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1
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
PREVIO A LA OBTENCION DEL TÍTULO DE
INGENIERO QUÍMICO
TEMA:
ELABORACIÓN DE ALIMENTO FUNCIONAL TIPO GELATINA A PARTIR
DE PECTINA EXTRAIDA DE CASCARA DE TOMATE DE ARBOL (SOLANU
M BETACEUM) Y PREBIÓTICO EXTRAÍDO DEL AJO (ALLIUM SATIVUM).
AUTORES:
ANTONIO NAPOLEON ORTEGA ACEBEDO
DIRECTOR DEL PROYECTO:
ING. DESIREE ALVAREZ, MSC.
GUAYAQUIL- ECUADOR
2017-2018
2
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
ACTA DE APROBACIÓN TRABAJO DE TITULACIÓN
TEMA: ELABORACIÓN DE ALIMENTO FUNCIONAL TIPO GELATINA A P
ARTIR DE PECTINA EXTRAIDA DE CASCARA DE TOMATE DE ARBOL (S
OLANUM BETACEUM) Y PREBIÓTICO EXTRAÍDO DEL AJO (ALLIUM SATI
VUM).
Trabajo de Titulación presentado por:
Aprobado en su estilo y contenido por el Tribunal de Sustentación:
Presidente del Tribunal Tutor
Miembro del tribunal Miembro del tribunal
Fecha de finalización trabajo de titulación:
3
DECLARACIÓN
“La responsabilidad del contenido desarrollado en
este Trabajo de Titulación, me corresponde
exclusivamente; y la propiedad intelectual de la
misma a la Universidad de Guayaquil según lo
establecido por la Ley vigente”
Firma…………………………………………………….
ANTONIO NAPOLEON ORTEGA ACEBEDO
4
DEDICATORIA
Este trabajo de titulación se lo dedico a mi Dios, quien supo guiarme por el bue
n camino, darme fuerzas para seguir adelante y no desmayar en los problemas
que se presentaron, ensenándome a encarar las adversidades sin perder nunca
la dignidad ni desfallecer en el intento.
A mi familia por ellos soy lo que soy, para mis padres por su apoyo, consejos,
compresión, amor, ayuda en los momentos difíciles, y por ayudarme con los rec
ursos necesarios para estudiar. Me han dado todo lo que soy como persona, mi
s valores, mis principios, mi carácter, mi empeño, mi perseverancia, mi coraje p
ara conseguir mis objetivos.
5
AGRADECIMIENTO
Primeramente, a Dios por haberme permitido llegar aquí y dármela oportunidad
de terminar mi carrera, porque sin el nada es posible, gracias dios porque eres
bueno y misericordioso, gracias por estar en cada momento y situación de mi vi
da.
Agradezco a la Universidad de Guayaquil por haberme aceptado a formar parte
de ella y haberme abierto las puertas de su seno científico para poder estudiar
mi carrera, así también, a los diferentes docentes que me brindaron sus conoci
mientos y su apoyo para seguir día a día.
Gracias a mi tutora, Ing. Quim. Desiree Álvarez, gracias por su paciencia, dedic
ación, motivación y criterio. Ha hecho fácil lo difícil. Ha sido un privilegio poder c
ontar con su guía y ayuda.
Gracias a todas las personas de la Universidad de Guayaquil, por su atención y
amabilidad en todo lo referente a mi vida como alumno de Ingeniería Química.
Gracias a los ingenieros; Wilfrido Vargas y Cecilia Uska, por su tan buena dispo
sición y colaboración que me brindaron.
Gracias a mis socios y amigos del alma, Jorge Plúas, David Aquino, Max Murrie
ta y Ronnie León, y a mis buenas amigas, Roxana Martínez, María Mejillón y A
driana Pineda, sin cuya colaboración en este trabajo hubiera sido más largo, co
mplicado, menos rico y entretenido. Gracias por su colaboración, buen criterio,
capacidad de esfuerzo y simpatía.
Gracias a las personas que, de una manera u otra, han sido clave en mi vida pr
ofesional, y por extensión, en lo personal: mis amigas, Mariuxi Romero, Patricia
Basurto, Diana Gonzaga, Jeniffer Castro y mi amigo Bryan Murrieta. A algunos
a los que ya no veo, pero el agradecimiento es el mismo.
6
RESUMEN
Se realizó la extracción y caracterización de la pectina a partir de la cáscara de t
omate de árbol (Solanum betaceum), extracción de inulina a partir de ajo (Alliu
m sativum). La extracción de pectina se realizó mediante hidrólisis ácida con HC
l en diferentes condiciones de pH (3,0 y 3,2) durante 30, 60 y 90 minutos y 90º
C, evaluando la calidad midiendo el rendimiento, contenido de humedad, ceniz
as, contenido de metoxilo, acidez libre y peso equivalente, llegando a la conclu
sión de que las variables pH 3,0 y 30 minutos de tiempo de contacto son las má
s óptimas. Se extrajo inulina (prebióticos) a partir del ajo (Allium sativum) usand
o una relación de 4g de ajo por cada 200 gramos de solución de hidróxido de ca
lcio 0,1 N. Con los productos extraídos se elaboró un alimento funcional tipo gel
atina, llegando a concluir las siguientes relaciones; se necesitan 1,51 gramos d
e azúcar por cada gramo de pulpa para elevar a 65 ªBrix el producto, necesario
s para la gelificación. Se necesita un 1% de pectinas con respecto al peso total
pulpa-prebiótico-azúcar para llevar a cabo la gelificación.
PALABRAS CLAVES:
Pectina, inulina, prebiótico, ajo, fructanos.
7
ABSTRACT
The extraction and characterization of pectin was carried out from the tree toma
to peel (Solanum betaceum), inulin extraction from garlic (Allium sativum). The
extraction of pectin was carried out by acid hydrolysis with HCl under different p
H conditions (3.0 and 3.2) for 30, 60 and 90 minutes and 90ºC, evaluating the q
uality by measuring the yield, moisture content, ash, content of Methoxyl, free a
cidity and equivalent weight, reaching the conclusion that the variables pH 3.0 a
nd 30 minutes of contact time are the most optimal. Inulin (prebiotics) was extra
cted from garlic (Allium sativum) using a ratio of 4g of garlic per 200 grams of 0.
1 N calcium hydroxide solution. With the extracted products, a functional gelatin
type food was elaborated, reaching conclude the following relationships; 1.51 g
rams of sugar are needed for each gram of pulp to raise the product to 65 ªBrix,
necessary for gelling. A 1% pectin is needed with respect to the total pulp-prebi
otic-sugar weight to carry out the gelation.
KEY WORDS:
Pectin, inulin, prebiotic, garlic, fructans
8
INDICE
DEDICATORIA ...........................................................................................................................iv
AGRADECIMIENTO .................................................................................................................. v
RESUMEN ...................................................................................................................................vi
INDICE ....................................................................................................................................... viii
INDICE DE TABLAS ................................................................................................................. xii
INDICE DE GRAFICOS ........................................................................................................... xiii
INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... xv
Capítulo 1..................................................................................................................................... 1
El problema ................................................................................................................................. 1
1.1. Tema ................................................................................................................................. 1
1.2. Planteamiento del problema ......................................................................................... 1
1.3. Formulación del problema ............................................................................................. 3
1.4. Limitación del estudio ..................................................................................................... 3
1.5. Alcance del trabajo ......................................................................................................... 5
1.6. Objetivos .......................................................................................................................... 5
1.6.1. Objetivo General ..................................................................................................... 5
1.6.2. Objetivos específicos ............................................................................................. 5
1.7. Idea por defender ........................................................................................................... 6
1.8. Preguntas por contestar ................................................................................................ 6
1.9. Justificación del problema ............................................................................................. 7
1.10. Hipótesis ....................................................................................................................... 8
1.11. Variables ...................................................................................................................... 8
1.11.1. Variables Independientes .................................................................................. 8
1.11.2. Variables Dependientes .................................................................................... 9
1.12. Operacionalización de las variables ........................................................................ 9
Capítulo 2................................................................................................................................... 10
Marco teórico ............................................................................................................................. 10
2.1. Tomate de árbol (Solanum Betaceum) ...................................................................... 10
9
2.1.1. Descripción ............................................................................................................ 10
2.1.2. Origen ..................................................................................................................... 11
2.1.3. Clasificación y Descripción Botánica .................................................................. 11
2.1.4. Características Ecológicas .................................................................................. 12
2.1.4.1. Factores ambientales y edáficos ................................................................ 12
2.1.5. Producción de tomate de árbol ........................................................................... 14
2.1.6. Distribución Geográfica ........................................................................................ 15
2.1.7. Características físico químicas y nutricionales ................................................ 17
2.2. Ajo (Allium Sativum) ..................................................................................................... 18
2.2.1. Descripción ............................................................................................................ 18
2.2.2. Origen ..................................................................................................................... 19
2.2.3. Clasificación y Descripción Botánica .................................................................. 19
2.2.4. Características Ecológicas .................................................................................. 20
2.2.5. Distribución Geográfica del Ajo ........................................................................... 21
2.2.6. Características físico químicas y nutricionales ................................................ 21
2.2.7. Propiedades del Ajo ............................................................................................. 23
2.3. Pectinas ......................................................................................................................... 24
2.3.1. Orígenes ................................................................................................................ 25
2.3.2. Generalidades de la pectina ............................................................................... 25
2.3.3. Composición y estructura .................................................................................... 25
2.3.3.1. Pectinas de alto metoxilo (HM)................................................................... 26
2.3.3.2. Pectinas de bajo metoxilo (LM) .................................................................. 27
2.3.4. Clasificación de las pectinas ............................................................................... 27
2.3.5. Características físico-químicas........................................................................... 28
2.3.5.1. Solubilidad ..................................................................................................... 28
2.3.5.2. Acidez ............................................................................................................. 28
2.3.5.3. Viscosidad...................................................................................................... 28
2.3.5.4. Poder de gelificación .................................................................................... 29
2.3.5.5. Longitud de las cadenas .............................................................................. 29
2.3.5.6. Peso molecular ............................................................................................. 29
2.3.6. Extracción de pectina ........................................................................................... 30
2.3.7. Aplicación ............................................................................................................... 30
2.4. Prebióticos ..................................................................................................................... 31
2.4.1. Fibra Alimentaria ................................................................................................... 31
10
2.4.1.1. Oligosacáridos ............................................................................................... 32
2.4.2. Fibra Prebiótica ..................................................................................................... 34
2.4.2.1. Alimentos con fibra prebiótica ..................................................................... 34
2.4.2.2. Efectos beneficiosos del uso de prebióticos ............................................. 35
2.4.3. Inulina ..................................................................................................................... 35
2.4.3.1. Características .............................................................................................. 36
2.4.4. Alimento Funcional ............................................................................................... 37
2.4.4.1. Definición........................................................................................................ 37
2.4.4.2. Inulina como alimento funcional ................................................................. 37
Capítulo 3................................................................................................................................... 39
Desarrollo experimental ........................................................................................................... 39
3.1. Metodología de la investigación ................................................................................. 39
3.1.1. Tipos de enfoques metodológicos ..................................................................... 39
3.2. Métodos y técnicas........................................................................................................ 40
3.2.1. Pruebas preliminares ........................................................................................... 40
3.2.2. Pruebas definitivas ............................................................................................... 41
3.2.3. Normas ................................................................................................................... 41
3.3. Calidad de los productos ............................................................................................. 42
3.4. Parámetros de acuerdo a las variables ..................................................................... 42
3.5. Experimentación ........................................................................................................... 43
3.5.1. Equipos y materiales ............................................................................................ 44
3.5.1.1. Equipos .......................................................................................................... 44
3.5.1.2. Reactivos ....................................................................................................... 46
3.5.1.3. Materiales ...................................................................................................... 46
3.5.2. Materia prima ........................................................................................................ 47
3.5.3. Técnicas y procedimientos .................................................................................. 48
3.5.3.1. Procedimiento en la obtención de pectinas a partir de las cáscaras de t
omate de árbol ................................................................................................................... 48
3.5.3.2. Procedimiento en la obtención de prebiótico a partir de ajo .................. 52
3.5.3.3. Procedimiento en la elaboración del alimento funcional tipo gelatina .. 55
3.5.4. Procedimiento de los análisis a realizar ............................................................ 58
3.5.4.1. Análisis a pectinas ........................................................................................ 58
3.5.4.2. Análisis cualitativo y cuantitativo de inulina .............................................. 62
11
3.5.5. Análisis estadístico ............................................................................................... 64
3.5.6. Estudio de aceptación sensorial de alimento funcional .................................. 64
3.6. Ingeniería de procesos ................................................................................................ 66
3.6.1. Diagrama de flujo de procesos para obtención de pectinas, prebióticos y ela
boración de alimento funcional ........................................................................................... 67
Capítulo 4................................................................................................................................... 69
Análisis y discusión de los resultados .................................................................................... 69
4.1. Balance de materia ...................................................................................................... 69
4.1.1. Balance de materia en obtención de pectinas ................................................. 69
Rendimiento de pectinas ......................................................................................... 71
4.1.2. Balance de materia en la obtención de prebióticos ......................................... 71
4.1.3. Balance de materia en la elaboración de alimento funcional ........................ 72
Relación azúcar pulpa ...................................................................................................... 73
Relación pectina-pulpa .................................................................................................... 73
4.2. Resultados experimentales ......................................................................................... 74
4.2.1. Humedad................................................................................................................ 74
4.2.2. Cenizas .................................................................................................................. 75
4.2.3. Peso Equivalente .................................................................................................. 75
4.2.4. Contenido de Metoxilo ......................................................................................... 77
4.2.5. Acidez Titulable ..................................................................................................... 78
4.2.6. Resultados de análisis cualitativo y cuantitativo de inulina ............................ 80
Resultado de análisis cualitativo de inulina .......................................................... 80
Rendimiento de Inulina ............................................................................................ 80
4.2.8. Resultados de encuesta ...................................................................................... 81
4.3. Comparación de los resultados obtenidos con otras investigaciones .................. 85
CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 87
RECOMENDACIONES............................................................................................................ 89
BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................... 90
ANEXOS .................................................................................................................................... 93
12
INDICE DE TABLAS
Tabla Págin
a 1 Operacionalización de las variables 9
2 Clasificación Botánica del tomate de árbol
11
3 Factores ambientales y edáficos del tomate de árbol
12
4 Provincias y zonas donde se cultiva tomate de árbol en E
cuador
16
5 Composición Nutricional del tomate de árbol 17
6 Clasificación Botánica del Ajo
20
7 Composición Nutricional del Ajo
21
8 Constantes y variables de proceso en la obtención de pectinas y prebiótico
42
9 Equipos usados en las 3 fases de experimentación 44
10 Masas iniciales de cáscaras de tomate de árbol 67
11 Masas experimentales obtenidas de pectina 68
12 Rendimientos experimentales obtenidos de pectinas 69
13 Resultados de humedad 72
14 Resultados de cenizas 73
15 Consumo de NaOH 0,1 N en análisis de Peso equivalente 73
16 Resultados de análisis de Peso Equivalente (mg/Meq) 74
17 Consumo de NaOH 0,1 N en análisis de Contenido de Metoxilo
75
18 Resultados de análisis de Grado de Metoxilo (%)
75
19 Consumo de NaOH 0,1 N en análisis de Acidez titulable
76
20 Resultados de análisis de Acidez Titulable (%)
77
21 Resultados de encuesta de aceptabilidad
78
22 Comparación de resultados con otras investigaciones
82
13
INDICE DE GRAFICOS
Gráfico Página
1 Croquis de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad de Guayaquil 4
2 Tomate de árbol 10
3 Sierra Ecuatoriana: Zona de cultivo de tomate de árbol 15
4 Ajo 18
5 Estructura molecular de la pectina 24
6 Pectinas con alto grado de metoxilo 26
7 Pectinas con bajo grado de metoxilo 27
8 Alimentos con prebióticos 32
9 Molécula de Inulina 37
10 Fotografía de tomate de árbol a usar 47
11 Fotografía de ajo a usar 47
12 Fotografía del lavado de los tomates de árbol 48
13 Fotografía de cáscaras secas 48
14 Fotografía de proceso de hidrólisis 49
15 Fotografía de precipitación de pectinas 49
16 Fotografía de filtración de pectinas 50
17 Fotografía de pectinas secas, antes de entrar al proceso de molienda y tamizado 50
18 Fotografía de pectinas antes de análisis de laboratorio 51
19 Fotografía de preparación y trituración del ajo 51
20 Fotografía de extracción de inulina 52
21 Fotografía de filtración de inulina 52
14
22 Fotografía de carbonatación 53
23 Fotografía de neutralización de solución de inulina 53
24 Fotografía de filtración de inulina 54
25 Pelado y despulpado de tomates de árbol 55
26 Fotografía de triturado de tomates de árbol 55
27 Fotografía de cocción 56
28 Fotografía de aditivos 56
29 Fotografía de envasado 57
30 Fotografía de esterilizado 57
31 Coloración rojiza en análisis de Fehling 81
15
INTRODUCCIÓN
La pectina es un heteropolisacárido que se encuentra en frutos frescos, se
puede obtener de materia primas como cáscaras de cítricos, manzana, plátano,
nopal, bagazo de caña, etc. La característica principal es su poder gelificante, e
s utilizado en la elaboración de mermeladas, jaleas y fines medicinales, es un a
ditivo importante para la calidad del producto final. De las cáscaras del tomate d
e árbol se puede obtener pectina, para su extracción por medio ácido se determi
nó los parámetros de temperatura, tiempo de extracción, humedad, cenizas, pe
so equivalente, acides titulable y contenido de metoxilo con el fin de obtener un
buen rendimiento y una buena calidad.
