universidad de guayaquil facultad de ingenierÍa...
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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
TRABAJO DE TITULACIÓN PRESENTADO
COMO REQUISITO PARA OPTAR EL TÍTULO DE:
INGENIERO QUÍMICO
TEMA:
OBTENCIÓN DE UN PRODUCTO DESHIDRATDO A PARTIR DE LA FLOR DE HIBISCUS (Rosa sinensis) Y DETERMINACIÓN DE SUS
COMPONENETES DE ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE.
A U T O R:
GALO JOSEPH CASQUETE CASTRO
DIRECTOR DE TITULACIÓN
Ing. Qco. JOSÉ VALDEZ DÍAZ
GUAYAQUIL, JULIO 2017
II
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS
TÍTULO Y SUBTÍTULO:
“OBTENCIÓN DE UN PRODUCTO DESHIDRATDO A PARTIR DE LA FLOR DE HIBISCUS (Rosa sinensis) Y
DETERMINACIÓN DE SUS COMPONENETES DE ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE”
AUTOR/ES:
Galo Joseph Casquete Castro
TUTOR:
Ing. Qco. José Valdez Díaz
REVISORES:
Ing. Qca. Lilia Casabona, Msc.
Ing. Alfredo Leal, Msc.
INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil. FACULTAD: Ingeniería Química.
CARRERA: Ingeniería Química.
FECHA DE PUBLICACIÓN: N° DE PÁGS.: 76
ÁREA TEMÁTICA: Ingeniería de procesos
PALABRAS CLAVES: Flor de hibiscus, cromatografía de gases, producto deshidratado, capacidad antioxidante.
RESUMEN
Los pigmentos antocianos que posee la flor h. rosa sinensis tienen propiedades nutracéuticas, que benefician al
cuerpo humano en su consumo y que por su desconocimiento no pueden ser aprovechados, por lo que se
sometió a la flor de hibiscus a un proceso de optimización para la obtención de un producto deshidratado para
infusión, además de realizar la determinación de su capacidad antioxidante dio como resultado un porcentaje
de inhibición de radicales libres de 72.34 %. Adicional a esta prueba se realizó un Análisis cromatográfico
usando un cromatógrafo Agilent en el producto obtenido de la flor de h. rosa sinensis dando como resultado en
el análisis presencia de compuestos químicos benéficos como el carvacrol, eugenol, Maltol, entre otros.
N° DE REGISTRO (en base de datos): N° DE CLASIFICACIÓN:
DIRECCIÓN URL (tesis en la web):
ADJUNTO PDF SI
✓ NO
CONTACTO CON AUTORES: Teléfono:
0996337600
E-mail:
CONTACTO DE LA INSTITUCIÓN Nombre:
Teléfono:
III
CERTIFICADO SISTEMA ANTI PLAGIO
Habiendo sido nombrado Ing. Qco. JOSE VALDEZ DÍAZ, tutor del trabajo de titulación certifico que el presente proyecto ha sido elaborado por GALO JOSEPH CASQUETE CASTRO, C.I: 0925835530, con mi respectiva supervisión como requerimiento parcial para la obtención del título de INGENIERO QUIMICO. Se informa que el proyecto: “OBTENCIÓN DE UN PRODUCTO DESHIDRATDO A PARTIR DE LA FLOR DE HIBISCUS (Rosa sinensis) Y DETERMINACIÓN DE SUS COMPONENETES DE ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE”, se determinó el índice del 15% de similitud en el análisis en el sistema URKUND, donde se encontraron problemas de mala citación con las fuentes además de las coincidencias en ciertas partes del contenido con diferentes fuentes. Con la revisión en presencia de su tutor Ing. Qco. José Valdez, se modificaron algunas fuentes mal editadas, que fueron corregidas en el formato APA se reescribieron y parafrasearon ciertos contenidos de la parte de la reseña teórica además se eliminaron contenidos replicados reestructurando el contenido semántico indicados en el informe enviado por el programa URKUND. Quedando orientado durante el periodo de ejecución en el programa antiplagio (URKUND) quedando el 4 % de coincidencias aceptables.
_______________________
Ing. José Valdez Diaz TUTOR
IV
AGRADECIMIENTO.
Primeramente agradezco a Dios por darme salud y fuerzas para seguir adelante,
también agradezco a mis padres y hermanos por apoyarme siempre, a mis amigos y
compañeros que fueron como mi segunda familia mientras estuvimos en esta
travesía universitaria y siempre están hay cuando uno más los necesita, a mis
profesores por tener la paciencia de aconsejarnos y guiarnos durante nuestra
formación académica y finalmente a mi tutor por saber comprenderme y orientarme
en este proyecto y en la culminación de una de mis metas.
V
DEDICATORIA.
Por todos los años de estudio, ayuda y cariño, este proyecto de titulación se lo
dedico a una sola persona, está persona se sacrificó sola para cuidar y educar a sus
3 hijos, viendo que nada les falte, aunque te fuiste en una etapa muy temprana de
nuestras vidas te recordaremos siempre. Por todo lo que soy y espero llegar a ser te
lo dedico a ti mi MADRE Nelly Castro, aunque sé que ya no estás con nosotros en
este mundo aun continuas pendiente de lo que hago y cuidas de nosotros.
VI
RENUNCIA DE DERECHOS DE AUTOR
Por medio de la presente certifico que los contenidos desarrollados en este trabajo
de titulación son de absoluta propiedad, y responsabilidad de CASQUETE
CASTRO GALO JOSEPH con C.I: 0925835530
Cuyo título es “OBTENCIÓN DE UN PRODUCTO DESHIDRATDO A PARTIR DE
LA FLOR DE HIBISCUS (Rosa sinensis) Y DETERMINACIÓN DE SUS
COMPONENETES DE ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE.”
Derechos que renuncio a favor de la Universidad de Guayaquil, para que haga uso
como a bien tenga.
__________________________
Galo Joseph Casquete Castro
0925835530
.
VII
CERTIFICACIÓN DE TUTOR
Habiendo sido nombrado Ing. Qco. JOSE VALDEZ DÍAZ, tutor del trabajo de
titulación certifico que el presente proyecto ha sido elaborado por GALO JOSEPH
CASQUETE CASTRO con C.I: 0925835530, con mi respectiva supervisión como
requerimiento parcial para la obtención del título de INGENÍERIO QUÍMICO.
Tema: “OBTENCIÓN DE UN PRODUCTO DESHIDRATDO A PARTIR DE LA
FLOR DE HIBISCUS (Rosa sinensis) Y DETERMINACIÓN DE SUS
COMPONENETES DE ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE”.
Certifico que he revisado y aprobado en todas sus partes, encontrándose apto para
su sustentación.
Docente Tutor
Ing. Qco. Jose Valdez Diaz
VIII
RESUMEN
Los pigmentos antocianos que posee la flor h. rosa sinensis tienen propiedades
nutracéuticas, que benefician al cuerpo humano en su consumo y que por su
desconocimiento no pueden ser aprovechados, por lo que se sometió a la flor de
hibiscus a un proceso de optimización para la obtención de un producto
deshidratado para infusión, además de realizar la determinación de su capacidad
antioxidante dio como resultado un porcentaje de inhibición de radicales libres de
72.34 %. Adicional a esta prueba se realizó un Análisis cromatográfico usando un
cromatógrafo Agilent en el producto obtenido de la flor de h. rosa sinensis dando
como resultado en el análisis presencia de compuestos químicos benéficos como el
carvacrol, eugenol, Maltol, entre otros.
Palabras claves: Flor de hibiscus, cromatografía de gases, producto deshidratado,
capacidad antioxidante.
IX
ABSTRACTS
The anthocyan pigments possessed by the flower h. Rosa sinensis have
nutraceutical properties, which benefit the human body in its consumption and that
due to its lack of knowledge can’t be exploited, so that the hibiscus flower underwent
an optimization process to obtain a dehydrated product for infusion, in addition
performing the determination of its antioxidant capacity resulted in a percentage of
free radical inhibition of 72.34%. In addition to this test, a chromatographic analysis
was performed using an Agilent chromatograph on the product obtained from the h.
Rosa sinensis resulting in the presence of beneficial chemical compounds such as
carvacrol, eugenol, maltol, among others.
Keywords: hibiscus flower, gas chromatography, dehydrated product, antioxidant
capacity.
