TESIS PAMELA Mango

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EFECTO DE LAS CONDICIONES DE EXTRACCIÓN SOBRE LAS PROPIEDADES FÍSICO- QUÍMICAS DE LA PECTINA OBTENIDA A PARTIR DE MANGO MAYAGÜEZANO ( Mangifera indica L.) Por Pamela Cadavid Diago Propuesta de Tesis sometida como requisito para obtener el MAESTRO EN CENCAS En CENCA ! TECNO"OGA DE A"MENTOS #N$ERSDAD DE P#ERTO RCO RECNTO #N$ERSTARO DE MA!AG%E& '()( Aprobado por* RESUMEN........................................................................ 1. INTRODUCCIÓN............................................................... . OB!ETI"OS................................................................... $. RE"ISIÓN DE LITERATURA................................................... +,), MANGO - M ANGIFERA INDICA I. ) ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 3.1.1 ENFERMEDADES DEL MANGO ................................................... +,'MANGO MA!AG%E&ANO,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, +,+ PECTNA,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 3.3.1 APLICACIONES DE LAS PECTINAS .............................................. 3.3.2 COMPOSICION DE LAS PECTINAS ............................................... 3.3.2 TIPOS DE PECTINA ......................................................... 3.3.4 MÉTODOS DE OTENCI!N DE PECTINAS" ......................................... 3.3.# PROPIEDADES DE LAS PECTINAS ............................................... 3.3.$ F%ENTES DE OTENCI!N DE PECTINAS .......................................... 3.3.7 MECANISMOS DE GELIFICACIÓN............................................. 4. MATERIALES Y METODOS..................................................... /,) DSE0O E1PERMENTA",,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /,' MATERA PRMA*,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 4.2.1. SELECCI!N & MANE'O DE LA FR%TA" ............................................. 4.2.2 AN(LISIS DE LA MATERIA PRIMA ............................................... /,+ E1TRACC4N DE PECTNA*,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /,/ CARACTER&AC4N DE "A PECTNA,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, &. REFERENCIAS BIBLIOGR'FICAS................................................

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EFECTO DE LAS CONDICIONES DE EXTRACCIN SOBRE LAS PROPIEDADES FSICO- QUMICAS DE LA PECTINA OBTENIDA A PARTIR DE MANGO MAYAGEZANO (Mangifera indica L.)

Por

Pamela Cadavid Diago

Propuesta de Tesis sometida como requisito para obtener el Grado de

MAESTRO EN CIENCIASEnCIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

UNIVERSIDAD DE PUERTO RICORECINTO UNIVERSITARIO DE MAYAGEZ2010

Aprobado por:

________________________________Fernando Prez Muoz, PhDPresidente, Comit Graduado__________________Fecha

________________________________Rosa Chvez, PhDMiembro, Comit Graduado

__________________Fecha

________________________________Mara de Lourdes Plaza, PhDMiembro, Comit Graduado

__________________Fecha

________________________________Representante Estudios Graduados

__________________Fecha

________________________________Edna Negrn, PhDCoordinadora del Programa

__________________Fecha

RESUMENiii1.INTRODUCCIN42. OBJETIVOS73. REVISIN DE LITERATURA83.1. MANGO (Mangifera indica I. )83.1.1 ENFERMEDADES DEL MANGO103.2 MANGO MAYAGEZANO113.3PECTINA133.3.1APLICACIONES DE LAS PECTINAS163.3.2COMPOSICION DE LAS PECTINAS203.3.2TIPOS DE PECTINA243.3.4 MTODOS DE OBTENCIN DE PECTINAS:273.3.5PROPIEDADES DE LAS PECTINAS293.3.6FUENTES DE OBTENCIN DE PECTINAS333.3.7MECANISMOS DE GELIFICACIN334. MATERIALES Y METODOS354.1 DISEO EXPERIMENTAL354.2MATERIA PRIMA:374.2.1. SELECCIN Y MANEJO DE LA FRUTA:374.2.2ANLISIS DE LA MATERIA PRIMA384.3EXTRACCIN DE PECTINA:394.4 CARACTERIZACIN DE LA PECTINA455. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS48

RESUMEN

El mango mayagezano es una fruta caracterstica de la regin oeste de Puerto Rico y ampliamente distribuida en toda la isla. Esta investigacin propone utilizar el mango mayagezano como fuente de pectina para darle valor agregado al fruto. Para este fin, se estudi el efecto que ejercen las condiciones de extraccin sobre las propiedades de la pectina obtenida, teniendo como respuesta de inters la calidad de la pectina y el rendimiento del proceso de extraccin. La calidad de la pectina se evalu mediante pruebas de grado de esterificacin. La pulpa y la cscara del mango mayagezano se sometieron a un proceso de lavado con etanol antes de la extraccin para obtener los residuos insolubles en alcohol (RIA). Durante el proceso de extraccin se manipularon la concentracin de cido clorhdrico (pH 1.5 y 3.0), temperatura (80 y 90C) y tiempo (45 y 90 min). Los porcentajes de rendimiento obtenidos de pectina fluctuaron entre 100.9 y 323.5 mg pectina/ g RIA para la pulpa y 74.6 a 279.8 mg pectina /g RIA para la cscara. Para el grado de esterificacin se obtuvieron valores de 71.52 96.63% para la pulpa y 65.40 93.05% para la cscara. Se encontr una tendencia en los datos en los cuales al trabajar a condiciones de acidez alta (pH 1.5) se encontr que el rendimiento aumenta mientras el grado de esterificacin disminuye lo cual coincide con lo reportado en la literatura. El anlisis estadstico de los resultados indica que el mejor tratamiento para la extraccin de pectina es el que se realizo a partir de la pulpa a un pH de 1.5 por espacio de 90 minutos a 90 C.

