UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS...
108
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS MODALIDAD: INVESTIGACIÓN TEMA: “RECUPERACIÓN DE COMPONENTES BIOACTIVOS A PARTIR DE BORRA DE CAFÉ” TRABAJO DE TITULACIÓN PRESENTADO COMO REQUISITO PREVIO PARA OPTAR POR EL GRADO DE QUÍMICA Y FARMACÉUTICA AUTORES: MAELLY ANGELINE ALVAREZ AGUILAR ROSA JACQUELINE PALLAZHCO NACIPUCHA TUTOR: Q.F. SANDRA RECALDE GUAYAQUIL - ECUADOR 2018
Transcript of UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS...
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
MODALIDAD: INVESTIGACIÓN
TEMA:
“RECUPERACIÓN DE COMPONENTES BIOACTIVOS A PARTIR DE
BORRA DE CAFÉ”
TRABAJO DE TITULACIÓN PRESENTADO COMO REQUISITO PREVIO
PARA OPTAR POR EL GRADO DE QUÍMICA Y FARMACÉUTICA
AUTORES:
MAELLY ANGELINE ALVAREZ AGUILAR
ROSA JACQUELINE PALLAZHCO NACIPUCHA
TUTOR:
Q.F. SANDRA RECALDE
GUAYAQUIL - ECUADOR
2018
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a mi familia a mis amigos y a mi pareja por ser un constante apoyo a lo largo
de mi carrera y a mis maestros por ser una guía base en este proceso de entrenamiento para
llegar a mi vida profesional.
Agradezco a QF. Sandra Recalde por guiarnos en este proceso de titulación para llegar a la
meta deseada.
Agradezco al Dr. Oswaldo Pesantes por todos sus conocimientos brindados a lo largo de la
carrera y en esta última etapa por abrirnos las puertas del laboratorio de Productos Naturales
y permitirnos trabajar a su lado.
Agradezco a mi compañera de tesis Rosa Jacqueline Pallazhco Nacipucha por
intercambiar conocimientos y habilidades para realizar este trabajo de titulación.
Agradezco a la QF. Verónica Vega por ser una gran docente y por permitirnos trabajar en
el laboratorio de análisis de medicamentos.
MAELLY ANGELINE ALVAREZ AGUILAR
AGRADECIMIENTOS
Agradezco infinitamente a mis padres por su apoyo incondicional, tanto económico como
emocional, por el sacrificio puesto para que pueda continuar con mis estudios, por
demostrarme que nada es fácil o gratis en la vida y todo lo bueno merece constancia.
A nuestra Tutora: Q.F. Sandra Recalde por su acertada asesoría académica en la
realización de nuestra tesis.
Al Dr. Oswaldo Pesantes por su gentileza en facilitarnos el ingreso al Laboratorio de
Productos Naturales.
A mí compañera de Tesis Maelly Álvarez por compartir sus conocimientos para el
desarrollo de nuestro trabajo de titulación, gracias por el apoyo.
A cada una de las personas que tuve la suerte de conocer en el lapso de mi carrera
universitaria, compañeros, amigos y docentes.
A Jaco.
ROSA JACQUELINE PALLAZHCO NACIPUCHA
DEDICATORIA
A mis padres
Ángela y Cristóbal por ser el pilar fundamental en todo lo que soy, en toda mi educación,
tanto académica, como de la vida, por su incondicional apoyo perfectamente mantenido a
través del tiempo. Y si bien mi padre no pudo acompañarme en todo este proceso formó
parte importante de mi iniciación universitaria. Y gracias mami por no dejarme rendir y hacer
un esfuerzo para lograr estar hasta donde he llegado.
A mis hermanos
Jonathan y Cristiani, por ayudarme a ser mejor persona, con ellos he aprendido a
compartir, a querer y a tratar de ser mejor cada día.
A mi Pareja
Jonathan Yépez quien ha estado conmigo a lo largo de la carrera brindándome su apoyo
incondicional y ayudándome en cualquier situación que presentase, no solo en la carrera
universitaria, si no en la vida.
A mi hijo
Que espero que este esfuerzo lo valore en el futuro y le sirva de inspiración para crecer
profesionalmente.
MAELLY ANGELINE ALVAREZ AGUILAR
DEDICATORIA
A mis padres por ser el pilar fundamental en mi vida, mi guía en todo y mi motivo
para no rendirme. En este reto universitario fueron igualmente concluyentes, no lo
hubiera podido lograr sin cada una de sus enseñanzas y excelente manera de instruirme
para afrontar las adversidades que se presentaran.
A mis hermanos por estar presentes siempre y por ser una de las razones para no
decaer en este largo proceso, deseo que de alguna u otra manera este logro sirva de
inspiración para ustedes.
A Jaco y Abi.
ROSA JACQUELINE PALLAZHCO NACIPUCHA
“RECUPERACIÓN DE COMPONENTES BIOACTIVOS A PARTIR DE BORRA
DE CAFÉ”
Autores: Maelly Angeline Álvarez Aguilar
Rosa Jacqueline Pallazhco Nacipucha
Tutora: Q.F. Sandra Recalde
RESUMEN
El café (Coffea arabica) es altamente consumido y comercializado a nivel mundial, por ello
genera muchos subproductos, uno de ellos la borra. A pesar de ser un residuo de origen vegetal
contiene componentes bioactivos, que de ser recuperados serían potencialmente útiles para la
industria farmacéutica y alimentaria. En el presente estudio se realizó la determinación de los
componentes bioactivos en la borra de café con el fin de otorgarle un valor agregado a este
residuo. A través del tamizaje fitoquímico se detectaron como metabolitos mayoritarios: grasas,
flavonoides, alcaloides y taninos. En la extracción de grasas utilizando hexano y dietiléter como
solvente se obtuvieron rendimientos del 18,2% y 11,55% respectivamente. El contenido de
ácido oleico 1,01g/100g y linoleico 0,77g/100g, sobresalieron en el perfil de ácidos grasos. La
concentración de flavonoides fue de 2,27 % equivalente a 0,54 mg de quercetina/g y la
concentración del alcaloide cafeína fue de 996.72 mg/kg. Dichos resultados generan grandes
expectativas sobre su posible uso a nivel industrial.
Palabras clave: Borra de café, Componentes Bioactivos, Ácidos grasos, Cafeína,
Flavonoides.
“RECOVERY OF BIOACTIVE COMPONENTS FROM SPENT COFFEE
GROUNDS”
Authors: Maelly Angeline Álvarez Aguilar
Rosa Jacqueline Pallazhco Nacipucha
Advisor: Q.F. Sandra Recalde.
ABSTRACT
Coffee (Coffea arabica) is highly consumed and marketed worldwide, so it generates many
by-products, one of them spent coffee grounds. Although it is a residue of plant origin, it
contains bioactive components that, if recovered, would be potentially useful for the
pharmaceutical and food industry. In the present study, the determination of the bioactive
components in the spent coffee grounds was carried out in order to give an added value to this
waste. Through phytochemical screening were detected as major metabolites: fats, flavonoids,
alkaloids and tannins. In the extraction of oil using hexane and diethyl ether as solvent, yields
of 18.2% and 11.55% respectively were obtained. The content of oleic acid 1.01 g/100 g and
linoleic 0.77 g/100 g, excelled in the fatty acid profile. The concentration of flavonoids was
2.27% equivalent to 0.54 mg of quercetin/g and the concentration of alkaloid caffeine was
996.72 mg/kg. These results generate great expectations about its possible use at an industrial
level.
Keywords: Spent coffee grounds, Bioactive components, Fatty acids, Caffeine, Flavonoids.
