aplicación de la páprika extraída por fluidos supercríticos y

Revista Lasallista de Investigación

ISSN: 1794-4449

[email protected]

Corporación Universitaria Lasallista

Colombia

Gil Garzón, Maritza Andrea; Londoño-Londoño, Julián; González Hurtado, María Isabel; Millán

Cardona, Leonidas de Jesús; Sanabria Rincón, Cristian Camilo

Aplicación de la páprika extraída por fluidos supercríticos y microencapsulada por spray-drying en un

producto embutido. Una alternativa como colorante natural

Revista Lasallista de Investigación, vol. 9, núm. 2, julio-diciembre, 2012, pp. 87-101

Corporación Universitaria Lasallista

Antioquia, Colombia

Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=69525875011

Cómo citar el artículo

Número completo

Más información del artículo

Página de la revista en redalyc.org

Sistema de Información Científica

Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal

Proyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto

http://www.redalyc.org/revista.oa?id=695

http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=69525875011

http://www.redalyc.org/comocitar.oa?id=69525875011

http://www.redalyc.org/fasciculo.oa?id=695&numero=25875

http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=69525875011

http://www.redalyc.org/revista.oa?id=695

http://www.redalyc.org

87

Aplicación de la páprika extraída por fluidos supercríticos y microencapsulada por spray-drying en un producto embutido. Una alternativa como colorante natural*

Maritza Andrea Gil Garzón**, Julián Londoño-Londoño***, María Isabel González Hurtado****, Leonidas de Jesús Millán Cardona*****, Cristian Camilo Sanabria Rincón******

* Artículoderivadodelainvestigación“Aplicacióndelapáprikaextraídaporfluidossupercríticosymicroencapsuladaporspray-dryerenunproductoembutido.Unaalternativacomocolorantenatural”,financiadaporelFondoparaelDesarrollodelaInvestigacióndelaCorporaciónUniversitariaLasallistadurante2012.

** MagísterenCiencia-Química,IngenieradeAlimentos.DocentecoordinadoradelprogramadeIngenieríadeAlimentosdelaCorporació[email protected]

*** PhD.EnCienciasQuímicas.QuímicoFarmacéutico.DirectordelgrupodeinvestigaciónGRIAL,docentedelprogramadeIngenieríadeAlimentosdelaCorporació[email protected]

**** MagísterenCienciayTecnologíadelosAlimentos,IngenieradeAlimentos.JefedeInvestigaciónyDesarrollo.IndustriadeAlimentosZenú[email protected]

***** MagísterenCienciayTecnologíadelosAlimentos.IngenieroIndustrial.DirectordelgrupodeinvestigaciónG-3INdelaCorporació[email protected]

****** Estudiante del programa de Ingeniería deAlimentos e integrante del semillero Innova de la CorporaciónUniversitaria [email protected]

Correspondencia:MaritzaAndreaGilGarzón,e-mail:[email protected]ículorecibido:05/06/2012;Artículoaprobado:15/11/2012

Artículo original / Original article / Artigo original

Resumen

Introducción. Los estudios de aplicación en ma-trices alimenticias de aditivos naturales obtenidospor tecnologías competitivas comercial, ambien-tal y nutricionalmente son necesarios para ofrecernuevas alternativas a la industria que respondan a lastendenciasdeconsumodeproductosnaturalesy saludables; de allí que la obtención de un colo-rante natural a partir de la oleorresina de páprika (ORP)extraídaaescalasemi-industrialporfluidossupercríticos(FSC)ymicroencapsuladaporspray-drying, para ser aplicada en un embutido cárnico,es una opción para la industria de aditivos de ali-mentos que requiere ser evaluada para su futuraofertaenelmercadomundial.Objetivo. Evaluarlaefectividad,en términosde lacapacidadcolorantesobre un chorizo, de la ORP obtenida por FSC ycomparadaconlaORPmicroecapsuladaporspray-drying.Metodología. LaextracciónporFSC-CO2a escalasemi-industrial se llevóacaboa350bar y60°C. LaORPobtenida fue caracterizada por susgradosASTAypresenciadeα,β–carotenosidentifi-cadosporHPLC.Enlamicroencapsulaciónlascon-dicionesdelsecado fueron:Tentrada:180°C±2°C,Tsalida: 90°C±5°C. La relación oleorresina/encapsulante-fue1:10, con unamezcla de almidónmodificado y

maltodextrina(75:25).Lasmicrocápsulassecarac-terizaron por el estudio de estabilidad de estas ySEM.LaefectividaddelacapacidadcoloranteentrelaORPymicrocápsulassobreunchorizoseevaluóconunSistemaDigiEyeysusdiferenciasfueroneva-luadasconrespectoaunaORPcomercialmedianteun análisis de varianza de dos factores.Resulta-dos. LaORPpresentó un valorASTAde716,3±5yelrendimientodelaextracciónfue14.6±0,9,conun perfil de α, β-carotenos superior al presentadoenelpimentón.Lasmicrocápsulas,conunatamañoentre11y21µm,presentaronunamayorestabili-dad.Elcambiodecolorenelchorizo,deacuerdoconelpatróndereferencia,fuemenorenelproduc-toelaboradoconORPextraídaporFSCqueconlaORPmicroencapsulada.Conclusión. Elusode laextracciónporFSCylamicroencapsulaciónaesca-lasemi-industrialpermiteobtenerunproductolibredesolventesorgánicosyconmayortiempodevidaútil; además,durante laaplicaciónenunproductocárnicoembutidoserequiereunamayorproporcióndeORPmicroencapsuladaparaobtener lamismacapacidadcolorantequetienelaORPencondicio-nesindustrialesactualmenteempleadas.

