PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

Código de proyecto: I.I.A.

Palabras claves: acido ascórbico,

carotenos, compuestos fenólicos

pasteurización.

I. GENERALIDADES:

1.1. Titulo:

“Influencia de Tiempo y Temperatura en la optimización de vitamina C,

carotenos y compuestos fenólicos en la elaboración de néctar de

Aguaymanto (Physalis peruviana)”

1.2. Personal Investigador:Autores:

MENDOZA LABRIN ISRAELODAR REQUEJO YAJARISILVA FERNÁNDEZ JULLYSIRLOPÚ TABOADA RONALD

Coautor:Ing. Noemí León Roque

1.3. Tipo de investigación:Aplicada - Experimental

1.4. Área de investigación:

Ingeniería y Tecnología de los Alimentos

1.5. Localidad e institución:

Laboratorio de los Alimentos de la Universidad Pedro

Ruiz Gallo – Lambayeque

1.6. Duración del proyecto:1 semana

II. ASPECTOS DE INVESTIGACIÓN

1. REALIDAD PROBLEMÁTICA

1.1. Planteamiento del problema

En el presente trabajo de investigación se utiliza la fruta de

Aguaymanto (Physalis peruviana), especie que crece en la selva

Peruana, la cual tiene un importante valor nutricional, a la cual se le va

a dar un valor agregado para retener la mayor cantidad de vitamina C,

carotenos y compuestos fenólicos, también llamados compuestos

bioactivos. En el momento del procesamiento del Aguaymanto para

darle su valor agregado de deben tener en cuenta ciertos parámetros

(tiempo, temperatura, pH, etc.), que pueden afectar el contenido de

vitamina C, carotenos y compuestos fenólicos presentes en al

Aguaymanto.

Se conoce que los compuestos bioactivos (vitamina C, carotenos y

compuestos fenólicos) durante el procesado de los alimentos se

pierden en gran porcentaje ya sea por los tratamientos de

pasteurización, escaldado, entre otros. Por tal motivo se tiene en

cuenta que un tratamiento térmico óptimo en la elaboración de néctar

de Aguaymanto minimizarían estas pérdidas.

1.2. Formulación del problema

¿Cómo influye el tiempo y temperatura en la retención de vitamina C,

carotenos y compuestos fenólicos durante la elaboración de néctar de A

guaymanto?

1.3. Justificación e importancia de estudio

En los procesos utilizados para el procesamiento de los alimentos en

especial en los que se utilizan altas temperaturas, afectan grandemente

a los componentes nutritivos del alimento ya sea el caso de vitaminas,

carotenos y compuestos fenólicos.

El presente trabajo tiene como fin encontrar los parámetros óptimos en

la elaboración del néctar de Aguaymanto para evitar la gran pérdida de

los compuestos bioactivos.

Los compuestos bioactivos (vitamina C, carotenos y compuestos

fenólicos) son de suma importancia en la alimentación del ser humano

ya que estos son defensas naturales las cuales combaten a los tan

temidos radicales libres, causantes del envejecimiento celular,

enfermedades del corazón y de los pulmones, así como también artritis

y ciertos tipos de canceres como son cáncer de mama, próstata y

cáncer de colon, por tal motivo es importante retener la mayor cantidad

de estos compuestos.

1.4. Objetivos:

1.4.A. Objetivos General:

Determinar el tiempo y temperatura óptimos para una mayor

retención de vitamina C, carotenos y compuestos fenólicos en

la elaboración del néctar de Aguaymanto.

1.4.B. Objetivos Específicos:

Determinar la cantidad de vitamina C, carotenos y

compuestos fenólicos en el Aguaymanto.

Determinar la cantidad de vitamina C, carotenos y

compuestos fenólicos en el néctar de Aguaymanto.