1. INTRODUCCIN

La produccin y consumo de frutas exticas ha aumentado significativamente tanto en los mercados locales como internacionales. Este aumento se debe a sus atractivas propiedades sensoriales y a una mayor concientizacin de su valor nutricional y teraputico (Ayala-Zavala et al., 2011). Al aumentar la produccin tambin aumentan los problemas ambientales debido al gran nmero de desechos por perdidas en post-cosecha y transporte, y los subproductos generados a partir de uso industrial de dichas frutas para la produccin de pulpas, jugos y dems productos de fruta. El mango es la variedad principal de frutas tropicales que se produce en todo el mundo, seguido de la pia, la papaya y el aguacate. Segn pronsticos (FAO, 2004) En el 2010 la produccin mundial de mango alcanz los 30.7 millones de toneladas, equivalentes a cerca del 50 por ciento de la produccin mundial de frutas tropicales primarias. Alrededor del 77% de la produccin mundial de mango se produce en Asia y el Pacfico, 13% en Amrica Latina y el Caribe y un 9% en frica. En Puerto Rico se producen diferentes variedades, especialmente en la regin Oeste donde se cultiva la variedad Mayagezano, la cual figur junto con el mango pasote en el ingreso bruto de la Agricultura de Puerto Rico, con 5174 millares de fruto producido para el periodo 2008-2009, y 6233 millares de fruto para el periodo preliminar 2009-2010. (Depto. de Agricultura de Puerto Rico, 2012). La industria del procesamiento de alimentos busca constantemente nuevas fuentes de materia prima para la creacin de productos con mejores propiedades nutritivas y caractersticas sensoriales agradables al consumidor. Esta bsqueda se orienta actualmente al aprovechamiento total de los recursos naturales disponibles, tal como el estudio de nuevas fuentes naturales o el uso de subproductos de otros procesos, buscando la disminucin de la contaminacin y la reduccin de costos. Un ejemplo de esta bsqueda de nuevas fuentes es la obtencin de pectinas, insumo importante en la industria de alimentos como gelificante, espesante, texturizante, emulsificante y estabilizante. A nivel industrial, la pectina se obtiene principalmente a partir de cscara de ctricos y bagazo de manzana produciendo entre 20 y 40 gramos de pectina por cada 100 gramos en base seca (Kulkarni, 2010). En investigaciones recientes se han estudiado como fuentes la cscara de maracuy (Kliemann et al., 2009; Kulkarni & Vijayanand, 2010; Pinheiro et al., 2008; Beda M Yapo, 2009; Beda Marcel Yapo, et al 2006), cacao (Barazarte, et al 2008; Vriesmann, et al, 2011) , soya (Kalapathy & Proctor, 2001; Monsoor, 2005), guineo (Happi Emaga, Ronkart, Robert, Wathelet, & Paquot, 2008; Qiu et al., 2010; Beda M Yapo, 2009b) , y otros subproductos.La obtencin de pectina a partir de cscara de ciertas variedades de mango ha sido ampliamente estudiada (Berardini, Kndler, Schieber, & Carle, 2005; Hussain, Baig, & Haroon, 1991; Koubala et al., 2008; Sirisakulwat, Nagel, Sruamsiri, Carle, & Neidhart, 2008) resultando en pectinas con capacidades de gelificacin y caractersticas ptimas comparadas con las pectinas producidas a nivel industrial a partir de ctricos y manzana. El presente proyecto de investigacin propone investigar el mango mayagezano como fuente de obtencin de pectina; buscando aprovechar una fruta tpica de la regin oeste de la Isla de Puerto Rico, la cual es poco valorada actualmente por su pulpa fibrosa no agradable para el mercado y por la suceptibilidad del fruto a la antracnosis. Esta propuesta de utilizacin de la cscara y la pulpa del mango como precursor para la obtencin de pectinas genera la necesidad de estudiar el efecto de las condiciones de extraccin sobre las propiedades de las pectinas obtenidas, teniendo como respuesta de inters la calidad de la pectina y el rendimiento del proceso de extraccin. La calidad de la pectina se caracterizar mediante pruebas de grado de esterificacin y grado de gelificacin (Jelly Grade).

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Estudiar el efecto que ejercen las condiciones de extraccin (pH de la solucin extractora, temperatura y tiempo de extraccin, y fraccin seleccionada pulpa o cscara) sobre las caractersticas fisicoqumicas de la pectina contenida en la cscara y la pulpa del mango mayagezano (Mangifera indica L.). 2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Evaluar la composicin qumica parcial de la fruta (anlisis proximal) y determinar el rendimiento de cscara y pulpa a partir de fruta fresca. Estudiar las caractersticas de la pectina obtenida (Grado de Esterificacin, grado de gelificacin) Comparar las propiedades de la pectina extrada contra pectinas comerciales.

3. REVISIN DE LITERATURA

3.1. MANGO (Mangifera indica I.)

El mango, perteneciente a la familia Anacardiaceae, es un rbol frutal popular originario de la India y cultivado en climas tropicales cuyo fruto es altamente consumido a nivel mundial. El rbol de mango es de tamao mediano a grande cuya altura vara desde 8 hasta 30 m, con hojas coriceas, Es un rbol de tamao mediano a grande que alcanza de 20-65 pies de altura con tronco hasta de 3 pies de dimetro, su copa es densa y redonda. Tiene de hojas grandes, coriceas, de color verde oscuro y forma ligeramente oblonga con puntas largas que cuelgan en racimos conspicuos de color castao rojizo cuando salen por primera vez. Produce numerosas flores pequeas, de color verde amarillento a rosado, de 5 partes, como de pulgada en racimos terminales grandes y vistosos de los cuales cuelga el fruto, grande, elptico y de color amarillo, con pulpa comestible y una semilla grande rodeada por una masa fibrosa. (Little, 2001). En la Figura 1 se observa un grupo de mangos mayagezanos maduros.

Figura 1. Mango MayagezanoEl mango maduro es una fuente esencial de vitaminas y minerales, la pulpa es rica en caroteno (precursor Vitamina A) y Vitamina C. Tambin contiene tiamina, niacina, calcio, fsforo, hierro, y es una excelente fuente de potasio. Tiene un alto contenido de fibra, es bajo en grasa. En la tabla 1 se compil la composicin nutricional del mango.

Tabla 1. Composicin tpica del mango por 100 gr de pulpa comestible (USDA Nutrient Database, 2012)

Anlisis Proximalgramos

Humedad, %83.46

Energa, kcal60

Protena0.82

Grasa0.38

Carbohidratos, Por diferencia14.98

Fibra Dietaria Total1.6

Azucares Totales13.66

Mineralesmg

Calcio11

Potasio168

Fosforo14

Hierro0.16

Magnesio10

Vitaminasmg

Tiamina0.028

Riboflavina0.038

Niacina0.669

Vitamina C (cido Ascrbico total)36.4

Vitamina E (alfa-tocoferol)0.90

Vitamina A (IU)Vitamina B-6Folato, DFE (mcg DFE)10820.11943

Las mejores condiciones de cultivo para el mango son suelos ligeramente cidos (pH entre 5.5 7.5), altitudes menores de 1400 m sobre el nivel del mar y temperaturas de 75-81F (Anon, 1984); razones por las cuales el mango fue trado a Amrica durante la exploracin y conquista del Nuevo Mundo en los siglos XV y XVIII por portugueses, espaoles, britnicos y franceses se adapt fcilmente en los terrenos de la isla de Puerto Rico. Los pases con mayor produccin de mango son India, China, Tailandia, Mxico, Indonesia, Filipinas, Nigeria, Pakistn, Guinea, y Brasil. Los pases con mayor importacin son USA, Pases Bajos, Emiratos rabes, Arabia Saudita y Bangladesh con Valores de US$703.9 millones. (Janick, 2008). En Amrica la produccin de mango, mangostino y guayaba para el 2010 fue 4,574,182.73 toneladas, equivalente al 12.32% de la produccin mundial, de los cuales Puerto Rico aport 15,346 toneladas, colocndolo en el puesto 55 de produccin de este grupo de frutas. (FAOSTAT, 2010).