Palabras clave: fluidos supercríticos, secado poraspersión,capsicum annum L.,gradosASTA.

art 9

REVISTA LASALLISTA DE INVESTIGACIÓN - Vol. 9 No. 2 - 2012 -87•101

88

Application of paprika extracted by supercritical fluids and microencapsulated by spray-drying, in a stuffed product. An

alternative as a natural dye

Abstract

Introduction. The studies about natural additivesobtained through commercially, environmentallyand nutritionally competitive technologies appliedtoalimentarymatrices,arenecessary tooffernewalternativestotheindustrythatrespondtothecon-sumption trends of natural and healthy products.Therefore, obtaining a natural dye from paprika´soleoresin(POR)extractedatasemi-industrialscalewith supercritical fluids (SCF) and microencapsu-latedbyspray-drying tobeapplied toameatsau-sage,isanoptionfortheindustryoffoodadditivesthatmustbeevaluatedforitsfutureofferinmarketsworldwide.Objective.EvaluatetheeffectivenessofthecoloringcapacityonasausageofthePORobtai-nedbySCF,andcompareitwiththecapacityofthePORmicroencapsulatedbyspray-drying.Methodo-logy.TheextractionbySCF-CO2atasemiindustrialscalewasperformedat350barand60°C.ThePORobtained was characterized by its ASTA degreesandbythepresenceofb,a–carotenesidentifiedbyHPLC. In the microencapsulation, the drying con-ditionswere:Tinput:180°C±2°C,Toutput: 90°C±5°C.Therelationshipoleoresin/encapsulantwas1:10,withamixtureofmodifiedstarchandmaltodextrin(75:25).Themicrocapsuleswerecharacterizedwiththestu-dy of their stability andSEM.TheeffectivenessofthecoloringcapacitybetweenthePORandthemi-crocapsulesonasausagewasevaluatedwithaDi-giEyesystemandthedifferenceswereevaluatedbythecomparisonwithacommercialPOR,withatwofactorsvarianceanalysis.Results.ThePORhadanASTAvalueof716,3±5andtheextractionyieldwas14.6±0,9,withab,a-caroteneprofileabovetheoneobtainedwiththecayenne.Themicrocapsules,withsizesbetween11and21µm,weremorestable.Thechangeofcolorinthesausage,accordingtothere-ferencepattern,waslowerintheproductmadewithPORextractedbySCFthanitwasinthatofthemi-croencapsulatedPOR.Conclusion.TheuseoftheextractionwithSCFandthemicroencapsulationatasemiindustrialscaleisusefultohaveaproductfreeoforganicsolventsandwitha longer life.Besides,during its application on a stuffedmeat product, ahigherproportionofPORmicroencapsulated is re-quiredtoobtainthesamecoloringcapacitythePORhasundertheindustrialconditionsusednowadays.

Key words: supercriticalfluids.Spraydrying,capsi-cum annum L.,ASTAdegrees.

Aplicação da páprica extraída por fluidos supercríticos e microencapsulada por

spray-drying num produto embutido. uma alternativa como corante natural

Resumo

Introdução.Osestudosdeaplicaçãoemmatrizesalimentíciasdeaditivosnaturaisobtidosportecnolo-giascompetitivascomercial,ambientalenutricional-mente são necessários para oferecer novas alter-nativasà indústriadeprodutosque respondamàstendênciasdeconsumodeprodutosnaturaisesau-dáveis;dealiqueaobtençãodeumcorantenaturalapartirdaoleorresinadepáprica(ORP)extraídaaescalasemi-industrialporfluidossupercríticos(FSC)emicroencapsuladaporspray-drying,paraserapli-cada num embutido cárnico, é uma opção para aindústria de aditivos de alimentos que requer seravaliadaparasuafuturaofertanomercadomundial.Objetivo.Avaliaraefetividade,emtermosdacapa-cidadecorantesobreumchouriço,daORPobtidaporFSCecomparadacomaORPmicroencapsu-ladaporspray-drying.Metodologia. A extração por FSC-CO2aescalasemi-industrialse levouacaboa350bar e 60°C.AORPobtida foi caracterizadaporseusgrausASTAepresençadeα,β–carotenosidentificadosporHPLC.Namicroencapsulaçãoascondiçõesdosecadoforam:Tentrada:180°C±2°C,Tsalida: 90°C±5°C. A relação oleorresina/encapsu-lantefue1:10, comumamisturadegomamodifica-da e maltodextrina (75:25). As microcápsulas secaracterizarampelo estudodeestabilidadedestaseSEM.AefetividadedacapacidadecoranteentreaORPemicrocápsulassobreumchouriçoseava-lioucomumSistemaDigiEyeysuasdiferençasfo-ramavaliadascomrespeitoaumaORPcomercialmedianteumaanálisedevariânciadedoisfatores.Resultados.AORPapresentouumvalorASTAde716,3±5 e o rendimento da extração foi 14.6±0,9,comumperfildeα,β-carotenossuperioraoapre-sentadonopimentão.Asmicrocápsulas,comumatamanho entre 11 e 21 µm, a presentaram umamaiorestabilidade.Amudançadecornochouriço,de acordo com o padrão de referência, foimenorno produto elaborado comORPextraída porFSCquecomaORPmicroencapsulada.Conclusão. O usodaextraçãoporFSCeamicroencapsulaçãoaescalasemi-industrialpermiteobterumprodutolivredesolventesorgânicosecommaiortempodevidaútil;ademais,duranteaaplicaçãonumprodutocár-nico embutido se requer umamaior proporção deORPmicroencapsuladaparaobteramesmacapa-cidadecorantequetemaORPemcondiçõesindus-triaisatualmenteempregadas.

Palavras importantes:fluidossupercríticos,seca-doporaspersão,capsicumannumL.,grausASTA.

REVISTA LASALLISTA DE INVESTIGACIÓN - Vol. 9 No. 2 - 2012 -M.A.Gilet al-87•101

89

Introducción

Loscarotenoidescobrangranimportanciaden-trode la industriadecolorantesnaturales,yaque son considerados comouno de los prin-cipales pigmentos orgánicos. Existen alrede-dorde600estructurasdistribuidasen52va-riedadesdeplanta,perosoloalrededorde24de estas son encontradas en productos para consumohumano1,2.

