I. DATOS GENERALES

I.1 Título

“EFECTO DE AGENTE ENCAPSULANTE Y TEMPERATURA DE SECADO EN UN ZUMO A BASE DE MANGO (Mangifera

Indica) Y MARACUYA (Passiflora Edulis) MEDIANTE ATOMIZACIÓN EN LA RETENCIÓN DE LA VITAMINA C”

I.2 Equipo investigador

Autores: Chumpitaz Ayala Lizardo Raul Gamarra Corman Eli Jairo

Asesor:

…………………….

I.3 Facultad a la que pertenece

Facultad de IngenieríaEscuela Agroindustrial

I.4 Fecha proyectada de la investigación

Inicio : 17 de Abril 2014Término: 25 de setiembre del 2015

I.5 Área y línea de desarrollo de la investigación

Área Industria de la Producción de la Conservación de Fruta y Área Tecnológica.

I.6 Tipo de investigación

Experimental - Aplicada

1

I.7 Lugar de ejecución del proyecto

Laboratorio de Investigación y desarrollo de nuevos Productos Agroindustriales de la Escuela de Ingeniería Agroindustrial de la U.N.S.

Laboratorio de Composición Bioquímica de los Alimentos Agroindustriales de la Escuela de Agroindustrias de la U.N.S.

I.8 Descripción general del proyecto

El presente proyecto tiene la finalidad de evaluar el efecto de la interacción de dos tipos de coadyuvantes de secado por atomización; maltodextrina y goma arábiga en la calidad del polvo deshidratado a partir de la pulpa de maracuyá y mango. De esta manera se determinará cuáles son las concentraciones de los coadyuvantes de secado para mantener la mayor cantidad de sus propiedades nutritivas y organolépticas.

Nº

Actividades Abril Mayo Junio Julio Agosto Setiembre1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1 Revisión bibliográfica

X x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

2 Definición del tema

x x

3 Elaboración y presentación del PTI

x X x x x x

4 Pruebas Preliminares

x x

8 Pruebas Definitivas x x x9 Tabulación y

análisis de resultados

x x x x x x x

10 Discusiones y conclusiones

x x x X

11 Elaboración y presentación del informe final

x x x x x x x

12 Revisión y sustentación de la tesis

x

I.9 Cronograma de actividades

2

I.10 Presupuesto

CÓDIGO PARTIDA SUBTOTAL TOTALBienes

Materia Prima

Materiales de Escritorio

Materiales de Laboratorio

Materiales de Limpieza

Otros

350.00

30.00

50.00

30.00

50.00

510.00

Servicios

Pasaje y Viáticos

Impresiones

Gastos de encuadernación

Otros

200.00

40.00

100.00

100.00

440.00

TOTAL 950.00

3

II. PLAN DE INVESTIGACIÓN

II.1 Antecedentes

Se han efectuado una revisión bibliográfica preliminar de los siguientes documentos:

“EVALUACIÓN DE LOS EFECTOS DEL SECADO POR ASPERSIÓN SOBRE LOS COMPUESTOS FITOQUÍMICOS-FUNCIONALES Y CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS EN ENCAPSULADOS DE ZARZAMORA (Rubus spp). Morales Guzmán J, Medina Torres M.G., Andrade Esquivel E. Guzmán Maldonado S.H., Hernández López, XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS. Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010 Guanajuato, Gto.

Se llegan a las conclusiones:

Al evaluar las variables que intervienen en el proceso de secado por aspersión afectan las características fisicoquímicas en los diferentes muestras siendo más significativas la temperatura de aire de entrada (°C) y la presión de aire de entrada ya que estas afecta la humedad e higroscopicidad pues de estas depende la estructura geométrica y tamaño de las partículas.

4

“ESTUDIO COMPARATIVO DE TRES SISTEMAS DE SECADO PARA LA PRODUCCIÓN DE UN POLVO DESHIDRATO DE FRUTA”, Adela María Ceballos Peñalozaa. Tesis de grado Magister en Ingeniería Química-Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales, octubre de 2008, concluye:

Los polvos de guanábana obtenidos por liofilización, aspersión y vacío en general presentaron características de sabor y aroma propias de la guanábana. Los polvos secados por aspersión tuvieron partículas muy finas a diferencia de los otros dos, factor que influyó grandemente en las propiedades estudiadas.

El secado de la pulpa de guanábana a pesar de tener maltodextrina, fue muy difícil en el secador por aspersión por el contenido de fibras largas, los cuales ocasionaron taponamiento de la boquilla, esto requirió adicionar otras operaciones como fueron filtrado y dilución de alimentación hasta el 10% de sólidos. Sin embargo en el secado se presentó mucha adherencia de la pulpa a las paredes de la cámara, generando grandes pérdidas de material y altos tiempos para la limpieza del equipo. La anterior condición se vio reflejada en los menores contenidos de fibra en el polvo final, altos tiempos de humectabilidad y en características como el color y la granulometría muy similares a la maltodextrina.

La humectabilidad de los polvos cambia grandemente con el tamaño de las partículas. Es la razón por la que se presentaron tiempos muy largos de humectación para los polvos secados por aspersión, en comparación con los liofilizados y los de vacío. Los polvos más finos se obtuvieron por aspersión y para los flujos de alimentación más altos.

Para la mayoría de los polvos de guanábana obtenidos, los contenidos de azúcar son altos y la humectabilidad baja. Se obtuvieron tiempos de humectación mayores de 1 min. en los polvos secados al vacío y mayores de 13 min. por aspersión.