Índice
INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 1
CAPÍTULO I ............................................................................................................................. 3
1.1. Planteamiento del problema ........................................................................................ 3
1.2. Formulación del problema .......................................................................................... 3
1.3. Objetivos de la investigación ...................................................................................... 4
1.3.1. Objetivo general ................................................................................................... 4
1.3.2. Objetivos específicos ........................................................................................... 4
1.4. Justificación ................................................................................................................. 4
1.5. Delimitación ................................................................................................................ 6
1.6. Hipótesis ...................................................................................................................... 6
1.7. Operacionalización de variables.................................................................................. 7
CAPÍTULO II ............................................................................................................................ 9
2.1. Antecedentes ................................................................................................................... 9
2.2. Marco teórico ............................................................................................................ 11
2.2.1. El café ................................................................................................................ 11
2.2.2. El café a nivel mundial ...................................................................................... 12
2.2.3. El café en Ecuador ............................................................................................. 15
2.2.4. Tipos de café cultivado en Ecuador ................................................................... 17
2.2.5. Características de la especie Arábiga y Robusta ................................................ 18
2.2.6. Composición química del café ........................................................................... 19
2.2.7. Subproductos del café y sus posibles usos ......................................................... 22
2.2.7.1. La pulpa del café: ........................................................................................... 22
2.2.7.2. Biogás procedente del agua residual del café: ............................................... 22
2.2.7.3. Sólidos de la pulpa de café para ensilaje: ....................................................... 22
2.2.7.4. Setas comestibles............................................................................................ 22
2.2.7.5. Cáscara de café como combustible ................................................................ 23
2.2.8. Borra de café ...................................................................................................... 23
2.2.9. Usos de la borra de café ..................................................................................... 24
2.2.9.1. Utilización como combustible ........................................................................ 24
2.2.9.2. Producción de biogás ..................................................................................... 25
2.2.9.3. Producción de bioetanol ................................................................................. 25
2.2.9.4. Producción de biodiesel ................................................................................. 25
2.2.9.5. Antioxidantes ................................................................................................. 25
2.2.10. Aceite de borra de café ...................................................................................... 26
2.2.11. Métodos de extracción del aceite de borra de café ............................................ 26
2.2.11.1. Extracción con solventes volátiles ................................................................. 26
2.2.11.2. Extrusión y Presado. ....................................................................................... 27
2.2.11.3. Extracción con Soxhlet................................................................................... 27
2.2.12. Componentes bioactivos .................................................................................... 27
2.2.12.1. Ácidos grasos ................................................................................................. 28
2.2.12.2. Flavonoides .................................................................................................... 29
2.2.12.3. Alcaloides ....................................................................................................... 30
CAPÍTULO III ......................................................................................................................... 31
3.1. Métodos científicos empleados en la investigación ...................................................... 31
3.2. Tipo de investigación .................................................................................................... 32
3.3. Diseño experimental ..................................................................................................... 32
3.4. Material de estudio ........................................................................................................ 34
3.5. Metodología .................................................................................................................. 34
3.5.1. Recolección de la muestra ...................................................................................... 34
3.5.2.1 Determinación de humedad .................................................................................. 34
3.5.3. Determinación de cenizas ....................................................................................... 35
3.5.4. Preparación de extractos ......................................................................................... 36
3.5.5. Tamizaje fitoquímico .............................................................................................. 36
3.5.6. Extracción de aceite ................................................................................................ 43
3.5.7. Caracterización del aceite ....................................................................................... 43
3.5.8. Cuantificación de flavonoides totales ..................................................................... 44
3.5.9. Cuantificación de cafeína ....................................................................................... 45
CAPÍTULO IV......................................................................................................................... 46
4.1. Resultados ..................................................................................................................... 46
4.1.1. Determinación de parámetros físico-químicos ....................................................... 46
4.1.2. Tamizaje fitoquímico .............................................................................................. 48
4.1.3. Extracción de aceite ................................................................................................ 50
4.1.4. Perfil de ácidos grasos ............................................................................................ 53
4.1.5. Flavonoides totales ................................................................................................. 56
4.1.6. Cuantificación de cafeína ....................................................................................... 58
4.2. Discusión........................................................................................................................... 59
CAPÍTULO V .......................................................................................................................... 61
5.1. Conclusiones ................................................................................................................. 61
5.2. Recomendaciones ......................................................................................................... 62
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................................... 63
ANEXOS ................................................................................................................................. 72
Índice de Figuras
Figura 1: Arbusto del cafeto. ........................................................................................ 11
Figura 2: Producción de café en Ecuador por provincias. ................................................ 16
Figura 3: Borra de café húmeda. ................................................................................... 23
Figura 4: Esquema de ensayos realizados en extracto etéreo. ........................................... 40
Figura 5: Esquema de ensayos realizados en extracto acuoso. .......................................... 41
Figura 6: Esquema de ensayos realizados en extracto alcohólico. ..................................... 42
Figura 7: Comparativa del rendimiento de extracción de aceite con dos solventes. ............. 52
Figura 8: Cromatograma del perfil de ácidos grasos de borra de café. ............................... 55
Figura 9: Cromatograma de la determinación de cafeína en borra de café ......................... 58
Índice de tablas
Tabla 1: Operacionalización de las variables. ................................................................... 7
Tabla 2: Taxonomía del café. ....................................................................................... 12
Tabla 3: Países productores según tipo de café ............................................................... 14
Tabla 4: Principales ciudades de producción de café en Ecuador. ..................................... 18
Tabla 5: Características de las especies Arábiga y Robusta. ............................................. 19
Tabla 6: Composición de los granos de café (porcentaje de base seca). ............................. 20
Tabla 7: Composición de lípidos en el café crudo. .......................................................... 21
Tabla 8: Composición química de la borra de café. ......................................................... 24
Tabla 9: Datos de Humedad de borra de café (2 horas-105°C). ........................................ 46
Tabla 10: Datos de Cenizas de Borra de café (8 horas-725°C) ......................................... 47
Tabla 11: Datos del Screening fitoquímico de la borra de café. ........................................ 48
Tabla 12: Datos de Rendimiento de aceite de borra de café con el solvente Hexano. .......... 50
Tabla 13: Datos de Rendimiento de aceite de borra de café con el solvente dietiléter. ......... 51
Tabla 14: Resultados del análisis perfil de ácidos grasos del aceite de borra de café. .......... 53
Tabla 15: Resultados de absorbancias del extracto metanolico de borra de café. ................ 56
Tabla 16: Datos obtenidos por espectrofotometría UV de borra de café. ........................... 57
Índice de Anexos
Anexo 1: Capsula de porcelana con muestra despues de analisis de humedad. ................... 72
Anexo 2: Mufla empleada para el análisis de cenizas totales. ........................................... 72
Anexo 3: Capsula de porcelana con muestra después del análisis de humedad. .................. 72
Anexo 4: Realización de tamizaje fitoquímico ............................................................... 73
Anexo 5: Resultados de tamizaje fitoquímico en los distintos extractos............................. 76
Anexo 6: Pesada de borra de café en dedal para la extracción del aceite. ........................... 76
Anexo 7: Equipo Soxhlet empleado para la extracción del aceite de borra de café. ............. 77
Anexo 8: Extracción de aceite de borra de café. ............................................................. 77
Anexo 9: Aceite resultante de la primera extracción........................................................ 78
Anexo 10: Espectrofotómetro UV- Vis 1700 empleado para el la cuantificación de flavonoides.
................................................................................................................................. 78
Anexo 11: Solvente: Metanol, Estándar: Quercetina y Extracto metanolico de la muestra
empleado para la cuantificación de flavonoides. ............................................................. 79
Anexo 12: Informe de resultados de análisis del perfil de ácidos grasos de borra de café. ... 80
Anexo 13: Informe de resultados del análisis de perfil de ácidos grasos de borra de café. ... 81
Anexo 14: Informe de resultados de cuantificación de cafeína. ........................................ 82
1
INTRODUCCIÓN
El café (Coffea arabica) es uno de los principales commodities en el ámbito mundial; más
del 80 % de la producción se destina al comercio internacional. (Quintero & Rosales, 2014;
Ocampo & Álvarez, 2017). Entre algunos de los subproductos del café se puede obtener la
pulpa fresca, el mucílago, el cisco, el tallo, el ripio y la borra, mismos en los últimos años se
han empleado en la producción de combustibles como el biogás, bioetanol y biodiesel.
La borra de café es un residuo que se genera después de preparar café soluble, el cual se
deposita en los filtros de las cafeteras o en filtros caseros de los hogares de cientos de miles de
personas en todo el mundo. Este producto de desecho del café ha sido utilizado como abono
orgánico, fertilizante, quemada para generar calor; y para producir nuevos productos como
biodiesel, colorantes naturales, celulosa usada en la industria del papel y medios de cultivo para
la producción de hongos comestibles, colaborando con la calidad ecológica (Calle & Mendoza,
2017).
Si bien es cierto, el café es uno de los productos más consumidos a nivel mundial, sin
embargo, los subproductos del café generan anualmente un impacto ambiental considerable
por los residuos de las industrias cafetaleras que han incrementado drásticamente. Los residuos
del café se pueden recuperar, en alguno de los siguientes compuestos: pectinas, azúcares
naturales, y flavonoides, mismos que tienen potencial como aditivos en formulaciones
farmacológicas, con un elevado provecho para la industria "nutracéutica”. (Puertas, Villegas,
& Rojano, 2013).
2
Existe una gran variedad de plantas altamente apreciadas por su potencial terapéutico
atribuido al contenido de componentes conocidos como fitoquímicos bioactivos, tales como:
compuestos polifenólicos (ácido cafeico, clorogénico, epicatequina, resveratrol, naringenina,
quercitina) (Trejo, Vargas, & cols., 2015), ácidos grasos, isoprenoides, terpenos, etc.
De acuerdo a varias investigaciones se conoce que el café contiene muchos compuestos
bioactivos, sin embargo, no se ha realizado un estudio completo de la presencia de estos
componentes en la borra de café, pasando desapercibido su gran potencial como fuente
importante de sustancias con propiedades antioxidantes, convirtiendo un residuo de origen
vegetal en un material de aprovechamiento para la industria farmacéutica y alimentaria.
(Puertas, Villegas, & Rojano, 2013)
En el presente trabajo de titulación se pretende determinar componentes bioactivos que
puedan estar presentes en la borra de café, utilizando métodos de extracción, identificación,
diferenciación, y cuantificación, mediante pruebas cualitativas de coloración y precipitación,
iniciando con un tamizaje fitoquímico a partir de una extracción alcohólica, acuosa y etérea de
la borra de café, y pruebas cuantitativas como espectrofotometría y cromatografía para la
cuantificación de ácidos grasos y cafeína (Del Rosario, 2014), la metodología empleada se
describe en el capítulo IV del presente proyecto.