En lamayoríade loscasos, loscarotenoidesseencuentranensuformatrans,loquefacilitasuasociaciónconproteínas,perodificultasuextracción, identificación yanálisis durante ladigestión.Deallíqueloscarotenoidesseanes-tablesensuambientenatural,perodurantelamaduraciónsonmáslábiles.Deotraparte, ladigestióndeloscarotenoideseslimitadaporsubiodisponibilidad;deestaforma,loscarotenoi-

dessuministradosporvíaoralcomosuplemen-tos,soluciónosuspensiónenaceitesonmejorabsorbidos3 que aquellos que se encuentran enalimentosconunaltocontenidodefibra,lacual puede disminuir las concentraciones decarotenoidesenelplasma4.

Por loanterior, lapresentaciónde loscarote-noides disponibles en sus matrices oleosasnaturaleseslamejorformaparalaabsorcióny aprovechamiento de los principios activos.Una de lasmatrices oleosasmás importantede la industria de alimentos empleada comocolorante natural5,6ofortificante7esaquellaco-nocidacomooleorresinaextraídadelapáprikaen polvo (Capsicum annum L.),lacualesunamezcladecarotenosopigmentosrojosyama-rillos disueltos en triacilgliceridos (TAG). Losprincipalescarotenospresentesenlaoleorre-sinadepáprikaserepresentanenelgráfico18.

β-caroteno Criptoxantina

Violoxantina Capsantina

Capsorrubina

Gráfi co 1. Estructuras de los principales carotenos presentes en la páprikaFuente:NAGY,V., et al.9

Latecnologíadeextracciónporfluidossuper-críticossurgecomounaalternativaparalaob-tencióndelaoleorresinadepáprikaydeestaformasustituirmétodosconvencionalesdeex-tracciónsólido-líquidosoxhlet,queactualmen-tesonrestringidosenvariospaíses,debidoala

residualidaddelossolventesempleadoscomohexano,éterdepetróleo,acetatodeetilo,entreotros,quesonaltamentetóxicos10.

ExistenvariosestudiosquereportanelempleodeFSC-CO2para laextracciónde laoleorre-

Aplicacióndelapáprikaextraídaporfluidossupercríticosymicroencapsuladaporspray-dryingenunproductoembutido...

90

sinadepáprika,enlosquesehanvariadolascondiciones de presión que van en un rango entre137.9-482.6baresconelfindeverlase-lectividad de extracción de acuerdo con la po-laridaddeloscompuestos;Jarén-Galányotrosemplearonco-solventescomoetanolyaceto-naparaaumentarelrendimiento11.Gnayfeed,DaoodyBiacsestudiaronelefectodelavaria-cióndelapresiónydelatemperaturaalmismotiempo,yencontraronmayorsolubilidaddeloscarotenos responsables de la fracción roja amayorpresiónytemperatura12.Finalmente,Gilyotrosevaluaronlaoptimizacióndelascondi-cionesdeextracciónenfuncióndelavariacióndelapresióndelatemperaturaydelacalidaddelcolordelproductoobtenido,yencontraronquelaextracciónpermitiólaconservacióndelα,β-carotenopresenteenlapáprikayunaac-tividad antioxidante representativa13.

Apesardelosavancesenlosmétodosdeex-traccióndelaORP,existenaspectostécnicosdeintroducciónadiferentesmatricesalimenta-riasofarmacéuticasqueporsuspropiedadesfisicoquímicas (inestabilidad de los compues-tos responsables del color, baja solubilidad,altaviscosidad)aúnnosehanresueltoyquedesersolucionadospodríanampliaraúnmáslos mercados nacionales e internacionales,tantoeneláreade losalimentoscomoen lafarmacéuticayenlacosmética.

Una de las alternativas de transformación dela ORP es la microencapsulación por spray-drying,lacualpermiteconvertirlaoleorresinaenmaterialfinamentegranulado,soluble,estable,de fácilmanejo,almacenamientoy transporte,yademás,conlaventajadeevitarelcambioenlas característicasorganolépticas causadoporinteraccionesconfactoresexternosymejoran-doasílosprocesosdebiodisponibilidaddeloscompuestosbioactivosofuncionales14-16.

Conbaseenloanterior,sedefiniócomoobjetivodeestetrabajodeinvestigaciónevaluarlaefec-tividad,en términosde lacapacidad colorante

sobreunproductocárnicoembutido,delaORPobtenidaporfluidossupercríticosycomparadaconlaORPmicroecapsuladaporspray-drying.

Materiales y métodos

Materiales

La páprika en polvo fue suministrada por laempresaC.I.QuímicaAromáticaAndinaS.A.LosreactivosempleadosgradoanalíticofueronmarcaMerckyeldióxidodecarbonodel99.5%,suministradoporlaempresaCRYOGAS.

Métodos

Tratamiento preliminar de la materia prima. Lapáprikaseca(máximo8%dehumedad)fuealmacenadaenunlugarsecoantesdeserin-corporada en el proceso productivo. El trata-miento preliminar de la materia prima fue lareduccióndepartículasenunmolinodepinesT-17ytamizajeconunamalla40(20-30mesh)hastallegaraunagranulometríade500µm.

Caracterización de la materia prima.Lacali-daddelamuestramolidafueverificadaporlosanálisis bromatológicos (grasa, cenizas, hu-medadyproteína)ymicrobiológicos(aerobiosmesófilos,recuentodemohosylevaduras,co-liformes, salmonella) bajo los procedimientosestablecidosporlaAOAC17.

Extracción de la oleorresina con CO2 super-crítico a escala semi-industrial. La extrac-ción se realizó en un equipo semi-industrial,marcaGuangzhouWeiyaEconomicTrainingCoLtda.,elcualconstadedosseparadores,conunacapacidadde12Lyunacolumnadese-paraciónde4L.