Tesis “MICROENCAPSULACIÓN Y ESTABILIZACIÓN ENZIMÁTICA DEL JUGO DE CHIRIMOYA (Annona Cherimola Mill)”, Dr. Ramón Villanueva Arce, Dr. Jorge Yañes Fernández. Instituto Politécnico Nacional-Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología-2010. Concluye:

Las mejores condiciones de proceso obtenidas fueron de 160 °C de temperatura de entrada con el cual se obtuvo un mayor rendimiento .las variables de respuesta utilizadas fueron (acidez titulable , azucares (reductores y totales), pectina, pH, solidos solubles totales, vitamina C y rendimiento, se

5

vieron afectados por la temperatura, adición de complejos enzimáticos y adición de antioxidantes.

“PHYSICAL PROPERTIES OF SOURSOP (ANNONA MURICATA) POWDER PRODUCED BY SPRAY DRYING”, Khaidatul Hasni Bte Mohamad Alias. Faculty of Chemical and Natural Resources Engineering Universiti Malaysia Pahang. Concluye:

Las variables independientes fueron: temperatura del aire de entrada (160-190 ° C) y la concentración de maltodextrina (10-25% de los sólidos totales de los de la pulpa de guanabana). El contenido de humedad, higroscopicidad, rendimiento del proceso, la solubilidad y disolución se analizaron como respuestas. Contenido de humedad en polvo y el rendimiento del proceso se vieron afectados positivamente por la temperatura del aire de entrada que está directamente relacionada con el calor y transferencia de masa. Rendimiento del proceso también fue influenciado negativamente por la concentración de maltodextrina. La higroscopicidad del polvo disminuyó con el aumento de la concentración de maltodextrina la y la disminución de la temperatura. Los polvos con bajo contenido de humedad eran más higroscópico, que se relaciona con el mayor gradiente de concentración de agua entre el producto y el aire circundante. El resultado muestra la óptima condiciones de temperatura de entrada del aire es 170°C, mientras que para la concentración de maltodextrina es 10%.

II.2 Marco Teórico

“APLICACIONES BIOTECNOLÓGICAS DE LA MICROENCAPSULACIÓN”, J. Yáñez Fernández, J.A. Salazar Montoya, L. Chaires Martínez, J. Jiménez Hernández, M. Márquez Robles y E. G. Ramos Ramírez J. XXX Aniversario de Biotecnología y Bioingeniería publicado Septiembre-octubre de 2002.

Nos dice acerca de la encapsulación:

La encapsulación es un proceso mediante el cual ciertas sustancias bioactivas sabores, vitaminas o aceites esenciales) son introducidas en una matriz o sistema pared con el objetivo de impedir su pérdida, para protegerlos de la reacción con otros compuestos presentes en el alimento o para impedir que sufran reacciones de oxidación debido a la luz o al oxígeno. Una ventaja adicional es que un compuesto encapsulado se liberara gradualmente del compuesto que lo ha englobado o atrapado y se obtienen productos alimenticios con mejores características sensoriales y nutricionales.

6

Existe una amplia variedad de materiales para cobertura que pueden ser usados para encapsular ingredientes alimentarios, donde se incluyen aceites hidrogenados, ceras, maltodextrinas, almidones y gomas. El uso de goma arábiga como matriz encapsulante es común debido a sus características de viscosidad, solubilidad y emulsificación. Las dextrinas son formadas por el calentamiento de almidón, en presencia de ácido o base, formando polímeros con alto grado de ramificación; comparadas con almidones no modificados, se mejoran sus características de solubilidad y viscosidad. Las maltodextrinas son obtenidas a partir de una hidrólisis parcial del almidón de maíz por vía ácida o enzimática; los polímeros de glucosa producidos pueden variar en longitud y en peso molecular; sus viscosidades son inferiores a las de la goma arábiga y no presentan grupos lipofílicos, por lo que sus propiedades emulsificantes son pobres. Sus ventajas incluyen sabor tenue, es posible su uso a altas concentraciones de sólidos y mejoran la vida de almacenamiento de aceites esenciales de cítricos; mezclas de sólidos de maíz, maltodextrinas y almidones modificados permiten un encapsulamiento óptimo.

MangoEl mango está reconocido en la actualidad como uno de los 3 ó 4 frutos tropicales más finos. Ha estado bajo cultivo desde los tiempos prehistóricos. Las Sagradas Escrituras en Sánscrito, las leyendas y el folklore hindú 2.000 años a.C. se refieren a él como de origen antiguo, aun desde entonces. El árbol de mango ha sido objeto de gran veneración en la India y sus frutos constituyen un artículo estimado como comestibles a través de los tiempos. Aparentemente es originario del noroeste de la India y el norte de Burma en las laderas del Himalaya y posiblemente también de Ceilán.El mango está distribuido por todo el sureste de Asia y el archipiélago Malayo desde épocas antiguas. Se le ha descrito en la literatura china del siglo VII como un cultivo frutal bien conocido en las partes más cálidas de China e Indochina. La temprana prominencia del mango en su tierra nativa sale a la luz por el hecho de que Akbar, el gran Moguel de la India del siglo XVI, tenía un huerto conteniendo 100.000 árboles de mango.Los españoles introdujeron este cultivo a sus colonias tropicales del Continente Americano, por medio del tráfico entre las Filipinas y la costa oeste de México por los siglos XV y XVI. Jamaica importó sus primeros mangos de Barbados hacia 1782 y las otras islas de las Indias Occidentales, al principio del siglo XVII. Los mangos fueron llevados de México a Hawai, en 1809, y a California, alrededor de 1880, mientras que la primera plantación permanente en Florida data de 1861.Los frutos del mango constituyen un valioso suplemento dietético, pues es muy rico en vitaminas A y C, minerales, fibras y anti-oxidantes; siendo bajos en calorías, grasas y sodio.