2. MARCO TEÓRICO

2.1. Antecedentes del problema:

Badui, 2006:

Debido a su estructura química de todas las vitaminas la C es la más

inestable y la mas reactiva, por lo que algunos investigadores has

propuesto usar su contenido residual en los alimentos como un índice

de retención de nutrimentos: se considera que si resiste el

procesamiento, el almacenamiento, etcétera, querrá decir que todos los

demás nutrimentos se verán poco afectados.

Fennema, 2000:

Menciona que los factores capaces de influir sobre la naturaleza del

mecanismo de degradación son: temperatura, concentración de sal y

azúcar, pH, oxigeno, enzimas, catalizadores metálicos, aminoácidos

oxidantes o reductores, concentración inicial de acido ascórbico y

relación acido ascórbico – acido dihidroascorbico.

Braverman, 1980:

Dice que en los jugos deshidratados, la degradación del acido

ascórbico depende únicamente de la temperatura y la humedad. Por lo

general la estabilidad del acido ascórbico aumenta a medida que

disminuye la temperatura del alimento. Diversas investigaciones han

señalado la posibilidad de que se produzca perdida acelerada por

congelación o almacenamiento en frio.

Kirk, et al.1996:

Estudiaron la destrucción del acido ascórbico en un sistema modelo de

alimento deshidratado y encontraron lo siguiente:

La estabilidad del acido ascórbico está en función del agua y

la temperatura, y su destrucción sigue una cinética de primer

orden bajo mucha condiciones de almacenamiento.

En los sistemas de multivitaminas el acido ascórbico se

destruye fácilmente cuando se almacena con oxigeno.

Badui, 2006:

Menciona que las temperaturas altas aun en ausencia de oxigeno,

provocan la degradación de los carotenoides de diferentes maneras.

Fennema, 2000:

Cita que los compuestos fenolicos no soportan altas temperaturas ya

que estos se volatilizan y se pierden.

2.2. Base teórica:

2.2.A. Aguaymanto:

El Aguaymanto fue una fruta conocida por los incas y su

origen se atribuye a los valles bajos andinos de Perú y Chile.

La fruta es redonda ovoide, del tamaño una uva grande, con

piel lisa, ceracea, brillante y de color amarillo – dorado –

naranjas; o verde según la variedad. Su carne es jugosa con

semillas pequeñas y suaves que pueden comerse.

Cuando la flor cae el cáliz se expande, formando una especie

de capuchón o vejiga muy fina que recubre la fruta. Cuando la

fruta está madura, es dulce con un ligero sabor agrio.

(Palacios, 1993).

El Aguaymanto (Physalis peruviana) es una planta oriunda de

los andes, fue introducida en Europa, donde por su vistosidad

se convirtió en planta favorita de los jardines, siendo cultivada

como especie ornamental. Sus frutos eran usados por los

indígenas en la alimentación y también en medicina. (Palacios,

1993).

Según Alarcón (2002), el aguaymanto fue descrita por primera

vez por Linneaeus en 1753. En la década del 40 y 50 esta

planta fue descrita en Colombia por eminentes botánicos.

Actualmente en la India, Sudáfrica, Nueva Zelanda y otros

países han realzado estudios sobre diferentes aspectos del

aguaymanto, teniéndola como un producto de gran

importancia en al medicina y en la alimentación humana.

Cortes (1988), realizo un análisis tentativo de la denominación

vernacular del fruto Aguaymanto, proviene de dos vocablos

quechuas “Aguay” que significa tejido y “Mantu” que significa

cubierta o bolsa por lo cual la traducción literaria seria bolsa o

cubierta tejida.

2.2.B. Composición Físico Química y Valor Nutricional

Analizando una muestra de 100g de fruta madura de

aguaymanto sin cascara, Bernal (1986) obtuvo los siguientes

resultados mostrados en el Cuadro 1.

Tapia (2000) y la Comunidad Andina (2004) reportaron los

datos de composición físico-quimica del fruto de aguaymanto

que se exponen en el Cuadro 1. Cabe destacar el contenido

de provitamina A.