Debido a que en el Ecuador no existen muchos estudios sobre los componentes bioactivos
de la borra de café (Coffea arabica), el objetivo principal de la investigación es cuantificar los
extractos ricos en estos compuestos y ser un material de referencia para el desarrollo de
productos a nivel industrial.
3
CAPÍTULO I
1.1. Planteamiento del problema
Frente a la problemática ambiental, que presenta a un mundo industrializado produciendo
más residuos contaminantes que beneficiosos, dañando de forma indiscriminada el medio
ambiente, hoy en día se busca eliminar, reducir o reutilizar estos residuos.
La borra es considerada un residuo no controlado del café que se genera en gran cantidad,
la problemática de no reutilizar este tipo de residuo solido radica en que alrededor del 60 % de
borra de café es arrojado a vertederos o rellenos sanitarios anualmente en diversos países, el
cual luego de un tiempo libera gases tóxicos como el metano resultando ser 28 veces más
potente que el CO2.
Considerando estos recursos y el problema actual, resulta interesante aprovechar lo que se
considera un desperdicio para la obtención de componentes bioactivos. Con esto se espera
demostrar la importancia de reutilizar residuos de origen vegetal, que podrían ser viables para
ser usados en la industria alimentaria, farmacéutica, cosmética, investigación, entre otras.
1.2. Formulación del problema
¿Es posible aprovechar la borra de café para la recuperación de componentes bioactivos?
Tras la problemática descrita, se plantean los siguientes objetivos.
4
1.3. Objetivos de la investigación
1.3.1. Objetivo general
Determinar los componentes bioactivos presentes en la borra de café, empleando métodos
de análisis químico.
1.3.2. Objetivos específicos
• Determinar los principales parámetros fisicoquímicos de la borra de café.
• Efectuar un tamizaje fitoquímico a partir de distintos extractos de la borra.
• Extraer el aceite de la borra de café mediante un método de extracción sólido - líquido.
• Cuantificar por métodos espectrofotométrico y cromatográfico los metabolitos
presentes en la borra de café.
1.4. Justificación
La creciente industrialización en el mundo ha traído consigo la generación de residuos en
su mayoría tóxicos que han generado una serie de problemas medioambientales, frente a esta
producción indiscriminada las mismas industrias se han visto en la necesidad de darle otro uso
a sus residuos y así es como en todo el mundo han incrementado las investigaciones para poder
reutilizar los desechos, en este caso presentamos a la industria cafetera puesto que el café es
uno de los productos agrícolas más importantes a nivel mundial, con una producción anual de
aproximadamente 7 MM Tm (Zambrano, 2009).
5
En el Ecuador se producen alrededor de un 63% de café Arábigo con un rendimiento de
0,22 toneladas por hectárea lo cual equivale a 220,000 gramos de café, esto de tipo industrial
y a nivel de cafeterías ejemplificamos a Sweet and Coffee: “Tenemos 54 locales en Guayaquil
y 22 en Quito. Vendemos 100 millones de tazas de café al año, y vemos que el mercado de
estos productos dentro del país sigue en expansión”, dijo Enrique León, gerente de marketing
de Sweet and Coffee. Se conoce que cada taza contiene entre 7 y 8 gramos de café, esto genera
residuos de 750,000 kilogramos de café al año solo de esta cafetería, residuos que no están
siendo utilizados y que por lo general van a parar a vertederos, los cuales al cabo de un tiempo
empiezan a liberar metano que es 28 veces más potente que el CO2.
Aproximadamente el 60% de bagazo o borra de café son depositadas en los rellenos
sanitarios anualmente en diversos países, si se considera esto se puede establecer que se está
desperdiciando su contenido bioactivo. Por consiguiente, existen diversos países que han
desarrollado proyectos de eco-eficiencia energéticos empleando este residuo, permitiendo el
ahorro de combustible y mejorando la sostenibilidad económica. Por ejemplo, las industrias
cafetaleras someten a la borra a una prensa para extraer la humedad y posteriormente lo secan
para emplearlo como combustible en la caldera. (Díaz, 2009; Hidalgo & Rivera, 2017).
Las aplicaciones de la borra de café, mencionadas anteriormente, se han realizado a nivel
internacional, sobre todo en Colombia, por ello la presente investigación se orienta a determinar
componentes bioactivos de borra de café y de esta manera determinar si el residuo solido de
café es viable para futuras aplicaciones. Con estos datos el uso de borra de café no como
material de desecho sino como material bioactivo traería beneficios a nivel ambiental,
socioeconómico e industrial, otorgándole un valor agregado a un residuo de origen vegetal.
6
1.5. Delimitación
Delimitación del tema: “RECUPERACIÓN DE COMPONENTES BIOACTIVOS A
PARTIR DE BORRA DE CAFÉ”
Campo: Investigación
Área de estudio: Reutilización de residuos bioquímicos.
Línea de investigación: Tamizaje fitoquímico para la identificación cualitativa de
componentes bioactivos, extracción sólido-líquido de la fracción lipídica del residuo, y pruebas
cuantitativas, cromatografía y espectrofotometría.
Material de estudio: Residuos sólidos de café.
Ubicación: El tamizaje fitoquímico y la extracción sólido-líquido se realizó en las
instalaciones de la Universidad de Guayaquil, Facultad de Ciencias Químicas, la cromatografía
gaseosa para determinar el perfil de ácidos grasos y cuantificación de cafeína se realizaron en
laboratorios tercerizados.
Delimitación Temporal: Mayo – Agosto 2018
Delimitación Espacial: Cafeterías Sweet and Coffee
1.6. Hipótesis
Los análisis químicos realizados a la borra de café indican la presencia de compuestos
bioactivos importantes, otorgándole un valor agregado a un residuo.
7
1.7. Operacionalización de variables
Tabla 1: Operacionalización de las variables.
Variables Descripción Valores
INDEPENDIENTE
Solvente
Sustancia que forma parte
en mayor cantidad de una
solución. Se emplearon como
solventes metanol, eter etilico
y agua para la preparación de
los extractos. Mientras que
para la extracción solido
liquido se empleó hexano y
dietiléter.
mL
Tiempo de
extracción
Tiempo de contacto entre
el disolvente y la muestra.
Horas
DEPENDIENTE
Metabolitos
Los metabolitos son
sustancias y compuestos
químicos que pueden o no
intervenir en el proceso de
desarrollo de las plantas.
Algunos son utilizados
comercialmente como
compuestos biológicamente
activos.
Positivo:
+++
++
+
Negativo:
-
8
DEPENDIENTE
Rendimiento
Aceite
Sustancia grasa de origen
mineral, vegetal o animal,
líquida, insoluble en agua,
combustible y generalmente
menos densa que el agua, que
está constituida por ésteres de
ácidos grasos o por
hidrocarburos derivados del
petróleo.
%
INTERVINIENTE
Lugares de
recolección de
la muestra.
Ubicación de los puntos de
muestreo correspondiente
-
Elaborado por: Álvarez, M & Pallazhco, R (2018).
9
CAPÍTULO II
2.1. Antecedentes
Desde el inicio de los tiempos la humanidad ha utilizado los recursos de la naturaleza para
la creación de distintos materiales que le sirvieran para progresar en un medio globalizado,
dentro de los cuales se encuentra frutos y árboles, sin embargo, en sus inicios, ocasionaban
residuos que se acoplaban con facilidad en el medio sin ocasionar mucho daño (Bibing, 2013).
Con el paso del tiempo, la humanidad ha evolucionado tanto a nivel científico como
industrial. Lo que ha ocasionado el crecimiento de zonas urbanas, desarrollando
procedimientos para extraer metales, elaboración de materiales a base de barro, y diversidad
de productos químicos, lo que ha provocado que las sociedades tengan dificultades para el
desecho de los mismos, dando origen a los conocidos vertederos.
En España en el año 2011 entró en vigor la Dirección “Marco de Residuos”, la cual indica
la obligación de reutilizar, de esta manera distintas industrias muestran gran empeño por
reutilizar los desechos generados en la fabricación de sus productos (AINA, 2010).
El café, tanto el grano en sus diferentes grados de madurez como la planta misma, es un
producto natural que podría enmarcarse dentro de las plantas medicinales, porque presenta
muchas propiedades beneficiosas bien sea para tratar diferentes enfermedades o en actividades
biológicas como son antibacteriales, afrodisíacas, contra la influenza, hepatitis y antioxidantes,
entre otras. Desde el punto de vista económico, el café ha sido por muchos años uno de los
principales productos de la agroindustria, que provee aproximadamente 553.000 empleos
10
directos, equivalente a 29 % del empleo rural y un área cultivada alrededor de 914.000
hectáreas (Puertas, Villegas, & Rojano, 2013)
Del Rosario, (2014), indica que los residuos sólidos del café se utilizan para la absorción de
colorantes, para la obtención de biocombustibles, así como también para la producción de
jabones, permitiendo un rendimiento de ácidos grasos de hasta 11%, haciendo factible su uso
en distintas industrias.