X
Contenido
CERTIFICADO SISTEMA ANTI PLAGIO ..................................................................................................... III
AGRADECIMIENTO. ................................................................................................................................ IV
DEDICATORIA. ......................................................................................................................................... V
RENUNCIA DE DERECHOS DE AUTOR ..................................................................................................... VI
CERTIFICACIÓN DE TUTOR .................................................................................................................... VII
RESUMEN ............................................................................................................................................. VIII
ABSTRACTS ............................................................................................................................................ IX
ÍNDICE DE TABLAS ................................................................................................................................. XII
ÍNDICE DE GRÁFICOS ............................................................................................................................ XIII
INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................... 1
CAPITULO 1 .......................................................................................................................................... 2
1.1 TEMA ............................................................................................................................................................. 2 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................................................................... 2 1.3 FORMULACION DEL PROBLEMA ................................................................................................................... 2 1.4 LIMITACIÓN DEL PROYECTO ......................................................................................................................... 3 1.5 ALCANCE DEL PROYECTO .............................................................................................................................. 3 1.6 OBJETIVO GENERAL....................................................................................................................................... 3 1.7 SUSTENTABILIDAD DEL PROYECTO ............................................................................................................... 4 1.8 PREGUNTAS A CONTESTAR ........................................................................................................................... 4 1.9 JUSTIFICACION DEL PROYECTO ..................................................................................................................... 4 1.10 HIPOTESIS ...................................................................................................................................................... 5 1.11 VARIABLES ..................................................................................................................................................... 5 1.12 OPERACIONALIZACIÓN DE LAS VARIABLES .................................................................................................. 6
CAPITULO 2 .......................................................................................................................................... 7
2.1 MARCO TEÓRICO........................................................................................................................................... 7 2.1.1 GENERALIDADES DE LA HIBISCUS ROSA- SINENSIS...................................................................................................... 7
2.1.2 Descripción ........................................................................................................................ 7 2.1.3 Distribución y Usos ............................................................................................................ 7 2.1.4 Nombres populares de la flor de hibiscus en las diferentes regiones .................................. 8 2.1.5 Características ................................................................................................................... 8 2.1.6 Descripción botánica ......................................................................................................... 9 2.1.7 Usos terapéuticos .............................................................................................................. 9 2.1.8 Estudios realizados con la Hibiscus Rosa sinensis ............................................................. 11 2.1.9 Componentes fito – Químicos presentes en el extracto de la flor de H. Rosa sinensis ....... 13 2.1.10 La Hibiscus (Rosa sinesis) en el Ecuador ........................................................................... 14
2.2 ANTOCIANINAS ................................................................................................................................................ 15 2.2.1 Estructura ........................................................................................................................ 16 2.2.2 Estabilidad....................................................................................................................... 17 2.2.3 Distribución ..................................................................................................................... 18 2.2.4 Funciones ........................................................................................................................ 19
2.3 INFUSIÓN ...................................................................................................................................................... 20 2.3.1 Propiedades de la Infusiones ...................................................................................... 20 2.3.2 Infusión como método de separación ......................................................................... 21
CAPITULO 3 ........................................................................................................................................ 22
3.1 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................................................................... 22 3.1.1 Tipos de Investigación. .................................................................................................... 23 3.1.1.1 Método Exploratorio ..................................................................................................... 23 3.1.1.2 Método Experimental ................................................................................................... 23
XI
3.2 PARÁMETROS DE ACUERDO A LAS VARIABLES .......................................................................................................... 24 3.3 EXPERIMENTACIÓN ........................................................................................................................................... 25
3.3.1 Equipos, Materiales e instrumentos ................................................................................. 25 3.3.1.1 Equipos ............................................................................................................................................... 25 3.3.1.2 Materiales .......................................................................................................................................... 26 3.3.1.3 Instrumentos ...................................................................................................................................... 26
3.3.2 Operaciones aplicadas a la flor de Hibiscus en el proceso de la obtención del té hidrosoluble 27
3.3.2.1 Análisis realizado mediante Cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masa (GC/MS)30 3.4.3 Medición de la Actividad antioxidante de la Flor de Hibiscus por el Método del D.P.P.H. 34
3.5 INGENIERÍA DEL PROCESO. .................................................................................................................................. 35 3.5.1 Diagrama de Flujo por Equipo.......................................................................................... 35
CAPITULO 4 ........................................................................................................................................ 36
4.1 BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA ........................................................................................................................ 36 4.1.1 Balance de Materia ......................................................................................................... 36 4.1.2 Balance de Energía .......................................................................................................... 40
4.2 DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD ANTIOXIDANTE MEDIANTE EL MÉTODO DE REDUCCIÓN DE RADICAL DPPH. ................... 42 4.3 COMPUESTOS HALLADOS EN LA CROMATOGRAFÍA DE LA FLOR DE HIBISCUS ROSA SINENSIS............................................. 48
CONCLUSIONES ................................................................................................................................ 49
RECOMENDACIONES ....................................................................................................................... 50
ANEXOS ............................................................................................................................................... 51
BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................... 54
XII
ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1 Operacionalizacion de las variables ...................................................................................................... 6 Tabla 2 Otros Nombres de la Hibiscus Rosa sinensis .......................................................................................... 8 Tabla 3 Componentes detectados en una cromatografía ................................................................................ 13 Tabla 4 Tabla de las principales antocianinas conocidas ................................................................................. 17 Tabla 6 Parámetros de las variables encontradas ........................................................................................... 24 Tabla 7 Datos experimentales ......................................................................................................................... 37 Tabla 8 Datos Experimentales del tamizado resultados experimentales del proceso de tamizado los valores de retención fueron obtenidos a través de tablas. ............................................................................................... 40 Tabla 9 Datos experimentales obtenidos durante el proceso productivo ......................................................... 41 Tabla 10 Datos del cálculo de Actividad Antioxidante .................................................................................... 43 Tabla 11 Compuestos Mayoritarios Encontrados ............................................................................................ 48
XIII
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Grafico 1 Formula Estructural de la antocianina ............................................................................................. 16 Grafico 2 Diagrama del proceso ...................................................................................................................... 27 Grafico 3 Diagrama de un cromatógrafo de gases .......................................................................................... 30 Grafico 4 Diagrama del Sistema de Inyección ................................................................................................. 31 Grafico 5 Diagrama del proceso por equipos................................................................................................... 35 Grafico 6 Determinación de la Actividad antioxidante tiempo vs absorbancia ................................................ 42
1
INTRODUCCIÓN
La planta hibiscus rosa sinensis pertenecen a la familia de las malváceas son
autóctonas de la región de Asia oriental, las flores de este género son largas y
con forma de trompeta, con cinco pétalos que varían su tonalidad desde el rojo,
rosa, amarillo, naranja y blanco, las flores de la planta solo flores en verano o
estación seca.
Este proyecto se basa en el aprovechamiento de las propiedades químicas y
nutracéuticas de la flor h. rosa sinensis que por medio de un proceso de
deshidratación (secado) se obtiene un producto deshidratado para uso de
infusión encapsulado (bolsitas de té), además de la realización de un análisis
cromatográfico que identifico componentes que contienen las propiedades antes
mencionadas y la determinación de su actividad antioxidante.
como resultados se reportó la identificación de los componentes que contiene el
producto deshidratado la flor los cuales son: eugenol, maltol, carvacrol,
cianidina, levoglucosan, conjuntamente dando el análisis del porcentaje de
inhibición de radicales libres en 72,34%.
2
CAPITULO 1
1.1 TEMA
OBTENCIÓN DE UN PRODUCTO DESHIDRATDO A PARTIR DE LA FLOR DE
HIBISCUS (Rosa sinensis) Y DETERMINACIÓN DE SUS COMPONENETES DE
ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE.
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Los pigmentos antocianos que posee la flor de Hibiscus Rosa sinensis, tienen
propiedades nutracéuticas, que benefician a la salud y que por su desconocimiento
no son aprovechadas por la población.
1.3 FORMULACION DEL PROBLEMA
En el país no se cuenta con una producción de estos productos a base de la flor de
Hibiscus Rosa sinensis, por tal razón se deberá incentivar el cultivo y el
procesamiento del mismo para introducir los productos al mercado ecuatoriano y dar
a conocer los beneficios de la flor.
Las flores serán recolectadas en la Provincia del Guayas. El proyecto se
desarrollará en los Laboratorios de Bioquímica de alimentos de la Facultad de
Ingeniería Química.
3
1.4 LIMITACIÓN DEL PROYECTO
Uno de los limitantes del proyecto es el periodo de floración de la flor de hibiscus
rosa sinensis, ya que solo florece en la época seca (o en verano en otras regiones)
por lo que no hay una recolección periódica para realizar análisis continuo, además
de la restringida disponibilidad de acceso a un equipo de cromatografía dado que el
existen pocas unidades y son caros los análisis que se desean realizar.
1.5 ALCANCE DEL PROYECTO
Realizar una recopilación bibliográfica específica de la flor hibiscus (rosa sinensis)
para analizar sus componentes y estudiar cada uno de ellos para determinar sus
propiedades fisicoquímicas, mediante un cromatógrafo de gases y
espectrofotómetro de masa para determinar los componentes activos
(antioxidantes).
1.6 OBJETIVO GENERAL
Elaborar un procedimiento que permita optimizar la aplicación de las propiedades
fisicoquímicas de la flor de hibiscus rosa-sinensis.
Objetivos Específicos
• Determinar las propiedades nutracéuticas de la flor de hibiscus rosa
sinensis mediante análisis cromatográfico.