Después del almidón, los fructanos son los polisacáridos no estructurales m
ás abundantes en la naturaleza, presentes en muchas especies de plantas (liliá
cea, composite, gramínea), en hongos del tipo Aspergillus sp y en bacterias. La
inulina es la reserva energética en más de 36 000 especies de plantas, en este
proyecto se extraerá inulina a partir del ajo (Allium sativum)
Los alimentos funcionales son aquellos que además de sus efectos nutricio
nales habituales, tienen compuestos biológicos (nutrientes o no nutrientes), con
efecto selectivo positivo añadido sobre una o varias funciones del organismo y
que presentan efectos beneficiosos para la salud, mejorándola o reduciendo el r
iesgo de sufrir enfermedades.
Una vez realizada la extracción de pectinas a partir del tomate de árbol y pr
ebiótico a partir del ajo, se procederá a la elaboración de un alimento funcional
con características organolépticas atractivas al consumidor utilizando estos dos
componentes extraídos.
Capítulo 1
El problema
1.1. Tema
Elaboración de alimento funcional tipo gelatina a partir de pectina extraída d
e cáscaras de tomate de árbol (Solanum betaceum) y prebiótico extraído del ajo
(Allium sativum).
1.2. Planteamiento del problema
Actualmente los consumidores están cada vez más concienciados de la rela
ción que existe entre dieta y salud, hecho que ha impulsado el desarrollo y la co
mercialización de alimentos funcionales con propiedades beneficiosas. El nuev
o estilo de vida ha provocado el abandono de determinados hábitos saludables
de alimentación que durante años han formado parte de nuestra historia y tradic
ión. Existe una gran variedad de compuestos con una determinada actividad fu
ncional y que se podrían utilizar como ingredientes alimentarios o suplementos
dietéticos. De todos ellos, los prebióticos son los que han provocado un mayor i
nterés en los últimos años, probablemente debido a la gran incidencia de patolo
gías relacionadas con la función gastrointestinal. El mercado de los alimentos f
uncionales es muy variado y concretamente el de los prebióticos ha ido crecien
do de tal forma que en 2007 se contabilizaron unos 400 productos alimenticios
prebióticos. Por otra parte, el mercado global de alimentos y bebidas que contie
nen prebióticos continuó subiendo de forma que las ventas en el año 2008 se in
crementaron un 12,5% con respecto a las estimadas en el año 2007. (Corzo, y
otros, 2015)
Los alimentos funcionales son aquellos que además de sus efectos nutricio
nales habituales, tienen compuestos biológicos (nutrientes o no nutrientes), con
efecto selectivo positivo añadido sobre una o varias funciones del organismo y
que presentan efectos beneficiosos para la salud, mejorándola o reduciendo el r
iesgo de sufrir enfermedades. El siguiente proyecto propone un alimento funcio
nal apetecible y con característica organolépticas atractivas para el consumidor.
Es así como se proyecta a hacer un postre tipo gelatina con características fun
cionales añadiéndole prebióticos, los cuales serán extraídos de las semillas de a
jo (Allium sativum), realizando las pruebas necesarias para comprobar su calid
ad, y manejando diferentes variables como temperatura, tiempo, etc., para enc
ontrar las operaciones adecuadas para la obtención de los prebióticos con un re
ndimiento y calidad adecuado. Al mismo tiempo se extraerá la pectina de las cá
scaras del tomate de árbol (Solanum betaceum), la misma que será la base del
postre tipo la gelatina con propiedades funcionales.
Las extracciones de los compuestos principales del alimento a desarrollar se
realizarán debido a que en Ecuador no se producen este tipo de sustancias em
pleadas como materias primas en las diferentes industrias, lo que origina en los
países que no desarrollan este tipo de sustancias cierta dependencia tecnológi
ca. Estos productos muchas veces provenientes de desechos o productos poco
valorados, como cáscaras de mango, naranja, ajo, entre otras; tienen un alto v
alor comercial.
Existe una alta demanda de pectina, la cual se requiere para diversos produ
ctos alimenticios y otras aplicaciones, convirtiendo a la dependencia internacion
al en el abastecimiento de pectinas en un problema para los consumidores por
su alto costo debido a impuestos y aranceles que los productos deben pagar pa
ra ingresar al país, y esto se ve reflejado en un elevado precio de las pectinas.
Así mismo la creciente demanda por los alimentos funcionales debido al proble
ma de la mala alimentación existente en el país, lo que genera la necesidad de
tener una alimentación saludable en base a alimentos de origen natural, sin pro
ductos químicos adicionales, surge así la idea de desarrollar una gelatina funci
onal a base de pectina extraída de la cáscara de tomate de árbol, la cual común
mente representa un residuo agrícola que no es aprovechado de ninguna mane
ra. Al mismo tiempo se desea satisfacer la demanda de alimentarse saludable
mente denotada en la actualidad con la adición de prebióticos extraídos del ajo,
debido a que el ajo a diferencia de otras materias primas tiene un alto contenid
o de prebióticos, además de ser muy producida en el país y de fácil abastecimie
nto si se requiere producir en cantidades grandes.
La calidad y rendimiento de la pectina y prebióticos a conseguir dependerá
mucho de diferentes factores en el proceso de obtención, como las concentraci
ones de ácido, temperaturas y tiempos usados, entre otros, por esto es necesar
io realizar una investigación que determine la cantidad, calidad y condiciones ó
ptimas para la obtención de pectinas a partir de la cáscara de tomate de árbol (
Solanum betaceum) y obtención de prebióticos (inulina) del ajo, además de com
probar que las características organolépticas del alimento tipo gelatina funcional
sea atractiva y apetecible para el consumidor.
1.3. Formulación del problema
Determinación de las propiedades nutricionales y organolépticas de un alim
ento funcional tipo gelatina desarrollada a partir de pectinas extraída de la cásc
ara de tomate de árbol (Solanum betaceum) y prebióticos extraído del ajo (Alliu
m sativum).
1.4. Limitación del estudio
El tomate de árbol al igual que el ajo, son cultivados y cosechados en la regi
ón sierra del país, para luego ser distribuida su producción a nivel nacional. Las
principales Provincias productoras de tomate de árbol son: Imbabura, Pichinch
a, Tungurahua y Azuay; mientras que las principales provincias productoras de
ajo son: Chimborazo, Tungurahua, Carchi, Cotopaxi, Azuay, Cañar y Loja. Lueg
o estas producciones son distribuidas a nivel nacional para su comercialización,
en mercados y supermercados. La materia prima a usar será obtenida de difer
entes mercados dentro de la ciudad de Guayaquil. Cabe recalcar que tanto el t
omate de árbol como el ajo, son producidos durante todo el año a nivel nacional
, es así que podremos encontrarlos y obtenerlos durante todo el año.
La obtención de pectina y prebióticos se llevarán a cabo en las instalaciones del
Laboratorio de Biotecnología de la Facultad de Ingeniería Química de la Univer
sidad de Guayaquil, el mismo que se encuentra ubicado en la Ciudadela Univer
sitaria “Salvador Allende”, con coordenadas 622413.59 m E y 9758795.16 m S.
Figura 1 Croquis de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad de Guayaquil
Fuente: Google Maps
Este trabajo de titulación se llevará a cabo en un periodo de 6 meses, empez
ando desde el mes de noviembre de 2017, y estando totalmente terminado en
Abril de 2018.
Una de las limitaciones existente es la falta de fuente bibliográficas, o fuente
s incompletas y no actualizadas, con respecto a los procesos de obtención esp
ecíficos para nuestras materias primas.
1.5. Alcance del trabajo
La materia prima a utilizar en este estudio se obtendrá de diferentes mercad
os y supermercados de la ciudad de Guayaquil. Las pruebas y
experimentaciones se llevarán a cabo en el
Laboratorio de Biotecnología de la Facultad de Ingeniería Química de la Univer
sidad de Guayaquil, empleando equipos, materiales y reactivos propios de la in
stitución; con el fin de obtener pectinas y prebióticos de forma experimental, ad
emás de evaluar calidad y rendimiento de esta experimentación. Luego de esto
se realizará la mezcla en las proporciones adecuadas con el fin de obtener el ali
mento funcional tipo gelatina, y finalmente las respectivas pruebas organoléptic
as y nutricionales para este alimento funcional.
En el proceso de obtención de pectinas se aplicarán las variables tiempo y p
H, se mantendrá constante la temperatura y concentración del reactivo a usar.
En el proceso de obtención de prebióticos se usarán parámetros como tiempo y
pH ya establecidos y aplicados para el ajo en el trabajo de (Dr. C. Reynerio Álv
arez-Borroto, 2015). En el proceso de elaboración del alimento funcional, se us
arán diferentes proporciones de pectinas y prebióticos hasta obtener un aliment
o con características organolépticas apetecibles al consumidor.
1.6. Objetivos
1.6.1. Objetivo General
Elaborar un alimento funcional tipo gelatina a partir de la mezcla entre pecti
na extraída de la cáscara de tomate de árbol (Solanum betaceum) y prebióticos
extraído del ajo (Allium sativum).
1.6.2. Objetivos específicos
Extraer pectinas a partir de la cáscara de tomate de árbol (Solanum betaceum) y prebióticos (inulina) del ajo (Allium sativum).
Cuantificar el contenido de pectinas de la cáscara de tomate de árbol (Solanum betaceum) y prebióticos del ajo (Allium sativum).
Establecer la relación pectina-pulpa y prebiótico-pulpa, adecuada para la elaboración del alimento funcional.
Desarrollar un alimento funcional (gelatina) de características organolépticas atractivas al consumidor, a partir de la mezcla pectina-prebiótico-pulpa.
Examinar las propiedades organolépticas y nutricionales de la gelatina funcional.
1.7. Idea por defender
Se puede obtener un alimento funcional tipo gelatina a partir de la mezcla e
ntre pectina extraída de la cáscara de tomate de árbol (Solanum betaceum) y pr
ebióticos extraído del ajo (Allium sativum), con propiedades organolépticas atra
ctivas para el consumidor.
1.8. Preguntas por contestar
¿Se puede obtener a partir de las pectinas y prebióticos extraídos, un
postre tipo gelatina como alimento funcional de características
organolépticas atractivas al consumidor?
¿Se puede obtener pectina a partir de la cáscara de tomate de árbol
(Solanum betaceum)?
¿Se puede obtener prebióticos (inulina) a partir del ajo (Allium sativum)?
¿Cuál es el rendimiento de la pectina obtenida?
¿Cuál es el rendimiento del prebiótico obtenido?
¿Cuál es la relación pectina-prebiótico adecuada?
1.9. Justificación del problema
Consumir alimentos funcionales tiene como principal finalidad satisfacer tot
al o parcialmente las necesidades alimenticias de personas cuya capacidad par
a ingerir, digerir, absorber, metabolizar o excretar alimentos normales o determi
nados nutrientes sea limitada, o deficiente, o esté alterada, cuyo tratamiento die
tético no pueda efectuarse únicamente modificando la dieta normal, con otros al
imentos destinados a una alimentación especial, o mediante ambas cosas. Es e
l caso de los prebióticos, los cuales son compuestos que el organismo no pued
e digerir, pero que tienen un efecto fisiológico en el intestino al estimular, de ma
nera selectiva, el crecimiento y la actividad de las bacterias beneficiosas (bifido
bacterias y lactobacilos).
Un alimento funcional del tipo gelatina es una alternativa de consumo de ali
mento sano y al mismo tiempo beneficioso para nuestro tracto intestinal. Más all
á de la idea de elaborar una gelatina funcional, está la premisa de aprovechar d
esechos agrícolas para extraer pectinas y prebióticos que no son extraídos ni pr
ocesados industrialmente en nuestro país. Según datos de 2014 del INEC, en E
cuador existe una producción de aproximadamente 25000 toneladas métricas d
e la fruta de tomate de árbol (Solanum betaceum) y una producción de 18000 to
neladas métricas de ajo (Allium sativum), siendo los datos más actualizados exi
stentes, es así, que se producen grandes cantidades de este desecho (cascara
), sin embargo, aún no se aprovechan como materia prima para la producción d
e otras sustancias, por ejemplo; la pectina. Esta premisa otorga un área de inve
stigación, en la cual se estudia otros usos para estos desechos que permitan a
provecharlos de manera óptima para obtener distintas sustancias químicas, ent
re ellas la pectina y prebióticos, respectivamente.
Sabiendo de antemano la alta demanda de pectina que se requiere para los
diversos productos alimenticios y demás aplicaciones, además de la creciente
demanda por los alimentos funcionales, surge la idea de desarrollar una gelatin
a funcional como aplicación hacia los desechos de cáscaras de tomate de árbol,
y que, al mismo tiempo satisfaga la demanda de alimentarse saludablemente d
enotada en la actualidad, dándole un plus a las pectinas, el cual es la adición de
prebióticos extraídos del ajo para así obtener un alimento funcional (gelatina) c
on características organolépticas apetecibles y atractivas al consumidor.
Como otra justificación se tiene, que hay diferentes estudios sobre la obtenc
ión de pectinas, a base de cascaras de naranja, cascara de banano, mango, en
tre otras; pero no hay estudios sobre la obtención de pectinas a partir de la cas
cara de tomate de árbol; así mismo, hay pocos estudios de la obtención de preb
ióticos (inulina) a partir del ajo, es así, que, por medio de la realización de este
proyecto, se generará información nueva, que aportará investigativa y teóricame
nte en el mundo de las pectinas y prebióticos. A más de eso se desarrollará la id
ea del alimento funcional, del cual muy poco se ha incursionado en el tema, de
esta manera también se está aportando positivamente a la sociedad y a la cienc
ia.
1.10. Hipótesis
H1: Es posible la obtención de pectinas a partir de la cáscara de tomate de
árbol (Solanum betaceum) y prebióticos del ajo (Allium sativum).
H2: La pectina y el prebiótico obtenido tendrán un rendimiento mayor al 30
%.
H3: Se puede obtener un alimento funcional de la mezcla pectina-prebiótico
.
H4: El alimento funcional obtenido tendrá características organolépticas atra
ctivas para el consumidor.
1.11. Variables
1.11.1. Variables Independientes
Temperatura
Ph
Proporción pectina-prebiótico
1.11.2. Variables Dependientes
Rendimiento
Contenido de humedad
Poder gelificante
Tiempo de gelificación
Propiedades organolépticas
1.12. Operacionalización de las variables
Las constantes y variables dependientes a aplicar con sus respectivos pará
metros, son:
Tabla 1
Operacionalización de las variables
Obtención Pectina
Constante Parámetro
Temperatura 90 ºC
Variables Dependientes
Parámetros
pH
3.2
3.0
Tiempo 30 min
60 min
90 min
Obtención Prebiótico
Constantes Parámetros
Temperatura 80 ºC
Tiempo 45 min
Fuente: Antonio Ortega Acebedo
Capítulo 2
Marco teórico
2.1. Tomate de árbol (Solanum betaceum)
Figura 2 Tomate de árbol
Fuente: Google
2.1.1. Descripción
En el año 1995 se fijó definitivamente el nombre científico del tomate de árb
ol como Solanum Betaceum, sustituyendo al anterior nombre científico Cyphom
andra betacea; este fruto originario de América tropical abarca entre 35 y 50 es
pecie. Investigaciones recientes señalan que el tomate de árbol está estrecham
ente relacionado con un complejo de materiales silvestres bolivianos de acuerd
o a evidencias moleculares, estudios morfológicos y datos de campo, aunque m
uchos autores, hasta hace pocos años, mantenían que el tomate de árbol era n
ativo de la región andina, principalmente de la vertiente oriental de Perú, Ecuad
or y Colombia. (Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuicultura y Pesca, 2000
)
En 1970 en Nueva Zelanda, se le asignó el nombre de “tamarillo”, posicioná
ndose como la designación comercial generalizada para el tomate de árbol en e
l mercado mundial, aunque aun se la conoce con diferentes nombres en distint
as regiones del mundo.