En el 2011, Deligiannis y colaboradores de la Universidad de Atenas, estudiaron acerca de
la obtención de biodiesel a partir de borra de café, obtenido de distintos hogares, el propósito
consistió en otorgar una opción económica para la producción de biocombustible. La
investigación demostró que el aceite obtenido presenta mejor estabilidad a la oxidación que
distintas fuentes empleadas para el mismo propósito (Del Rosario, 2014)
En la Universidad de Guayaquil en el año 2017 se realizó un estudio sobre la “Extracción
de Taninos de la borra de café mediante lixiviación soxhlet” en el cual demostraron que la borra
de café presenta taninos condensados derivados de las catequinas, no se detectaron presencia
de taninos hidrolizables debido a que la borra de café proviene de un proceso de extracción con
agua. Los resultados obtenidos en este proyecto reflejan que el rendimiento de aceite de café
fue de un 22.9% de los cuales el 1% corresponden a taninos condensados. Dado a que los
taninos extraídos son del tipo catéquico pueden ser utilizados en la elaboración de vino tinto
(Calle & Mendoza, 2017).
11
2.2. Marco teórico
2.2.1. El café
Es una bebida de consumo mundial. El grano del café procede del cafeto (Figura 1), una
rubiácea y del cual proviene su nombre, el arbusto del cafeto se desarrolla por lo general en
climas cálidos (Echeverri, 2005).
Figura 1: Arbusto del cafeto.
Fuente: (Larrainzar, 2017)
El café pertenece al género Coffea (Tabla 2) en el que se encuentran alrededor de 100
especies, mencionándose entre las más importantes desde el punto de vista comercial: C.
arabica y C. robusta (Mora, 2008).
12
Tabla 2: Taxonomía del café.
Taxonomía Nombre
Reino Plantae
División Magnoliophyta
Sub-División Angiospermae
Clase Magnoliatea
Sub-clase Asteridae
Orden Rubiales
Género Coffea
Especie (s) arabica, robusta, liberica, etc.
Fuente: (Mora, 2008)
2.2.2. El café a nivel mundial
El café es un producto primario muy valioso y económicamente el petróleo es el único que
lo supera como fuente de divisas para los países en desarrollo, por tal motivo el café se ha
mantenido en segundo lugar durante muchos años. La comercialización del café, así como su
procesamiento, transporte y comercio ha proporcionado empleo a millones de personas en todo
el mundo.
En muchos países en desarrollo el café tiene una gran importancia debido a la generación
de ingresos económicos, mientras que para los países menos adelantados, son parte
13
fundamental permitiendo ingresos de más del 79 %. En países como Londres y Nueva York,
el café es un producto básico muy comercializado (Pozo, 2014).
En café se comercializa en cuatro grupos por tipos de café (Tabla 3):
1. Arábicas colombianos suaves
2. Otros arábicas suaves
3. Arábicas brasileños
4. Robustas
En la última década, el mercado mundial del café se ha mantenido en expansión, con tasas
de crecimiento de 2.6% para la producción y 2.1% para el consumo, anuales. De acuerdo con
las estimaciones más recientes del Departamento de Agricultura de Estados Unidos, la
producción mundial de café durante el ciclo comercial 2016-2017, que inició en octubre
pasado, será de 156.6 millones de sacos de 60 kilogramos de café verde. El descenso de
producción de café robusta en Brasil se compenso con un aumento anual de 2.4% de café
arábiga lo cual sería resultado de una cosecha récord en ese país (Gaucín, 2017).
Alrededor de 68% de la producción mundial de café se obtiene en cuatro países (Tabla 3):
Brasil (32%), Vietnam (19%), Colombia (9%) e Indonesia (8%). Condiciones climáticas
favorables impulsarían un alza de 13.6% en la producción de Brasil en el 2016/17, luego de
dos años con afectaciones por sequía. La oferta de Vietnam se reduciría 7.7% con respecto al
ciclo previo, debido a que altas temperaturas y sequía en el 2016 afectaron los rendimientos.
14
Los principales abastecedores del mercado europeo son Brasil (33%) y Vietnam (25%). Para
Estados Unidos se pronostica un consumo récord de 25.3 millones de sacos, con importaciones
principalmente de Brasil (27%) y Colombia (20%) (Gaucín, 2017).
Tabla 3: Países productores según tipo de café
Tipos de café Países productores
Arábicos colombianos suaves Colombia, Kenia, Tanzania
Otros arábicas suaves
Bolivia, Burundi, Costa Rica, Cuba, Ecuador, El
Salvador, Guatemala, Haití, Honduras, India,
Jamaica, Malawi, México, Nicaragua, Panamá,
Papúa Nueva Guinea, Perú, República
Dominicana, Ruanda, Venezuela, Zambia y
Zimbawe.
Arábicos brasileños Brasil, Etiopia y Paraguay
Robustas
Angola, Benín, Camerún, Congo, Costa de
Marfil, Ecuador, Filipinas, Gabón, Ghana, Guinea
Ecuatorial, Indonesia, Liberia, Madagascar,
Nigeria, República Centroafricana, República
democrática del Congo, Sierra Leona, Sri Lanka,
Tailandia, Togo, Trinidad y Tobago, Uganda y
Vietnam.
Fuente: (Pozo, 2014)
15
2.2.3. El café en Ecuador
El café en el Ecuador en cuanto a las exportaciones agrícolas ha sido uno de los cultivos
más destacados generando gran cantidad de ingresos mediante el desarrollo de actividades
comerciales. En el ámbito social, su producción genera empleo e ingresos a las familias y otros
actores de la cadena; beneficiando a 34,000 productores a nivel nacional. Adicional, durante
los últimos quince años se ha ubicado entre los primeros ocho cultivos con mayor superficie
cosechada y es producido en 21 provincias del país (Gerrero, 2016).
En lo que va del año 2018 no se conocen reportes sobre las exportaciones en el Ecuador,
pero a nivel mundial las exportaciones ascendieron a 9.27 millones de sacos en mayo de 2018,
en comparación con 10.59 millones de sacos en mayo de 2017, impulsadas por una disminución
del 32,5% para los envíos desde Brasil, del 25,7% para los envíos desde Honduras y del 55,2%
para los envíos desde Indonesia (ICO, 2017).
El Ecuador con sus distintos ecosistemas puede producir café en gran cantidad ya que el
cultivo del mismo se puede dar en todas las zonas del país incluyendo Galápagos (Figura 2),
eso se debe en gran parte a la ubicación geográfica del Ecuador, de esta manera se le otorga al
Ecuador una gran capacidad productiva (Pozo, 2014).
16
Figura 2: Producción de café en Ecuador por provincias.
Fuente: (Pozo, 2014)
La producción de café en el Ecuador ha presentado un comportamiento variable en los
últimos quince años. Durante el período 2002-2011 se observó una tendencia principalmente
creciente, la cual mostró un cambio drástico en el año 2012, ya que se produjo una caída
significativa del 69% respecto al año 2011. Este comportamiento fue ocasionado por el
descenso de la superficie plantada en 8% y la caída del rendimiento en 62%, en el mismo
periodo de tiempo. La avanzada edad de las plantaciones y su renovación fueron las principales
causas de este declive productivo (Gerrero, 2016).
17
A partir del año 2013, la productividad del cultivo ha presentado signos de recuperación
gracias a las políticas ejecutadas en su beneficio y de los agricultores. Es así, que para el año
2015 la producción de café se ubicó en 5 mil toneladas, con un rendimiento de 0.12 toneladas
por hectárea (Gerrero, 2016).
• El rendimiento objetivo promedio nacional de café Arábigo grano seco para el 2016 fue
de 0.22 t/ha. Zamora Chinchipe se ubicó como la zona productora con mayor rendimiento,
superando el promedio nacional en 0.49 t/ha; mientras que, Cotopaxi se destaca como la
provincia de menor productividad, con un rendimiento promedio inferior al nacional en 0.20
t/ha.
• El rendimiento promedio de la especie de café Robusta, a nivel nacional en el 2016 se
ubicó en 0.48 t/ha grano seco (estimado). La provincia de Guayas presentó un rendimiento
superior en 1.39 t/ha con respecto al nacional, mientras que la provincia de Napo obtuvo un
rendimiento inferior a la media en 0.41 t/ha (Gerrero, 2016).
2.2.4. Tipos de café cultivado en Ecuador
El Ecuador al ser un país que posee distintos ecosistemas, permite el cultivo de este producto
en la mayoría de ciudades, esto se atribuye en gran parte a la ubicación geográfica del Ecuador,
produciendo todas las variedades de café como se puede observar en la tabla 4 (Cañas, 2014).
18
Tabla 4: Principales ciudades de producción de café en Ecuador.
Tipo de café Zona de producción
Arábigo lavado El Oro, Manabí, Loja; Guayas y
Zamora Chinchipe.
Arábigo natural Loja, Manabí, El Oro, Los Ríos y
Guayas.
Robusta Pichincha, Orellana, Sucumbíos,
Guayas, Los Ríos y Napo.