7

Su valor calórico es de 62-64 calorías/100g de pulpa. En el cuadro 1, se muestra el valor nutritivo del mango en 100 g de parte comestible. Cuadro 1. Composición químico proximal del mango

Componentes Valor por 100 g de porción comestible

Agua (g) 81.8Carbohidratos (g) 16.4Fibra (g) 0.7Vitamina A (U.I) 1100Proteínas 0.5Acido ascórbico (mg) 37Fósforo (mg) 14Calcio (mg) 10Hierro (mg) 0.4Grasa (mg) 0.1Niacina (mg) 0.04Tiamina (mg) 0.04Riboflavina (mg) 0.07

Fuente: Collazos et al (1996).

Maracuyá

El maracuyá pertenece a la familia Passiflorácea, nativa de la América

Tropical. Hay más de 400 especies de Passiflora y más 50 de estas especies

son comestibles. Sólo los frutos de color púrpura (Passiflora edulis) y de color

amarillo (Passiflora edulis, Flavicarpia Degener) se cultivan comercialmente

(Jagtiani, et al., 1988).

2.1.4.1 Características del maracuyá

El fruto de Passiflora edulis es redondo u ovalado, de 50 – 55 mm de

diámetro con una piel púrpura oscura cuando está maduro. La piel es

dura y cerca de 3 mm de grosor. La pulpa interior es amarilla – rojiza y

8

contiene cerca de 150 semillas negras rodeadas de un arilo jugoso

(Calzada, 1970).

Passiflora edulis  var. Flavicarpia Degener difiere del púrpura ya que

tiene el fruto más grande, con una corteza de color amarillo; una pulpa

ácida más aromática y semillas café más grandes.

La parte comestible del fruto es de consistencia pulposa de gran

cantidad de semillas, por lo que se consume de preferencia en forma de

jugo (Salazar y Torres, 1977). Su atractivo color amarillo –

anaranjado, su acidez y aroma característicos hacen de esta fruta una

especie de gran atractivo para las zonas con microclimas tropicales y

sub-tropicales como existen en algunas regiones de Chile (Osorio,

1981).

El fruto del maracuyá no puede ser almacenado más allá de 2 semanas

bajo condiciones normales de temperatura. El fruto puede ser

mantenido 4 ó 5 semanas entre 4 a 10º C (7º C óptimo). Sin embargo,

gran parte de su sabor se pierde durante este período de

almacenamiento. Las temperaturas por debajo de 4º C llevan a la

descomposición y ataques de mohos.

Los azúcares constituyen la mayor parte de los carbohidratos. Así, el

jugo de la variedad púrpura fluctúa entre 14,4 y 21,9%, mientras en la

variedad amarilla estos valores están entre 13 y 18%. En la variedad

púrpura la proporción azúcar/ácido es de 5:1 mientras en la variedad

9

amarilla esta proporción es de 3:8, por lo tanto, el jugo de la variedad

púrpura es considerado de un sabor mucho más dulce.

Pruthi (1963), informó que el contenido de almidón en el jugo del fruto

de la variedad púrpura fluctúa entre 1,0 a 3,7%. Se ha encontrado que

el contenido de almidón es más alto en la variedad púrpura que en la

variedad amarilla.

Una fruta de Maracuyá tiene un valor energético de 78 calorías, 2.4

gramos de hidratos de carbono, 5 mg de Calcio, 17 mg de Fósforo, 0.3

mg de Hierro, 684 mg de vitamina A activada, 0.1 mg de vitamina B2

(Rivoflavina), 2.24 mg de Niacina y 20mg. de Vitamina C.

El Maracuyá se recomienda para:

Bajar la presión arterial

Como tranquilizante

Como fuente de vitamina C.

Cuadro 3. Composición químico proximal del maracuyá

ComponentesValor por 100 g de porción

comestible

Calorías (cal) 78

Carbohidratos (g)2.4

10

Fibra (g)0.2

Vitamina A (mg)684

Proteínas0.8

Acido ascórbico (mg)23

Fósforo (mg)18

Calcio (mg)5

Hierro (mg)0.3

Grasa (gr)0.6

Niacina (mg)2.24

Tiamina (mg)0.04

Riboflavina (mg)0.1

Fuente: Collazos et al (1996).

2.1.4.2 Industrialización del maracuyá

Las proyecciones y posibilidades de aprovechamiento del maracuyá

como fruta exótica son enormes, ya sea en forma de jugo o de jugo

concentrado. No obstante, también se ha utilizado el jugo de maracuyá

en mezcla con otros jugos de frutas (Aguilera y Araneda, 1996).

La industrialización del maracuyá se ha orientado, especialmente,

hacia la obtención del jugo natural o concentrado que es muy

11

apetecido por su sabor y aroma característico (Osorio, 1981; Sáenz,

1989).