Esta baya aromática perteneciente al grupo de las frutas semiácidas, es de f
orma ovoidal, punteada en su extremo inferior y con un cáliz cónico, está cubiert
a por una cáscara gruesa, lisa, brillante y cerácea, de sabor amargo, en tonos la
drillo, rojos, naranjas y amarillos según la variedad. En el interior, los colores de
la pulpa varían entre naranja, rojo y amarillo; es ligeramente firme, suave y jug
osa, con un sabor agridulce. En el centro de la fruta, rodeadas de pulpa más su
ave que la capa exterior, se encuentran entre 200 y 400 pequeñas semillas co
mestibles, de forma plana y circular. (Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acui
cultura y Pesca, 2000)
2.1.2. Origen
El tomate de árbol (Solanum betaceum) es una planta nativa de América del
Sur. Se considera el norte de Perú y sur de Ecuador los centros de domesticac
ión de esta planta. Su centro de origen más probable son las selvas y los bosqu
es de la zona ubicada en la reserva Tucumano –Boliviana al noroeste de Argen
tina y el sur de Bolivia, debido a su diversidad genética encontrada. (Jorge Aníb
al Revelo Morán, 2011)
2.1.3. Clasificación y Descripción Botánica
Tabla 2
Clasificación Botánica del tomate de árbol
Fuente: (Delgad o, 2011)
El tomate de árbol corresponde al tipo biológico de arbusto semileñoso, alca
nza 2 ó 3 metros de altura, presenta ciclo vegetativo perenne; crece en zonas c
on altitudes que varían de 1.000 a 3.000 m.s.n.m. En altitudes inferiores a 1.00
0 m.s.n.m. no fructifica bien porque durante la noche la temperatura no es lo su
ficientemente baja. Es una planta de climas templados y fríos, su temperatura e
stá entre 13° a 24° C siendo la óptima entre 16° y 19° C. No necesita gran hum
edad atmosférica, razón por la cual, se cultiva frecuentemente en zonas altas d
e clima seco. Se desarrolla en una amplia gama de suelos, siendo los mejores l
os de textura franca, ricos en materia orgánica. (Delgado, 2011)
2.1.4. Características Ecológicas
Las características ecológicas para el desarrollo del tomate de árbol (Solanu
m betaceum) corresponden a las zonas de vida: bosque húmedo premontano,
bosque seco premontano, bosque seco montano y bosque húmedo montano ba
jo. (Jorge Aníbal Revelo Morán, 2011)
2.1.4.1. Factores ambientales y edáficos
REINO Vegetal
DIVISIÓN Antofita
CLASE Dicotiledónea
SUBCLASE Simpétalas
ORDEN Tubiflorales
FAMILIA Solanácea
GÉNERO Solanum
ESPECIE Betaceum
NOMBRE VULGAR Tomate de Árbol
El mejor desarrollo y producción del tomate de árbol se obtiene en los valles
interandinos subtropicales y templados de la sierra ecuatoriana, con las siguie
ntes características:
Tabla 3
Factores ambientales y edáficos del tomate de árbol
Clima Zonas con clima templado a templado frío del Callejón Intera
ndino. El clima templado es el óptimo. En climas fríos, el inici
o de la primera cosecha se retarda, pudiendo iniciarse alrede
dor de los 14 meses después del transplante. Además, en est
as zonas es frecuente la presencia de heladas y granizo a los
cuales es sensible.
Altitud Es posible cultivarlo en un rango de 430 a 3000 msnm, sin e
mbargo, el óptimo se encuentra en 1500 a 2600 msnm.
Temperatura Depende de la altitud y cubre un rango de 13 a 24ºC, pero el
óptimo es un promedio anual de 15 a 19ºC. Temperaturas inf
eriores a 12ºC ocasionan la caída de las flores.
Precipitación
La planta de tomate de árbol requiere alrededor de 1200 mm de precipitación, distribuidos regularmente durante el año, para proporcionar una producción óptima. En zonas con precipitaciones inferiores a 1000 mm anuales, es necesario disponer de agua suplementaria, la misma que es facilitada al cultivo mediante riegos a intervalos de 8 días. En presencia de precipitaciones superiores a 2500 mm anuales, se deben realizar canales de drenaje, debido a que las raíces no resisten el exceso de agua y el encharcamiento. Cuando se presentan estas condiciones, las raíces se pudren, la planta se marchita, las hojas, flores y frutos se caen y la planta
muere.
Humedad rela
tiva
75 a 87% media anual.
La radiación (l Es la duración de la luminosidad del día. En Ecuador, por su ubicación astronómica en el subtrótico y las zonas
uz)
productoras de este frutal en el subtrópico interandino y con c
lima temperado, la duración de la luminosidad del día durante
todo el año es cercana a las 12 horas. Dependiendo de los
meses del año y de la localización del lugar, la cantidad de ho
ras luz varía poco. Incluso en meses lluviosos y en zonas con
neblina frecuente, el número de horas de luz no llega a ser
menor de 6 a 8 horas que es el mínimo requerido para su nor
mal desarrollo y producción.
Vientos Es conveniente seleccionar zonas de calma, libres de vientos
fuertes. Los vientos fuertes y frecuentes provocan la caída d
e las flores y destrozan hojas y ramas que se rompen fácilme
nte por el peso de los frutos, ocasionando importantes pérdid
as.
Granizo Zonas libres de este factor para evitar la destrucción de la pla
nta.
Heladas Zonas libres de este fenómeno para evitar la destrucción del
cultivo. A altitudes sobre los 2600 msnm es usual la presenci
a de heladas.
Suelo Profundos, con buen drenaje y alto contenido de materia orgá
nica.
Pendiente Es aconsejable utilizar los suelos entre ligeramente inclinado
s e inclinados (no mayor a 40%).
Textura Varía desde la textura franca, francaarenosa a francaarcilloar
enosa.
pH Varía entre 5.4 a 7.0. El óptimo se considera de 6.5 a 7.0.
Fuente: (Jorge Aníbal Revelo Morán, 2011)
2.1.5. Producción de tomate de árbol
La producción empieza al año y medio o dos años después de la siembra, si
endo intensa solamente por 4 ó 5 años (5 meses /año) pudiendo durar de 10 a
12 años (Carlos Caicedo Vargas, 2008). Las provincias más representativas so
n: Imbabura, Tungurahua y Pichincha. La variedad más difundida es la tradicion
al anaranjada, habiéndose introducido últimamente el tomate “mora” de color m
orado y pulpa más rojiza. (Carlos Caicedo Vargas, 2008)
En la actualidad el Ecuador presenta perspectivas favorables para la captac
ión de divisas de cultivos no tradicionales, por ello el país ha concentrado sus e
sfuerzos en atender al sector agrícola hasta ahora descuidado (Instituto Nacion
al de Estadísticas y Censos, 2014).
2.1.6. Distribución Geográfica
El cultivo del tomate de árbol se desarrolla de manera óptima en temperatur
as que van de 14 a 20°C y en altitudes comprendidas desde los 600 hasta los 3
300 msnm, el pH del suelo comprende el rango de 6 – 6,5 y precipitaciones anu
ales de 1500 – 2000 mm. (Delgado, 2011)
En América Latina, el tomate de árbol es cultivado en forma en países como
: Perú, Chile, Bolivia, Argentina, Brasil, Venezuela, Costa Rica, Guatemala, Ja
maica, Puerto Rico y Haití; pero es en Colombia y Ecuador donde se produce
más extensamente. En la actualidad también es cultivado en Zambia, Nueva Zel
anda, Sri Lanka, Kenia Zimbabwe e India. (Carlos Caicedo Vargas, 2008)
Figura 3 Sierra Ecuatoriana: Zona de cultivo de tomate de árbol
Fuente: Google
. En Ecuador, las provincias donde se cultiva esta fruta son: Carchi, Imbabu
ra, Pichincha, Tungurahua, Chimborazo, Bolívar, Cañar, Azuay y Loja, siendo la
s principales provincias productoras de tomate de árbol: Imbabura, Pichincha, T
ungurahua y Azuay. La superficie cultivada de tomate de árbol en Ecuador es d
e 14748 hectáreas con un rendimiento promedio de 7,12 TM/ha, la provincia del
Tungurahua tiene una producción 8300 hectáreas y se constituye en la mayor á
rea de cultivo. (Instituto Nacional de Estadísticas y Censos, 2014)
En la tabla 4 se enlistan las provincias con sus respectivas zonas donde se
cultiva tomate de árbol.
Tabla 4
Provincias y zonas donde se cultiva tomate de árbol en Ecuador.
Provincias Zonas
Carchi Mira, Bolívar.
Imbabura
Antonio Ante (Natabuela, Atuntaqui, Chaltura), Cotacachi
(Nangulví, Peñaherrera, Coellaje), Otavalo (Ilumán, Pinsaquí),
Ibarra, Pimampiro, Urcuquí, vía a San Lorenzo.
Pichincha Tumbaco, Yaruquí, Pifo, Puembo, Checa, Quinche, Guayllaba
mba, Puellaro, Perucho, San José de Minas, Tandapi.
Cotopaxi Latacunga, Pujilí, Salcedo.
Tungurahua Ambato, Samanga, Pillaro, San Miguelito, La Viña, Patate (Sa
n Andrés, Tunga), Pelileo (Valle Hermoso, Guadalupe, Artezón
, Inapi, La Paz, Chiquicha, Yataquí), Baños (Runtún).
Chimborazo Riobamba, Guanalán, Chambo, Guano, Penipe, Chunchi, Alau
sí
Bolívar Guaranda, Chimbo, San Miguel, Chillanes
Cañar Biblián, Azogues.
Azuay Cuenca, Paute (Bulán), Gualaceo (Chordeleg, Bullcay), Sevilla
de Oro (Anejo y San Juan Bosco), El Pan (Cedropamba, El P
an y San Francisco), Guachapala (Guablid), Zig Zig
Loja Valle de Loja, Parque Forestal.
Fuente: (Jorge Aníbal Revelo Morán, 2011)
2.1.7. Características físico químicas y nutricionales
De acuerdo a estudios realizados por la Corporación Financiera Nacional (C
FN) el tomate de árbol tiene una gran importancia en la medicina por su alto co
ntenido vitamínico y cualidades nutricionales, especialmente sus propiedades d
e reducción de colesterol, su alto contenido de fibra, vitaminas A, B, C y K, y su
bajo nivel de calorías. Es rico en minerales, especialmente: calcio, hierro y fósfo
ro, contiene niveles importantes de proteína y caroteno; adicionalmente fortalec
e el sistema inmunológico y la visión, además de funcionar como antioxidante y
para terminar es una buena fuente de pectina y fibra. (Ministerio de Agricultura,
Ganadería, Acuicultura y Pesca, 2000)
Tabla 5
Composición Nutricional del tomate de árbol
(Estos valores difieren según la variedad de tomate de árbol)
COMPONENTES CONTENIDO DE 100g DE PARTE COMESTIBLE
VALORES DIARIOS
Acidez 1,93 - 1,60
Brix 11,50 -10,5 Calorías
30
PH 3,17 - 3,80
Humedad 86,03 - 87,07 Carbohidratos
7g 300g
Ceniza
0,60 g
Fibra 1,1 g 25 g
Proteína
2 g
Calcio 9 mg 162 mg
Caroteno
1000 iu 5000iu
Fósforo 41 mg 125 mg
Hierro 0,90 mg 18 mg
Niacina
1,07 mg 20 mg
Riboflavina 0,03 mg 1,7 mg
Tiamina
0,10 mg Vitamina C
25 mg 60 mg
Vitamina E 2010 mg
Fuente: (Caribbean Fruit, CORPEI)
Nota: Valores basados en una dieta de 2000 calorías
1.2. Ajo (Allium sativum)
Figura 4 Ajo
Fuente: Google
1.2.1. Descripción
El Ajo es una planta perenne de la familia de las liliáceas, puede llegar a me
dir hasta 1,5 m de altura. Sus hojas son planas y llegan a tener hasta 8 mm de
anchura. Sus flores son verdosas o blanquecinas, a veces rosadas, muy poco a
bundantes (algunas veces inexistentes) que sobresalen con su largo pedúnculo
sobre una cabezuela de bulbillos. El bulbo (cabeza de ajo) está formado por un
a envoltura blanca dentro de la cual se encuentran gajos de bulbillos comúnme
nte llamados “dientes”.
Se ha demostrado que el ajo contiene compuestos bioactivos con propieda
des antimicrobianas y antioxidantes que le permiten ser considerado como un a
limento funcional. En los últimos años esta hortaliza ha tomado mucha importan
cia y difusión, sobre todo por sus propiedades medicinales, ha sido usado como
medio preventivo y curativo de muchas enfermedades. (Navarrete, 2015)
1.2.2. Origen
El origen de esta planta se ubica en Asia Central, en donde se utilizaba des
de la más remota antigüedad. Se estima que en el año 2000 A.C. ya se conocía
el ajo y formaba parte de la dieta diaria como condimento y componente medic
inal importante de la cultura China. En Egipto alimentaban con ajos a los esclav
os que construían las pirámides, ya que se creía que les aportaba energía. A fin
ales del siglo XV los españoles introdujeron el ajo en el continente americano. (
Ministerio de Agricultura, Ganadería y Pesca, 2008)
1.2.3. Clasificación y Descripción Botánica
Existen más de 300 especies de plantas del género Allium; entre ellas se en
cuentra el Allium sativum. Es un bulbo perteneciente a la familia Liliaceae y sub
familia Allioideae. Se caracteriza por ser una planta olorosa, lo que le permite s
u denominación con el término Allium que significa “oloroso” en latín. (Pozos, 2
013)
Se caracteriza por tener un sistema radicular, al tener una raíz bulbosa com
puesta de 6 a 12 bulbillos, reunidos en su base por medio de una película delga
da para formar la “cabeza del ajo”. Cada bulbillo se encuentra envuelto por una
hoja protectora blanca o rojiza, membranosa muy delgada. De la parte superior
del bulbo nacen las partes fibrosas, que se introducen en la tierra para aliment
ar y anclar a la planta. Los tallos de la planta son fuertes y crecen desde 40 a m
ás de 55 centímetros de largo, terminando por las flores. Las flores se encuentr
an contenidas en una espata membranosa que se abre longitudinalmente en el
momento de la floración. (Pozos, 2013)
Tabla 6
Clasificación Botánica del Ajo
REINO Vegetal
DIVISIÓN Angiospermas
CLASE Monocotiledóneas
ORDEN Liliflorae
FAMILIA Liliaceae
GÉNERO Allium
ESPECIE Sativum
Fuente: (Arguello, 2011; Karol Aminta Rodríguez Rodríguez, 2004)
1.2.4. Características Ecológicas
El Ajo crece y se desarrolla en forma apropiada en climas que van de templ
ado a cálido con baja humedad relativa. En las primeras etapas de su desarroll
o requiere temperaturas entre 10 y 14 ºC y en la fase de madurez sus necesida
des climáticas fluctúan entre los 18 y 22 ºC. El rango altitudinal apto para el des
arrollo del cultivo, está entre los 2000 a 3200 msnm. Esta planta requiere de su
elos ricos en materia orgánica, ligeramente ácidos y con ph entre 5,8 y 6,5. Su c
iclo de vida es bianual, pudiendo llegar a alcanzar un rendimiento de hasta 200
00 Kg anuales. (Revista El Agro, 2014)
Requiere de una precipitación media de 800 a 1.200 mm, regularmente bien
distribuidas durante todo el periodo vegetativo. La presencia de una buena lum
inosidad favorece los procesos de la fotosíntesis y de la transpiración, requirién
dose de 5-8 horas/sol/día. (Revista El Agro, 2014)
Nombre Científico Allium Sativum
NOMBRE VULGAR Ajo
1.2.5. Distribución Geográfica del Ajo
Ecuador posee características geográficas y climáticas adecuadas para el c
ultivo y desarrollo del ajo (Allium sativum), sembrándose en la Sierra, en especi
al en las provincias de Chimborazo, Tungurahua, Carchi, Cotopaxi, Azuay, Ca
ñar y Loja, donde el clima, la altitud y el suelo es propicio. En el país, tiene un
ciclo vegetativo entre la siembra y la cosecha de 4 a 6 meses. (Revista El Agro,
2014)
1.2.6. Características físico químicas y nutricionales
El ajo fresco posee distintos componentes entre los que se destacan el agu
a y los carbohidratos, como la fructosa, compuestos azufrados, fibra y aminoáci
dos libres. Tiene altos niveles de vitaminas A y C y bajos niveles de vitaminas d
el complejo B. Asimismo, posee un alto contenido de compuestos fenólicos, poli
fenoles y fitoesteroles (Pozos, 2013). En la Tabla 7 se presenta la composición
del ajo fresco.