• desarrollar un sistema de óptimo para el aprovechamiento de la flor de
h. rosa sinensis a bajo costo.
• Determinar por espectrofotometría la actividad antioxidante de la flor
de hibiscus por medio del método DPPH.
4
1.7 SUSTENTABILIDAD DEL PROYECTO
Aprovechar las propiedades químicas que poseen la flor hibiscus (Rosa sinensis),
con valor nutracèuticos para infusión.
1.8 PREGUNTAS A CONTESTAR
¿Qué propiedades nutracèuticos tendrá la flor de hibiscus?
¿Cuál será la capacidad antioxidante de la flor de hibiscus?
¿Será afectada la actividad antioxidante de la flor de hibiscus al someterse al
procesamiento de deshidratación?
¿En el proceso de deshidratación de la flor de h. rosa sinensis se mantendrá sus
propiedades organolépticas?
1.9 JUSTIFICACION DEL PROYECTO
El desarrollo del presente proyecto incentiva su cultivo como cerca ornamentales, de
parcelas, fincas y haciendas, las cuales determinaran un desarrollo masivo de
siembra que implica mano de obra en el sembrado y recolección de este producto
para la aplicación de bebidas nutracéuticas. En esta parte de la investigación
aportará a la cultura agrícola y para el control de plagas en ciertos tipos de cultivos
.
5
1.10 HIPOTESIS
Si las propiedades antioxidantes de la flor de hibiscus rosa sinensis tendrán valor
nutracèuticos1 (?)
1.11 VARIABLES
Variable Independiente: La Flor de Hibiscus (Rosa sinensis).
Variable Dependiente: caracterización de las propiedades fisicoquímicas del
producto deshidratado de la flor de hibiscus rosa sinensis.
1 Se define como un alimento o parte de un alimento que proporciona beneficios médicos o para la
salud, incluyendo la prevención y/o el tratamiento de enfermedades.
6
1.12 OPERACIONALIZACIÓN DE LAS VARIABLES
Tipo de
Variable
Variable
Sub-
Variable
Definición
Niveles de
Medición
Etapa
Rango de
Operación
Instrumento de
Medición
Resolución
Dependiente
Proceso de
obtención de
producto
deshidratado
para infusión:
Proceso de
deshidratado
Humedad
Cantidad de agua presente en un objeto
Razón Secado De 80%
bajar hasta
25%
Higrómetro
0.1g/1ºC
Temperatur
a
Parámetro que mide la agitación de las moléculas, o la intensidad de calor generado en las mismas
Intervalo Secado
25 – 65 ºC
Termómetro Digital
1ºC
Tiempo
Magnitud física que mide la duración de acontecimientos sujetos a cambios
Intervalo Secado
168 horas
2 horas
Cronometro
1 seg
Molienda
Independient
e
Flor de
Hibiscus (Rosa
sinensis)
Humedad
Cantidad de agua presente en un objeto
Intervalo Obtención
de
producto
< 25%
Higrómetro
0.1g/1ºC
Análisis
Prueba que mide la capacidad de un agento antioxidante de retardar o prevenir la oxidación de las moléculas
Razón Producto
50ul – 200ul
Espectrofotómetro
___
Tabla 1 Operacionalización de las variables
7
CAPITULO 2
2.1 MARCO TEÓRICO
2.1.1 Generalidades de la Hibiscus Rosa- sinensis
La rosa de China, cayena, cucarda, hibisco, papo, San Joaquín, pacífico,
marpacífico, cardenales o flor del beso, es un arbusto perennifolio perteneciente a la
familia de las Malváceas, autóctona de la región de Asia oriental. (Tomas, 1998)
Fuente: Andrew Fogg University of Cambridge UK Sept 2006
Fig. 1 Flor de Hibiscus
2.1.2 Descripción . (Agriculture, 2007)
2.1.3 Distribución y Usos
Es un género de zonas templadas, subtropicales y tropicales de todo el mundo, con
un origen centrado principalmente en el sureste de Asia. Introducido y cultivado
desde tiempos inmemoriales para usos, ornamental, alimentario y medicinal,
muchas especies se cultivan por sus llamativas flores o se utilizan como arbustos en
paisajismo. También son un ingrediente principal en infusiones de hierbas.
(epidemiology, 2007)
Reino: Plantae
División: Magnoliophyta
Clase: Magnoliopsida
Subclase: Dilleniidae
Orden: Malvales
Familia: Malvaceae
Subfamilia: Malvoideae
Género: Hibiscus
Especie: H. rosa-sinensis
L.
Hibiscus Rosa sinensis
Rosa China
8
La rosa de Jamaica (Hibiscus sabdariffa), se usa como verdura y para elaborar
infusiones de hierbas y mermeladas (en especial en el Caribe). En Latinoamérica,
es bastante popular la bebida conocida como agua de Jamaica, elaborada a partir
de los cálices de esta especie y en Egipto y Sudán se utilizan los pétalos para hacer
una infusión llamada “carcad.” (epidemiology, 2007)
• La especie Hibiscus rosa sinensis tiene usos médicos en la Fitoterapia china.
• La corteza, muy fibrosa, se emplea en la Polinesia.
• La Ciudad de Hibisco es el apodo de la ciudad de Chengdu, en China.
Fuente: (epidemiology, 2007)
2.1.4 Nombres populares de la flor de hibiscus en las diferentes regiones
Tabla 2 Otros Nombres de la Hibiscus Rosa sinensis
Nombre vulgar Lugar de Origen del nombre
Peregrina o rosa china Ecuador
Sangre de cristo o cayena República Dominicana
Curcada Norte de Chile y Perú
Carloti, cattor o cato Algunas zonas de Latinoamérica
Amapola Costa Rica
Marpacifico Cuba
Papo Panama
Flor de cayena Venezuela
Obelisco o tulipan Mexico
Fonche o San Joaquin
Cayena
Colombia
Barranquilla (Colombia)
Fuente: (Fryxell, 1992) , Autor: Casquete G. año: 2015
2.1.5 Características Las flores son grandes, rojas, fuertes y generalmente carecen de aroma. Existen
varios tipos e incluso híbridos, con diversa presentación de colores desde el blanco,
9
amarillo, naranja, rojo, y rosados, con flores con pétalos simples o bordes
elaborados además de pistilos llamativos.
La planta puede florecer en verano los colores de la flores pueden variar
dependiendo de la región, crece en zonas climáticas que van desde los -6ºC hasta
en la cercanías de las playas o zonas desérticas, son muy resistentes al sol, las
fuertes corrientes de viento debido a su colorido es frecuentemente utilizada como
planta ornamental crece es todo tipo de suelos (arenoso, seco, húmedo, silíceo,
arcilloso, acido, neutro, húmico, permeable, fresco y profundo). (Diputacion de
Cadiz, 2006).
2.1.6 Descripción botánica
Arbusto de 2 a 3 m de altura, de tallos ramificados. Sus hojas son alargadas y
puntiagudas con los bordes aserrados. Las flores solitarias, están en la unión del
tallo y las hojas, tienen forma de campana y se presentan en varios colores.
Es originaria del sureste de Asia y está presente en climas cálido, semicálido y
templado, desde el nivel del mar hasta los 1038 m. Se encuentra cultivada en
huertos familiares, es ornamental en jardines de casas habitación. Asociada a
bosques tropicales caducifolio, subcaducifolio, subperennifolio y perennifolio,
bosque mesófilo de montaña y bosque de encino. (A.Calatayud, 2009)
2.1.7 Usos terapéuticos
De esta planta se pueden aprovechar las flores, las hojas y la raíz. Por ejemplo, las
flores en infusión, con limón y miel son empeladas como tranquilizante nerviosas y
10
para el insomnio. Las flores en hervidas se emplean como expectorante y alivian las
úlceras gástricas. Para la gripe se recomienda el jarabe de flor de cayena, el cual se
prepara con el zumo fresco de flores hervido en un litro de jarabe simple por veinte
minutos. (Durán, 2010)
A la rosa de Jamaica y diversas flores de las plantas hibiscus se le atribuyen
diversas propiedades tales como: diuréticas, antihipertensivas, antiparasitarias y
ligeramente laxantes, la efectividad de un extracto acuoso de la flor de jamaica, que
pertenece a la misma familia de hibiscus se usa en el tratamiento de la hipertensión
arterial de leve a moderada fue empleada en un estudio clínico investigativo en el
que participaron 39 pacientes en los cuales se confirmaron resultados positivos.
(Herrera, 2004).
En América Central se suele tomar como bebida o como infusión, y además con ella
se puede elaboran también diversos productos tales como: mermeladas, dulces,
jarabes y otros refrescos. En El Salvador se ha desarrollado un proceso de
fermentación en el cual no interviene ningún tipo de tratamiento con insumos
químicos, permitiendo la elaboración de un vino basado en la Rosa de Jamaica,
cuyo consumo es recomendado para el acompañamiento de carnes rojas, guisos y
postres o como bebida alcohólica refrescante en los climas cálidos o ambientes
costeros como las playas. (Georgina, 2014).
