Pectina Nispero Granadilla

[175]

Extraccin y caracterizacin de pectinasobtenidas a partir de frutos de la

biodiversidad peruana

Nancy Chasquibol Silva, Edmundo Arroyo Benites, Juan Carlos Morales Gomero*

Ingeniera Industrial n.O 26, 2008, ISSN 1025-9929, pp. 175-199

Resumen: Se determin el anlisis de pectina en varias especies frutales dela biodiversidad pe rua na de origen costeo, andino y amaznico. La extrac-cin y caracterizacin de las pec ti nas se realiz en los frutos del nspero dela sierra (Nespilus germnica) y de la gra na di lla (Pasiflora ligularis), quedestacaron por su alto contenido de cido galacturnico (87,97% y 85,99%),alto grado de metoxilacin (89,15% y 88,24%), alto grado de es te ri ficacin(86,24% y 88,79%), comprobado por espectrofotometra FT-IR, y alto pesomo lecular (10183,5 y 16366,96), respectivamente. Este proyecto de investi-gacin ha sido desarrollado en el laboratorio de docimasia de la Facultad deIngeniera Industrial de la Universidad de Lima y cuenta con la aprobacinoficial del Instituto de Investi ga cin Cientfica (IDIC).

Palabras clave: Biodiversidad, pectina, extraccin, caracterizacin

Extraction and characterization of pectins in several types offruits of the peruvian biodiversity

Abstract: The pectin content was determinated in several types of fruitsfrom the Peruvian biodiversity and the extrac tion and characterization ofpectins were carried out in the fruits of nspero de la sierra (Nespilus germ-nica) and granadilla (Pasiflora ligularis); both fruits contained high amountof galacturonic acid (87,97% and 85,99%), high degree of metoxilation(89,15% and 88,24%), high degree of sterification (86,24% and 88,79%), andhigh molecular weight (10183,5 and 16366,96), respectively. This researchproject was carried out in the laboratory of Docimasia of the IndustrialEngineering Faculty of the Universidad de Lima and it was approved by TheInstitute of Scientific Investigation.Keywords: Biodiversity, pectin, extraction, characteristic

* Los autores agradecen al personal del laboratorio de Docimasia de la Universidad deLima, que colabor en la realizacin de este trabajo.

176 Ingeniera Industrial n.O 26, 2008

Chasquibol, Arroyo, Morales

1. INTRODUCCIN

En los ltimos aos los productos bionaturales han cobrado importan-cia debido a sus in un merables beneficios para la salud. Uno de estosproductos es la pectina, que es un bio polmero constituido principal-mente por cido galacturnico, y que gracias a sus pro pie dades gelifi-cantes y de absorcin se emplea en la industria de los alimentos, cos -m ti ca y farmacutica.

La pectina es una sustancia natural que se forma principalmenteen la pared pri ma ria y en los tejidos mesenquimticos y parenquim-ticos de frutos y vegetales, y tiene la funcin de cemento intercelular(Nwanekesi, Alawuba y Mkpolulu, 1994:159-161; Srinrangarajan, yShrikhande, 1979: 567-569)

La pectina fue aislada por primera vez por el qumico francs HenriBraconnot en 1825, quien la design como pectina, que deriva delgriego pektikos, que sig nifica con gelar o solidificar (Willats, Knox, Dal-gaard, 2006: 97-104).

La pectina forma coloides por excelencia, ya que tiene la propiedadde absorber una gran cantidad de agua, pertenecen a la familia de losoligosacridos y polisacridos de alto peso molecular y contienen lar-gas cadenas formadas por unidades de 1,4--D-ci do galacturnico(GalpA). Tres polisacridos pcticos (homogalacturona, rhamno ga lac -turona-I y galacturonas sustituidas) han sido separados y caracteri-zados y todos con tienen GalpA en mayor o menor cantidad. Hastahace poco se ha aceptado que los po li sa cridos homogalacturona yrhamnogalacturona-I son los constituyentes principales de los polme-ros pcticos, como se muestra en la figura 1a. Sin embargo, en una es -tructura al ternativa, propuesta recientemente, el polisacrido homo-galacturona es una larga cadena de rhamnogalacturona-I (figura 1b)(Willats, Knox, Dalgaard, 2006: 97-104).