Tabla 7
Composición Nutricional del Ajo
COMPOSICIÓN UNIDAD CANTIDAD
Agua g 58.58
Energía Kcal 149
Proteína g 6,36
Lípidos Totales g 0,5
Carbohidratos g 33,06
Fibra total dietética g 2,1
Azúcares totales g 1
Inulina g 8 - 20
Lípidos
Ácidos grasos saturados g 0,089
Ácidos grasos monoinsaturados g 0,011
Ácidos grasos poliinsaturados g 0,249
Colesterol g 0
Vitaminas
Vitamina C mg 31,2
Tiamina mg 0,2
Riboflavina mg 0,11
Niacina mg 0,7
Vitamina B6 mg 1,235
Folato ug 3
Vitamina A UI 9
Vitamina E mg 0,08
Vitamina K ug 1,7
Minerales
Calcio mg 181
Hierro mg 1,7
Magnesio mg 25
Fósforo mg 153
Potasio mg 401
Sodio mg 17
Zinc mg 1,16
Fuente: (Pozos, 2013)
Nota: Valores basados en una dieta de 2000 calorías
En general, el ajo presenta un mayor contenido de proteína que otros vege
tales, pero a su vez tiene un contenido de grasa menor. En cuanto a los mineral
es, el ajo tiene niveles importantes de potasio, fósforo, magnesio, sodio, calcio
y hierro. También presenta un contenido moderado de selenio y germanio, pero
su concentración depende de los minerales presentes en el suelo donde crece
el bulbo. Algunos compuestos en ajo intacto como lectinas (proteínas más abun
dantes en el ajo), prostaglandinas, fructanos, pectina, adenosina, algunas vitam
inas y ácidos grasos, glicolípidos y fosfolípidos han sido ampliamente estudiado
s por su efecto biológico. De interés actual se ha demostrado la importancia de
algunas saponinas y sapogeninas, como β-clorogenina, ya que ha mostrado act
ividad antimicrobiana y antiinflamatoria, entre otras. Otros componentes, como
alixina y selenio, se han investigado por sus propiedades antioxidantes. (Pozos,
2013)
1.2.7. Propiedades del Ajo
El ajo tiene características muy variables, lo que lo hace ser un alimento fun
cional de muchos usos. Tiene una gran capacidad antioxidante, atribuida a sus
compuestos azufrados, aminoácidos libres y selenio. También actúa como anti
microbiano, pues se ha utilizado como conservador de alimentos, al inhibir el cr
ecimiento de microorganismos debido a la presencia de sus componentes activ
os. Además, desde épocas remotas ha sido utilizado como saborizante para la
preparación de muchos tipos de alimentos. Asimismo, estimula la destoxificació
n de las células y se ha utilizado como quimiopreventivo o coadyuvante para tra
tar el cáncer. (Pozos, 2013)
El ajo también se ha utilizado como descongestionante, ayudando a liberar
el tracto respiratorio de mucosa. Adicionalmente, tiene características anti- ater
oscleróticas, ya que disminuye la cantidad de depósitos grasos en los vasos sa
nguíneos. Funciona como antibiótico, al estimular el sistema inmunológico y ha
demostrado tener propiedades anticoagulantes y antiparasitarias. (Pozos, 2013
)
Sus características antiinflamatorias han permitido que se utilice en pacient
es que padecen artritis, al reducir la inflamación de las articulaciones. Por otro l
ado, el ajo actúa como coadyuvante en la purificación de la sangre, al estimular
el sistema linfático a eliminar los materiales residuales del cuerpo. También se h
a visto que controla la tolerancia a la glucosa y su consumo resulta benéfico par
a personas que padecen de hipo e hiperglicemia. Por último, el ajo tiene funcio
nes anti hipertensivas y en Japón se reconoce como el tratamiento oficial para l
a alta presión arterial (Pozos, 2013)
1.3. Pectinas
La palabra pectina, proviene del griego “Pekos” que significa: denso, espes
o, coagulado. Son polisacáridos de origen vegetal, heterogéneos, higroscópicos
y solubles en ácidos y agua, con propiedades de gelificación, estabilización de
emulsiones y aporte de fibra nutricional. (Arellano Gustavo, 2013)
Figura 5 Estructura molecular de la pectina
Fuente: Google
1.3.1. Orígenes
Vauquelin encontró en 1790, una sustancia soluble en el zumo de las frutas
, de esta manera se da el descubrimiento de la pectina. El científico francés Bra
connot continuando las investigaciones realizadas por Vauquelin, encontró una
sustancia ampliamente disponible en los tejidos vegetales y ya observada en el
pasado, la cual adquiría propiedades gelificantes cuando se le añadía ácido a s
u solución. Braconnot la llamó “pectina ácida”, del griego “pectos” que significa
sólido, denso, coagulado. Las pectinas constituyen mezclas complejas de polis
acáridos que pueden llegar a constituir un tercio del peso seco de la pared celul
ar de las dicotiledóneas y algunas monocotiledóneas. (Arellano Gustavo, 2013)
1.3.2. Generalidades de la pectina
Se define como un hidrato de carbono purificado, se obtiene de la porción in
terna de la cáscara de los frutos cítricos o del bagazo de las manzanas exprimi
das por extracción con ácidos diluidos. La cáscara de la mayoría de los cítricos
es rica en pectina, la cáscara de tomate de árbol es rica en componentes nutrici
onales, además de su contenido pectínico que va desde el 8 al 20 %, tal como
se muestra en la tabla 7, modificándose su contenido según la estación y la vari
edad. La pectina se asocia con la celulosa, le proporciona a la pared celular la
habilidad de absorber grandes cantidades de agua. La celulosa tiene un import
ante rol en la estructura de las plantas ya que les da rigidez a las células, mientr
as que la pectina confiere la textura. (Karol Aminta Rodríguez Rodríguez, 2004)
1.3.3. Composición y estructura
La pectina está formada por polisacáridos compuestos, esencialmente por c
adenas de ácidos D-galacturónicos unidos en alfa 1 – 4, tal como se observa en
la figura 5. Dentro de la estructura de las pectinas se pueden encontrar compu
estos como arabinosa, galactosa, xilosa y glucosa; en forma de cadenas lateral
es cortas.
Las pectinas extraídas de diferentes frutas y vegetales, pueden variar en su
poder de gelificación y contenido de metoxilo, así también en la presencia de ot
ros grupos químicos como metoxilo y amida. Estos pueden variar también en la
longitud de la cadena y en los elementos de su estructura, todo esto influye en
su capacidad de fluir. Las pectinas pueden dividirse en dos tipos, pectinas de al
to metoxilo y pectinas de bajo metoxilo; desde el punto de vista del contenido d
e metoxilo. (Esteban Cabarcas Henao, 2012)
1.3.3.1. Pectinas de alto metoxilo (HM)
En las pectinas de alto metoxilo más del 50% de los grupos carboxilos del á
cido galacturónico del polímero se encuentra esterificado con metanol tal como
puede ver en la Figura 6. El grado de esterificación de las pectinas de alto meto
xilo puede influir de manera directa sobre sobre sus propiedades, así, mientras
mayor sea el grado de esterificación, mayor será la temperatura de gelificación.
Las pectinas de este tipo pueden formar geles en un rango de pH entre 2.8 y 3.
5 y contenido azúcar entre 60% y 70%. Así mismo, este tipo de pectinas de alto
metoxilo puede clasificarse en 2 grupos: de gelificación rápida (Rapidset), cuan
do el tiempo de gelificación es menor a 5 minutos y por lo general tienen un gra
do de esterificación con metanol entre el 68 y el 75%. El otro tipo de pectinas d
e alto metoxilo es el de gelificación lenta (Slowset), cuando gelifican después de
5 minutos, tienen entre 60 y 68% en su grado de esterificación con metanol.
Figura 6 Pectinas con alto grado de metoxilo Fuente: (Esteban Cabarcas Henao, 2012)
1.3.3.2. Pectinas de bajo metoxilo (LM)
En las pectinas de bajo metoxilo menos del 50% de los grupos hidroxilo est
án esterificados con metanol. Este tipo de pectinas necesita de la presencia de
cationes divalentes para la formación del gel, por lo general se emplea calcio. L
a formación del gel ocurre por la formación de enlaces de dichos cationes con
moléculas de pectina, formando una red tridimensional con los grupos carboxilo
de ésta. En este tipo de pectinas ocurre la gelificación en un pH entre 1 a 7; el
pH no produce afectación a la textura del gel ni al intervalo de azúcares, el cual
puede estar entre 0 y 80%, la presencia de calcio (40 a 100mg) es el factor que
predomina en la formación del gel en las pectinas de bajo metoxilo.
Figura 7 Pectinas con bajo grado de metoxilo Fuente: (Esteban Cabarcas Henao, 2012)
1.3.4. Clasificación de las pectinas
Según cuántos grupos carboxílicos están esterificados en la cadena o polím
ero, se clasifican en:
Protopectinas: Se denominan protopectinas, si todos los carboxilos
están esterificados, estas son insolubles en agua y se hallan en mayor
cantidad en los tejidos de los frutos no maduros o verdes.
Ácidos pectínicos: Se denominan ácidos pectínicos, si solo una parte
pero mayoritaria de los carboxilos está esterificada. Estos compuestos
son capaces de formar geles si las condiciones de sólidos solubles y pH
son adecuadas. Las sales de estos ácidos se llaman pectinatos.
Pectinas: Son los ácidos pectínicos, solubles en agua caliente, con un
contenido medio de éster metílico. La principal característica es su
capacidad de formar geles en presencia de suficientes sólidos solubles,
ácidos o iones polivalentes.
Ácidos pécticos: Estos compuestos no poseen grupos carboxílicos
esterificados. Las sales de estos se denominan pectatos y reaccionan
fácilmente con los iones calcio de las células para producir compuestos
insolubles en los jugos de frutas, dando un precipitado visible
comúnmente en la separación de fases o abanderamiento en los
néctares.
1.3.5. Características físico-químicas
Dentro de las principales características físico-químicas de las pectinas, ten
emos:
1.3.5.1. Solubilidad
Las pectinas son solubles en agua, también son solubles en compuestos co
mo: glicerina caliente, formamida, dimetilformamida, entre otras. Son insoluble
s en solventes orgánicos y en soluciones de detergentes cuaternarios, proteína
s, cationes polivalentes y polímeros; por lo general éstos agentes son empleado
s después de un proceso de hidrólisis para precipitar las pectina de las solucion
es en un proceso de extracción.
1.3.5.2. Acidez
El pH de las soluciones con pectinas puede variar entre 2,8 y 3,4 en función
al grado de esterificación. En su estado natural, las pectinas son neutras, mient
ras que en solución obtienen carácter ácido dependiendo del medio y del grado
de esterificación.
1.3.5.3. Viscosidad
Por lo general, las pectinas forman soluciones viscosas en agua, dependien
do del grado de polimerización de la pectina, el pH, la temperatura, la concentra
ción y la presencia de electrolitos. Al aumentar la concentración de la pectina e
n solución y el peso molecular, la viscosidad por efecto aumenta. Iones divalent
es como el calcio y otros iones polivalentes pueden aumentar la viscosidad de l
as soluciones de pectinas. Las pectinas de bajo metoxilo pueden gelificar si se
supera un poco el límite en la concentración de calcio.
1.3.5.4. Poder de gelificación
Se considera que a un pH de 3.4 por lo menos un 40% de los ésteres metíli
cos están desesterificados en las pectinas con alto metoxilo, debido a esto será
difícil lograr la formación de un gel estable sin importar la presencia de concentr
aciones de azúcares del 65%. Si se da un exceso en la concentración de azúca
r se puede producir cristalización. Para el caso de las pectinas de bajo metoxilo
, se obtienen geles menos rígidos y se puede lograr gelificación con menos por
centajes de azúcares, este tipo de pectinas no dependen del pH, de esta maner
a se pueden obtener buenos geles con valores de pH entre 2.5 y 6.5, por lo gen
eral las pectinas de bajo metoxilo requieren calcio en una concentración que pu
ede variar entre 0.01 y 0.1% p/p en base húmeda para la formación de gel. Si h
ay una mayor concentración de calcio se puede llevar a una sinéresis excesiva.
1.3.5.5. Longitud de las cadenas
La longitud de cadenas determina la consistencia del gel y está por lo tanto
relacionada íntimamente con el poder gelificante.
1.3.5.6. Peso molecular
La viscosidad de las disoluciones de pectinas y su comportamiento en la geli
ficación tienen dependencia del peso molecular de las pectinas, las mima que g
uarda relación con la longitud de cadenas. La determinación del peso molecular
es difícil, por lo general a la extrema heterogeneidad de las muestras y cierta t
endencia que tienen las pectinas a agregarse. Los pesos moleculares de pectin
as pueden variar en valores muy altos, entre 20000 a 300000, aunque estos val
ores pueden ser diferentes dependiendo del origen de la pectina.
1.3.6. Extracción de pectina
Existen diferentes métodos para extraer pectinas, de ellos difiere el grado d
e pureza del producto, entre los principales métodos de extracción tenemos:
a) Precipitación con acetona
La acetona tiene la propiedad de precipitar la pectina; dando una coagul
ación más firme, pero tiene el inconveniente que precipita otras materias no
pécticas.
b) Precipitación con sales metálicas
Las sales más comúnmente usadas son: sulfato de cobre y alumbre. Est
e procedimiento da buen resultado pero tiene el inconveniente de la remoció
n posterior del metal.
c) Precipitación con alcohol etílico
Tiene la propiedad de precipitar la pectina directamente de la fuente veg
etal. La precipitación de la pectina con alcohol depende de la presencia de e
lectrólitos y del grado de esterificación.
1.3.7. Aplicación
Las pectinas presentan diferentes usos en la industria, principalmente en la
industria alimenticia y farmacéutica.
a) Industria Alimenticia
Fabricación de jaleas (gelatinas) y conservas. Como espesante en la mayonesa. Precipitación de la caseína de la leche. Como estabilizador en los sorbetes. Preparación de jugos.
b) Industria Farmacéutica
Coagulante sanguíneo
Emulsificante de preparados farmacéuticos. Como antídoto en intoxicaciones con metales pesado
Preparación de medios de cultivo bacteriológico. Como agente suspensor. En la fabricación de cosméticos.
1.4. Prebióticos
Figura 8 Alim entos con pre
bióticos Fuente: Google
1.4.1. Fibra Alimentaria
La fibra alimentaria o fibra dietética constituye uno de los componentes fund
amentales de una dieta equilibrada. Es complejo dar una definición de fibra, ya
que sus atributos fisiológicos y químicos, son aspectos que están íntimamente r
elacionados con el concepto de fibra. Debido a eso, el concepto ha evolucionad
o hacia una definición más amplia y más ajustada a la realidad fisiológica. (Sant
amaría, 2014)
La Fibra se define como:
”La parte de los alimentos de procedencia vegetal que no es digerida ni absorbi
da en el intestino delgado, llegando al colon donde es sustrato de fermentación
para la microbiota. Está constituida por todos los compuestos resistentes a la di
gestión enzimática, tales como polisacáridos no amiláceos, lignina, almidón y pr
oteínas resistentes y compuestos fitoquímicos asociados, tales como compuest
os polifenólicos, carotenoides, etc.”.
La fibra alimentaria se encuentra exclusivamente en los alimentos de origen
vegetal, nunca en los de origen animal, por ello la ingesta recomendada de fibr
a se hace a través de cereales, tubérculos, raíces feculentas, fruta, verdura, hor
talizas y legumbres. También podemos encontrar fibra como aditivo en product
os precocinados (usados con fines tecnológicos) o en otros alimentos en los qu
e la fibra es un ingrediente funcional. (Santamaría, 2014)
Hasta hace algunos años, sólo se consideraba como componentes de la fibr
a, los polisacáridos diferentes al almidón (no amiláceos) y un componente no hi
drocarbonado, la lignina. Pero en la actualidad, se incluyen además compuesto
s como:
Almidón resistente
Oligosacáridos resistentes
Hidratos de carbono análogos (que son los hidratos de carbono usados
como ingredientes en alimentos manufacturados)
Compuestos asociados a la estructura vegetal (goma, suberina, cutina)
Otros macronutrientes como proteínas y grasas, también resistentes al
ataque enzimático digestivo.
Compuestos bioactivos asociados (carotenoides, fitosteroles y
polifenoles)
1.4.1.1. Oligosacáridos
Los oligosacáridos no digestibles son cadenas de azúcares con un grado de
polimerización entre 3 y 10 unidades de monosacáridos. Pueden presentar una
estructura lineal o ramificada estando formada por los mismos tipos de monos
acáridos o por monosacáridos diferentes. (Santamaría, 2014)
Aunque algunos pueden formarlos animales lo más común es que lo formen
vegetales. Están especialmente presentes en las semillas de las leguminosas.
También se pueden sintetizar en laboratorio mediante técnicas enzimáticas. Los
oligosacáridos de mayor interés nutricional son:
Rafinosa
Estaquiosa
Verbascosa
Estos tres oligosacáridos son alfa-galactósidos y su estructura está relaci
onada con la de la sacarosa.
Fructanos: son polímeros de fructosa, destacan la inulina y la
oligofructosa. Ambos fructanos, es decir, polímeros de fructosa con
enlace β 2-1 glucosídico y con una unidad terminal de glucosa. El grado
de polimerización varía de 2 a 60 unidades.
Las cadenas de menos de 10 unidades de fructosa se denominan:
FRUCTOLIGOSACÁRIDOS (FOS): donde destacan la ketosa, nistosa y
fructosil nictosa, constituidos por una molécula de glucosa y dos, tres o
cuatro de fructosa respetivamente. Las cadenas con mayor grado de
polimerización se denomina inulina. Los fructanos se encuentran en
plantas como la cebolla, el ajo, el plátano, las alcachofas, los espárragos
o la raíz de achicoria.
GALACTOOLIGOSACÁRIDOS (GOS): presentan una estructura
parecida, en donde a una molécula de lactosa (Glucosa y galactosa) se
le unen en disposición lineal de una a cuatro galactosas.