La flor de Jamaica está siendo muy empleada en muchos países de Latinoamérica
debido a sus buenas propiedades. Se estima que es adelgazante, buena para el
sistema digestivo, para el colesterol y también los riñones. Además, las
investigaciones que se han realizado hasta el momento no han mostrado efectos
secundarios. (Diaz, 2007).
11
2.1.8 Estudios realizados con la Hibiscus Rosa sinensis
El hibiscus tiene actividad antibacteriana. Propiedades hipotensora, y actúa como un
antiespasmódico. su actividad quimiopreventiva (anti cancerígeno) en ratas de
laboratorio. (Shrama S, 2004) Y (Barnes, 2003).
En ratas con diabetes el hibiscus bajo el nivel de glucosa en la sangre, el colesterol
total y los triglicéridos. (Sachdewa A, 2003).
Los extractos de las flores demuestran muchos efectos cardioactivos en ratas.
(Adhirajan N, 2002) Y (Kumaraguru S, 2002).
El extracto acuoso de la hoja de la H. Rosa sinensis actúa sobre las funciones
renales en ratas hipertensivas, incrementando la retención de sal reduciendo la
presión sanguínea. (Lucky, 2009)
12
Mediante reacciones de aislamiento en la flor de la flor de Hibiscus (Rosa sinensis),
se puede obtener el cloruro 3,4,5,7-Pentahidroxyflavilio (cianidina) para determinar
la presencia de metales pesados en fluido biológicos tales como: el plomo (Pb), el
cadmio (Cd) y el cromo (Cr), la existencia del compuesto se determinó por medio
CG/MS. (N. N. Ukwueze, 2009).
Los extractos del Hibiscus Rosa sinensis tiene actividad antiulceroso evaluado en
ulcera gástricas inducidas en ratas albinas confrontando los resultados con un
medicamento estándar (omeprazol). (Shurtis Srivastava, 2013)
En el 2004 se realizó un estudio clínico que comparaba el efecto del té de la flor de
hibiscus con una prescripción de un medicamento (captopril) para controlar la
hipertensión para el estudio se utilizó una dosis diaria por cuatro semanas, dado
como resultado que el té de la flor (hibiscus), fue más efectivo que el medicamento
en reducir la hipertensión. (Patrick B. Massey, 2004)
Se comparo el efecto antihipertensivo del té de flor de hibiscus con el té negro en
infusión en pacientes diabéticos, para este estudio se utilizaron seis pacientes
diabéticos con hipertensión, de los cuales fueron dividas en dos grupos a los cuales
se le suministro las infusiones de té de hibiscus (flor) y té negro dos veces al día por
un mes dando como resultado que el primer grupo que consumió el té de hibiscus
tuvieron cambios significativos en el control de la hipertensión, mientras que el
segundo grupo que consumió te negro no mostraron cambios como el primero, dado
como resultado la comprobación de los efectos antihipertensivos del té de la flor de
hibiscus. (H.Mozaffari-Khosravi, 2008)
13
2.1.9 Componentes fito – Químicos presentes en el extracto de la flor
de H. Rosa sinensis
El estudio por medio de cromatografía de gases con espectrofotometría de gases
(CG-SM) del Hibiscus rosa sinensis han mostrado muchos componentes fito
químicos que contribuyen a la actividad medicinal de la planta. Los mayores
componentes presentes en la flor son 2.3 hexanodiol; acido n-hexadecanoico (ácido
plamitico); acido 1,2 bencenodicarboxilico (ácido ftálico) y escualeno.
Compuestos fitoquímicos identificados en los extractos de la flor de hibiscus rosa
sinensis por (CG-SM).
Muchos compuestos como cyanadin, quercetina, riboflavina, niacina y acido
abscorbico han sido aislado de la flores de Hibiscus rosa sinensis. (PRAKASH,
2013)
Tabla 3 Componentes detectados en una cromatografía
RT
(min)
NOMBRE DEL COMPUESTO % AREA
PICO
8.96 Propanol 1.39
17.59 2.3 hexanodiol 0.45
21.98 Ácido 2hidroxi -2- metil
butirico
0.32
26.02 Acido n-Hecadecanoico 8.78
26.57 Acido 2 etil Heptanoico 1.42
29.65 Trans-(2-etilciclopentil)
metanol
1.83
29.76 SS - dioxido 7.24
33.57 Ácido Hexanodioico 12.88
14
35.91 acido 1,2
bencenodicarboxilico (ácido
ftálico)
7.66
37.45 1,3- Benzodioxole 23.49
41.55 Escualeno 5.25
Fuente: Casquete G. año: 2015 y Essential Oil Composition of Solvent Extract of F.H.
2.1.10 La Hibiscus (Rosa sinesis) en el Ecuador
En el Ecuador la especie crece de forma salvaje y necesita pocos nutrientes para su
desarrollo y a su vez no requiere extenso cuidado ya que la planta posee pocas
plagas que afecten su crecimiento, debido a esto se la puede encontrar en todas las
regiones del territorio nacional. La coloración de los pétalos de la flor varía con
respecto al componente que de los suelos donde se desarrollan, como por ejemplo
en las regiones costa, oriente y las islas Galápagos, la coloración de la flor es rojo
intenso mientras en la sierra su color es rojo pálido tornándose al rosa. En las
siguientes imágenes (anexo 1) se observa los lugares donde crece la planta y el
color de los pétalos de sus flores algunas veces las plantas son utilizadas como
cerca viva o simplemente como planta ornamental en nuestras viviendas. Las
imágenes fueron recolectadas de las en la Zona 5 que corresponde a las Provincias
de Guayas y Sta. Elena; En la Zona 4 que corresponde a las Provincias de Manabí y
Galápagos; En la Zona 3 que corresponden a las Provincias de Chimborazo y
Tungurahua y a la Zona 7 a la que pertenece la Provincia del El Oro. (Desarrollo,
2010).
Las imágenes de la flor de Hibiscus se pueden observar en el anexo 1 en el
apéndice de anexos, las fotos de la flor se tomaron en sitios donde se observó su
15
crecimiento se cómo cerca viva o naturalmente en el ambiente, los sitios donde
fueron tomados fueron los siguientes sitios: en la cercanía de la playa en el cantón
La Libertad, Prov. Sta. Elena, En el cementerio del cantón Pedernales, Prov. De
Manabí, cercanías de la Universidad Estatal de la Ciudad de Guayaquil, Prov. Del
Guayas, en los exteriores del EMAPAR Ciudad de Riobamba, Prov. De Chimborazo,
en el terminal terrestre de la ciudad de Ambato, Prov. De Tungurahua, Las afueras
de la Ciudad de Machala, Prov. Del El Oro y como cerca viva en una vivienda en
Pto. Villamil, Prov. De Galápagos
Fuente: (Fotos Galo c. y Dr. L. F. Zalamea)
2.2 Antocianinas
Las antocianinas son pigmentos que se encuentran en las vacuolas dentro de las
células vegetales y que dan varios tonos desde el color rojo, púrpura o azul a las
hojas, flores y frutos. Desde la perspectiva química, las antocianinas corresponden
al grupo de los flavonoides y estos son compuestos glucósidos de las
antocianidinas, es decir, están formadas por una molécula de antocianidina, que es
la aglicona, a la que se le une a un compuesto glúcido por medio de un enlace
glucosídico. Sus funciones en las plantas son variables ya que van desde la de
protección de la radiación ultravioleta hasta la de atracción de insectos
polinizadores.
Un enorme interés por los pigmentos antociánicos se ha intensificado recientemente
debido a sus propiedades tales como: farmacológicas y terapéuticas. Por lo tanto,
además de sus papeles funcionales como colorantes alimenticios, las antocianinas
son piezas potenciales en la obtención de productos para el consumo humano. (GJ.,
1982), (Wong, 1995) y (Ikan, 1991).
16
2.2.1 Estructura
Las agliconas libres muy raramente están presentes en los alimentos, excepto como
componentes o trazas de las reacciones de degradación que ocurren. De todas las
antocianidinas que se conocen en la actualidad, las más importantes son: la
pelargonidina, la delfinidina, la cianidina, la petunidina, la peonidina y la malvidina,
nombres que originan de las fuentes vegetales en donde se aislaron por primera
vez; la combinación de éstas con los diferentes compuestos y azucares generan
alrededor de 150 antocianinas. Los hidratos de carbono que frecuentemente se
encuentran son la glucosa, la ramnosa, la galactosa, la xilosa y la arabinosa y,
ocasionalmente, la gentiobiosa, la rutinosa. Como se muestra en la tabla, el grupo
fenilo en la posición 2 puede acarrear diferentes sustituyentes y compuestos.
(IUPAC, 2009).
En la siguiente tabla se establecen los compuestos antocianos conocidos y como
identificarlos de acuerdo a la distribución de los grupos funcionales en su fórmula
estructural general (ver gráfico 1).