3.1.1 ENFERMEDADES DEL MANGO

El mango sufre de varias enfermedades que afectan sus hojas, flores y frutas, principalmente debido a hongos, bacterias y algas. El mas comn es la antracnosis, causado por tres tipos de hongo, pero el principal causante es Colletotrichum gloeosporioides. Esta enfermedad causa la mayora de problemas de pre-cosecha y post-cosecha, causando dao en el follaje e inflorescencia, e incluso en el fruto maduro. Sus sntomas aparecen luego de maduracin, por lo cual es poro detectable en fruto no maduro debido a que el fruto verde contiene altos niveles de compuestos anti-fngicos cuya concentracin disminuye con la maduracin del fruto permitiendo el dao por hongos. (Arocho, 2002)Los daos en el fruto maduro se percibe como pequeas manchas marrones que al madurar el fruto se esparcen en toda su superficie, y tambin se internalizan en la pulpa y semilla. 3.2 MANGO MAYAGEZANO

En Puerto Rico se producen muchas variedades de mango, especialmente en la regin Oeste del pas se cultiva la variedad Mayagezano, la cual figura junto con el mango Pasote en el puesto 44 de las estadsticas del Valor de Produccin agrcola en orden de importancia con 665 mil dlares para el ao 2009-2010 (Departamento de Agricultura, 2012). Esta variedad de mango es no es producido comercialmente, creciendo en las laderas de las carreteras y terrenos baldos. Su uso se limit al consumo local debido a la introduccin de variedades extranjeras lo cual acab su aplicacin comercial y por ende disminuy el estudio de su cultivo y propiedades nutricionales.

El mango mayagezano ha sido poco explorado, Sein (1935) describi el fruto como un mango de tamao mediano (125-250g), de colores llamativos y muy fibroso. Arocho (2002) en su investigacin estableci que el mango mayagezano es un fruto de tamao relativamente pequeo, con 22.45% de cascara, 52.14% de pulpa comestible fibrosa y 25.41% de semilla. Snchez-Nieva (1959) analiz la composicin del mango mayagezano, mostrado en la tabla 2.

Tabla 2. Composicin Mango Mayagezano (Snchez-Nieva, 1959)

Pulpa Comestible, %65.56

Acidez Total (cido Ctrico, %)0.3662

cido Ascrbico (mg/100mg)40.0

Azucares Reductores, %6.0

Azucares Totales, %13.73

Slidos Solubles, Brix16.7

pH4.2

A pesar de su pulpa fibrosa y tamao pequeo, Benero y Rodrguez (1971) estudiaron un mtodo para extraer pulpa no diluida de mangos sin pelar. Ellos utilizaron mangos Mayagezano para la preparacin de nctares de alta calidad, conservas, mermeladas y pasta debido a su relativa abundancia y disponibilidad, y gran aceptacin por su sabor.

3.3PECTINAMunarin, et al, (2012) define la pectina como una macromolcula ramificada de alto peso molecular, que puede ser convertida en hidrogeles, organizados como una red flexible de cadenas de polmero que pueden hincharse pero no se disuelven en agua. Soluciones de pectina altamente concentrados y un pH bajo facilitar la formacin de serpentines enredados observables en forma de geles fsicos. Tambin pueden formar geles en presencia de cationes divalentes o trivalentes.

Se encuentra en la mayora de las plantas y junto con la celulosa compone la pared celular de las plantas terrestres. Al ser ingerido en frutas y vegetales es un constituyente de la fibra dietara soluble, lo cual brinda beneficios a la salud tales como: ayuda a bajar los niveles de colesterol y glucosa, y puede tener actividad anticancergena (Yamada, 1996; Behall & Reiser, 1986). Olano-Martin et al (2003) encontr que la pectina y los oligosacridos pcticos pueden inducir apoptosis en clulas de adenocarcinoma de colon humano. Segn Pilnik (1990), en la dieta normal occidental se consumen alrededor de 4-5 g pectina. La pectina juega un gran papel como indicador de maduracin de frutas y vegetales, ya que a medida que la fruta va madurando las enzimas pectinolticas (el complejo de enzimas metilpectinesterasas, glicosidasas, endo- y exo-poligalacturonasas) va degradando las unidades de protopectina (forma de pectina nativa presente en la fruta). La de-esterificacin de la seccin lineal de cido galacturnico por las pectin-metilesterasas facilita la depolimerizacin de las pectinas por la poligalacturonasas, y este fenmeno es crucial para la conversin de protopectina en una forma soluble de pectina. (Wakabayashi K. et al, 2000; Ali Z.M. et al, 2004)Industrialmente se produce a partir de cscaras de frutas ctricas, especialmente naranja, toronja y limn, bagazo de manzana y en menor proporcin de pulpa de remolacha. Esto se basa en el hecho de aunque se encuentra en la mayora de tejidos celulares, sus propiedades gelificantes son regidas principalmente por la fuente de obtencin y por el tipo de tratamiento. Es por esto que los productores de pectina usan las fuentes disponibles como son los subproductos de la industria de jugos, ya que pueden obtener pectinas con las caractersticas deseadas para su uso. Los mayores productores actuales se localizan en Europa y en pases cultivadores de frutas ctricas como Mxico y Brasil. En general se producen dos tipos comerciales: pectinas con ndice de alto metxilo, y pectinas con bajo ndice de metxilo, o bajamente metilesterificadas. Tanto la FAO, FDA y la Unin Europea han catalogado la pectina como un aditivo alimenticio seguro sin contraindicaciones toxicologas aprobado para un amplio rango de usos, y se les otorgo un Valor de ingesta diario no especificado por comits expertos internacionales de la JECFA (Joint Food and Agriculture Organization and World Health Organization Experts Committee on Food Additives) (FAO, 1984) y el Comit Cientfico de la Unin Europea para Alimentos SCF (SCF, 1975). En la Unin Europea su codificacin como ingrediente de Alimentos Funcionales es E440. La FDA lo cataloga como aditivo generally recognized as safe (FDA, 1986), lo cual reconoce la seguridad de su uso. Sus propiedades gelificantes fueron descubiertas por Hennri Brauconnot en 1825 y la llam pectina a partir del trmino griego pektikos que significa solidificar. Su uso ms comn es como agente gelificante en alimentos, pero actualmente su aplicacin es diversa. En la industria de alimentos se usa como gelificante, espesante, aglutinante y estabilizante, y en la industria farmacutica como fibra dietara hidrosoluble. Se utiliza para crear o modificar la textura y viscosidad de compotas, jaleas, mermeladas y jugos de fruta, productos lcteos bajos en grasa, helados, confitera y alimentos untables. Por sus propiedades para formar hidrogeles recientemente se esta explorando su uso para aplicaciones biomdicas: suministro de drogas (drug delivery), suministro de genes (gene delivery), cicatrizacin de tejidos e ingeniera de tejidos.(Munarin et al., 2012). 3.3.1APLICACIONES DE LAS PECTINAS En la Figura 2 se aprecian diferentes productos alimenticios elaborados usando pectina como agente gelificante o espesante.