Ambos constituyen el conocido como EFECTO PREBIÓTICO: Los fructanos y l
os galactooligosacáridos son alimentos no digestibles que se usan por su efect
o prebiótico ya que son fermentados rápidamente y casi en su totalidad por bact
erias colónicas, este tipo de fibra son las que nos van a interesar porque serán f
ermentadas por Bifidobacterias y Lactobacilos. (Santamaría, 2014)
1.4.2. Fibra Prebiótica
La definición que usamos para prebiótico es “Ingredientes no digeribles de l
os alimentos que afectan beneficiosamente al huésped por una estimulación sel
ectiva del crecimiento y/o actividad de una cepa concreta o un limitado grupo d
e cepas bacterianas ya residentes en el colon”. (Santamaría, 2014) Esta activid
ad fue demostrada para bifidobacterias al ingerir fructooligosacáridos (FOS) e in
ulina.
Los oligosacáridos prebióticos son hidratos de carbono de cadena corta que
son fermentados por Bifidobacterium y Lactobacillus en el tracto intestinal. FO
S, inulina y GOS resisten la digestión enzimática del intestino delgado, alcanza
el colon donde son sustratos de elección para fermentadoras especialmente pa
ra Bifidobacterium y Lactobacillus (Santamaría, 2014)
Se considera que tenemos una adecuada microbiota intestinal cuando predo
minan las bacterias sacarolíticas y existe un número significativo de bacterias bi
fidobacterias y lactobacterias.
Administrados de estos prebióticos, incrementa la actividad sacarolítica en el int
estino grueso y promueve selectivamente el crecimiento de bacteriano.
1.4.2.1. Alimentos con fibra prebiótica
Los alimentos que contiene fibra son siempre de origen vegetal, nunca ani
mal, pero no todos los alimentos vegetales que contiene fibra, contienen fibra d
e alta calidad como es la fibra prebiótica, ésta está contenida principalmente en
alimentos de la familia de las Leguminosas. Algunos ejemplos de alimentos con
prebióticos son los siguientes:
Alcachofa que contiene entre un 3 y 10% de prebióticos en forma de
inulina, las alcachofas de Jerusalén pueden llegar a tener 19% de inulina.
La raíz de achicoria, es junto con la alcachofa los productos con más
prebióticos.
El ajo contiene alrededor de un 15% de inulina.
La cebolla tiene menos inulina, estaría entre 5 y 8%.
El puerro también es un alimento rico en prebióticos, contiene entre un 3
y un 10%.
1.4.2.2. Efectos beneficiosos del uso de prebióticos
Entre los principales efectos beneficiosos del uso de prrebióticos, destacam
os los siguientes:
1. Mantenimiento de la flora intestinal bacteriana beneficiosa formada por
bacterias anaerobias de los géneros Lactobacillus y Bifidobacterium
2. Prevenir y evitar la traslocación de microorganismo de origen
gastrointestinal hacia tejidos estériles como ganglios, bazo o hígado.
3. Disminución de bacterias anaerobias del género Clostridium que podrían
provocar infecciones graves.
4. El aumento de bacterias anaerobias de los géneros Lactobacillus y
Bifidobacterium produce un incremento de la producción de ácidos
grasos de cadena corta como acetato, propionato y butirato. Estos
ácidos grasos se absorben pueden producir efectos beneficiosos de
acción local y/o acción sistémica.
5. Disminución de inflamación en pacientes con problemas
gastrointestinales como colon irritable, colitis ulcerosa o inflamación del
colon.
6. Disminución de factores de riesgo de cáncer de colon debido a la bajada
de Ph intestinal, a la producción de butirato y a la dilución del contenido
intestinal.
7. Mejora en la regulación del pH intestinal en bebés.
8. Producción de vitaminas del grupo B (B1, B6, B12 y ácido fólico)
1.4.3. Inulina
Después del almidón, los fructanos son los polisacáridos no estructurales m
ás abundantes en la naturaleza, presentes en muchas especies de plantas (liliá
cea, composite, gramínea), en hongos del tipo Aspergillus sp y en bacterias. La
inulina es la reserva energética en más de 36 000 especies de plantas, fue aisl
ada por primera vez en 1804 por un científico alemán de apellido Rose. (Dávila,
2010)
1.4.3.1. Características
La inulina posee un sabor neutral suave, es moderadamente soluble en agu
a, tiene gran capacidad para reemplazar las grasas, mezclada con agua forma
un gel cremoso de excelente palatabilidad.
Es un polvo blanco mate parecido al almidón, en su forma natural es una me
zcla de moléculas de cadenas cortas y largas de fructosa. Su peso molecular e
s del orden de 5.000 Dalton y depende de la longitud de la cadena que es del o
rden de 37 unidades de D-fructosa con una D-glucosa terminal en algunos caso
s. (Dávila, 2010)
Las inulinas que poseen una glucosa terminal, son conocidas como α-gluco
piranosil, (β-D-fructofuranosil) (n-1)-D-fructofuranosidos. Se abrevian GpyFn. La
s inulinas que no poseen una glucosa terminal, se denominan β-Dfructopiranosi
l (β-D-fructofuranosil) (n-1)-D-fructofuranosidos. Se abrevian FpyFn.
En la hidrolisis total de este FOS, se forma entre 87 y 94% de fructosa y ent
re 3 y 6% de glucosa, la inulina es utilizada en la obtención de fructosa y en la s
íntesis de la sacarosa por vía química.
Su fórmula semidesarrollada es C6nH10n+2O5n+1 y su temperatura de fusión (
descomposición) es 177°C. Tiene propiedades como agente quelante y anti incr
ustante por lo que se emplea en la industria química y de procesamiento para e
vitar las costras en tuberías, contenedores, cámaras de reacción y separación y
demás equipos. (Dávila, 2010)
Figura 9 Molécula de Inulina Fuente: (Dávila, 2010)
1.4.4. Alimento Funcional
Son todos aquellos alimentos o productos alimenticios que además de su a
porte natural de sustancias nutritivas, proporcionan un beneficio específico en l
a salud de la persona.
1.4.4.1. Definición
Según el ILSI Europa (International Life Science Institut), un alimento puede
ser considerado funcional : "si se logra demostrar satisfactoriamente, o bien qu
e posee un efecto beneficioso sobre una o más funciones específicas en el org
anismo, más allá de los efectos nutricionales habituales, y que mejora el estado
de salud y del bienestar o bien que reduce el riesgo de una enfermedad"
1.4.4.2. Inulina como alimento funcional
Tanto en estudios in vivo como in vitro se demostró que la administración d
e inulina y/u oligofructosa (5-15 g durante 15 a 20 días) modifica la flora intestin
al estimulando el crecimiento de las bifidobacterias, y junto con esta variación di
sminuyen los recuentos de bacteroides, fusobacterias y clostridios. Todos estos
efectos persisten mientras se administra este tipo de fructanos (4-5 g/día), y su
actividad comienza a decrecer progresivamente transcurridas dos semanas de
su interrupción. Lo cual avala que estos cambios no perduran en el tiempo. Asi
mismo, se comprobó que mientras más bajo es el recuento inicial de bifidobacte
rias en las heces, mayor es la estimulación ejercida por los fructanos sobre este
tipo de bacterias, esto también se traduce en la inexistencia de una relación lin
eal de dosis/efecto.
En el mercado actual existen numerosos productos adicionados con fibra, e
ntre ellos lácteos y amasados (panes y galletitas); de los cuales se han seleccio
nado y analizado algunos, a modo de ejemplo. El criterio de selección ha prioriz
ado el aporte de prebióticos y cantidades significativas de fibra en alimentos de
consumo habitual.
Capítulo 3
Desarrollo experimental
3.1.3 Metodología de la investigación
Este proyecto se realizó en base a la metodología científica. Se realizó el pl
anteamiento del problema y las diferentes hipótesis para luego poder realizar la
s respectivas experimentaciones, para así, de esta manera poder realizar un an
álisis de datos y poder llegar a las conclusiones.
Las experimentaciones se hicieron en dos fases, de análisis preliminar que
consiste en ensayos previos para omitir cualquier tipo de error humano y familia
rizarse con los procesos, y la fase definitiva que consiste en los procesos y exp
erimentaciones mismos de la investigación, los cuales se tomaran como referen
cia para los cálculos, análisis de datos, conclusiones y recomendaciones.
3.1.1.3 Tipos de enfoques metodológicos
Esta investigación es de tipo cuantitativa y experimental, de esta manera, s
e sigue los principios básicos del método científico para la investigación. Los an
álisis y experimentaciones realizados se llevaron a cabo en laboratorio, se hicie
ron las pruebas respectivas y se tabularon los datos obtenidos, para luego ser
analizados estadísticamente, llegar a resultados favorables para la investigació
n y poder realizar las respectivas conclusiones.
Además de esto se hizo encuestas con el fin de conocer la aceptación del p
roducto en base a sus propiedades organolépticas, de esta manera saber si es
considerado a gusto a los consumidores.
3.2.3 Métodos y técnicas
Los procesos que conllevan a las experimentaciones fueron realizados en d
os fases, como se muestra a continuación:
" Pruebas preliminares
" Pruebas definitivas
Tanto en la obtención de pectinas, obtención de prebióticos y elaboración d
el alimento tipo gelatina, se llevaron a cabo las dos fases de experimentación.
Se llevó a cabo la técnica de investigación por encuesta, con el objetivo de c
uantificar por medio de una muestra de 100 personas (calculadas de la poblaci
ón Carrera de Ingeniería Química), el grado de aceptabilidad del producto obte
nido, es decir, el alimento funcional tipo gelatina; para ello se usó la siguiente fó
rmula.
Donde:
N= población n= muestra k= constante dependiente del nivel de confianza e= error muestral p= proporción de individuos que poseen características de estudio q= proporción de individuos que no poseen características de estudio
3.2.1.3 Pruebas preliminares
La finalidad de realizar estas pruebas preliminares, es para la familiarizació
n con los procedimientos, procesos, manejo de reactivos y equipos, así como el
manejo de las variables independientes usadas; de esta manera se logrará obt
ener las habilidades necesarias para dar inicio a la ejecución de las pruebas def
initivas, la cual demanda mucha habilidad en el manejo de reactivos, materiales
, equipos y sobretodo procedimientos.
Tanto para la obtención de las pectinas, obtención del prebiótico y elaboraci
ón del alimento tipo gel, se realizaron las pruebas preliminares. Se siguieron los
protocolos de laboratorio y procedimientos de forma rigurosa como si se tratar
a de las pruebas definitivas, debido a que estas reflejan los posibles datos o res
ultados que obtendríamos de las pruebas definitivas, y más aún, de estas prueb
as obtendremos las habilidades básicas para reducir el error humano en las pru
ebas finales.
3.2.2.3 Pruebas definitivas
Una vez realizada las pruebas preliminares, se prosiguió a la realización de
las pruebas definitivas, en este punto se reproducirán los métodos y procedimie
ntos practicados en las pruebas preliminares, pero ahora bajo un mayor nivel d
e rigurosidad y siguiendo parámetros de control definidos, además, se extrajero
n los datos necesarios para sus respectivos análisis y posterior conclusión del tr
abajo de investigación.
El proceso de investigación se divide en tres fases, descritas a continuación
:
Obtención de pectinas a partir de cáscaras de tomate de árbol.
Obtención de prebióticos a partir de ajo
Elaboración de alimento funcional tipo gelatina a partir de las pectinas y
prebióticos obtenidos previamente.
3.2.3.3 Normas
Las normas usadas fueron las siguientes:
Norma INEN 1517: Determinación de humedad
Norma INEN 520: Determinación de cenizas
Norma INEN 1519: pH a 25ºC
Norma INEN 1520: Tiempo de formación de gel
Norma INEN 1518: Dureza de gel
Norma INEN 1521: Postre de gelatina. Requisitos
Norma INEN CODEX 192: Aditivos Alimentarios
Norma INEN 2337: 2008, JUGOS, PULPAS, CONCENTRADOS
NECTARES, BEBIDAS DE FRUTAS Y VEGETALES. REQUISITOS
Normas INEN 1529-6, 1529-14, 1529-10, 1529-18: Análisis
Microbiológicos
3.3.3 Calidad de los productos
En cada proceso se trabaja rigurosamente, siguiendo todos los procedimien
tos y normas establecidas con mucho cuidado. Una vez obtenida las pectinas a
partir del tomate de árbol y los prebióticos del ajo, se realizan las pruebas de la
boratorio necesarias para conocer la calidad de estos productos obtenidos.
En el proceso de elaboración del alimento funcional tipo gel, se da la mezcl
a del prebiótico y pectinas obtenido, con pulpa de tomate de árbol, siguiendo un
proceso parecido al de la elaboración de mermeladas, una vez obtenido el pro
ducto se le hacen pruebas de laboratorio que demuestren su calidad, además,
será dado a probar a una muestra de 100 personas, por medio del cual se obtie
nen datos para conocer el grado de aceptabilidad del consumidor en base a las
propiedades organolépticas del alimento funcional.
3.4.3 Parámetros de acuerdo a las variables
Para poder obtener el proceso óptimo en la obtención de las pectinas, se tra
bajó con dos variables independientes, cada una con dos parámetros. Mientras
que en la obtención de prebióticos se trabajó con parámetros ya definidos. En la
elaboración del alimento tipo gelatina se siguió un proceso estandarizado pare
cido al de la obtención de mermeladas, siguiendo también parámetros definidos.
Todos estos datos de variables independientes y parámetros se muestran en la
tabla 8.
Tabla 8 Constantes y variables de proceso en la obtención de pectinas y prebiótico
OBTENCIÓN PECTINA
Constante Parámetro
Temperatura 90 ºC
Variables Independientes
Parámetros
pH 3.0
3.2
Tiempo 30 min
60 min
90 min
OBTENCIÓN PREBIÓTICO
Constantes Parámetros
Temperatura 80 ºC
Tiempo 45 min
Elaborado por: Antonio Ortega
Se puede observar en la tabla 8, que la temperatura se manejó como const
ante en el proceso de obtención de pectinas, así mismo hay dos variables inde
pendientes; el pH con dos parámetros y el tiempo con tres parámetros, trabajad
os respectivamente. En el proceso de obtención de prebióticos se trabajó con v
ariables definidas, o constantes de proceso; temperatura y tiempo; definidas lue
go de una extensa revisión bibliográfica.
La elaboración del alimento tipo gelatina se dio mediante la mezcla de pulp
a de tomate de árbol, con los dos aditivos obtenidos; pectinas y prebióticos. Sig
uiendo un proceso parecido al de la obtención de mermeladas de frutas, descrit
o en la FAO.
3.5.3 Experimentación
De distintas fuentes bibliográficas, tal como se detallan en la tabla 21 se obt
uvieron las referencias necesarias para la determinación de los parámetros de c
ontrol, como: temperatura, tiempo, pH, reactivo, entre otras, de esta manera se
logró definir los mejores factores y parámetros de control para la experimentació
n en la obtención de pectinas, elaboración de prebióticos y en la elaboración del
alimento tipo gelatina.
Se utilizaron los mismos factores de control y procedimientos, tanto en la fa
se de pruebas preliminares como en la fase de pruebas definitivas.
Este proyecto se dividió en 3 fases experimentales, que incluyen:
1. Obtención de pectinas a partir de tomate de árbol
2. Obtención de prebióticos a partir de ajo
3. Elaboración de alimento tipo gelatina a partir de los dos aditivos
obtenidos; pectinas y prebiótico.
3.5.1.3 Equipos y materiales
Los equipos y materiales usados en 3 fases de experimentación, tanto en fa
se preliminar como fase definitiva, se enlistan a continuación.
3.5.1.1.3 Equipos
Para todas las fases experimentales se usaron diferentes equipos, los cuale
s se encuentran dentro de las instalaciones de la Facultad de Ingeniería Químic
a de la Universidad de Guayaquil, en la tabla 9 se enlistan los equipos usados
en este proceso, así como los laboratorios a donde pertenecen.
