas que demuestran la gran variedadde compuestos activos presentes en estas plantas condiversas aplicaciones. Entre sus constituyentes qumicospotencialmente activos se encuentran vitaminas


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enzimas, minerales, azcares, cidos saliclicos, ysaponinas (Arcel R et,al, 2007).

Es utilizada en mayor proporcin en las industriasfarmacuticas y cosmetolgicas, debido a suspropiedades funcionales, antioxidantes, teraputicas,cicatrizantes, emolientes e hidratantes. Tambin es tilcomo pelcula para envolver los alimentos (Ahmed et

al, 2009). Estas propiedades funcionales han hecho queesta planta sea reconocida mundialmente, generando elaumento en su produccin en pases como EstadosUnidos, Japn, Canad, Espaa, Francia, etc. Debido aque esta cadena productiva solo se ha limitado a lasindustrias mencionadas, ha imposibilitado su expansincomercial con diferentes enfoques industriales, siendoeste problema, la razn de que estudios realizados seanpoco especficos en una caracterizacin fisicoqumicadetallada, incurriendo as en la ausencia de informacinpara implementar nuevos productos en la industriaalimentaria.

Por esta razn, el presente estudio tiene por objetoevaluar las propiedades fisicoqumicas especialmente ladeterminacin del porcentaje de humedad, materiaseca, ceniza, los valores de pH, acidez titulable y slidossolubles del gel de sbila Aloe barbadensis miller,mediante el empleo de procesos estandarizados, queproporcionen una informacin favorable para dar lugara nuevas investigaciones con mayor detalle yprofundidad; permitiendo que se produzca sindificultad, la innovacin en nuevos productos agro-

industriales, principalmente en la industria alimentaria.

2

MATERIALES Y METODOLOGA

2.1

Materiales

Para poder cumplir adecuadamente el objetivo trazadoen esta investigacin, se tom una penca de sbila paracada laboratorio, con un peso de 200gaproximadamente, a la cual se le retirara el materialbiolgico a utilizar en cada procedimiento. En cuanto a

las muestras en mencin, se obtuvieron de dos pencascon un peso de 600g aproximadamente, que secompraron en uno de los Supermercados de LA 14 en

la ciudad de Cali. Tambin se utilizaron los siguientesmateriales y equipos de laboratorio:

Crisoles en porcelana.

Recipiente de aluminio (Tara).

Desecador.

Pinzas.

Vasos precipitados (100ml).

Lienzo.

Algodn.

Mortero.

Agua destilada.

Esptula.

Potencimetro (Metrohm 744, USA).

Balanza analtica (APX-200, max 200g; d=0.1mgSuiza).

Balanza de precisin (Mettler Toledo, Suiza). Horno (Arthur Tomas CO. Philadelfia, USA).

Molino (IKA Labortechnik, Alemania).

Mufla (MLW Electro, Alemania).

Bureta (50ml).

Soporte de bureta.

Refractmetro digital (AR-200 digital-hand-holdEE.UU).

NaOH al 0.1 N.

2.2

Metodologa

Se realizaron dos laboratorios diferentes para llevar acabo una buena determinacin. En el primer laboratoriose determinaron los porcentajes de humedad, materiaseca y ceniza. En el segundo se determinaron los valorescorrespondientes al pH, acidez titulable y solidossolubles, este ltimo tambin conocido como Brix. Lasrespectivas prcticas de laboratorio se llevaron a caboen el Laboratorio de Qumica de la UniversidadNacional de ColombiaSede Palmira-

En el primer laboratorio, se comenz por ladeterminacin de la materia seca y humedad medianteel procedimiento (AOAC, 1990); para ello se necesitextraer de 150 a 200g del material biolgico de la penca(), separando el gel de la corteza, y colocndolo en

un recipiente de aluminio previamente pesado. Erecipiente con la muestra se coloc en el horno a 60Cpor 24 horas o hasta alcanzar un peso constante. Atranscurrir este tiempo, se sac el recipiente y se coloca enfriar a temperatura ambiente durante un par dehoras, posteriormente se pes () y se calcularon los

porcentajes de humedad y materia seca a 60C, pomedio de las ecuaciones:

%6=

100%

%6= 100% %6


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Debido a que la muestra biolgica no se le extrae todael agua presente con el secado a 60C, se debe realizarotro secado, el cual se realiz a 105C, con el cual sedetermin la materia seca analtica. Para ello senecesit de un crisol, el cual fue desecado durante 10minutos en el desecador, y posteriormente pesado. Aeste crisol se le agregaron de 3 a 5g ()de la muestra

obtenida del primer secado, para llevarlos al horno a

105C por 24 horas o hasta alcanzar un peso constante.Al cumplirse el tiempo estipulado, se sac el crisol conuna pinza de estufa y se coloc en un desecador por 10minutos. Despus de los 10 minutos, al sacar el crisoldel desecador, se pes rpidamente para registrar elpeso correcto(). Con los datos obtenidos secalcularon la humedad y materia seca a 105C con lassiguientes ecuaciones:

% =

100%

%= 100% %

Con los valores obtenidos en el primer y segundosecado, se calcularon: el porcentaje de la materia secatotal y el porcentaje de humedad en base hmeda conlas siguientes ecuaciones:

=(%6) (%)

100%

% = 100%

Luego de que se obtuvo la materia seca analtica, serealiz la determinacin de cenizas (Leterme y Estrada,2010), teniendo en cuenta que se debe desecar lamuestra en el crisol de porcelana antes de quemarla enla mufla. Es importante saber, que si se trabaja conmuestras mayores a 1g se debe quemar la muestra enuna estufa y desecar antes de llevarla a la mufla. El pasosiguiente fue colocar el crisol con la materia seca en unamufla a una temperatura de 550 a 660C durante unmnimo de seis horas. Posterior al tiempo transcurrido,

se apag la mufla y se esper a que su temperaturadescendiera lo suficiente para retirar el crisol con unapinza de estufa, el cual se llev inmediatamente a undesecador en donde se dej enfriar durante una hora.Despus de esto, el crisol con la muestra fue pesado,registrando su resultado. Con los datos obtenidos, sedetermin el porcentaje de cenizas en base seca y decenizas en base hmeda por medio de las siguientesecuaciones:

% =( + )

105

%Cenizasbh=%Cenizasb %MStotl

100%

El segundo laboratorio, empez con la preparacin de lamuestra que se utiliz en los tres procesos llevados acabo con anterioridad. Para preparar la muestra setomaron 100g del material biolgico fresco, el cual semacer con la ayuda del mortero. Es importante saberque al ser un material biolgico con alto contenido dehumedad y de viscosidad se hizo tediosa la maceracinpor eso se sugiere utilizar una licuadora, la cuaprobablemente aplicar mayor fuerza mecnicaobteniendo de manera ms fcil y efectiva el extractoUna vez obtenida la muestra, se destin a cada uno delos siguientes procesos: determinacin de pH, Brix yacidez titulable. Para la obtencin del pH se utiliz e

procedimiento (NTC 4592), primero se calibr eelectrodo del potencimetro y una vez hecho esto, seintrodujo en 50g de la muestra y se pulso el botn READdel equipo, el cual nos arroj el resultado. Para laobtencin de los slidos solubles o Brix a partir deprocedimiento (NTC 4624), se hizo uso derefractmetro digital, el cual al igual que epotencimetro, deber estar adecuadamente calibradoDespus de calibrado, se adicionaron de 2 a 4 gotas dela muestra sobre el lente del equipo y se pulso el botnSTART. Pasados unos segundos, el equipo proporciona

el valor de Brix de la muestra del material biolgicofiltrado. Despus de realizados estos dos procesos, sehizo la prueba de acidez titulable utilizando eprocedimiento (NTC 4623). Es muy comn que para esteproceso se utilice la fenolftalena, sin embargo se utilizel mismo potencimetro para determinarla. Primero seagregaron a la bureta, 50ml de NaOH al 0.1N, despusse coloc en su respectivo soporte. Luego, se pes ematerial biolgico que quedo restante de los dosprocesos anteriores, y se registr su peso en gramos(). Se introdujo el electrodo del potencimetro yse inici la titulacin gota a gota con la solucin de

NaOH hasta que el valor indicado por el potencimetrofue de 8.1. Inmediatamente alcanzado este valor, seobserv el volumen de NaOH gastado y se registr lainformacin (). Con los valores obtenidos secalcul el porcentaje de acidez de la muestra mediantela siguiente ecuacin:

% =()()()

100


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3 RESULTADOS

Al realizar los laboratorios descritos en la metodologa se obtuvieron los siguientes resultados:

3.1

Materia seca

Tabla 1: Determinacin de materia seca

3.2

Humedad

Tabla 2: Porcentaje de humedad en base humedad yporcentaje de humedad en base seca.

%Humedad en base

hmeda

%Humedad en base

seca

99,123673 113.1126543

Grafico 1: Porcentaje de humedad en base humedad

Grafico 2: Porcentaje de humedad en base seca.

3.3

Actividad de agua

El valor de actividad de agua en el gel de Aloe vera a24C es de 0.98.

3.4

Potencial de hidrogeniones (pH)

El valor de pH del gel de Aloe vera a 30C es de 4.82.