Vega y Cortés, (1993), obtuvieron pectinas con y sin pigmento

incorporado con un 6,6% y 4,7%, respectivamente y aceite de las

semillas con un rendimiento de un 22 a 23%, como una forma de

lograr el aprovechamiento integral del maracuyá púrpura. Sáenz y

Sepúlveda (1981) caracterizaron el aceite de las semillas de maracuyá

amarillo.

El fruto se consume como fruta fresca o en jugo.

Se utiliza para preparar refrescos, néctares, yogurts, mermeladas,

licores, helados, pudines, enlatados.

2.1.5 Vitamina C

La vitamina C es un micronutriente esencial necesario para el normal

funcionamiento metabólico del cuerpo. Es una de las vitaminas de estructura

más sencilla, pues se trata de la lactona de un azúcar-ácido. El ácido ascórbico

sólo se precisa en la dieta de unos pocos vertebrados: el hombre, los monos, el

cobaya, el murciélago frugívoro de la India y en algunos peces. Algunos

insectos y otros invertebrados necesitan también ácido ascórbico, pero la

12

mayor parte de los demás animales superiores y de los vegetales pueden

sintetizar el ácido ascórbico a partir de la glucosa y de otros precursores

sencillos. El ácido ascórbico no está presente en los microorganismos y por

tanto, no parece serles necesario. El ácido ascórbico contiene seis átomos de

carbono, es hidrosoluble, termolábil y sensible frente a la oxidación y a los

álcalis e iones metálicos.

La vitamina C es un antioxidante soluble en agua e importante en los fluidos

biológicos, la reserva total en el organismo es de 1500 a 2500 mg.

El ácido ascórbico es un potente reductor, pierde con facilidad átomos de

hidrógeno y se transforma en ácido dehidroascórbico, que también posee

actividad de vitamina C. Sin embargo, la actividad vitamínica se pierde

cuando el anillo lactónico del ácido dehidroascórbico se hidroliza para formar

ácido dicetogulónico (figura 2).

La vitamina C también puede actuar como un coantioxidante regenerando el

α-tocoferol (la vitamina E) desde el radical de α-tocoferoxil, producido por la

vía del secuestro de radicales solubles en lípidos. La vitamina C ha sido

reconocida y aceptada por la US Food and Drug Administration (FDA) como

uno de los cuatro antioxidantes dietéticos, los otros tres son las vitaminas E, la

vitamina A cuyo precursor es el β-caroteno, y el selenio, un componente

esencial de las enzimas antioxidantes glutationperoxidasa y tioredoxina-

reductasa.

El Panel de Antioxidantes Dietéticos y los Compuestos Relacionados con la

Comida y Tabla de la Nutrición ha coincidido, en principio, con esta

13

definición, y además tiene en consideración otros carotenoides. Se publicaron

las nuevas regulaciones recientemente, en las que la FDA declaró que la

vitamina C servía como un efectivo secuestrador de radicales libres para

proteger a las células del daño ocasionado por las moléculas de oxígeno

reactivo. La vitamina C se encuentra mayoritariamente en los vegetales y

frutos frescos,cido ascórbico tiene una estructura química análoga a los

carbohidratos, con entre éstos, destacan por su contenido la acerola, grosella y

fresa, siguiéndole los frutos cítricos, que tradicionalmente han sido los

alimentos de referencia en cuanto al contenido de vitamina C por su elevada

contribución al aporte dietético. La ingesta diaria recomendada para adultos es

de 60 mg/día (Food & Nutrition Board, 2000), si bien en la actualidad se

aconseja aumentar esta cantidad con el fin de ser más efectiva frente a los

procesos de envejecimiento. Es importante destacar que la ingesta de zumos

de frutas aporta al organismo el 21% de la vitamina C diaria, mientras que el

consumo global de frutas y hortalizas aporta el 45% del total (Ancos (de) et

al.,2005).

Los estudios realizados sugieren que una ingesta diaria de 90-100 mg de

vitamina C reduce el riesgo de padecer enfermedades crónicas en hombres y

mujeres no fumadores (Carr & Frei, 1999).

Aunque los síntomas del escorbuto en el hombre pueden subsanarse por

administración de unos 20 mg de ácido ascórbico diarios, existe cierta

evidencia de que puedan necesitarse cantidades mayores para una función

fisiológica y un bienestar completamente normales. La falta de vitamina C en

la dieta causa la enfermedad, por deficiencia, del escorbuto. Esta enfermedad

14

potencialmente fatal puede prevenirse con tan poco como 10 mg de vitamina

C/día, una cantidad que fácilmente se obtiene a través del consumo de fruta

fresca y vegetales. La RDA (Recommended Dietary Allowances) se ha fijado

por la proporción de existencias y la proporción del vaciamiento de una

reserva inicial en el cuerpo de 1500 mg de vitamina C y dando por hecho una

absorción de ≈85% de la vitamina en las tomas usuales. Esta cantidad proporciona

un margen adecuado de seguridad: 60 mg/día prevendrían el desarrollo del

escorbuto durante aproximadamente 1 mes con una dieta carente de vitamina

C. Las RDAs están principalmente determinadas sobre la base de prevenir la

deficiencia; porque el escorbuto no es un problema de salud importante en los

Estados Unidos, esta finalidad está claramente cumplida por la actual RDA

para la vitamina C.