Tabla 9 Equipos usados en las 3 fases de experimentación
Equipo Marca Modelo Nº de seri
e Ubicación Foto
Medidor d
e pH
HACH HQ40d LA-EI/086 LABORATORIO DE AGUAS /FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA/UNIVERSIDAD
DE GUAYAQUIL
Estufa MEMME
RT SLM 500 F502.006
9/LA-EI/46
LABORATORIO DE AGUAS /FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA/UNIVERSIDAD
DE GUAYAQUIL
Balanza
METLER TOLEDO
Analítica
No No
especifica
do
especifica
do
LABORATORIO DE BIOTECNOLOGIA /FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA/UNIVERSIDAD DE GU
AYAQUIL
Mufla No especi
ficado
No especi
ficado
No especi
ficado
LABORATORIO DE BIOTECNOLOGIA /FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA/UNIVERSIDAD DE GUAY
AQUIL
Refractóm
etro
CARL ZEI
SS
No especi
ficado
No especi
ficado
LABORATORIO DE MICROBIOLOGIA /FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA/UNIVERSIDAD DE GU
AYAQUIL
Autoclave ALL AME
RICAN
25X No especi
ficado
LABORATORIO DE MICROBIOLOGIA /FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA/UNIVERSIDAD DE GU
AYAQUIL
Licuadora TEKNO No especi
ficado
No especi
ficado
LABORATORIO DE MICROBIOLOGIA /FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA/UNIVERSIDAD DE GU
AYAQUIL
Batidora
OSTER
2602-012
No
especifica
do
LABORATORIO DE MICROBIOLOGIA /FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA/UNIVERSIDAD DE GU
AYAQUIL
Desioniza
dor
LABORATORIO DE ANALISIS /FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICA/UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Elaborado por: Antonio Ortega
3.1.1.2. Reactivos
En las diferentes fases experimentales se usaron los siguientes reactivo
s:
Hidróxido de Sodio
Hidróxido de Calcio
Ácido Clorhídrico
Agua destilada
Hipoclorito de Sodio
Etanol
3.1.1.3. Materiales
Se utilizaron los siguientes materiales de laboratorio:
Probeta
Embudo Buchner
Vidrio reloj
Crisol
Pinzas
Matraz aforado (500 ml, 1000 ml)
Matraz Erlenmeyer
Mortero
Vaso de precipitación (500 ml, 1000 ml)
Filtro papel
Soporte Universal
Agitador
Recipientes
Termómetros (0 - 150) °C
Piceta
Papel Aluminio
3.1.2. Materia prima
Las materias primas usadas; tomate de árbol y ajo, se obtuvieron mediante
compra directa de diferentes supermercados de la ciudad de Guayaquil, luego f
ueron llevados a los diferentes laboratorios de la Facultad de Ingeniería Químic
a de la Universidad de Guayaquil, para sus respectivos acondicionamiento y po
sterior experimentaciones.
Figura 10. Fotografía de tomate de árbol a usar
Figura 11. Fotografía de ajo a usar
3.1.3. Técnicas y procedimientos
El diseño experimental trabajado se muestra en la Tabla 8, donde se detalla
n las variables y constantes de procesos principales aplicadas a las diferentes f
ases experimentales de este trabajo de investigación.
Cada una de las 3 fases experimentales aplicadas tienen sus propios proce
dimientos, los cuales se detallarán a continuación:
3.5.3.1.3 Procedimiento en la obtención de pectinas a partir de las
cáscaras de tomate de árbol
Acondicionamiento de la materia prima
La materia prima recogida (cáscara de tomate de árbol, 1000 g), fue lavada
con abundante agua, llevándolas hasta 0º Brix.
Figura 12. Fotografía del lavado de los tomates de árbol
Inactivación de enzimas
Para la inactivación de enzimas se realizó un escaldado a 80ºC por 20 minu
tos aproximadamente.
Secado de cáscaras
Se secaron las muestras (940 g aprox.) a una temperatura de 80ºC durante
6 horas.
Figura 13. Fotografía de cáscaras secas
Molienda de cáscaras
Las cáscaras secas (140 g aprox.) se molieron con ayuda de un mortero, co
n el objetivo de dar a las cáscaras un tamaño uniforme para pasar al siguiente p
roceso.
Hidrólisis ácida
En la hidrólisis ácida se pesaron 12 muestras en vasos de precipitación de 2
00 ml, 5 gramos de cáscaras en cada vaso y se homogenizaron con 100 ml de
agua destilada a una temperatura de 90ºC, se trabajó en diferentes condiciones
, con un pH de 3,0 y 3,2; además se trabajó con diferentes tiempos de contacto;
a 30, 60 y 90 minutos. El reactivo usado fue ácido clorhídrico 0,1 N, en una rela
ción de 10 ml de HCl por cada gramo trabajado.
Figura 14. Fotografía de proceso de hidrólisis
Precipitación de pectinas
Una vez realizada la hidrólisis ácida, las muestras trabajadas pasan al sigui
ente proceso. Para la precipitación de pectinas se utilizó etanol de 96 ºGL, en c
antidad suficiente hasta que se homogenice con la muestra (30 - 50% de la can
tidad de agua destilada usada aproximadamente), dejándolo reposar durante 3
0 minutos.
Figura 15. Fotografía de precipitación de pectinas
Filtración
Se usó el mecanismo convencional de filtración (usando papel filtro y embu
do), las pectinas retenidas en el papel filtro fueron separadas para pasar al sigu
iente proceso, obteniendo pesos que van desde 50 a 70 gramos, cabe recalcar
que varían dependiendo de la cantidad de humedad retenida.
Figura 16. Fotografía de filtración de pectinas
Secado
Las pectinas obtenidas de la filtración fueron secadas a una temperatura de
60ºC durante 6 horas.
Molienda y tamizado
Las pectinas secas (5 – 7 gramos) fueron molidas con ayuda de un mortero
hasta llegar a un tamaño uniforme, para luego ser tamizadas, con el objetivo de
obtener un producto de granulometría muy pequeña y uniforme, 250μm aproxi
madamente.
Figura 17. Fotografía de pectinas secas, antes de entrar al proceso de moliend
a y tamizado
Caracterización de las pectinas
En este punto ya se obtuvieron las pectinas, a las diferentes muestras traba
jadas con diferentes parámetros y variables se le hicieron las pruebas de labora
torio necesarias para caracterizar y comprobar la calidad del producto obtenido,
según normas que se detallan en el punto 3.2.3.
Figura 18. Fotografía de pectinas antes de análisis de laboratorio
3.1.3.2. Procedimiento en la obtención de prebiótico a partir de ajo
Acondicionamiento y trituración de la materia prima
Los dientes de ajo fueron lavados y desinfectados con etanol (50 ml por cad
a 10 gramos aprox.), para luego ser triturados hasta un tamaño de 4 mm aproxi
madamente.
Figura 19. Fotografía de preparación y trituración del ajo
Extracción de la Inulina
Se mezclaron 200 g de ajo triturado con 800 g de agua, la extracción se rea
lizó a una temperatura d e 80 ºC durante 45 min
utos con agitación const ante.
Figura 20. Fotografía de extracción de inulina
Filtración
Luego de la extracción, a la disolución acuosa de ajo se le realizó una filtraci
ón, usando equipos de laboratorio para esta operación. El filtrado es el que cont
iene la Inulina, y por ende pasará al siguiente proceso.
Figura 21. Fotografía de filtración de inulina
Carbonatación
Se realizó usando hidróxido de calcio 0,1 N (en relación 4g de muestra en 2
00 g de solución de hidróxido), a una temperatura de 60 ºC, con agitación const
ante durante 30 minutos. El objetivo de la carbonatación es purificar el extracto
de ciertos componentes distintos de la inulina. El pH luego de este proceso se
eleva a 10,2 aproximadamente.
Figura 22. Fotografía de carbonatación
Neutralización
Se usó una solución de ácido clorhídrico 1 N, con el objetivo de restablecer
el pH de la solución a su valor inicial, cercano a 7. Para esto, se usó fenolftaleín
a, se tituló hasta que hubo cambio de coloración mínimo de 20 segundos de dur
ación.
Figura 23. Fotografía de neutralización de solución de inulina
Filtración del extracto
Se realizó con el objetivo de separar las impurezas y sedimentos; productos
de la carbonatación.
Figura 24. Fotografía de filtración de inulina
Intercambio iónico
Las soluciones obtenidas fueron pasadas por columnas de intercambio cati
ónico y aniónico, con el fin de eliminar cationes y aniones (especialmente iones
calcio) disueltos que aún se encuentran en el producto.
Cualificación y Cuantificación de Inulina
Se realizó análisis de Fehling para determinación cualitativa de inulina. Para
cuantificación se realizó procedimiento descrito en punto 3.5.4.2.
3.1.3.3. Procedimiento en la elaboración del alimento funcional tipo
gelatina
Selección
Se seleccionó tomates de árbol en buenas condiciones y buen grado de ma
durez.
Lavado
Los tomates de árbol seleccionados se lavaron con Hipoclorito de sodio al 5
% durante 3 minutos.
Pelado y despulpado
Luego de la selección y el lavado, los frutos fueron pelados y despulpados.
Figura 25. Pelado y despulpado de tomates de árbol
Precocción
Se realizó una precocción a una temperatura de 40 ºC durante 5 minutos.
Triturado
Las frutas precocidas fueron trituradas, para eso se utilizó una licuadora. To
do esto con el objetivo de disminuir y homogenizar el tamaño de la fruta
Figura 26. Fotografía de triturado de tomates de árbol
Filtración
La fruta triturada pasa por un proceso de filtración, el filtrado es el que se us
ó para el siguiente proceso.
Adición de azúcar
Al filtrado se le añadió azúcar hasta llegar a los 65 ºBrix, para ello debemos
determinó los grados Brix del filtrado y se realizó el respectivo balance de mater
ia, de esta manera se calculó la cantidad necesaria de azúcar que se añadió.
Cocción
Se realizó una cocción a 80 ºC durante 10 minutos.
Figura 27. Fotografía de cocción
Adición de aditivos
En este punto se añadió las pectinas y ácido cítrico, en una proporción del 1
% del peso total del producto obtenido de la cocción, para la adición del prebiót
ico se usaron diferentes proporciones, 10, 15 y 20 ml respectivamente, para lue
go escoger cual de estas cantidades de prebiótico afecta en menor grado las ca
racterísticas organolépticas del producto.
Figura 28. Fotografía de aditivos
Gelificación
Se realizó una cocción a 85 ºC hasta apreciar gelificación en la mezcla.
Envasado
El envasado se realizó en caliente, a una temperatura que oscila entre 75 y
80 ºC.
Figura 29. Fotografía de envasado
Sellado y esterilizado
Los envases fueron sellados y luego esterilizados, para ello se utilizó un aut
oclave, elevando la temperatura a 122 ºC y 5 bares de presión.
Figura 30. Fotografía de esterilizado
3.1.4. Procedimiento de los análisis a realizar
Se detallan los procedimientos de los análisis a realizar; humedad, cenizas,
peso equivalente, grado de metoxilo y acidez titulable para las pectinas obtenid
as; análisis HPLC para el prebiótico; humedad, cenizas, tiempo de gelificación p
ara el alimento tipo gelatina obtenido.
3.5.4.1.1 Análisis a pectinas
Determinación de humedad
Para esta determinación se siguió las Norma INEN 1517, se procedió de est
a forma:
La determinación se efectuó por duplicado sobre la misma muestra prepara
da. Se secó el pesafiltro y la tapa durante 30 minutos en la estufa a 130(±3) ºC.
Se enfrió en el desecador hasta temperatura ambiente y se pesó. Luego se pes
ó con aproximación al 0,1 mg (margen de error), 2 gramos de muestra preparad
a, se transfirió al pesafiltro distribuyéndolo uniformemente en su fondo. Se calen
tó el pesafiltro y su contenido durante una hora, en una estufa calentada 130(±
3), sin la tapa. Se colocó la tapa con el pesafiltro antes de sacarlo y se trasladó
al desecador, tan pronto se alcanzó la temperatura ambiente, se pesó.
Estas operaciones de calentamiento, enfriamiento y pesaje, se repitieron va
rias veces hasta que la diferencia de masa entre los resultados de dos operacio
nes de pesaje sucesivas no excedió de 0,1 mg.
Luego se aplica la siguiente fórmula para determinar el contenido de humed
ad.
Donde:
Pc= Contenido de humedad (pérdida por calentamiento), en porcentaje de masa
m1= masa de pesafiltro vacío con tapa, en g.
m2= masa del pesafiltro y tapa, con la muestra sin secar, en g.
m3= masa del pesafiltro y tapa, con la muestra seca, en g.
Determinación de cenizas
Para esta determinación se siguió las Norma INEN 520, se procedió de esta
forma:
La determinación se efectuó por triplicado en cada muestra preparada. Se c
alentó el crisol de porcelana vacío en la mufla ajustada a 550 ± 15 ºC, durante 3
0 min. Una vez alcanzada la temperatura ambiente, se pesó con aproximación
al 0,1 mg (margen de error), se transfirió y pesó en el crisol 5 g de la muestra, c
on aproximación al 0,1 mg. Se colocó el crisol con su contenido cerca de la pue
rta de la mufla abierta y se mantuvo allí durante pocos minutos, para evitar pérd
idas por proyección de material, lo que podría ocurrir si el crisol se introduce dir
ectamente a la mufla. Luego se introdujo el crisol en la mufla a 550± 15 ºC hast
a que se obtuvo cenizas de un color gris claro. No deben fundirse cenizas.
Se sacó de la mufla el crisol con la muestra, se dejó enfriar en el desecador
y se pesó tan pronto alcanzó la temperatura ambiente, con aproximación al 0,1
mg. Se repitió la incineración por periodos de 30 min, enfriando y pesando hast
a que no hubo disminución en la masa.
Luego de haber obtenido los valores correspondientes se aplica la siguiente
fórmula para determinar el porcentaje de cenizas.
Donde:
C= Contenido de cenizas, en porcentaje de masa
m1= masa del crisol vacío, en g.
m2= masa del crisol con la muestra, en g.
m3= masa del crisol con las cenizas, en g.
H= porcentaje de humedad en la muestra.
Peso equivalente
Se pesó en una balanza analítica 0,2 gramos exactos de pectina seca tritur
ada de tomate de árbol, y se introdujeron en un matraz de 250 ml por separado.
Se añadieron 40 ml de agua destilada en el matraz que contenía la pectina, se
agitó durante 1 hora en una plancha de agitación. Se agregaron 2 ml de etanol
y 0.4 gramos de cloruro de sodio al matraz de la pectina de tomate de árbol, est
o se hizo para acelerar al punto final en la titulación, y se adicionaron 3 gotas d
el indicador rojo fenol previamente preparado. Se agitaron en la plancha de agit
ación, se tituló con hidróxido de sodio 0.1 N de manera lenta para evitar desest
erificaciones, el volumen gastado de hidróxido de sodio 0.1N es hasta el viraje
del amarillo al rojo, el punto final persistió por 30 segundos y estas soluciones n
eutras se conservaron para la determinación del contenido de metoxilo.
Para la determinación del peso equivalente se aplica la siguiente ecuación:
Donde:
PE= Peso equivalente
Meq= Miliequivalente
Contenido de metoxilo
Se utilizó las soluciones con pH neutro que quedaron de la valoración del p
eso equivalente, que contenían 0.2 gramos de sustancia péctica, se le agregaro
n 12.5 ml de hidróxido de Sodio 0,25 N al matraz que contenía la pectina de to
mate de árbol, se agitaron durante 5 minutos aproximadamente, y se dejaron e
n reposo durante 30 minutos, tapadas y a temperatura ambiente. Se adicionaro
n 12.5 ml de ácido clorhídrico 0,25 N y se titularon con hidróxido de sodio 0,1 N
hasta el punto final; cambio de coloración. Por ser esta una reacción reversible,
no es necesario agregar más indicador.
Para la determinación del contenido de metoxilo se aplica la siguiente ecua
ción:
Donde:
%Meo= contenido de metoxilo
31= Peso molecular del metoxilo
Acidez titulable
Se preparó una solución de 0,1 gramos de pectina extraída en 25 ml de agu
a destilada, se le agregaron 5 gotas de fenoftaleína al 1% como indicador, lueg
o se llenó una bureta con una solución de hidróxido de sodio a 0.1N, tornándose
la solución de color amarillo. En una plancha de agitación se puso a mezclar la
solución, para empezar la titulación gota a gota de hidróxido de sodio a 0.1N. C
uando aparece el color rosa se cerró la llave de la bureta y se sigue agitando la
mezcla para verificar si el color permanece, luego se tomó la lectura en la buret
a del volumen gastado en la titulación, los resultados obtenidos de la titulación s
e presentan en la tabla 18. El porcentaje de acidez titulable se determinó con la
siguiente ecuación:
Donde:
V= volumen de NaOH consumido
N= normalidad de NaOH
Meq= Miliequivalente
Rendimiento de pectinas
El rendimiento es una relación entre el peso obtenido y el peso inicial por ci
en; se determinó mediante una balanza digital, con el objetivo de cuantificar el r
endimiento de la pectina obtenida después de la molienda, esto se realizó para
todas las muestras utilizando la siguiente expresión:
3.5.4.2.1 Análisis cualitativo y cuantitativo de inulina
Análisis de Fehling
Para ello, si la alícuota del extracto no se encuentra en agua, debe evapora
rse el solvente en baño de agua y el residuo disolverse en 1 – 2 ml de agua. Se
adiciona 2 ml del reactivo y se calienta en baño de agua 5 – 10 minutos la, mez
cla. El ensayo se considera positivo si la solución se colorea de rojo o aparece
precipitado rojo. El reactivo se prepara de la siguiente forma:
Solución A: Se pesa 35 gramos de sulfato cúprico hidratado cristalizado y s
e disuelven con agua hasta un volumen total de 1000 ml.
Solución B: Se pesan 150 gramos de tartrato de sodio y potasio y 40 gramo
s de hidróxido de sodio y se disuelven con agua hasta un volumen total de 100
0 ml.
Las soluciones se tienen preparadas de forma independiente y se mezcla ig
ual cantidad en volumen de cada de ellas justo en el momento de realizar el en
sayo. Dicha mezcla es la que se adiciona a la alícuota a evaluar.