Grafico 1 Formula Estructural de la antocianina
Fuente: International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)
Los grupos funcionales están identificados con la nomenclatura “Rn” que van desde
el 1 al 7. (IUPAC, 2009)
17
Tabla 4 Tabla de las principales antocianinas conocidas
Antocianidina R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7
Aurantinidina -H -OH -H -OH -OH -OH -OH
Capensinidina -OCH3 -OH -OCH3 -OH -OCH3 -H -OH
Cianidina -OH -OH -H -OH -OH -H -OH
Delfinidina -OH -OH -OH -OH -OH -H -OH
Europinidina -OCH3 -OH -OH -OH -OCH3 -H -OH
Luteolinidina -OH -OH -H -H -OH -H -OH
Pelargonidina -H -OH -H -OH -OH -H -OH
Malvidina -OCH3 -OH -OCH3 -OH -OH -H -OH
Peonidina -OCH3 -OH -H -OH -OH -H -OH
Petunidina -OH -OH -OCH3 -OH -OH -H -OH
Rosinidina -OCH3 -OH -H -OH -OH -H -OCH3
Fuente: International Union of Pure and Applied Chemistry IUPAC Goldbook
2.2.2 Estabilidad
La estabilidad de las antocianinas está definida por el grado de oxidación, la
temperatura, la fuerza iónica, la acidez y la interacción con otros radicales y
moléculas complejas. (G., 2008).
Las moléculas en las que se genera el efecto batocrómico, que consiste en el
cambio del pH, se puede pasar del rojo anaranjado en condiciones ácidas, en
presencia de compuestos como la pelargonidina, al rojo intenso-violeta en presencia
de la cianidina en condiciones neutras, y al rojo púrpura-azul al interaccionar con la
delfinidina, en condiciones alcalinas. El pH tiene efecto directo en la estructura y la
18
estabilidad de las mismas. En soluciones acuosas con valores de pH inferiores a 2,
básicamente la totalidad del pigmento se encuentra en su forma más estable de ion
oxonio o catión flavilio de color rojo intenso. A valores de pH más altos ocurre una
pérdida del protón y adición de agua en la posición 2, dando lugar a un equilibrio
entre la pseudo base carbinol o hemicetal y la forma chalcona, o de cadena abierta.
(Hutcings, 1999).
Los incrementos de los intervalos de temperatura dan como resultado la pérdida del
azúcar glicosilante en la posición 3 de la molécula y la apertura de anillo con la
consecuente producción de chalconas incoloras. (Timberlarke, 1980).
Los efectos degradativos del oxígeno y de la presencia de ácido ascórbico sobre la
estabilidad de las antocianinas están relacionados entre sí. Las condiciones que
favorecen la oxidación aeróbica del ácido ascórbico en el jugo de fresa y en
sistemas modelo que contenían pelargonidina 3-glucósido proveniente de la fresa
causaban grandes pérdidas de antocianinas, pero cuando el oxígeno era excluido
del sistema no se observaba deterioro del color. De igual manera, se ha informado
que existe un efecto sinérgico entre el ácido ascórbico y el oxígeno sobre la
degradación de la pelargonidina 3-glucósido en solución. (P. Markakis, 1957) Y
(Garzon CA, 2002).
2.2.3 Distribución
En las plantas superiores las antocianinas se encuentran en todos los tejidos,
incluyendo las hojas, los tallos, las raíces, las flores y los frutos. Las antocianinas
pueden confundirse con los carotenoides, que también le dan color a las flores y
hojas, aunque a diferencia de las antocianinas, éstos no son solubles en agua, sino
que están adosados a las proteínas de los cloroplastos. Los carotenoides dan
19
colores rojo-anaranjados o amarillos, mientras que las antocianinas dan un abanico
inmenso de colores: la malvidina da color purpúreo, las flavonas dan marfil o
amarillo, muy frecuente en las hojas de Agave, Erythrina indica, Pandanus y
Sanseviera; la delfinidina, azul; la cianidina, violeta; la pelargonidina, rojo y salmón
como en Pelargonium, Dahlia, o Papaver un factor que contribuye a la variedad de
colores en flores, hojas y frutas es la coexistencia de varias antocianinas en un
mismo tejido, por ejemplo en las flores de la malva real (Althaea rosea) se puede
encontrar malvidina y delfinidina. (Jaakola L, 2002) y (Lawrence, 1939).
Las antocianinas se encuentran en muchas frutas oscuras (como la frambuesa azul
y negra, zarzamora, cereza, mora azul, uva azul y negra) y muchas verduras. Según
el pH su color está dado por los grupos hidroxilos de los anillos fenólicos y el
benzopirilio, de modo tal que en medio ácido (con un pH menor a 5) toma
coloraciones rojizas, mientras que en un medio alcalino (con pH mayor a 7) adquiere
coloración púrpura.
2.2.4 Funciones
Las antocianinas pueden encontrarse en las hojas, haciendo que las mismas
muestren un color rojizo. Esta coloración puede deberse a un mecanismo de
defensa, para proteger a las plantas, sus flores y sus frutas contra la luz ultravioleta
(UV) y, por su propiedad antioxidante, evitar la producción de radicales libres. Las
hojas de muchas especies muestran un color rojo bien diferenciado durante el
otoño, tales como: Amherstia, Andira, Bombax, Brownea, Calophyllum, Cecropia,
Ceiba, Cinnamomum, Coccoloba, Diospyrus, Eugenia, Gustavia, Lophira, Mangifera,
Mesua, Pachira, Persea, Saraca, Triplaris. También se hallan altas concentraciones
de antocianinas en Acalypha y en muchas especies de las familias Araceae,
Bromeliaceae, Marantaceae, Liliaceae y Euphorbiaceae, que atraen a los
20
polinizadores a sus flores mediante los brillantes colores provistos por estos
compuestos. En algunos árboles, como el arce rojo Americano (Acer rubrum) o el
roble escarlata (Quercus coccinea), los flavonoles (un tipo de flavonoide) incoloros
se convierten en antocianinas rojas cuando la clorofila de sus hojas se degrada. En
otoño, cuando la clorofila se descompone, los flavonoides incoloros se ven privados
del átomo de oxígeno unido a su anillo central, lo que los convierte en antocianinas,
dando colores brillantes. Esta transformación química que consiste sólo en la
pérdida de un átomo de oxígeno es la responsable de nuestra percepción de los
colores del otoño. Las antocianinas que aparecen en el otoño probablemente son
las que protegen a las hojas del efecto de los rayos UV del Sol. Se especula que
esta protección de las hojas aumenta su efectividad para transportar nutrientes
durante su senescencia. (Feild T. S., 2001) y ( (G. Mazza, 1993).
2.3 Infusión
El concepto de té es un término muy utilizado por extensión, a cualquier infusión
obtenida de las hojas, flores o de los frutos de las diversas hierbas, que pueden ser
aromáticas, y se les vierte en agua a punto de ebullición. (Miranda Migdalia, 2001)
Sobre las partes más tiernas de la planta como hojas y flores, y se la deja reposar
entre 5 y 10 minutos la gente está muy acostumbrada a utilizar el método de bolsita
preparada para realizar infusiones. Las bolsitas pueden comprarse. (Peter, 1996)
2.3.1 Propiedades de la Infusiones
Las propiedades de las infusiones son muy variadas ellas ofrecen propiedades
distintas muy comunes tales como: (Alfaro Marton, 2000)
• Adelgazantes
• Controlar los niveles de colesterol en el organismo
21
• Relajantes ayudan en los problemas nerviosos
• Efecto laxante
• Depurativas
• Diuréticas
Además algunas infusiones como la stevia tienen propiedades organolépticas que
funcionan como un estimulante, la hierba de San Juan debido a que contiene una
sustancia que se conoce como hipericina que ayuda a mantener altos los niveles de
la serotonina (hormona de la felicidad), además de beneficiar a nuestro organismo
existen una serie propiedades que colaboran con el funcionamiento integral del
organismo entre ella el efecto antioxidante que ayuda a proteger a las células de la
acción de los radicales libres. (Cameron, 1993)
2.3.2 Infusión como método de separación
En física, se denomina así a la acción de extraer de un producto, mezcla o solución
el principio activo (partes solubles) en agua a una temperatura mayor a la del
ambiente y menor a la de ebullición. (Hill, 1999)
Los principales factores que influyen la extracción del principio activo son la
temperatura ya que esta favorece y acelera la extracción, pero puede a veces puede
a llegar a descomponer los principios activos de la hoja o flor, y el tiempo de
extracción ya que depende de las características de los componentes (hoja o flor) y
de la naturaleza de los principios activos (volátiles, hidrolizables, oxidantes, entre
otros). (Rodas, 2009)
22
CAPITULO 3
3.1 Metodología de la Investigación
La metodología a seguir para aplicar los objetivos antes enunciados es del tipo
científico, en donde se aplicará métodos de medición, de recolección de datos y
análisis estadísticos.