3.5 Grados BRIX

El valor de grados BRIX del gel de Aloe vera a 20C esde 0.6.

3.6

Acidez titulable

La cantidad de NaOH gastado durante la titulacin de lamuestra fue de 0.6 ml. Pero para la determinacin deporcentaje de acidez era necesario encontrar el cidopredominante en el gel de Aloe vera, el cual es el cidomlico (Miranda et al., 2008), con estos datos se logrdeterminar el porcentaje de acidez del gel, el cual es:

ETAPA TARA O CRISOL(g) PESO FRESCO(g) TARA+PESO SECO(g) PESO SECO (g) %MATERIA SECA

Peso 60C (g) 5,4828 202,13 7,4532 1,9704 0,974918

Peso 150C (g) 15,7373 1,5846 17,1618 1,4254 89,8965

Materia seca total 0,88%

Composicion del gel de sabila

%Humedad en base humeda %Materia seca total

Porcentaje de humedad respecto a lamateria seca

%Humedad en base seca %Materia seca total


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Tabla 3: Determinacin de acidez titulable.

NaOHgastado(ml)

Normalidad Meq(Acidomlico)

Peso de lamuestra(g)

0,6 0,1 0,067 1,83

%Acidez 0,21967213

3.7

Composicin fisicoqumica del gel DE Aloe Vera

Tabla 4: Composicin fisicoqumica del gel de Aloe vera.

PARAMETRO VALOR

Materia seca total 0,88%

Humedad en base hmeda 99,12%

Humedad en base seca 113%

Actividad de agua 0,98

Potencial de Hidrogeniones 4,2

Solidos solubles BRIX 0,6

Acidez 0,22%

4

DISCUSIONES

4.1

Determinacin de Humedad, Materia Seca yCenizas

El contenido de humedad del gel de Aloe vera

en base hmeda es de 99,12%

aproximadamente. Este resultado indica que el

contenido de humedad en la planta es alto.Segn Restrepo et al. (2010), el porcentaje

restante corresponde a materia slida que

contiene una serie de compuestos, como

vitaminas hidrosolubles y liposolubles,

minerales, enzimas, polisacridos, compuestos

fenlicos y cidos orgnicos. Wani et al.(2010),

expresa que el gel de la sbila est compuesto

principalmente de agua en un 99-99,5%,

entendido este valor a partir del fundamento de

que la planta de aloe es una con caractersticas

suculentas.

El valor obtenido para la Aw (Actividad de agua)a 24C y equivalente a 0.98, es un claroindicador de que el contenido de humedad deeste producto es tan alto, que sus otroscomponentes se encuentran presentes encantidades muy pequeas. Dicho valor de Aw escongruente con la investigacin realizada porVega et al (2008), en la que se expresa que elgel de sbila presenta una actividad de agua

mayor a 0.98, lo cual indica que es susceptibleal deterioro microbiano, as como a lasreacciones enzimticas y de oxidacin.

En el momento de la extraccin de la pulpa

(cristales) de sbila, este se realiza de forma

mecnica manual y frotacin con el uso de un

cuchillo metlico, raspando y cortando as sus

paredes. Al obtenerlos se procede a la

extraccin del lquido (generalmente muy

viscoso), con el uso de un lienzo y con la fuerza

de las manos. Segn Domnguez R. et al, (2012

este procedimiento es de bajo rendimiento y

complicado, la separacin provoca que en

ocasiones el material vegetal de las paredes de

las hojas se pase al gel disminuyendo la calidad

de materia a obtener. Si el procedimiento se

hubiese realizado por licuado al momento de

obtener el jugo de aloe vera segn como est

citado en Domnguez R.et al

, (2012), proveemejores rendimientos y una mejor calidad de

gel. De manera que el gel obtenido genera

algunas leves variaciones, debido a la forma de

su tratamiento en el laboratorio.

Los valores de materia seca a 60C, 105C y e

resultado de porcentaje de cenizas, son valores

asumidos posiblemente como primicia en este

campo de la caracterizacin de la sbila, ya que


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luego de una exhaustiva revisin bibliogrfica,

no se reportan resultados que sirvan como

parmetro de comparacin para este trabajo, es

decir, las fuentes no reportan informacin que

se haya obtenido bajo condiciones y

procedimientos estandarizados similares a los

utilizados en el laboratorio. Por ejemplo Gulia

et al. (2010) utilizaron una muestra de Aloe

vera obtenida de la industria Himalayan Herbal

Products, y bajo la utilizacin de un horno de

aire caliente, secaron la muestra a diferentes

temperaturas 50, 60, 70, 80C por un periodo

de 12 horas; sus resultados se basan en el

efecto de la temperatura sobre varias

propiedades fsicas, qumicas y funcionales,

entre ellos un contenido de cenizas en el polvo

secado de aloe en un rango entre 15.48% -

15.50%. Revisando esta informacin se percibe

la forma en que el resultado no es oportunocomo elemento de comparacin o referencia,

ya que las condiciones de obtencin de las

cenizas no son las mismas a las utilizadas en el

laboratorio.