Rendimiento de Inulina
Una vez obtenido el extracto de inulina, para su purificación se adicionó fosf
ato de sodio grado reactivo hasta alcanzar un valor de pH 7,6 para evitar la hidr
ólisis de los oligofructanos. Se calentó el extracto hasta 70 °C por 15 minutos p
ara precipitar las impurezas de proteínas y lípidos. El extracto purificado fue co
ncentrado en una plancha de calentamiento con agitación constante a una tem
peratura de 90 °C hasta alcanzar la concentración de saturación de la inulina a
dicha temperatura, aproximadamente 25 grados brix (Ledesma, 2017)
Una vez alcanzada esta concentración se midió el volumen del extracto con
centrado y se adicionó la cantidad de etanol al 96 % v/v necesaria para alcanza
r una concentración de 60 % v/v y se dejó en reposo por 12 horas. El precipitad
o obtenido fue filtrado y secado a 90°C en una estufa por 4 horas. Los sólidos r
etenidos fueron pesados en una balanza analítica. Con la cantidad de extracto
obtenido se calculó el rendimiento como el cociente entre la cantidad en gramo
s del extracto de inulina en polvo y la cantidad en gramos de material soluble pr
esente en el extracto inicial. (Ledesma, 2017)
Análisis Microbiológicos realizados a Alimento Funcional
Para estas determinaciones se siguieron las normas INEN 1529-6, INEN 15
29-8, INEN 1529-10, INEN 1529-18; Estos análisis fueron realizados en el labor
atorio de ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO de la Facultad de Ingeniería Química d
e la Universidad de Guayaquil.
Análisis de Vida útil en percha a Alimento Funcional
Se realizó análisis de vida útil en percha a una temperatura de 45 ºC, éste a
nálisis fue realizado en el laboratorio de ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO de la Fa
cultad de Ingeniería Química de la Universidad de Guayaquil.
3.1.5. Análisis estadístico
Los resultados obtenidos en los diferentes análisis realizados a cada fase: o
btención de pectinas, obtención de prebióticos, elaboración de alimento tipo gel
atina, fueron analizados estadísticamente de manera minuciosa, para de esta
manera poder deducir resultados y llegar a conclusiones verídicas.
3.1.6. Estudio de aceptación sensorial de alimento funcional
Se realizó un estudio de aceptación sensorial del alimento funcional elabora
do, utilizando como método la encuesta; todo esto consistía en dar a degustar e
l producto a una muestra de 100 personas para que luego ellas respondieran la
s preguntas de la siguiente encuesta:
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
ENCUESTA Lanzamiento de un nuevo producto. Por favor rellene esta pequeña encuesta La información que nos proporcione será utilizada para conocer el grado de aceptación en el mercado de un nuevo producto. La encuesta dura cinco minutos aproximadamente.
1. Había escuchado usted de los alimentos funcionales
Si No
2. Había escuchado usted de los prebióticos
Si No
3. Considera usted que se alimenta saludablemente
Si No
Los alimentos funcionales son aquellos que además de sus efectos nutricionales habituales, tie
nen compuestos biológicos (nutrientes o no nutrientes), con efecto selectivo positivo añadido s
obre una o varias funciones del organismo y que presentan efectos beneficiosos para la salud,
mejorándola o reduciendo el riesgo de sufrir enfermedades.
Sabiendo eso: Responda las siguientes preguntas.
En una escala del 1 al 5, siendo 1= Nunca; 2= Poco probable; 3= Talvez; 4= Probable y 5=Muy p
robable. Responda las siguientes preguntas.
4. ¿Compraría un producto el cual se lo presentan como alimento funcional?
1 2 3 4 5
A continuación, le presentamos un alimento funcional tipo gelatina realizado a base de tomate
de árbol y ajo.
5. ¿Volvería a comer el producto que acaba de degustar?
1 2 3 4 5
6. ¿Recomendaría este producto a otras personas como amigos o familiares?
1 2 3 4 5
En una escala del 1 al 5, siendo 1= No aceptable; 2=Algo aceptable; 3= Poco aceptable; 4= Acep
table y 5=Muy aceptable. Responda las siguientes preguntas.
7. ¿Qué le pareció el sabor del producto que acaba de probar?
1 2 3 4 5
8. ¿Qué le pareció el olor del producto que acaba de probar?
1 2 3 4 5
9. ¿Qué le pareció la textura del producto que acaba de probar?
1 2 3 4 5
10. ¿Qué le pareció el color del producto que acaba de probar?
1 2 3 4 5
11. ¿Dele una calificación al grado de agrado del producto que acaba de probar?
1 2 3 4 5
12. Dejando de lado sus propiedades funcionales. ¿Como considera organolépticamente a
nuestro producto?
1 2 3 4 5
3.2. Ingeniería de procesos
Para cada fase del proceso se trabajó siguiendo diferentes diagramas de flu
jo de procesos, que se muestran a continuación:
3.2.1. Diagrama de flujo de procesos para obtención de pectinas,
prebióticos y elaboración de alimento funcional
HCl 0,1 N
Agua
Etanol 96 ºGL
Figura 31. Diagrama de flujo de proceso para la obtención de pectinas
Elaborado por: Antonio Ortega
Figura 32. Diagrama de flujo de proceso para la obtención de prebiótico
Elaborado por: Antonio Ortega
Agua
HCl 1N Ca(OH)2 0,1N
Figura 33. Diagrama de flujo de proceso para la elaboración de alimento tipo gelatina
Elaborado por: Antonio Ortega
Masa de pectinas obtenidas
pH 3.0 pH 3.2
Tiempo M1 M2 Promedio Tiempo M1 M2 Promedio
(minutos) (g) (g) (g) (minutos) (g) (g) (g)
Capítulo 4
Análisis y discusión de los resultados
En este capítulo se presentan los resultados experimentales obtenidos, los
datos serán analizados estadísticamente, de esta manera se comprobarán las h
ipótesis, se verificará objetivos concluidos para así llegar a las respectivas concl
usiones de la investigación.
4.1.1 Balance de materia
Se presenta los respectivos balances de materia de las 3 fases experiment
ales, todo esto obtenido de manera experimental, cabe recalcar que estos valor
es pueden variar dependiendo de los parámetros y condiciones del proceso.
Balance de materia en obtención de pectinas
En la obtención de pectinas a partir de las cáscaras de tomate de árbol se o
btuvieron los siguientes resultados, todo esto trabajado por duplicado:
Tabla 10
Masas iniciales de cáscaras de tomate de árbol
Cáscaras de tomate de árbol 918 g
Cáscaras escaldadas 766 g
Cáscaras secas 133,2 g
Cáscaras molidas y tamizadas 110 g
30 0,81 0,85 0,83 30 0,85 0,83 0,84
60 0,81 0,79 0,80 60 0,81 0,83 0,82
90 0,75 0,85 0,80 90 0,55 0,81 0,68
Elaborado por: Antonio Ortega
Se puede observar en la tabla 10 que inicialmente se tiene 918 g de cáscar
as, luego de pasar por una serie de procesos; escaldado, secado, molido y tami
zado, queda un total de 110 g de cáscara de tomate de árbol en forma de harin
a. Se realiza todo esto como preparación de la materia prima, a fin de que pase
al proceso de obtención de pectinas de manera homogénea.
En el proceso de obtención de pectina se trabajó con muestras de 5 gramos
a temperatura constante, con pH y tiempos diferentes, a fin de obtener pectina
de mejor calidad trabajando con diferentes parámetros. Los resultados de las m
asas de pectina obtenidas con diferentes variables y parámetros se muestran e
n la tabla 11.
Tabla 11
Masas experimentales obtenidas de pectina
Elaborado por: Antonio Ortega
Se puede observar en la tabla 11 que la mayor cantidad de pectina es a pH
3,2 y 30 minutos de tiempo, obteniendo así 0,84 g de producto, seguido se obtu
vo 0,83 g de a pH 3,0 y tiempo de 30 minutos.
A más de analizar las masas obtenidas de acuerdo a los parámetros usado
s, se deben de realizar una serie de experimentaciones las cuales ayudarán a d
ecidir que variables y parámetros usados dieron la pectina de mejor calidad.
Rendimiento de pectinas obtenidas
pH 3.0 pH 3.2
Tiempo M1 M2 Promedio Tiempo M1 M2 Promedio
(minutos) (%) (%) (%) (minutos) (%) (%) (%)
30 16,2 17 16,6 30 17 16,6 16,8
60 16,2 15,8 16 60 16,2 16,6 16,4
90 15 17 16 90 11 16,2 13,6
Rendimiento de pectinas
Se trabajó con diferentes muestras con pesos de 5 gramos de cascara de t
omate de árbol molidas y tamizadas, obteniendo así diferentes cantidades de p
ectinas que variaron sus valores dependiendo de las variables pH y tiempo trab
ajado, tal como se muestra en la tabla 11. Los rendimientos obtenidos se detall
an en la siguiente tabla 12.
Tabla 12
Rendimientos experimentales obtenidos de pectina
Elaborado por: Antonio Ortega
Los valores de rendimiento obtenidos fluctúan entre 13,6 y 16,8%, los valor
es más altos de rendimiento se dan a un tiempo de 30 minutos, a mayor tiempo
el rendimiento disminuye. Para escoger la mejor opción de pectina para la elab
oración del alimento funcional, aparte del rendimiento se debe atender a las car
acterísticas fisicoquímicas analizadas.
4.1.2.1 Balance de materia en la obtención de prebióticos
Inicialmente se trabajó con 325 gramos de ajo, los cuales fueron mezclados
con 1300 ml de agua destilada para proceder al proceso de extracción de inuli
na, al final el volumen obtenido de líquido prebiótico fue de 1130 mL, y 38 gram
os de ajo como masa seca.
Según Reynerio Álvarez, Ana Ruano, Mario Calle y Marco Lara (2015), el m
ejor rendimiento de inulina para el ajo (Allium sativum) es a 80 ºC y una relación
4/200g, obteniendo así un rendimiento del 18%. Éstas mismas fueron las condi
ciones y los procedimientos con los que se trabajó en este proyecto.
4.1.3.1 Balance de materia en la elaboración de alimento funcional
Para la elaboración del alimento funcional se trabajó inicialmente con 1450
gramos de pulpa de tomate de árbol, se pasó por el proceso de precocción, tritu
rado y filtrado, quedando un total de 1195 gramos de pulpa, los cuales fueron h
omogenizados con la solución prebiótica hasta llegar a 1215 g, es decir se añad
ió 20 gramos de solución prebiótica, esto dio como resultado un 1,7% de solució
n prebiótica con respecto al peso total. Un porcentaje mayor afecta a las propie
dades organolépticas del producto. Se midió con un refractómetro que la masa t
riturada y filtrada tenía 12 ºBrix, para el proceso de gelificación se debe llevar la
mezcla a 65 ºBrix, para ello se debe hacer el respectivo balance de materia y d
e esta manera calcular la cantidad de azúcar necesaria para elevar la mezcla a
los 65 ºBrix necesarios para la gelificación.
Figura 34. Balance de materia de azúcar
Elaborado por: Antonio Ortega
Sea X= cantidad de azúcar necesaria para elevar a 65 ºBrix, entonces;
Balance de azúcar
Pulpa (0,12) + Azúcar = Mezcla (0,65)
1215(0,12) + X (1) = (1215 + X)0,65
145,8 + X = 789,75 + 0,65X
X – 0,65X = 789,75 – 145,8
Mezcla 65 ºBrix
Pulpa 12 ºBrix
Cocción Azúcar
Solución prebiótica
0,35 X = 643,95
X = 1839,85 g
Relación azúcar pulpa
Se puede observar que para 1215 gramos de pulpa con 12 ºBrix se necesit
an un total de 1840 gramos de azúcar aproximadamente para elevar a 65 ºBrix l
a mezcla. Haciendo una relación azúcar-pulpa tenemos:
La relación nos indica que para elevar a 65 ºBrix la pulpa de tomate de árbol
se necesitan 1,51 gramos de azúcar por cada 1 gramo de pulpa, de esta mane
ra se llegará a los 65 ºBrix.
Relación pectina-pulpa
Una vez que se ha llevado a 65 ºBrix a la mezcla, se le debe añadir las pecti
nas y ácido cítrico, para lograr la gelificación. Para ello se debe añadir en relació
n de 1% las pectinas y 1% de ácido cítrico, esta relación porcentual es en refere
ncia a la masa total de mezcla azúcar-pulpa que se tiene. En el punto 4.2.6. se
detallas los resultados de los análisis cualitativo y cuantitativo realizado a la sol
ución prebiótica obtenida a las condiciones ya dichas.
4.2.1 Resultados experimentales
Se realizaron análisis experimentales en cada fase del proceso de obtenció
n y elaboración, a fin de comprobar la calidad de los productos obtenidos.
4.2.1.1 Humedad
Se midió humedad a las cáscaras y pulpa de tomate de árbol, a las pectinas
obtenidas, al ajo usado para la obtención de prebióticos, etc. Los datos obtenid
os se detallan en la siguiente tabla:
Tabla 13
Resultados de humedad
Elaborado por: Antonio Ortega
Se puede observar que los valores de humedad de las muestras analizadas
detalladas en la tabla 13 son muy elevados, oscilando el 80 %, pero así mismo
se observa que la pectina obtenida y escogida para el proceso de elaboración
de alimento funcional, solo presenta un 5,3 % de humedad.
4.2.2.1 Cenizas
Se realizó análisis de cenizas a las cáscaras de tomate de árbol, a las pectin
as obtenidas y al alimento funcional, dando como resultado los datos detallados
en la tabla 14.
Tabla 14
Resultados de cenizas
Cáscaras de tomate de árbol 78 %
Pulpa de tomate de árbol 80 %
Pectinas 5,3 %
Ajo (Allium sativum) 72 %
Gelatina Funcional 83 %
Elaborado por: Antonio Ortega
El análisis de ceniza se realizó a la muestra escogida para la elaboración de
l alimento funcional, la muestra dio como resultado 0,42% de cenizas, siendo u
n valor aceptable en comparación a las pectinas comerciales.
4.2.3.1 Peso Equivalente
El peso equivalente fue determinado tanto para la pectina obtenida de las c
áscaras de tomate de árbol, como para una muestra de pectina comercial, dand
o los resultados mostrados en la tabla 15 y 16.
Tabla 15
Consumo de NaOH 0,1 N en análisis de Peso equivalente
Ela
borado por: Antonio Ortega
Para el peso equivalente se usaron 0,2 gramos de pectinas, titulados con N
aOH 0,1 N, teniendo un consumo dependiendo del tiempo y pH, detallados en l
a tabla 14.
Teniendo estos datos, se logró determinar los respectivos valores de peso e
quivalente a las diferentes condiciones y parámetros usados.
Tabla 16
Resultados de análisis de Peso Equivalente (mg/Meq)
Cáscaras de tomate de árbol 0,58 %
Pectinas 0,42 %
Gelatina Funcional 0,46 %
pH 3.0 pH 3.2
Tiempo M1 M2 Promedio Tiempo M1 M2 Promedio
(minutos) (g) (g) (g) (minutos) (g) (g) (g)
30 1,6 1,5 1,55 30 1,3 1,2 1,25
60 1,9 1,6 1,75 60 0,8 1 0,90
90 1,7 1,6 1,65 90 1,3 1,2 1,25
Elaborado p or: Antonio Orteg
a
Se puede observar que los valores de Peso Equivalente varían considerabl
emente en función del pH, mientras que en función del tiempo no hay un cambi
ó proporcional de acuerdo a esta variable. Es decir, a un pH de 3,0 se tienen va
lores de Peso Equivalente mayores que a un pH 3,2, tal como se detalla en la t
abla 16.
El peso equivalente guarda relación directa con el peso molecular; este influ
ye de manera directa en la viscosidad y poder de gelificación de las jaleas obte
nidas de las pectinas, mientras mayor sea el valor de peso equivalente, mayor
será la viscosidad y habrá mayor resistencia en el gel formado. Por ello se busc
a siempre obtener pectinas con alto peso equivalente.
El análisis de Peso Equivalente realizado a la pectina comercial dio como re
sultado un valor de 2400 mg/Meq, la pectina experimental obtenida a un pH de
3,2 es las más cercana a este valor. La pectina de mayor peso equivalente fue
a pH 3,0 y 90 minutos de tiempo de contacto, siendo la de mejor calidad toman
do en consideración solo el valor del peso equivalente de las diferentes muestr
as.
4.2.4.1 Contenido de Metoxilo
El contenido de metoxilo fue determinado tanto para la pectina obtenida de l
as cáscaras de tomate de árbol, como para una muestra de pectina comercial, d
ando los resultados mostrados en la tabla 17 y 18.
