76336501-OBTENCION-DE-PECTINA

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El impulso y Desarrollo de la Industria Alimentaría en nuestro País, se ve reflejada en las cifras de las exportaciones de mermeladas, yogurt y jaleas, en especial de tomate. El incremento del consumo de aditivos gelificantes como la pectina, es otro argumento de esta afirmación. La pectina es un polisacárido constituido por unidades de ácido galacturónico, que posee propiedades coloidales. Todas las plantas contienen sustancias pépticas que en combinación con la celulosa son responsables de las propiedades estructurales de las frutas y vegetales. Se obtiene por la extracción acuosa de plantas comestibles (Hercules, sf); las fuentes más comunes comercialmente son las manzanas y las frutas cítricas. Como la pectina es uno de los constituyentes principales de la pared celular, éstase encuentra en el albedo o cáscaras de las frutas, por lo que el limón y la naranja contienen gran cantidad de esta sustancia, igualmente el Maracuyá posee un porcentaje significativo de pectina. Según la fuente de obtención y del método de extracción varía el rendimiento, calidad y aplicabilidad de la pectina, porque su capacidad de formar geles estáfuertemente relacionada con el tamaño de la cadena de ácidos galacturónicos y con el porcentaje de grupos carboxilos que se encuentren esterificados. La pectina también se usa en la industria láctea, farmacéutica, en la manufactura de cigarrillo, en la preparación de medios microbiológicos y en la alimentación animal.

Existen frutos que contienen alto porcentaje de pectina como el melocotón, TECNOLOGIA DE ALIMENTOS III c

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 c manzana, níspero, limón, naranja, cebolla, semilla de girasol, maracayá, etc. Las limas deben manipularse con cuidado, ya que son bastante más delicadas que sus parientes los limones. Pierden agua fácilmente, por lo que se secan con rapidez, arrugándose y perdiendo su jugosidad. Además tienen tendencia a amarillear si se las expone a la luz intensa, al tiempo que su sabor se altera y pierden su acidez característica. A temperatura ambiente se mantienen durante una semana aproximadamente en buenas condiciones. Para lograr aumentar su periodo de conservación se las debe guardar en el frigorífico. El zumo y la cáscara también se pueden congelar, mientras que la cáscara desecada o confitada se ha de conservar en un ambiente fresco y seco. c
c    c c Analizar diferentes métodos de obtención de pectina, identificando el proceso más adecuado según factores tales como eficiencia, aplicabilidad y economía, mediante el uso de diferentes alternativas de extracción en este caso por el albeado. c Analizar el comportamiento del producto, de acuerdo al método elegido, con el fin de determinarlas condiciones más favorables y eficientes para el proceso. c Definir los criterios del diseño básico de los equipos para el proceso de obtención de pectina, elaborando un diagrama de flujo basados en los parámetros de operación, considerando las características de la materia prima y del producto final obtenidos en el laboratorio.


c c c TECNOLOGIA DE ALIMENTOS III c

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c c c  c La

pectina

fue

descubierta

en

1890

cuando

Vauquelin

encontró

en primer lugar una sustancia soluble de los zumos de fruta. El científico francés Braconnot continuó el trabajo de Vauquelin y encontró que "una sustancia ampliamente disponible de plantas vivas y ya observada en el pasado, tenia propiedades gelificantes cuando se le añadía acido a su solución". La llamó "pectina ácida" del griego "pectos" que significa sólido, coagulado Ñ c
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La pectina fue definida por Kertesz (1895) como los ácidos pectínicos solubles en agua de grado de metilación variado que son capaces de formar geles con azúcar y ácido bajo condiciones determinadas. Las formas de pectina son generalmente reconocidas como seguras por la U.S.Food and Drug Administration Ñc c c 

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Las especificaciones legales para pectinas están enunciadas internacionalmente Ñ  c›

Las pectinas son una mezcla de polímeros ácidos y neutros muy ramificados. Constituyen el 30% del peso seco de la pared celular primaria de células vegetales. En presencia de aguas forman geles. Determinan la porosidad de la pared, y por tanto el grado de disponibilidad de los sustratos de las enzimas implicadas en las modificaciones de la misma. Las pectinas también proporcionan superficies cargadas que regulan el pH y el balance iónico. Las pectinas

tienen

tres

dominios

principales:

homogalacturonanos,

ramnogalacturonano I y ramnogalacturonano II.