El porcentaje de cenizas en la muestra del gel

de aloe vera, fue de 23,36%. Esta informacin

indica que el contenido en cenizas, se puede

relacionar directamente con alto contenido en

minerales que no sufren procesos de

combustin o quema. Wani et al. (2010) en unacaracterizacin que menciona de la planta,

muestra que los minerales presentes son: sodio,

potasio, calcio, magnesio, cobre, zinc, cromo, y

hierro.

4.2 Determinacin de pH, acidez titulable y solidossolubles totales (Brix)

La muestra de mucilago de la planta posee 0,6Brix, una medida de la cantidad de slidos

solubles totales presentes en gel. Segn Wani

et al. (2010), la materia solida contiene

alrededor de 75 diferentes ingredientes

incluyendo: vitaminas, minerales, enzimas,

azucares, esteroles, antraquinonas, saponinas,

lignina, entre otros. De manera que la

informacin suministrada por el resultado

indica que los slidos solubles presentes en la

sbila no estn determinados por azucares

nicamente; los azucares conforman

nicamente el 25% de la fraccin solida

incluyendo mono y polisacridos.

El resultado de pH de la muestra de gel de aloe

vera, fue de 4.82 a 30C. Wani et al. (2010

reporta un pH promedio de 4.5 sin

especificacin de la temperatura en que seobtuvo este valor, y Taylor & Francis Ltd (2007

sostiene que el interior del gel posee un pH de

4.5 de igual manera. La variacin del pH

obtenido en comparacin con el reportado

pude vincular una serie de aspectos como la

falta de cuidado en el manejo de la muestra

despus de la separacin del gel de la corteza,

destacando por ejemplo la prolongada

exposicin de la muestra a las condiciones

medioambientales externas, producindose unaestimulacin hacia procesos qumicos de

deterioro. Segn Taylor & Francis Ltd (2007)

cuando se remueve el gel, se necesitan tomar

cuidados para no contaminar el gel con la

corteza verde previamente retirada, ya que la

actividad qumica del gel se vuelve inestable

despus de ser removido de la hoja.

La muestra de gel fresco de Aloe vera, segn

Hernndez et al. (2006) citado por Miranda,M.,

Maureira, H., Rodrguez, K., Velga, A. (2008) , aun pH de 4.57 0.07 tiene un porcentaje de

acidez es de 0.08 0.01% en base al cido

mlico, el cual en comparacin con el dato

obtenido en el laboratorio es ms bajo, puesto

que el porcentaje de acidez obtenido en la

prctica fue de 0.22%, pero a diferencia de

reportado, este porcentaje de acidez se obtiene

cuando el gel de sabila presenta un pH de 4.2. A

esto podemos atribuir la diferencia entre e

porcentaje de acidez reportado anterior y e

obtenido en la prctica.

5

CONCLUSIONES

Una de las caractersticas fisicoqumicas y eparmetro de conservacin ms importante esla actividad de agua, puesto que indica lavelocidad de deterioro de la sbila. Teniendo encuenta el alcance agroindustrial que puededesarrollar este producto biolgico, esimportante este indicador qumico porque


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permite caracterizar propiedadesorganolpticas como el color, sabor, aroma,consistencia y textura, y de igual manera,predecir los diferentes tipos demicroorganismos que puedan desarrollarse.

El alto contenido de humedad del gel de Aloevera, es una propiedad fundamental para el

posible desarrollo de una nueva alternativaagroindustrial para aquellos productosalimenticios que tengan como principiofundamental una buena capacidad dehidratacin o rehidratacin.

La corteza vegetal de la sbila utilizada en estaocasin, fue destinada como desecho. Sinembargo, su aprovechamiento es importante,porque posee diferentes caractersticasfisicoqumicas tiles para otras aplicacionesagroindustriales. Se recomienda por tanto parafuturos trabajos, implementar una alternativaque mejore el uso de esta.

El alto contenido en cenizas que posee el gel deAloe vera, es una variable que se relacionadirectamente con un alto contenido enminerales y un buen aporte nutricional.

Los valores obtenidos de humedad, materiaseca, cenizas, pH, solidos solubles, y acideztitulable determinados en la sbila permiten el

desarrollo de una caracterizacin fisicoqumicadetallada del aloe vera, til para la realizacinde investigaciones y proyectos futuros en elmbito agroindustrial.

6

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