CENI by Criss Frutos

REVISTA DE LA UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO

CENTRO DE INVESTIGACIONES

CENI

RECTOR: Luis Amoroso Mora VICERRECTOR ACADEMICO: Galo Naranjo López DIRECTOR CENTRO DE INVESTIGACIONES Darío Velástegui Ramos

PRIMERA EDICIÓN Enero 2010 Ambato - Ecuador

REVISTA DE LA UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO

CENTRO DE INVESTIGACIONES

CENI

Número 1 ISSN N°………………………… www.uta.edu.ec/direcciones/centrodeinvestigaciones

COSEJO EDITORIAL Galo Naranjo López Universidad Técnica de Ambato Darío Velastegui Ramos Universidad Técinca de Ambato Rodrigo Fierro Benítez Universidad Andina Simón Bolívar (022-072888) Adolfo Holguín Huterman Escuela Politécnica Nacional (022-456961 / 022-041591) Wilson Zapata Consejo Nacional de Educación Superior Universidad Técnica de Ambato (2-23951 / 2506191 ext. 123) Arnaldo Medina Universidad Técnica de Ambato Pedro Reino Universidad Técnica de Ambato Juan Alvarado Universidad Técnica de Ambato Julio Benítez Universidad Técnica de Ambato

Publicación de: CENTRO DE INVESTIGACIONES UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO Diseño y Diagramación Franklin Constante - María José Fonseca Diseño Portada y Contraportada María José Fonseca Fotografias: Archivos Universidad Técnica de Ambato

CONTENIDO CONTENIDO Prólogo

Estudio sensorial de muestras de pulpa de naranjilla y feijoa

Producción de cedrón deshidratado

Determinación de especies químicas adsorbidas en espuma de poliuretano

Control del pardeamiento enzimático en papa fripapa

Obtención de una bebida alcohólica a partir de morocho

Obtención y caracterización de quitina y quitosano extraídos de exoesqueletos de camarón

Utilización de preparados enzimáticos en la producción de vino de mora

CONTENIDO

UNIVERSIDADTÉCNICA TÉCNICADE DEAMBATO AMBATO UNIVERSIDAD INVESTIGACIÓNYYDESARROLLO DESARROLLO INVESTIGACIÓN

PRÓLOGO

REVISTA UNIVERSIDAD, INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO Ing. Luís Amoroso Mora Rector

En la era de la información los avances del conocimiento se presentan muy dinámicos, a la vez que las universidades enfrentan retos que tienen relación con la responsabilidad social que deben cumplir. Esto implica la necesidad de enfrentar innovaciones en todos los ámbitos de la institución universitaria, de modo que pueda responder a las necesidades de la sociedad que espera más de las instituciones universitarias. La Universidad Técnica de Ambato ha venido haciendo esfuerzos para promover la generación de conocimiento en diferentes campos de la investigación, los resultados han sido presentados en eventos académicos organizados en la misma universidad, así como en otros ámbitos. La presente oportunidad constituye el inicio de una publicación seriada que se mantendrá con el propósito de compartir los resultados de las investigaciones que se realizan. La primera edición recoge algunos trabajos que se realizaron en la facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos con la coordinación del Centro de Investigaciones de la Universidad. En el futuro se continuará con la difusión de la producción de conocimiento que generan docentes investigadores en otros campos de la investigación. La investigación científica y tecnológica necesariamente debe estar acompañada de la debida difusión de sus resultados, para que otros investigadores puedan realizar nuevos aportes en la creación de conocimiento o para pasar a las aplicaciones de los resultados, si es posible directamente en proyectos de innovación o realizando trabajos experimentales de escalamiento. Los investigadores requieren, como condición para planificar sus proyectos, determinar con claridad el estado del avance del conocimiento, como una base sobre la cual se justifica la realización de nuevos esfuerzos en el campo de la investigación. Es indudable que los países que han progresado, son los que más han aportado en el avance del conocimiento, tarea difícil que lleva a resultados importantes que pueden ser necesarios para la misma institución en la que se realiza la investigación; en otra dimensión se espera impactos socio económicos en la comunidad local o en sentido universal podrían ser avances beneficiosos para la humanidad. Estas consideraciones tienen sentido cuando al mismo tiempo se haga referencia a la calidad de la investigación. En la universidad hay el convencimiento de que los resultados de la investigación serán valiosos cuando surjan de proyectos elaborados con alto nivel de calidad, lo que a su vez tiene relación con el talento humano que asume la responsabilidad de ejecutar los proyectos. La concepción actual de la universidad moderna, es mantener la autonomía con responsabilidad, pero con canales de comunicación que permitan a la academia percibir los problemas existentes en el contexto y devolver en respuesta a la sociedad, por una parte los profesionales debidamente formados con bases éticas y competencias para su adecuado desempeño; así como, poner a su disposición los nuevos conocimientos que serán producidos para promover el desarrollo y en última instancia mejorar la calidad de vida de la población. En este sentido, la innovación es un concepto inseparable de los esfuerzos de la investigación para justificar los recursos asignados Ambato, Octubre de 2009

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Estudio sensorial de muestras de pulpa de naranjilla (Solanum qusitoense) y feijoa (Aca sellowiana), almacenadas a 2±1°C:

* Universidad Técnica de Ambato Facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos ** Ingeniería en Alimentos *** Estudiantes de Ingeniería en Alimentos

Ángel Ulloa* Israel Vasco** Diego Buitron***

RESUMEN El presente artículo comprende el estudio sensorial de muestras de pulpas de naranjilla-feijoa, obtenidas por tecnología de obstáculos y almacenadas por cuatro meses a temperatura de refrigeración 2 ±1°C. Un panel de 24 catadores semientrenados evalúa los atributos color, olor, sabor, consistencia, acidez y dulzor de las mezclas naranjilla-feijoa, cada catorce días, utilizando un diseño de bloques incompletos. Los resultados se someten al análisis de varianza a fin de determinar la existencia o no de diferencias significativas entre tratamientos y en relación al tiempo. Se determina que para tratamientos en todos los atributos analizados, hay diferencias significativas, mientras que con respecto al tiempo, existe esta diferencia únicamente para olor, sabor y aceptabilidad, esta última obtenida como promedio de la medida de los atributos restantes. Se determinan los mejores tratamientos de acuerdo a la variable analizada y, finalmente, se identifica el mejor tratamiento, de conformidad con la aceptabilidad, para una calificación de 4,15 en la escala hedónica utilizada que corresponde a la siguiente composición: Naranjilla 100%; Feijoa 0%; Sacarosa, 25%; Sorbato, 550 ppm. El estudio establece como hipótesis nula: ”La mezcla de las pulpas naranjilla-feijoa, almacenadas por cuatro meses en refrigeración, no afecta en forma significativa la estabilidad organoléptica”. Hipótesis que es aceptada, ya que el 66% de los mejores tratamientos no contienen feijoa.

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SUMMARY SENSORY STUDY OF COLD STORED NARANJILLA (Solanum quitoense) AND PINEAPPLE GUAVA (Acca Sellowiana) AT 2±1° C The present article describes the sensory study of naranjilla-pineapple guava pulp samples, obtained by Hurdle technology and stored four months in temperatures of 2 ± l°e. A panel of 24 semi-trained tasters evaluated color, scent, flavor, consistency, acidity and sweetness of naranjilla- pineapple guava mixtures every fourteen days using an incomplete block design. The results underwent variance analysis in order to determine the presence of significant differences in treatments and its relation to time. It was determined in the tests of all the analyzed attributes there were significant differences, while with regard to time this difference only existed for scent, flavor and acceptability. This last subject obtained was used as a base average for the remaining attributes. The optimal treatments were determined for each variable analyzed and determined to be 4.15 on a hedonic scale in accordance with conformity and acceptability with the following composition: naranjilla 100%, pineapple guava 0%; sucrose 25%; sorbate 550ppm. The study negates the hypothesis that the mixture of the naranjilla- pineapple guava pulp stored four months in refrigeration did not affect significantly the organoleptic stability.” The hypothesis is accepted, since 66% of the best treated samples did not contain pineapple guava.

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INTRODUCCIÓN La provincia de Tungurahua ha sido tradicionalmente productora de frutas como manzana, pera, durazno, ciruelas, en sus diferentes variedades; pero también otras como mora, babaco, tomate de árbol, naranjilla, granadilla. Se hace necesario un mejor aprovechamiento de la producción agrícola, mediante una adecuada industrialización. La intención de un mejor aprovechamiento, así como el contribuir a la búsqueda y desarrollo de nuevos productos que lleguen en un momento dado a satisfacer de mejor manera la demanda de un mercado cada vez más exigente, indujo a ensayar mezclas de naranjilla y feijoa, mínimamente procesadas en tanto conserven lo más posible las características del fruto fresco. La naranjilla es una fruta nativa de aroma y sabor característicos, mientras que la feijoa es fruta procedente de la hoya amazónica, de cultivo reciente en el cantón Patate, provincia de Tungurahua. El presente artículo se refiere a la evaluación sensorial de las muestras de pulpa naranjilla-feijoa almacenada a 2±1°C, y es parte de un estudio que comprende varios aspectos de estabilidad fisicoquímica, organoléptica y microbiana de las pulpas almacenadas en refrigeración. Se analiza el efecto de la adición de un preservante, como es el sorbato de potasio sobre el tiempo de almacenamiento y características sensoriales como color, olor, sabor, consistencia. Finalmente, el estudio comprende la evaluación de un posible efecto sinérgico en las mezclas naranjilla-feijoa.

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METODOLOGÍA Y MATERIALES

2.1 Hipótesis nula (H0) La mezcla de las pulpas naranjilla-feijoa, almacenadas por cuatro meses en refrigeración, no afecta en forma significativa la estabilidad organoléptica. 2.2 Hipótesis alternativa (H1) La mezcla de las pulpas naranjilla-feijoa, almacenadas por cuatro meses en refrigeración, afecta en forma significativa la estabilidad organoléptica. 2.3 Diseño Experimental Para el análisis sensorial se utiliza un panel de 24 catadores semientrenados, con estudiantes de ingeniería en alimentos que aprobaron la asignatura de Análisis Sensorial. Se aplica un diseño experimental de bloques incompletos y una escala hedónica de 1-5. Los catadores realizan las evaluaciones de la pulpa almacenada cada catorce días (dos semanas) por un tiempo total de 16 semanas. Los atributos evaluados son: color, olor, sabor, consistencia, dulzor y acidez. Las evaluaciones se realizan en cabinas de cata individuales con capacidad para ocho personas

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN 3.1 COMPORTAMIENTO DE LOS TRATAMIENTOS EN EL TIEMPO En la tabla 3 se presentan los resultados del estudio, demostrando que existen diferencias significativas para los tratamientos, conforme son identificadas por los panelistas, como se detalla a continuación: 3.1.1 COLOR En la tabla 1 se reporta el análisis de varianza para el atributo color, donde se observa la existencia de diferencia significativa para los tratamientos, no así para el tiempo de almacenamiento. La prueba de Tukey determinó que los tratamientos forman siete grupos diferentes. Las calificaciones en el 56% de las muestras sobrepasan el promedio de 3.5, destacándose dos grupos de seis muestras que han llegado a una calificación entre 4.3 y 3.9, equivalente a “atractivo”, según la escala hedónica utilizada. La mayor puntuación corresponde al tratamiento seis, (4,28), seguido de los cinco mejores tratamientos en orden descendente.

TABLA 1. ANÁLISIS DE VARIANZA PARA EL ATRIBUTO COLOR, EN PULPA NARANJILLA- FEIJOA ALMACENADA A 2±1°C ______________________________________________________________________________________________ FUENTE SUMA DE GRADOS DE CUADRADOS RAZÓN DE VARIACIÓN CUADRADOS LIBERTAD MEDIOS VARIANZA ______________________________________________________________________________________________ Tiempo 1.05556 8 0.131944 0.82 Tratamientos 46.9167 17 2.7598 17.08* Error 21.9722 136 0.16156 ______________________________________________________________________________________________ Total 69.9444 161 _____________________________________________________________________________________________ Elaborado por: Proyecto DAPUNAFE, 2006 *Significativo

FIGURA 1 COMPORTAMIENTO DE LOS TRATAMIENTOS DURANTE EL ALMACENAMIENTO EN EL ATRIBUTO COLOR DE LA PULPA NARANJILLA-FEIJOA.

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PROB. 0.5891 0.0000

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3.1.2 OLOR En la tabla 2, se reporta el análisis de varianza para el atributo olor, donde se observa la existencia de diferencia significativa para los tratamientos, así como también para el tiempo de almacenamiento.

TABLA 2. ANÁLISIS DE VARIANZA PARA EL ATRIBUTO OLOR, EN PULPA NARANJILLA- FEIJOA ALMACENADA A 2±1°C ______________________________________________________________________________________________ FUENTE SUMA DE GRADOS DE CUADRADOS RAZÓN DE VARIACIÓN CUADRADOS LIBERTAD MEDIOS VARIANZA PROB. ______________________________________________________________________________________________ Tiempo 5.08179 8 0.635224 4.05* Tratamientos 13.5714 17 0.798316 5.10* Error 21.3071 136 0.15667 ______________________________________________________________________________________________ Total 39.9603 161 _____________________________________________________________________________________________

0.0002 0.0000

Elaborado por: Proyecto DAPUNAFE, 2006 *Significativo

Al analizar la influencia del tiempo sobre las calificaciones del atributo olor, Tukey establece tres zonas: aquella donde las calificaciones se encuentran entre 3.96 y 4.16 que corresponde, según la escala hedónica, a “agradable” y que está identificada para 0 - 14, 56, 70 y 112 días de almacenamiento. La segunda zona corresponde a calificaciones promedio que van entre 3.9 y 3.83, que concierne a 42, 84 y 98 días y, por último, a los 28 días de almacenamiento se encuentra la calificación promedio más baja 3.5. En ninguna semana las calificaciones fueron menores de 3 (figura 2). La prueba de Tukey sobre el comportamiento de los tratamientos durante el almacenamiento, establece siete grupos. Para el 61% de los tratamientos la calificación obtenida por parte de los panelistas sobrepasa el 3.9 equivalente a “agradable” dentro de la escala hedónica. La calificación más aceptable para este atributo corresponde al tratamiento 2.

FIGURA 2 EFECTO DE LOS TRATAMIENTOS DURANTE EL ALMACENAMIENTO EN EL ATRIBUTO OLOR DE LA PULPA NARANJILLA-FEIJOA.

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3.1.3 SABOR El análisis de varianza determina un efecto significativo del tiempo y de los tratamientos sobre el atributo sabor. La prueba de diferenciación de Tukey a un nivel de significación del 5%, para el caso del tiempo, establece 3 zonas promedio de calificaciones en un rango de 3.14 a 3.72, lo que corresponde en la escala hedónica a una calificación entre “ni agrada ni desagrada” y “agrada”, figura 3. Para el caso de los tratamientos, Tukey muestra diez zonas; es decir, existe bastante diferencia entre los tratamientos. El 72% de los mismos sobrepasa una calificación promedio de 3.5. Las muestras ocupan tres rangos. La calificación más aceptable para este atributo corresponde al tratamiento 3, con una calificación de 4,39, equivalente a “agradable”. En la figura 3 puede observarse el efecto del tiempo y los tratamientos sobre la variable sabor durante el almacenamiento de las pulpas naranjilla-feijoa.

FIGURA 3. COMPORTAMIENTO DE LOS TRATAMIENTOS DURANTE EL ALMACENAMIENTO EN EL ATRIBUTO CONSISTENCIA DE LA PULPA NARANJILLA-FEIJOA.

La prueba de diferenciación de Tukey a un nivel de significancia del 5%, presenta trece grupos diferentes de calificaciones, los mismos que se encuentran en un intervalo entre 4.41 y 1.81 (figura 3). Las mejores calificaciones para este atributo, deben situarse en valores cercanos a 3, equivalente a una consistencia “adecuada”, según la escala hedónica adoptada.

3.1.7 ACEPTABILIDAD El análisis de varianza para el atributo aceptabilidad, determina la existencia de un efecto altamente significativo del tiempo y de los tratamientos sobre este atributo. La prueba de rangos de Tukey, diferencia dos zonas de calificaciones: la primera, con promedios entre 3.67 a 3.84 en casi todas las semanas de almacenamiento y la segunda, de 3.34, que es la calificación más baja de aceptabilidad a los 28 días de almacenamiento (figura 7) Para el efecto de tratamientos, la prueba de Tukey, diferencia nueve zonas de calificaciones, las mismas que están distribuidas en un intervalo entre 2.75 como más baja y 4.15 como la más alta. Las calificaciones más aceptables para este atributo estarían entre 4 equivalentes a “aceptable” y 5 “muy aceptable”. El 61% de los tratamientos sobrepasan la calificación promedio de 3.7, y en los primeros lugares se ubican tratamientos con calificaciones entre 3.85 a 4.15 (figura 7).

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FIGURA 5 COMPORAMIENTO DE LOS TRATAMIENTOS DURANTE EL ALMACENAMIENTO EN EL ATRIBUTO ACIDEZ DE LA PULPA NARANJILLA-FEIJOA.

3.1.6 DULZOR El análisis de varianza de los resultados de evaluación sensorial realizada por los catadores a los diferentes tratamientos a lo largo del almacenamiento, permite apreciar claramente la existencia de efecto significativo de los tratamientos sobre la variable dulzor. La prueba de Tukey, diferencia para este atributo a un nivel de significancia del 5%, diez grupos diferentes para los tratamientos. La calificación más aceptable para este atributo corresponde a la calificación de 3, equivalente a “adecuadamente dulce” en la escala hedónica (figura 6).

FIGURA 6. COMPORTAMIENTO DE LOS TRATAMIENTOS DURANTE EL ALMACENAMIENTO SOBRE EL ATRIBUTO DULZOR DE LA PULPA NARANJILLA-FEIJOA

3.1.5 ACIDEZ El análisis de varianza de los resultados de evaluación sensorial realizada por los catadores durante el almacenamiento sobre el atributo acidez, permite establecer una diferencia significativa en los tratamientos (figura 5). La prueba de diferenciación de Tukey a un nivel de significancia del 5%, muestra trece grupos diferentes de acidez. La calificación más aceptable para este atributo es de 3, que equivale a “adecuadamente ácido”, en la escala hedónica. El tratamiento que ha recibido la calificación de adecuada acidez, corresponde al tratamiento 16 (Naranjilla 40% - Feijoa 60%, Sacarosa 25% y Sorbato 550 ppm) con un valor de 3.06.

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3.1. 8 MEJOR TRATAMIENTO Para escoger el mejor tratamiento se seleccionan aquellas muestras que alcanzan la calificación de 4 o más, que equivale a “aceptable”. Según esta consideración, los siguientes tratamientos alcanzan las calificaciones más altas ordenadas de menor a mayor:

El mejor tratamiento de acuerdo a la aceptabilidad tiene una calificación de 4,15 y la siguiente composición: 100%N-0%F; Sacarosa, 25%; Sorbato, 550ppm.

FIGURA 7. COMPORTAMIENTO DE LOS TRATAMIENTOS DURANTE EL ALMACENAMIENTO SOBRE EL ATRIBUTO ACEPTABILIDAD DE LA PULPA NARANJILLA-FEIJOA.

3.1.9 ANÁLISIS MULTIVARIANTE Se realiza un análisis de correlación tomando en consideración los atributos color, olor, sabor, consistencia, dulzor, acidez y aceptabilidad. Dicho análisis muestra que hay una buena asociación entre consistencia con color y sabor; dulzor con sabor y consistencia; acidez con sabor, consistencia y dulzor. Por último, aceptabilidad con el color, sabor y dulzor (figura 8). 4. CONCLUSIONES Los análisis de varianza practicados a los resultados de las evaluaciones sensoriales de las mezclas naranjilla-feijoa almacenadas, considerando los atributos color, olor, sabor, consistencia, dulzor, acidez y aceptabilidad, permiten concluir que no existe efecto significativo en el factor tiempo para los atributos color, consistencia, acidez y dulzor, pero sí lo hay, al considerar el efecto tratamientos. Por otra parte, para los atributos olor, sabor y aceptabilidad, existe una variabilidad significativa, tanto del efecto tiempo como de los tratamientos. Lo anteriormente manifestado puede visualizarse en las figuras 1 a 7. Cabe concluir, adicionalmente, la gran variabilidad existente en el factor “tratamientos” detectada por los catadores, como consecuencia de la alta variación en la composición de los mismos.

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FIGURA 8 CORRELACIÓN DE LOS ATRIBUTOS SENSORIALES PARA LA PULPA NARANJILLA-FEIJOA DURANTE EL ALMACENAMIENTO REFRIGERADO A 2±1°C.

Seis tratamientos de dieciocho, superan el valor promedio de cuatro en la escala hedónica utilizada al evaluar la aceptabilidad y son considerados como mejores tratamientos. De ellos, cuatro, incluido el de mayor calificación, no contienen feijoa en su composición; mientras que, los dos restantes la contienen en un 30%, independientemente de los niveles de sacarosa y sorbato. Al haberse planteado como hipótesis nula para este análisis: “La mezcla naranjilla - feijoa no afecta de forma significativa en la aceptabilidad organoléptica de las pulpas almacenadas a temperatura de refrigeración”, debe aceptársela, ya que el 66% de los mejores tratamientos no contienen feijoa.

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TABLA 3. RESULTADOS PROMEDIO DE LA EVALUACIÓN SENSORIAL PARA LOS ATRIBUTOS: COLOR, OLOR, SABOR, DULZOR, CONSISTENCIA Y ACIDEZ PARA TODOS LOS TRATAMIENTOS POR 4 MESES DE ALMACENAMIENTO REFRIGERADO 2±1°C.