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 c La pectina es una sustancia que podemos encontrar en todas las frutas y en un gran número de vegetales, y que aporta a nuestro cuerpo grandes beneficios. La pectina se puede encontrar de dos maneras en los alimentos, de forma simple cuando se concentra en pequeñas cantidades, y en forma de gel cuando está en grandes dosis. La pectina simple no realiza ninguna función en nuestro organismo, mientras que en forma de gel es muy beneficiosa pues desempeña una función depurativa. La pectina está considerada por muchos especialistas como un tipo de fibra, y es que su función es idéntica a la de ésta, ya que no aporta ningún nutriente a nuestro cuerpo, pero se encarga de eliminar los residuos y toxinas que se encuentran en nuestro organismo. De ahí que la pectina sea un buen aliado para mantener nuestro cuerpo en perfectas condiciones. Pero no solamente la pectina actúa eliminando toxinas y sustancias nocivas del organismo, sino que tiene un papel importante en la eliminación del colesterol nocivo que se encuentra en nuestro organismo. Si la pectina no actuase de esta manera, los líquidos digestivos, una vez terminada la digestión, volverían a ser reabsorbidos por el organismo y los niveles de colesterol no disminuirían. Al ser expulsados al exterior a través de ella, nuestro cuerpo tiene que echar mano del colesterol que queda. Para que la pectina actúe en nuestro cuerpo y sus efectos se noten es necesario ingerir cada día alimentos que la contengan en forma de gel. Algunos de ellos son la naranjas, la manzana, las uvas, zanahorias, castañas, membrillo... Muchas mermeladas contienen pectina pues se les añade de forma artificial a partir de la pulpa de naranjas y manzanas. Sea como sea debe ser un habitual de nuestra dieta.

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Albedo de agrios

32.5

Corteza de naranja

25.0

Pulpa de limón

25.0

Girasol

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Cáscara de maracuyá

18.45

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Torta de (residuos)

manzana 17.5 10.0

Zanahoria 7.5 Melocotón 6.0 Pepitas de limón

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5.5 Manzana 3.0 Tomate 2.5 Papa 0.7 Fibra de algodón c

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 c Un factor importante que caracteriza las cadenas de pectina es el grado de esterificación (DE) de los grupos carbonilo de los residuos de ácido urónico con alcohol metílico. Las pectinas probablemente se forman inicialmente en forma

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 c altamente esterificada, pero experimentan algo de desesterificación después de insertarse en la pared celular o lámina media Ñ c  c!




En general las pectinas del tejido tienen una gama de grados de esterificación que va del 60 a 90%. El grado de metilación tiene un papel importante en la firmeza y cohesión de los tejidos vegetales. Ñ c  c!




Las pectinas están clasificadas como de alto metoxilo (HM) y de bajo metoxilo (LM), dependiendo del grado de esterificación. La separación entre HM y LM es arbitraria del 40 al 50% de DEcÑ% c

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cc Desde el punto de vista de la tecnología alimentaría la propiedad mas importante de las pectinas es su aptitud para formar geles. Los geles consisten en moléculas poliméricas con enlaces entrecruzados para formar una red interconectada y tupida inmersa en un líquido Ñ#c

)
Las

propiedades del gel son el resultado neto de interacciones complejas entre el soluto y el solvente. La influencia del agua como solvente, la naturaleza y magnitud de las fuerzas intermoleculares que mantiene la integridad del gel permiten tener una gran capacidad de retención de agua. c En resumen, las cualidades de la pectina que influyen en los caracteres del gel son: La longitud de la molécula péctica, Su grado de esterificación y La proporción entre los grupos hidrofóbicos e hidrofilicos. c La longitud de la molécula: condiciona la rigidez o firmeza del gel. A valores de longitud muy bajos una pectina no da geles, cualquiera que sea la dosis empleada y las restantes condiciones del medio.