Laextracciónserealizóconbaseenlascon-dicionesóptimasrecomendadasporGilyotrosen2010,quesedescribenenlatabla118:


91

Evaluación del color de la oleorresina de páprika por grados ASTA. La calidad,entérminos de color de la oleorresina, está de-terminada por la relación de los compuestosresponsablesdel coloramarillo (b-caroteno+b-criptoxantina+capsoluteina+zeaxantina+violaxantina) y rojo (capsantina + capsorubi-na)yseevaluóporelmétododeGradosASTAdescritoporMínguez-Mosquerayotros19

Identificación de α, β-carotenos. La identi-ficación de los carotenos se realizó según elmétodomodificadodeCollera-Zuñigayotros.El análisis se realizó por HPLC-DADAgilent;laseparaciónserealizóenunacolumnaYMCJ´SphereODSde250x4,6mmx4µmdediáme-tro de partícula, de acuerdo con el gradienteconacetona:aguade75:25(20min)yde90:10(5min.);despuésde15minutosmássevolvióalascondicionesiniciales,paraunacorridafi-nal de 40min.El caudal de la fasemóvil semantuvoconstantea1mL/min.Elvolumendeinyeccióndelamuestrafue20μL.Laidentifi-cacióndeloscompuestosserealizómediantela información proporcionada por sus espec-tros y comparados con el perfil del pimentóncomoreferencia,a452nmyeltiempodere-tención del pico correspondiente al estándar de α, b-carotenoinyectadopreviamente20.

La preparación de lamuestra consistió en laextracciónde0.1gdemuestraconunarela-ción de solventes de hexano: acetona:alcohol absoluto: tolueno (10:7:6:7), respectivamente,alaqueluegofueadicionadaunasolucióndeKOHal40%;posteriormente,serealizólasa-ponificaciónencalientea56°Cdurante20min.Lamezcla se dejó enfriar a temperatura am-bienteenuncuartooscuroduranteunahora.Pasadoeste tiempo,se leadicionaron30mLdehexanoy seaforóhasta100mLconuna solucióndeNa2SO4al10%;despuésdela agi-

taciónsedejóreaccionarduranteunahorahas-taobtenerdosfases.Lafasesuperiorseempleópara el análisis21.

Microencapsulación por spray-drying. Fue-ron homogenizados 40 g de ORP con unamezcladeencapsulantescompuestapor25%demaltodextrina(10equivalentesdextrosa)y75%dealmidónmodificado(Capsul®),enunarelación 1: 10ORP: encapsulantes, respecti-vamente,hastaalcanzarunasoluciónde30°Brix.Elalmidónmodificadofuehidratadopre-viamentedurante12h.CadapreparaciónfuehomogeneizadaconunUltraturrax IKAT50a6400rpmpor5min.

Lassolucionesfueronalimentadasaunequi-podesecadoporaspersiónMiniBuchiB-290.Latemperaturadeinyecciónfue180±2°CydeTsalida90±5°C,el flujodeaire, lavelocidadde alimentación y la presión de atomizaciónfueron600L/h,15mL/miny35psi,respectiva-mente,paraambosagentesencapsulantes.

Determinación de la eficiencia de la mi-croencapsulación. El rendimiento se siguiósegúnelmétododeFagenetal.Elporcentajedeoleorresinaentrapadasedeterminó lavan-do10mgdeoleorresinacon0.5mLdeetanolabsolutoyfiltradoenunpapeldefiltroWhat-manN°1;elresiduosólidofuedisueltoenclo-roformo y agitado en un sonicador durante 5minutos;lasoluciónresultantefueleídaenunespectrofotómetroJenway,a460nm22.

Estabilidad de la oleorresina entrapada den-tro de la microcápsula.Setomaronmuestrasentresmomentos(1,15díasy30días)ysecalculó el porcentaje de retención del analitopormediodelasiguienteecuación:

%Retención=(Abs(460nm)/Abs(t=0))x100(2)

Tabla 1. Condiciones del equipo para la extracción por fluidos supercríticos de la ORP

Parámetro ValorCantidaddemateriavegetal(páprikaenpolvo) 5.000g

Solvente Dióxidodecarbono,CO2

Presión 350BarTemperaturadelextractor1 60°CTemperaturadelextractor2 70°C

Fuente:elaboraciónpropia


92

Donde:Abs(460nm):absorbanciadelamuestraenlosdi-ferentestiempos(15díasy30días)

Abs(t=0):absorbanciaeneltiempocero

Segraficóelsemi-logaritmodelosporcentajesderetencióncontratiempo,afindedeterminarla constante de velocidad (k)de lapendientedel gráfico LN (% de retención entrapados omaterial microencapsulado contra el tiempoexpresadoendías).

Determinación del tamaño de la microcápsu-la. Laestructuraexternade lasmicrocápsulasobtenidas fueanalizadamediantemicroscopíadebarridoelectrónico(SEM).Lasmuestrasfue-ronpreviamenterecubiertasconorousandounequipodevacíoVarianVacuumEvaporatorPS10E (USA)yposteriormenteanalizadasenunmicroscopiodebarridoelectrónicoJEOLJSM-5950 LV (USA) operado a 15 kv de corrien-teeléctricaya25Padevacío.Las imágenesfueron obtenidas con una cámara Kodak 120T-MaxISO100filmacopladaalmicroscopio23.

Aplicación de la páprika en un producto embutido.Elproductoembutidoaevaluarfue

un chorizoquesepreparóconunaoleorresi-nacomercialcomoreferenciaparacompararlocon losembutidospreparadoscon laoleorre-sinaextraídaporFSCyotracon laoleorresi-namicroencapsulada.TantolaORPcomercialcomo la extraída por FSC se aplicaron a unnivel del 0,1% y la concentración de laORPmicroencapsuladaal1%,paraasegurarelmis-moaportedelaORP,yaquecadamicrocápsulaestápreparadaenunarelación1:10(ORP:encapsulantes)24.