Se utilizará una investigación en base a un conjunto de pruebas de laboratorio junto
a mediciones variables para conocer el proceso productivo óptimo aplicable a la
elaboración de un producto deshidratado a base de la flor de hibiscus que se tiene
previsto obtener. A través de las mediciones de las variables y de la acumulación y
tabulación de datos adecuada estando en capacidad de precisar los parámetros
adecuados para nuestro proceso productivo.
Después se analizará su caracterización para obtener sus propiedades
fisicoquímicas además de su actividad antioxidante .
23
3.1.1 Tipos de Investigación.
El proyecto se enfocará en los tres tipos de investigación los cuales son
exploratorio, experimental y cualitativa, que dependiendo de la investigación y
avance del proyecto se aplicaran solos dos o todos los tipos de investigación.
3.1.1.1 Método Exploratorio
Se recopilará información con respecto a la características de la flor de hibiscus rosa
sinensis tales como, sus generalidades, descripción botánica, nombres populares
y/o vulgares con la que se conoce en la diferentes regiones a la flor de hibiscus, los
posible usos terapéuticos y comunes que se le dan a la planta en las diferentes
zonas en que ella crece además de enfocarse en estudios científicos que avalen las
propiedades benéficas de su consumo para el cuerpo humano, así como una breve
descripción sus componentes fito-químicos presentes en extractos analizados por
cromatografía de gases.
3.1.1.2 Método Experimental
Se tratará acerca de los procesos necesarios para cumplir con los objetivos del
proyecto sobre la flor hibiscus rosa sinensis, teniendo en cuenta que se tendrás tres
etapas de experimentación la primera etapa consistirá en el desarrollo de un
procedimiento para la obtención de un producto deshidratado para infusión a base
de la flor encapsulado, la siguiente etapa tratará sobre la identificación de los
componentes que se puedan encontrar en el producto elaborado y pudieran
contener valor nutracèutico por medio de cromatografía de gases, para finalmente
cuantificar su actividad antioxidante por medio de un espectrofotómetro mediante el
ensayo del DPPH.
24
3.2 Parámetros de acuerdo a las variables
Tipo de
Variable
Variable
Sub-
Variable
Definición
Niveles de
Medición
Etapa
Rango de
Operación
Instrumento
de Medición
Resolución
Dependiente
Proceso de
obtención de té
hidrosoluble:
a) Proceso de
secado y polvo
Humedad
Cantidad de agua presente en un objeto
Intervalo Selección
De 80%
hasta bajar
al 25%
Higrómetro
0.1 g/1 ºC
Temperatura
Parámetro que mide la agitación de la molécula, o la intensidad de calor generado
Razón Secado
25 – 65ºC
Termómetro
1ºC
Tiempo
Magnitud física que mide la duración de acontecimientos sujetos a cambios
Intervalo Secado 168 hr
2 hr
Cronometro
1 s molienda
Independiente
Flor de Hibiscus
(Rosa sinensis)
Humedad
Cantidad de agua presente en un objeto
Intervalo Obtención
de
producto
< 25%
Higrómetro
0.1g/1ºC
Análisis
Prueba que mide la capacidad de un agento antioxidante de retardar o prevenir la oxidación de las moléculas
Razón Producto
50ul – 200ul
Espectrofotó
metro
___
Tabla 5 Parámetros de las variables encontradas
25
3.3 Experimentación
Para la obtención del producto deshidratado de la flor de hibiscus en necesario
realizar una serie de procesos unitarios tales como: secado, molienda y tamizado,
para obtener el polvo de la flor para determinación su actividad antioxidante que se
realizará por la espectrometría de masa y cromatografía de gases.
3.3.1 Equipos, Materiales e instrumentos
3.3.1.1 Equipos
Secador
Consiste en un gabinete, de tamaño suficientemente grande para alojar los
materiales a secar, en el cual se hace correr suficiente cantidad de aire caliente y
seco. En general, el aire es calentado por vapor, pero no saturado, de modo que
pueda arrastrar suficiente agua para un secado eficiente.
Molino
Es un equipo artesanal manual que consta de una tolva en la que va un tornillo sin
fin, aquí los pétalos de la flor son molidos por rozamiento de dos discos en la parte
final del tornillo.
Cromatógrafo de gases MSD Agilent serie 5974
Equipo electrónico que permite la lectura de cada una de las estructuras químicas
que participan en la composición de los pétalos de la flor hibiscus rosa-sinensis
26
3.3.1.2 Materiales
Tamices
El tamizado recomienda las partículas de 500 - 315 µm y como residuo quedan las
partículas de tamaño de 1 mm - 800-630 µm, que se recircula en el molino y el resto
es polvo que continua el proceso
Espátula
Material de acero inoxidable que sirve para colocar las hojas en la balanza para su
pesado y posterior colocación en el recipiente de envasado
Bandejas de acero
Material de acero inoxidable en la cuales se colocan las flores para ser introducidas
al secador.
3.3.1.3 Instrumentos
Termómetro
Instrumento digital que permite la lectura de los cambios de temperatura durante el
secado.
Cronometro
Instrumento digital que permite la lectura de los tiempos de los procesos durante la
obtención del producto.
27
3.3.2 Operaciones aplicadas a la flor de Hibiscus en el proceso de la
obtención del té hidrosoluble
Grafico 2 Diagrama del proceso
28
Selección.
La selección se la realiza captando la flor desde la planta de manera manual, este
proceso es la primera parte de para verificar la calidad del producto final el criterio
de selección se utiliza la inspección física de la Flor de hibiscus.
Para pasar como materia prima optima se verifica que, la flor no sufra ningún golpe
o daño en sus pétalos o cualquier cuerpo extraño que pueda alterar el producto, en
caso de tenerlo esta flor es rechazada además se elimina el pedúnculo floral.
Lavado.
Este proceso se realiza en bandejas de hierro con agua potable a través de tuberías
provistas de duchas para evitar el contacto con la flor y así no dañar sus pétalos
debido a su fragilidad.
En este proceso también se eliminan los residuos de polvo o restos de materia
orgánica seca y flores que no estén en buenas condiciones, aunque hayan pasado
el proceso de selección.
Pesado.
La flor sin el pedúnculo pasa a ser pesado para determinar la cantidad que se
necesitara para la producción tomando como base de cálculo el tamaño del proceso
batch del producto finalizado que se haya obtenido. Para esta operación es
necesaria la utilización de una balanza eléctrica.
Secado.
Una vez lavado el producto se deja evaporar una pequeña cantidad de agua al
ambiente por 4 horas después de colocan las flores envueltas en una cubierta de
29
papel aluminio para ayudar a aumentar la concentración del calor por conducción,
una vez preparada las flores se colocan en las bandejas y se las introducen en el
secador a un rango de temperatura de 25 a 65 ºC por una semana para reducir la
humedad presente (80%) hasta aproximadamente 21%.
Molienda.
Después del secado se procede a pesar la flor luego se introduce en una cámara
donde el tornillo sin fin pulverizara los pétalos secos de la flor por medio del
rozamiento de los discos al final del tornillo, después se recolecta la parte
pulverizada en bandejas para realizar el tamizado y en caso de que no se consiga la
granulometría requerida se procede a una recirculación del producto.
Tamizado
Se hace pasar el producto molido por tamices para determinar su granulometría y
así establecer un patrón de calidad para la muestra en caso de no pasar se repite el
proceso de molienda
Envasado y Etiquetado
La parte pulverizada será envasada en envolturas de tela no tejido cubierto de papel
selofan para evitar que el producto adquiera humedad las unidades serán
envasadas en peso promedio de 10 gramos.
30
3.3.2.1 Análisis realizado mediante Cromatografía de gases acoplada a
espectrometría de masa (GC/MS)
Cromatógrafo de Gases
El Cromatógrafo de gases (ver gráfico 3) separa una mezcla en sus componentes
individuales que posteriormente entran uno por uno a la fuente iónica del
espectrómetro de masas, o a cualquier otro dispositivo de detección.
El éxito de la aplicación de la GC al estudio de los AE ha sido posible debido al
desarrollo de columnas capilares que permiten separar las mezclas de diversa
polaridad o isomería.
Grafico 3 Diagrama de un cromatógrafo de gases
Se determinó la capacidad antioxidante de la flor de hibiscus, mediante un ensayo
con un radical libre sintético llamado DPPH, que reacciona con los antioxidantes
presentes en las muestras.
Se usó un equipo de espectrofotometría genesys 10 uv a una longitud de onda de
517 nm. Se prepararán extractos de las muestras del producto final se tomarán 100
µl de muestra para el ensayo.