Fuente: (ICO, 2017)
2.2.5. Características de la especie Arábiga y Robusta
Las plantas pertenecientes al género Coffea como es el caso del café pueden alcanzar de
mínimo 2 a máximo 12 m de alto y viven aproximadamente 5 décadas.
• Arábiga: Se la considera la más apreciada y puede llegar a alturas de máximo 2000 m
por encima del nivel de mar. Presenta porcentajes mínimos de cafeína, aproximadamente un
1%, su cultivo es sumamente delicado y sus frutos presentan un aroma intenso (Echeverri,
2005).
• Robusta: es más resistente en comparación con la especie arábiga. Posee una cantidad
de cafeína superior entre 2% y 4,5%, sus granos son ligeramente menos perfumados, picantes
y astringentes (Echeverri, 2005).
19
Tabla 5: Características de las especies Arábiga y Robusta.
Características Arábiga Robusta
Tipo de planta Arbusto Árbol
Copa Piramidal Irregular
Hojas Elípticas, oblongas y a
veces lanceoladas.
Elípticas, oblongas de
ápice agudo.
Inflorescencias 2 a 3 cimas por axila. 3 a 5 cimas por axila.
Frutos Drupas elipsoidales. Drupas elipsoidales o
subglobosas.
Fuente: (INIAP , 2016)
2.2.6. Composición química del café
La composición del café crudo es distinta dependiendo de la variedad.
El café crudo que se comercializa, específicamente sus granos poseen un contenido de agua
variable entre 8% y 12%. Cuando los granos de café pasan por el proceso de tostado pierden
gran cantidad de agua, llegan a poseer apenas 1% a 5%, proteínas, ácidos clorogénicos y
carbohidratos (Tabla 6 y 7). También en el proceso de tostión ocurren transformaciones
químicas importantes y dan como resultado la formación de cientos de gases volátiles que
constituyen el aroma, melanoidinas y pigmentos poliméricos (Echeverri, 2005).
20
Tabla 6: Composición de los granos de café (porcentaje de base seca).
Componente Variedad Arábica Variedad Robusta
Cafeína 1,3 2,4
Minerales 4,5 4,7
Lípidos 17,0 11,0
Trigonelinas 1,0 0,7
Proteínas 10,0 10,0
Ácidos alifáticos 2,4 2,5
Ácidos clorogénicos 2,7 3,1
Carbohidratos 38,0 41,5
Aromas volátiles 0,1 0,1
Melanoidinas 23,0 23,0
Fuente: (Echeverri, 2005)
Una pequeña cantidad de lípidos (0,2% a 0,3%) se encuentra en la capa externa del grano
en forma de cera que presenta ácidos como el araquidónico, lignosterico y bohémico, conocidos
como compuestos irritantes (Echeverri, 2005). La composición de la fracción de lípidos en el
café crudo se describe en la siguiente tabla.
21
Tabla 7: Composición de lípidos en el café crudo.
Componente Porcentaje
Triglicéridos (principalmente ésteres de ácido linoléico y
palmítico)
70-80
Ácidos grasos libres 0,5-2,0
Ésteres diterpenos (palmitatos y linoleatos) 15-18,5
Triterpenos, esteroles y ésteres de metilesterol 1,4-3,2
Diterpenos libres (cafestol y kahweol) 0,1-1,2
Fosfolípidos 0,1
Hidrocarbonos tr. (traza)
5-hidroxitriptamidas 0,3-1,0
Tocoferoles (α, β, γ -isómeros) 0,3-0,7
Fuente: (Echeverri, 2005)
El café está constituido por un gran número de olores, alrededor de 800 sustancias volátiles,
entre las que se encuentran, fenoles, furanos, aldehídos, entre otros, de igual manera alrededor
de 74 compuestos azufrados y 200 nitrogenados, hoy en día se le conocen cientos de aromas,
las cuales según estudios de expertos superan los presentes en el vino (Puerta, 2011).
22
2.2.7. Subproductos del café y sus posibles usos
2.2.7.1. La pulpa del café: Es un subproducto del café el cual se considera como
residuo procedente de la industria. De acuerdo al estudio de Rajkumar et al, (2005), este residuo
puede sustituir los elaborados empleados en la alimentación del ganado vacuno (ICO, 2017).
2.2.7.2. Biogás procedente del agua residual del café: El proyecto Energy from Coffee
Wastewater de UTZ Certified, consultora especializada en la certificación de procesos
agrícolas sostenibles, ha demostrado que es posible generar bioenergía y proteger los recursos
hídricos mediante el tratamiento de los residuos procedentes de las plantaciones de café.
América Latina produce alrededor del 70% del café que se consume en todo el mundo, y cuenta
también con el 31% de las reservas de agua potable. La producción de café genera una gran
cantidad de aguas residuales de alta toxicidad que habitualmente son vertidas a los ríos sin un
tratamiento previo, lo que afecta a la fauna y flora acuática, así como a parte de la población
(Roca, 2014).
2.2.7.3. Sólidos de la pulpa de café para ensilaje: Simplemente con la adición de
aditivos comerciales de ensilaje, un pequeño drenaje de la pulpa y colocado dentro de
contenedores de reciclaje junto con forros de plástico, se logra conseguir en 3-4 meses un
pienso excelente, adecuado para forraje de ganado. Resulta ser una sustancia muy versátil
(Rajkumar & Graziosi, 2005).
2.2.7.4. Setas comestibles: Ellos pueden ser obtenidos en un corto período de tiempo, a
bajo costo y en áreas reducidas. Gracias a que los hongos y las bacterias pueden descomponer
23
la pared celular de los tejidos vegetales y dejar libre la celulosa, hemicelulosas y lignina
(García, Bermúde, & Serrano, 2011).
2.2.7.5. Cáscara de café como combustible: La cáscara es quemada en estufas hasta
obtener el pergamino. Para la obtención de un combustible de calidad, la mayor cantidad del
pergamino se seca parcialmente al sol, con esto incluso se puede obtener un excedente.
Además, la cascara se puede quemar con un generador de gas pobre y luego colocamos sobre
este gas un motor y de esta manera producir electricidad (Rajkumar & Graziosi, 2005).
2.2.8. Borra de café
Residuo que se genera en las fábricas de café soluble y corresponde a la fracción insoluble
del grano tostado (Figura 3). Representa cerca del 10% del peso del fruto fresco y alrededor
del 15 % de borra de café está constituido por aceites (Tabla 8) (Rodríguez & Zambrano, 2010).
Fuente: Calle & Mendoza, 2017
Figura 3: Borra de café húmeda.
24
Se obtienen aproximadamente 450 Kilogramos de borra a partir de 1000 Kilogramos de
café. La borra de café se obtiene a partir del residuo que queda en el filtro que se utiliza para
colar diariamente el café soluble o a partir del filtro de las cafeteras (Cevallos & Guerrero,
2017).
Tabla 8: Composición química de la borra de café.
Componente Porcentaje
Aceites 10 – 15%
Taninos 0,78 – 5,60%
Lignina 8,72 – 9,15%
Celulosa y Hemicelulosa 36 – 37%
Carbohidratos 34 – 39%
Otros 1 – 3%
Fuente: Cevallos & Guerrero, 2017
2.2.9. Usos de la borra de café
2.2.9.1. Utilización como combustible. En la industria encargada de la producción del
café, después de la producción de la misma, la borra obtenida es empleada como combustible
en máquinas productoras de vapor presentando un poder calorífico de 26 Joule por kilogramo
de borra aproximadamente (Rodríguez & Zambrano, 2010).
25
2.2.9.2. Producción de biogás. Se reportan una producción de biogás, con un contenido
de metano entre 52% y 62%, lo que es equivalente a 6 Joule por kilogramo de borra, como
poder calorífico para su producción (Rodríguez & Zambrano, 2010).
2.2.9.3. Producción de bioetanol. El bioetanol se puede conseguir del ajuste de materia
prima, fermentación y destilación de cultivos habituales como los del maíz, remolacha y cereal.
Sus aplicaciones van dirigidas a la mezcla con gasolinas o bien, a la fabricación de ETBE, un
aditivo oxigenado para las gasolinas sin plomo (Manzano, 2009).
2.2.9.4. Producción de biodiesel. La transesterificación y refino son dos de las
operaciones que se realiza para la producción de biodiesel, operaciones que pueden ser
aplicadas a grasas animales, limpias o usadas, aceites vegetales, donde el girasol, la colza y la
soja son las materias primas más utilizadas para tal fin, aunque existen otras. El producto así
obtenido es empleado en motores diésel como sustituto del gasóleo, ya sea en mezclas con este
o como único carburante (Manzano, 2009).
2.2.9.5. Antioxidantes Dentro de estos compuestos se encuentra los flavonoides y de
manera principal las antocianinas que otorgan coloración a diversos frutos, pero además
constituyen demás compuestos polifenólicos como es el caso del ácido clorogénico y alcaloide
cafeína, las cuales son de aplicación industrial mediante diversas combinaciones, se los emplea
a forma de aditivos generando productos naturales (Rajkumar & Graziosi, 2005).