En el Cuadro 2 se presentan estos componentes en

comparación con otros frutos, observándose que es una

fuente de mayor cantidad de nutrientes, como proteína, sales

minerales (fosforo y potasio), que son altos para una fruta, así

como provitamina A, vitamina C y vitaminas del complejo B.

(Bernal, 1986).

Cuadro Nº1: Contenido Nutricional de Aguaymanto (Physalis

peruviana) por 100g de parte comestible.

Contenido (1) (2) (3)

Agua (%) 78.9 79.6 85.9

Proteína(g) 0.3 1.1 1.5

Grasa(g) 0.5 0.4 0.5

Carbohidratos(g) 19.3 13.1 11.0

Fibra(g) 4.9 4.8 0.4

Ceniza(g) 1.0 1.0 0.7

Calcio(mg) 8.0 7.0 9.0

Fosforo(mg) 55 33 21

Hierro(mg) 1.2 1.2 1.7

Vitamina A 243* 648UI 1730UI

Tiamina(mg) 0.1 0.18 0.1

Riboflavina(mg) 0.003 0.03 0.17

Niacina(mg) 1.7 1.3 0.8

Ac. Ascórbico(mg) 43 2.6 20

Fuente: (1) Tapia, 2000

(2) Comunidad Andina, 2004

(3) Bernal, 1986

*El contenido de carotenos fue convertido en equivalente de retinol (FAO/OMS, 1988)

Cuadro Nº2: Valor Nutricional comparativo del Aguaymanto

con otras frutas.

Contenido en 100g

de parte

comestible

Plátano Naranja Piña Fresa Aguaymanto

Parte comestible% 70 60 35 95 90

Calorías (Kcal) 84 35 51 32 49

Agua (g) 74.8 89 85.1 89.9 85.9

Proteínas (g) 1.2 0.7 0.4 0.8 1.5

Grasa (g) 0.1 0.1 0.1 0.5 0.5

Carbohidratos (g) 22 9 13.5 6.9 11

Fibra (g) 1 0.7 0.5 1.4 0.4

Calcio (g) 6 19 21 28 9

Fosforo (mg) 25 22 10 27 21

Hierro (mg) 0.4 0.4 0.5 0.8 1.7

Vitamina A (UI) 220 0 0 30 1730

Tiamina (mg) 0.04 0.08 0.09 0.03 0.01

Riboflavina (mg) 0.03 0.03 0.03 0.07 0.17

Niacina (mg) 0.7 0.3 0.2 0.3 0.8

Vitamina C (mg) 50 60 12 60 20

Cenizas (g) 0.9 0.5 0.4 0.5 0.7

Fuente: Bernal (1986).

DIAGRAMA DE ELABORACIÓN DEL AGUAYMANTO

AGUAYMANTO

SELECCIÓN

PESADO

LAVADO

ESCALDADO

PULPEADO

REFINADO

ESTANDARIZACION

HOMOGENIZACION

PASTEURIZACION

PASTEURIZACION

ENV

ENVASADO

ENFRIADO

ETIQUETADO

ALMACENADO

NECTAR DE AGUAYMANTO

Hipoclorito 5ppm y agua

Agua a 100ºC x 1minuto

Acido Cítrico PH = 3.5

Pulpa: Agua = 1:3

Azúcar:ºBrix = 12.5 – 13.0

Estabilizante = 0.10%Conservante = 0.045%

Temperaturas y Tiempos(Diferentes)

Titulación con:2,6-diclorofenol-indofenol

2.3. Definición de términos:

a. Acido ascórbico o vitamina C: Hidrosoluble, es una cetona cíclica

que corresponde a la forma enolica de la b-ceto-1-gulofuranolactona,

contiene un enol entre los carbonos 2 y 3 que lo hace un agente

acido y muy reductor por lo que se oxida fácilmente.

b. Carotenos: Compuestos presentes en las frutas y vegetales,

capaces de combatir los radicales libres.

c. Compuestos Fenolicos: Sustancias muy importantes en la

alimentación ya que previenen la oxidación de las células.