177Ingeniera Industrial n.O 26, 2008

Extraccin y caracterizacin de pectinas

Figura 1Estructura bsica de la pectina: (a) Representacin esquemtica

convencional; (b) Representacin nueva

Homogalacturona

Rhamnogalacturona II

Rhamnogalacturona I

a)

b)Ester acetlico Ester etlicocido galacturnico (GalA)Rhamnosa (Rha)

Apiosa (Api)

Fucosa (Fuc)

cido acrico (AceA)

Galactosa (Gal)

Arabinosa (Ara)

Xylosa (Xyl)

cido glucornico (GIcA)

cido cetodioximanno-octulopi-

ranosilnico (CDO)

cido heptulopiranosilrico (Dha)acid (Dha) cido deoxilixo

La homogalacturona (HG) (figura 2) es una cadena lineal de 1,4--D-cido galactornico (AgalD), en el cual al gunos de los grupos carbo-xilos estn metil esterificados (Ridley, ONeill, Mohnen, 2001:929-967).


Ingeniera Industrial n.O 26, 2008178

Figura 2Estructura primaria del polmero lineal homogalacturona unido con

1,4--D-cido galacturnico (GalpA)

steres-o-acetilos

steres metlicos

H3C

O COO

OOH

OH

OH

OH

OO

O

O

HO

HO

HO

HO

HO

H3C C

OH

O

O

COO

COO

COO

COO

COOCH3

COOCH3

O

O

O

O

O

OC

O

O

O

O

O

O

O

La rhamnogalacturona-I (RG-I) (figura 3) es una familia de poli-sacridos ppticos que contienen disacridos con unidades repetidasde [4DAGAL(2)LRhamnosil(Rhap)(1].

Los oligosacridos lineales y ramificados estn compuestos predo-minantemente de -L-Arabinofuranosil (Araf) y -D-Galactopiranosil(AGAL) y estn unidos al C4 de algunos de los residuos de ramnosil(Ridley, ONeill, Mohnen, 2001: 929-967).

La rhamnogalacturona-II (RG-II) es un polisacrido que contieneen su estructura li neal residuos de -D-cido galacturnico (AGAL).Este polisacrido est presente en las paredes celulares de las plantas(ONeil, Albersheim, Darvill, 1990: 445-491).

La de mostracin de que el vino y otros jugos de frutas contienencantidades re la ti va mente al tas de RG-II (20-150 mg) (Doco, Williams,Vidal, Pellerin, 1997:181-186), que la RG-II est enlazada con meta-les pesados (Pellerin, ONeil, Pierre, Darvill, Al ber sheim, Moutormet,


Ingeniera Industrial n.O 26, 2008 179

Figura 3Estructura principal del polisacrido pptico

de la rhamnogalacturona-I (RG-I)

3-3, 6-unido-D-galactano

4-4,6-unido-D-galactano

-L-Araf4-AGal(1-2)-Rha-1-D-Galp

3-3,5-unido -L-arabinano

-D-Glcp

1997: 33-41; Pellerin, ONeil, 1998: 26, M32-M36; Szpubar, Pe lle rin,Makov, Doco, Willianm, Lobinski, 1999: 639-644; Tahiri, Pellerin,Tressol, Doco, Pe pin, Rayssignior, Coudray, 2000: 149-253) y que laRG-II tiene actividades in mu no l gicas (Shin, Kihyohara, Matsumoto,Yamada, 1998: 97-106) ha incrementado el in te rs en la estructura deeste polisacrido, as como su rol en nutricin y salud humana.

En las frutas, la mayora de los grupos cidos del cido galacturni-co estn esterificados por metanol. Este metanol puede perderse conrelativa facilidad por hidrlisis cida o enzimtica, dejando el grupocido libre. En funcin del porcentaje de restos de cido galacturnicoesterificado las pectinas se clasifican como de alto metoxilo cuando esteporcentaje es superior al 65% y de bajo metoxilo cuando es inferior.

Para fines industriales, las fuentes de obtencin de las pectinas serestringe prin ci palmente a las cscaras de los frutos ctricos (20-35%),infrutescencia del girasol (15-25%), remolacha (10-20%) y pulpa demanzana (10-15%).