Análisis de color en el producto embutido. Para la determinación de color del productoembutidosemidieronlascoordenadasL*,a*,b*,C*, h*,mediante el sistemaDigiEye ver-sión2.60,elcualcuentaconunacámaradigitalNikonD90.Elequipocapturaymidedigital-menteelcolorensucontexto,noaisladamen-te,talycomolopercibeelconsumidor.ApartirdelasvariablesL*,a*,b*sedeterminóelcam-biodecolor∆Econrespectoaunaoleorresinadepáprikacomercial,empleadacomoblanco,con la siguiente ecuación25:

(3)

Donde:


93

Diseño estadístico.Lacomparacióndelcolorde laoleorresinaextraídaporFSCymicroen-capsuladaconrespectoalaoleorresinacomer-cialserealizómedianteunanálisisdevarianzadedosfactores26.Elprimerfactorcomprendidoporuntratamientoconseisniveles(Oleorresinamicroencapsulada1,2y3,oleorresinaextraídapor fluidossupercríticos1,2 y3).El segundofactorevaluadofue lapartedelembutidodon-deseanalizóelcolor,enestecasofuerondosniveles(interiorysuperficie).Elvaloróptimodereferenciaesel∆Epróximoaunvalorcero“0”.Seempleóunniveldeconfianzadel95%yparadeterminar diferencias significativas se trabajóconunniveldepotenciadel80%.LosdatosseanalizaronpormediodelprogramaStatgraphicsCenturión, licencia amparada por la Corpora-ciónUniversitariaLasallista.

Todos losanálisis fueron realizadospor tripli-cado.

Resultados y análisis

Caracterización de la materia prima

Latabla2muestralosresultadosdelacarac-terizaciónfisicoquímicaymicrobiológicade lapáprikaenpolvo.

Deacuerdo con laResolución4241de1991delMinisteriodeSaluddeColombia,enlacualsedefinen lascaracterísticasde lasespeciaso condimentos vegetales y se dictan normassanitarias y de calidad de estos productos yde susmezclas27, los valores descritos en la


94

tabla2para lapáprikaenpolvocumplenconlosparámetrosestablecidosparaseremplea-

dacomomateriaprimaen laobtenciónde laoleorresinadepáprikacomocolorantenatural.

Tabla 2. Caracterización físico-química y microbiológica de la páprika en polvo

Análisis bromatológicoGrasa 11.96±(0.30)Cenizas 10.67±(0.07)Humedad 7.30±(0.20)

Proteína(%N) 2.36±(0.12)Proteína total 14.94±(0.77)

Análisis microbiológicoColiformesfecales Ausente(Máximo40)

Esporasclostridiumsulfitoreductor/g <100(Máximo1000)Bacilluscereus <100(Máximo1000)

Hongosylevaduras 100(Máximo5000)


Oleorresina de páprika

La oleorresina de páprika industrialmente esobtenida,porun lado,porextracciónconven-cionalSoxhletconsolventesorgánicos,comohexano,éterdepetróleo,acetatodeetilo,en-treotros;porotrolado,laextracciónporfluidossupercríticos es una de las tecnologías másempleadasactualmenteporlasbondadesquepresentaalnodejarresiduosdesolventestó-xicos,nopermitidosen lamayoríadepaísesparamateriasprimasalimentarias28.

Las principales ventajas de la extracción porsoxhlet consisten en el rendimiento y el bajocosto de producción, razones por las cualesenelsectorproductivoesmásempleado,peroestaconcepciónhaidocambiandoenlosúlti-mostiemposporlatendenciadelosconsumi-doresdeadquirirproductosnaturales,inocuosyensudefectoconpropiedades funcionales;de allí que la extracción por fluidos supercrí-ticos para la obtención de la oleorresina depáprika haya aumentado como remplazo decolorantes rojos y anaranjados artificiales,comoalternativaparacubrirdemaneraacele-radaunmercado importante comoel deMé-xico,queimportaalrededorde6225ton/anualy en general, el 50%delmercadodisponiblede laORP que está cubierto porAlemania yEEUU.Esteúltimoimporta261,3tndesdeEs-paña (4%)y la India (36%),paísesqueusan

tecnologíascompetitivasdeproducciónmáslim-pia,comolaextracciónporfluidossupercríticos29.

Conelfindeavanzarenunapropuestacom-petitivaenelsectordelasoleorresinas,espe-cialmenteparaColombia yLatinoamérica, sellevóacabolaextraccióndelaoleorresinadepáprikaobtenidaaescalasemi-industrialbajolas condiciones optimizadas recomendadasporGil,etal.,en201013,yquepresentanunascondicionesde rendimientoy coloren launi-dad de referenciaGradosASTA, con valorescomercialmentecompetitivos,comosemues-tranenlatabla3.

Comosepuedeobservarelporcentajederen-dimientoseencuentradentrodelosdatosre-portadosenestudiosanterioresyseacercanalosobtenidospormétodosconvencionalesqueoscilanentre12y16%32.

Con respeto a losGradosASTA, los valoresobtenidosseencuentranpordebajodelosre-portadosporestudiosanterioresylaORPco-mercialdereferencia,aunqueentérminosdecalidadesimportanteverificarlapresenciadeloscompuestosbioactivos,comoelβ-caroteno,elcualnoseesterificadurantelamaduraciónyalobtenerselaORPporFSC,esposiblecon-servar su propiedad antioxidante33.

En el gráfico 2, semuestran los cromatogra-masdelaORPcomparadaconpimentón.


95

Tabla 3. Valores obtenidos experimentalmente a escala semi-industrial del rendimiento y Grados ASTA de la ORP extraída por FSC,

comparada con valores comerciales y reportados previamente

Ítem evaluado Oleorresina extraída por FSC Patrón de referencia* Estudios realizados

Rendimiento 14.6±(0,9) Noreportado 11,5%(Daoodyotros,2002)16%Yaoyotros(1994)30

GradosASTA 716,3±(5) 1890,5±(4,6) Entre1463±(30)y3621±(52)31

*Oleorresinacomercialextraídapormétodosconvencionales

αybcaroteno

Comosemuestraenelgráfico2,lapresenciadeαyβcarotenosessuperioralacomparadaconelpimentón.Lapresenciadeβ-carotenoscobró importancia ya que está relacionadacon la capacidad antioxidante, en este casodelaoleorresina,comoloreportanGilyotrosen201013 (ABTS:4500±2100expresadoenųmoltrolox/100gextractodeoleorresina),bajocondicionessimilares.