d. Escaldado: Tiene por objeto ablandar la fruta, facilitando de este

modo el pulpeado. Esta operación se realiza en agua de ebullición.

el escaldado también sirve para inactivar ciertas enzimas

responsables del pardeamiento. Se realiza a 100ºC durante 1min.

e. Pasteurización: Esta operación es un tratamiento térmico que se

realiza para inactivar la carga microbiana que pudiera tener el

néctar.

f. Néctar: Es el producto elaborado con jugo y fruta de aguaymanto,

ingredientes y aditivos permitidos.

g. Vitamina: Son nutrientes que facilitan el metabolismo de otros

nutrimentos y mantienen diversos procesos fisiológicos vitales para

todas las células activas, tanto vegetales como animales. En los

alimentos se encuentran en cantidades muy pequeñas, que van

desde unos cuantos microgramos hasta 200mg/kg.

3. MARCO METODOLÓGICO:

3.1. Diseño de la contratación de la hipótesis.

3.1.A. Diseño Factorial: En el presente trabajo existe la manipulación

de dos variables independientes.

T1 T2 T3

t1 T1t1 T2t1 T3t1

t2 T1t2 T2t2 T3t2

t3 T1t3 T2t3 T3t3

Donde:

Variable independiente: Tº (Temperatura)

Variable independiente: t (Tiempo)

3.2. Población y muestra

Población: Aguaymanto que se expende en el mercado

“Moshoqueque-Chiclayo”.

Muestra: Se tomara 3kg de aguaymanto para los tratamientos de

tiempo y temperatura, en la elaboración de néctar.

3.3. Materiales técnicos e instrumentales de la recolección de datos

Insumos

Aguaymanto

Azúcar blanca

Acido cítrico

Carboximetil celulosa

Agua

Materiales:

Ollas

Termómetro

Jarras de plástico

Coladores

Tablas de picar

Cuchillos

Tamiz

Paletas

Mesa de trabajo

Botellas de vidrio

Tapas

Materiales de oficina:

Lapicero

Cuaderno

Calculadora

Plumón indeleble

Equipos:

Pulpeadora o licuadora

Cocina

Balanza

Refractómetro

pH metro

Espectrofotómetro

Homogenizador

Centrifuga

Reactivos:

Estándar de trabajo: disolver 100mg de acido ascórbico en

100ml de una solución de acido oxálico al 0.5% en una fiola de

100ml. Esta solución contiene 0.1% de acido ascórbico y es

inestable por lo que se deberá usar inmediatamente.

Solución de 2,6-diclorofenol-indofenol: disolver 1g de 2,6-

diclorofenol-indofenol en 100ml de agua destilada.

Utilizar agua destilada hirviente y enrasar a 100ml cuando

este fría. Almacenar en una botella de color oscuro y en

refrigeración.

Acetona

Etanol (95%)

Hidroxi butil tolueno (BHT)

Hexano

Folin-ciocalteau (0.25N)

Carbonato de sodio (1N)

Método:

a. Determinación de la vitamina C (acido ascórbico) por

titulación visual con 2,6-diclorofenol-indofenol.

a.1. Procedimiento:

a.1.1. Análisis del estándar de trabajo:

Tomar 1ml de solución estándar y colocarlo en un matraz

erlenmeyer de 50ml. Agregar 30ml de acido oxálico al 0.5% y

titular con la solución de 2,6-diclorofenol-indofenol, el final de

la titulación se indicara por un cambio de color rosado débil,

color que debe persistir por 10-15segundos. Lecturas a mayor

tiempo dan coloraciones algo más rosadas la cual es una

fuente de erros. La solución de 2,6-diclorofenol-indofenol

deberá estar estandarizada cada día.

Calculo del equivalente en acido ascórbico por ml de solución

de 2,6-diclorofenol-indofenol.

X mg de acido ascórbico por Y ml de solución de 2,6-

diclorofenol-indofenol.

a.1.2. Análisis de la muestra

Colocar 40ml de muestra en una homogenizadora.