Figura 2. Diferentes aplicaciones de la pectina en la industria de alimentos.

En la Figura 3 se observa la distribucin del mercado mundial de las aplicaciones de pectina para el ao 2005 las cuales se clasifican en nueve categoras: "Bakery incluye pan, tortas y dems productos de repostera, Miscellaneous food que incluye mayonesas, salsas, preparaciones para carnes, y dems esparcibles, Dairy incluye yogures y postres lcteos, Confectionary, gomitas y dems confitera. Pharma and Personal Care, los usos medicinales y cosmticos. Fruit Beverage, Refrescos, licores y dems bebidas a base de fruta. Fruit Preparations, aplicaciones en conservas y yogures con frutas. Acidified milk drinks incluye bebidas lcteas y a base de soya, y, por ltimo High sugar, low sugar and baking jams abarca la aplicacin ms tradicional de pectinas: Jaleas y Mermeladas.

Figura 3. Mercado mundial de la aplicaciones de pectina para el ao 2005 (Brejnholt, 2009)Endress & Mattes, (2009) resumi en su libro las aplicaciones de las pectinas en alimentos y la concentracin usada de pectina en cada uno de ellos. Jaleas y mermeladas: son productos con alto contenido de azcar, para que el azcar actu como preservativo (aw bajo) la concentracin de solidos debe estar alrededor de 62Brix. En estos productos se usa pectina de alto metxilo en dosis de 0.1-0.4%, dependiendo del tipo de fruta utilizada. Las propiedades de la gel formada van a depender del contenido de solidos y del pH del producto. Para jaleas bajas en azcar se usa pectina de bajo metxilo o pectinas amidadas en concentraciones de 0.6-1.2%, dependiendo del contenido de azcar. Confitera y rellenos para pastelera: para rellenos de pastelera con frutas se usa pectina de alto metxilo al 1.5%, y para rellenos con frutas y lcteos se usan pectinas de bajo metxilo del 0.5 1.5% para mantener la sensacin bucal y prevenir la sinresis. En gomas y gelatinas se usa pectina de alto metoxilo de 1.3-1.7% para gelatinas y 2.5% para gomitas. Productos Lcteos: se usa pectina de bajo metxilo para mejorar la firmeza, "mouthfeel" y la estabilidad con una dosis de 0.2% en productos bajos en grasa o sin grasa como yogures, queso fresco, etc. La pectina de alto metxilo estabiliza protenas en condiciones acidas en bebidas lcteas, smoothies de yogurt, y bebidas de soya. La cantidad de pectina depende del contenido de protena y del pH del producto. Bebidas y Sorbets: las pectinas de alto metxilo mejoran la viscosidad y el mouthfeel en bebidas bajas en caloras con concentraciones de 0.1%, lo que tambin estabiliza las partculas de pulpa de jugos. Como es estable a condiciones acidas se podra considerar la fabricacin de bebidas enriquecidas con fibra soluble, logrando que contengan 3% de fibra soluble sin que se note el alto contenido de fibra. En los sorbets, la pectina controla el crecimiento de cristales de hielo grandes, para lo cual se usa una concentracin de 0.5%. Salsas y productos esparcibles: en el proceso de fabricacin de ktchup y salsa de tomate se usan entre 0.6 -1% de concentracin de pectinas de alto metxilo y bajo metxilo, para espesar el producto. La pectina puede espesar la fase acuosa de productos esparcibles bajos en grasa para estabilizar la emulsin. Dependiendo del contenido de grasa se usan pectinas de alto o bajo metxilo. Productos horneados y de cereales: debido a sus propiedades de atrapar agua en su red, la pectina se usa en este tipo de productos para controlar la perdida de humedad y el endurecimiento, y aumentar el largo de vida se usan concentraciones de 0.1% de pectina de alto metxilo. Tambin se usa en pastas y productos cereales para aumentar el contenido de fibra soluble.

3.3.2COMPOSICION DE LAS PECTINAS

La relacin entre estructura y funcionalidad de las pectinas es la continua motivacin a un mejor conocimiento de las estructuras con el fin de optimizar el proceso de produccin para los diferentes usos que tiene este material, tanto para conocer el material ya extrado o para modificar la pectina en la planta. (Munarin et al., 2012)

Las pectinas constituyen un grupo heterogneo de polisacridos cidos de origen vegetal de alto peso molecular cuyo azcar estructural es el cido galacturnico que va a estar ligeramente metilado en sus grupos carboxilo. En algunos puntos de la estructura existe otro azcar, la ramnosa, la cual provoca la formacin de codos ppticos doblando el polmero de cido galacturnico. Adems contiene azcares (monosacridos) neutros como la arabinosa o galactosa, xilosa. En la estructura de pectinas amidadas, las cuales se obtienen formando amidas con amonaco en algunos de los grupos carboxilo de pectinas de bajo metxilo, se encuentran cidos galacturnico amidados.

Figura 4. Estructura Bsica de la pectina: (A) Modelo Convencional, (B) Nuevo Modelo establecido (Willats, Knox, & Mikkelsen, 2006)

El modelo convencional establece que la molcula de pectina est constituida por 3 zonas o dominios: homogalacturonanos (HGA), ramnogalacturonanos I (RG-I), y ramnogalacturonanos II (RG-II). En la Figura 4(A) se observan los tres dominios. El nuevo modelo (figura 4-B) propone que la zona de Homogalacturonanos (HG) es una cadena lineal de RGI. (Vincken et al, 2003).

Los Homogalacturonanos (HGA) son un polmero lineal de cido galacturnico con enlaces (14) y por lo general contienen alrededor de 100 a 200 unidades de cido galacturnico (GalU). Algunas de estas unidades estn esterificadas con metanol. Este es el esqueleto de la pectina y equivale a un 70% - 80% de la masa total de la pectina. Las propiedades funcionales de la pectina dependen, entre otros factores, del grado de esterificacin que depende a su vez del origen de la pectina, el estado de la pared celular y el grado de maduracin de la planta (Van Buren, 1991). Adems de la metilacin del grupo carboxilo del C-6 (Carbono 6), las unidades de cido galacturnico (GalU) tambin pueden estar O-acetiladas en el C-3 y algunas veces en el C-2. En plantas ctricas, muy pocos grupos acetilados estn presentes, a diferencia de algunas plantas especficas como las papas y las races de remolacha, donde la acetilacin ocurre frecuentemente (Brejnholt, 2009). En la Figura 5 se observa una seccin de la cadena de cido galacturnico parcialmente metilada.

Figura 5. Seccin de la cadena de cido galacturnico con enlaces (1 4) parcialmente metilada en la posicin C-6. (Brejnholt, 2009).