Oleorresina microencapsulada

LaconservacióndelcolorydelapresenciadecarotenosenlaORP,eneltiempopuedeverseafectadaporfactoresexternoscomolapresen-cia de oxígeno, la humedad alta, el contacto

conmaterialesmetálicosolaincorporacióndelaoleorresinacomoaditivoenmatricesalimen-ticiasmáscomplejas;porconsiguiente, lami-croencapsulación es una opción para extender lavidaútil,entérminosdecolor34.

Por loanterior, laORPobtenidaporFSC fuemicroencapsuladasecadaporaspersión,comouna opción industrial para prolongar la vida útil ymejorar la incorporacióndel coloranteaunproductoalimenticio.

LaefectividaddelamicroencapsulacióndelaORPseverificópormediodelporcentajedelaORPentrapada (86%) con respectoa la quese cuantificó en la capa externa delmaterial

Gráfico 2. Cromatograma de la ORP comparada con pimentónFuente:Elaboraciónpropia


96

encapsulante(12%).Estosvaloresfueroneva-luadoseneltiempoencondicionesdehume-dadytemperaturadel trópico.Enelgráfico3semuestralarepresentacióndelosdatosob-tenidos por el seguimiento del porcentaje deefectividaddelamicroencapsulación.

Enlagráfica3sepuedeobservarquelaoleo-rresinamicroencapsuladaesmásestableque

laoleorresinasinencapsular,siguiendounaci-néticadeprimerorden35.

En la foto 1 semuestra lo obtenido porme-diodelmicroscopioelectrónicodebarrido.Secorroboró la microencapsulación de la ORPcon un tamañode partícula óptimoparame-jorar la solubilidad del colorante en matricescomplejas.

Gráfi co 3. Cromatograma de la región de los carotenos (15-30 min) comparando pimentón (trazo azul) y páprika (trazo rojo)

Fuente:Elaboraciónpropia

Foto 1. Microscopia de barrido electrónico de la ORP microencapsuladaFuente:elaboraciónpropia

A partir de la verificación de la microencap-sulación de la ORP, en una relación 1:10(oleorresina:encapsulante), como alternativaparamejorar su estabilidad, se continuó con

laaplicaciónenunembutidocárnicoparaeva-luarsucapacidadcoloranteycompararlaconlaoleorresinaobtenidaporFSCobtenidaaes-calasemi-industrial.


97

Aplicación de la ORP a un producto cárnico embutido

Laoleorresina de páprika es aplicada a dife-rentes productos alimenticios, como salsas,queso cheddar, snacks y productos cárnicosembutidos;enlaformulacióndeestosúltimosesdondemásseaplica laORPparaaportarcolor;porestarazónseescogióelchorizo,elcualesunembutidooriginarioytípicoespañol

extendidoalatinoamérica,queseelaboraconcarnepicadaygrasadecerdo36.

Porloanterior,elcolorfueevaluadocualitativaycuantitativamenteenelproductocárnicoembu-tido.Acontinuaciónsemuestran lasfotografíasobtenidasde lasuperficieydel interiordelpro-ductocárnicoembutido(chorizo),preparadoconlaoleorresinadepáprikaobtenidaporFSC(O1,O2yO3),laORPmicroencapsulada(M1,M2yM3)ydelpatróndereferencia(ORPcomercial).

Foto 2. Color de la superfi cie e interior de un producto cárnico embutido preparado con oleorresina de páprika extraída por FSC (O1, 02, 03) y ORP microencapsulada

(M1, M2, M3) y con oleorresina comercial (patrón)Fuente:elaboraciónpropia

M1 01

M2 02

M3 03

Patrón


98

La relación de la apariencia del color de loschorizosfueevaluadaporlasvariablesL*,a*,b*,C,h,paradeterminarel∆Econrespectoalpatrón(ORPcomercial).Lovaloresdel∆Esemuestranenlatabla4.

De los resultadosseobservaunmayor valorde lacoordenadadecolora*,correspondien-tealacromaticidadrojaenlasmuestrasdelaoleorresina extraída por FSCque en laORPmicroencapsulada, pero ambas con un valormenorqueelpatrón.

Con relación a la luminosidad (L*), el patrónpresentó valores menores de acuerdo conlos chorizos codificados como 01, 02 y 03.

La diferencia entre la capacidad de propor-cionarcolordelaORPextraídaporFSCymi-croencapsulada se evaluó estadísticamenteporunanálisisdevarianza(tabla5),enelquesepuedeobservarquelasdiferenciasentrelosdos factores evaluados (DE y el lugar dondefue evaluado el color en el producto cárnico)ysusinteraccionessonsignificativas(p<0,05).

Enelgráfico4sepuedeobservarcómoeltra-tamiento que presenta elmenor valor enΔΕeslaoleorresina3enelinterior;respectoalasuperficie,sepuedeobservarcómo los trata-mientosoleorresina1,2y3nopresentandife-renciassignificativasysonlosquereportanelmenorvalor.