La pectina es ampliamente usada como ingrediente funcional en laindustria de los alimentos y como fuente de fibra diettica, debido a suhabilidad para formar geles acuo sos. Los geles de pectina son impor-tantes para crear o modificar la textura de com potas, jaleas, salsas,ktchup, mayonesas, confites; en la industria lctea para la fa bri -cacin de yogures frutados y productos lcteos bajos en grasa, en laindustria de bebidas dietticas para la preparacin de refrescos, debi-do a su bajo contenido de carbohidratos, por sus propiedades estabili-zantes y por incrementar la viscosidad.

La pectina tiene efectos beneficiosos en la salud (Yamada, 1996:173-190); por ello, tiene importantes aplicaciones en la industria far-macutica y cosmtica. Es em plea da como ingrediente en preparacio-nes farmacuticas como antidiarreicos, de sin to xi can tes y algunas dro-gas son encapsuladas con una pelcula de pectina para proteger la mu -co sa gstrica y permitir que el componente activo se libere en la cir-culacin de la sangre.

Las pectinas se emplean tambin como agentes absorbentes de li -po protenas (pro ductos farmacuticos para bajar de peso) y ltima-mente se est investigando su apli ca cin como membranas biopolim-ricas cicatrizantes.



Adems, la pectina reduce la intolerancia a la glucosa en diabti-cos e incluso baja el nivel del colesterol sanguneo y de la fraccin lipo-proteica de baja densidad; asimismo, ayuda en la inhibicin potencialdel cncer y su metstasis (Heitman, Hardman y Cameron, 1992: 815-818; Platt, Raz, 1992: 438-442; Nangia-Makker, Hogan, Honjo, Bac-carini, Tait y Bresalier, 2002: 185418-62; Inohara y Raz, 1994: 527-532; Pienta, Naik, Akhtar, Yamazaki, Replogle, Lehr, Donat, Tait,Hogan y Raz, 1995:348-353). Especficamente, se estn realizandoestudios sobre el efecto de los di ferentes tipos de pectina en inhibir elcrecimiento del cncer a la prstata, as como tambin se estn inves-tigando y recomendando realizar cambios en la dieta basada en ali-mentos o productos nutracuticos para combatir la incidencia del cn-cer a la prstata, as como tambin de otros tipos de cncer.

En la industria cosmtica, la pectina es empleada en las formula-ciones de pastas dentales, ungentos, aceites, cremas, desodorantes,tnicos capilares, lociones de bao y champ, por sus propiedades sua-vizantes y estabilizantes.

Tambin se le emplea en la produccin de plsticos as como en lafabricacin de productos espumantes, como agentes de clarificacin yaglutinantes, y como material para la absorcin de contaminantes deefluentes industriales lquidos; lo que demuestra el potencial y lasaplicaciones futuras que se esperan de la pectina.

Se estima que la produccin mundial de pectina es de 35.000 tone-ladas por ao. Los principales productores son Dinamarca, Holanda,Estados Unidos, Canad, Mxico, Suiza y Alemania.

El Per, al igual que la gran mayora de los pases de Latinoam-rica, no produce pectina ni sus derivados, importndose para cubrir lademanda de la industria ali men ta ria y farmacutica (cuadros 1 y 2).De esta regin solo Mxico ha logrado apropiarse del mercado mun-dial, exportando cerca de 5 mil toneladas al ao, con un importe de 45mi llo nes de dlares. El precio promedio de pectina dentro del pas esde US$11,97 (cuadro 3).



Cuadro 1Demanda de pectina en el Per

Ao Importacin (kg) Exportacin (kg) Demanda (kg)

2000 55.429,52 1.900,00 53.529,522001 52.710,00 125,00 52.585,002002 74.640,03 420,80 74.219,232003 80.345,00 525,00 79.820,002004 119.651,05 1.238,62 118.412,432005 106.542,72 475,00 106.067,722006 145.657,70 1.100,00 144.557,702007 117.733,74 1.525,00 116.208,74

Proyeccin estimada

2008 167.084,88 1.215,85 165.869,022009 193.882,05 2.315,48 191.566,562010 211.491,52 2.415,28 209.076,242011 237.289,17 2.903,36 234.385,812012 258.950,25 3.434,05 255.516,202013 303.042,29 4.997,14 298.045,152014 338.852,88 5.584,51 333.268,382015 400.530,80 6.920,33 393.610,462016 435.787,23 9.013,87 426.773,362017 491.540,62 10.509,24 481.031,37

Fuente: Sunat.Incluye pectinatos y pectatos.