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 c c El grado de metilación: contribuye por un lado a regular la velocidad de gelificación y también es responsable de algunas propiedades organolépticas de los geles pectina-azúcar ácido que forman las pectinas de alto metóxilo. La proporción entre grupos hidrofóbicos e hidrofílicos: en la molécula de pectina determina la solubilidad de ésta. El grupo éster es menos hidrofílico que el grupo ácido y en consecuencia una pectina de alto metóxilo con un alto grado de esterificación gelifica a temperaturas más altas que otra con menor grado de esterificación. Esta diferencia se refleja en la clasificación de las pectinas en pectinas de gelificación rápida, normal o lenta. Los factores del medio más importante que influyen en la formación del gel son: üc

la temperatura

üc

el pH

üc

azúcar y otros solutos

Temperatura. Cuando se enfría una solución caliente que contiene pectina las energías térmicas de las moléculas decrecen y su tendencia a melificar aumenta. Cualquier sistema que contenga pectina, tiene un límite superior de temperatura por encima de la cual la gelificación nunca ocurrirá. Por debajo de esta temperatura

crítica,

las

pectinas

de

bajo

metóxilo

melifican

casi

instantáneamente mientras que la gelificación de las de alto metóxilo depende del tiempo. ›
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cc El proceso industrial de extracción de pectina se esquematiza en el diagrama A

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Comercialmente la pectina se extrae tratando la materia prima con ácido mineral, caliente y diluido a pH bajo. El intervalo preciso de tiempo varia con la materia prima, el tipo de pectina deseada y de fabrica a otra Ñ#c

(


La pectina caliente extraída se separa del residuo sólido de la manera más eficiente posible. Esto no es fácil ya que los sólidos son blandos y la fase líquida es viscosa, incrementándose con la concentración de pectina y el aumento de su peso molecular. c c

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cc Además de las aplicaciones expuestas anteriormente, puede citarse otras (Endress, 1991) que también son importantes en otros campos. ASÍ, se utiliza pectina en:

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 c c Uso en odontología c Productos cosméticos c Manufactura de cigarrillos. c Medios de cultivo en microbiología. c Conservación del suelo. c Alimentación animal La pectina es, en consecuencia, algo más que el "material que produce mermelada". Es un material versátil y sin peligro para la salud que se deriva de fuentes naturales y puede ciertamente pretender ser un aditivo alimentario.
c  g c*  cc  g cc c  c%c Ëc Lima c

%c Ëc Agua Ëc HCl a diferentes pH Ëc Alcohol a 80% Ëc Ptros reactivos

c    Ëc |ecipientes

Ëc Cocina

Ëc ollas

Ëc Tubos ensayo

Ëc Balanza

Ëc Probetas

analítica Ëc Fuentes

Ëc Cuchillos Ëc Papel filtro

Ëc Incubadora

c $c Ëc Incubadora Ëc Balanza analítica TECNOLOGIA DE ALIMENTOS III c

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 c Ëc Termómetro Ëc alcoholímetro c c c  % cc c

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 c c + cc› cc c A los Lo gramos de muestra de cáscara de lima se sometió a una extracción de pectina utilizando diferentes niveles de acido (PH de 1.2). Para la regulación del pH se utilizó ácido sulfúrico concentrado.

c Por cada muestra de lP gramos de cáscara seca se utilizo 14 0 mI de agua c

destilada y se adición acido sulfúrico para regular el pH a los niveles de ensayo (pH 1.2). La mezcla se realizo en un vaso de precipitación de 250 mI el cual se coloco en el calentador m agnético regulando la temperatura a los c

niveles de ensayo (100°C), la temperatura se controló además con un termómetro y el nivel del agua se mantuvo constante para compensar la perdida por evaporación agregando agua acidulada.

c El filtrado obtenido se enfrió a 15°C ut ilizando en un baño de agua helada. c

Para la formación y precipitación del gel de pectina se adicionó alcohol de 96°GL en una proporción de 60% (en volumen) respecto al filtrado obtenido.