Este esqueleto puede estar interrumpido por zonas de ramnogalacturonanos I (RG-I) las cuales son muy diversas y ramificadas y estn constituidas por molculas de ramnosa unidas por enlaces glucosdicos a las unidades de cido galacturnico (GalU) formando el disacrido (12) - -L-ramnosa-(14) - -D- cido galacturnico. De estos disacridos se forman cadenas laterales de azcares neutros (alrededor de 50) cuyas composiciones dependen del tipo de planta precursora, principalmente L-arabinosa y D-galactosa.La estructura de la zona RG-II es altamente compacta y est compuesta por un esqueleto de HG con alrededor de 9 unidades de cido galacturnico enlazadas a cuatro cadenas laterales polimricas estructurales diferentes. Adems de ramnosa, las cadenas laterales contienen alrededor de 11 azcares menos comunes, que incluyen apiosa, 3-O-metil-1-fucosa, 2-O-metil-d-xilosa, 3-C-carboxi-5-deoxi-1-xilosa (cido acrico), 3-deoxy-D-manno-cido octulosnico (KDO) y 3-deoxi-D-cido lixoheptulosrico (ONeill et al, 2004). La zona RG-I y RG-II es conocida como la zona ramificada (o hairy zone en ingls) y las ramificaciones sobre la ramnosa que pueden ser de cuatro tipos: Cadenas lineales de galactosa, cadenas ramificadas de arabinosa, cadenas lineales de galactosa con alguna ramificacin de arabinosa, y cadenas ramificadas de galactosa con alguna arabinosa.

3.3.2TIPOS DE PECTINA

Industrialmente las pectinas se clasifican principalmente en 3 tipos, o grupos, segn sus propiedades de gelificacin asociadas al grado de esterificacin metlica o sustitucin de los grupos metilo que se encuentran esterificando los carboxilos de las pectinas, trmino ampliamente utilizado en la industria.

1. Pectina con alto ndice de metxilo: Es determinada por su grado de esterificacin con radicales metlicos. Contiene ms de 50% de unidades de cido galacturnico esterificadas, por lo que no reaccionan con iones de calcio. Su capacidad de gelificacin depende de la cantidad de slidos solubles (mayor de 60%) y acidez del medio (pH menor de 3.4). (Endress & Mattes, 2009)En la Figura 7 se observa la estructura de una pectina con alto ndice de metxilo, y la presencia de los grupos carboxilos esterificados.

Figura 6. Pectina con alto ndice de metxilo (Obipektin, 2010)

2. Pectina con bajo ndice de metxilo: Contienen menos del 50% de unidades esterificadas del cido galacturnico por lo cual forman geles, no solo con slidos solubles y con iones de calcio, sino tambin con azcares y otros cidos. El poder de gelificacin de esta pectina depende del pH (entre uno y siete, o incluso mayor), de la concentracin de iones de calcio y de una concentracin de slidos solubles entre 0 y 85%. El grado de esterificacin de estas pectinas controla la sensibilidad con iones de Calcio. A menor grado de esterificacin menor cantidad de calcio es requerido. Estas pectinas se utilizan en la preparacin de geles en bajos niveles de solidos disueltos por lo que son ampliamente usados en productos de bajo nivel calrico. Su aplicacin es diversa, incluyendo jaleas y mermeladas de bajo contenido de azcar, postres lcteos (donde no se necesita adicin de sales de calcio), geles y recubrimientos de frutas usados en helados, y como agente espesante en sirups de fruta y vegetales enlatados (Stephen, 2006). En la Figura 8 se aprecia la estructura de una pectina con bajo ndice de metxilo

Figura 7. Pectina con bajo ndice de metxilo (Obipektin, 2010)

3. Pectina amdica con bajo ndice metxilo: son pectinas desmetoxiladas con amonaco en vez de cidos. Al realizar la desmetoxilacin para modificar la capacidad de gelificacin de la pectina una porcin de los grupos ester se remplaza con grupos amida. Estas pectinas requieren muy poca cantidad de calcio para gelificar, ya que el grado de amidacin (5-25%) y esterificacin de estas pectinas son los factores que afectan su reactividad con calcio. Por sus caractersticas para obtener productos con alto o bajo pH y en un amplio rango de solidos solubles entre 10-80% Se utiliza en productos como preparaciones de frutas con bajo contenido calrico, agentes gelificantes para el hogar, jaleas de frutas para yogurt, salsas delicatesen, etc.En la Figura 9 se observa la estructura de una pectina amidada y la presencia de los grupos carboxilo amidados.

Figura 8. Pectina amdica con bajo ndice metxilo (Obipektin, 2010)

3.3.4MTODOS DE OBTENCIN DE PECTINAS:Existen varios mtodos para la extraccin de pectina a partir de tejidos vegetales, los cuales se basan en procedimientos fsico-qumicos, microbiolgicos o enzimticos. Los procedimientos ms utilizados a nivel industrial son las extracciones por hidrlisis cida con tratamiento trmico y subsecuente precipitacin en un solvente orgnico, pero ya hace algunos aos se ha avanzado en la investigacin sobre el uso de las tcnicas microbiolgicas y enzimticas, pero a escala de laboratorio. Tambin se pueden obtener pectinas usando como extractor un agente quelante, tal como EDTA (Barazarte, 2008).Manipulando las condiciones de extraccin y tratamientos posteriores a partir de una misma materia prima se pueden obtener amplias variedades de pectina con propiedades y aplicaciones especficas para cada una. Estas manipulaciones permiten obtener altos rendimientos y pesos moleculares.En la Figura 10 se observa un esquema general del proceso de produccin de pectinas. En la etapa 1 o PREPARACION DE MATERIA PRIMA se realizan las diferentes adecuaciones de la fruta o de la cscara para que la extraccin sea ptima. Estas incluyen el lavado del precursor, la disminucin de tamao, y algn pre-tratamiento (calentamiento con agua de la cscara para inactivar enzimas o enjuague con cidos para inducir el rompimiento de la pared celular y aumentar el rendimiento del proceso), y el secado de la materia prima. En la etapa de EXTRACCION se realiza hidrlisis cida con soluciones acuosas de cidos orgnicos (actico, ctrico, lctico, mlico, tartrico) o cidos minerales (ac. Clorhdrico, Ntrico, fosfrico y sulfrico, etc.). (Kertesz, 1951). Se manipulan los factores tales como tiempo, temperatura, relacin precursor/extractor y pH, dependiendo del tipo de pectina a obtener. Luego la precipitacin se realiza con alcohol (la FAO/WHO Expert Committee for additives permite slo metanol, etanol o isopropanol). En la etapa de PURIFICACIN se realiza un lavado para eliminar impurezas como restos de cido o alcohol, y despus se seca el producto obtenido, sea pectinas de alto metxilo o bajo metxilo, y se disminuye de tamao mediante molienda (polvo), o se puede obviar el secado y obtener una pectina lquida. Si se desea una pectina amidada se le realiza una etapa posterior de contacto con amonia, y luego si se realiza el secado y molienda.