31
Sistema de inyección de muestra
Grafico 4 Diagrama del Sistema de Inyección
La inyección de muestra es la flor disuelta en una mezcla de agua, que se debe
inyectar una cantidad adecuada, y debe introducirse de tal forma que sea rápida
para evitar el ensanchamiento de las bandas de salida (ver gráfico 4); este efecto se
da con cantidades elevadas de analito. El método que más utiliza es el empleo de
una microjeringa (de capacidades de varios microlitros) para tomar e introducir la
muestra en una cámara de vaporización instantánea. Esta cámara está cerca de los
50 °C por encima del punto de ebullición del componente menos volátil, y está
sellada por una abrazadera de goma hecha de silicona septum (ver gráfico 4).
Si es necesaria una reproducibilidad del tamaño de muestra inyectado se puede
usar una válvula de seis vías o válvula de inyección, donde la cantidad a inyectar es
constante y determinada por el tamaño del bucle de dicha válvula.
Un muestreador automático para emplear la técnica de Espacio de Cabeza o Head
Space para GC (accesorio).
Si la columna empleada es rellena, el volumen a inyectar será de unos 20 μL, y en
el caso de las columnas capilares dicha cantidad es menor, de 1 μL, y dependiendo
32
del tipo de columna capilar (ya que existen columnas con distinto diámetro interno)
es que si se utiliza todo el volumen de muestra inyectado (ver gráfico 3). Para
obtener menor cantidad de volumen, se utiliza un divisor de flujo (la inyección se
conoce como modo "Split") a la entrada de la columna que desecha parte del analito
introducido. Si se utiliza todo el volumen de muestra la inyección es de tipo
"Splitless". El modo Splitless, se empleó más para determinar pequeñas cantidades
o trazas.
Si se inyecta 1 microlitro de solvente, por ejemplo, agua al pasar a la fase vapor su
volumen se multiplicará por mil. Es decir, un microlitro de agua pasaría a ser 1 mL
de agua en gas, como el volumen del puerto de inyección es limitado, se emplean
split pulsado u otras configuraciones para garantizar el ingreso adecuado de las
muestras.
En caso de muestras sólidas, simplemente se introducen en forma de disolución, ya
que en la cámara de vaporización instantánea el disolvente se pierde en la corriente
de purga y no interfiere en la elución.
Según las curvas de Van Demter (HEPT vs. Velocidad Lineal), el mejor gas a usar
en la columna cromatográfica como portador de los analitos es el hidrógeno, sin
embargo, dada su peligrosidad, es más usado como gas de encendido en el
detector FID, junto con el aire. Luego vienen, respectivamente, helio y nitrógeno (ver
gráfico 3).
El gas hidrógeno es el mejor carrier y los flujos que manejan los cromatógrafos no
son peligrosos, además a la salida de estos generalmente existen restrictores de
33
llama que evitan la propagación de un posible incendio. Se puede recomendar el
uso de hidrógeno debido a, primero por su bajo precio respecto a los otros gases y
por la resolución de los picos que se muestran en los cromatogramas.
Parámetros Operacionales del Cromatógrafo de Gases
Los parámetros operacionales del cromatógrafo de gases fueron los siguientes:
• Puerto de inyección: split/splitless (relación Split 1:30)
• Temperatura del puerto de inyección: 250ºC
• Columna capilar: DB-5 (J & W Scientific, Folsom, CA, EE.UU), de 60 m (L) x
0.25 mm (D.I) recubierta con fase estacionaria apolar de 5% fenil-poli
(metilsiloxano).
• Temperatura del horno: Se programó desde 45ºC (5 min) @ 4ºC/min, hasta
alcanzar 275ºC.
• Gas de arrastre: helio, presión de entrada a la columna 16,47 psi con
velocidad lineal de flujo de 26 cm/s
• Modo de inyección: automático
• Volumen de inyección: 1 μL de muestra.
Análisis Cromatográfico de la Flor de Hibiscus Rosa sinesis
Mediante análisis cromatográfico de gases efectuando el 5 de marzo del 2014, se
obtuvieron los porcentajes de los componentes presentes en el extracto de la flor los
cuales se pueden visualizar en los anexos.
A continuación, se detalla una tabla de los principales componentes encontrados,
los cuales se los clasifico por el tiempo de retención determinados en el análisis.
34
3.4.3 Medición de la Actividad antioxidante de la Flor de Hibiscus por
el Método del D.P.P.H.
Preparación de la solución del Reactivo (DPPH)
Se procede elaborar una dilución de 2,2-difenil-1-picril-hidracilo en metanol (grado
reactivo), para obtener una solución de DPPH con una concentración de 0.1mM.
Para obtener la recta de calibración del reactivo hay que seguir los siguientes pasos:
1. Se calibra el espectrofotómetro colocando cantidades exactas de DPPH con
metanol y se corre una prueba.
2. Se cargas los matraces aproximadamente con 2 ml del extracto
3. Se lo introduce en los compartimientos del espectrofotómetro.
4. Se introduce los datos en el programa DATALYSE y se acciona la corrida.
35
3.5 Ingeniería del proceso.
3.5.1 Diagrama de Flujo por Equipo.
Grafico 5 Diagrama del proceso por equipos
36
CAPITULO 4
4.1 Balance de Materia y Energía
4.1.1 Balance de Materia
Balance de Materia Selección
SELECCIÓN DE MATERIA PRIMA
ENTRA Kg
Flor de Hibiscus 4.00
SALE Kg
Flor de Hibiscus 3.92
Residuo (pedúnculo) 0.08
TOTAL 4.00
Fuente: Casquete G. Año: 2015
𝑬𝑵𝑻𝑹𝑨 = 𝑺𝑨𝑳𝑬
𝐹𝑙𝑜𝑟 𝐻 = 𝐹𝑙𝑜𝑟 𝐻 + 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜
4.00𝑘𝑔 = 4(0.98) + 4(0.02)
4.00𝑘𝑔 = 3.92 + 0.08
4.00𝑘𝑔 = 4.00𝑘𝑔
Balance de Materia Lavado
LAVADO
ENTRA Kg
Flor de Hibiscus 3.92
SALE Kg
Flor de Hibiscus 3.92
TOTAL 3.92
Fuente: Elaboración propia
𝐸𝑁𝑇𝑅𝐴 = 𝑆𝐴𝐿𝐸
37
3.92𝑘𝑔 = 3.92𝑘𝑔
Balance de Materia Pesado
PESADO
ENTRA Kg
Flor de Hibiscus 3.92
SALE Kg
Flor de Hibiscus 3.92
TOTAL 3.92
Fuente: Casquete G. Año: 2015
𝐸𝑁𝑇𝑅𝐴 = 𝑆𝐴𝐿𝐸
3.92𝑘𝑔 = 3.92𝑘𝑔
Balance de Materia Secado
Los porcentajes de humedad fueron tomados experimentalmente (Ver tabla 6), los
porcentajes finales de la operación fueron asumidos en base al criterio técnico. De
esta manera lo que se necesita calcular es el agua evaporada y la masa de
producto seco. A continuación, se realiza el cálculo por cada elemento.
Tabla 6 Datos experimentales
Obtenidos luego de la operación de secado por una hora para determinar el % de humedad de la flor.
COMPUESTO INICIO FINAL HUMEDAD % HUMEDAD
TOTAL 3,92 3,28
KG
Flor de
Hibiscus3,92 3,280 0,640 0,8
38
SECADOR
Balance general del secador
A = B + C
Balance de la cantidad de flor de hibiscus secado
𝐴𝑏 = 𝐵𝑏 + 𝐶
𝐴𝑏 = 𝐵𝑏
3.92𝑘𝑔(0.10) = 𝐵(0.79)
𝐵 = (3.92)(0.10)
0.79
𝐵 = 1.006 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 ℎ𝑖𝑏𝑖𝑠𝑐𝑢𝑠 𝑠𝑒𝑐𝑎
𝐶 = 𝐴 − 𝐵
𝐶 = 3.92𝑘𝑔 − 1.006𝑘𝑔
𝐶 = 2.92𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑑𝑎
Nomenclatura
Humedad
relativa
h
Base Seca b
39
SECADO
ENTRA Kg
Flor de Hibiscus 3.92
SALE Kg
Flor de Hibiscus seca 1.00
Agua 2.92
TOTAL 3.92
Fuente: Casquete G. Año: 2015
Balance de materia Molienda
Esta parte del proceso se lo realizo con un molino eléctrico artesanal, se debió
repetir el proceso varias veces ya que no se obtuvo la granulometría requerida al
terminar el proceso se verifico que el 10 % del material resultante del producto se
recirculaba.
𝐸𝑛𝑡𝑟𝑎 = 𝑆𝑎𝑙𝑒
𝐹𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝐻𝑖𝑏𝑖𝑠𝑐𝑢𝑠 + 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = 𝐹𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝐻𝑖𝑏𝑖𝑠𝑐𝑢𝑠
1.00𝑘𝑔 + 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = 1.00𝑘𝑔
0.90𝑘𝑔 + 0.10𝑘𝑔 = 0.90𝑘𝑔 + 0.10𝑘𝑔
1.00𝑘𝑔 = 1.00𝑘𝑔
Balance de materia Tamizado
En este proceso se utilizaron varios tamices de diferente diámetro para obtener el
tamaño ideal del producto final utilizados los tamices de 800um, 630um, 500um y
315um (ver Tabla 7).