COLOR

CONSISTENCIA Tiempo (días)

Tiempo (días)

Tratamiento a0b0c0

112

3,5

Tratamiento a0b0c0

4,3

3,8

4,0

3,5

3,8

4,0

3,3

3,5

3,3

2,8

3,5

a0b0c1

3,8

3,3

4,0

4,3

4,0

a0b0c1

3,5

3,0

3,8

3,3

2,8

2,0

2,3

3,5

a0b1c0

3,3

3,8

3,5

3,0

3,8

3,3

3,0

3,8

a0b1c0

1,8

1,5

2,3

2,0

2,8

a0b1c1

4,3

4,5

4,8

3,8

2,3

4,5

4,3

3,3

3,8

a0b1c1

2,8

2,3

2,0

2,3

2,0

2,5

2,3

1,8

a0b2c0

3,8

4,0

4,3

4,0

2,8

4,0

3,8

4,0

4,5

3,8

a0b2c0

1,8

2,3

2,0

2,5

2,0

2,3

2,8

a0b2c1

4,8

4,5

3,5

1,5

4,3

4,5

4,0

a0b2c1

2,0

1,3

1,8

2,0

1,5

1,8

2,3

a1b0c0

2,0

2,5

1,8

2,3

2,0

2,5

2,3

2,8

3,0

3,8

a1b0c0

4,5

4,3

4,5

4,0

3,8

4,0

3,8

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2,5

4,3

3,0

2,3

2,0

2,8

3,3

2,8

2,5

a1b0c1

4,5

3,8

4,3

3,5

3,3

3,8

a1b1c0

3,5

2,5

2,8

2,5

2,8

2,3

3,0

2,8

3,0

2,3

a1b1c0

3,5

4,0

3,5

4,0

3,0

3,3

2,5

2,3

3,8

a1b1c1

4,3

3,8

4,0

3,5

4,0

3,8

4,0

3,8

3,5

a1b1c1

4,0

3,8

3,3

3,0

2,8

a1b2c0

4,0

4,5

4,0

3,5

3,0

3,5

4,3

a1b2c0

2,0

2,3

2,8

1,5

2,0

3,3

1,8

2,3

1,8

a1b2c1

4,3

3,8

4,0

a1b2c1

3,8

3,0

1,8

2,8

3,5

2,5

1,8

2,3

a2b0c0

2,8

2,5

2,3

3,8

3,0

3,5

3,0

3,3

a2b0c0

4,0

4,8

4,3

4,8

4,5

a2b0c1

3,5

2,5

3,0

3,3

2,5

3,0

2,5

3,0

3,5

a2b0c1

3,5

4,5

4,0

4,8

4,0

4,3

a2b1c0

3,5

4,0

3,8

3,5

2,5

3,0

a2b1c0

1,8

3,5

2,0

2,8

3,5

3,3

2,8

a2b1c1

2,8

3,5

3,8

3,0

3,3

2,5

2,8

3,8

a2b1c1

3,0

3,3

2,5

3,5

2,5

2,8

a2b2c0

3,5

4,3

3,5

3,0

3,3

3,8

3,0

4,3

3,5

a2b2c0

2,0

3,3

2,8

3,3

4,5

4,3

4,5

4,3

a2b2c1

3,8

4,0

3,3

3,8

3,0

3,8

4,0

4,8

3,8

a2b2c1 ACIDEZ

2,5

3,3

3,5

3,3

4,0

3,8

4,0

3,5

Tratamiento a0b0c0

112

OLOR

Tiempo (días) 56

Tiempo (días)

4,3

3,3

4,0

4,5

4,8

4,3

4,0

4,3

Tratamiento a0b0c0

112

3,8

3,3

4,0

4,3

3,5

4,0

a0b0c1

4,0

3,8

4,5

4,8

4,5

4,8

4,5

a0b0c1

3,5

3,8

3,5

3,8

3,5

3,8 3,3

a0b1c0

4,0

4,3

3,3

4,0

4,5

4,3

3,8

5,0

4,3

a0b1c0

3,3

2,8

3,0

2,8

3,0

2,5

3,0

2,3

a0b1c1

4,3

3,5

4,8

4,5

4,0

4,3

a0b1c1

3,3

1,8

2,3

2,8

2,0

2,5

3,0

2,3

2,8

a0b2c0

4,0

3,8

4,0

3,8

4,5

4,0

3,5

4,0

a0b2c0

1,3

1,5

2,0

2,8

1,5

2,3

1,5

2,0

a0b2c1

4,5

4,0

3,8

5,0

4,3

4,5

3,8

3,5

4,3

a0b2c1

1,5

2,5

2,0

1,8

2,3

2,8

1,8

2,0

a1b0c0

3,5

3,8

3,0

2,5

3,3

3,5

3,0

4,3

4,5

a1b0c0

3,8

4,0

3,3

3,8

4,0

3,5

4,0

3,5

4,5

a1b0c1

4,0

4,3

3,3

4,0

3,0

4,5

a1b0c1

4,0

3,5

3,8

3,3

4,3

3,8

a1b1c0

3,5

4,3

3,3

3,0

3,3

3,0

2,8

3,0

a1b1c0

2,0

1,8

2,8

2,5

2,8

2,3

3,3

a1b1c1

5,0

4,5

3,5

4,3

4,5

3,8

a1b1c1

3,3

3,5

2,5

3,3

3,5

4,0

3,8

a1b2c0

4,0

4,3

3,5

4,0

3,8

4,3

3,8

4,0

a1b2c0

2,5

3,8

2,3

2,5

1,8

2,0

2,3

2,8

a1b2c1

3,3

3,8

3,3

4,3

4,0

3,3

4,3

3,5

a1b2c1

2,5

2,3

2,0

2,5

2,0

2,5

2,8

1,5

a2b0c0

3,5

4,0

3,3

3,8

3,5

3,3

4,0

3,8

4,3

a2b0c0

3,8

4,0

4,8

4,5

4,8

4,5

4,3

5,0

a2b0c1

4,5

4,3

4,0

3,8

4,0

4,5

4,3

3,5

4,0

a2b0c1

4,3

4,5

4,8

5,0

4,0

3,8

a2b1c0

4,0

4,8

3,3

4,0

4,3

3,3

3,5

a2b1c0

2,5

3,5

2,5

2,8

3,0

2,8

2,5

3,3

3,0

a2b1c1

4,5

4,3

4,0

3,8

3,5

3,3

3,8

4,0

a2b1c1

3,0

2,8

3,0

3,3

3,0

3,8

3,0

2,8

a2b2c0

4,5

3,8

3,5

3,8

3,5

a2b2c0

2,3

1,8

3,3

2,3

1,8

2,0

2,3

a2b2c1 SABOR

4,8

4,3

3,8

3,3

a2b2c1 DULZOR

1,8

2,3

1,8

2,0

2,3

2,0

Tiempo (días)

Tratamiento a0b0c0

112

3,3

Tratamiento a0b0c0

2,8

3,3

2,8

3,5

3,3

2,5

3,3

2,0

1,8

2,8

1,5

2,0

1,3

a0b0c1

3,5

2,3

3,3

3,5

3,8

1,5

3,5

3,0

a0b0c1

1,5

1,8

1,5

2,0

1,5

1,8

a0b1c0

4,8

4,3

4,0

4,3

4,5

4,8

1,5

4,3

4,5

4,3

a0b1c0

3,5

3,3

3,0

3,3

2,8

3,0

a0b1c1

3,5

3,3

3,8

4,8

5,0

3,8

4,0

4,5

4,3

a0b1c1

2,8

3,8

3,5

3,0

4,0

3,0

4,0

a0b2c0

4,5

4,3

4,0

3,3

4,3

4,0

3,5

4,3

a0b2c0

4,0

3,5

4,5

4,0

4,3

4,5

4,3

a0b2c1

4,3

4,0

2,8

4,0

4,8

4,3

3,8

4,0

a0b2c1

4,3

4,0

4,3

4,5

3,8

4,8

4,5

a1b0c0

2,5

3,5

5,0

2,0

3,3

2,8

3,3

3,5

3,3

2,8

a1b0c0

1,8

1,5

2,0

1,5

2,0

2,5

a1b0c1

3,5

1,5

4,0

3,0

3,8

4,0

3,3

4,0

2,8

4,0

a1b0c1

1,8

2,3

2,0

1,8

2,0

a1b1c0

1,5

3,8

4,0

3,5

3,8

4,0

3,5

4,0

3,8

4,3

a1b1c0

2,5

2,8

3,0

3,3

2,8

4,0

3,5

3,3

a1b1c1

4,5

4,0

3,0

4,0

4,3

4,0

4,3

4,0

a1b1c1

3,0

2,8

3,3

3,0

2,8

3,0

2,8

3,0

a1b2c0

3,5

3,8

3,0

3,3

4,0

3,8

4,3

a1b2c0

3,3

3,8

3,3

4,3

3,3

a1b2c1

3,3

4,5

3,8

4,3

4,5

4,3

4,8

a1b2c1

3,8

4,0

4,3

4,0

4,3

4,5

4,3

a2b0c0

1,3

1,5

1,8

1,5

1,0

1,3

1,8

2,5

1,5

a2b0c0

1,3

1,0

1,3

1,0

1,5

1,3

a2b0c1

2,3

2,0

2,8

2,3

2,5

2,0

3,3

2,5

2,0

a2b0c1

1,8

1,0

1,3

1,0

2,3

a2b1c0

3,5

4,3

3,3

3,8

4,0

a2b1c0

2,5

3,0

3,5

3,0

2,3

2,5

3,0

3,8

a2b1c1

3,8

4,5

3,3

4,3

3,8

4,0

3,5

4,3

4,0

a2b1c1

2,5

3,3

3,0

3,5

3,3

2,8

3,5

a2b2c0

3,8

4,3

4,0

3,5

4,0

4,5

3,8

a2b2c0

4,3

3,5

4,0

3,8

4,0

4,3

3,0

3,8

a2b2c1

4,5

3,8

3,3

3,8

3,5

4,0

4,3

3,5

a2b2c1

4,0

3,8

4,0



UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO

REFERENCIAS

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

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO

Producción de cedrón (Aloysia triphilla) deshidratado utilizando secador de túnel

* Universidad Técnica de Ambato Facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos jortizes@uta.edu.ec ** Egresadas de Ingeniería en Alimentos Auxiliares de Investigación

Jacqueline Ortiz* Amancha Geovanna** Ramón Patricia**

RESUMEN

Este estudio se desarrolló con el propósito de establecer las condiciones de secado más convenientes para la obtención de cedrón deshidratado (Aloysia triphilla) de buena calidad microbiológica y sensorial mediante la utilización de un secador de túnel. Materia prima de buena calidad se lavó y trató con una solución 0.25% de metabisulfito de sodio para disminuir la carga microbiológica, luego de escurrir naturalmente se colocó 100 gramos de hojas en las bandejas del equipo a diferentes condiciones de secado hasta obtener una humedad promedio de 10%. Se trabajó con tres temperaturas: 30, 40 y 50°C y tres velocidades de aire: 0.45, 0.55 y 0.65 m/s, para determinar la mejor condición de secado; durante el proceso se registró la pérdida de humedad en el cedrón a intervalos de 30 minutos. En los productos obtenidos se evaluó: densidad real, actividad de agua y contaje de mohos - levaduras, además se determinó la calidad sensorial de las infusiones obtenidas mediante un panel de catadores semientrenados, para establecer la mejor muestra según el criterio de los jueces. El mejor tratamiento de secado obtenido es 30°C con una velocidad de aire de 0.55 m/s, el cedrón obtenido tiene buena coloración, sabor y aroma, y valores de actividad de agua en niveles recomendados, lo que asegura su estabilidad durante el almacenamiento.

SUMMARY This study was developed with the purpose of establishing the most optimal drying conditions in obtaining good quality dehydrated lemon verbena (Aloysia triphilla) by the use of a drying tunnel. The prime material was washed and treated with a solution 0.25% of sodium metabisulphite to diminish microbial load. After the prime material was allowed to air dry naturally, 100 grams of leaves were placed in different trays at various drying conditions until an average humidity of 10% was obtained. } Three temperatures 30,40 and 50°C and three air speeds 0.45, 0.55 and 0.65 m/s were used to determine the best drying condition. During the drying process the humidity loss was registered in the product in intervals of 30 minutes. In the obtained product the following were evaluated: apparent density, water activity and, yeast and mold activity. In addition, a sensory evaluation of the infusions was obtained by a panel of semi¬trained tasters to determine the best sample according to individual palate.



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INTRODUCCIÓN El proceso de secado ha sido utilizado desde hace años atrás con la finalidad de prolongar el tiempo de vida útil de varios productos como frutas, hortalizas, hierbas aromáticas y medicinales; sin embargo, si este proceso se realiza sin mayores controles, la pérdida de aceites esenciales y de ciertos compuestos orgánicos propios de ellas, provocan cambios en sus propiedades. El cedrón (Aloysia triphilla), es un arbusto originario de Chile, muy aromático que posee un olor muy suave y penetrante parecido a la lima; de uso farmacéutico se lo encuentra integrando numerosas tisanas, incluso comprimidos estomacales, digestivos y colagogas, en porcentajes que varían entre el 5 y 10%; y en productos hipnóticos y sedantes, en proporción del 20%, además es utilizado como tónico estomacal, sedante, carminativo y antineurálgico; y en algunos países tiene usos en cocina, cosmética y perfumería. (1)

METODOLOGÍA Y MATERIALES Materiales Se utilizó cedrón (Aloysia triphilla) de adecuada frescura, proveniente del sector de Las Viñas, Tungurahua, cosechado en enero y febrero de 2004. Metabisulfito de sodio de grado comercial. Secador de Túnel.

Métodos de Análisis -Humedad: métodos oficiales de análisis Metler LP16, mediante la utilización de la balanza Mettler LP16 con dispositivo determinador de humedad. (2) - Análisis microbiológico (mohos y levaduras), con placas Petrifilm 3M. (3) -Densidad real: método sugerido por Couto y colaboradores (1985). (4) - Actividad de agua (aw), mediante el equipo determinador de actividad de agua electrónico marca ROTRONIC. (5).

Método El cedrón se preparó de forma conveniente, esto es, se lavó, se separó de los tallos las hojas, y se sumergió en una solución de 0.25% de metabisulfito de sodio por 30 minutos. Se colocó 100 gramos de hojas escurridas en las bandejas del túnel de secado, y dio inicio al proceso de acuerdo a las condiciones de temperatura y velocidad de aire establecidas, hasta que la humedad promedio sea de 10%, finalmente se envasaron en fundas de polietileno – polipropileno, para que no adquieran humedad del ambiente. En las muestras se realizó análisis microbiológico (mohos y levaduras), actividad de agua y densidad real. Además se evaluó sensorialmente las infusiones preparadas con los deshidratados con la participación de 16 jueces semientrenados, quienes aplicaron una ficha de catación especialmente diseñada para esta aplicación, el análisis estadístico a p = 0.05, permitió determinar los mejores tratamientos.



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RESULTADOS En las tablas 1, 2 y 3 se registraron los valores obtenidos durante la deshidratación de cedrón, lo que permite decir que la temperatura influye en forma inversamente proporcional al tiempo de secado, mientras que la velocidad de aire tiene un efecto menos importante, es decir que tiene menor impacto. Cuando se trabajó a 30°C – 0.45 m/s se requiere 15 horas para secar el cedrón, siendo el tiempo más extenso, mientras que cuando el proceso se realizó a 50°C - 0.65 m/s, se necesitó solo 6 horas. Al observar la relación matemática realizada para establecer las curvas de secado de cedrón se determinó que la relación humedad expresada en base seca contra tiempo tiene una relación logarítmica con coeficientes de correlación elevados, reportados en el cuadro 1; los valores utilizados para este tratamiento se presentan en la tabla 4.

Gráfico 1. Curvas de Cedrón a 30°C - 0.45, 0.55, 0.65 m/s utilizando Secador de Túnel

3,00

Humedad b.s.

2,50 2,00 1,50 1,00 Serie1

0,50

Serie2

0,00 -0,50

Serie3

Tiem po (h)

Logarítmic a (Serie1) Logarítmic a (Serie2) Logarítmic a (Serie3)

Gráfico 2. Curvas de Secado de Cedrón a 40° 0.45, 0.55, 0.65 m/s utilizando Secador de Túnel

Gráfico 3. Curvas de Secado de Cedrón a 50°C 0.45, 0.55, 0.65 m/s utilizando Secador de Túnel 3,00

3,50

2,50 2,00

2,50

Humedad b.s.

3,00 2,00 1,50 1,00

Serie1

0,50

Serie2

0,00 -0,50 0

4 6 8 10 Tiem po (h)

1,50 1,00 Ser ie1

0,50 0,00

Serie3

-0,50

Logarítmic a (Serie1) Logarítmic a (Serie2) Logarítmic a (Serie3)



Ser ie2

Tiempo (h)

7 Ser ie3 Lo gar í t mic a ( Ser ie1) Lo gar í t mic a ( Ser ie2) Lo gar í t mic a ( Ser ie3)

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Relaciones matemáticas para deshidratación de cedrón, utilizando secador de túnel. Temp. (°C)

Velocidad de aire (m/s) 0.55

0.45 E cuación

- 0,6488Ln(x) + 1,8760

0,9658

- 0,8937Ln(x) + 2,4155

Ecuación

0.65 R2

Ecuación

-0,9176Ln(x) + 2,346 0

,9220

-0,7108Ln(x) + 1,9468

0,9615

0,9945

-1,2798Ln(x) + 3,143 0

,9705

-0,7108Ln(x) + 1,9468

0,9615

0,9945

-1,2798Ln(x) + 3,143 0

,9705

-1,1082Ln(x) + 2,4164

0,9410

Los valores de actividad de agua obtenidos están en el orden de 0.6 (tabla 5), lo que permite predecir que el producto permanecerá en buenas condiciones por largo tiempo; de acuerdo a la bibliografía aw inferiores a 0.80 no permiten la proliferación de la mayoría de mohos, levaduras ni bacterias (6). Con relación a la densidad real del cedrón el valor experimental obtenido es de 606 kg/m3, comparable al de maderas blancas 620 kg/m3 (7), que es el más próximo, no se reportan datos bibliográficos en la literatura especializada para productos similares, pese a que este parámetro es muy importante para evaluar la pureza del producto cuando se comercializa. Con relación a la carga microbiana de las muestras deshidratadas de cedrón se tienen valores por debajo de lo reportado por Acosta de la Luz, en su trabajo sobre Desinfección de Plantas Medicinales - Principios Básicos, quien reporta que la norma cubana permite un contaje total de mohos y levaduras hasta 103. (8). De acuerdo a la evaluación sensorial realizada para infusión de cedrón se observa claramente que los panelistas consideran que muestras elaboradas a 30, 40 y 50°C a 0.65 m/s, son las de mayor preferencia tanto para el atributo color y aroma; todas las muestras tienen mejor coloración que la muestra comercial. En lo referente al sabor, la muestra procesada a 30°C – 0.55 m/s es la preferida por los jueces, seguido de las elaboradas a 40°C – 0.65 m/s, 50°C – 0.65 m/s y 50°C – 0.65 m/s; y la de menor intensidad de sabor tiene la muestra de 30°C – 0.45 m/s. Finalmente, se determinó que la infusión de mayor aceptabilidad es la procesada a 30°C – 0.55 m/s, y en segundo término la procesada a 30°C y 0.65m/s, la que menor valor medio obtuvo es la tratada a 50°C y 0.55m/s.



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CONCLUSIONES La mejor condición de secado para cedrón en túnel de secado es 30°C con una velocidad de aire de 0.55 m/s, con estas condiciones el producto obtenido tiene buena coloración, sabor y aroma, es decir mayor aceptabilidad, con valores de actividad de agua por debajo de los niveles recomendados, lo que asegura estabilidad durante el almacenamiento. La temperatura tiene una influencia determinante en el tiempo de secado, sin embargo afecta en la calidad del producto obtenido, cuando es demasiado alta la calidad sensorial se pierde, influyendo negativamente en el producto deshidratado. La utilización de una solución al 0.25% de metabisulfito de sodio con una inmersión de 30 minutos de las hierbas aromáticas, es recomendable para reducir el contaje de mohos y levaduras, sin otorgar sabores extraños al producto final.

REFERENCIAS 1.

www.ecovisiones.cl/ecovida/hierbas/cedron.htm

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Alvarado J. 1996. Principios de Ingeniería Aplicado a los Alimentos.

Water Activity Meter, Instruction Manual A2101. J.T. Bayer Inc. Phillipsburg N. J. 08865.

http://www.webcolombia.com/plantascurativas/Manzanilla.htm

www.dinel.upm.es

www.tecniciencia.ar



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Tabla 1. Datos de deshidratación de cedrón obtenidos en secador de túnel a 30°C. Condiciones de Secado 30°C - 0.45 m/s Tiempo

Pérdida de H

30°C - 0.55 m/s

Humedad

Pérdida de H umedad

30°C - 0.65 m/s HR

Pérdida de H umedad

peso g **

(%)

producto*

peso g **

producto*

(%)

peso g **

producto*

(%)

100,00

35,50

62,60

100,00

37,50

72,00

100,00

35,00

66,40

90,50

30,50

61,29

91,95

36,00

71,70

91,95

31,00

63,50

83,00

33,50

57,19

83,05

31,50

47,21

86,95

28,50

50,05

78,00

32,00

51,01

76,24

38,00

41,31

82,00

28,25

46,04

67,50

32,50

46,20

68,80

36,50

31,30

76,00

30,50

42,65

65,50

31,00

40,50

57,15

35,00

27,69

71,20

29,75

33,71

60,50

33,50

38,24

52,75

32,50

27,52

65,45

31,00

33,46

58,50

33,00

34,19

49,25

31,50

27,51

58,40

27,75

31,50

56,00

31,50

24,29

47,50

34,50

11,79

54,70

30,50

27,35

54,00

29,00

21,71

45,45

33,50

11,38

49,20

32,25

23,71

53,00

28,00

20,60

43,95

34,00

18,30

46,60

32,75

21,03

52,00

28,00

19,15

40,80

35,00

15,80

42,31

32,50

16,77

50,00

33,00

18,50

35,00

15,60

38,57

32,25

14,35

45,50

31,50

16,47

33,00

32,00

11,90

34,10

32,25

13,01

44,00

32,00

14,64

31,80

32,00

10,40

28,15

32,25

10,15

43,00

32,00

10,20

*Balanza Metler ** Promedio dos determinaciones

Tabla 2. Datos de deshidratación de cedrón obtenidos en secador de túnel a 40°C. Condiciones de Secado 40°C - 0.45 m/s Tiempo

Pérdida de H

peso g **

40°C - 0.55 m/s Pérdida de H umedad

40°C - 0.65 m/s

Humedad

Pérdida de H umedad

(%)

producto*

peso g **

producto*

(%)

peso g **

producto*

(%)

100,00

24,25

70,05

100,00

31,00

74,89

100,13

27,50

73,45

91,80

26,75

65,09

88,60

26,50

71,21

91,75

25,50

57,35

83,90

21,25

60,32

85,60

24,75

66,49

65,80

25,50

38,15

76,20

21,75

55,21

82,25

23,50

57,80

48,00

24,50

36,31

73,85

21,75

49,09

77,60

23,25

52,39

38,04

25,00

30,56

68,95

20,75

42,54

74,60

22,75

34,56

33,38

26,25

24,35

64,70

20,50

38,96

65,55

23,00

32,25

29,29

26,00

20,04

58,80

20,50

35,13

63,30

21,75

28,04

40,30

25,25

17,65

57,61

20,75

30,41

51,90

23,00

25,15

35,10

25,00

12,39

57,10

19,75

24,40

47,70

24,50

17,26

30,20

24,50

9,92

53,15

20,50

20,16

38,10

21,00

15,40

42,90

19,75

15,61

34,30

21,00

10,28

36,80

20,00

13,39

33,90

20,00

10,15

*Balanza Metler ** Promedio dos determinaciones



UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO

Tabla 3. Datos de deshidratación de cedrón obtenidos en secador de túnel a 50°C. Condiciones de Secado 50°C - 0.45 m/s Tiempo

Pérdida de H

50°C - 0.55 m/s

Humedad

Pérdida de H umedad

50°C - 0.65 m/s HR

Pérdida de H umedad

peso g **

(%)

producto*

peso g **

producto*

(%)

peso g **

producto*

(%)

100,00

21,50

69,51

100,00

21,25

73,66

100,00

24,25

72,30

74,49

10,50

53,59

72,50

18,50

55,75

78,90

16,75

60,14

64,26

10,50

38,11

61,80

15,75

44,26

67,35

14,75

43,19

57,51

10,00

28,51

56,22

15,75

24,53

59,90

14,75

28,64

46,55

9,00

26,30

43,90

12,50

18,86

48,10

13,50

26,72

39,91

9,50

22,99

38,95

12,75

15,35

36,85

13,50

16,49

38,12

11,00

15,46

29,75

13,00

10,50

31,40

13,50

9,76

34,50

11,00

10,50

*Balanza Metler ** Promedio dos determinaciones

Tabla 4. Pérdida de humedad expresada en base seca con relación al tiempo de secado. Tiempo (h) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Humedad base seca (kg agua/kg M. seca) Condiciones de Secado 30°C - 0,45 m/s 30°C - 0,55 m/s 30°C - 0,65 m/s 40°C - 0,45 m/s 40°C - 0,55 m/s 40°C - 0,65 m/s 50°C - 0,45 m/s 50°C - 0,55 m/s 50°C - 0,65 m/s