Cuadro 2Importacin relativa de pectina por pas de origen

Ao Mxico (%) Dinamarca (%) Suecia (%) Francia (%) Otros (%)

2000 24 45 18 7 62001 36 28 10 15 112002 56 12 8 14 102003 54 7 13 82004 42 7 13 24 142005 66 1 20 8 52006 62 3 22 11 12007 61 5 12 5 17

Fuente: Reportes de la Sunat.Incluye pectinatos y pectatos.



Cuadro 3Precio promedio de pectina en el Per

Ao Precio importacin(US$/kg)

2000 12,102001 12,212002 11,582003 12,772004 12,292005 12,302006 11,462007 11,03

Promedio 11,97

Fuente: Reportes de la Sunat.Incluye pectinatos y pectatos.

2. PARTE EXPERIMENTAL

Como materia prima para este trabajo se emplearon frutos nativos,oriundos de nuestro pas, de origen ama z ni co, andino y costeo.

Se determin el contenido total de pectina con CaCl2 en mediocido (Gier sel mer, 1997: 171-185) y el contenido de humedad, cenizas,protenas, grasas, fi bra y car bo hidratos en los frutos con alto conteni-do de pectina total (AOAC, 1990).

2.1 Proceso de obtencin de la pectina

El proceso de obtencin de la pectina se realiz en tres etapas (dia-grama 1).



Diagrama 1proceso de obtencin de peptina

Tratamientoprevio

Procesoextractivo

Acondicionamientofinal

Materiaprima

Pectina

2.2 Tratamiento previo

La pulpa del nspero de la sierra y el mesocarpo blanco y esponjoso dela granadilla, se lec cionados por su alto contenido de pectina total, fue-ron tratados previamente (dia gra ma 2); se cortaron en trozospequeos y se colocaron en un recipiente de vidrio, con un li tro deagua destilada, a una temperatura entre 85 y 95C durante 15 minu-tos, con la fi nalidad de inactivar las enzimas pectinesterasas quehidrolizan los grupos de steres me t li cos, formando metanol y pecti-nas de menor metoxilo; inactivando tambin la poli ga lac turonasa querompe los enlaces glucosdicos entre molculas galacturnicas, des po -li merizando la cadena a fracciones ms cortas y, finalmente, llegandoal cido ga lac tu r ni co (Carbonell, Costell y Durn, 1990:1-9).

Mediante una tela de lienzo se separ el slido del agua destilada,extrayendo la mayor cantidad de agua posible y lavando el slidovarias veces con agua destilada, para eliminar los azcares y flavo-noides. Este proceso se repiti por tres veces ms.

Los slidos de la pulpa del nspero de la sierra se dejaron en repo-so por 24 horas en alcohol etlico para terminar de separar a los caro-tenoides y flavonoides. Finalmente, los slidos de los frutos seleccio-nados se secaron a 60C hasta alcanzar peso constante; se pesaron,pulverizaron y se envasaron hermticamente.

2.3 Extraccin de la pectina y acondicionamiento final

El proceso de extraccin y acondicionamiento final de la pectina de lapulpa del nspero de la sierra y del mesocarpo de la granadilla se rea-liz en varias etapas (diagrama 3). Se emplearon 25 gramos de mues-tra seca y molida, emplendose HCl 0.003 N (pH 2.5) co mo solucinextractiva, en un sistema bajo reflujo con agitacin constante, hastaal can zar una temperatura de 90C durante 75 minutos.

Luego se filtr en una tela de linillo, se exprimi manualmente y deinmediato se enfri para minimizar la degradacin por el calor. A lasolucin pctica se le agreg etanol al 98% para precipitar la pectina,dejndola en reposo por una hora.

La pectina flotante fue filtrada, lavada con etanol de 95 y secadaa 40C hasta obtener peso constante. El proceso global de la obtencinde la pectina de la pulpa del nspero de la sierra y del mesocarpo de lagranadilla se indica en el diagrama 4.