Los mecanismos moleculares del efecto antiescorbútico de la vitamina C están

ampliamente, aunque no completamente, establecidos. La vitamina C es un

cofactor para varias enzimas involucradas en la biosíntesis del colágeno, la

carnitina, y de neurotransmisores, actúa como cofactor en la hidroxilación

enzimática de la prolina a hidroxiprolina y en otras reacciones de

hidroxilación, pero no es específico en estas reacciones y puede sustituirse por

otros agentes reductores carentes de actividad antiescorbútica (Lehninger,

1993).

Entre las funciones corporales de la vitamina C cabe mencionar las siguientes:

es necesaria para mantener la integridad del tejido conjuntivo, especialmente

de las paredes capilares, actúa en la prevención del escorbuto, cataliza las

reacciones de hidroxilación en la síntesis del colágeno y de la norepinefrina,

15

participa en la amidación de las hormonas peptídicas, en la regeneración de la

vitamina E y protege frente al “estrés oxidativo” (Anderson et al., 1987;

Halliwell et al., 1995). Parece que el ácido ascórbico es el factor más eficaz en

la formación del colágeno, más que sus metabolitos, aunque éstos también son

activos (Davey et al., 2000). Otra reacción importante de hidroxilación en la

que interviene la vitamina C es la síntesis de catecolaminas. La formación y

activación de estos transmisores está claramente afectada, a nivel del sistema

vascular, por las carencias graves de ácido ascórbico (Gershoff, 1993).

La vitamina C participa en la biosíntesis de carnitina, factor implicado en la β-

oxidación a nivel mitocondrial de los ácidos grasos de cadena larga. El 80%

de los ácidos grasos de la dieta es de cadena larga, por lo tanto, a pesar de las

controversias respecto del papel de la vitamina C en la patología

cardiovascular, es obvio que resulta indispensable para la normal oxidación de

los ácidos grasos (Anderson et al., 1987;Jacob et al., 1987; Gershoff, 1993).

Las mujeres embarazadas o las lactantes también requieren una mayor ingesta

devitamina C para mantener sus concentraciones plasmáticas de vitamina C

cercanas a las de otras mujeres. Las elevadas necesidades probablemente se

deben al transporte activo placentario de la vitamina C, por lo cual las

concentraciones de vitamina C son significativamente superiores en la sangre

del cordón y en los niños recién nacidos que en las madres, y a la pérdida

adicional de vitamina C a través de la leche materna. Una deficiencia de

vitamina C produce un debilitamiento de las estructuras de colágeno,

causando la pérdida dentaria, acompañado de dolores, desórdenes en el tejido

conectivo y en el hueso, y una mala curación de las heridas, las cuales son

16

características del escorbuto. Los ancianos son proclives a tener deficiencias

en vitamina C, probablemente debido a sus hábitos dietéticos, además de que

también parecen tener una mayor necesidad de vitamina C. Un reciente

estudio de cohortes también mostró que el consumo de suplementos de

vitamina C estaba asociado con una menor prevalencia del deterioro

cognoscitivo severo. Finalmente, otros dos recientes estudios encontraron que

los pacientes con la enfermedad de Alzheimer tenían concentraciones de

vitamina C en plasma más bajas, a pesar de tener una dieta adecuada y de que

los suplementos con vitamina C podían disminuir el riesgo de padecer

Alzheimer (Carr & Frei, 1999). Perrig et al. (1997) establecieron una relación

positiva entre altos niveles de ácido ascórbico en sangre y la capacidad de

memoria.

Un porcentaje significativo de investigaciones han indicado que los fumadores

tienen unos requisitos más altos de vitamina C que los no fumadores. Las

concentraciones de vitamina C son más bajas en los fumadores que en los no

fumadores y se relaciona inversamente al consumo de cigarrillos. La RDA

para los fumadores es de 100 mg de vitamina C/día, aunque se ha propuesto

que los fumadores requieren ≥ 2-3 veces la actual RDA de 60 mg/día para

mantener las concentraciones plasmáticas de vitamina C comparables a las de

los no fumadores.

La vitamina C se considera uno de los antioxidantes naturales más eficaces y

menos tóxicos, se encuentra a elevada concentración en numerosos tejidos, si

se compara con los contenidos plasmáticos, y posee las características de lo

que podría considerarse un secuestrador ideal de radicales libres. Como tal, es

17

eficaz frente a los radicales superóxido e hidroxilo, el peróxido de hidrógeno y

el oxígeno singulete (Slater& Block, 1991; Halliwell et al., 1995).

En la síntesis del colesterol a partir de los ácidos biliares participa el

citocromo P450, cuya acción está modulada por el ácido ascórbico. Según

Sastre-Gallego (1995) la trigliciridemia y la colesterolemia son más altas en la

hipovitaminosis C.

El zumo de naranja es una fuente muy importante de ácido ascórbico, un

nutriente que además de su acción vitamínica es apreciado por su efecto

antioxidante, por la estimulación del sistema inmunitario y por otros

beneficios para la salud que están siendo activamente investigados y descritos,

tal como la inhibición en la formación de los cánceres causados por

compuestos N-nitroso en el estómago (Hussein et al., 2000; Sánchez-Mata et

al., 2000).