1,67 1,58 1,34 1,04 0,86 0,68 0,62 0,52 0,32 0,28 0,26 0,24 0,23 0,20 0,17 0,11

2,57 1,87 1,50 0,79 0,53 0,46 0,38 0,38 0,13 0,13 0,22 0,19 0,18 0,14 0,12

1,98 1,74 1,00 0,85 0,74 0,51 0,50 0,46 0,38 0,31 0,27 0,20 0,17 0,15 0,11

2,34 1,86 1,52 1,23 0,96 0,74 0,64 0,54 0,44 0,32 0,25 0,18 0,15 0,11

2,98 2,47 1,98 1,37 1,10 0,53 0,48 0,39 0,34 0,21 0,18 0,11

2,77 1,52 0,98 0,68 0,44 0,32 0,25 0,21 0,14 0,11

2,28 1,10 0,95 0,78 0,36 0,30 0,18 0,16

2,80 1,26 0,79 0,33 0,23 0,18 0,12

Tabla 5. Actividad de agua (aw) de cedrón deshidratado. Temperatura ºC 30

Velocidad de aire

Tiempo (dias)

m/s

0,45

0,578

0,602

0,55

0,601

0,605

0,614

0,65

0,677

0,658

0,612

0,45

0,673

0,618

0,612

0,55

0,616

0,618

0,613

0,65

0,602

0,566

0,612

0,45

0,570

0,571

0,684

0,55

0,566

0,571

0,683

0,65

0,627

0,633

0,63



2,61 1,51 0,76 0,40 0,36 0,20 0,11

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO

Tabla 6. Contaje de mohos y levaduras de cedrón deshidratado

-1

Temperatura

Dilución 10

ºC

0,45 m/s

0,55 m/s

0,65m/s

30ºC

580

640

580

40ºC

530

550

480

50ºC

320

<300

Tabla 7. Análisis de varianza para el atributo color de infusión de cedrón deshidratado. Fuente

G rados de Libertad

Suma de Cuadrados Cuadrados Medios

Tratamiento Catadores Error

9 15 135

61.47 11.17 157.33

Total

159

229.98

6.831 0.745 1.165

Valor F

Probabilidad

5.87 0.64

0.0000 0.8380

Significancia ∝ = 0.05 Coeficiente de Variación = 35.83%

Tabla 8. Resultados de análisis de Tuckey para el atributo color de infusión de cedrón deshidratado. Nº Tratamientos

30°C y 0.45m/s

3.063

30°C y 0.55m/s

4.000

30°C y 0.55m/s

4.000

30°C y 0.65m/s

3.750

30°C y 0.65m/s

3.750

40°C y 0.45m/s

3.750

40°C y 0.45m/s

3.750

40°C 0.65m/s

3.688

40°C y 0.55m/s

3.313

50°C y 0.65m/s

3.625

40°C y 0.65m/s

3.688

50°C y 0.55m/s

3.625

50°C y 0.45m/s

3.125

40°C y 0.55m/s

3.313

50°C y 0.55m/s

3.625

50°C y 0.45m/s

3.125

50°C y 0.65m/s

3.625

30°C y 0.45m/s

3.063

2.313

Muestra

2.313

Tratamientos

1 2

10 Muestra

Orden por Rangos

Intervalo de Diferenciación

Orden original

Nº

Tabla 9. Análisis de varianza para el atributo aroma de infusión de cedrón deshidratado. Fuente

Grados de Libertad

Suma de Cuadrados Cuadrados Medios

Tratamiento Catadores Error

9 15 135

32.90 11.18 146.70

Total

159

190.78

Significancia ∝ = 0.05 Coeficiente de Variación = 35.79%



3.656 0.745 1.087

Valor F 3.36 0.69

Probabilidad

0.0010 0.7952

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO

Tabla 10. Resultados de análisis de Tuckey para el atributo aroma de infusión de cedrón deshidratado. Nº

Tratamientos

30°C y 0.45m/s

2.813

50°C y 0.45m/s

3.500

30°C y 0.55m/s

3.375

30°C y 0.55m/s

3.375

30°C y 0.65m/s

2.688

50°C y 0.65m/s

3.188

40°C y 0.45m/s

2.625

40°C y 0.65m/s

3.125

40°C y 0.55m/s

2.938

50°C y 0.55m/s

3.036

40°C y 0.65m/s

3.125

40°C y 0.55m/s

2.938

50°C y 0.45m/s

3.500

30°C y 0.45m/s

2.813

50°C y 0.55m/s

3.036

30°C y 0.65m/s

2.688

50°C y 0.65m/s

3.188

40°C y 0.45m/s

2.625

1.813

Muestra comercial

1.813

10 Muestra

Orden original

Nº

Tratamientos

Orden por Rangos

Intervalo de Diferenciación

Tabla 11. Análisis de varianza para el atributo sabor de infusión de cedrón deshidratado. Fuente

Grados de Libertad

Suma de Cuadrados Cuadrados Medios

Tratamiento Catadores Error

9 15 135

16.72 35.00 197.88

Total

159

249.60

1.858 2.333 1.466

Valor F 1.27 1.59

Probabilidad

0.2600 0.0837

Significancia ∝ = 0.05 Coeficiente de Variación = 37.83%

Tabla 12. Resultados de análisis de Tuckey para el atributo sabor de infusión de cedrón deshidratado. Orden original

Nº

Tratamientos

Orden por Rangos

Intervalo de Diferenciación

Nº

Tratamientos

30°C y 0.45m/s

2.385

30°C y 0.55m/s

4.308

30°C y 0.55m/s

4.308

40°C y 0.65m/s

3.769

30°C y 0.65m/s

3.308

50°C y 0.65m/s

3.692

40°C y 0.45m/s

3.000

50°C y 0.55m/s

3.615

40°C y 0.55m/s

3.308

40°C y 0.55m/s

3.308

40°C y 0.65m/s

3.769

30°C y 0.65m/s

3.308

40°C y 0.45m/s

3.000

BCD

50°C y 0.45m/s

2.538

50°C y 0.55m/s

3.615

Muestra

3.000

BCD

50°C y 0.65m/s

3.692

50°C y 0.45m/s

2.538

3.000

30°C y 0.45m/s

2.385

10 Muestra



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Tabla 13. Análisis de varianza para la aceptabilidad de infusión de cedrón deshidratado.

Fuente

Grados de Libertad

Suma de Cuadrados Cuadrados Medios

Tratamiento Catadores Error

9 15 135

33.31 27.74 138.19

Total

159

199.24

3.701 1.850 1.024

Valor F 3.62 1.81

Probabilidad

0.0005 0.0395

Significancia ∝ = 0.05 Coeficiente de Variación = 30.03%

Tabla 14. Resultados de análisis de Tuckey para la aceptabilidad de infusión de cedrón deshidratado. Nº

Tratamientos

30°C y 0.45m/s

2 3

Orden original

Orden por Rangos

Intervalo de Diferenciación

Nº

Tratamientos

3.125

30°C y 0.55m/s

4.375

30°C y 0.55m/s

4.375

30°C y 0.65m/s

3.688

30°C y 0.65m/s

2.375

30°C y 0.45m/s

3.625

ABC

40°C y 0.45m/s

2.688

40°C y 0.45m/s

3.500

ABC

40°C y 0.55m/s

3.500

40°C y 0.65m/s

3.225

ABC

40°C y 0.65m/s

3.225

50°C y 0.45m/s

3.125

ABC

50°C y 0.45m/s

3.688

40°C y 0.55m/s

3.125

ABC

50°C y 0.55m/s

3.625

50°C y 0.65m/s

2.688

50°C y 0.65m/s

3.125

Muestra

2.438

50°C y 0.55m/s

2.375

10 Muestra



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Determinación de especies químicas adsorbidas en espuma de poliuretano por medio de evaluación colorimétrica utilizando un escaner y un computador personal

Roman Rodríguez* David Luna** Liliana Lalaleo*** Tatiana Gavilanez***

Universidad Técnica de Ambato Facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos roman_rodriguez@uta.edu.ec ** Ingeniería en Alimentos *** Estudiantes de Ayudantes de investigación en Alimentos Universidad Técnica de Ambato

RESUMEN

La espuma de poliuretano es un polímero sintético que presenta la cualidad de adsorber cuantitativamente sustancias orgánicas e inorgánicas. Esta versátil propiedad del polímero se puede utilizar para determinar la cantidad de un analito presente en una muestra acuosa, donde la concentración de la especie química adsorbida puede ser evaluada visualmente por medio de la comparación de color, o analíticamente, utilizando un espectrofotómetro de reflectancia difusa. Debido a la carencia del mencionado instrumento, se ha optado por utilizar un escáner y un computador personal como herramienta de análisis para la cuantificación de la intensidad de color de las especies adsorbidas. La intensidad de color se midió con el programa Adobe Photoshop, mientras que la evaluación analítica se la desarrolló con el programa Microcal Origin, el cual permitió elaborar las respectivas curvas de calibración por medio de la selección de canales de color. Las especies químicas seleccionadas como ejemplos de aplicación de la presente técnica han sido: nitritos, cloro libre, hierro y acido ascórbico.

SUMMARY Polyurethane foam, a synthetic polymer, has the characteristic of adsorbing organic and inorganic substances quantitatively. This property of the polymer can be used to determine the amount of an analyte in an aqueous solution, where the concentration of the adsorbed chemical species can be evaluated visually by means of color comparison, or analytically by means of a diffuse reflectance spectrophotometer. Due to the lackness of such instrument, it has been possible to use a desktop scanner and a PC as tools for evaluating the intensity of color of the adsorbed species. The intensity of color was measured with Adobe Photoshop Software, while the analytical evaluation was developed with Microcal Origin software, which allowed elaborating the calibration curves, selecting different color channels. The chemical species selected as sample for the application of the method were: nitrite, free chlorine, iron and ascorbic acid.



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INTRODUCCIÓN La espuma de poliuretano (PUF por sus siglas en inglés) presenta un especial interés en química analítica debido a sus características especiales como material adsorbente: alta eficiencia, versatilidad, estabilidad química, estabilidad mecánica, resistencia a solventes orgánicos, relativo bajo costo y amplia disponibilidad [1]. La excepcional propiedad de adsorción de este polímero se basa en su estructura molecular: la combinación de diferentes centros hidrofílicos e hidrofóbicos y la reactividad química de los grupos terminales toluidina [2]. La estructura química del PUF se muestra en la figura 1.

Fig. 1.- Estructura química del PUF

El PUF se utiliza en técnicas de separación, preconcentración y cuantificación de especies químicas orgánicas e inorgánicas en agua y aire [3]. La determinación del analito deseado puede ser hecha directamente sobre el material sólido por medio de espectroscopia de reflectancia difusa, luminiscencia y fluorescencia de rayos X; o indirectamente, luego de una remoción del analito del PUF con un solvente adecuado, por medio de espectroscopía molecular, espectroscopía atómica y cromatografía [4]. El presente método de determinación analítica se basa en la adsorción cuantitativa que presenta el PUF sobre varias especies químicas, tanto orgánicas como inorgánicas, ya sea por medio de un mecanismo de adsorción físico o químico. Se tomaron como base de desarrollo del método cuatro especies químicas: nitritos, cloro libre, hierro y ácido ascórbico. Para nitritos y cloro libre, la adsorción es de tipo químico y se debe a la reacción directa entre el analito y los grupos terminales toluidina del polímero (5), como se indica en la figura 2.



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Fig. 2.- Adsorción química del PUF Para el acido ascórbico y el hierro, la adsorción es de tipo físico como resultado de interacciones electrostáticas y fuerzas de van der Waals entre la matriz del PUF y el producto de reacción del analito y el reactivo colorimétrico respectivo. Para el hierro, el color deriva de la reacción con la 1,10-fenantrolina y formación del complejo coloreado respectivo, el mismo que se adsorbe sobre el PUF (6). En el caso del ácido ascórbico, el color deriva de la reducción que provoca sobre el ácido fosfomolibdico formando azul de molibdeno, que es la especie química adsorbida físicamente en el PUF. El análisis es posible ya que la cantidad de azul de molibdeno formado es proporcional a la cantidad de ácido ascórbico en la muestra (7).



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PARTE EXPERIMENTAL Preparación de discos de PUF.- Los discos de PUF de 25 mm de diámetro y 5 mm de espesor se prepararon con un sacabocados a partir de planchas encontradas en el mercado local. Los discos fueron lavados con ácido clorhídrico 1.0 M, luego con agua destilada hasta que ésta sea neutra y finalmente con acetona. Los discos fueron exprimidos entre hojas de papel filtro, dejados secar al aire y finalmente guardados en frascos de vidrio ambar. Preparación de curvas de calibración.- Todas las soluciones analíticas fueron preparadas con reactivos grado p.a. y utilizadas inmediatamente. El agua fue desionizada con un sistema Mili Q. Las curvas de calibración se prepararon directamente en los reactores de agitación a partir de soluciones stock por medio de dilución adecuada para obtener las concentraciones finales, como se indica en la tabla 1.

Proceso de adsorción.- Una vez preparadas las curvas de calibración, se colocó en cada reactor de agitación un disco de PUF y se inició el proceso de adsorción de las especies químicas utilizando un agitador mecánico prototipo, diseñado específicamente para el presente estudio. El tiempo de adsorción fue de 30 minutos a un ritmo de 20 rpm. Transcurrido el tiempo se retiraron los discos de PUF, se los exprimió sobre hojas de papel filtro, se los dejó secar al aire, quedando listos para el proceso de evaluación de la intensidad de color. Cuantificación de la intensidad de color.- Con el uso de un escáner CanoScan N656U a una resolución de 300 dpi se obtuvo la imagen digital de cada disco coloreado. Utilizando el programa Adobe Photoshop versión 10.0 se determinó la intensidad de color de las imágenes escaneadas a 5 canales diferentes: RGB, rojo, verde, azul y luminosidad. Para cada canal se procedió a graficar las variables concentración vs. intensidad, lo que permitió seleccionar el canal con menor intensidad luminosa. Con estos datos se procedió a elaborar la curva de calibración utilizando el programa Microcal Origin versión 6.0, una poderosa herramienta de análisis de datos.



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RESULTADOS Y DISCUSIÓN Gráficos de las variables concentración vs. intensidad: Nitrito: Como se observa en la figura 3, el canal que menor intensidad de reflexión presenta es el color azul, por lo tanto, es el que se selecciona para el análisis de regresión.

Fig. 3.- Canales de reflexión de color para nitrito. Cloro libre: Como se observa en la figura 4, el canal que menor intensidad de reflexión presenta es el color azul, por lo tanto, es el que se selecciona para el análisis de regresión.

Fig. 4.- Canales de reflexión de color para cloro libre. Hierro: Como se observa en la figura 5, el canal que menor intensidad de reflexión presenta es el color verde, por lo tanto, es el que se selecciona para el análisis de regresión.

Fig. 5.- Canales de reflexión de color para hierro.



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Àcido ascórbico: Como se observa en la figura 6, el canal que menor intensidad de reflexión presenta es el color rojo, por lo tanto, es el que se selecciona para el análisis de regresión.

Fig. 6.- Canales de reflexión de color para ácido ascórbico. El canal seleccionado para la preparación de las curvas de calibración fue aquel que presentó la menor intensidad, ya que este corresponde al color complementario que presentó el disco de PUF. Análisis de regresión: En el análisis de regresión se indican los coeficientes de correlación, así como también las imágenes digitales de los discos de PUF para cada valor de concentración. Nitrito:

Fig. 7.- Curva de regresión para nitrito. Hierro:

Fig. 8.- Curva de regresión para cloro libre.



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Hierro:

Fig. 9.- Curva de regresión para hierro.

Acido ascórbico:

Fig. 10.- Curva de regresión para ácido ascórbico.

El análisis de las curvas de calibración demuestra la existencia de una regresión exponencial de primer orden. Esto es lógico de esperar ya que al emplear muestras sólidas no es la absorbancia lo que se evalúa sino la reflectancia, la cual, al igual que la transmitancia, presenta una regresión exponencial en función de la concentración. Esta es la diferencia con la espectrofotometría que utiliza soluciones, donde en base a la ley de Lambert-Beer, es la absorbancia la que presenta una relación lineal con la concentración. El análisis de las curvas de calibración permite inferir que los rangos de análisis para las especies en estudio, bajo las condiciones experimentales empleadas son las indicadas en la tabla 2. Tabla 2.- Rangos de análisis de especies químicas. Especie química Nitrito Cloro libre Hierro Acido ascórbico

Rango de concentración (µg/ml) 0 - 3.0 0 - 5.0 0 - 3.0 0 - 500

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CONCLUSIONES La presente técnica analítica permite realizar determinaciones cuantitativas del contenido de determinados analitos en muestras acuosas prescindiendo de un espectrofotómetro, ya que en su lugar se utiliza un escáner y un computador personal. La técnica presenta la aplicabilidad de poder ser utilizada en cualquier especie química que presente color, ya sea después de una reacción química con el PUF, o después de una reacción adecuada, siendo el único requerimiento que la especie química sea factible de ser adsorbida en el PUF. Un aspecto importante a considerar en la presente técnica es que el rango de concentración está limitado a la capacidad de saturación que presenta el PUF, es decir, el punto en el cual el polímero deja de adsorber la especie química. Por otro lado, la determinación de los límites de detección a través del presente método necesita un número mayor de puntos de correlación en los rangos de concentración menores al punto de saturación del polímero. El método es aplicable a cualquier tipo de muestra acuosa que contenga el analito en estudio. Desde el punto de vista económico, la presente técnica resulta muy atractiva, ya que la falta de recursos no sería un limitante para su aplicabilidad.

AGRADECIMIENTO Agradecemos infinitamente a todos quienes hacen el Laboratorio de Análisis y Control de Alimentos (LACONAL) de la Universidad Técnica de Ambato, ya que nos permitieron utilizar sus instalaciones y desarrollar una parte importante del presente estudio.

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REFERENCIAS 1.- Braun T, Navratil J, Farag A., POLYURETHANE FOAM SORBENTS IN SEPARATION SCIENCE, Ed. CRC Press, Boca Raton, USA, (2000). 2.- Dmitrienko S., Sviridova O., Pyatkova L. y Senyavin V., POLYURETHANE FOAMS AS SOLID CHROMOGENIC REAGENTS FOR DIFFUSE REFLECTANCE SPECTROSCOPY. Anal. Bioanal. Chem., 374, 361-368 (2002). 3.- Dmitrienko S., Pyatkova L., Medvedeva O., y Zolotov Yu., PRECONCENTRATION OF ORGANIC COMPOUNDS ON FOAMED POLYURETHANES: REGULARITIES AND EXAMPLES OF ANALYTICAL APPLICATION. Russ. J. Anal. Chem., 58, 614 (2003). 4.- Dmitrienko S. y Zolotov Yu., POLYURETHANE FOAMS IN CHEMICAL ANALYSIS: SORPTION OF VARIOUS SUBSTANCES AND ITS ANALYTICAL APPLICATIONS. Russ. Chem. Rev., 71, 159-174 (2002). 5.- Dmitrienko S., Sviridova O., Pyatkova L., Zhukova V. y Zolotov Yu., RAPID DETERMINATION OF FREE ACTIVE CHLORINE IN WATER BY DIFFUSE REFLECTANCE SPECTROSCOPY AFTER REACTION WITH POLYURETHANE FOAMS. Anal. Chim. Acta. 405, 231-237 (2000). 6.- Zenki M., Itoh H., Himeno S. y Yokohama T., VISUAL COLORIMETRY OF IRON (II)1,10-PHENANTHROLINE AFTER PRECONCENTRATION ONTO POLYURETHANE FOAM. Bunseki Kagaru 52, 201-203 (2003). 7.- Dmitrienko S., Goncharova L., Zhigulev A., Nosov R., Kuzmin N. y Zolotov Yu., SORPTION-PHOTOMETRIC DETERMINATION OF ASCORBIC ACID USING MOLYBDOSILICIC HETEROPOLYACID AND POLYURETHANE FOAM AFTER MICROWAVE IRRADIATION. Anal. Chim. Acta. 373, 131-138 (1998).

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Control del pardeamiento enzimatico en papa fripapa (bulk méxico 378158721) variedad iniap

Mónica Silva* Sandra Sarabia** Jenny Guaita**

* Universidad Técnica de Ambato Facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos fcial@uta.edu.ec **Estudiantes de Ingeniería en Alimentos Auxiliares de investigación Universidad Técnica de Ambato

RESUMEN

Los cambios del ritmo de vida en los últimos años, la falta de tiempo para la preparación de comidas, por la incorporación cada vez mayor en el campo laboral, han creado la necesidad de alimentos preparados en el país, y de la misma manera mayores volúmenes de materias primas utilizados en su elaboración. El incremento del consumo de patatas fritas, ha motivado la búsqueda de alternativas que disminuyan los tiempos de pelado y eviten el pardeamiento, ya que no se puede enmascarar los defectos de color. Las patatas fritas no deben tener sabor distinto al habitual; deben ser homogéneas en cuanto a forma, longitud y apariencia y no presentar deterioros ni defectos. Se pretende solucionar un problema intermedio dentro de la producción y comercialización: la conservación de las papas para que sean distribuidas a mercados. El Programa Nacional de Raíces y Tubérculos (Fortipapa) del Instituto Nacional Autónomo de Investigación Agropecuaria INIAP conjuntamente con la Cooperación Suiza para el Desarrollo COSUDE, se encuentran realizando trabajos con enfoque en la cadena agroalimentaria a través de “Proyectos Compartidos”. Uno de los requerimientos de los productores de papa específicamente de la variedad I- fripapa, es ofrecer otra forma de presentación diferente a lo tradicional, es decir vender la papa en forma de bastones para los locales de comida rápida. El grupo meta son: Socios de las organizaciones de productores de la plataforma de Tungurahua: Yatzaputzán, Pataló, Tamboloma, La Lindera, Huapante Chico, Huapante Grande, Victoria, Píllaro, San Luís, Pilahuín, Yatchil, conjuntamente con la participación de instituciones como: Central Ecuatoriana de Servicios Agropecuarios (CESA – Tungurahua), Instituto Educatoriano de Desarrollo de las Comunidades Andinas (IEDECA), Corporación Civil para el Desarrollo de Ambato y Tungurahua (CORPOAMBATO), Consejo Provincial de Tungurahua, Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias (INIAP – FORTIPAPA), Universidad Técnica de Ambato- Facultad de Ciencia e Ingeniería en AlimentosUnidad Operativa de Investigación en Tecnología en Alimentos. La alternativa es utilizar soluciones de productos que inhiban el pardeamiento enzimático sin alterar las características del producto final luego de la fritura, tomando énfasis en la textura y el sabor.

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SUMMARY The changes in the pace of life and the run out of time to prepare the food because of the increasing draft of people in the labor freld have created a need of processed food in Ecuador. On the other hand, it is necessary a great volume of raw material to be used for it. The increase in the consumption of chips has motivated the search of alternatives which should decrease the peeling time and avoiding the browning because the fault or color can not be hidden. The chips don´t have to show anyw different taste than the its typical one. They have to be homogenous with regart to form, length and appearance. It doesn´t have to show any damager or fault. The intention is to solve an intermediate problem in the production and marketing, that is in the preserving ogf the potato so that they can be handed out in potential markets. The National Program of Roots and tubers belonging to the Autonomous National Institute of INIAP Farming Reseacrh with the jointly Swiss Cooperation for the Development (COSUDE), for its initials in Spanish) are carrying out works with a focus on the food and agriculture chain through the “shared Projects”. One of the requirements of the growers of potato, especially of the I-fripapa variety, is to offer the potato in French fries form ready for their processing. The farget group is made up by the partmers of the growers organization in Tungurahua province jointly with the institutions which took part i.e. Ecuadorian Farming Services Head-Office (CESA, Tungurahua for its spanish initials), IEDECA, CORPOAMBARO, Provincial Government of Tungurahua, INIAP-FORTIPAPA, UTA-FICAL-UOITA. The alternative is to use solutions of products which inhibit the enzymatic browning without any change in the characteristics of the final product after the frying process, taking in to account the texture and taste.