Tabla 17
pH 3.0 pH 3.2
30 minutos 3100 30 minutos 2500
60 minutos 3500 60 minutos 1800
90 minutos 3300 90 minutos
2500
Consumo de NaOH 0,1 N en análisis de Contenido de Metoxilo
pH 3.0 pH 3.2
Tiempo M1 M2 Promedio Tiempo M1 M2 Promedio
30 minutos 23,3 23,1 23,2 30 minutos 23,2 24,4 23,8
60 minutos 23,3 24,6 23,95 60 minutos 23,1 24,8 23,95
90 minutos 25,5 24,7 25,1 90 minutos 25,6 25,4 25,5
Elaborado por: Antonio Ortega
Para el contenido de metoxilo se usaron las muestras neutras que quedaro
n después del análisis de peso equivalente, las cuales contenían 0,2 gramos de
pectinas, siguiendo el proceso de este análisis al final se tituló con NaOH 0,1 N
, teniendo un consumo dependiente del tiempo y pH, detallados en la tabla 16.
Teniendo estos datos, se logró determinar los respectivos valores de contenido
de metoxilo a las diferentes condiciones y parámetros usados.
Tabla 18
Resultados de análisis de Grado de Metoxilo (%)
Elaborado por: Antonio Ortega
Se puede observar en la tabla 18 que los valores de Contenido de Metoxilo
varían considerablemente en función del tiempo, en función del pH también se o
bserva un cambio considerable, para ambas variables hay una tendencia crecie
nte. Es decir, el contenido de metoxilo es proporcional al tiempo y al pH usado.
pH 3.0 pH 3.2
30 minutos 36,0 30 minutos 36,9
60 minutos 37,1 60 minutos 37,1
90 minutos 38,9 90 minutos
39,5
pH 3.0 pH 3.2
Las pectinas de alto metoxilo forman geles con contenidos de azúcar entre 6
0 y 70 %, mientras que las pectinas de bajo metoxilo forman geles con bajos co
ntenidos de azúcar, debido a que para la formación necesitan cationes divalent
es, por lo general calcio. La formación de geles con pectinas de bajo metoxilo s
e da a pH entre 1 y 7, no afectando el pH a la textura del gel ni contenido de az
úcares. El análisis de contenido de metoxilo realizado a la pectina comercial dio
como resultado un valor de 41,4%, para el alimento funcional que se desea ela
borar se necesitan pectinas de bajo metoxilo, para tener una gelificación usand
o pequeñas cantidades de azúcar. Además, si se desea dar al alimento funcion
al un carácter algo dietético, con poco contenido de azúcar se necesitarán pecti
nas con el menor contenido de metoxilos posible.
4.2.5.1 Acidez Titulable
La acidez titulable fue determinada tanto para la pectina obtenida de las cás
caras de tomate de árbol, como para una muestra de pectina comercial, dando l
os resultados mostrados en la tabla 19 y 20.
Tabla 19
Consumo de NaOH 0,1 N en análisis de Acidez titulable
Elaborado por: Antonio Ortega
Para la determinación de la acidez titulable se usaron 0,1 gramos de pectin
as por cada muestra a analizar, se tituló con NaOH 0,1 N, teniendo un consumo
dependiente del tiempo y pH, detallados en la tabla 18. Teniendo estos datos,
se logró determinar los respectivos valores de acidez titulable a las diferentes c
ondiciones y parámetros usados.
Tiempo M1 M2 Promedio Tiempo M1 M2 Promedio
(minutos) (g) (g) (minutos) (g) (g) (g)
30 minutos 1,5 1,5 1,50 30 minutos 0,8 0,7 0,75
60 minutos 1,3 1,6 1,45 60 minutos 0,9 1 0,95
90 minutos 1,4 1,7 1,55 90 minutos 1,3 1,2 1,25
Tabla 20
Resultados de análisis de Acidez Titulable (%)
Elaborado po r: Antonio Ortega
Se puede observar en la tabla 20 que los valores de Acidez titulable varían
considerablemente en función del tiempo, en función del pH también se observa
un cambio considerable, para ambas variables hay una tendencia creciente. E
s decir, acidez titulable es proporcional al tiempo y al pH usado.
La determinación de la acidez titulable tiene como finalidad determinar la ca
ntidad de ácido en la pectina obtenida. El análisis de acidez titulable realizado a
la pectina comercial dio como resultado un valor de 9,0 %. Al ser la pectina obt
enida de bajo metoxilo, tanto el pH como la acidez no tienen mayor influencia s
obre calidad de gelificación de la pectina, ya que se da a valores de pH entre 1
y 7.
4.2.6.1 Resultados de análisis cualitativo y cuantitativo de inulina
Resultado de análisis cualitativo de inulina
pH 3.0 pH 3.2
30 minutos 4,7 30 minutos 1,7
60 minutos 5,1 60 minutos 1,9
90 minutos 5,1 90 minutos
3,1
Luego de haber realizado el análisis de Fehling, para determinar cualitativa
mente la presencia de inulina, una vez realizado todo el procedimiento correspo
ndiente, las muestras dieron de resultado un producto que tomó coloración rojiz
a, tal como se muestra en la figura 31, lo que significa presencia de inulina. En l
a solución prebiótica que se obtuvo a partir de ajo, hay presencia de inulina, de
mostrado mediante análisis de Fehling. Ahora, se prosiguió a determinar cuantit
ativamente la inulina en la solución prebiótica.
Figura 31. Coloración rojiza en análisis de Fehling
Rendimiento de Inulina
Con la cantidad de extracto obtenido se calculó el rendimiento como el coci
ente entre la cantidad en gramos del extracto de inulina en polvo y la cantidad e
n gramos de material soluble presente en el extracto inicial. Inicialmente se trab
ajó con muestra de 5 ml, luego de secar quedaron 0,723, Lo que supone un ren
dimiento de 14,46%.
4.2.7.1 Análisis Microbiológicos y de Vida útil
Los análisis microbiológicos y de vida útil fueron realizados en el laboratorio
de ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO de la Facultad de Ingeniería Química de la U
niversidad de Guayaquil. Los resultados se muestran en el Anexo 1.
Los análisis indican que para los parámetros coliformes, estafilococos aureu
s, recuento de esporas Clostridium sulfito reductoras y, recuento de mohos y le
vaduras; los resultados son cero, es decir, no hay presencia ni afectación en el
alimento funcional elaborado de estos parámetros medidos. Según criterios est
ablecidos en la norma técnica ecuatoriana NTE INEN 2337: 2008, JUGOS, PUL
PAS, CONCENTRADOS NECTARES, BEBIDAS DE FRUTAS Y VEGETALES.
REQUISITOS. El producto cumple con los requisitos.
Realizándose la prueba de vida útil acelerada en percha a una temperatura
de 45 ºC, se concluyó que la vida útil del producto es de 4,4 meses
4.2.8.1 Resultados de encuesta
En la siguiente tabla se detallan los resultados obtenidos de la encuesta rea
lizada a 100 personas calculadas como muestra partiendo de la población Carr
era de Ingeniería Química, sobre la aceptación del alimento funcional que degu
staron.
Tabla 21
Resultados de encuesta de aceptabilidad
Había escuchado usted de los alimentos funcionales
19%
81%
Si No
Había escuchado usted de los prebióticos
Considera usted que se alimenta saludablemente
¿Compraría un producto el cual se lo presentan como alimento funcional?
¿Volvería a comer el producto que acaba de degustar?
21%
81%
Si No
45%
55%
Si No
0%
16%
26%
25%
33%
Nunca Poco probable Talvez Probable Muy probable
2%
12%
17%
38%
31%
Nunca Poco probable Talvez Probable Muy probable
¿Recomendaría este producto a otras personas como amigos o familiares?
¿Qué le pareció el sabor del producto que acaba de probar?
¿Qué le pareció el olor del producto que acaba de probar?
¿Qué le pareció la textura del producto que acaba de probar?
2%10%
29%
32%
27%
Nunca Poco probable Talvez Probable Muy probable
0%
15%
18%
29%
38%
No aceptable Algo aceptable Poco Aceptable
Aceptable Muy aceptable
0%
23%
22%35%
20%
No aceptable Algo aceptable Poco Aceptable
Aceptable Muy aceptable
0% 10%
12%
46%
32%
No aceptable Algo aceptable Poco Aceptable
Aceptable Muy aceptable
¿Qué le pareció el color del producto que acaba de probar?
¿Dele una calificación al grado de agrado del producto que acaba de probar?
Dejando de lado sus propiedades funcionales. ¿Como considera organolépticamente a nuestro producto?
Elaborado por: Antonio Ortega
Podemos observar que solamente el 19% de las personas encuestadas ha
escuchado sobre alimentos funcionales, y solo el 21% ha escuchado de los pre
bióticos, esto se puede deber a que estos son términos nuevos que están en pr
oceso de desarrollo. El 55% de los encuestados considera que no se alimenta
saludablemente, cabe recalcar que los encuestados fueron en su mayoría estu
0%
17%
19%
38%
26%
No aceptable Algo aceptable Poco Aceptable
Aceptable Muy aceptable
0% 8%
13%
33%
46%
No aceptable Algo aceptable Poco Aceptable
Aceptable Muy aceptable
0% 10%
14%
33%
43%
No aceptable Algo aceptable Poco Aceptable
Aceptable Muy aceptable
diantes universitarios, por lo general este tipo de población no lleva una aliment
ación saludable.
Luego de haber explicado brevemente acerca de los alimentos funcionales,
el 33% de los encuestados dijeron que es muy probable que comprarían un ali
mento funcional, el 25% dijo que es probable, a suma esto representa casi el 6
0% de la muestra. Lo que demuestra que el hecho de que un alimento sea salu
dable, aumenta considerablemente el interés por el consumidor.
Analizando los porcentajes sobre las propiedades organolépticas, observam
os que los niveles de aceptación son altos, superando el 70%, es decir, el prod
ucto elaborado tiene propiedades organolépticas apetecibles y atractivas para e
l consumidor. Convirtiéndolo así, en un producto con aceptación suficiente para
el lanzamiento al mercado.
4.3.1 Comparación de los resultados obtenidos con otras investigaciones
Existen diferentes estudios en donde se han obtenidos pectinas y prebiótico
s a base de diferentes frutas, pero no investigaciones donde se hayan obtenido
pectinas a partir de tomate de árbol (Solanum betaceum). En la tabla 22 se det
allan los resultados obtenidos de humedad, cenizas, rendimiento y contenido d
e metoxilo de diferentes autores y este trabajo de investigación.
Tabla 22
Comparación de resultados con otras investigaciones
Autores
Materia
prima
R e n d iHumedCenizContenido
miento
ad
as
de metoxil
o
Esteban Cabarcas, A
drián Guerra y César
Banano 18,86
%
1 % 1,3 % Bajo metox
ilo
Henao (2012)
Esteban Cabarca
s, Adrián Guerra y Cé
sar Henao (2012)
Naranja (Citru
s paradisis)
39,56
%
Bajo Metox
ilo
Naranja (Citru
s sinensis)
12,52
%
Bajo Metox
ilo
Francisco Muñoz (20
11)
Cocona (Sola
num Sessiliflo
rum)
10 % Bajo Metox
ilo
Mario Corona, Alfr
edo Díaz, Gisela Páe
z, José Ferrer, Zulay
Mármol y Eduardo Ra
mones Parchita
(1996)
13,60
%
10,42
%
1 , 7 7
%
Alto Metoxi
lo
Elaborado por: Antonio Ortega
Se aprecian los valores reportados de humedad, cenizas y tipo de contenid
o de metoxilo reportados por diferentes autores a partir de la obtención a base
de diferentes frutas, todo esto detallado en la tabla 22. La pectina obtenida en e
ste proyecto de investigación es del tipo bajo metoxilo, con un valor de humeda
d de 5,3% y 0,42% de cenizas.
CONCLUSIONES
Se logró la extracción de pectinas de la cáscara de tomate de árbol (Solanu
m betaceum), la pectina que se debe escoger debe tener alto rendimiento, alto
peso molecular, bajo contenido de metoxilo y baja acidez titulable, es así que s
e escogió la muestra de variables pH 3,0 y 30 minutos de tiempo de contacto, y
a que cumple con la mayoría de las condiciones descritas. Las pectinas extraíd
as en estas condiciones fueron de bajo metoxilo, con un rendimiento del 16,6%,
humedad de 5,3% y 0,42% de cenizas. El peso equivalente fue de 3100 mg/M
eq de Peso Equivalente, 36,0% de contenido de metoxilo y 4,7% de acidez titul
able.
Se obtuvo inulina (prebióticos) a partir del ajo (Allium sativum) usando una r
elación de 4g de ajo por cada 200 gramos de solución de hidróxido de calcio 0,
1 N, se demostró mediante análisis de Fehling la presencia de inulina, y median
te análisis cuantitativo un 14,46% de rendimiento.
Se elaboró un alimento funcional tipo gelatina con los dos productos obtenid
os; pectinas e inulina, para ello se usó de base pulpa de tomate de árbol. El ali
mento funcional obtenido presentó características organolépticas similares a la
gelatina (textura, transparencia, viscosidad, etc.).
Para la obtención del alimento funcional tipo gelatina se establecieron las si
guientes relaciones:
Se necesitan 1,51 gramos de azúcar por cada gramo de pulpa para
elevar a 65 ºBrix el producto, necesarios para la gelificación.
Se usó 20 gramos se solución prebiótica que tiene 14,46 % de inulina,
cantidad que puede variar dependiendo de la afectación a las
propiedades organolépticas del producto. Un porcentaje mayor de
solución prebiótica afectaba las propiedades organolépticas del alimento
funcional.
Se necesita un 1% de pectinas con respecto al peso total pulpa-
prebiótico-azúcar para llevar a cabo la gelificación.
Los análisis microbiológicos indican que, para los parámetros coliformes, est
afilococos aureus, recuento de esporas Clostridium sulfito reductoras y, recuent
o de mohos y levaduras; los resultados son cero. Según criterios establecidos e
n la norma técnica ecuatoriana NTE INEN 2337: 2008, JUGOS, PULPAS, CON
CENTRADOS NECTARES, BEBIDAS DE FRUTAS Y VEGETALES. REQUISIT
OS. El producto cumple con los requisitos para estos parámetros.
Realizándose la prueba de vida útil acelerada en percha a una temperatura
de 45 ºC, se concluyó que la vida útil del producto es de 4,4 meses
Luego de realizada las encuestas a una muestra de 100 personas, se logró
determinar qué el alimento funcional obtenido tiene características organoléptic
as atractivas al consumidor.
RECOMENDACIONES
Hacer las respectivas extracciones usando diferentes tipos de reactivos, pro
cedimientos, y condiciones o variables de procesos.
Hacer un estudio de factibilidad económica para las extracciones realizadas
y la elaboración del alimento funcional.
Estudiar métodos que ayuden a quitar el sabor y olor característicos del ajo
de la solución prebiótica.
Disponer de un laboratorio para efectuar todos los análisis necesarios, ya q
ue el traslado de las muestras de un lugar a otro puede degradar la composició
n química de la pectina extraída.
Elaborar el alimento funcional usando otras frutas diferentes al tomate de ár
bol como base para la elaboración.
Hacer un análisis de aceptabilidad de una población más grande.
Demostrar mediante análisis la presencia de antiocianinas en el alimento fu
ncional, para así darle mayor valor nutricional al producto.
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ANEXOS
LABORATORIO DE ANALISIS MICROBIOLÓGICO
Facultad de Ingeniería Química INFORME DE RESULTADOS
Tipo de muestra: Puré de frutas (tomate de árbol) - Solanu
m betaceum
Toma de muestra efectuada por: ANTONIO NAPOLEON ORTEGA AC
EBEDO
Fecha de recepción de muestra: 23-03 - 2018
Emisión del informe: 10-04 - 2018
Parámetros
Unidad
es
Resultados
Método de análi
sis
Muestr
a 1
Muestr
a 2
Muest
ra 3 Max
Coliformes NMP/c
m3 0 0 0 --
INEN 1529-6
Estafilococos Aureus UFC/c
m3 0 1 0 --
INEN 1529-14
Recuento de esporas Clo
stridium sulfito reductoras
UFC/c
m3 0 0 2 --
INEN 1529-18
Recuento de mohos y lev
aduras
% CAM
POS 0 0 0
1,0 x
103
INEN 1529-10
Vida útil en Percha Días 11 días 4,4 m
eses
Vida útil acelera
da (45 ºC)
Observaciones: Según criterios establecidos en la norma técnica ecuatoriana
NTE INEN 2337: 2008, JUGOS, PULPAS, CONCENTRADOS NECTARES, B
EBIDAS DE FRUTAS Y VEGETALES. REQUISITOS. El producto cumple con
los requisitos.
Realizándose la prueba de vida útil acelerada en percha a una temperatura de
45 ºC, se concluyó que la vida útil del producto es de 4,4 meses
Atentamente,
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
CARRERA DE INGENIERIA QUIMICA
ELABORACIÓN DE ALIMENTO FUNCIONAL TIPO GELATINA
A PARTIR DE PECTINA EXTRAIDA DE CASCARA DE TOMATE
DE ARBOL (SOLANUM BETACEUM) Y PREBIÓTICO EXTRAÍDO
DEL AJO (ALLIUM SATIVUM).
AUTOR: ANTONIO NAPOLEON ORTEGA ACEBEDO
TUTOR: ING. QUIM. DESIREE ALVAREZ MACIAS
GUAYAQUIL,ABRIL,2018