Tabla 4. ∆E en función de las variables de color L*, a*, b* evaluados para la O1, 02, 03, M1, M2, M3 con respecto a la oleorresina comercial

Muestras Coordenadas de color superficie Coordenadas de color interiorL* a* b* ΔE L* a* b* ΔE

Patrón (oleorresina comercial)

60,63 34,29 43,49 58,09 31,1 36,85 61,92 30,55 38,15 56,89 31,48 37,1860,16 34,2 44,15 59,76 30,79 37,1762,88 30,73 37,54 59,94 31,49 37,42

ORPMicroencapsulada1(M1)

70,92 16,13 26,04 11,30 64,32 21,88 31,09 6,5869,62 16,73 26,78 10,35 64,5 22,61 31,93 6,4570,8 17,54 27,68 11,97 64,04 22,59 30,65 6,1569,82 17,55 26,32 10,19 65,27 21,99 31,78 7,16


70,92 16,13 26,04 11,30 64,32 21,88 32,09 6,6269,92 16,73 26,78 10,50 64,5 22,61 31,93 6,4570,8 17,54 27,68 11,97 64,04 22,59 30,65 6,1569,82 17,55 26,32 10,19 65,27 21,99 31,78 7,16


67,61 23,77 31,67 6,63 62,25 26,47 36,17 3,9867,11 23,68 32,27 6,29 62,72 26,55 36,19 4,2869,18 22,46 32,02 7,90 63,39 27,37 35,8 4,4966,62 23,62 32,24 6,02 63,02 25,91 34,74 4,54

Oleorresina1(O1)

66,07 27,07 36,94 4,57 61,68 25,87 27,77 4,7265,58 26,99 37,53 4,27 62,49 27,29 31,4 4,0865,44 28,38 39,78 3,95 62,5 27,31 30,77 4,2366,21 27,78 40,21 4,73 61,56 27,2 28,84 4,29

Oleorresina2(O2)

67,68 25,9 34,31 6,01 62,58 25,9 31,6 4,2762,15 29,96 44,07 2,71 52,48 27,27 32,03 6,1966.07 27,07 36,94 4,57 64,1 28,23 32,92 4,9966,22 25,71 33,43 5,17 64,38 27,57 33,34 5,22

Oleorresina3(O3)

67,48 25,13 34,55 6,03 61,88 28,52 33,71 3,1567,36 26,54 36,18 5,59 61,22 27,71 34,1 2,7563,59 28,11 34,78 3,00 62,16 27,87 34,75 3,3966,43 28,53 39,2 4,57 62,83 28,68 34,36 3,82


99

Tabla 5. Análisis de varianza

Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-PParte(superficieointerior) 49,3051 1 49,3051 81,43 0,0000Tratamiento 187,796 5 37,5593 62,03 0,0000Parte*Tratamiento 44,0239 5 8,80478 14,54 0,0000Residuo 21,7981 36 0,605504Total(corregido) 302,924 47

r2=92,80%


Gráfi co 4. ΔΕ vs Tratamiento, Intervalos LSDFuente:elaboraciónpropia

Conclusiones

Laoleorresinadepáprikaextraídaporfluidossupercríticosaescalasemi-industrialpresentó,por un lado, un rendimientodentrodel rangoreportado por estudios previos a escala piloto opormétodosconvencionales;porotro lado,losgradosASTAestuvieronpordebajodelosevaluados para una ORP comercial extraídapormétodosconvencionales,perose identifi-

cólapresenciadea,b-carotenoscomovaloragregado.

Laevaluacióndelcolorenunproductocárni-coembutidocomoelchorizoenpresenciadeoleorresina extraída por fluidos supercríticostuvounamenordiferenciaconrespectoaco-lorproporcionadoporlaoleorresinacomercial,tantoenlasuperficiecomoenelinterior,sien-do laoleorresinaO3 lademejorefectoenel


100

interior.Elcolorproporcionadopor laoleorre-sinamicroencapsuladaenel chorizo sealejadelosvaloresdereferencia,peropresentóunamayorestabilidadencondicionesdehumedadytemperaturaextremacomparadaconlaORPextraídaporFSC.Porloanterior,serecomien-da para futuras aplicaciones aumentar la do-sificación de la ORP microencapsulada paraalcanzarelnivelempleadocomercialmenteenproductoscárnicosembutidosyaprovecharlaventajadeestecomocolorantenaturalyconpresenciadecompuestosbioactivos.

Referencias bibliográficas

1. STAHL,W.ySIES,H.Antioxidantactivityofca-rotenoids. En:MolecularAspects ofMedicine.2003.Vol.24,p.345–351.

2. SOUTHON, S. & FAULKS, R. Predicting thebioavailabilityofantioxidants in food: thecaseof carotenoids. En:Antioxidants in food. Nor-wich,UK:WoodheadPublishingLtda,2001.

3. FAULKS,R.M.;et al.Absorptionofalltransand9-cisb-caroteneinhumanileostomyvolunteers.En:Clin.Sci.1997.Vol.93,p.585–591.

4. OLSON,J.A.Absorption,transportandmetab-olismofcarotenoids inhumans.En:PureandApplied Chemistry Biochemistry and Biophys-ics.1994.Vol.301,p.217-223.

5. MÍNGUEZ-MOSQUERA, M. I.; et al. ColorQuality in Paprika. En: J. Agric. Food Chem.1992.Vol.40,p.2384-2388.

6. MÍNGUEZ-MOSQUERA, M. I y HORNERO-MÉNDEZ, D. Separation and Quantificationof the Carotenoid Pigments in Red Peppers(Capsicum annuum L.),Paprika,andOleoresinbyReversed-PhaseHPLC.En: J.Agric.FoodChem.1993.Vol.41,p.1616-1620.

7. RUTKOWSKA,J.&STOLYHWO,A.Applicationofcarbondioxideinsubcriticalstate(LCO2)forextraction/fractionationofcarotenoidsfromredpaprika.En:FoodChemistry.2009,p.745–752.

8. BRITTON, G. Carotenoids. En: Methods inPlantBiochemistry.1991.Vol.7,p.473–518.

9. NAGY, V.; et al. Carotenoid Isolated from theFruitsofYellowPaprika(Capsicumannuumvar.lycopersicumflavum).En:TetrahedronLetters.2007.Vol.17,p.9012-9014.

10. GIRALDOROJAS,Francisco;et al.Compara-cióndemétodosdeextraccióndeoleorresinade páprika (Capsicumannuum L.)convenciona-lesconunatecnologíaamigablealmedioam-

biente.En:Producción+Limpia.2009.Vol.1,p.17-26.