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INTRODUCCIÓN El Programa Nacional de raíces y Tubérculos (Fortipapa) del Instituto Nacional Autónomo de Investigación Agropecuaria INIAP, se encuentra realizando trabajos con enfoque dentro de la cadena agroalimentaria a través de “Proyectos Compartidos” La necesidad, es solucionar el tiempo de conservación de las papas peladas, siendo una prioridad de los pequeños agricultores de la zona central del Ecuador. La propuesta trata de evitar las alteraciones químicas que se producen durante el pardeamiento no enzimático y enzimático que es el excesivo oscurecimiento de la papa. La formación de pigmentos oscuros en los alimentos durante el procesado y almacenamiento es un fenómeno muy común. Siendo importante considerar que no sólo involucra el color y el aspecto de la papa, sino también su sabor y su valor nutritivo. Las variables que inciden en la oxidación de los papas son entre otras las catalizadas por enzimas que implican reacciones oxidativas mediante la participación de compuestos fenólicos que constituye el pardeamiento enzimático. El oxígeno del ambiente que reacciona con las proteínas o aminas con los carbohidratos y dan pigmentos denominados melanoidinas. Además se debe mencionar la alternativa de utilizar soluciones que inhiban el pardeamiento enzimático sin desvincularse de las características del producto final luego de la fritura y tomando énfasis en la textura y el sabor. Una de las variedades de papa que desde 1999 se ha desarrollado en el país es I-fripapa variedad INIAP, la misma que se utiliza preferentemente para fritura. La variedad I-fripapa tiene una alta demanda por el sector agroindustrial por cumplir con requerimientos de forma, color de pulpa, contenido bajo en azúcares, materia seca del 20%. Es importante controlar la concentración de azúcares de la papa con objeto de prevenir las reacciones de oxidación no enzimático o reacciones de Maillard. Este tipo de reacciones indeseables puede aparecer cuando se alcanzan concentraciones del 2% de azúcares reductores.

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Importancia del cultivo de papa en Ecuador

La tasa de crecimiento de la producción de papa en el ámbito mundial, estimadas por el Centro Internacional de la papa (CIP) para el período 1993 - 2020, es de 2,02%. Este aumento se debe a la preferencia de otros tubérculos en la canasta familiar especialmente las papas destinadas a comidas rápidas, para lo cual se requiere de papa fresca y procesada. América Latina, al igual que otras regiones en desarrollo, ha incrementado sostenidamente la producción de la papa, especialmente en las últimas tres décadas, siendo el crecimiento del 2.2%. La población ecuatoriana es una gran consumidora de este producto, especialmente la que se encuentra en la región de la Sierra (consumo per cápita, 32 kilos promedio anual), debido a sus hábitos de consumo ancestrales y por el aparecimiento de industrias que la procesan. Pocos estudios se han realizado en temas referente a conservación y almacenamiento de la papa para el uso en frituras; de ahí la importancia en dar sugerencias sobre la aplicación de mezclas de soluciones para mejorar la conservación y evitar la “muerte” comercial que es un factor limitante de su vida útil en la estantería. La industrialización del tubérculo en el país es un proceso relativamente nuevo; comenzó a desarrollarse en está última década; actualmente es procesada en forma de tipo de chip por varias empresas. Existen otras presentaciones o preparaciones semi industriales de tipo francés; los demandantes de este tipo de producto son las empresas que preparan comidas rápidas. Actúan también en el mercado, las empresas denominadas unifamiliares, que procesan la papa de manera doméstica, así como también las cadenas de restaurantes y sitios especiales de preparación de platos típicos. Una de las variedades de papa que desde 1999 se ha desarrollado en el país es I-fripapa variedad INIAP, la misma que se utiliza preferentemente para fritura. La variedad I-fripapa tiene una alta demanda por el sector agroindustrial por cumplir con requerimientos de forma, color de pulpa, contenido bajo en azúcares, materia seca del 20%. Es importante controlar la concentración de azúcares de la papa con objeto de prevenir las reacciones de oxidación no enzimático o reacciones de Maillard. Este tipo de reacciones indeseables puede aparecer cuando se alcanzan concentraciones del 2% de azúcares reductores.

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OBJETIVOS Determinar parámetros para evitar el pardeamiento enzimático en papa pelada de la variedad I-Fripapa parte de los productores de la plataforma de Tungurahua y demás grupos de interés. Utilizar varios antioxidantes y conservantes en diferentes concentraciones para inhibir el pardeamiento enzimático y aumentar la vida útil de la variedad I-fripapa pelada y troceada. Realizar un análisis sensorial en los mejores tratamientos sobre el uso de antioxidantes y conservantes en variedad I-fripapa pelada y troceada. Realizar un estudio económico del mejor tratamiento. Difundir la tecnología de conservación de variedad I-fripapa obtenida

MATERIALES Y MÉTODO

Materiales

Papa variedad I-fripapa

Equipos - Balanza analítica - Material de vidrio - Peladora de papas - Picadora de papas - pH-metro - Freidora de papas Reactivos - soluciones buffer - Acido ascórbico - Acido cítrico - Metabisulfito - Cloruro de sodio - Benzoato de sodio - Sorbato de potasio - Hipoclorito - Placas petrifilm

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METODOLOGÍA - En el desarrolló del proyecto, se receptó la variedad I-fripapa de las organizaciones de productores de la Plataforma de Tungurahua. Se verificó que las papas no presenten cortes, como también contaminación de mohos y que sus condiciones sean las mejores hasta el momento de pelado. - Alrededor de 5 libras de papas seleccionadas de la variedad I-frippa se prelavaron con una solución de hipoclorito de 3 ppm (mg/Kg) y luego se colocaron en una máquina peladora de papas durante 3 minutos con suministro constante de agua. - La papa pelada se corta en forma de bastones con una picadora manual de papas, para obtener un tamaño homogéneo del bastón, y se deposita en baldes de acero inoxidable con agua potable fría. Se lavan las papas por cinco veces hasta eliminar el almidón superficial. Para la experimentación se sumergen en un volumen de 10 litros en cada tratamiento (Antioxidantes y conservantes) por 30 segundos 2 Kg de papas picadas, como se indica a continuación:

Tratamiento 1: 1.5% ácido ascórbico + 1.5% ácido cítrico Tratamiento 2: 1.5% ácido ascórbico + 1.0% cloruro de sodio Tratamiento 3: 0.01% meta bisulfito +1.5% ácido cítrico Tratamiento 4: 0.01% meta bisulfito + 1.0% ácido ascórbico Tratamiento 5: 0.02% sorbato de potasio + 1.5% ácido cítrico Tratamiento 6: 0.02% sorbato de potasio + 0.02% benzoato de sodio Tratamiento 7: 0.05% hipoclorito + 0.01% meta bisulfito

- Al final de los 30 segundos, se elimina el exceso de agua con un tamiz o cedazo, luego se empacan las papas en fundas plásticas de polietileno de capacidad de 2 Kg, eliminando el aire de los empaques y el excedente de agua. -El almacenamiento fue a temperatura ambiente por 4 y 8 días y a temperatura de refrigeración (4°C) por 4, 8 y 12 días. Métodos de análisis - Índice de pardeamiento enzimático. Absorbancia - pH. Potenciometro. - Análisis microbiológicos (Aerobios, Mohos y Levaduras). Normas INEN

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Diseño experimental Se aplicó un diseño experimental de A x B x C: A: Inhibidores Ao: 1.5% Ácido Ascórbico + 1.5% Ácido Cítrico A1: 1.5% Ácido Ascórbico + 1.0 Cloruro de sodio A2: 0.01% Meta bisulfito + 1.5% Àcido Cítrico A3: 0.01% Meta bisulfito + 1.0% Àcido Ascórbico A4: 0.02% Sorbato de potasio + 1.5% Ácido Cítrico A5: 0.02% Sorbato de potasio + 0.02% Benzoato de Sodio A6: 0.05% Hipoclorito + 0.01% Meta bisulfito B: Temperatura de almacenamiento Bo: Temperatura al ambiente B1: Temperatura de refrigeración C: Tiempo de almacenamiento Co: 4 días C1: 8 días C2: 15 días

Se realiza el análisis de varianza de acuerdo al diseño experimental planteado y se aplicará la prueba de diferenciación de Tukey al 5% de significancia para aquellos valores que son estadísticamente significativos.

Análisis sensorial Para la realización del perfil sensorial de la variedad I-fripapa se ha contado con un panel de catadores compuesto por 20 personas semientrenadas para la evaluación sensorial de los mejores tratamientos y una muestra blanco. Con el panel de catadores semientrenados se elaboró una ficha de cata conteniendo 15 descriptores. Con la obtención de los mejores tratamientos, y una muestra de I-fripapa sin tratamiento, se realizó el análisis sensorial de acuerdo a las siguientes características: color, olor, textura, sabor, aceptabilidad y sabores extraños.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN Almacenamiento a temperatura ambiente por 4 días De los datos obtenidos con respecto a la absorbancia el tratamiento 6 es el que tiene el menor valor 0.134; mientras que el tratamiento 7 reporta el valor más alto de absorbancia de 0.412. (Gráfico 1). El pH reportado a temperatura ambiente durante 4 días existe similitud en los tratamientos 3, 4, 5, 6, y 7, los mismos que tienen un rango de pH que va desde 6,11 a 6,49, mientras que el valor más bajo de pH de 3.8 que es del tratamiento 2. (Gráfico 2) Con respecto a mohos y levaduras el tratamiento 1 tiene el valor más bajo de 1 ufc, mientras que el tratamiento 7 tiene el valor más alto 5 ufc. (Gráfico 3) Con respecto a aerobios el tratamiento 2 presenta un valor bajo de 2 ufc, mientras que el tratamiento 4 tiene valores más altos de 400 ufc. (Gráfico 4) Almacenamiento en refrigeración por 4 días De los datos obtenidos con respecto a la absorbancia el tratamiento 6 es el que tiene el valor más bajo de 0,008; mientras que el tratamiento 2 reporta el valor más alto de absorbancia de 0,126. (Gráfico 5). El pH reportado a temperatura de refrigeración durante 4 días existe similitud en el tratamiento 1, 2, 3 y 4, los mismos que presentan un rango de pH que va desde 7.48 a 7.53, mientras que el valor bajo de pH es 6.75 del tratamiento 7. (Gráfico 6) Con respecto a mohos y levaduras el tratamiento 1 tiene el valor más bajo de 1 ufc, mientras que el tratamiento 7 tiene el valor más alto 5 ufc. (Gráfico 7) Con respecto a aerobios el tratamiento 6 y 7 presenta un valor de 0 ufc, mientras que el tratamiento 1 tiene valores más altos de 3 ufc. (Gráfico 8) Almacenamiento en refrigeración por ocho días De los datos obtenidos con respecto a la absorbancia el tratamiento 7 es el que tiene el valor más bajo 0,015; mientras que la tratamiento 3 reporta el valor más alto de absorbancia de 0,27. (Gráfico 9) El pH reportado a temperatura de refrigeración durante 8 días el tratamiento 4, 5, 6 y 7 los mismos que presentan un rango de pH que va desde 6,96 a 7, mientras que el valor más bajo de pH de 6.83 es el tratamiento 3 (Gráfico 10). Con respecto a mohos y levaduras el tratamiento 1 tiene el valor más bajo de 0 ufc, mientras que el tratamiento 2 presenta el valor más alto, de 26 ufc (Gráfico 11).

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Con respecto a aerobios los tratamientos 1,2,4 tienen el valor más bajo de 0 ufc, mientras que los tratamientos 5 y 6 presentan valores de 1 ufc; y el tratamiento 3 reporta el valor más de aerobios en 8 ufc. (Gráfico 12). Almacenamiento por refrigeración por doce días De los datos obtenidos con respecto a la absorbancia, el tratamiento 6 es el que tiene el valor más bajo de 0,099; mientras que el tratamiento 2 reporta el valor más alto de absorbancia de 0,423 (Gráfico 13). El tratamiento 7 tiene el valor de pH más alto de 7.5, seguido del tratamiento 3 con un valor de pH 7.21, mientras que los tratamientos 4, 2 y 1 con un valor de pH de 7.1; es evidente que en este rango de temperatura el deterioro de la papa es muy alto, como ocurre con el tratamiento 7 con un valor de pH de 7.5 (Gráfico 14). Con respecto a mohos y levaduras los tratamientos 3 y 4 tienen valores más bajos de 2 ufc respectivamente, mientras que el tratamiento 2 tiene el valor más alto de 50 ufc (Gráfico 15). Con respecto a aerobios el tratamiento 2 tiene el valor más alto de 96 ufc, mientras que los tratamientos 6 y 7 tienen el valor más bajo de 0 ufc (Gráfico 16).

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Se determinaron los parámetros necesarios para evitar el pardeamiento en papa I-fripapa variedad INIAP, siendo estos: - Para la eliminación del almidón es necesario realizar 5 lavados sucesivos, hasta que el agua de enjuague sea lo más clara posible.

- La inmersión en la solución inhibidora debe ser de 15 segundos, un tiempo estándar con el que se logra mantener la textura de los bastones de papa. - Al procesar los datos obtenidos de absorbancia, pH y microbiológicos, se encontró que los mejores tratamientos son: A7B2C1 (0.05% hipoclorito + 0.01% metabisulfito, refrigeración, 4 días de almacenamiento) y A6B2C1 (0.02% sorbato de potasio + 0.02% Benzoato de sodio, refrigeración, 4 días de almacenamiento).

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REFERENCIAS http://www.cci.org.co/Manual%20del%20Exportador/Tuberculos/Papa/Calidad02.htm http://www.amigosdelciclismo.com/pesoforma/archivos/papa1.htm#pripa http://www.redepapa.org/boletinpapa.html http://pdf.rincondelvago.com/cultivo-de-la-patata-o-papa.html ANEXO 1 Tabla 1. Respuestas experimentales de los diferentes tratamientos con un almacenamiento de 4 días a temperatura ambiente TRATAMIENTOS

Análisis Físicos Índice de Pardeamiento

Análisis Microbiológico Mohos y levaduras

Aerobios

Tratamiento 1

0,273

4,5

Tratamiento 2

0,289

3,8

281

Tratamiento 3

0,256

6,17

300

123

Tratamiento 4

0,192

6,34

140

400

Tratamiento 5

0,303

6,27

450

Tratamiento 6

0,134

6,11

120

140

Tratamiento 7

0,412

6,49

840

360

Tabla 2. Respuestas experimentales de los diferentes tratamientos con un almacenamiento de 4 días a temperatura de refrigeración (4ºC)

TRATAMIENTOS

Análisis Físicos Índice de Pardeamiento

Análisis Microbiológico Mohos y levaduras

Aerobios

Tratamiento 1

0,113

7,48

Tratamiento 2

0,126

7,5

Tratamiento 3

0,114

7,53

Tratamiento 4

0,116

7,53

Tratamiento 5

0,013

7,1

Tratamiento 6

0,008

6,9

Tratamiento 7

0,014

6,75

Tabla 3. Respuestas experimentales de los diferentes tratamientos con un almacenamiento de 8 días a temperatura de refrigeración (4ºC)

TRATAMIENTOS

Análisis Físicos

Análisis Microbiológicos

Índice de Pardeamiento

Tratamiento 1

0,235

6,9

Mohos y levaduras 0

Aerobios 0

Tratamiento 2

0,135

6,85

Tratamiento 3

0,27

6,83

Tratamiento 4

0,211

6,96

Tratamiento 5

0,086

7,00

Tratamiento 6

0,102

6,98

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Tabla 4. Respuestas experimentales de los diferentes tratamientos con un almacenamiento de 12 días a temperatura de refrigeración (4ºC)

Análisis físicos

TRATAMIENTOS

Índice de Pardeamiento

Análisis Microbiológico pH

Mohos y levaduras

Aerobios

Tratamiento 1

0,315

6,98

Tratamiento 2

0,285

7,1

Tratamiento 3

0,423

7,21

Tratamiento 4

0,331

7,1

Tratamiento 5

0,112

7,1

Tratamiento 6

0,205

6,9

Tratamiento 7

0.099

7,5

ANEXO 2 Temperatura ambiente Gráfico 2. pH

Gráfico 1. Absorbancia

Absorbancia

Temperatura ambiente (4 días)

0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

Absorbancia

Temperatura ambiente (4 días)

4 2 0

Tratamientos

Temperatura ambiente (4 días)

1000 800 600 400 200 0

Aerobios

Mohos y levaduras

Aerobios

Mohos y levaduras

Temperatura ambiente (4 días)

Gráfico 4. Aerobios

Gráfico 3. Mohos y levaduras

Tratamientos

500 400 300 200 100 0 1

Tratamientos

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Temperatura refrigeración ( 4 días)

Gráfico 6. pH

Gráfico 5. Absorbancia

Temperatura refrigeración (4 días)

Absorbancia

8 7,5

0,15

Absorbancia

Temperatura refrigeración (4 días)

7 6,5

0,1

0,05

Tratamientos

0 1

Tratamientos

Gráfico 8. pH

Gráfico 7. Absorbancia

Aerobios Temperatura refrigeración (4 días)

3,5

3 2,5

Aerobios (ufc/gr)

Mohos y Levaduras (ufc/gr)

Mohos y Levaduras Temperatura refrigeración (4 días)

4 3 2 1 0 1

2 1,5 1 0,5 0

Tratam ientos

Temperatura refrigeración ( 8 días) Gráfico 10. pH

Gráfico 9. Absorbancia

Absorbancia

Temperatura refrigeración (8 días)

0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0

Absorbancia

Temperatura refrigeración (8 días)

7,05 7 6,95 6,9 6,85 6,8 6,75 6,7 1

Tratamientos

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Gráfico 12. Aerobios

Gráfico 11. Mohos y levaduras

Aerobios Temperatura refrigeración (8 días)

30 25 20 15 10 5 0

Aerobios (ufc/gr)

Mohos y Levaduras (ufc/gr)

Mohos y Levaduras Temperatura de refrigeración (8 días)

10 8 6 4 2 0 1

Tratamientos

Temperatura refrigeración ( 12 días) Gráfico 14. pH

Gráfico 13. Absorbancia Absorbancia Temperatura refrigeración (12 días)

pH Temperatura refrigeración (12 días) 7,6

0,4

7,4

0,3 pH

Absorbancia

0,5

0,2 0,1

7,2 7 6,8

0 1

6,6

Tratamientos

Gráfico 15. Mohos y levaduras

Aerobios (ufc/gr)

Mohos y Levaduras (ufc/gr)

40 30 20 10 0 4

Aerobios Temperatura refrigeración (12 días)

120

Gráfico 16 Aerobios

Tratamientos

Mohos y Levaduras Temperatura refrigeración (12 días)

100 80 60 40 20 0

Tratamientos

4 Tratamientos

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Obtención de una bebida alcohólica a partir de morocho utilizando tratamientos enzimáticos

Gladys Navas* Freddy del Pozo** Alex Valencia**

* Universidad Técnica de Ambato Facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos fcial@uta.edu.ec ** Ingenieros en Alimentos Investigadores asociados

RESUMEN

La variedad de maíz conocida como morocho, es un cereal cultivado en Ecuador para el cual se desea incentivar su producción mediante el desarrollo de productos industriales, como son las bebidas fermentadas. Se caracterizaron y seleccionaron muestras de morocho que fueron sometidas a molienda; para preparar soluciones de almidón en agua y su posterior tratamiento calórico, obteniéndose como resultado un cambio de estado en el almidón. A continuación se usaron enzimas para romper las cadenas de almidón y conseguir azucares fermentecibles. Al finalizar este proceso se elevó la temperatura del mosto para eliminar posibles contaminaciones microbianas. Se colocó el mosto en recipientes adecuados para la inoculación de levaduras, con lo que se inició el proceso fermentativo, durante dicho proceso se analizaron los cambios de: sólidos solubles, viscosidad cinemática, viscosidad dinámica, densidad, pH y acidez. A los 22 días se culminó la fermentación, y se procedió con el primer trasiego, luego de quince días se realizó el segundo trasiego. Obtenida la bebida alcohólica se realizó el análisis sensorial, cuyos resultados permitieron determinar como mejor tratamiento el a2b1c0 (0.05g fungamyl/Kg maíz, 23°Brix ajustados con azúcar, 0.50g levadura/l mosto). En el mejor tratamiento se realizaron análisis de grado alcohólico, análisis microbiológico, cromatográfico (metanol) y además el estudio de costos. Los resultados indican que el uso de enzimas ayudan a clarificar y mejorar la calidad sensorial del producto.

SUMMARY The well-known variety of corn usually known as morocho, is a cereal cultivated in Ecuador and it is desired to stimulate its production for the industrial production of intermediary goods, like: fermented beverages. Morocho samples were selected, then milled and dissolved in water to obtain a water-starch solution, and due to heat treatments a change of state was created. Enzymes were used to break starch linkages and to produce carbohydrates ready to ferment. At the end of the procedure, the temperature was increased to encumber spoiling. Musts were placed in bioreactors to continue the fermentation process in which many variables were controlled, like: Brix, kinematic viscosity, dynamic viscosity, density, pH and acidity. At the 22th day fermentation was concluded, and the first fining begun, and after 15 days the second fining started. After fining, stabilization and clarification a sensorial analysis was conducted, from which the best treatment was selected, as: a2b1c0 (0.05 g fungamyl/kg corn, 23Brix sugar-based and 0.50 g yeast/l must). Alcoholic grade, microbiological analysis, and chromatographic (methanol) analysis plus economical studies were conducted over the best treatment. As conclusion, the addition of enzymes helps to clarify and to improve sensorial qualities in the product.

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INTRODUCCIÓN Kent (1971) resalta el empleo del maíz en la alimentación animal, para consumo humano y para la fabricación de almidón, jarabe y azúcar, alcohol industrial y whisky. Luego de la molturación se obtiene: sémola, harina, germen, maíz molido, almidón, chicha o licor de maíz. Krestzchmar Hermann (1961), define la fermentación alcohólica como la transformación de los azúcares en alcohol y anhídrido carbónico, es el fenómeno químico biológico producido por levaduras o fermentos, que actúan y proliferan cuando se encuentran en un medio con condiciones favorables. Carbonell (1970), define la fermentación como el proceso de cambios químicos que se experimentan en un sustrato orgánico, promovidos por la acción de unos catalizadores llamados enzimas. Parsons (1999), destaca que la naturaleza de las materias primas utilizadas en la fermentación tienen un peso considerable sobre los métodos de procesamiento empleados. Existe amplia disparidad entre los substratos industriales y los utilizados con fines de investigación. Las cosechas utilizables para realizar fermentación son: a) subproductos del procesamiento de las cosechas de azúcar: melazas, sorgo dulce, jarabes; b) cosechas de azúcar: caña de azúcar, remolacha, sorgo; c) cereales: maíz, trigo, arroz; d) tubérculos: mandioca, patata. De las fuentes indicadas anteriormente, los problemas de su disponibilidad, los precios y el desarrollo tecnológico del procesamiento reducen la selección a un número pequeño. Con relación a las enzimas, Reventós (1962), indica que éstas son sustancias capaces de aumentar o retrasar la transformación de otras sustancias en productos diversos, permaneciendo inalterables hasta el término de la reacción. La Revista Novo Nordisk (1995), señala que las enzimas funcionan sólo en materias primas renovables. Productos típicos para la conversión enzimática en la industria son: fruta, cereales, leche, grasas, carne, algodón, cuero y madera. La FAO en su página Web señala que el tipo de maíz que se está difundiendo en la zona andina es el Morocho, ha sido desarrollado cruzando tipos de maíces harinosos con maíces duros de zonas altas. Ecuarural en su página Web señala que Ecuador posee la variedad INIAP160 (morocho blanco) que se cultiva en clima templado, principalmente en los valles de la provincia de Pichincha, el rendimiento esperado es de 88 qq/ Ha, la época de siembra es de septiembre a noviembre. Con el morocho se elabora en Ecuador una bebida alcohólica tradicional que se denomina “chicha” que se obtiene en forma artesanal. Con el presente estudio se pretende innovar su tecnología y obtener dos tipos de bebidas alcohólicas a partir de esta materia prima con la inclusión de tratamientos enzimáticos y el uso de azúcar y panela.