Diagrama 2Tratamiento previo de la pulpa del nspero de la sierra

y del mesocarpio de la granadilla

Seleccin

Materia prima

Pelado

Despepado

Lavado

Trozado

Inactivacin

Secado

Molido

Fruta no apta

Cscaras

Pepas

Agua residual

Agua residual

Vapor de agua

(Hasta 8% de humedad)

Agua

Agua (85-90 oC)

Calor (60 oC)


Diagrama 3Extraccin de la pectina y acondicionamiento final

Hidrlisis

Agua

Filtracin

Concentracin yprecipitacin de

pectina

Secado

Molienda

Tamizado

Almacenado

Vapor de agua

Bagazo

Agua residual

Vapor de agua

Bagazo

Etanol (98%)

Calor (40 oC)

Calor (90 oC, 70)

HCL

0.003 N


Diagrama 4Proceso global de la obtencin de pectina

Seleccin

Materia prima

Fruta no apta

Agua

Pelado

Despepado

Lavado

Trozado

Inactivacin

Secado

Molido

Hidrlisis

Filtracin

Concentracin yprecipitacin de

pectina

Secado

Molienda

Tamizado

Almacenado

Cscaras

Pepas

Agua residual

Agua residual

Vapor de agua

Vapor de agua

Bagazo

Vapor de agua

Agua (85-90 oC)

Calor (60 oC)

(Hasta 8% de humedad)

Calor (40 oC)

Etanol (98%)

Bagazo

Calor (90 oC, 70)

0.003N

Agua HCl

2.4 Caracterizacin de la pectina

La calidad de la pectina se determin por sus propiedades fsicoqu-micas sobre la base del porcentaje de metoxilos (Carbonell, Costell yDurn, 1990:1-9), grado de meto xi la cin (Gee, Mccomb, McCready,1958;23,72-75), contenido de cido anhidro ga lac tu r nico (% AAG)(Gierselmer, 1997: 171-185), humedad (AOAC, 1983), ce ni zas totales(AOAC, 1984), viscosidad relativa, viscosidad intrnseca, pe so molecu-lar (Gierselmer, 1997: 171-185). Los grupos funcionales presentes enlas pec tinas de la pulpa del nspero de la sierra y en el mesocarpo dela granadilla se de ter minaron mediante el espectrofotmetro infrarro-jo con transformada de Fourier (FTIR), por el mtodo de transmisin(muestra laminada), leda directamente (Manrique, Lajolo, 2002: 99-107).

3. RESULTADOS Y DISCUSIN

En la tabla 1 se muestra el porcentaje de pectato de calcio determina-do en 14 frutos y en un tubrculo andino que se cultivan en nuestropas. Se observa que el mayor porcentaje de pectato de calcio seencuentra en la pulpa del nspero de la sierra y en el me so car pio de lagranadilla, por lo que ambos frutos se seleccionaron para la extracciny ca rac te ri za cin de la pectina.

En la tabla 2 se puede observar que los porcentajes de carbohidra-tos (6,05%), grasas (0,61%) y cenizas (1,96%) del mesocarpio de la gra-nadilla se encuentran en me nor cantidad que en la pulpa del nsperode la sierra. Los mayores porcentajes de hu me dad (87,74%) y de pro-tenas (0,54%) se encuentran en el mesocarpio de la gra na di lla que enla pulpa del nspero de la sierra.

La extraccin de pectina se realiz con HCl 0,003N a pH 2,5, a latemperatura de 90C y por un tiempo de extraccin de 75 minutos,obtenindose un rendimiento m xi mo de pectina de 23,85% para lapulpa del nspero de la sierra y de 21,60% para el me socarpo de la gra-nadilla, semejante a la pectina obtenida de los frutos ctricos (20-35%).



Tabla 1Porcentaje de pectato de calcio total en frutos

amaznicos, andinos y costeos

Fruto Pectato de calcio (%)

Nspero de la sierra (Nespilus germnica) 8,40Mesocarpio de la granadilla (Pasiflora ligularis) 8,00Lcuma (Pouteria lucuma) 7,12Carambola (Averrhoa carambola) 6,40Guayaba (Psidium guajava) 4,95Cscara de maracuy (Pasiflora edulis) 4,90Ciruelo del fraile (Bunchosia armeniaca) 4,60Tomate de rbol (Cyphomandra betacea) 4,34Chirimoya (Annona cherimola Mill) 2,05Cocona (Solanum sessiliflorum) 1,38Cscara de tuna (Opuntia ficus indica) 0,99Jugo de granadilla (Pasiflora ligularis) 0,54Jugo de tumbo (Mollsima H:B:K, Bailey) 0,50Aguaymanto (Phisalis peruviana) 0,12Jugo de maracuy (Pasiflora edulis) 0,09Yacn (Smallanthus sonchifolius) 0,05Jugo de tuna (Opuntia ficus indica) 0,02Camu-camu (Myrciaria dubia) Trazas