Figura 9. Esquema general del proceso de produccin de pectina

3.3.5PROPIEDADES DE LAS PECTINAS

Las propiedades de las pectinas pueden variar segn la materia prima empleada y las condiciones de su extraccin son: Grado de gelificacin de las pectinas (Jelly Grade): Es una medida de la capacidad de la pectina de formar geles y se define como la cantidad de azcar en gramos con la cual un gramo de pectina forma un gel de firmeza estndar, bajo condiciones tambin controladas de acidez y slidos solubles. Los gramos de azcar requeridos para formar el gel se expresa como grados SAG (Giraldo, 1991). Las pectinas de alto metxilo comerciales tienen grados de gelificacin entre 150 y 300 SAG, lo significa que se necesita menor cantidad de pectina para gelificar una alta cantidad de azcar. Srirangarajan (1977) encontr que las pectinas obtenidas a partir de cascaras de mango tienen grados de Gelificacin alrededor de 200 SAG y forman geles de propiedades similares a pectinas del mismo grado de gelificacin obtenidas industrialmente a partir de manzana. Esta propiedad se basa en que la pectina es el agente formador del gel, mientras que los slidos (azcar) y el cido son los agentes modificadores que logran la transformacin fsica de esta, convirtiendo el jarabe en gel (Ramrez, 1980).Para la gelificacin de las pectinas de alto metxilo es necesario un pH inferior a 3.5 para que los grupos cidos se encuentren no disociados y puedan formar puentes de hidrgeno. Adems es necesaria una concentracin de slidos solubles mayor al 60% para que se favorezcan las interacciones hidrofbicas. La mermelada es un ejemplo claro de todo esto, es cida, tiene alta concentracin de azcares, y por ello est en estado gel. Para elaborar estos geles, se solubiliza la pectina con calentamiento y al enfriar se gelifica.

Grado de esterificacin (GE): Se define como el porcentaje (%) de grupos carboxilos esterificados por cantidad total de grupos carboxilos de la pectina. Permite determinar la capacidad de gelificacin de la pectina y su aplicacin. El grado de esterificacin especifica la clasificacin de las pectinas comerciales de alto metxilo en: Rapid set o gelificacin rpida: su grado de esterificacin es de 72-75%; se utilizan en la elaboracin de jaleas y productos lcteos acidificados porque su tiempo de gelificacin es de 20 a 70 seg lo que conlleva a dispersiones uniformes de la fruta y previene su flotacin (Barrett, 2004). Low set o gelificacin lenta: con un grado de esterificacin del 62 66% y tiempo de gelificacin de 180 a 250 seg (Crandall, et al, 1986). Se usa en preparaciones de jaleas, confitera, y pastelera, porque permite la formacin de burbujas de aire antes de gelificar. Para pectinas amidadas de bajo metxilo est la clasificacin por su reactividad con iones de Calcio y se dividen en: Pectina rpida: Posee alta reactividad con iones calcio, contiene un grado de esterificacin aproximadamente del 30% y un grado de amidacin del 20%. Pectina media: Posee una reactividad media con iones calcio, contiene un grado de esterificacin aproximadamente del 32% y un grado de amidacin del 18%. Pectina lenta: Posee una reactividad baja con iones calcio con respecto a la pectina media, contiene un grado de esterificacin aproximadamente del 35% y un grado de amidacin del 15%.

Tambin existen los pectatos o sales de cido pectcos desmetoxilados con poco poder de gelificacin (Giraldo, 1991). En la Figura 11 se observa una escala de grados de esterificacin, sus respectivas divisiones en pectinas de alto metxilo y bajo metxilo, y las clasificaciones comerciales de las pectinas de alto metxilo (low set y rapid set) y sus respectivas aplicaciones.

Figura 10. Rangos de esterificacin de pectinas comerciales no amidadas, su clasificacin y algunas aplicaciones (Phillips, 2000) Viscosidad del gel: Se mide la viscosidad (resistencia de un lquido a fluir) del gel elaborado a partir de la pectina obtenida. Concentraciones diferentes de azcares o calcio, al igual que el pH, afectan la viscosidad de los geles o soluciones de pectina.

Solubilidad: Las pectinas son solubles en soluciones acuosas lo que permite la elaboracin de geles y sustancias viscosas.

3.3.6FUENTES DE OBTENCIN DE PECTINAS

A nivel industrial la pectina se produce a partir de cscaras de frutas ctricas, especialmente naranja, toronja y limn, bagazo de manzana y en menor proporcin de pulpa de remolacha. Se puede producir tambin a partir de cualquier tejido vegetal, ya que las protopectinas, que son un material insoluble que se encuentra unido a otros componentes de la pared celular de los tejidos vegetales como la celulosa o la hemicelulosa, a medida que la fruta se madura, se va solubilizando y se transforma en pectinas por la accin de la enzima pectinmetilesterasa (Gaviria, 2005)Aunque la mayora de los tejidos vegetales contienen pectina, su produccin industrial se limita en solo algunas fuentes con las cuales pueden obtener las pectinas con las caractersticas requeridas por los clientes. Dichas caractersticas van a depender, en gran medida de la fuente de obtencin, de las condiciones de extraccin. Si se conoce mejor la estructura de las pectinas, y como se afecta esta durante la extraccin se podrn disear pectinas hechas a la medida mediante modificaciones a los mtodos qumicos o enzimticos de extraccin.

3.3.7MECANISMOS DE GELIFICACINLos geles de pectina se forman cuando las secciones de Homogalacturonanos se entrecruzan para formar una red cristalina en la que se atrapa agua y solutos. La Pectina de Alto Metxilo gelifican si el contenido de slidos solubles es superior al 65% y el pH es de 2.0 3.8. El gel se forma por entrecruzamiento del polmero a zonas de unin en el que principalmente enlaces de hidrgeno y la repulsin de los grupos metilo crean zonas donde se atrapan molculas de azcar y agua en la red de pectina. (Willats et al., 2006). El pH bajo reduce las cargas negativas a lo largo de la cadena de pectina, originados por la disociacin del grupo carboxlico. As se produce una repulsin electrosttica que es responsable de la formacin de gel y la formacin de enlaces pectina - pectina se evita. Cuanto menor sea el nivel de esterificacin o metilacin, es ms largo el tiempo de gelificacin (setting time) y menor es la temperatura de gelificacin (setting Temperature). Cuanto mayor sea el contenido de slidos solubles, el nmero de puentes de hidrgeno es menor. Estos enlaces son fuertes, por lo cual se forman geles ms fuertes. (Silvateam, 2012). Jane (2007) ilustr el mecanismo de gelificacin en pectinas de alto metxilo en pH bajo:

Figura 11. Gelificacin en Pectinas de Alto Metxilo a pH Bajo.