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MATERIALES Y MÉTODOS

Metodología para la obtención de una bebida alcohólica a partir de morocho usando tratamientos enzimáticos (Diagrama 1). En el presente trabajo se utilizó maíz (Zea mays var. Morochon), el mismo que fue adquirido en uno de los centros de comercio de cereales de Ambato en la provincia de Tungurahua. Inicialmente se realizó la caracterización física y la determinación de carbohidratos, cenizas y humedad. También se realizó la caracterización física de la cebada y la jora. Luego se procedió a la molienda del maíz, para obtener una partícula fina del grano. El producto obtenido en el paso anterior se dispersó en agua, mediante una relación de 1:10 (w/v). La mezcla resultante se sometió a un tratamiento calórico durante 20 minutos en autoclave (LEE METAL PRODUCTS # A789 AB1) a una presión de 1.0 - 1.2 atm, para lograr el cambio de estado del almidón de cristalino a gelatinizado. Se concluye este tratamiento con la separación del sobrenadante. El producto resultante se dividió en tres partes iguales con la finalidad de añadir a cada una de ellas una enzima diferente. Luego en una estufa se dejó reposar cada una de las mezclas anteriores a las temperaturas de: 50 – 55 °C durante75 minutos para la mezcla con enzima Fungamyl 2500 BG y 50 – 60 °C durante 150 minutos para las mezclas con las enzimas nativas de jora y malta. Las mezclas obtenidas se filtraron en un tamiz y en el líquido separado se ajustaron los grados Brix de cada mezcla hasta 23 °Brix, se usó como edulcorantes panela y azúcar. Para iniciar la fermentación se inocularon las levaduras Saccharomyces cerevisiae RM. 78654 – AMT en las concentraciones de 0.50 y 0.75 g por litro de mosto en cada caso. Durante el proceso de fermentación se analizó viscosidad, pH, acidez y grados Brix todos los días. Cuando los grados Brix se mantuvieron constantes, se realizó el primer trasiego al cabo de 15 días junto con una filtración para retener posibles impurezas, después de 7 días se efectuó un segundo trasiego. Seguidamente se pasteurizó la bebida alcohólica a 65 °C por 20 minutos, para así eliminar los residuos de levaduras y posibles microorganismos existentes. Se esterilizaron las botellas de vidrio de 750 cc, finalmente se llenaron y almacenaron a temperatura ambiente y de éstas se tomaron muestras para realizar análisis sensorial.

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Métodos de análisis Grados Brix La medición de sólidos solubles se la realizó con un Refractómetro RHB32 ATC rango 0 – 32 °Brix. pH Para la determinación del pH se usó un pHmetro Checker 0.00 – 14.00, el cual previamente al análisis se calibró con solución buffer 4. Acidez total Se utilizó hidróxido de sodio 0.1N para titular las muestras de mosto. La acidez total expresa el conjunto de ácidos que contiene el mosto que se ensaya y está expresada como ácido acético. Viscosidad Se utilizó un viscosímetro capilar de vidrio Canon Fenske Rountine a 25º C en el cual se registró el tiempo de caída del mosto. Según el Glosario de Términos Reológicos para Alimentos (Aguilera y Durán, 1996), la viscosidad cualitativamente representa la resistencia al flujo de un material; cuantitativamente se define como el cociente entre el esfuerzo de cizallamiento y la velocidad de cizallamiento en flujo estacionario. En este estudio se determina la viscosidad cinemática (mm2s) y dinámica (mPa.s) Análisis sensorial El análisis sensorial se realizó con 30 catadores semientrenados, en este caso se evaluó el sabor y la aceptabilidad. Análisis de mohos y levaduras El análisis microbiológico de mohos y levaduras se realizó con láminas Petrifilm. Grado alcohólico La valoración del alcohol se efectuó por destilación y posterior medida con un alcoholímetro. Diseño experimental El presente trabajo responde a un diseño experimental A*B*C. Factores A: Concentración de la enzima en el sustrato. B: Ajuste de grados Brix. C: Concentración de levaduras. Niveles a0: 12 Kg de malta por 100 Kg de morocho. a1: 12 Kg de jora por 100 Kg de morocho. a2: 0.05 g de Fungamyl 2500 BG por Kg de morocho. b0: 23 °Brix ajustados con panela. b1: 23 °Brix ajustados con azúcar. c0: 0.50 g por litro de mosto. c1: 0.75 g por litro de mosto. Se trabaja con un total de 12 tratamientos, con una réplica. Hipótesis H0: Cada uno de los tratamientos son iguales entre sí. H1: Cada uno de los tratamientos son diferentes entre sí. Respuestas experimentales Se determinan: viscosidad, pH, acidez, °Brix y dentro del análisis sensorial el sabor y la aceptabilidad.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN Materia prima La materia prima utilizada fue maíz (Zea mays var. Morochon), a la cual se realizó la caracterización física y química. Del análisis proximal se presenta el contenido de proteína con un valor de 9.0% y de carbohidratos 76.1%. Respuestas experimentales Grados Brix Los valores de grados Brix durante la fermentación varían de 23,0 a 11,7 en el mejor tratamiento. En el gráfico 1 se aprecia que con el tiempo los °Brix disminuyen. Gráfico 1. °Brix vs. tiem po durante la ferm entación de bebida de m aíz (Zea mays var. M orochon) a0 b0 c0

25, 0

a0 b0 c1 a0 b1c0

Grados Brix

20, 0

a0 b1c1 a1b0 c0 a1b0 c1

15 , 0

a1b1c0 a1b1c1

10 , 0

a2 b0 c0 a2 b0 c1

5, 0

a2 b1c0 a2 b1c1

0, 0 0

Tiem po (días)

pH Los valores de pH al final de la fermentación varían entre 2.8 y 3.8 (Gráfico 2) Gráfico 2. pH vs. tiempo durante la fermentación de bebida de maíz (Zea mays var. Morochon) a0b0c0 a0b0c1 a0b1c0 a0b1c1 a1b0c0 a1b0c1 a1b1c0 a1b1c1 a2b0c0 a2b0c1 a2b1c0 a2b1c1

3,90 3,70 3,50

H p

3,30 3,10 2,90 2,70 2,50 0

Tiempo (días)

Acidez total En el proceso de fermentación los valores de acidez en cada uno de los tratamientos no muestran cambios significativos, los cuales al finalizar el proceso de fermentación presentaron valores diferentes para cada uno de los tratamientos, esto debido a la composición de cada materia prima (Gráfico 3).

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Gráfico 3. Acidez total vs. tiempo durante la fermentación de bebida de maíz (Zea mays var. Morochon) 1.10

1.00

Columna B Columna C Columna D

0.90

Columna E Columna F Columna G Columna H Columna I

Acidez total (g ácido acético/100ml )

0.80

Columna J Columna K Columna L Columna M

0.70

0.60

0.50

0.40

0.30

0.20

0.10 0

Tiempo (días)

Se registraron valores finales de acidez en un intervalo de 0.4% a 1.0%, los mismos que se encuentran expresados como porcentaje de ácido acético, valores que comparados con el de una bebida obtenida a base de cereal como la cerveza que es 0.3%, indican que la bebida obtenida en este estudio es aceptable.

Análisis sensorial

En los resultados de la catación en la interacción ABC que relaciona los tres factores de estudio, se puede observar que el mejor tratamiento es a2b1c0 (0.05g fungamyl/Kg maíz (Zea mays var. Morochon), 23°Brix ajustados con azúcar, 0.50g levadura/l mosto). Luego de que se realizó el análisis sensorial, se aplicaron pruebas estadísticas de significancia de Tukey con un nivel de confianza de 0.05, de los resultados obtenidos se concluye que el mejor tratamiento es a2b1c0 (0.05g fungamyl/Kg maíz, 23°Brix ajustados con azúcar, 0.50g levadura/l mosto) En la muestra del mejor tratamiento seleccionado por el análisis sensorial se realizó: análisis microbiológico, grado alcohólico, análisis cromatográfico y el estudio económico.

Viscosidad

La viscosidad cinemática y dinámica (Gráficos 4 y 5) disminuyen con relación al tiempo, la viscosidad cinemática fue obtenida con el viscosímetro de Cannon. Gráfico 4. Viscosidad cinemática vs. tiempo durante la fermentación de bebida de maíz (Zea mays var. Morochon) 6.0

5.5

Columna B Columna C Columna D

5.0

Columna E Columna F Columna G Columna H

Viscosidad cinemática (mm²/s )

4.5

Columna I Columna J Columna K Columna L Columna M

4.0

3.5

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0 0

Tiempo (días)

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Gráfico 5. Viscosidad dinámica vs. tiempo durante la fermentación de bebida de maíz (Zea mays var. Morochon) 7.0

Columna B Columna C

6.0

Columna D Columna E Columna F Columna G Columna H Columna I

Viscosidad dinámica (mPa s)

5.0

Columna J Columna K Columna L Columna M

4.0

3.0

2.0

1.0

0.0 0

Tiempo (días)

Análisis microbiológico en el mejor tratamiento a2b1c0 (0.05g fungamyl/Kg maíz, 23°Brix ajustados con azúcar, 0.50g levadura/l mosto) Del resultado del análisis microbiológico para mohos y levaduras, se desprende que hay ausencia de microorganismos en el mejor tratamiento obtenido por los resultados del análisis sensorial que es a2b1c0 (0.05g fungamyl/Kg maíz, 23°Brix ajustados con azúcar, 0.50g levadura/l mosto), lo cual es un indicativo de que la pasteurización a 65 °C por 20 minutos es un proceso óptimo para inhibir la presencia de hongos, levaduras y otros microorganismos. Grado alcohólico en el mejor tratamiento a2b1c0 (0.05g fungamyl/Kg maíz, 23°Brix ajustados con azúcar, 0.50g levadura/l mosto) El valor del grado alcohólico obtenido fue de 10.3°GL, que está dentro del parámetro de acuerdo a la norma INEN 360 para bebidas alcohólicas tipo vino que es de 8 a 18°GL. Análisis cromatográfico en el mejor tratamiento a2b1c0 (0.05g fungamyl/Kg maíz, 23°Brix ajustados con azúcar, 0.50g levadura/l mosto) El análisis de alcoholes por el método de Cromatografía de Gases, realizado en el laboratorio de Control de Calidad de LICORESA presenta un valor de 0.005% de metanol; según la norma INEN 347 se establece un valor máximo de metanol en %(V/v) de 0.02; por lo que el valor obtenido está dentro de la Norma. Análisis económico en el mejor tratamiento a2b1c0 (0.05g fungamyl/Kg maíz, 23°Brix ajustados con azúcar, 0.50g levadura/l mosto) Se realizó el estudio económico del mejor tratamiento que dio como resultado un valor de precio de venta al público de la botella de 750 ml de U$ 2.89 dólares, con un gasto de U$ 2.13 dólares en materiales directos e indirectos. La producción a escala industrial disminuiría significativamente los costos.

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CONCLUSIONES

Se evaluó el efecto de las diastasas de malta y jora; y de alfa amilasa (Fungamyl 2500 BG) sobre las cadenas de almidón del maíz, mediante un seguimiento de los cambios de concentración en el tiempo. Por ejemplo, al analizar el comportamiento de las enzimas de malta y jora a una misma concentración (8Kg enzima/100Kg maíz) y a una misma temperatura (50°C) se observó similitud entre resultados, ln(ka) = - 2.382 y ln(ka) = - 2.310, es decir que el comportamiento de las enzimas de malta y jora fue similar. Relacionando las enzimas de malta y jora con fungamyl 2500BG a la misma temperatura (50°C) y con la concentración de enzima (0.05 g/Kg maíz) se tuvo como resultado ln(ka) = - 1.887, por lo que se concluye que al trabajar con fungamyl 2500BG utilizando un 0.06% del peso requerido para malta y jora, se reducen notablemente los tiempos de reacción, de 150 minutos para malta y jora a 75 minutos para fumgamyl 2500BG, así como el porcentaje de desdoblamiento de almidones, para malta y jora de un 72% a 90% para fungamyl 2500BG. Se utilizó la levadura (Saccharomyces cerevisiae RM. 78654-AMT) especifica para maíz en dos concentraciones que fueron: 0.5 g/l y 0.75 g/l, en base al análisis estadístico de la respuesta experimental °Brix, se concluyó que la mejor concentración es 0.75 g/l. Los resultados del análisis sensorial permitieron concluir que el mejor tratamiento es a2b1c0 (0.05g fungamyl/Kg maíz, 23°Brix ajustados con azúcar, 0.50g levadura/l mosto) El análisis microbiológico en el mejor tratamiento dió como resultado la ausencia de mohos y levaduras, lo que significa que el proceso de pasteurización (65ºC x 20 minutos) inhibió la presencia de microoorganismos El grado alcohólico en el mejor tratamiento dio 10,3 ºGL, valor que se encuentra dentro del parámetro establecido por la norma INEN 360 para bebidas alcohólicas tipo vino Del estudio económico del mejor tratamiento a2b1c0 (0.05g fungamyl/Kg maíz, 23°Brix ajustados con azúcar, 0.50g levadura/l mosto), en las condiciones del experimento realizado, se establece que el precio de venta al público podría ser de U$ 2.89/botella de 750 ml.

RECONOCIMIENTO

Se deja constancia del agradecimiento a: Universidad Técnica de Ambato, Facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos, Centro de Investigaciones (CENI), por el apoyo institucional y auspicio económico. A QUIFATEX por las enzimas y al Ing. Tomás Soria por las levaduras proporcionadas para el estudio. A todas las personas que colaboraron y prestaron su contingente para el cumplimiento de los objetivos planteados.

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REFERENCIAS

CENGEL, Y y CIMBALA, J. 2006. “Mecánica de fluídos, fundamentos y aplicaciones”. 1Ra edición. Editorial MCGRAWHILL. México. pp. 46-50 http:// www.ecuarural.gov.ec/ecuagro/paginas/semillas/SS17.htm http:// www.fao.org/DOCREP/003/X7650S/x7650s03.htm http:// www.fao.org/DOCREP/003/X7650S/x7650s07.htm Kent, N.L. 1971. “Tecnología de los cereales”. s/ed. Editorial Acribia SA. Zaragoza – España. pp. 249. KRETZSCHMAR, Hermann. 1961. “Levaduras y Alcoholes”. s/ed. Editorial Reverté SA. España. pp. 160, 161, 319. PARSONS, David. 1999. “Maíz”. Cuarta edición. Editorial Trillas. México. pp. 9,11,12,14,16,17 ,18,19,20,21,22 ,23,24. Reventós, P. 1962. “Destilación de alcoholes”. Segunda edición. Editorial Sintes. Barcelona – España. pp. 29 – 41, 79. Revista Novo Nordisk. 1995. “Enzimas – campos de aplicación”. pp. 5, 26.

DIAGRAMA 1. BALANCE DE MATERIALES DE LA ELABORACIÓN DE BEBIDA ALCOHÓLICA DE MAÍZ (Zea mays var. Morochon) TRATAMIENTO a2b1c0 (0.05g fungamyl/Kg maíz (Zea mays var. Morochon), 23°Brix ajustados con azúcar, 0.50g levadura/l mosto)

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1 0.48 Kg Maíz

5.2950 Kg Recepción

Inactivación 0.48 Kg Maíz

5.2950 Kg Pesado

0.025 Kg

Filtración

Desechos

0.0285 Kg

0.48 Kg Maíz

5.27 Kg

0,0145 Kg

Selección

4.5 Kg Azúcar 0,4655 Kg

9.77 Kg

Molienda

0.464 Kg 5 Kg Agua

Mezcla

0,0115 Kg

Desechos

0.0045 Kg Levadura

0.185 Kg

Disolución

Fermentación

9.7745 Kg

5.4540 Kg

0.87 Kg

Primer trasiego 0.1090 Kg

Autoclavado

Desechos de la fermentación

8.9045 Kg 5.3450 Kg

0.02 Kg

Segundo trasiego Separación

0.05 Kg

8.8845 Kg 5.2950 Kg Enzima Fungamyl 2500 BG

Filtración

Mezcla

0.0035 Kg

8.881 Kg

5.2950 Kg

Pasterización

Sacarificación

7.5489 Kg

5.2950 Kg

Embotellado

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1.3322 Kg

0.89 Kg

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Obtención y caracterización de quitina y quitosano extraídos de exoesqueletos de camarón (penaeus vannamei) Alvarado Juan de Dios* Alba Almeida** Mirari Arancibia** Alejandra García*** Adriana Pinotti *** Noemi Zaritzky***

Universidad Técnica de Ambato Facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos jdda@uta.edu.ec ** Ingenieros en Alimentos Investigadores asociados *** Universidad Técnica de la Plata Facultad de Ciencias Exactas La Plata - Argentia

RESUMEN

La producción elevada de crustáceos, entre ellos los camarones, genera importantes cantidades de desechos. La idea central del trabajo fue adaptar una tecnología para la obtención de quitina y quitosano a partir de desperdicios de camarón cultivado en Ecuador. En una primera parte se analizó el efecto de las diferentes condiciones de aislamiento de la quitina, para definir las condiciones tecnológicas adecuadas de obtención y determinar las principales características químicas y físicas. La proteína y materia mineral se eliminaron con tratamientos alcalino y ácido respectivamente. Se utilizó un diseño con arreglo factorial 22 para evaluar el efecto de las variables de proceso y seleccionar las mejores condiciones para la obtención de quitina, las cuales se presentan en un diagrama de bloques. Como segunda parte se adaptó un método para aislar quitosano, por remoción del grupo acetilo de la quitina obtenida utilizando el mejor tratamiento de la primera parte, para luego proceder a su caracterización química y física. Se utilizó un diseño con arreglo factorial 22 para evaluar el efecto de las variables de proceso. Las mejores condiciones para la desacetilación se indican en el diagrama correspondiente. Según los datos obtenidos para la caracterización de quitina y quitosano (humedad, cenizas, nitrógeno, grupos amino libres, grado de desacetilación, densidad del polvo, distribución del tamaño de partículas, peso molecular viscosimétrico, rendimientos, índice de blancura, estructura por microscopía electrónica de barrido), los dos compuestos fueron considerados aceptables como productos de grado comercial. Para incentivar la producción inicial a pequeña escala se incluye el diagrama de proceso.

SUMMARY High production of crustaceans, including shrimp, generates important quantities of waste. The central idea of the study was to adapt a technology for obtaining chitin and chitosan from the shrimp waste cultivated in Ecuador. In the first part, the effect of the different chitin isolation conditions was analyzed in order to define the adequate technological conditions for the obtaining and also determine de main chemical and physical characteristics. The protein and mineral material were eliminated with alkaline and acid treatments respectively. A design with factorial arrangement 22 was used to evaluate the effect of the process variables and to select the best conditions for the chitin obtaining which are presented in a block diagram. In the second part, a method to isolate de chitosan was adapted for the removal of the acetyl group of the chitin obtained using the best treatment of the first part and afterwards characterized chemically and physically. A Design with factorial arrangement 22 was used to evaluate the effect of the process variables. The best conditions of the deacetylation are shown in the corresponding diagram. According to the obtained data for the chitin and chitosan characterization (humidity, ashes, nitrogen, free amine groups, deacetylation degree, bulk density, particles size distribution, viscosimetric molecular weight, yield, whitening index, structure by electronic microscopy), both compounds were considered acceptable as commercial degree products. To stimulate the initial production in small scale a process diagram is included.

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INTRODUCCIÓN

Según la información presentada por la Corporación de Promoción de Exportaciones e Inversiones (http://www.corpei.org., 2004), el cultivo de camarón en cautiverio se realiza en diecisiete países de América, desde Estados Unidos hasta Brasil. Sobre exportaciones de camarón, la Cámara Nacional de Acuacultura (http://www.cna-ecuador.com, 2004) reportó que para el año 2003 Ecuador exportó 114’765.210 libras, lo que equivale a 52’166.005 kg de camarón. En términos monetarios las exportaciones de camarón, tercer rubro de divisas de productos tradicionales del Ecuador, se ubicaron en U$ 274,8 millones en el 2003, frente a U$ 252,7 millones del 2002; el récord es de U$ 886 millones en 1997 (http:www.iberomericaempresarial.com, 2003). Según Peral y Gartzia (2002), los biopolímeros quitina y sus derivados los quitosanos cuentan con un alto valor agregado y gran demanda en los campos de la alimentación, medicina, agricultura y control ambiental, entre otros. Características tales como dureza, biodegradabilidad y bioactividad hacen de la quitina y quitosano, materiales que en la industria procesadora de alimentos pueden ser empleados para modificar o controlar las propiedades funcionales de los alimentos, ya sea como regulador de formación de cristales de hielo en alimentos congelados, agente espesante, texturizante, quelante, emulsificante, estabilizante, elaboración de aderezos (Knorr, 1982, 1984). Se utiliza también en la elaboración de salsas, bebidas, pasteles, embutidos, gelatinas, productos lácteos, mayonesas, y otro tipo de emulsiones (http://www.educ.ar, 2003). En lo que se relaciona con la industria alimentaria, estos materiales son aceptados como constituyentes de productos alimenticios en países como Japón, Italia y Estados Unidos. Por lo que se recomienda su utilización para la elaboración de envases activos que protejan y aumenten la vida útil de los alimentos, en donde el quitosano es idóneo, principalmente teniendo en cuenta que se pueden elaborar películas o films antimicrobianos, comestibles y biodegradables. Con quitosano también pueden prepararse artículos técnicamente útiles como películas y filamentos sin soporte. La solución obtenida disolviendo quitosano en ácido acético diluido, o en otros ácidos, puede ser hilada, vaciada o extrusada, en diversas formas, para obtener películas, hilados para uso en medicina y agentes de apresto de textiles (Khan y colaboradores, 2002). Se conoce que el quitosano presenta inocuidad a la salud humana, al ser el único polielectrolito catiónico natural, con poder filmogénico y biodegradable, por lo cual su producción a gran escala es prometedora para numerosas aplicaciones en distintas áreas, principalmente en medicina, tratamiento de aguas y efluentes, cosmética y medio ambiente. Después de la celulosa, la quitina es el segundo polímero más abundante en el planeta, por lo que su utilización a gran escala en Ecuador y otros países productores de camarón en cautiverio es muy prometedora, como lo ha sido en Japón, en donde alrededor de 250 empresas explotan la quitina (http://www.cautitlan2.unan.mx, 2003). La quitina de origen animal está íntimamente asociada con proteínas insolubles en agua y sales inorgánicas que hacen difícil aislarla sin el uso de medidas extremas y caras (Kirk y Othmer, 1970).