Tabla 2 Anlisis proximal de la pulpa del nspero de la sierra y

del mesocarpio de la granadilla

Fruto Humedad Cenizas Protenas Grasas Carbohidratos(%) (%) (%) (%) (%)

(N * 5,71)

Pulpa del nsperode la sierra 68,04 3,89 0,51 0,78 17,66

Mesocarpiode la granadilla 87,74 1,96 0,54 0,61 6,05



El contenido de humedad y cenizas se reporta en la tabla 3. Seobserva que la pectina extrada de la pulpa del nspero de la sierra,tiene el ms alto contenido de agua (17,80%), comparado con el de lapectina comercial (Merck) (10,81%). En cuanto al contenido de ceni-zas, se aprecia que estn cercanos al 6,07% reportado por Kar y Ars-lan (1999a: 285-291). El contenido de cenizas afecta la habilidad de lapectina de gelificarse (Miyamoto y Chang, 1992: 1439-1443).

Tabla 3Anlisis de humedad y cenizas de las pectinas extradas de la pulpa del

nspero de la sierra y del mesocarpio de la granadilla

Componente Pulpa del nspero Mesocarpio Pectina estndarde la sierra de la granadilla

Humedad (%) 17,80 17,50 10,81*Cenizas (%) 3,47 4,95 6,07**

* Pectina comercial, Merck.** Reportado por Kar y Arslan (1999a: 285-291).

En las tablas 4 y 5 se muestran los parmetros que determinan lacalidad de la pectina. El contenido de metoxilos obtenido es de 14,55%para la pectina de la pulpa del nspero de la sierra y de 14,71% parala pectina del mesocarpio de la granadilla, observndose entonces quelas pectinas extradas son de alto metoxilo, ya que presentan valorespor encima de las especificaciones internacionales (6,7%).

El alto porcentaje de cido galacturnico (AAG) y el bajo porcenta-je de cenizas en la pectina son dos de los criterios que evalan la pure-za de las pectinas. El contenido de cenizas afecta la habilidad de lapectina a gelificarse (Miyamoto y Chang, 1992: 1439-1443). Desde queel cido anhidro galacturnico (AAG) es la unidad fundamental de laestructura de las pectinas, su cuantificacin es importante para deter-minar el con te nido de pectina en el producto. Los porcentajes de AAGde 87,93 para la pectina de la pulpa del nspero de la sierra y de 87,75para la pectina del mesocarpio de la granadilla in dican una alta con-centracin del AAG y se encuentran dentro de las especificacionesinternacionales.



Tabla 4Caractersticas qumicas de las pectinas extradas de la pulpa del nspero

de la sierra y del mesocarpio de la granadilla

Caractersticas Pulpa del nspero Mesocarpio Especificacionesqumicas de la sierra de la granadilla internacionales

Metoxilos (%) 14,55 14,40 mn. 6,70% (USP)

cido anhidro 87,93 85,99 mn. 74% (USP)galacturnico mn. 65% (UE, (AAG) (%) FAO/WHO, FDA/FCC)

Grado de 89,15 88,24 50%metoxilacin (%)

Grado de 86,24 88,79 81,50%esterificacin (%)

Tipo de pectina Alto metoxilo (HM) Alto metoxilo (HM)rapid set rapid set

(gelificacin (gelificacinultrarrpida) ultrarrpida)

UE = Unin EuropeaFAO/WHO = Food & Agriculture Organization/World Health Org.FCC = Food Chemical CodexFDA = Food and Drug AdministrationUSP = Farmacopea de Estados Unidos