Agregar 200ml de solución al 0.5% de acido oxálico a la

homogenizadora y desintegrarla por min.

La mezcla puede ser centrifugada o filtrada. Poner la solución

filtrada en un erlenmeyer. Si la muestra tuviera una coloración

oscura (rosado o rojo intenso) la cual dificultaría la

determinación, será preciso añadirle a la muestra filtrada 1%

de carbón activado y agitarla durante 1/2hora, siguiendo con el

filtrado posteriormente.

Pipetear 30ml de la solución filtrada en un erlenmeyer de 50ml

y titular rápidamente hasta obtener un color rosado débil con

la solución de 2,6-diclorofenol-indofenol.

Hacer titulación de un blanco sobre 30ml de la solución de

acido oxálico al 0.5% y restarle este valor al valor de las otras

titulaciones.

Calcular el contenido de acido ascórbico según la siguiente

fórmula:

mg de acido ascórbico por 100g de muestra=V x T x 100

W

Donde:

V: ml de 2,6-diclorofenol-indofenol para titular un alícuota de

muestra.

T: equivalente del acido ascórbico de la solución 2,6-

diclorofenol-indofenol expresada en mg/ml de colorante.

W: g o ml de muestra en la alícuota analizada.

b. Determinación de carotenos totales (Talcott y Howard,1999)

En condiciones semi oscuras, se añade dentro de un matraz

con tapa aproximadamente 2g de muestra y se le adiciona

20ml de una solución de acetona: etanol (1:1) que contenga

200mg/l de BHT.

Esta mezcla se homogeniza bien hasta una consistencia

uniforme.

Se lava el remanente del homogenizador con la menor

cantidad posible del solvente.

Se filtra el homogenizado a través de un papel whatman Nº4

lavando con el solvente acetona: etanol hasta que no se

observe cambio en el color. Se evita excederse de un volumen

de 100ml.

Se transfiere el filtrado a una fiola de 100ml y se añade el

solvente hasta obtener un volumen final de 100ml.

Luego, se transfiere la solución a un frasco de plástico con

tapa hasta que tenga una capacidad minima de 150ml.

Se añade 50 ml de hexano a la mezcla y se agita

vigorosamente.

Se deja la solución en reposo por 20 a 30min hasta que ocurra

una separación.

Se añade 25ml de agua nanopura y se mezcla la solución.

Se deja la solución en reposo hasta una separación de fases.

Se lleva el espectrofotómetro a cero usando el solvente

hexano como estándar.

Se coloca una alícuota de la solución de carotenoides que es

la que se encuentra encima de la solución (fase acuosa) en

una cubeta de vidrio, la cual se llevo al espectrofotómetro a

una lectura de 470nm.

Se calcula la concentración de carotenos usando la curva

estándar y la siguiente ecuación:

Donde:

X = Absorbancia a 470nm

El contenido de carotenoides totales se expresa en mg

equivalente de β-caroteno/100g.

c. Determinación de compuestos fenólicos (Swain y Hillis,1959)

Se coloca 5g de muestra y 20ml de metanol (o etanol al 95%)

dentro de un tubo falcon.

Se mezcla con un homogenizador a alta velocidad hasta una

consistencia uniforme (1/2 a 1min).

Se deja el homogenizado en reposo por 12-24horas en

refrigeración.

Luego del reposo, se centrifuga el homogenizado por 15min a

29000 x g (14500RPM).

Con una micropipeta se toma 0.5ml de la muestra

(sobrenadante claro), y 8 ml de agua nanopura y se mezcla. Al

mismo tiempo, se prepara un blanco con 0.5ml de metanol (o

etanol 95%).

Y = 0.0048 X

Se añade 0.5ml del reactivo Folin-Ciocalteu 0.25N; se mezcla

y deja reaccionar por 3 minutos.

A los 3 minutos, se añade 1ml de carbonato de sodio

(Na2CO3) 1N con una micropipeta, se mezcla y deja reaccionar

por 10minutos.

Se centrifuga por 15min a 29000 x g (14500RPM).