Cuadro 4. Contenido de vitamina C en algunos alimentos

Alimentos Vitamina C (mg/100g)

Uva

Manzana

Durazno

Platano

Palta

Piña

Limón

4

6

7

2 – 12

18

15 – 40

45

18

Naranja

Papaya

Fresa

Guayaba

Camu – camu

Acerola

Zanahoria

Apio

Lechuga

Cebolla

Poro

Papas

Leche de vaca

Hígado de res

27 – 64

22 – 78

60

152 – 633

1000 – 2500

1000 – 3000

6 – 10

9

7 – 12

5 – 23

20

21

1 – 2

25

Fuente:

2.1.5.1 Estructura de la vitamina C

Según Badui D. (1984), la vitamina C es una cetona cíclica que

corresponde a la forma enólica de la 3-ceto-1gulofuranolactona;

contiene un enol entre los carbonos 2 y 3, que la hacen un agente

ácido y muy reductor por lo que se oxida fácilmente.

19

Para Fennema (2000), la forma natural de la vitamina es el isómero

L; el isómero D- tiene alrededor de 10% de la actividad de L- y se

añade a los alimentos con fines vitamínicos.

Figura 2. Estructura química del L-ácido ascórbico

Fuente: Belitz (1997).

2.1.5.2 Estabilidad de la vitamina C

Fennema (2000), indica que el ácido ascórbico es muy sensible a

diversas formas de degradación. Entre los principales factores que

pueden influir en los mecanismos degradativos cabe citar la

temperatura, la concentración de sal y azúcar, el pH, el oxígeno, las

enzimas, los catalizadores metálicos, la concentración inicial del

ácido y la relación ácido ascórbico ácido dehidroascórbico.

Fennema (2000), indica que el ácido ascórbico es soluble en agua, se

pierde fácilmente por lixiviación en las superficies cortadas o

trituradas de los alimentos. Sin embargo en los alimentos elaborados,

las pérdidas más importantes después de la manipulación se deben a

degradación química. En los alimentos ricos en vitamina C, como las

20

frutas, generalmente la pérdida va asociada al pardeamiento no

enzimático.

Según Bessey et al. (1976). y colaboradores, la degradación del AA

está influenciada por la temperatura pero poco por la luz artificial. El

AA se degrada fuertemente con producción de ADA. Este último es

muy inestable y decrece rápidamente, con el almacenaje a baja

temperatura.

II.3 Definición de términos

Agentes encapsulantes: Materiales capaces de formar una cubierta alrededor de una enzima o bacteria. Los más corrientes son polisacáridos, como alginato o agar. Estos agentes son inertes, permiten una difusión rápida de nutrientes y oxígeno hacia dentro y fuera de la cápsula, y pasan fácilmente de forma sólida (gel) a líquida (suspensión o solución) mediante cambios de temperatura o de concentración iónica

Solubilidad: Es una medida de la capacidad de disolverse una determinada sustancia (soluto) en un determinado medio (solvente); implícitamente se corresponde con la máxima cantidad de soluto disuelto en una dada cantidad de solvente a una temperatura fija y en dicho caso se establece que la solución está saturada

Humedad: Se denomina humedad ambiental a la cantidad de vapor de agua presente en el aire. Se puede expresar de forma absoluta mediante la humedad absoluta, o de forma relativa mediante la humedad relativa o grado de humedad.

Atomización: Un pulverizador o atomizador es un utensilio que se emplea para producir una fina pulverización de un líquido, mediante una bomba manual.

III. PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO

21

III.1 Objeto de la investigación

Con esta investigación se quiere determinar los parámetros óptimos de secado por atomización y concentración optima de los agentes encapsulantes con lo cual se retenga la mayor cantidad de vitamina C en el polvo deshidratado a partir de la pulpa de mango y maracuya.

III.2 Formulación del problema

En la actualidad podemos ver que la explotación de este producto es mínima, esto debido a la alta perecibilidad, crecimiento limitado en ciertas estaciones del año y a su baja resistencia por el daño mecánico. Nutricionalmente, la fruta de guanábana es rica en hidratos de carbono, particularmente fructosa y también contiene cantidades significativas de vitamina C, vitamina B, vitamina B2 y minerales como el sodio, potasio, fosforo, hierro y magnesio, las cuales son indispensables para la salud. Una manera para la conservación de este producto, reteniendo sus propiedades nutricionales y organolépticas es mediante la tecnología de secado por atomización, para la obtención de un polvo deshidratado que pueda estar disponible en el mercado durante todo el año. Por otro lado para la retención de las propiedades como el aroma y contenido de vitaminas, es necesario la aplicación de agentes encapsulantes Estos encapsulantes deben tener la capacidad de proporcionar una emulsión estable durante el proceso de secado por aspersión y tener muy buenas propiedades de formación de película para proveer una capa que proteja al ingrediente activo de la oxidación y temperatura. La maltodextrina y goma arábiga son los encapsulantes más utilizados; la maltodextrina que favorece a la retención de sabores y la goma arábiga en la retención de sabores colores y vitaminas. Otro punto a tener en cuenta es temperatura de secado, la cual afecta en el contenido de vitamina C y propiedades del polvo deshidratado tales como; humedad, solubilidad y humectabilidad.

La pregunta de la investigación

¿Cuál es el efecto delas concentraciones a 50% M, 25 %M + 25% GA, Y 50% GA de los agentes encapsulantes, así como las temperaturas de aire de entrada de 130, 150 y 170 °C en el secado por atomización, en la retención de vitamina C del polvo deshidratado a partir de la pulpa de mango y maracuya?