26
2.2.10. Aceite de borra de café
Para la producción del biodiesel, se reporta la obtención de un 9% de sustancias grasas a
partir de la pulpa de café seca. En el caso del aceite extraído de la borra, el promedio de los
rendimientos fue de 10%, se comprobó que muy poco aceite pasa a la bebida y que éste puede
recuperarse casi completamente de la borra.
Kondamudi et al, (2008), reportan en el proceso de obtención de aceite a partir de la borra,
rendimientos entre 10% y 15% en peso, dependiendo de la especie, y una conversión del 100%
del aceite en biodiesel, el cual tiene una capacidad calórica de 38,4 MJ/kg, con lo cual se
obtendría un poder calorífico de 5,76 MJ/kg de borra seca.
2.2.11. Métodos de extracción del aceite de borra de café
Entre los principales métodos de extracción de aceites se encuentra: la extracción con
disolventes, prensado, extrusión y mediante Soxhlet.
2.2.11.1. Extracción con solventes volátiles.
Consisten en una extracción solido-liquido, donde se puede extraer componentes solubles
de solidos con ayuda de un disolvente. En este método, la muestra seca y molida se pone en
contacto con solventes tales como alcohol, cloroformo, hexano, etc. El hexano es un solvente
comúnmente utilizado, sin embargo siempre deja un residuo inherente en el aceite, esto no se
puede dar de ninguna manera en productos para el consumo humano, también posee una alta
inflamabilidad que a nivel industrial lo hace poco deseado (Dorado, 2013).
27
2.2.11.2. Extrusión y Presado.
Este proceso consiste básicamente en un sistema de prensado o compresión del material en
estudio, con lo cual se logra la separación del aceite, del resto de los componentes del material.
Es una técnica, que, aunque puede dar un buen rendimiento, no es totalmente satisfactoria
porque presenta una menor resistencia a la oxidación una vez desodorizado. Además, infiere
que el aceite de café obtenido por este método, presenta un contenido inferior de antioxidantes
que el aceite logrado con otros métodos (Dorado, 2013).
2.2.11.3. Extracción con Soxhlet.
Para este proceso es importante prestar especial atención al solvente a emplear y las
condiciones de la experimentación. El solvente a emplear debe poseer características que vayan
a favorecer la extracción como: que debe de ser selectivo con respecto al soluto que se va a
extraer, estabilidad química, capacidad de extraer el material deseado con una calidad que no
se vea alterada por el disolvente, saturación elevada. La Presión, viscosidad, toxicidad,
inflamabilidad, densidad y la tensión superficial deben ser bajas, facilidad de recuperación y
por último de bajo costo. En el proceso de esta extracción el solvente se recupera por
evaporación. En las condiciones de operación tanto de las temperaturas de extracción como de
la evaporación del solvente empleado influye en el rendimiento obtenido (Velasco, Villada, &
Carrera, 2007).
2.2.12. Componentes bioactivos
Es considerado así a aquel que suministra un tipo de utilidad para el ser humano en el área
de salud además de las características básicas de la nutrición, como puede ser la mejora de
28
funciones fisiológicas, reduciendo el riesgo de padecer enfermedades o su empleo en distintas
industrias (Ramírez, Ragagnin, Queiroz, & Jacob, 2017).
Estos tipos de compuestos los podemos encontrar en proporciones mínimas, en alimentos
como como pueden ser vitaminas, minerales, y entre otros no necesariamente destinados para
la nutrición como pueden ser los presentes en plantas denominándolos así fitoquímicos. Dentro
de los cuales se podrían destacar, compuestos fenólicos, ácidos grasos, esteroles, pigmentos,
taninos, flavonoides, alcaloides, entre otros compuestos (Morales, Sanchez, & Cámara, 2015).
2.2.12.1. Ácidos grasos
Los ácidos grasos son importantes en dos campos, la primera es la industria alimenticia, por
cuanto sus características físicas los habilitan como componentes de numerosos productos
alimenticios. La segunda es la industria de los químicos derivados del aceite, cuyo desarrollo
se concentra en la transformación de grasas y ácidos grasos en derivados, que eventualmente
encuentran aplicaciones especializadas en otros productos industriales. Los dos aceites láuricos
son de especial interés para la industria oleoquímica (Calvo, 2015).
El terreno de aplicación principal de los ácidos grasos corresponde al destinado a la
alimentación. Siendo los más importantes aquellos encargados de la producción de manteca,
aperitivos envasados, productos panificados, golosinas, productos de confitería, entre otros.
Industrialmente los usos principales de los ácidos grasos son aquellos destinados a la
producción de jabones, pinturas y también se utiliza como materia prima para las industrias de
biodiesel y químicas (Sanz, 2015).
29
2.2.12.2. Flavonoides
La importancia de los flavonoides radica en que en ellos se ha detectado actividad
antioxidante, antiinflamatoria, anti-bacteriana y anti-cancerígena. Los productores de
nutracéuticos se interesan en el desarrollo de diversos productos de origen natural que tengan
cantidades elevadas de flavonoides, mediante el uso de los subproductos de diferentes plantas,
para su posterior incorporación en variedad de alimentos. También tienen un uso potencial
como aditivos en formulaciones farmacológicas, con un elevado provecho para la industria
"nutracéutica" (Puertas, Villegas, & Rojano, 2013)
Son empleados también como saborizantes, como puede ser mediante una mezcla de varios
de estos compuestos presentes en alimentos como por ejemplo manzanas y té, utilizándolo
posteriormente en la industria destinada a la alimentación como una alternativa de la sal debido
a que aparte de otorgar sabor presenta características antioxidantes Se ha investigado mucho
sobre estos productos por considerar que pueden ser sustitutos de los edulcorantes sintéticos.
A bajas concentraciones, son empleados para otorgar sabor debido a que mantienen el mismo
por un tiempo prolongado, se usan en productos como chicles, miel y por la industria
farmacéutica en productos destinados a la limpieza bucal, mejorando el sabor (Ochoa & Ayala,
2004).
Son adecuados también como protectores solares debido a que presentan una elevada
absorbancia ultravioleta y no presentan toxicidad. Sus ésteres presentan propiedades de defensa
de piel sensible y retrasa el envejecimiento lo cual lo hace atractivo a la industria cosmetológica
los cuales lo emplean en humectantes y cosméticos (Ochoa & Ayala, 2004).
30
2.2.12.3. Alcaloides
Los alcaloides son compuestos derivados de aminoácidos, orgánicos nitrogenados, de
carácter alcalino los cuales son producidos generalmente por vegetales, aunque también los
hay producidos por animales y hongos, y otros sintetizados químicamente, presentan efectos
psicoactivos en el sistema nervioso. Muchos tienen un sabor amargo. Cumplen diversas
funciones en las plantas, dentro de las cuales se encuentra, defensas naturales contra animales
y hongos, además suelen producir efectos fisiológicos en los animales. Son drogas, y como
tales, según la dosis, y la duración del tratamiento, sus usos pueden ser desde analgésicos,
anestésicos o curativos de ciertas enfermedades, hasta producir la muerte, empleados como
pesticidas, insecticidas o armas criminales, y/o producir adicciones leves o graves (Prada,
2014).
En cuanto al caso especial de la cafeína, este alcaloide es ampliamente utilizado en bebidas
energizantes conteniendo 320 mg/ litro, refrescos de cola, dulces, goma de mascar en alrededor
de 40-100 mg por porción. Este alcaloide a menudo se es agregado a medicamentos de venta
libre, como es el caso de algunos analgésicos y pastillas para adelgazar y aquellos para el
resfriado, no agrega sabor y puede ser separado mediante un método conocido como
descafeinización (EFSA, 2015).
31
CAPÍTULO III
3.1. Métodos científicos empleados en la investigación
Dentro del presente trabajo de investigación se emplearán los siguientes métodos
científicos:
Método empírico
Los métodos empíricos son el hecho, la observación, la medición y el experimento. El
experimento es definido como el método elaborado para la manipulación de variables en
condiciones especiales lo cual permite poner en juego alguna de ellas para observar su
comportamiento y lograr así descubrir la esencia de un objeto estudiado (Castillo, 2016).
Método teórico
Este método es una variación de la investigación científica, en el cual el objetivo primordial
es el análisis de diversas fuentes, emplea técnicas precisas de la documentación existente la
cual directa o indirectamente aporta información documental constituyéndose parte esencial de
un proceso de investigación científica (Castillo, 2016).
Cuantitativo
Es aquella en la que se recogen y analizan datos cuantitativos sobre variables, confía en
mediciones, uso de la estadística para hacer inferencias, requiere de precisión y exactitud (Pita
& Diaz, 2012).
32
3.2. Tipo de investigación
La presente investigación es de tipo exploratoria, este tipo de investigaciones persiguen
objetivos de tipo científico como por ejemplo la identificación de un problema, tratándose de
fenómenos u objetos que no han sido estudiados con anterioridad, de igual manera busca
obtener una hipótesis originando que el investigador consiga establecer preguntas a responder
en base al objeto de estudio (Pensante, 2016).