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La quitina, C8H13O5N, es un polímero formado por unidades de 2-acetamido-2-deoxiglucosa enlazadas al modo 1,4-beta-glucosídico de la celulosa, tiene gran peso molecular, al igual que la celulosa, también tiene una estructura micelar de cadenas orientadas paralelamente. La importancia de la quitina como materia prima química es escasa, no se encuentra en estado puro en la naturaleza y rara vez llega al 50% de una estructura. Si bien la mayoría de los métodos empleados para la obtención de quitina incluyen tratamientos ácidos y básicos, la incidencia del orden y las condiciones en que los mismos han de ser realizados deben ser tomados en cuenta para una materia prima particular (García y colaboradores, 1996). Entre los métodos publicados se indican los siguientes: Parada y colaboradores (2004) presentaron un método en el que se utilizan los exoesqueletos de camarón, molidos y tamizados y se someten a un proceso de despigmentación química con la mezcla de solventes: éter de petróleo, agua y acetona en la proporción 15/10/75. Para ello se coloca la harina (exoesqueletos) en un matraz provisto de agitación magnética, por dos horas a temperatura ambiente. Posteriormente se procede a filtrar el producto en un embudo Buchner y finalmente se seca en una estufa eléctrica a 50º C durante 6 horas. El producto obtenido en la fase anterior se somete a una descalcificación mediante tratamiento con ácido clorhídrico 1 M durante tres horas a temperatura ambiente, en un matraz con agitación constante. La relación masa de harina y volumen de disolución ácida que dio mejores resultados fue 1/10. Finalmente, se procede a filtrar en un embudo Buchner, haciendo lavados con agua destilada hasta alcanzar la neutralidad del medio. El tratamiento siguiente es la desproteinización química, la cual se llevó a cabo en un matraz equipado con condensador de reflujo, mediante el empleo de hidróxido de sodio al 4,5%, con una relación masa de harina y volumen de disolución básica de 1/15. El proceso se realizó durante 3 horas, a 65° C y con agitación constante. El producto obtenido se purificó filtrando en un embudo Buchner y realizando lavados con agua destilada caliente para la eliminación del exceso de base. En la Universidad Santo Tomás (http://www.ust.cl, 2003) se realizaron pruebas con 40 g de caparazones de camarón los cuales se lavaron con agua y secaron bien, para ser tratados posteriormente con 200 cm³ de NaOH al 0,5% y llevados a ebullición, con agitación. En un segundo paso, el residuo sólido se calentó a ebullición con 100 cm³ de NaOH al 3%. El residuo sólido remanente se trató con 180 cm³ de NaClO agitando por 30 minutos aproximadamente para remover todos los pigmentos que contengan los caparazones de camarón. La desmineralización se realizó con 100 cm³ de solución de HCl 1,25N a temperatura ambiente por 30 minutos aproximadamente. McLean (2000), en su tesis doctoral manifiesta que la extracción de quitina a partir de residuos de calamar requiere remover la proteína como parte principal. Existen cinco diferentes métodos de extracción de quitina utilizando desechos de calamar así: una solución 0,1 mol L–1 NaOH; un extracto crudo de enzima actinidina de la fruta conocida como kiwi; AMT endoproteasa; pepsina que es una mucosa porcina; y catepsina endógena de carne de calamar activada durante procesos de ensilación. Todas las enzimas presentan actividad proteolítica cuyo grado depende de la concentración. La extracción química, utilizando soluciones de

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NaOH da como resultado una quitina de menor peso molecular que la obtenida utilizando actinidina y catepsina. Saavedra y colaboradores (1998) trabajaron con caparazones de camarón del género Penaeus provenientes de la operación peladodesvenado, los cuales se trataron térmicamente a 80° C por 30 minutos con la finalidad de inactivar enzimas hidrolíticas. Posteriormente fueron secados en un secador túnel Proctor & Schwartz modelo K16978 durante 18 horas a 70° C y se molieron en un molino de martillo Willey modelo 4 con tamaño de partícula 200 μ. A la cáscara seca se le extrajo la proteína utilizando una solución de NaOH al 0,4% y 2 % con una relación soluto: solvente del 1:7 se mezclo con agitador magnético a una temperatura de 60° C (±1) durante 60 minutos, filtrándose y lavándose después con agua destilada hasta eliminar el NaOH (pH 7,0-7,5), este proceso se denomina desproteinización. Para remover el material mineral presente en la cáscara se agregó una solución de HCl al 3% y 5% y se sometió a un tratamiento térmico por 120 minutos a 40, 50 y 60 °C, posteriormente se hicieron varios lavados hasta eliminar el ácido y después se secó en una estufa de convección VWR modelo 1430, a 50°C por 18 horas, este proceso se denomina desmineralización. García y colaboradores (1996) señalaron que se puede trabajar con desechos de langosta secos y triturados a un tamaño de partícula promedio de 1 cm². En el caso de que se emplee cefalotórax aconsejan la remoción de las vísceras cuando el material está aún fresco para evitar un proceso de lisis posterior. Se adicionó HCl 2N en relación sólido: líquido 1:10 durante 2 horas a temperatura ambiente. Dado que el 50% del material inicial está formado por carbonatos principalmente de calcio, se obtienen importantes volúmenes de CO2 puro, así como una solución ácida impura de CaCl2 al 5%. Para la obtención de quitina se adicionó NaOH 2% en una relación sólido: líquido-1:5 y se agitó de 30 minutos a 1 hora entre 70 y 80°C. El sólido resultante fue quitina. El rendimiento fue de un 6% después de seco y molido respecto al material inicial. El método empleado por Kylan Corporation para aislar quitina que implica un tratamiento prolongado de los caparazones de crustáceos con carbonato sódico acuoso caliente, se liberan a los caparazones de camarón de la materia proteínica, hirviéndolos con una solución al 2%, aproximadamente, de carbonato sódico durante tres a cuatro horas. Este tratamiento es seguido de un proceso de desmineralización en el cual el residuo bien lavado se somete a extracción ácida para eliminar las sales inorgánicas, principalmente el carbonato cálcico; el material se sumerge en una solución de 2-5% de ácido clorhídrico a la temperatura ambiente durante 12-24 horas. Después de desmineralizados, los caparazones se lavan con agua y se someten a otro tratamiento con carbonato sódico para obtener un producto relativamente puro y blanco con 90% de quitina, aproximadamente. La quitina obtenida por este método tiene un contenido de nitrógeno de 6,0-6,6% y está degradada en cierto grado, según la concentración del ácido clorhídrico usado en la desmineralización. Una reacción positiva con ninhidrina y una reacción positiva de Schiff con ácido peryódico indican que en el proceso de purificación la quitina ha sufrido cierto grado de desacetilación (Kirk y Othmer, 1970).

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Se han reportado algunas características de la quitina a través de las páginas Web de empresas que lo comercializan, tales como Peakchem (http://www.peakchem.com, 2004), Dalian Xindie Chitin (http://www. chitin.com, 2003) y Wellable Group (http://www.wellablegroup.com, 2003), una recopilación de las más importantes se indica en la Tabla 1. Tabla 1. Principales características de quitina en polvo tipo comercial.

CARACTERÍSTICA

Color

Peakchem

Dalian Xindie Chitin

Wellable Group

Blanco amarillento

Blanco amarillo

Blanco

Humedad (b.h)

8,79%

<10%

Ceniza (b.h)

2,64%

<1,5%

[203,19]n

[203]n

Peso molecular

10%

El quitosano es un sólido blanco amorfo, insoluble en agua, soluble en los ácidos, cuya estructura cristalina es sustancialmente la de la quitina purificada original. Por las condiciones extremas de desacetilación, el quitosano, también llamado quitosana, tiene una cadena más corta que la de la quitina original, alrededor de 25-30 unidades menos de glucosamina. En la obtención del quitosano, el grupo N-acetilo debe ser removido sin la hidrólisis del polisacárido, razón por la cual los métodos alcalinos son los más empleados, entre ellos se indican. Parada y colaboradores (2004) reportaron que la obtención de quitosano se realiza por medio de un tratamiento con álcali concentrado y caliente, con el fin de retirar la mayor cantidad de unidades acetilo de la estructura del polímero. La obtención de quitosano es un proceso de modificación química de la quitina, en el cual las unidades acetilo son eliminadas, para ello se procedió colocando 5 g de la quitina obtenida en un matraz de 250 cm³ de capacidad, provisto de un refrigerante para reflujo y sumergido en un baño de parafina. Se agregaron 100 cm³ de disolución de hidróxido de sodio al 70% a 105°C. El sistema se mantuvo reflujando, con agitación en una atmósfera de aire, durante dos horas. El producto se purificó por filtrado en un embudo Buchner, realizando lavados con agua destilada, hasta lograr eliminar la alcalinidad del medio. Da Silva y Nakamatsu (2004), en su estudio para la obtención del quitosano utilizaron 4,5 g de quitina y la colocaron en un balón de 500 cm³, añadiendo 200 cm³ de una solución de NaOH al 50% (w/w) bajo atmósfera de N2. La mezcla se agitó y calentó durante 6 h a 100º C. Luego se mantuvo 18 h a temperatura ambiente, con la finalidad de obtener un producto altamente desacetilado. El producto final obtenido fue de 3,77 g de quitosano, con un rendimiento del 97,85 %. Por otro lado, cuando se trató 4,0 g de quitina en contacto con aire a las mismas condiciones, se obtuvo 2,76 g, lo que representa un rendimiento del 81,15%.

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Taboada y colaboradores (2003) prepararon quitosano a partir de quitina tratada drásticamente con 4 litros de solución 49-50% de NaOH a 100° C con agitación constante por el lapso de 3 horas. McLean (2000) señaló que la quitina es convertida en quitosano al reaccionar con una solución concentrada de NaOH rompiendo así las cadenas entre el grupo acetilo y el grupo amino del carbono 2. Una variante de los métodos de desacetilación fue analizada para quitina de calamar de tal forma que se obtenga un alto grado de desacetilación, con una mínima degradación del polímero. Las variables modificadas incluyeron al numero de tratamientos, temperatura del tratamiento y lavados entre tratamientos con acido acético diluido; incrementado el numero de tratamientos aumentó el grado de desacetilación. El intervalo de temperaturas de 70–80º C fue el óptimo ya que la desacetilación se retarda a temperaturas inferiores, y los lavados con acido acético evitaban la degradación del polímero.Ramírez y colaboradores (1998) obtuvieron quitosano a partir de quitina de langosta. La N-desacetilación de quitina se realizó en condiciones heterogéneas, la quitina (10g) fue tratada con NaOH 50% (p/v) (100 cm³) a 100° C bajo atmósfera de nitrógeno durante 1, 1.5 y 3 horas. Solar Griffin (http://www.solar.griffin.peachnet.edu, 1996), publicó un método según el cual la preparación de quitosano consistió en la extracción de ésta sustancia de los caparazones de crustáceos. Un mol de NaOH se utilizó para remover la proteína y una mol de HCl para remover el carbonato de calcio de los caparazones. Posteriormente se lavó la mezcla hasta la neutralidad, una solución de KOH 50% fue adicionada y calentada a 150-160° C. La mezcla entonces fue secada a 100° C produciendo quitosano. Se han publicado algunas características del quitosano a través de las páginas Web de empresas que lo comercializan, tales como Peakchem (http://www. peakchem.com, 2004), Dalwoo (http://www.dalwoo.com, 2003) y Wellable Group (http://www.wellablegroup.com, 2003), una recopilación de las más importantes se indican en la Tabla 2.

Tabla 2. Principales características de quitosano en polvo tipo comercial. CARACTERÍSTICA

Peakchem

Dalwoo

Wellable

Blanco amarillento

Blanco opaco

Humedad (b.h)

4,52%

7,5%

Ceniza (b.h)

0,91%

0,1%

4–5

Viscosidad

<15 cps

2,78 cps

Grado de desacetilación

70-100%

90-100%

85-98%

161•n

Color

Peso molecular

El análisis de los distintos procedimientos llevó a establecer una metodología básica en la que se incluye la investigación de las condiciones que mejor se adapten a los desechos de camarón producido y consumido en Ecuador, en donde la producción elevada de crustáceos genera importantes cantidades de desechos sin uso ni valor actual. Las ideas centrales del presente trabajo fueron: generar una tecnología para la obtención de quitina y quitosano a partir de desperdicios de camarón cultivado en Ecuador, y resaltar su potencial de industrialización, de tal manera que se disminuya la contaminación ambiental generada por las industrias productoras y comercializadoras de camarón.

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MATERIALES Y MÉTODOS Materia prima El presente trabajo se realizó utilizando caparazones de camarón (Penaeus vannamei), los mismos que fueron adquiridos de diversas marisquerías de la ciudad de Ambato en la provincia de Tungurahua. Diseño experimental 2

Se utilizó un diseño experimental 2. Los tratamientos a totalizarse son cuatro, tanto para quitina como para quitosano, con una réplica; como se indica a continuación. Obtención de quitina. FACTOR A: Concentración de la solución de ácido clorhídrico Nivel A0 : 1,25N Nivel A1 : 2,00N FACTOR B: Relación sólido desproteinizado: ácido clorhídrico

Nivel B0 : Nivel B1 :

1: 2 (w/w) 1: 3 (w/w)

Obtención de quitosano. FACTOR A: Tiempo de cocción Nivel A0 : 30 minutos NivelA1 : 60 minutos FACTOR B: Relación sólido quitina: hidróxido de sodio Nivel B0 : 1: 5 (w/w) Nivel B1 : 1: 7 (w/w) Respuestas experimentales: En la obtención de quitina se determinó: - Humedad. - Cenizas. - Nitrógeno. - Grupos amino libres. - Peso molecular por viscometría de tubo capilar. - Índice de blancura por medida de color. - Rendimientos. En la obtención de quitosano se determinó: - Humedad. - Cenizas. - Nitrógeno. - Grado de desacetilación. - Peso molecular por viscometría de tubo capilar. - Índice de blancura por medida de color. - Rendimientos. Para seleccionar las mejores condiciones en el caso de existir diferencias de significado estadístico entre los tratamientos, se realizó el análisis de varianza de acuerdo al diseño experimental indicado y se aplicó la prueba de diferenciación Tukey al 5% de significación para aquellos valores que

son estadísticamente significativos (Cochran y Cox, 1974).

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Metodología para la obtención de quitina a partir del caparazón de camarón. Se lavaron y separaron las patas, colas y restos de carne de los caparazones, para eliminar el fango que se adhiere en las patas y en la parte inferior del abdomen y restos de proteína que dificultarían la extracción de quitina. Se secaron los caparazones en estufa Brabender a 90º C por 5 horas y se trituró en molino manual Corona para facilitar la manipulación. Los caparazones triturados se colocaron en un vaso de precipitación de 2000 cm³ y se sometieron a cocción con una solución de hidróxido de sodio (NaOH) 0,5% en una relación 2:3 (w/w) por 30 minutos manteniendo agitación constante y la temperatura en 80ºC para desproteinizar y eliminar colorantes de los caparazones. Se decantó utilizando un cedazo de lienzo fino y se descartó el líquido sobrenadante, para trabajar con el sólido precipitado el cual fue lavado con abundante agua hasta obtener un pH cercano a 7. El sólido de la etapa anterior se colocó en un vaso de precipitación de 2000 cm³ y se trató con una cantidad igual en peso, de solución de hidróxido de sodio (NaOH) 3% por 10 minutos manteniéndose la temperatura a 80º C y agitación constante, se filtró utilizando un cedazo de lienzo fino y se descartó el líquido. Se repitió esta operación tres veces, para continuar con la desproteinización y eliminación de colorantes del camarón. Al final se lavó con agua abundante hasta llegar a un pH 7. El residuo sólido anterior se trató con una solución de hipoclorito de sodio al 3% durante 30 minutos, con esto se eliminó el colorante residual presente en el camarón. Luego se filtró con lienzo fino y se descartó el líquido. El sólido remanente obtenido en la etapa anterior, se lavó con abundante agua hasta pH cercano a 7 y se desmineralizó con una solución de ácido clorhídrico en dos concentraciones (1.25N y 2N en relación sólido-líquido 1:2 y 1:3, de acuerdo al diseño experimental), a temperatura ambiente por 60 minutos. Esto tuvo como propósito eliminar la mayor cantidad de minerales de los caparazones. Se lavó con abundante agua hasta alcanzar pH cercano a 7, se filtró en lienzo fino y se descartó el líquido obtenido. El sólido obtenido, quitina, se colocó en cápsulas de porcelana y se secó en estufa Fisher a 50º C durante 6 horas. Los polvos obtenidos fueron de color blanco amarillento, de los cuales se realizaron análisis de humedad, cenizas, nitrógeno como indicador de proteína y peso molecular viscosimétrico, para determinar el mejor tratamiento.

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Metodología para la obtención de quitosano a partir del mejor tratamiento de obtención de quitina. La quitina obtenida del mejor tratamiento se desacetiló con solución de hidróxido de sodio al 50% con una relación sólido líquido 1:5 y 1:7 a 30 y 60 minutos de cocción de acuerdo al diseño experimental, con agitación constante manteniendo la temperatura a 100º C en baño de aceite. Se decantó el líquido utilizando un cedazo de lienzo fino para trabajar con el sólido precipitado. El sólido se lavó con abundante agua para eliminar trazas de hidróxido de sodio hasta llegar a un pH cercano a 7. El sólido obtenido, quitosano, se colocó en cápsulas de porcelana y se secó en estufa Brabender a 50° C por 6 horas. Los polvos obtenidos fueron de color amarillento, de los cuales se realizaron análisis de humedad, ceniza, nitrógeno como indicador de proteína, peso molecular viscosimétrico y grado desacetilación, para determinar el mejor tratamiento. Métodos de análisis Humedad mediante secado en estufa Brabender a 105º C por 4 horas para la materia prima. Para quitina y quitosano se determinó en una balanza Mettler LP 16-M. con dispositivo determinador de humedad, con 4 a 5 g de muestra a 105 º C por 30 minutos, de acuerdo con las especificaciones del catálogo de la balanza. Cenizas por calcinación en mufla a 900º C por 3 horas. (Muzzarelli. 1985) Nitrógeno según el método Microkjeldahl (AOAC 14,068. 1990). Grupos amino libres por el método descrito por Antoni y colaboradores (1982), basado en la reacción de la matriz con un exceso de ácido 2,4,6trinitrobencensulfónico (TNBS), y la cuantificación del (TNBS) que no reaccionó utilizando glicina, previa elaboración de la curva estándar, estos trabajos fueron realizados en el Departamento de Ciencia de los Alimentos y Biotecnología de la Escuela Politécnica Nacional en Quito. Grado de desacetilación por análisis elemental utilizando la ecuación reportada por Taboada y colaboradores (2003): (DD) (%)=[(8,695-%N)/1,799]100 Donde 8,695 es el porcentaje de nitrógeno (N) en el quitosano totalmente desacetilado, 1,799 la diferencia entre 8,695 y 6,896 (porcentaje de nitrógeno (N) en la quitina totalmente acetilada), y %N es el porcentaje de N calculado de la fracción orgánica del material analizado. (Shepherd y colaboradores, 1997) Densidad de los compuestos reducidos a polvo, por registro de peso y desplazamiento de un líquido para medir el volumen, según lo indicado por Alvarado y Aguilera (2001). Tamaño de partícula mediante observación microscópica y distribución de tamaño de partícula para el cálculo de diámetros relacionados con distintas dimensiones, según lo indicado por Alvarado (1996). Peso molecular viscosimétrico promedio, con viscosímetros de tubo capilar tipo Canon Fenske Rountine Z 360 y Z 357, por reemplazo en la ecuación de Mark – Houwink. (Parada y colaboradores, 2004).

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Mediante la ecuación de Hagen – Poiseuille para líquidos con movimiento en flujo laminar, se puede relacionar el tiempo que tarda en pasar un fluido por un capilar con la viscosidad del mismo, por lo tanto, la viscosidad de una solución puede definirse como el tiempo que tarda la disolución en pasar por un capilar fino por efecto de la gravedad. La viscosidad intrínseca [η] es la extrapolación cero de la viscosidad reducida (ηred), según la expresión:

Donde t y t0 son los tiempos de caída de la disolución y el disolvente; c es la concentración de la disolución en g.dL-1, los tiempos son proporcionales a la viscosidad, para lo cual debe elegirse adecuadamente el diámetro del capilar. Una vez calculada la viscosidad intrínseca, se puede determinar el peso molecular viscosimétrico (Mv) de un polímero a partir de la ecuación de Mark-Houwink:

Donde K (dL.g-1) y (a) son constantes tabuladas que dependen de la naturaleza del polímero, del disolvente y de la temperatura. Los valores de las constantes K y a son específicas para el solvente y el polímero utilizado siendo para el caso de quitina en ácido fórmico 0,2M; K = 1,7910-3 y a = 0,59 (Dinsdale y Moore, 1962); para quitosano en solución de acetato de sodio 0,2 M y ácido acético 0,3 M; K = 0,074 y a = 0,76 (Parada y colaboradores, 2004). Índice de blancura por medidas de color utilizando un MiniScan HunterLab y una carta de color para parámetros de L, a y b. Los análisis se realizaron en el laboratorio de Biomateriales de la Pontificia Universidad Católica de Chile (Jiménez y Gutiérrez, 2001). Rendimiento, para su cálculo se realizaron balances de materiales a partir de materia prima original y materia prima clasificada y seca para el caso de quitina, y balance de materiales a partir de materia prima original y quitina obtenida para el caso de quitosano. Estructura mediante microscopia electrónica de barrido, para lo cual se utilizaron muestras sombreadas con oro y paladio y se tomó una microfotografía al microscopio electrónico. Los análisis se realizaron en los laboratorios del Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos (CIDCA) de la Universidad Nacional de La Plata, Argentina. (González y colaboradores. 2002)

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN Materia prima En los caparazones de camarón, según el análisis de cenizas y nitrógeno se obtuvieron los resultados siguientes: humedad 2%, minerales 31,8% y materia nitrogenada (N6,25), parte de ella proteína, 44,5%. Estos valores pudieron ser comparados con los reportados por Peral y Gartzia (2002), quienes publicaron los datos siguientes: carbonato de calcio 30%, proteína 40%, quitina 27% y carotenos 3%.

Obtención de quitina En la Tabla 3 se presentan los resultados obtenidos en los análisis realizados en quitina para todos los tratamientos. Tabla 3. Respuestas experimentales determinadas en quitina obtenida de caparazones de camarón para seleccionar condiciones adecuadas de proceso*. Característica A0B0 8,0 1,58 4,72 13,21 3,69*10 6 88,13 0,70 49

Humedad (%) Ceniza (%) Nitrógeno(%) Peso molecular (g/gmol)** Indice de blancura (%) Rendimiento 1 Rendimiento 2

Condiciones de proceso A0B1 A 1 B0 7,2 8,0 0,86 0,42 4,75 4,93 11,15 12,63 3,63*10 6 3,47*10 6 92,08 91,30 0,64 0,58 46 42

A1B1 6,3 0,07 5,15 12,95 3,02*10 6 93,43 0,47 34

*Valores promedio de dos determinaciones por duplicado **Solvente ácido fórmico 0,2M. 1 rendimiento a partir de materia prima original 2 rendimiento a partir de materia prima clasificada y seca A0B0 A0B1 A1B0 A1B1

1,25 N ácido clorhídrico; relación 1:2 sólido desproteinizado:ácido clorhídrico 1,25 N ácido clorhídrico; relación 1:3 sólido desproteinizado:ácido clorhídrico 2 N ácido clorhídrico; relación 1:2 sólido desproteinizado:ácido clorhídrico 2 N ácido clorhídrico; relación 1:3 sólido desproteinizado:ácido clorhídrico

Con relación a la humedad en todos los casos fue inferior al 10%, valores que son comparables con los indicados previamente para quitina comercial, existieron diferencias de significado estadístico debidas a los tratamientos, seleccionándose el tratamiento con el que se obtiene el valor de humedad menor. Los valores de cenizas, al igual que los indicados para muestras comerciales, fueron inferiores al 2%, obteniéndose un valor muy bajo de 0,07 (g/100 g) en el tratamiento A1B1, diferente estadísticamente de los otros tratamientos, lo cual indica un proceso satisfactorio de desmineralización. Los datos del contenido de nitrógeno para cada tratamiento no presentaron diferencias significativas, además no existe interacción entre los factores estudiados. Los grupos amino libres indican la cantidad de grupos acetilo removidos de la molécula de quitina debidos en especial al tratamiento con hidróxido de sodio, los valores expresados en ( g/g) varían desde 11,15 hasta 13,21 y existen diferencias de significado estadístico entre los tratamientos, en consecuencia, el tratamiento con ácido clorhídrico afecta el contenido final de grupos amino libres en quitina.

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La Figura 1 corresponde a la representación de Huggins para datos de viscosidad medidos a 25º C en soluciones de quitina en ácido fórmico 0,2M, el coeficiente de determinación para la regresión lineal en todos los casos fue superior a 0,99. El valor del intercepto corresponde a la viscosidad intrínseca y se utiliza para calcular un valor de peso molecular promedio viscosimétrico, en base al cual se tiene una idea del tamaño de los polímeros por el número de unidades estructurales. En la determinación del peso molecular viscosimétrico el valor menor, molécula más pequeña, corresponde a la interacción A1B1, en el que se combinan la solución de HCl de concentración 2N con la relación 1:3 6 de sólido desproteinizado:ácido clorhídrico; el valor 3,02*10 g/mol es mayor que otros valores publicados para el peso molecular viscosimétrico de quitina 6 6 que fluctúan entre: 1,03*10 g/mol, 2,03*106 g/mol y 2,5*10 g/mol (http://www. chitin.com.cn, 2004; http://www.wellablegroup.com, 2004). Si el peso de cada unidad estructural de la quitina es 203,19 la molécula del polímero tendrá aproximadamente 14 863 unidades.