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III.3 Objetivos

3.3.1.1. OBJETIVO GENERAL

Evaluar el efecto de los agentes encapsulantes y temperaturas de aire en el secado por atomización sobre la retención de vitamina C en el polvo deshidratado a partir de la pulpa de mango y maracuya

3.3.1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar la concentración de los agentes encapsulantes y la temperatura de aire óptimos para la obtención del polvo deshidratado de mango y maracuya

Evaluar las propiedades fisicoquímicas, humedad, solubilidad y contenido de vitamina C del polvo deshidratado mango y maracuya.

III.4 Hipótesis

A una concentración del 50% de maltodextrina y a una temperatura de 170°C, se tendrá una mayor retención del contenido de vitamina C en el polvo deshidratado a partir de zumo de mango y maracuya

III.5 Definición de variables

III.5.1 Variables Independientes

Temperatura de aire( °C): 130-150-170 Concentración de agentes encapsulantes: Maltodextrina (M) y Goma

arábiga (GA).III.5.2 Variables Dependientes

Humedad

Vitamina C

Evaluación sensorial

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FORMULACIÓN1 0% (Testigo)2 50% M3 25% M + 25% GA4 50% GA

III.6 Importancia y justificación del estudio

Debido a su importancia económica, en nuestra región se viene incrementando la producción y exportación de frutas como mango y maracuyá. Estas frutas poseen altos valores nutricionales por el contenido de vitaminas, azucares, ácidos y sales, que cada vez son más preferidos. Estas frutas son sometidos a diversas tecnologías en forma de pulpas, zumos, conservas etc., donde reciben tratamientos térmicos, con el fin de brindar mayor estabilidad desde el punto de vista microbiológico pero afectando la calidad de los mismos

Por otro lado los antioxidantes son un grupo de moléculas reconocidas por su capacidad para neutralizar los radicales libres; estas sustancias han surgido como una alternativa para combatir deficiencias asociadas al estrés oxidativo, tales como las enfermedades cardiovasculares, reumáticas y a eventos tan comunes en los seres humanos como el envejecimiento. De allí el gran esfuerzo científico y comercial que se ha dirigido en el último quinquenio al estudio en esta área, especialmente en la búsqueda de nuevas fuentes naturales como frutas, verduras e infinidad de plantas, extractos promocionados como fitoterapéuticos y elaboración de medicamentos a base de antioxidantes vitamínicos.

El problema fundamental de los antioxidantes como es sabido es su fácil degradación y poca estabilidad

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Por último estos conocimientos obtenidos pueden servir de base para futuras investigaciones utilizando las variables de proceso en este estudio.

IV. MATERIALES Y METODOS

IV.1 Materiales

IV.1.1 Materia prima

La materia prima a utilizar será mango y maracuya

IV.1.2 Materiales y reactivos

IV.1.2.1 Agentes encapsulantes

Goma arábiga Maltodextrina

IV.1.2.2 Reactivos e insumos

Vitamina C (puro) Ácido oxálico (solución al 4%) Solución coloreada (ET) Fenolftaleina Hidróxido de sodio (0.1N)

IV.1.2.3 Materiales Complementarios

Termómetros Placas petri Crisoles Vasos de precipitado Pipetas Buretas Probetas Tubos de ensayo Envase de almacenamiento del polvo deshidratado

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IV.1.2.4 Equipos e instrumentos

Spray dryer Espectrofotómetro UV pH-metro Balanza análitica Estufa Potenciómetro

IV.2 Diseño Experimental

El diseño estadístico que se empleó para evaluar el efecto de las concentraciones de los agentes encapsulantes y las temperaturas de aire en el secado por atomización sobre la calidad del polvo deshidratado a partir de la pulpa de mango y maracuya, fue la metodología de Diseño Factorial 3ax6b con 3 repeticiones en un Diseño Completamente al Azar (DCA).Los resultados que se obtendrán serán evaluados estadísticamente a fin de determinar las diferencias significativas entre ellas.

Cuadro del experimento factorial 3ax4b

Temperatura (°C)

FORMULACIÓN

0% 50% M 25% M + 25%GA

50%GA

130Y 111

Y 112

Y 113

Y 121

Y 122

Y 123

Y 131

Y 132

Y 133

Y 141

Y 142

Y 143

150Y 211

Y 212

Y 213

Y 221

Y 222

Y 223

Y 231

Y 232

Y 233

Y 241

Y 242

Y 243

26

170Y 311

Y 312

Y 313

Y 321

Y 322

Y 323

Y 331

Y 332

Y 333

Y 341

Y 342

Y 343

IV.3 Modelo Estadístico

MODELO LINEAL

Y IJK=μ+α I+βJ+(αβ)IJ+ε IJK

para i = 1, . . . , a j = 1, . . . , b k = 1, . . . , n donde:

Y IJK : Representa el análisis individual de la i-ésima temperatura y la j-ésimo

formulación en la k-ésima observación.

µ: es el efecto medio global.

α I : es el efecto de la i-ésima temperatura

βJ : El efecto de la j-ésima formulación

(αβ)IJ: Es el efecto producido entre las interacciones de la i-ésima temperatura

y la j-ésima formulación

ε IJK : Efecto del error experimental por aplicación de la i-ésima temperatura y la

j-ésima formulación en la k-ésima observación.