Las propiedades fisicoqumicas de las pectinas relacionadas con lafuncin que desarrollan como fibra y como agente espesante en los ali-mentos, estn determinadas, en gran medida, por el grado de metoxi-lacin de los grupos cidocarboxlicos (Barford, Magidman, Philips yFishmnan, 1986: 2576-2578). El grado de metoxilacin en las mues -tras analizadas se encontr por encima del 50% (Bernhard, Menzies yBlamey, 2004: 375-378), lo cual confirma que las pectinas de la pulpadel nspero de la sierra y del mesocarpio de la granadilla son de altometoxilo y de gelificacin ultrarrpida (rapid set) (Kar y Arslan,1999b: 285-291). Por lo tanto, las pectinas estudiadas pueden serempleadas en el procesamiento de mermeladas, confituras y jaleas,debido a que la ha bilidad de la pectina a gelificarse depende mayor-mente de su grado de metilacin. Los mecanismos de la gelificacin de



las pectinas dependen del grado de metoxilacin. Las pectinas de altometoxilo se gelifican debido a interacciones hidrofbicas y a los puen-tes de hidrgeno entre las molculas de la pectina, a bajo pH ( 3) ycon alto con te nido de azcar (Oakenfull, 1991: 87-108).

En contraste, las pectinas de bajo metoxilo forman geles en pre-sencia de calcio u otros cationes divalentes en un amplio rango de pH,con o sin azcar. Debido a su bajo con tenido de azcar, las pectinas debajo metoxilo tienen muchas aplicaciones en ali mentos bajos encaloras y en alimentos dietticos (May, 1990: 79-99).

Las caractersticas qumicas de las pectinas que influyen en lafuerza del gel son el grado de esterificacin y el peso molecular; por lotanto, el grado de esterificacin es un factor clave para determinar laconformacin y las propiedades reolgicas de las pec ti nas (Hwang,Roshdy, Kontominas, Kokini, 1992: 1180-1184). El grado de esterifica -cin tambin est relacionado con la formacin del tipo de gel. Amayor grado de es te ri ficacin mayores sern las interacciones hidrof-bicas, por lo que el gel ser ms fuerte. Adems, un alto grado de este-rificacin conlleva una mayor temperatura de geli fi ca cin, por eso sellaman pectinas ultrarrpidas. Las pectinas estudiadas tienen un altogrado de esterificacin: 86,24% y 88,79%, respectivamente, compara-do con el 81,50% de la pectina comercial (Sharma, Liptay, Le Moguer,1998: 543-547).

La habilidad de la pectina a gelificarse tambin depende de su solu-bilidad, vis co sidad y de su peso molecular (Rao, 1993: 66-67). La vis-cosidad no solo depende de la concentracin del polmero, sino tam-bin del peso molecular. Cuanto ms alto es el pe so molecular mayores su viscosidad, por consiguiente mayor es su grado de ge li fi ca cin.La molcula de pectina puede contener 100 mil unidades o ms,corres pon dien te al peso molecular, lo que depende de la materia primaempleada.

El conocimiento de la viscosidad intrnseca ayuda en la determina-cin del peso molecular y consiste en la capacidad de la molcula delpolmero a incrementar la viscosidad (Kar y Arslan, 1999: 277-284).Las magnitudes del grado de gelificacin, vis cosidad relativa, viscosi-dad intrnseca y peso molecular obtenidos para las pectinas estudia-das se indican en la tabla 5.



Tabla 5Caractersticas fsicas de las pectinas extradas de la pulpa del nspero de

la sierra y del mesocarpio de la granadilla

Caractersticas fsicas Nspero de la sierra Mesocarpio de la Especificacionesgranadilla internacionales

Grado de gelificacin 200 260 0 - 300 Viscosidad relativa 1,49 1,85 1.1 - 2.1 Viscosidad intrnseca 4,25 6,5 1,0 - 9,0 Peso molecular 10183,5 16366,96 100,000 - 200,000

Los espectros infrarrojos (IR) de las pectinas obtenidas del procesode extraccin cida del mesocarpio de la granadilla y de la pulpa delnspero de la sierra se indican en las figuras 4 y 5, respectivamente.



Figura 4Espectro IR de la pectina del mesocarpio de la granadilla



Figura 5Espectro IR de la pectina de la pulpa del nspero de la sierra

En ambos espectros se observa un pico ancho de 3143,40 y 3377,16cm-1 debido a la vibraciones de tensin del O-H, lo cual indica queexisten muchos grupos O H en la estructura de la pectina. La bandade 2930 cm-1 corresponde a la ten sin del C H de los grupos CH2.