11. JARÉN-GALÁN, M.; PÉREZ-GÁLVEZ, A &MÍNGUEZ-MOSQUERA,M.I.Predictionofde-coloration in paprika oleoresins.Application tostudies of stability in thermodynamically com-pensated systems. En: J. Agric. Food Chem.1999.Vol.47,p.945-951.

12. GNAYFEED, M. H.; et al. Supercritical CO2 and subcritical propane extraction of pungentpaprika and quantification of carotenoids, to-copherols, and capsaicinoids. En: Journal ofAgriculturalandFoodChemistry.2001.Vol.49,p.2761-2766.

13. GIL,Maritza;et al.Obtencióndelaoleorresinadepáprikapormediodetecnologíasemergen-tesenColombia.Unejemplode la innovaciónde producto. En: Perspectivas y avances deinvestigación.Caldas:ArtesyLetras,2010,p.417–449.(SerieLasallistadeInvestigaciónyCiencia)

14. YÁÑEZ,J.;et al.Aplicacionesbiotecnológicasde la microencapsulación. En:Avance y Per-spectiva.2002,p.314-319.

15. DESAI,K.&PARK,H.Recentdevelopmentinmicroencapsulation of foods ingredients. En:DryingTechnology.2005,p.1361–1394.

16. RODRÍGUEZ-HERNÁNDEZ, G.; et al. Spray-dryingofcactuspearjuice(Opuntiastreptacan-tha): Effect on the physicochemical propertiesofpowderandreconstitutedproduct.En:DryingTechnology.2005,p.955–973.

17. AOAC.officialMethodsofAnalysisofAOACIn-ternational.18thEd.AssociationofOfficialAna-lyticalChemists.Gaithersburg:AOAC,2007.

18. GIL,Maritza;et al.Obtencióndelaoleorresinadepáprikapormediodetecnologíasemergen-tesenColombia.Unejemplode la innovacióndeproducto.Opcit.,p.417–449.

19. MÍNGUEZ-MOSQUERA, María Isabel yPÉREZ-GÁLVEZ, P. Color Quality in PaprikaOleoresins.En:J.Agric.FoodChem.1998.Vol.46,p.5124-5127.

20. COLLERA-ZUÑIGA,Ofelia;et al.Comparativestudyofcarotenoidcomposition in threemexi-canvarietiesofCapsicumannuumL.En:FoodChemistry.2005.Vol.90,p.109–114.

21. AOAC.OfficialMethod970.64.CarotenesandXanthophyllsinDriedPlantMaterialsandMixedFeeds.En:AOACIntl,officialMethodsofAnaly-sisofAOACInternational.18thEd.Associationof Official Analytical Chemists. Gaithersburg:AOAC,2007.


101

22. FAGEN,H.J.;KOLEN,E.P.&HUSSONG,R.V. Spectrophotometer method for determingpiperineinoleoresinofblackpepper.En:Jour-nalofAgricultural&FoodChemistry.1955.Vol.3,p.860-862.

23. GOLDSTEIN, J. Microscopía electrónica debarridoymicroanálisisde rayosX. AcademicKluwer/PublishersPleno(2003).

24. HUI,Y.H.Cienciaytecnologíadecarnes.Méxi-co:Limusa,2006.634p.

25. LINDBLOOM, Bruce Justin. Revised Mon.,2 Feb. 2009 18:31:41 UTC URL: http://www.brucelindbloom.com[Consultado01/12/2012].

26. LEWIS,G.A. yMATHIEU,D.PharmaceuticalExperimentalDesign.NewYork:MarcelDekkerInc.,1999,p.498.

27. COLOMBIA.MINISTERIODESALUD.Resolu-ción 4241 de 1991, en la cual se definen lascaracterísticasde lasespeciasocondimentosvegetales y se dictan normas sanitarias y decalidaddeestosproductosydesusmezclas.Bogotá:ElMinisterio,1991.

28. GIRALDOROJAS,Francisco;et al.Compara-cióndemétodosdeextraccióndeoleorresinade páprika (Capsicumannuum L.)convenciona-lesconunatecnologíaamigablealmedioambi-ente.Opcit.,p.17-26.

29. ESQUIVEL, L. El consumo de chile creceen el mundo a pasos acelerados. Descu-

bre cómo aprovechar esta expansión y em-prender en un negocio a escala global. 2011.http://www.soyentrepreneur.com/home/in-dex.php?p=nota&idNota=4832 [Consultado 18.04.2011].

30. DAOOD, H. G.; et al. Extraction of pungentspice paprika by supercritical carbon dioxideandsubcriticalpropane.En:JournalofSuper-criticalFluids.2002.Vol.23,p.143–152.

31. MÍNGUEZ-MOSQUERA,M.I.;JARÉN-GALÁN,MyGARRIDO-FERNÁNDEZ,J.ColorQualityinPaprika.Opcit.,p.2384-2388.

32. GIRALDOROJAS,Francisco;et al.Compara-cióndemétodosdeextraccióndeoleorresinade páprika (Capsicumannuum L.)convenciona-lesconunatecnologíaamigablealmedioambi-ente.Opcit.,p.17-26.

33. GIL,Maritza;et al.Obtencióndelaoleorresinadepáprikapormediodetecnologíasemergen-tesenColombia.Unejemplode la innovacióndeproducto.Op.cit.,p.417–449.

34. REINECCIUS,G.A. Spray drying of food fla-vors.En:RischSJ,ReinecciusGA,editors.Fla-vor encapsulation. Washington: Amer. Chem.Soc.,1988.p.55-66.

35. SHAIKH,J.;BHOSALE,R.,ySINGHAL,S.Mi-croencapsulationofblackpepperoleoresin.En:FoodChemistry.2006,p.105-110.

36. HUI,Y.H.Cienciay tecnologíadecarnes.Opcit.,634p.


aplicación de la páprika extraída por fluidos supercríticos y

Documents