Se lleva el espectrofotómetro a cero con una solución de

blanco de etanol al 95%.

Se coloca la alícuota del sobrenadante en una cubeta de vidrio

y se lleva al espectrofotómetro a una lectura de 725nm.

Se guardan las lecturas de las absorbancias cada 30min hasta

que no hayan cambios significativos en las absorbancias

observadas.

Se estimo la cantidad de fenoles totales a partir de la ecuación

desarrollada para acido clorogenico,como de describió por

Swain y Hills (1959):

Y = 0.5486Abs – 0.0082

Donde:

Y=mg de acido clorogenico/g

Abs=absorbancia a 725nm

3.4. Análisis estadísticos de los datos:

De acuerdo, a nuestros datos por obtener, el modelo estadístico

que usaremos es D.B.C.A. (DISEÑO DE BLOQUES

COMPLETAMENTE ALEOTARIZADO), ya que se evaluará la

mayor retención de vitamina C,carotenos totales y compuestos

fenolicos en temperaturas y tiempos, ambos diferentes, con un

nivel de significancia de α=0 . 05 por ser el más utilizado.

3.4.1. Hipótesis de estudio:

Para los Tratamientos (Temperaturas):

H0: Tº1 = Tº2 = Tº3 = 0 (Todas las temperaturas tienen el mismo

efecto en la retención de acido ascórbico, carotenos y

compuestos fenolicos).

H1: Tº1 ¿ Tº2 ¿ Tº3 ¿ 0 (No todas las temperaturas tienen el

mismo efecto en la retención de acido ascórbico, carotenos y

compuestos fenólicos).

Para los Bloques (Tiempos):

H0: t1 = t2 = t3 = 0 (Todas las tiempos tienen el mismo efecto en la

retención de acido ascórbico, carotenos y compuestos fenolicos).

H1: t1 ¿ t2 ¿ t3 ¿ 0 (No todas las tiempos tienen el mismo efecto

en la retención de acido ascórbico, carotenos y compuestos

fenólicos).

3.4.2. Cuadro de ANÁLISIS DE VARIANZA (ANVA) PARA UN

D.B.C.A

FUENTE DE

VARIACIÓN

GRADOS

DE

LIBERTAD

∑ DE

CUADRADOS

CUADRADO

MEDIO

RAZON

ENTRE

TRATAMIENTOS

T-1 Tyy T=T yyT−1

R1=TE

ENTRE

BLOQUES

B-1 Byy B=B yyB−1

R2=BE

ERROR

EXPERIMENTAL

(T-1)(B-1) Eyy E=E yy

(T−1)(B−1 )R ≈ F

Tyy = Suma de cuadrados entre tratamientos (columnas).

Byy = Suma de cuadrados entre bloques (filas).

Eyy = Suma de cuadrados del error experimental.

Al tener F calculado, comparamos con el valor de la tabla y

vemos si se rechaza la hipótesis o no.

Por lo tanto para la determinación del mejor rendimiento de

vitamina C, carotenos y compuestos fenólicos en el proceso de

pasteurización del néctar de aguaymanto se utilizará la prueba de

Duncan.

3.5 . CONCLUSIONES:

Se logro evaluar el tiempo y la temperatura para una mayor

retención de vitamina C, llegando a las siguientes resultados: que

por cada cambio de temperatura y diferentes tiempo; el contenido de

acido ascórbico tiende a disminuir, ya que es termolábil la vitamina

C, por eso sufre dichos cambios.

La temperatura de 80ºC y el tiempo de 10 minutos es la más optima

para que el néctar de aguaymanto, para que así retenga la máxima

cantidad de vitamina C.

3.6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

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vitro de tres accesiones de Physalis peruviana L. Tesis UNALM.

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Braverman, J.1980. Introducción a la Bioquimica de Alimentos.

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Britton, G y Olson, B. 1995. La vitamina A en la naturaleza. Manual

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COMUNIDAD ANDINA, Frutas y Hortalizas Andinas para el Mundo.

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