Las bandas de particular importancia para la determinacin delgra do de esterificacin son aquellas que aparecen alrededor de1630cm-1 y 1750cm-1 y son indicadoras de grupos carboxilos libres yes terificados, los cuales son tiles para determinar el grado deesterifi cacin y para la identificacin de pectinas de alto y bajo meto-xilo (Manrique, 2002: 99-107). Estos espectros presentan caractersti-cas similares; ya que mostraron un alargamiento pronunciado entre1626,151646,99 cm-1 que corresponde a la banda de vibracin de ten-sin simtrica del grupo COO, mientras que las bandas que aparecenentre 1746,2cm-11749,19cm-1 corresponden a los grupos carbonilosde los grupos COOH y de los grupos acetilos (COOCH3 ) de la pectina.La presencia de ambas bandas confirma el alto grado de esterificaciny la presencia de pectina de alto metoxilo en el mesocarpio de la gra-nadilla y en la pulpa del nspero de la sierra, respectivamente.

Los picos a 1370,511441,11 cm-1 y 1365,841443,29 cm-1 corres-ponden a la banda de vibracin de tensin del COH. A 1327,93 y1365,84 cm-1, existe una banda de vibracin de tensin del CO. Lospicos a 1235,03 y 1238,43 cm-1 son la banda de vibracin de tensinasimtrica del COC, e indican la abundancia de los grupos meto-xilos (OCH3). El pico fuerte a 1021,18 cm-1 y 1037,52 cm-1 indicanla banda de vibracin de tensin del grupo simtrico COC que con-firma tambin el alto grado de esterificacin y la presencia de pectinade alto metoxilo en las pectinas estudiadas.

4. CONCLUSIONES

Las caractersticas fisicoqumicas y el anlisis espectrotomtricoinfrarrojo con firman que las pectinas obtenidas son de alto metoxi-lo, de alta pureza y de buena calidad.

El alto grado de esterificacin, peso molecular elevado, confirmanla fuerza del gel, por lo que las pectinas obtenidas pueden serempleadas en la manu fac tu ra de mermeladas, jaleas, confites,yogures de frutas, en bebidas de bajas calo ras, alimentos probiti-cos, en productos farmacuticos y dietticos, ya que tie nen un efec-to positivo en la reduccin de colesterol en la sangre.

Esta investigacin contribuye a incrementar el valor agregado deestas frutas y a la creacin de nuevos productos para el mercadointerno y la agro expor tacin.

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GLOSARIO

cido galacturnico: monosacrido correspondiente a la forma oxidadade la D-ga lactosa. Es el principal componente de las pectinas.

Biopolmero: Especie qumica de alto peso molecular, forma parte de lasparedes ce lu lares de las plantas

Esterificacin: proceso por el cual se sintetiza un ster. Un ster es uncompuesto de rivado formalmente de la reaccin qumica entre unoxcido y un alcohol.

FT-IR: espectroscopa infrarroja con transformada de Fourier.Hidrlisis: reaccin qumica del agua con una sustancia que produce un

desplazamiento del equilibrio de disociacin del agua y como con-secuencia se modifica el valor del pH.

Mesocarpio: capa media de las tres capas que forman el pericarpio de losfrutos; por ejemplo, la parte carnosa del melocotn.

Metoxilo: un grupo funcional consistente en un grupo metilo unido a unoxgeno, con frmula: OCH3.

Monosacridos: azcares simples, glcidos ms sencillos que contienende tres a seis tomos de carbono. Su frmula emprica es (CH2O)ndonde n 3.

Oligosacridos: polmeros de monosacridos con un nmero de unidadesmonomricas entre 2 y 10.

Pectatos: sales de los cidos pcticos (cidos pectnicos desmetoxilados);sus pro pie da des y usos son comparables a los de las pectinas.

Pectinatos: sales de los cidos pectnicos (cidos poligalacturnicos par-cialmente me to xilados).

Polisacridos: biomolculas formadas por la unin de una gran canti-dad de mo no sa c ridos y se encuentran en la pared celular de lasplantas.

Viscosidad intrnseca: parmetro que se emplea como indicador de la lon-gitud pro me dio y peso molecular de las cadenas regulares de uni-dades repetitivas de una ma cro mo lcula.

Viscosidad relativa: viscosidad de una muestra lquida con respecto a laviscosidad del agua.



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Pectina Nispero Granadilla

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