En este tipo de investigación es mucho más probable o al menos se facilita el hecho de poder
especular y establecer hipótesis, que lleven a desarrollar las tesis e investigaciones necesarias,
en la presente investigación la hipótesis planteada para investigar es si los análisis químicos
realizados a la borra de café indicarían la presencia de compuestos bioactivos importantes,
otorgándole un valor agregado a un residuo.
3.3. Diseño experimental
El diagrama de flujo describe el proceso de los objetivos del trabajo de graduación, como
se puede observar a continuación se esquematizan las variables consideradas, los reactivos
utilizados y el tipo de operación que se lleva a cabo.
33
Elaborado por: Álvarez, M & Pallazhco, R (2018).
Inicio
Recolección de
materia prima
Determinación físico-
química
Materia prima preparada
para tamizaje fitoquímico
Extracción de aceite de
borra de café
Determinación y cuantificación
de perfil lipídico
Determinación y
cuantificación de cafeína
Determinación y
cuantificación de
flavonoides totales
Fin
Secado
Pesado
Extracto
acuoso
Extracto
alcohólico Extracto
etéreo
Cromatografía de
gases
Extracción
S-L
Técnica
soxhlet
Hexano
Dietiléter
HPLC-UV
Extracto
metanolico
Espectrofotómetro
(258nm)
34
3.4. Material de estudio
La borra de café empleada fue suministrada por diferentes cafeterías Sweet and Coffee de la
ciudad de Guayaquil. El tipo de muestreo aplicado fue no probabilístico, el cual consistió en la
selección aleatoria de muestras de borra de café las cuales fueron obtenidas en función de su
accesibilidad.
3.5. Metodología
3.5.1. Recolección de la muestra
La muestra de café fue recolectada en un periodo de una semana, del 1 de mayo al 4 de
mayo del presente año, obteniéndose un promedio de 100 g de borra de café húmedo.
Inmediatamente de recolectada la muestra se limpió manualmente, eliminando los desechos
que pudieran estar presentes, el residuo se secó al sol por un lapso de 3 horas para eliminar el
exceso de humedad, con el propósito de evitar la descomposición de la muestra por el
crecimiento de hongos.
3.5.2 Determinación de parámetros Físico-químicos
Para la realización de los parámetros Físico-Químicos se siguieron los procedimientos
planteados por la NTE INEN-ISO y los ensayos se realizaron por triplicado:
3.5.2.1 Determinación de humedad
El contenido de humedad se determinó empleando el método gravimétrico, según la norma
NTE INEN-ISO 712:2013. Se pesó en una capsula de porcelana 5 g de borra de café usando la
35
balanza analítica marca BOECO modelo BBL-31, se introdujo la muestra en una mufla marca
ARCA modelo AR-340 por un periodo de 2 horas a 105°C, hasta peso constante. Se transfiere
la capsula al interior del desecador hasta que alcance temperatura ambiente (30 minutos). La
cantidad de humedad de la muestra se obtuvo calculando la pérdida de peso de la capsula.
% 𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 =Muestra húmeda − 𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎
𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑎 𝑥 100
3.5.3. Determinación de cenizas
El contenido de cenizas totales se determinó siguiendo la norma NTE INEN 1117:2013.
Para el análisis se utilizó una mufla marca ARCA modelo AR-340, la calcinación se realizó
por un periodo de 8 horas a 725 ºC ± 10°C, las pesadas se realizaron en una balanza analítica
marca BOECO modelo BBL-31, partiendo de un peso neto de 4 g de borra, después de
calcinada la muestra se enfría el crisol en una desecadora y se pesa, repitiendo el proceso hasta
peso constante, con una variación de no más de 0.5mg por g, se pesa el residuo que corresponde
a los minerales presentes. Las cenizas totales se obtuvieron mediante la siguiente ecuación.
𝐶 =M1 − 𝑀
𝑀2 − 𝑀 𝑥 100
C = cantidad de cenizas en el café soluble, en porcentaje de masa;
M = masa de la cápsula vacía, en g;
M1 = masa de la cápsula con el producto (después de la incineración), en g;
36
M2 = masa de la cápsula con el producto (antes de la incineración), en g.
100: factor matemático para cálculo
3.5.4. Preparación de extractos
Para la elaboración de los extractos se empleó una concentración 1:3 utilizando como
solvente agua, metanol y éter etílico a temperatura ambiente. Se empleó el mismo
procedimiento tanto para el extracto acuoso, alcohólico y etéreo. Se pesan 50 g de borra de café
y se disuelven en 150 mL del solvente, se deja macerar por 3 días, en un recipiente de vidrio,
tapado herméticamente y protegido de la luz. Trascurrida la maceración se procede a filtrar y
se almacena en frascos de vidrio color ámbar con tapa para su posterior análisis.
3.5.5. Tamizaje fitoquímico
Para la realización del tamizaje fitoquímico se tomó en cuenta las técnicas descritas por
Palacios y Proaño, (2018), apoyándonos además del Manual de prácticas del Laboratorio de
Farmacognosia y Fitoquímica, de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad de
Guayaquil.
Ensayo de Shinoda (Flavonoides)
Se colocan 5 mL del extracto hidroalcohólico en un tubo de ensayo y se agregan dos virutas
de magnesio y 3 gotas de ácido clorhídrico concentrado, para verificar la presencia de
flavonoides se tomó en cuenta el cambio de coloración de rojo a magenta. Se debe considerar
en la identificación que el color rojo indica la presencia de flavonoides y el color rosa intenso
37
demuestra presencia de flavonas. En el caso del extracto acuoso, a la alícuota se le añadió 1
gota de HCl concentrado.
Ensayo de Dragendorff y/o Wagner. (Alcaloides)
Se tomó una alícuota de 5 mL de los 3 extractos en un 3 tubo de ensayo por separado y se
procedió a evaporar en baño de agua hasta obtener un residuo el cual se disolvió en 1 mL de
ácido clorhídrico al 1 % en agua, se calentó suavemente y se dejó enfriar a temperatura
ambiente. Ya con la solución acida se realizó el ensayo, añadiendo 3 gotas del reactivo
Dragendorff, y se procedió a analizar cualitativamente la presencia de opalescencia (+),
turbidez (++), o precipitado anaranjado marrón (+++). Se procede de igual manera para el
ensayo de Wagner, con la diferencia de que al obtener la solución ácida se añade una pizca de
cloruro de sodio en polvo, se agita y filtra, finalmente se adiciona 2 o 3 gotas de la solución
reactiva de Mayer
Ensayo de Borntrager (Quinonas)
Se tomó 5 mL del extracto acuoso y alcohólico en tubos de ensayo y se llevó a evaporación
del solvente mediante baño de agua, el residuo obtenido se disolvió en 1 mL de cloroformo
posteriormente se adicionó 1 mL de hidróxido de sodio al 5 %, se agita y deja en reposo. Se
observa el cambio de coloración rosado (++) o rojo (+++).
Ensayo de resinas
Se tomó una alícuota de 5 mL del extracto alcohólico en un tubo de ensayo y se adicionó 10
mL de agua destilada. Si se observa la formación de precipitado indica positivo para resinas
38
Ensayo de Baljet (Cumarinas)
Se tomó 5 mL del extracto etéreo en un tubo de ensayo y se llevó a evaporación en baño de
agua hasta obtener un residuo, mismo que se disolvió en 1 mL de alcohol y 1 mL del reactivo
de Baljet. Se considera positivo la presencia de coloración roja (++) o precipitado rojo (+++).
Ensayo de Espuma (Saponinas)
Se tomó una alícuota de 5 mL del extracto acuoso y se agitó fuertemente durante 5 minutos.
Se considera positivo la aparición de espuma de más de 2 mm de altura y persistente por más
de 2 minutos.
Ensayo de Cloruro Férrico (Fenoles - Taninos)
Se tomó 5 mL del extracto acuoso y alcohólico en tubos de ensayo, y se adicionó 3 gotas de
la solución de tricloruro férrico al 5 %. La aparición de las siguientes coloraciones indica:
• Coloración rojo-vino positivo para compuestos fenólicos
• Coloración verde intensa positivo para taninos tipo pirocatecólicos
• Coloración azul indican la presencia de taninos pirogalotánicos.
Ensayo de Antocianidinas
Se tomó una alícuota de 5 mL del extracto alcohólico en un tubo de ensayo, se adicionó 1
mL de HCl concentrado y se calentó por 10 minutos, se dejó enfriar y se le adicionó 1 mL de
agua y 2 mL de alcohol amílico. Se agitó y dejó separar en dos fases. Se procedió a observar
la aparición de coloración rojo a marrón en la fase amílica, lo cual indica positivo.
39
Ensayo de Sudan
Sirve para identificar compuestos grasos. Se tomó 5 mL del extracto etéreo y se le adicionó
1 mL del colorante Sudan III, se calentó en baño de agua hasta evaporación del solvente. La
presencia de gotas o una película coloreada de rojo indica positivo para grasas.