Formulación de hipótesis

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H0 : α1 = · · · = αa = 0 (la temperatura no influye)H1 : algún αi ≠ 0 (la temperatura influye)

H0 : β1 = · · · = βb = 0 (la formulación no influye)H1 : algún βi ≠ 0 (la formulación influye)

H0 : (αβ)11 = · · · = (αβ)ab = 0 (no hay interacción)H1 : algún (αβ)ij ≠ 0 (hay interacción)

ANOVA

Fuentes de Variación

(FV)

Sumas deCuadrados

(S.C.)

Grados de Libertad

(G.L.)

Cuadrados Medios(C.M.)

Estadístico de Prueba

(Fc)

Temperatura (α ) SCα a−1 SMαSCαSMR

Formulación (β ) SCβ b−1 SMβSCβSMR

Interacción Concentración y

Temperatura (αβ)SC(α) (a−1)(b−1) SC(αβ ) SC (αβ )

SMR

Error Experimental SCR ab (r−1) SCR

Total SCT abr−1 SCT

Grados de libertad:

F.V. G. L.

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Temperatura (α ) 2

Formulación (β ) 3

Interacción Presión y

Formulación (αβ )6

Error Experimental

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Total 35

IV.4 Métodos de análisis

DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD: La determinación del contenido de humedad se determinará por efecto de gravimetría en estufa a temperaturas de 55ºC según el método AOAC (1991), descrito por Pearson.

DETERMINACIÓN DE CENIZAS: Por el método AOAC (1991) descrito por Pearson.

DETERMINACIÓN DE LA ACIDEZ: La acidez total se determinará según el método AOAC (1995). Sus resultados son expresados en porcentajes de ácido cítrico

DETERMINACIÓN DE pH: El potenciómetro se calibrará inicialmente a través de soluciones tampón. Según el método AOAC (1995).

DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE SOLIDOS SOLUBLES: El porcentaje de solidos solubles será determinado directamente por lectura en refractómetro de precisión ABBE.

DETERMINACIÓN DE VITAMINA C: Por espectrofotometría. Empleando el método AOAC (2000).

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IV.5 Técnicas de Procesamiento y Análisis de datos

Los resultados obtenidos de serán procesados y analizados mediante el

programa SPSS (Statistical Package for Social Sciences) , en el cual se utilizara

el diseño experimental factorial en un DCA.

IV.6 Metodología

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T°:170°CT°:150°CT°: 130°C

Acondicionamiento y Homogenizado

Tamizado

Pulpeado

Pelado y cortado

Se realizarán las siguientes pruebas de secado por Atomización

Lavado y Desinfección

Recepción de M.P.

V. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

“EVALUACIÓN DE LOS EFECTOS DEL SECADO POR ASPERSIÓN SOBRE LOS COMPUESTOS FITOQUÍMICOS-FUNCIONALES Y CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS EN ENCAPSULADOS DE ZARZAMORA (Rubus spp). Morales Guzmán J, Medina Torres M.G., Andrade Esquivel E. Guzmán Maldonado S.H., Hernández López, XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS. Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010 Guanajuato, Gto.

“ESTUDIO COMPARATIVO DE TRES SISTEMAS DE SECADO PARA LA PRODUCCIÓN DE UN POLVO DESHIDRATO DE FRUTA”, Adela María Ceballos Peñalozaa. Tesis de grado Magister en Ingeniería Química-Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales, octubre de 2008.

Tesis “MICROENCAPSULACIÓN Y ESTABILIZACIÓN ENZIMÁTICA DEL JUGO DE CHIRIMOYA (Annona Cherimola Mill)”, Dr. Ramón Villanueva Arce, Dr. Jorge Yañes Fernández. Instituto Politécnico Nacional-Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología-2010.

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FORMULACIÓN1 0% (Testigo)2 50% M3 25% M + 25% GA4 50% GA

“PHYSICAL PROPERTIES OF SOURSOP (ANNONA MURICATA) POWDER PRODUCED BY SPRAY DRYING”, Khaidatul Hasni Bte Mohamad Alias. Faculty of Chemical and Natural Resources Engineering Universiti Malaysia Pahang

“APLICACIONES BIOTECNOLÓGICAS DE LA MICROENCAPSULACIÓN”, J. Yáñez Fernández, J.A. Salazar Montoya, L. Chaires Martínez, J. Jiménez Hernández, M. Márquez Robles y E. G. Ramos Ramírez J. XXX Aniversario de Biotecnología y Bioingeniería publicado Septiembre-octubre de 2002.

“MANEJO POSCOSECHA Y EVALUACION DE LA CALIDAD PARA LA GUANABANA (Annona Muricata L.). QUE SE COMERCIALIZA EN LA CIUDAD DE NEIVA”. Ing. Carlos Emilio Reina G., Carlos M. Rivera O., Fernando L. Bonilla B.. Universidad Sur Colombiana-Facultad de Ingeniería-Programa de Ingeniería Agrícola. 1996.

“PROPIEDADES DE REHIDRATACIÓN Y FUNCIONALES DE UN PRODUCTO EN POLVO A BASE DE JUGO DE GRANADA Y MANZANA”. Luz Araceli Ochoa Martínez, Silvia M. González Herrera, Julia Morales Castro, Nuria E. Rocha Guzmán, N. Trancoso Reyes, Marcela J. Urbina Martinez. Instituto Tecnológico de Durango, Unidad de Posgrado, Investigación y Desarrollo Tecnológico. Correo para correspondencia: aralui@itdposgradobioquimica.com.mx. CIENCIA@UAQ. 4(2):19-25.2011

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