40
Tabla 7 Datos Experimentales del tamizado resultados experimentales del proceso de tamizado los valores de retención fueron obtenidos a través de tablas.
Fuente: Casquete G. y de George D. Hayes. Manual de datos para ingeniería de los alimentos- (Senior Lecture in Food
engineering- Departament of Food Manufacture and Distribution-Manchester Polytechnic).
𝐸𝑁𝑇𝑅𝐴 = 𝑆𝐴𝐿𝐸
𝐹. 𝐻𝑖𝑏𝑖𝑠𝑐𝑢𝑠 + 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 + 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑜 = 𝐹. 𝐻𝑖𝑏𝑖𝑠𝑐𝑢𝑠
(1.006 ∗ 0.4410) + [(1.006 ∗ 0.45) + (1.006 ∗ 0.04)] + (1.006 ∗ 0.069) = 1.006
0.441 + 0.55 + 0.069 = 1.006
1.006𝑘𝑔 = 1.006𝑘𝑔
Balance de materia Envasado
En esta parte del proceso la cantidad de producto deshidratado de flor hibiscus es
envasado de acuerdo a la cantidad obtenida, como se obtuvo 1 kg de producto se
envasarán varias unidades contenido variable de 2 a 5 gr en cada encapsulado, las
dimensiones de las bolsitas para infusión están entre 50-80 mm de largo y 30 a 70
mm de ancho.
4.1.2 Balance de Energía
Aquí se detalla el cálculo de la cantidad de calor necesario para poder rebajar el
nivel de humedad que contiene la flor, por lo tanto vamos a necesitar conocer la
1 mm
800 μm
630 μm
500 μm
315 μm
1,006
Polvo
TOTAL
0,006
0,0121
0,00604
0,0403
0,514
0,444
100,00
0,05
0,12
0,60
3,98
51,15
44,10
DATOS EXPERIMENTALES EN EL TAMIZADO
TamañoF. HIBISCUS
kg% Retencion
41
capacidad calorífica de la flor de hibiscus y además determinar qué cantidad de
combustible se necesaria para esta operación ya que el proceso se realiza en un
rango de temperatura de 25ºc hasta los 65ºc respectivamente.
Datos Experimentales
Cantidad Unidades
Masa 1.006 Kg
Cp 3.77 Kcal/kg ºC
Δt 40 ºC
Fuente: Casquete G. Año: 2015
Tabla 8 Datos experimentales obtenidos durante el proceso productivo
Fuente: Manual de datos para ingeniería de los alimentos- George D. Hayes (Senior Lecture in Food
engineering- Departament of Food Manufacture and Distribution-Manchester Polytechnic).
𝑄 = 𝑚𝐶𝑝𝛥𝑡
𝑄 = (1.006𝑘𝑔) (3.77𝐾𝑐𝑎𝑙
𝐾𝑔º𝐶) (65 − 25)º𝐶
𝑄 = 151.7048 𝐾𝑐𝑎𝑙
Cantidad de combustible usado (GLD)
𝑄𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑜 = 𝑄𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜
𝑀𝐺𝐿𝐷 ∗ 𝛥𝐻𝑐𝐺𝐿𝐷 = 𝑀𝐶𝑝𝛥𝑡
𝑀𝐺𝐿𝐷 ∗ 𝛥𝐻𝑐𝐺𝐿𝐷 = 151.7048𝐾𝑐𝑎𝑙
𝑀𝐺𝐿𝐷 = 151.7048𝐾𝑐𝑎𝑙
11.930𝐾𝑐𝑎𝑙/𝐾𝑔
𝑀𝐺𝐿𝐷 = 12.64𝐾𝑔
42
4.2 Determinación de la capacidad antioxidante mediante el método de
reducción de radical DPPH.
ANALISIS: se usó 100 µl de extracto etanoico de hibiscos, a una longitud de onda
de 517 nm durante 15 minutos.
Grafico 6 Determinación de la Actividad antioxidante tiempo vs absorbancia
Fuente: Casquete G. Año: 2015
Actividad antioxidante (Aa ) 𝐴𝑎 = 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙−𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
𝐶𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙∗ 100
Dpph remanente = %𝐷𝑝𝑝ℎ = 𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
𝐶𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙∗ 100
Aa 72.34 %
%Dpph remanente 27.66%
43
Datos experimentales obtenidos durante el análisis de la capacidad
antioxidante de la muestra
Tabla 9 Datos del cálculo de Actividad Antioxidante
t/s ABS*
0,062 0,327
30,03 0,096
60,044 0,086
90,058 0,081
120,011 0,075
150,025 0,071
180,039 0,069
210,054 0,068
240,006 0,067
270,02 0,068
300,035 0,067
330,049 0,067
360,001 0,067
390,016 0,067
420,03 0,067
450,045 0,067
480,059 0,067
510,011 0,067
540,026 0,067
570,04 0,067
600,055 0,067
630,007 0,067
660,021 0,067
690,036 0,067
720,05 0,067
750,002 0,067
780,016 0,067
810,031 0,067
840,045 0,067
870,06 0,067 *El parámetro es adimensional Fuente: Casquete G.
44
Cromatografía de gases
. Fuente: Casquete G. Año: 2015
45
Fuente: Casquete G. Año: 2015
46
Fuente: Casquete G. Año: 2015
47
Fuente: Casquete G. Año: 2015
48
4.3 Compuestos Hallados en la Cromatografía de la flor de Hibiscus Rosa
sinensis.
Tabla 10 Compuestos Mayoritarios Encontrados
Pico Tiempo de
Retención (min) % Total Nombre
9 7.554 5.108 Cianidina
45 19.160 28.295 Maltol
56 22.222 0.122 Carvacrol
58 23.474 0.315 Eugenol
65 25.952 5.108 Levoglucosan
Fuente: Casquete G. Año: 2015
49
CONCLUSIONES
Al determinar el análisis de la actividad antioxidante de la flor hibiscus rosa-sinensis
se descubrió que esta posee una inhibición de 72.34%, se puede adicionar el
producto deshidratado de la flor en otras mezclas para infusión (té), para poder
aumentar su capacidad en una mezcla.
Al analizar la flor se encontraron diversos propiedades benéficas para el organismo
humano como el carvacrol, eugenol y maltol etc. estos compuestos tomados en la
infusión ayudan al organismo a controlar y prevenir ciertas alteraciones y
enfermedades, como en caso de los estudios confirmados de los compuestos
eugenol (Eugenol y sus análogos sintéticos inhiben el crecimiento celular de células
cancerosas humanas) y carvacrol (Efecto de anti proliferación del carvacrol en la
metásis en células cancerígenas del cáncer de mama) (Arunasree., 2010) y (A, y
otros, 2008).
50
RECOMENDACIONES
Se recomienda realizar un análisis de actividad antioxidante adicional en la infusión
preparada debido a que la temperatura influye en ciertas propiedades
organolépticas de su estructura y también la funciones en los que puedan intervenir.
En el envasado se lo debe realizar al vacío ya que el producto en muy sensible, por
lo que el empaque que lo contendrá debe aislar la humedad del ambiente para
evitar que se forme grumos en el interior.
51
ANEXOS
ANEXO 1
Imágenes de la Flor de Hibiscus Rosa sinensis en el ecuador
Cantón La Libertad Prov. Sta. Elena
ornamental
Cantón La Libertad Prov. Sta. Elena
natural
Cantón Pedernales, Prov. de Manabí
Natural, cementerio local
Cantón Pedernales, Prov. de Manabí
Natural, cementerio local
Fuente: Casquete G. Año: 2015
Cantón Riobamba, Prov. Chimborazo, afuera del
edificio EMAPAR ornamental
Cantón Ambato, Prov. Tungurahua
Terminal t. ornamental
Pto. Villamil, Prov. Galápagos cerca viva en una
vivienda
Cantón Machala, Prov. El Oro afueras de la ciudad
ornamental
ANEXO 2
Imágenes de Proceso
Selección de las flores
Las flores puestas en el secador
Tamices para el tamizado después de la
molienda
Fuente: Casquete G. Año: 2015
Sacado y pesado de las flores del secador
Molienda de las flores
Pesado del polvo para las diferentes porciones
Pesado del polvo para las diferentes porciones
Sellador por calor para los sobres
Sobre sellados del polvo de flor
de hibiscus rosa sinensis Fuente: Casquete G. Año: 2015
2
ANEXO 3
1
Imágenes de la Cromatografía de gases
Selección de tubo para difusión longitudinal
Configurando el cromatógrafo
Revisando los resultados de los compuestos detectados
2
Impresión de los resultados
Identificación de los compuestos con la biblioteca virtual
Recorrido de las instalaciones
Fuente: Casquete G. Año: 2015
54
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