La Pectina de bajo metxilo forma geles en presencia de cationes polivalentes, tpicamente de calcio (cantidad mnima de 15 mg de Ca + + / g de pectina). Estas pectinas gelifican en un rango mas amplio de pH de 2.6 7.0, y con un contenido de slidos solubles entre 10 - 70%. (Silvateam, 2012). Estas pectinas forman zonas de uniones de tres tipos: interacciones hidrofbicas entre grupos metoxil-ester, interacciones hidroflicas entre grupos carboxilos no disociados y grupos hidroxilo mediante puentes de hidrogeno, e interacciones inicas entre grupos carboxilos disociados por medio de uniones con iones de calcio. (Kastner, Einhorn-Stoll, & Senge, 2012)Este ultimo tipo de uniones inducen la formacin de la estructura de caja de huevo, en la cual ocurre una dimerizacin inicial entre dos cadenas de homogalacturonanos por unin cooperativa de cadenas paralelas con iones de calcio. (Munarin et al., 2012). Este autor ilustr el mecanismo de formacin de la estructura caja de huevo, el cual se observa en la figura:

Figura 12. Mecanismo de gelificacin de pectinas de bajo metxilo.

4. MATERIALES Y METODOS

4.1 DISEO EXPERIMENTAL

El estudio del efecto de las condiciones de extraccin sobre las caractersticas fsico-qumicas de las pectinas obtenidas se realiza mediante un diseo experimental Factorial Completo- 2k de cuatro factores a dos niveles cada uno. Las respuestas son: Rendimiento (%), Grado de esterificacin (GE) y Grado de gelificacin. Los factores se encuentran resumidos en la Tabla 3. Tabla 3. Factores y niveles del diseo experimental.FACTORESNIVEL MINIMONIVEL MXIMO

A: Temperatura, C8090

B: Tiempo de extraccin, min4590

C: pH1.53.0

D: Fraccin de la FrutaCscaraPulpa

Al ser un diseo experimental 2k siendo k el numero de factores se obtienen 16 corridas experimentales, para las cuales el rendimiento se registr por duplicado por lo cual va a ser analizado en dos bloques y el , y el grado de esterificacin por triplicado. En la tabla 2 se encuentran las diferentes combinaciones de los factores para cada corrida experimental.

Tabla 4. Combinaciones de Factores para las corridasCorrida #TemperaturaTiempopHSECCION FRUTA

190451.5Pulpa

280903Pulpa

390453Cascara

480901.5Pulpa

580453Pulpa

690451.5Cascara

780451.5Cascara

890901.5Cascara

980451.5Pulpa

1090903Pulpa

1190453Pulpa

1280901.5Cascara

1380453Cascara

1480903Cascara

1590901.5Pulpa

1690903Cascara

4.2MATERIA PRIMA:

4.2.1. SELECCIN Y MANEJO DE LA FRUTA:

Los frutos son seleccionados en sus etapas semi-madura (mature) y madura (ripe) de dos arboles especficos sembrados en terrenos dentro del Recinto Universitario de Mayagez de la Universidad de Puerto Rico. El primero se encuentra sembrado al frente del Edificio Alfredo Ramrez de Arellano- y Rosell, y el segundo se encuentra frente a la entrada principal del colegio. La fruta es tratada en las instalaciones de los laboratorios del edificio de Ciencia y Tecnologa de alimentos. Los mangos se seleccionaron directamente en el rbol, ya que el mango al aumentar su maduracin aumenta el grado de afeccin por la antracnosis, por lo cual los mangos muy maduros no fueron seleccionados. Tambin el mango muy maduro, al tener mayor contenido de azucares dificultaba los procesos de secado y molienda, ya que al secarlos su textura quedaba blanda, y al molerlos formaban capas de azcar en los discos del molino por el calor generado por la friccin, y el equipo se atascaba.

4.2.2ANLISIS DE LA MATERIA PRIMA

Anlisis proximal: Se siguieron los procedimientos establecidos por los Mtodos Oficiales de la AOAC y AOCS, los cuales enumerados a continuacin: Humedad: mtodo AOAC 920.151 Ceniza: mtodo AOAC 900.02a Protenas: mtodo AOAC 991.20 Grasas: mtodo oficial AOCS Am 5-04 Fibra: mtodo oficial AOCS Ba 6-054.3EXTRACCIN DE PECTINA:

Se seguir el mtodo para extraccin de pectina realizado por Koubala (2008). El proceso esta dividido en 3 etapas: 1) Preparacin de Residuos Insolubles en Alcohol (RIA): En la figura 11 se observa el diagrama de flujo que describe el proceso de preparacin de residuos insolubles en alcohol (RIA), el cual consta de las siguientes etapas: Lavado y seleccin: la fruta fue recogida manualmente en los arboles de las facilidades de la Universidad de Puerto Rico- Recinto Universitario de Mayagez, para luego ser lavada y seleccionada para retirar secciones daadas por manchas negras indicativas de antracnosis. Pelado y Cortado: La cascara es cortada en pedazos de 1cm2 aproximadamente, y lavada hasta llegar a 0Brix en el agua de lavado Secado: las fracciones de pulpa y cascara se secaron en un deshidratador de frutas a 115 F. Molienda y Tamizado: Ambas fracciones de la fruta fueron molidas por separado, y llevadas a un tamao de partcula promedio de 0.1 cm (material retenido entre Mallas #14 y #16(. Residuos Insolubles en Alcohol (RIA): tanto la fraccin de las cascaras como las pulpas se someti 3 veces a un tratamiento con etanol 85% (condiciones: 1/3 p/v, t= 20 min, T= 70C) con el fin de inactivar posibles enzimas endgenas y remover solidos solubles en alcohol, especialmente azucares libres y pigmentos. (Koubala, 2008). Secado de RIA: los residuos insolubles en Alcohol (RIA) se secaron en un deshidratador de frutas por una noche a 36 C.

Figura 131. Diagrama de Proceso de Preparacin de Residuos Insolubles en Alcohol.2) Extraccin cida: Extraccin por hidrlisis cida: 40 gramos de residuos insolubles en Alcohol (RIA) de ambas fracciones, cscara y pulpa por separado, se sometieron a diferentes condiciones de extraccin acida usando HCl como solucin extractora a pH 1.5 2, mediante calentamiento a 85 y 90C, y por tiempos de 45 min y 1 hora. La relacin RIA/Solucin cida es 1/40 p/v y el proceso se realiz en un bao de agua VERSA-BATH - FISHER para asegurar el control y la homogeneidad de la temperatura. Filtrado: La mezcla se pas por una bolsa de stomacher con malla para separar las fracciones solidas, la cual se descarta, y la fraccin filtrada que se usa para la posterior precipitacin. Concentracin de la solucin: con el fin de retirar agua de la solucin para disminuir la cantidad de alcohol necesaria para precipitar la pectina, la solucin se concentr hasta la tercera parte aproximadamente en un rotaevaporador YAMATO RE301 a una temperatura de 50C por un tiempo de 90 min con un bao de agua YAMATO BM500. El Condensador del Rotaevaporador esta conectado a una Bomba de Vaco que esta adaptada con una trampa para atrapar agua previo a la entrada de vaco de la bomba, para evitar cualquier infiltracin de agua que pudiera contaminar el aceite de la misma y daarla. Precipitacin (alcohol): se precipit la pectina de la solucin concentrada mediante el uso de Etanol al 96% con una relacin 1/3 v/v. La mezcla se agit y luego se dejo reposar por 10 min para permitir que la pectina flocula. Esta mezcla se centrifug con el fin de separar el sobrenadante (alcohol residual) y el pellet (pectina precipitada) a una rapidez de 2500 rpm en una centrifuga IEC HN-SII CENTRIFUGE (DAMON/IEC DIVISION). Lavado: los pellets obtenidos fueron lavados con etanol al 70%. Se repos para una posterior centrifugacin a 2500 rpm, y nuevamente se separ el sobrenadante y el pellet (pectina lavada). Purificacin: Se realiz un ultimo lavado de la pectina con etanol al 96% para eliminar posibles impurezas, y se centrifug (2500 rpm) para conservar el pellet de pectina purificada. Secado: secado en un deshidratador de frutas a una temperatura de 97 F por una noche. Reduccin significativa de tamao en un mortero y tamizado hasta malla #60 (tamao de partcula 0.250 mm) y homogenizacin de las dos repeticiones para cada corrida para posteriores pruebas de caracterizacin. Figura 14. Diagrama del Proceso de Extraccin de cido de Pectina a partir de mango mayagezano