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 c c Se dejó precipitar por 24 horas y se llevo la mezcla a una centrifuga para separar el gel de pectina obtenido del sobrenadante.

c La pectina separada por centrifugación se llevo a un secado estufa a 45°C y por 24 horas la cual se sometió a una molienda con mortero procediendo a su envasado.

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c  g c,c  c c Todas las muestras de pectina obtenidas en el laboratorio pasaron las pruebas estándar de identificación. c Los resultados de los análisis practicados sobre las muestras de pectina obtenidas en el laboratorio mediante la extracción con HCl y con SP4H2. c De los resultados obtenidos se observa que la temperatura y el tiempo de calentamiento empleados en el proceso no influyen en forma proporcional sobre los rendimientos de pectina.

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c g  c c Todas las pruebas estándares de identificación a que se han sometido las muestras de pectina en el laboratorio dieron resultados satisfactorios, por lo que puede concluirse la factibilidad de utilizar cáscaras de lima como materia prima para la obtención de pectina.c c Los mejores resultados tanto en rendimiento como en apariencia se obtuvieron empleando disoluciones de ácido clorhídrico como medio de extracción.c c Un aumento de la cantidad de alcohol recomendado en la técnica para precipitar las pectinas no incrementa el rendimiento, por el contrario cuando se aumentó su dosis se produjo una dispersión del gel formado.c c La variación del tiempo de extracción y la temperatura recomendada por la técnica seleccionada para esta investigación no incide en el rendimiento; por el contrario el uso de una temperatura muy alta provoca la desnaturalización de la pectina. Se puede considerar óptima la temperatura empleada y los minutos de extracción.c


c   c c Los equipos utilizados deben ser construidos de materiales que no reaccionen con los reactivos empleados en el proceso, deben ser de acero metálico y los materiales de vidrio perfectamente bien lavados para que no suceda ninguna reacción. c El agua que se utilice en el proceso de obtención de la pectina no debe contener metales pesados, su contenido de calcio y magnesio debe ser muy bajo.

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 c c Para inhibir la acción enzimática que disminuye el contenido de pectina de las cáscaras de lima se recomienda secarlas inmediatamente a 60° C durante unos 60 minutos. c La cantidad de alcohol empleada no debe exceder de la proporción indicada, pues un exceso de alcohol disminuye el rendimiento de pectina y su poder de gelificación. c Cuando se deja la pectina almacenada por mucho tiempo su grado de gelificación se va deteriorando. c Los residuos del ácido clorhídrico empleado en el proceso de extracción deben ser eliminados completamente, para lo cual se recomienda efectuar tantos lavados como sean necesarios. c Para blanquear la pectina se pueden usar tierras diatomeas.


c   c g -  c c Tesis ingeniero Químico. Guatemala. Universidad de San Carlos de Guatemala, Facultad de ingeniería. 1999. pp. 45- 60. c KI|K, |., l

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 , Edición en Español. México: Unión Tipográfica Editorial Hispano Americana, 1961. c Lech, Mink (1997). -c 

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c Colombia: Printer Latino América Ltda. Volumen VIII. c  UÁ|EZ CPLECIP, ET AL (2003)
c TI|ADP VÁSQUEZ, (1996).

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c Manzana,

limón,

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naranja, Fresa,

lima, pomelo, membrillo

melocotón,

pera,

piña, tomate, sauco, mora y berenjena

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c c c› 2 c La fruta verde contiene la máxima cantidad de pectina; la fruta madura contiene algo menos. La pectina se extrae más fácilmente cuando la fruta se encuentra ligeramente verde y este proceso se ve favorecido en un medio ácido. La materia prima para la obtención de pectina proviene principalmente de la industria de frutas cítricas; es un subproducto extraído de las cáscaras y cortezas de naranjas, pomelos, limones y toronjas. Se encuentra en el albedo (parte blanca y esponjosa de la cáscara); también se obtiene pectina a partir del bagazo de la manzana y el membrillo

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