Variación de (u-1)/c en función de la Concentración, tratamiento A1B1

(u-1)/c (ml/g)

35 30

(μ-1)/c = 780,44C + 11,859 2 r = 0,9931

25 20

(μ-1)/c = 773,99C + 11,941 2 r = 0,9926

15 10 0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

Concentración (g/ml) Réplica 1

Réplica 2

Lineal (Réplica 2)

Lineal (Réplica 1)

Figura 1. Representación de Huggins para datos de viscosidad a 25° C de soluciones de quitina en ácido fórmico 0,2M. Los valores del índice de blancura son característicos de un producto blanco, los valores de luminosidad fueron cercanos a 100; lo anterior es de esperarse por los tratamientos utilizados que remueven los carotenos y el uso de hipoclorito de sodio como agente blanqueador. Los rendimientos son bajos, inferiores al 1% con relación a camarón entero y se explica pues se conoce que el 33,7% corresponde a la cabeza del crustáceo, la parte carnosa que es la principal parte comestible es el 53,97%, las patas y colas 7,17%, la cáscara que es el material utilizado para la obtención de quitina es apenas el 5,12%. Cuando el cálculo del rendimiento se realiza a partir de la cáscara o exoesqueleto del camarón, los rendimientos se aproximan al 50% en los tratamientos menos severos con menor concentración de ácido y disminuye al 34% en el tratamiento más drástico que en cambio lleva a la obtención de quitina con mayor grado de pureza. El análisis conjunto de las respuestas experimentales llevó a la selección del tratamiento A1B1, en el que se combinan la solución de HCl de concentración 2N con la relación 1:3 de sólido desproteinizado:ácido clorhídrico; luego de lo cual se definieron la secuencia de operaciones para la obtención de quitina, las cuales se indican en la Figura 2 que incluye datos de balance de materiales para establecer rendimientos.

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1.77 Kg

Recepción 0.445 Kg 0.60 Kg NaOH 3%

1.77 Kg Pesado

Lavado 1.03 Kg

0.64 Kg

0.34 Kg 1.65 Kg Hipoclorito de sodio 3%

0.74 Kg

Blanqueado

1.67 Kg

1.99 Kg

Pesado

Lavado

0.74 Kg Agua

0.064 Kg

0.981 Kg

1.77 Kg Selección

Cocción

0.32 Kg

Lavado

0.60 Kg HCl 2N

Desmineralización

0.74 Kg 0.92 Kg

Secado

Lavado

0.54 Kg

0.68 Kg

0.20 Kg 0.24 Kg Molienda

Secado

0.20 Kg 0.30 Kg NaOH 0.5%

Cocción

0.18 Kg

0.068 Kg Polvo de Quitina 0.068 Kg

0.05 Kg

0.45 Kg Agua

Lavado

0.005Kg

0.445 Kg

Figura 2. Diagrama de bloques con las operaciones utilizadas para la obtención de quitina a partir de exoesqueletos de camarón (Penaeus vannamei ).

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Obtención de quitosano En la Tabla 4 se presentan los resultados de los análisis realizados en quitosano obtenido por los distintos tratamientos.

Tabla 4. Respuestas experimentales determinadas en quitosano obtenido de quitina extraída de caparazones de camarón para seleccionar condiciones adecuadas de proceso*. Característica Humedad (%) Ceniza (%) Nitrógeno(%) Grado de desacetilación (%) Peso molecular (g/gmol)*

A 0B 0 8,51 0,0698 6,71 110 5 1,36*10

Tratamiento A0 B 1 A1 B 0 7,61 7,88 0,0688 0,0696 6,74 6,91 109 100 5 5 1,34*10 1,16*10

A1 B1 7,22 0,681 7,00 95 5 1,12*10

Indice de blancura (%) Rendimiento 1 Rendimiento 2

71,82 0,5 93,8

71,23 0,4 91,1

77,33 0,4 82,4

74,24 0,4 89,5

*Valores promedio de dos determinaciones por duplicado **Solvente ácetato de sodio 0,2M y ácido acético 1 rendimiento a partir de materia prima original 2 rendimiento a partir de quitina A0B0 A0B1 A1B0 A1B1

30 minutos de cocción; relación 1:5 sólido quitina : hidróxido de sodio 30 minutos de cocción; relación 1:7 sólido quitina : hidróxido de sodio 60 minutos de cocción; relación 1:5 sólido quitina : hidróxido de sodio 60 minutos de cocción; relación 1:7 sólido quitina : hidróxido de sodio

La humedad en todos los casos fue inferior al 9%, valores que son ligeramente superiores a los indicados previamente para quitosano comercial, excepto en el tratamiento A1B1, con un valor de 7,2 g/100 g, existieron diferencias de significado estadístico entre tratamientos, seleccionándose el tratamiento con el que se obtiene el valor de humedad menor. Los valores de cenizas son bajos y se explican por la desmineralización hecha para la obtención de quitina, compuesto a partir del cual se obtiene el quitosano, los valores próximos a 0,1% son comparables a los indicados por la Casa Dalwoo, el valor 0,7% es comparable al reportado por la Casa Peakchem. El contenido de nitrógeno para todos los tratamientos es próximo a 7 g/100 g; sin embargo existieron diferencias significativas entre las medias de los distintos tratamientos, el valor más alto es el que más se aproxima al reportado por Kirk y Othmer (1970), 8% para quitosano. El grado de desacetilación permite determinar los grupos amino libres en los polisacáridos (Li y colaboradores, 1992), puede ser utilizado también para diferenciar entre quitina y quitosano. El proceso de desacetilación involucra la remoción de los grupos acetilo de la estructura molecular de la quitina hasta dejar únicamente grupos amino (-NH2 ), la versatilidad del quitosano depende principalmente del alto grado de reactividad de los grupos amino (Baxter y colaboradores, 1992). Los valores reportados para el grado de desacetilación para quitosano son variables, así: 67% (Vinoid y colaboradores, 1995), desde el 70 al 100% ((http://www.peakchem. com, 2004), desde el 90 al 100% ((http://www.dalwoo.com, 2004), del 85 al 98% (http://www.wellablegroup.com, 2004) y 95% (Shepherd y colaboradores, 1997). Lo anterior indica la gran dispersión que presentan los productos de quitosano en términos de grado de desacetilación y consecuentemente la presencia de grupos amino libres. Los valores obtenidos en este trabajo indican que en general todos los tratamientos provocan una desacetilación total.

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La Figura 3 corresponde a la representación de Huggins para datos de viscosidad medidos a 25ºC de soluciones de quitosano en acetato de sodio 0,2M y ácido acético 0,3M. Para las regresiones lineales los coeficientes de determinación son superiores a 0,99. El valor del intercepto corresponde a la viscosidad intrínseca. En la determinación del peso molecular viscosimétrico, el valor menor 1,12105 corresponde a la interacción A1B1, en el que se combinan 60 minutos de cocción con hidróxido de sodio al 50% a 100 ºC con una relación 1:7 sólido quítina: hidróxido de sodio. Los valores bibliográficos de peso molecular viscosimétrico 6 5 6 5 para el quitosano reportados fluctúan entre: 1,00*10 g/mol, 1,25*10 g/mol, 5,00*10 g/mol y 1,61*10 g/mol 6 (Parada y colaboradores, 2004), además Issa (1979) reportó un valor de 1,61*10 g/mol; en general los pesos moleculares de quitosano obtenido por los cuatro tratamientos son ligeramente menores que los publicados, sin embargo están dentro del intervalo esperado. Se conoce que cada unidad estructural de quitosano tiene un peso de 161, en consecuencia el número de unidades estructurales del polímero de menor peso molecular será 696, al comparar este valor con el obtenido para quitina 14 863, se establece que durante el proceso de obtención de quitosano, además de la desacetilación ocurre rompimientos de las cadenas del polímero, especialmente relacionado con el tiempo de cocción según los resultados del análisis de varianza.

Variación de (u-1)/c en función de la Concentración, tratamiento A1B1

(μ-1)/c (ml/g)

2510

(μ-1)/c = 2E+06C + 507,39 2 r = 0,9994

2010 1510 1010

(μ-1)/c = 2E+06C + 510,56 2 r = 0,9991

510 10 0

0,0002

0,0004

0,0006

0,0008

0,001

0,0012

Concentración (g/ml) Réplica 1

Réplica 2

Lineal (Réplica 2)

Lineal (Réplica 1)

Figura 3. Representación de Huggins para datos de viscosidad a 25° C de soluciones de quitosano en acetato de sodio 0,2M y ácido acético 0,3M.

Los valores del índice de blancura son menores que los establecidos en quitina, lo cual corresponde a un producto blanco amarillento. Los rendimientos son muy bajos, inferiores al 0,5% con relación a camarón entero y en cambio son altos superiores al 80% con relación a la quitina. Nuevamente el análisis conjunto de todas las respuestas experimentales llevó a la selección del tratamiento A1B1, en el que se combinan 60 minutos de cocción con hidróxido de sodio al 50% a 100 ºC con una relación 1:7 sólido quítina: hidróxido de sodio; luego de lo cual se definieron las operaciones utilizadas para la obtención de quitosano, las cuales se indican en la Figura 4 que incluye datos de balance de materiales para establecer rendimientos.

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0,068 Kg Quitina

Recepción 0,068 Kg Pesado 0,068 Kg

1,4 Kg NaOH 50%

0,04 Kg Desacetilación 1,428 Kg

Agua

Lavado

1,308 Kg

Desechos

1,308 Kg

0,12 Kg Secado

0,064 Kg

0,056 Kg Quitosano 0,056 Kg

Figura 4. Diagrama de bloques con las operaciones utilizadas para la obtención de quitosano a partir de quitina extraída de exoesqueletos de camarón (Penaeus vannamei ).

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En la Tabla 5 se presentan los resultados de diversos análisis hechos en quitina y quitosano, obtenidos con las condiciones previamente indicadas, luego de secadas y molidas mediante un molino manual hasta obtener la consistencia de polvos. Los valores de humedad son similares a los publicados por Casas comercializadoras de estos productos, con valores menores a 10 g/100 g. Los datos de ceniza son muy bajos, menores a 0,01 g/100 g, son un indicativo de la eficiencia del proceso de desmineralización, pues los caparazones contienen alrededor de 30% de minerales, principalmente carbonato de calcio (Peral y Gartzia, 2002). Tanto la quitina como el quitosano poseen un grupo amino en su estructura molecular básica, lo anterior explica la presencia de nitrógeno, valores mayores se establecieron en el quitosano con relación a la quitina, explicable por un efecto de concentración con la remoción del grupo acetilo. En el caso de quitosano el grado de desacetilación, 95%, indica que la remoción del grupo acetilo es muy alta, comparado con valores publicados en los que se encuentra intervalos que van del 70 al 100%. Con relación a las características físicas, los valores de la densidad son en general bajos, comparables con los reportados para polvos, son mayores en quitosano con relación a los de quitina, en especial la densidad verdadera. Los valores de los diámetros permiten tener una idea del tamaño, voluminosidad y de la relación tamaño con la masa de las partículas, la información es útil para operaciones en las que ocurre transferencia de masa, se observa que las partículas de quitina son más grandes que las partículas de quitosano, la relación es 1,5 en los valores lineales y se incrementa hasta 5,7 en los valores volumétricos y másicos. Del mismo modo el peso molecular de quitina es mayor que el peso molecular del quitosano, según los índices de blancura la quitina se presenta como un polvo blanco, el quitosano como un polvo blanco-amarillento. Tabla 5. Características principales de quitina y quitosano en polvo obtenidos de desperdicios de camarón (Penaeus vannamei ) en condiciones tecnológicas seleccionadas*.

CARACTERÍSTICA Humedad Ceniza Nitrógeno Grupos amino Grado de desacetilación Densidad aparente Densidad real Diámetro medio lineal (aritmético)

Unidad % % % µ moles/g % g/ml g/ml µ

QUITINA 6,3 0,1 5,2 13,0 0,06 0,16 51

QUITOSANO 7,2 0,1 7,0 95 0,10 1,10 34

µ µ µ µ

3667 72

1337 57331 57331 39

6335

1678

Diámetro medio masa-

101

Peso molecular viscosimétrico promedio Rendimiento sobre materia

g/g.mol %

Índice de blancura

93,4

77,3

Diámetro medio volumen Diámetro medio masa diámetro Diámetro medio volumendiámetro Diámetro medio volumen-

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3,02*10

1,12*10

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Para González y colaboradores (2002) el Microscopio Electrónico de Barrido permite obtener imágenes de gran resolución en materiales pétreos, metálicos y orgánicos. La luz se sustituye por un haz de electrones, las lentes por electroimanes y las muestras se hacen conductoras metalizando su superficie. Los electrones secundarios se asocian a una señal de televisión. Debido al escaso poder de penetración de los electrones, es evidente que la preparación de la muestra en la microscopia electrónica es de capital importancia, pues tales preparaciones han de ser extraordinariamente delgadas y estables para resistir el alto grado de vació que reina en el interior del microscopio. Se ha llegado a observar la morfología de las mezclas de poliamidas con quitina y quitosano para ver la compatibilidad entre estos polímeros. Siendo de gran interés científico estudiar el efecto de las diferencias estructurales entre la quitina y su derivado el quitosano con otros polímeros. La microscopia electrónica aplicada a quitosano se ha enfocado principalmente hacia gránulos de quitosano no tóxicos en donde se han obtenido microfotografías de su estructura y de las colonias que forman entre los gránulos del mismo (http://www. dalwoo.com, 2004), En la Figura 5 se presentan microfotografías SEM con Zoom 1000X de caparazones de camarón, quitina y quitosano; se observa que de la estructura porosa del caparazón, la quitina ya presenta una estructura fibrosa característica de los biopolímeros, la cual se mantiene en el quitosano con fibras más gruesas y compactas, lo que está en concordancia con los valores de densidad, mayores en el quitosano.

Figura 5. Estructura de caparazones de camarón (Penaeus vannamei), quitina y quitosano observada mediante microscopía electrónica de barrido (1000X).

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Figura 6 Diagrama de Proceso para la obtención de quitina y quitosano a partir de desechos de camarón (Penaeus vannamei)

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CONCLUSIONES Se presenta una tecnología para la obtención de quitina y transformarla a quitosano a partir de caparazones de camarón (Penaeus vannamei) cultivado en Ecuador, éste es un procedimiento que permitió utilizar los desechos de éstos crustáceos, que constituyen grandes volúmenes de desperdicios que contaminan el medio ambiente. Los productos obtenidos presentaron características químicas y físicas que superan los requerimientos reportados para productos de grado comercial. Las condiciones tecnológicas adecuadas para la obtención de quitina fueron: Lavado minucioso de la materia prima fresca procurando eliminar cualquier contenido de carne e impurezas; para facilitar la manipulación se secó a 90ºC por 5 horas; desproteinización inicial con hidróxido de sodio 0,5% a 80ºC por 30 minutos, lavado con agua abundante hasta llegar a un pH próximo a la neutralidad, y una segunda desproteinización con NaOH 3% a 80ºC por 10 minutos por triplicado, que además removió colorantes presentes en los caparazones. Para mejorar el aspecto del producto final se realizó un blanqueado con hipoclorito de sodio 3% a temperatura ambiente por 30 min. La remoción de material mineral se realizó con solución de HCl 2N relación 1:3 (w/w) a temperatura ambiente por 60 minutos, se lavó y secó a 50ºC por 6 horas en estufa. Estas etapas condujeron a la obtención de quitina, que no es soluble en agua ni solventes orgánicos, lo que la hace poco práctica para su aplicación. La quitina se sometió a un proceso llamado desacetilación para remover el grupo acetilo con hidróxido de sodio 50% con una relación 1:7 (w/w) a 100ºC por 60 minutos, se lavó y secó en estufa a 50ºC por 6 horas; se obtuvo como derivado al quitosano. Un diagrama general del proceso se indica en la Figura 6.

RECONOCIMIENTO Al Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo, Proyecto CYTED XI.20, Películas biodegradables para alimentos en Iberoamérica, por hacer posible las pasantías en el CIDCA-Argentina en donde se ofrecieron todas las facilidades para la realización de los análisis de microscopía y otros análisis especializados. A la Universidad Técnica de Ambato, Proyecto BIOFILMS. Obtención de quitina, transformación a quitosano y elaboración de películas biodegradables a partir de desperdicios de crustáceos, por el soporte institucional y económico.

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Utilización de preparados enzimáticos en la producción de vino de mora (rubus glaucus benth)

Jacqueline Ortiz * Verónica López** Monica Gamboa**

RESUMEN

* Universidad Técnica de Ambato Facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos fcial@uta.edu.ec ** Egresadas de Ingeniera en Alimentos Auxiliares de Investigación

La mora de Castilla es una de las frutas más apropiadas para la elaboración de vino por su agradable color, sabor y aroma. Sin embargo, su procesamiento conlleva largo tiempo sobretodo en las fases de clarificación y maduración, esta situación puede ser superada con la utilización de enzimas del tipo pectinasas, las cuales facilitan la precipitación de sustancias pécticas que enturbian el vino joven y mejoran su bouquet. Para evaluar la influencia de las enzimas en los sustratos, se prepararon mostos de mora ajustados a 23° Brix y pH 3.3, inoculados con levadura Saccharomyces cerevisae, a los cuales se les adicionó los preparados enzimáticos denominados Pectinex Ultra SP-L, y Vinozym L, en concentraciones de 1.5, 2.0 y 2.5 g por 100 litros de mosto al inicio de la fermentación y se utilizó un blanco como testigo. Durante el período de fermentación en las muestras se analizaron las variaciones de sólidos solubles, grado alcohólico, acidez total, transmitancia ( 525). Culminada la fermentación se inició la fase de clarificación y maduración (desarrollo de bouquet), por el lapso de tres meses en condiciones ambientales no controladas en la ciudad de Ambato, tiempo en el cual se evaluó la variación de cenizas y de transmitancia ( 525). Al finalizar este ciclo se realizaron evaluaciones sensoriales a un panel de 30 catadores no especializados para determinar la influencia de la enzima en las propiedades organolépticas del vino. Además se realizaron análisis en cromatografía de gases para determinar el contenido de metanol, aldehídos, esteres y alcoholes superiores de los vinos obtenidos. Los principales resultados indican que la enzima Vinozym L en concentración de 2.5 g/100 l, le otorgan al vino características sensoriales especiales, en tanto que la utilización del preparado enzimático Pectinex Ultra SP-L en cualquier concentración interviene en la clarificación del vino más no en el desarrollo de bouquet, lo que nos permite concluir que la utilización de Vinozym L en procesos de vinificación garantiza producir vinos con gusto añejo en menor tiempo.

SUMMARY The Castile blackberry is one of the most appropriate fruits for the elaboration of wine for its pleasant color, flavor and aroma. However, its processing bears a long overall time in the clarification and maturation phases, this situation can be overcome with the use of pectin enzymes, which facilitate the precipitation of pectins that cloud the young wine and improve its bouquet. The enzymes in the substrate were evaluated by the preparation of blackberry juice to 23° Brix and a pH of 3.3, and inoculated with the yeast Saccharomyces cerevisae, to which were added enzymes denominated by preparations of Ultra Pectinex SP-L, and Vinozym L, in concentrations of 1.5,2.0 and 2.5 g for 100 liters respectively of juice to the beginning of the fermentation process and a blank sample was used as the control. During the fermentation period in the samples the variations of soluble solids, alcoholic grade, total acidity, Transmittance (λ525) were analyzed. Completion of the fermentation process initiated the clarification and maturation phase (bouquet development), for the lapse of three months under environmental conditions not influenced by the city of Ambato, and ash and transmittance (λ525) were evaluated. At the conclusion of the cycle sensory evaluations with a panel of 30 non-specialized tasters were used to determine the enzyme’s influence in the organolletic properties of the wine. Gas chromatography analysis was also used to determine the methanol content, aldehydes, esters and prime alcohols of the obtained wines. The main results indicate that the enzyme Vinozym L in concentration of 2.5 g/100 I, grants the wine special sensory characteristics, as long as the use of enzymatic preparation of Ultra Pectinex SP-L in any given concentration does not interfere in the clarification of the wine in the bouquet development, which concludes that the use of Vinozym L in the vinification process guarantees to produce wines with aged taste in less time.

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INTRODUCCIÓN La mora de Castilla es una fruta con gran aceptación tanto para su consumo en fresco por su exquisito sabor, aroma y atractivo color; así como, por la facilidad para su industrialización como materia prima para la preparación de: dulces, mermeladas, jugos, helados, vinos, arropes, entre otros productos. En el procesamiento de vino las etapas de clarificación y maduración son largas debido a que deben precipitarse todas las sustancias que enturbian el vino, y también desarrollarse buenas características sensoriales. Para acortar estas fases se incorporó al mosto enzimas denominadas comercialmente Pectinex Ultra SP-L y Vinozym L, compuestos que permiten completar la acción de las enzimas endógenas de la fruta y la levadura, y son capaces de mejorar tanto la calidad del vino como de la economía de la vinificación. Según lo indicado en la ficha técnica Novo Nordish, 1997 el preparado Pectinex Ultra SP-L es altamente activo y es producido por una cepa seleccionada de Aspergillus aculeatus, éste contiene una actividad pectolítica y hemicelulítica, capaz de degradar las paredes celulares de las plantas y las pectinas solubles e insolubles así como los polisacáridos que provocan la turbidez, mejorando además rendimiento del zumo y la separación de los sólidos y líquidos. En tanto que el Vinozym L, es un preparado enzimático líquido producido por fermentación sumergida de cepas seleccionadas de Aspergillus Níger en cultivo puro; es un preparado enzimático de pectinasa purificado que contiene principalmente actividades de pectinliasa, poligalacturonasa y celulasa. Este compuesto descompone selectivamente los polisacáridos del hollejo, liberando los valiosos compuestos de color y aroma. (1)

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MATERIALES Y METODOS Materiales: Se utilizaron moras de Castilla (Rubus glaucus Benth) con adecuada madurez organoléptica, proveniente de la parroquia Huachi Grande de la provincia de Tungurahua, cosechada en el mes de julio del 2002; en la elaboración del mosto se utilizaron: preparados enzimáticos Pectinex Ultra SP-L, Vinozym L, azúcar comercial, levadura de panificación (Saccharomyces cervisae), fosfato de amonio y metabisulfito de sodio. Método Se prepararon mostos de mora con una dilución 2:1 (relación agua:fruta) utilizando una licuadora industrial para liberar el jugo y los diferentes componentes de la fruta, se realizó un curado utilizando 100 ppm de metabisulfito y se dejó reposar por 24 horas. Se pesó el mosto para dosificar los ingredientes y se determinaron los parámetros: acidez, y grados Brix en el jugo. Al iniciar la fermentación se ajustaron la cantidad de sólidos solubles a 23°Brix, con la adición de azúcar comercial, además 150 ppm de fosfato de amonio para enriquecer el medio, levaduras activadas (Saccharomyces cervisae) en una proporción de 0.5 g por litro de líquido y los preparados enzimáticos Pectinex Ultra SP-L o Vinozym L en concentraciones de 0, 1.5, 2.0 y 2.5 g/ 100 kg de mosto. El proceso fermentativo tuvo una duración de aproximadamente 16 días, tiempo en el cual se determinaron: acidez (Método descrito en Comercial Winemakng Procesing and Controls) (2), grado °Brix (Método descrito por Amerine M. A. y Ough C. S. - Análisis de Vinos y Mostos) (3), grado alcohólico (según el Método Oficial de Análisis 5b) (4), ceniza (según Método 11.019, Método oficial de análisis – método 11) (4) y transmitancia (según Método 11.003, Método oficial de análisis – método 3b) (4), cada dos días. Cuando los sólidos solubles se mantuvieron constantes se realizó el primer trasiego e inició la etapa de maduración por 3 meses, se analizaron en esta etapa la transmitancia (según Método 11.003, Método oficial de análisis – método 3b) (4) y cenizas (según Método 11.019 – Método Oficial de Análisis – método 11) (4) en el vino. Al final de este tiempo se trasegó y envasó el vino en botellas de 750 cm.3 Las muestras fueron analizadas por cromatografía de gases en los laboratorios del Instituto Ecuatoriano de Normalización, para la determinación de metanol, aldehídos, alcoholes superiores y ésteres. Además se realizaron pruebas sensoriales de los vinos con la participación de 30 personas preseleccionadas, quienes aplicaron una ficha de catación diseñada para el mencionado propósito. (Metodología de Formación Saber de Vinos, mayo 2000, Valencia – España) (5). Identificación de los Tratamientos y Diseño Experimental Los tratamientos fueron: aobo aob1 aob2 aob3 a1bo a1b1 a1b2 a1b3

: Blanco 1 : Pectinex 1.5 g / 100 kg de mosto : Pectinex 2.0 g / 100 kg de mosto : Pectinex 2.5 g / 100 kg de mosto : Blanco 2 : Vinozym L 1.5 g / 100 kg de mosto : Vinozym L 2.0 g / 100 kg de mosto : Vinozym L 2.5 g / 100 kg de mosto

El diseño experimental utilizado es un A x B (6).