4.4 CARACTERIZACIN DE LA PECTINA

CARACTERIZACION DE LA PECTINA OBTENIDA: Rendimiento en peso: Se puede definir bajo dos trminos, bajo la relacin de pectina con respecto a los Residuos Insolubles en Alcohol (RIA), o cscara o pulpa seca y hmeda. Se determina por la relacin del peso de pectina obtenida (w2) y el peso de materia prima (mango) procesada (w1), mediante la siguiente expresin:

Grado de Esterificacin (Bochek, Zabivalova, & Petropavlovskii, 2001)Se prepar una solucin de pectina al 1%, la cual se humedece con 2 mL de etanol antes de aadir agua destilada a 40C. La pectina se disolvi en un hot plate con agitacin continua por 2 horas. De esta solucin se tomaron tres alcuotas para realizarles el anlisis por triplicado. La alcuota de 20 ml se transfiri en un Erlenmeyer de 125 mL, y se titul con NaOH 0.1 N usando fenolftalena como indicador, registrando el volumen gastado como V1. Luego, se aadieron 10 ml de NaOH adicionales para saponificar los grupos esterificados de la pectina por 2 horas en un hot plate con agitacin continua. Despus de esta saponificacin se aaden 10 mL de HCl 0.1 N. El exceso de HCl se titul con NaOH 0.1 N.

Grado de gelificacin: se define como las unidades de peso de azcar con respecto a una unidad de peso de pectina necesarias para formar un gel a 65% slidos totales y un pH de 3.0. Se prepara una mezcla de pectina, azcar, agua y cido tartrico la cual se coloca al fuego por 5-8 minutos. Se vierte rpidamente en los vasos de rigelomtro cuando la temperatura cae a 95 1C y se llena hasta el borde. Se enfra por 30 min y se incuba a 25C por 24 horas. Los geles se voltean en la placa del rigelometro y luego de 2 min de volteadas se coloca el tornillo micromtrico del ridgelometro en contacto con la superficie del centro del gel, y se lee la medida del hundimiento en el tornillo. En la figura 13 se muestra una fotografa del ridgelometro.

Figura 15. Ridgelometro o equipo para medir la graduacin de la pectinaPara obtener un resultado preciso, las propiedades del gel debe estar dentro de los lmites siguientes (IFT, 1959):

- Fuerza: 19,5 a 27,0% el hundimiento- pH: 2,2 a 2,4- Slidos: 64,5 a 65,5%

En la tabla 3 se observa la cantidad de pectina para determinar los diferentes grados.GRADOS PECTINA (NOMINAL)CANTIDAD DE PECTINA SECA (g)CANTIDAD DE AZUCAR (g)

150200225250X4.333.252.892.60650/X646647647647650-X

Tabla 5. Peso de pectina a ser usado para los diferentes grados. (IFT, 1959)

Para calcular los grados SAG de la pectina se utiliza la siguiente ecuacin:Grados SAG = F x C x 650 / WDonde W es el peso de pectina utilizado, C es el factor de correccin de los solidos totales, y F es el factor de hundimiento. Las tablas que contienen los diferentes valores de los factores F y C se encuentran en el anexo A y B. Comment by PaMeLa CaDaViD DiaGo: COLOCAR EN EL ANEXO. GUARDADA EN EL ARCHIVO OBJETIVOS QUE ESTA EN EL DESKTOP

5. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

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6. ANEXOS

ANEXO A. Tablas de valores del Factor F para la medicin del grado de gelificacin de las pectinas mediante el mtodo del Comit del IFT (1959)

% HundimientoFactor F% HundimientoFactor F% HundimientoFactor F

18.11.24322.11.06226.10.895

18.21.23822.21.05826.20.89

18.31.23322.31.05326.30.887

18.41.22822.41.04826.40.883

18.51.22322.51.04426.50.88

18.61.21822.61.0426.60.877

18.71.21322.71.03526.70.873

18.81.20822.81.03126.80.87

18.91.20322.91.02626.90.867

191.2231.022270.864

19.11.19423.11.01727.10.861

19.21.1923.21.01327.20.858

19.31.18523.31.00827.30.855

19.41.18123.41.00427.40.852

19.51.17723.5127.50.849

19.61.17323.60.99527.60.846

19.71.16823.70.99127.70.844

19.81.19323.80.98727.80.84

19.91.15823.90.98227.90.837

201.155240.977280.835

20.11.1524.10.97328.10.833

20.21.14624.20.96928.20.83

20.31.14224.30.96428.30.827

20.41.13724.40.9628.40.824

20.51.12224.50.95628.50.82

20.61.12824.60.95228.60.814

20.71.12424.70.94828.70.807

20.81.11924.80.94428.80.801

20.91.11524.90.9428.90.794

211.111250.936290.788

21.11.10625.10.93229.10.784

21.21.10225.20.92829.20.781

21.31.09725.30.92429.30.778

21.41.09325.40.9229.40.774

21.51.08825.50.91729.50.771

21.61.08425.60.91329.60.767

21.71.0825.70.90929.70.764

21.81.07525.80.90529.80.761

21.91.0725.90.90229.90.758

221.066260.898300.755

ANEXO B. Tablas de valores del Factor C para la medicin del grado de gelificacin de las pectinas mediante el mtodo del Comit del IFT (1959)

% Slidos Totales(refractomtro)Factor C

641.034

64.11.031

64.21.028

64.31.024

64.41.021

64.51.018

64.61.015

64.71.012

64.81.008

64.91.004

651

65.10.997

65.20.993

65.30.99

65.40.987

65.50.984

65.60.98

65.70.975

65.89.7

65.90.967

660.964

66.10.96

66.20.957