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RESULTADOS Pruebas de Fermentación: La fermentación se inició con un mosto de 23°Brix y tuvo una duración de 16 días, hasta cuando el consumo de azucares se detuvo a los 8 ° Brix en promedio. El análisis estadístico (p = 0.05) demuestra que hay diferencia significativa entre los tratamientos, siendo los mejores ensayos: a1b1, a1b2, a1b3., que presentaron menores cantidades de sólidos solubles (tabla 1). Gráfico 1. Tiem po Vs. °Brix durante la Ferm entación 30

Grados Brix

25 20 15 10 5 0 0

200

400

600

aobo aob1 aob2 aob3 a1bo a1b1 a1b2 a1b3 Polinómica (aobo) Polinómica (aob1) Polinómica (aob2) Polinómica (aob3) Polinómica (a1bo) Polinómica (a1b1) Polinómica (a1b2) Polinómica (a1b3)

Tiem po (Horas)

La acidez se mantuvo relativamente constante durante el proceso de fermentación, con un valor inicial de 0.736% (expresado como ácido cítrico) y final en un intervalo de 0.834% a 0.946% (tabla 2); estos datos están dentro de lo reportado en la Norma INEN 374 (7) para vinos frutales, 0.6 - 1.3%.Del análisis estadístico se desprende que no hay diferencia mínima significativa entre los tratamientos estudiados a p= 0.05, con relación a esta variable. Gráfico 2. Acidez Vs Tiempo durante la Fermentación

Acidez (g/100 g de ácido cítrico)

1,05

aobo aob1

1,00

aob2

0,95

aob3 a1bo

0,90

a1b1

0,85

a1b2 a1b3

0,80 0,75 0,70 0

100

200

300

400

500

600

Tiempo (h)

Al final de la fermentación se obtuvo experimentalmente un grado alcohólico en el intervalo de 12.06 a 13.00% (tabla 3), valores congruentes con los exigidos por la Norma INEN 373, que reporta para vinos frutales de 8-18 °GL. Al realizar el análisis de Tuckey con los datos del contenido de alcohol expresados como porcentaje, se encuentra que hay diferencia mínima significativa (p = 0.05) entre los tratamientos con relación a este parámetro, siendo las mejores las muestras las identificadas como a1b1, a1b2, a1b3, por presentar mayor cantidad de etanol. Gráfico 3. Tiem po Vs. Grado Alcohólico durante la Ferm entación

Grado Alcohólico (%)

16 14 12 10 8 6 4 2 0 100 -2 -4

200

300

400

500

600

Tiem po (Horas)



aobo aob1 aob2 aob3 a1bo a1b1 a1b2 a1b3 Polinómica (aobo) Polinómica (aob1) Polinómica (aob2) Polinómica (aob3) Polinómica (a1bo) Polinómica (a1b1) Polinómica (a1b2) Polinómica (a1b3)

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Con relación a los valores de transmitancia se observa que se incrementan con el transcurso del tiempo (tabla 5); en el análisis estadístico de los datos se observa que existe diferencia mínima significativa a p = 0.05; siendo los tres mejores tratamientos en su orden a1b3, a1b2, a1b1 que corresponden a vinos que contienen la enzima Vinozym-L, en cantidades de 2.5, 2.0 y 1.5 g/100 Kg. de mosto respectivamente.

Gráfico 4. Transm itancia V s. Tiem po durante la Ferm entación aobo aob1 aob2 aob3 a1bo a1b1 a1b2 a1b3 Polinómica (aobo) Polinómica (aob1) Polinómica (aob2) Polinómica (aob3) Polinómica (a1bo) Polinómica (a1b1) Polinómica (a1b2) Polinómica (a1b3)

Transmitancia

88 86 84 82 80 78 76 74 72 70 100

200

300

400

500

600

Tiem po (Horas)

En la tabla 6 se reportan los valores porcentuales de cenizas, presentando mayor cantidad los vinos procesados sin enzimas con 1.416% y 1.433%, seguidos de los vinos tratados con Pectinex Ultra SP-L con 1.402%, 1.388% y 1.335% para los tratamientos aob1, aob2, aob3 respectivamente. En tanto que los vinos elaborados con Vinozym L reportan valores de 1.357%, 1.310%, 1.322% para los tratamientos a1b1, a1b2, a1b3. Esto nos permite concluir que la presencia de enzimas en el mosto acelera la precipitación de los sólidos en suspensión. La Norma INEN 374 reporta 5% de cenizas en vinos frutales. Del análisis de varianza (p=0.05) se desprende que no hay diferencia mínima significativa para los tratamientos analizados.

Cenizas (%)

Gráfico 5. Cenizas Vs Tiempo durante la Fermentación 3,00

aobo

2,50

aob1

2,00

aob3

aob2 a1bo

1,50

a1b1

1,00

a1b2 a1b3

0,50 0,00 0

100

200

300

400

Tiempo (h)



500

600

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COMPORTAMIENTO DEL VINO DURANTE LA MADURACIÓN: Durante la maduración las variables: sólidos solubles (°Brix), acidez y grado alcohólico se mantuvieron constantes, debido a que el proceso fermentativo concluyó. El tiempo de maduración establecido fue de 90 días, durante este período se tomaron muestras quincenales y se analizaron: transmitancia y cenizas, la discusión de los resultados se reporta a continuación: En tabla 7 se observa que con el transcurso del tiempo la transmitancia se incrementa por la precipitación de los sólidos en suspensión presentes en los vinos. Para los tratamientos a1b1, a1b2 y a1b3 los valores de transmitancia son: 87.7%, 89.0% y 90.2% respectivamente. Al finalizar la fase de maduración los vinos con enzima Pectinex Ultra SP-L, presentan valores de 82.8%, 82.8% y 84.9%; que corresponden a los tratamientos aob1, aob2 y aob3 respectivamente; mientras que para los vinos testigos obtuvieron se valores de 80.9% y 81.9%; en tanto que con la enzima Vinozym L el vino es más brillante y transparente. Estadísticamente se demostró que existe diferencia mínima significativa entre los tratamientos (p=0.05), siendo el mejor tratamiento a1b3 que corresponde al vino con 2.5 g de preparado enzimático Vinozym-L por 100 Kg. de mosto. Gráfico 6. Transm itancia Vs. Tiem po durante la Maduración aobo aob1 aob2 aob3 a1bo a1b1 a1b2 a1b3 Serie9 Serie10 Polinómica (aobo) Polinómica (aob1) Polinómica (aob2) Polinómica (aob3) Polinómica (a1bo) Polinómica (a1b1) Polinómica (a1b2) Polinómica (a1b3)

89,0

Transmitancia

87,0 85,0 83,0 81,0 79,0 77,0 75,0 0

500

1000

1500

2000

2500

Tiem po (Horas)



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Como se reporta en la tabla 8, los valores de cenizas más bajos son de las muestras que contienen Vinozym L, 1.365, 1.315 y 1.325% para los tratamientos a1b1, a1b2 y a1b3 respectivamente; en tanto que para los vinos con Pectinex Ultra SP-L, los valores obtenidos son 1.414, 1.392 y 1.342% para los tratamientos aob1, aob2 y aob3; y para los tratamientos testigos se reportan valores de 1.42 y 1.436%. Lo que implica que la presencia de enzimas en los mostos logran precipitar mayor cantidad de sólidos en suspensión, dando por tanto mayor transparencia y brillantez al vino. Estadísticamente se comprueba que no hay diferencia mínima significativa entre tratamientos estudiados.

Cenizas (%)

Gráfico 7. Cenizas Vs Tiempo durante la Fermentación 3,00

aobo

2,50

aob1

2,00

aob3

aob2 a1bo

1,50

a1b1

1,00

a1b2 a1b3

0,50 0,00 0

100

200

300

400

500

600

Tiempo (h)

Análisis Sensorial: En los vinos con 90 días de maduración se realizó el análisis sensorial, obteniéndose que el producto con mejores características sensoriales es el tratamiento a1b2, calificado como de color tinto con reflejos rojizos a rubí con un aspecto cristalino brillante, con aroma de mayor intensidad y características de “fino” y de mayor duración; este vino tuvo la mayor aceptación por su acidez equilibrada, poder alcohólico generoso y vigoroso; que deja un aroma de boca elegante y con menor cantidad de sabores extraños. Análisis Cromatográfico: Las muestras de vino madurado fueron analizadas por cromatografía de gases, los resultados se presentan en la tabla 8. El contenido de metanol en los vinos testigos y con Pectinex Ultra SP-L es menor, con valores de 0.14 y 0.15%, mientras que los vinos con Vinozym L presentan valores de 0.23, 0.19 y 0.16% para los tratamientos a1b1, a1b2 y a1b3 respectivamente. Estos valores se encuentran dentro de los niveles aceptados por la ANMAT “Administración Nacional de Medicamentos, Alimentos y Tecnología Médica” República de Argentina que es de 0.25% para vinos frutales. El contenido de aldehídos expresado como etanal se incrementa con el transcurrir del tiempo; los valores más altos obtenidos corresponden a las muestras con Vinozym L, 34.7, 30.4 y 31.5 mg etanal /100 cm3 de alcohol anhidro, para los tratamientos a1b1, a1b2 y a1b3 respectivamente. La ANMAT, reporta un valor de 40 mg etanal /100 cm3 de alcohol anhidro en un vino con al menos un año de maduración, lo que nos permite decir que la enzima Vinozym L aceleró la formación de compuestos aromáticos, en las muestras de vino de mora. Los ésteres aportan significativamente en la formación del bouquet del vino, Bremond Ernest (1966) reporta un valor entre 8-20 mg de

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ésteres por 100 cm3 de alcohol anhidro, de los cuales una gran parte está constituida por el acetato de etilo. Durante el envejecimiento del vino, los fenómenos de esterificación prosiguen y las proporciones de ésteres pueden alcanzar cerca de 100 mg/100 cm3 de alcohol anhidro (9). Las muestras que corresponden a los tratamientos a1b1 y a1b2, arrojan valores de 99.5 y 94.1 mg de acetato de etilo por 100 cm3de alcohol anhidro, con un tiempo de maduración de tres meses; lo que permite señalar que la acción de esta enzima es muy importante en el desarrollo de bouquet del vino. También se puede decir que la presencia de Pectinex Ultra SP-L, limita el desarrollo de bouquet en el vino, los valores obtenidos están en el intervalo de 3 35.0 a 48.5 mg /100 cm de alcohol anhidro. Los alcoholes superiores, cuyo número identificado en los vinos es muy numeroso, cumplen un papel muy importante en el bouquet de los vinos. En la investigación se obtuvieron valores elevados de alcoholes superiores, así las muestras que tienen Vinozym L presentan valores de 413, 408 y 396 mg por 100 cm3 de alcohol anhidro, para los tratamientos a1b1, a1b2 y a1b3 respectivamente; estos son los más cercanos a lo reportado por la ANMAT, 500 mg por 100 cm3de alcohol anhidro. (8).

CONCLUSIONES El tratamiento a1b2 (Vinozym L 2.0 g / 100 kg de mosto), permite el mayor desarrollo de características organolépticas en el vino, otorgándole un sabor añejo en cortos períodos y un menor tiempo de clarificación. El preparado denominado comercialmente Pectinex Ultra SP-L, utilizado en una proporción de 2.5 g por 100 litros de mosto, ayuda significativamente solo en el proceso de clarificación, sin intervenir significativamente en el desarrollo de aromas y gustos especiales en el vino. Se pudo determinar que las enzimas no alteran significativamente el proceso fermentativo, es decir que el proceso sigue su curso normal en todos los tratamientos.

RECONOCIMIENTO El presente trabajo se realizó como parte del Proyecto: “Utilización de Preparados Enzimáticos en la Producción de Vino de Mora (Rubus glaucus Benth)”, financiado por la Universidad Técnica de Ambato.

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REFERENCIAS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Novo Nordisk. 1997 “Ficha Técnica Enzime Business “ - Revista Bioindustrial Trimestral Novo Nordisk. Biotimes. pp. 1:2 , 2:2. VINE R. 1981. “Commercial Winemaking Processing and Comtrols” AVI Pushing Company, Inc. Westport, Connecticut. Pp. 364 – 366. AMERINE Y OUGH. 1976. “Análisis de Vinos y Mostos“ Editorial Acribia. Zaragoza España pp. 19- 28 Métodos Oficiales de Análisis. 1986. Edita Secretaria General Técnica Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. Tomo II. Productos derivados de la uva y similares. Madrid, España. Pp. 25 – 173. Memorias sobre Metodología de Formación Saber de Vinos, mayo 2000, Valencia – España. SALTOS H. A. 1993. “Diseño Experimental” Ambato - Ecuador. Pp. 43 – 49. Normas Técnicas Ecuatorianas. INEN 360, 373, 374. Administración Nacional de Medicamentos, Alimentos y Tecnología Médica” República de Argentina. 2000. BREMONT E. 1996. “Técnicas Modernas de Vinificación”. Primera Edición. Editorial Monteso Barcelona – España. Pp. 44 -46.

ANEXO 1 Tabla 1. Registro de los cambios de sólidos solubles (°Brix) en la fermentación alcohólica para la obtención de vino de mora, utilizando Pectinex Ultra SP-L, Vinozym L. TIEMPO (Horas) Tratamiento 0 48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 aobo 23,0 22,9 20,1 16,0 13,5 11,1 9,9 9,1 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 a0b1 23,0 22,7 19,1 14,2 11,9 10,0 8,5 8,4 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 a0b2 23,0 22,5 18,9 14,0 12,1 10,0 8,8 8,4 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 a0b3 23,0 22,9 18,9 14,5 12,1 10,0 8,7 8,6 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 a1b0 23,0 22,9 20,3 16,3 13,5 11,2 10,0 9,2 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0 a1b1 23,0 22,4 19,5 14,3 12,0 9,0 7,8 7,3 7,3 7,0 7,0 7,0 7,0 a1b2 23,0 21,0 19,2 14,2 11,5 9,3 7,6 7,5 7,2 7,2 7,2 7,2 7,2 a1b3 23,0 23,0 19,9 14,8 12,0 9,3 8,0 8,0 7,8 7,8 7,8 7,8 7,8

Tabla 2. Registro de los cambios de acidez total ( g ác. cítrico / 100 cm ) en la fermentación alcohólica para la obtención de vino de mora, utilizando Pectinex Ultra SP-L, Vinozym L. TIEMPO (Horas) Tratamiento 0 48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 aobo 0,736 0,869 0,876 0,785 0,908 0,890 0,911 0,890 0,918 0,866 0,886 0,855 0,878 a0b1 0,736 0,820 0,854 0,778 0,834 0,908 0,932 0,883 0,908 0,890 0,915 0,876 0,881 a 0b 2 0,736 0,778 0,853 0,799 0,862 0,911 0,918 0,866 0,939 0,876 0,904 0,869 0,879 a 0b 3 0,736 0,876 0,845 0,886 0,869 0,918 0,946 0,873 0,918 0,866 0,887 0,852 0,878 a 1b 0 0,736 0,828 0,873 0,764 0,905 0,882 0,918 0,886 0,918 0,871 0,884 0,886 0,880 a 1b 1 0,736 0,792 0,860 0,978 0,953 0,981 0,987 1,009 0,953 0,932 0,970 0,957 0,881 a 1b 2 0,736 0,848 0,825 0,883 0,932 0,957 0,939 0,964 0,946 0,915 0,981 0,901 0,884 a 1b 3 0,736 0,817 0,853 0,848 0,922 0,918 0,970 0,932 0,940 0,889 0,922 0,918 0,881

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Tabla 3. R egistro de l os c ambios d e grado alcohólico ( %) e n la f ermentación obtención de vino de mora, utilizando Pectinex Ultra SP-L, Vinozym L. TIEMPO (Horas) Tratamiento 0 48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 aobo 0,00 0,60 1,03 3,18 6,06 9,17 10,28 10,93 12,05 12,05 12,05 a0b1 0,00 1,30 2,59 5,72 7,64 10,18 11,54 11,62 12,06 12,06 12,05 a0b2 0,00 1,50 2,77 6,65 7,80 10,18 11,30 11,62 12,05 12,06 12,06 a0b3 0,00 0,60 2,77 4,79 7,80 10,18 11,38 11,46 12,05 12,06 12,05 a1b0 0,00 0,60 0,95 3,16 6,06 9,09 10,18 10,91 12,05 12,05 12,06 a 1b 1 0,00 1,60 2,69 5,77 7,72 10,94 12,41 12,70 12,70 13,01 13,01 a1b2 0,00 2,04 2,25 5,31 8,49 10,74 12,34 12,53 12,89 12,89 12,90 a1b3 0,00 0,00 1,54 5,63 7,72 10,82 12,05 12,15 12,15 12,16 12,16

alcohólica p ara la 528 12,05 12,06 12,06 12,05 12,06 13,01 12,88 12,16

576 12,06 12,06 12,06 12,04 12,06 13,00 12,89 12,16

Tabla 4. R egistro de l os c ambios d e transmitancia ( 525) en l a fermentación a lcohólica p ara la obtención de vino de mora, utilizando Pectinex Ultra SP-L, Vinozym L. TIEMPO (Horas) Tratamiento 0 48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 aobo 74,2 74,7 76,2 76,3 76,9 77,1 77,7 77,6 77,7 78,5 78,9 78,9 78,9 a0b1 74,2 74,8 75,9 76,9 77,9 79,2 80,2 80,1 80,2 80,7 80,3 80,5 80,3 a0b2 74,2 75,6 75,9 76,7 78,3 78,9 79,0 79,7 80,6 81,0 80,9 81,4 81,8 a0b3 74,2 76,5 76,9 77,1 78,8 79,0 79,3 80,1 80,5 80,4 81,2 81,8 82,7 a1b0 74,2 74,8 75,3 76,1 76,7 76,9 77,2 77,9 78,1 78,2 79,1 79,7 79,9 a1b1 74,2 75,4 76,5 76,8 78,1 78,3 78,6 78,4 79,1 79,4 80,1 80,4 80,9 a1b2 74,2 76,3 77,2 78,2 79,0 79,5 80,3 80,0 80,9 81,4 82,2 82,5 83,5 a1b3 74,2 77,5 78,0 78,6 79,7 80,3 80,8 81,3 82,0 82,9 83,2 83,6 84,3

Tabla 5. Registro de los cambios de ceniza (g/L) en la fermentación alcohólica para la obtención de vino de mora, utilizando Pectinex Ultra SP-L, Vinozym L. TIEMPO (Horas) Tratamiento 0 48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 aobo 1,500 1,190 1,390 2,165 1,655 1,600 1,903 1,290 1,475 1,455 2,050 1,357 1,416 a0b1 1,500 1,135 1,640 2,075 1,690 1,683 2,422 1,458 1,335 1,418 2,205 1,455 1,402 a 0b 2 1,500 1,568 1,315 1,880 1,845 1,855 1,969 1,970 1,490 1,265 2,010 1,476 1,388 a 0b 3 1,500 1,265 1,365 2,055 1,895 1,820 1,725 1,289 1,270 1,138 2,010 1,385 1,335 a 1b 0 1,500 1,190 1,390 2,165 1,655 1,625 2,122 1,455 1,412 1,523 2,050 1,292 1,433 a 1b 1 1,500 1,420 1,585 1,735 1,840 1,603 1,658 1,550 1,400 1,975 1,940 1,570 1,357 a 1b 2 1,500 1,353 1,305 1,465 1,700 2,098 1,128 1,233 1,460 1,315 1,590 1,590 1,310 a 1b 3 1,500 1,421 1,545 1,445 1,685 1,560 1,450 1,588 1,395 1,373 1,715 1,435 1,322

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Tabla 6. Registro de los cambios de transmitancia ( 525 ) durante la maduración de vino de mora, con Pectinex Ultra SP-L, Vinozym L. TIEMPO (Horas) Tratamiento 0 360 720 1080 1440 1800 2160 aobo 78,9 79,0 79,2 79,6 80,3 80,7 80,9 a0b1 80,3 80,5 80,7 81,5 82,0 82,4 82,9 a0b2 81,8 82,0 82,6 82,9 83,6 84,3 85,2 a0b3 82,7 83,0 83,5 83,8 84,8 85,5 86,0 a1b0 79,9 79,8 80,3 80,6 80,9 81,5 81,9 a1b1 80,9 81,9 83,8 84,6 85,5 86,4 87,7 a1b2 83,5 83,8 84,4 85,6 86,9 87,8 89,0 a1b3 84,3 84,8 85,4 86,2 87,0 88,2 90,2 La medición de la transmitancia se realizó con una dilución de 1/50.

Tabla 7. Registro de los cambios de cenizas durante Ultra SP-L, Vinozym L. TIEMPO (Horas) Tratamiento 0 360 720 1080 1440 1800 aobo 1,416 1,417 1,419 1,420 1,413 1,416 a0b1 1,402 1,398 1,408 1,405 1,411 1,399 a 0b 2 1,388 1,396 1,391 1,397 1,401 1,387 a 0b 3 1,335 1,338 1,343 1,342 1,339 1,339 a 1b 0 1,433 1,431 1,434 1,437 1,440 1,443 a 1b 1 1,357 1,359 1,358 1,363 1,362 1,362 a 1b 2 1,310 1,312 1,313 1,314 1,313 1,312 a 1b 3 1,322 1,325 1,329 1,322 1,328 1,326

la maduración de vino de mora, con Pectinex 2160 1,420 1,414 1,392 1,342 1,436 1,365 1,315 1,325

Tabla 8. R egistro de r esultados de a nálisis c romatográfico de m uestras de v ino de m ora, c on Pectinex Ultra SP-L, Vinozym L. a 0b 2 a 0b 3 a1b1 a 1b2 a 1b 3 ENSAYOS Blanco a 0b 1 3 Aldehídos, como etanal mg/100 cm de alcohol anhidro 2 9,50 29,20 27,90 19,30 34,70 30,40 31,50 3 Metanol cc/100 cm de alcohol anhidro 0,14 0,15 0,15 0,14 0,23 0,19 0,16 Esteres, como acetato de etilo 3 92,80 43,40 48,50 35,00 99,50 94,10 47,30 mg/100 cm de alcohol anhidro 3 Alcoholes superiores mg/100 cm de alcohol anhidro 386,80 375,50 369,00 350,40 412,50 408,20 395,90 Análisis realizados en los Laboratorios del Instituto Ecuatoriano de Normalización – INEN.

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