Ensayo de Liebermann-Burchard
Sirve para elucidar la presencia de triterpenos y/o esteroides, debido a que ambos
metabolitos poseen un núcleo del androstano, generalmente insaturado en el anillo B y la
posición 56. Para el análisis se tomó 5 mL del extracto etéreo y alcohólico en dos tubos de
ensayo y se llevó a evaporar en baño de agua hasta obtener un residuo, el cual se disolvió en 1
mL de cloroformo, una vez disuelto se adicionó 1 mL de anhídrido acético y se mezcló
homogéneamente. Se procedió a adicionar cuidadosamente por las paredes del tubo 3 gotas de
ácido sulfúrico concentrado sin agitar. Un cambio rápido de coloración de verde oscuro a negro
indica positivo.
Ensayo de Fehling
Para detectar la presencia de azúcares reductores se tomó una alícuota de 5 mL del extracto
alcohólico y acuoso en tubos de ensayo. En el caso del extracto alcohólico se procedió a
evaporar el solvente en baño de agua y el residuo se disolvió en 2 mL de agua. Una vez
realizado eso se procedió a adicionar a los dos extractos 2 mL del reactivo y se calentó en baño
de agua durante 5 minutos. Se considera positivo la presencia de una coloración roja o
precipitado rojo.
40
Ensayo de Mucílagos
Sirve para elucidar la presencia de un coloide hidrófilo de alto índice de masa que aumenta
la densidad del agua donde se extrae. Para ello se tomó una alícuota de 5 mL del extracto
acuoso en un tubo de ensayo y se procedió a mantener en refrigeración a -80 °C durante 5
minutos. Se considera positivo si la solución toma una consistencia gelatinosa.
Ensayo de Principios amargos
Con ayuda de un gotero se procedió a colocar una gota del extracto acuoso en el área bucal
y se procedió a saborear, reconociendo el sabor de estos principios bien diferenciados al
paladar.
Los ensayos realizados a cada tipo de extracto se describen de forma resumida en las figuras
4, 5 y 6.
Figura 4: Esquema de ensayos realizados en extracto etéreo.
Elaborado por: Álvarez, M & Pallazhco, R (2018).
Extracto etéreo
Aceites y grasas.
ENSAYO DE SUDAN.
5 mL
Alcaloides.
ENSAYOS DE DRAGENDORFF Y WAGNER
10 mL (Dividir en dos porciones)
Lactonas y coumarinas
ENSAYO DE BALJET
5 mL
Triterpenos-esteroides
ENSAYO DE LIEBERMANN-BUCHARD
5 mL
Dividir en fracciones.
41
Figura 5: Esquema de ensayos realizados en extracto acuoso.
Elaborado por: Álvarez, M & Pallazhco, R (2018).
Extracto acuoso
Alcaloides
ENSAYOS DE DRAGENDORFF Y WAGNER
10 mL en 2 porciones
Fenoles y Taninos
ENSAYO DE CLORURO FÉRRICO
5 mL
Flavonoides
ENSAYO DE SHINODA
5 mL
Az. reductores
ENSAYO DE FEHLING
5 mL
Saponinas
ENSAYO DE ESPUMA
5 mL
ENSAYO DE MUCÍLAGOS
5 mL
ENSAYO DE PRINCIPIOS AMARGOS
1 o 2 gotas
Dividir en fracciones
42
Figura 6: Esquema de ensayos realizados en extracto alcohólico.
Elaborado por: Álvarez, M & Pallazhco, R (2018).
Extracto alcohólico
ENSAYO DE RESINAS
5 mL
Az. reductores
ENSAYO DE FEHLING
5 mL
Triterpenos y/oesteroides
ENSAYO DE LIEBERMANN-BUCHARD
5 mL
Fenoles y taninos
ENSAYO DE CLORURO FÉRICO
5 mL
Quinonas
ENSAYO DE BORNTRAGER
5 mL
Flavonoides
ENSAYO DE SHINODA
5 mL
Alcaloides
ENSAYOS DE DRAGENDORFF Y WAGNER
10 mL en 2 porciones
Dividir en fracciones
43
3.5.6. Extracción de aceite
Para la extracción de aceite de la borra de café se empleó como solvente hexano a una
temperatura de 70°C y dietiléter a una temperatura de 30°C, se midió 200 mL aproximadamente
de los respectivos solventes en un balón de laboratorio. Se pesó la muestra de 11 a 18 gramos
aproximadamente dependiendo el tamaño del dedal empleado, el cual vario de tamaño debido
a que se elaboró de forma manual utilizando papel celulosa, luego de pesada la muestra en el
dedal de celulosa se colocó en la camisa del Soxhlet y se procedió a colocar a la temperatura
de ebullición respectiva para cada solvente durante un periodo de 2 horas. Se repitió el proceso
hasta que se obtuvo la cantidad necesaria para realizar el análisis del perfil de ácidos grasos. El
rendimiento del aceite se obtuvo a partir del siguiente cálculo:
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 =Gramos de aceite
𝐺𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑏𝑜𝑟𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑓é 𝑥 100
3.5.7. Caracterización del aceite
El análisis se llevó a cabo en el laboratorio Inspectorate S.A. del Ecuador, se empleó la
metodología AOAC 991.39 “Determinación del Perfil de Ácidos grasos” para la cual se calentó
la muestra de aceite de borra de café para fluidizar, se agregó 1,75 mililitros de trifluoruro de
boro y 2 mililitros de heptano. Se aforó a 25 mL con solución saturada de cloruro de sodio y
se agregó 1 g de sulfato de sodio anhidro como absorbente de humedad, finalmente se procedió
a colocar dentro del vial listo para inyectar. La detección de los ácidos grasos de la muestra se
realizó mediante el tiempo de retención (minutos) de los ácidos grasos estándar (Del Rosario,
2014).
44
Para la determinación se empleó un cromatógrafo de gases marca Agilent modelo 7890 con
detector FID, y columna capilar HP-5 de 30 metros, diámetro 0,32 mm y film de 0,25 µm.
3.5.8. Cuantificación de flavonoides totales
De acuerdo a la técnica para la determinación de flavonoides totales descrita por De la Rosa
et al. (2011), no se requiere curva de calibrado y la técnica consistió en lo siguiente: Se pesó
530 mg del extracto metanolico concentrado el cual se diluyó en 10 mL de metanol en un
matraz aforado de 100 mL hasta disolución completa, posteriormente se llevó a 100 mL con
metanol. Como solución patrón se utilizó quercetina para lo cual se pesó 0,024 g de quercetina
y se disolvió en 100 mL de metanol en un matraz aforado de 100 mL. Una vez preparada las
soluciones se leyeron a una absorbancia de 258 nm en un espectrofotómetro marca
Shimadzu modelo UV-1700. Se empleó el siguiente cálculo para la determinación del
contenido total de flavonoides expresados como quercetina:
𝐹𝑙 =Am x Pr 𝑥 5
𝐴𝑟 𝑥 100
Dónde:
FI= Contenido de flavonoides totales expresados como quercetina (%).
Am= Absorbancia de la solución muestra (nm).
Pr= Peso de la sustancia de referencia (g).
Ar= Absorbancia de la solución de referencia (nm).
100= factor matemático para cálculo
45
3.5.9. Cuantificación de cafeína
El análisis de cafeína se realizó en el “Laboratorio Analítico UBA” siguiendo la metodología
descrita por J. Of Chemistry Joc, (2016). Para la cuantificación de cafeína se entregó al
laboratorio 300 g de borra de café solida con una temperatura aproximadamente de 22.1ºC, el
equipo utilizado para el análisis fue HPLC-UV marca Perkin Elmer modelo 200 GPC System
Gel.
Se transfirió 200 mg de café finamente triturado a un matraz aforado de 250 mL y se añadió
Agua Milli-Q hasta aproximadamente 150 mL, a continuación, se agito vigorosamente el
matraz bien tapado durante 5 min, y se añadió 10 mL de HCl 0,01 M y se volvió a agitar durante
5 minutos, se continuó añadiendo 5 mL de una solución de acetato de plomo al 10% y se repitió
la agitación, posterior a eso se enrazo con Agua Milli-Q, se homogenizo y se filtró. Finalmente,
se pipeteo 25 mL de filtrado, y se transfirió a un matraz aforado de 50 mL, se añadió 0,1 mL
de H2SO4 4,5 M y se agito la solución. Inmediatamente, se enrazo con Agua Milli-Q, se
homogenizo y filtro. Para la separación cromatográfica se empleó una columna C18 para fase
reversa y detección UV a 273 nm, se empleó un volumen de inyección de 20 μL de muestra
con una velocidad de flujo de fase móvil de 1 mL/min con elución de modo isocrático y a
temperatura ambiente, la fase móvil empleada fue agua-acetonitrilo en una relación 85:15
(Calle S. , 2011).
46
CAPÍTULO IV
4.1. Resultados
Tabulación, ordenamiento y procesamiento de la información. Los datos obtenidos del
proyecto de investigación fueron ordenados y tabulados en tablas para facilitar el análisis de
los resultados.
4.1.1. Determinación de parámetros físico-químicos
Se determinaron parámetros físico-químicos de la borra de café como son humedad residual
y cenizas totales de los cuales se obtuvieron los siguientes resultados por triplicado (Tabla 9 y
10):
Tabla 9: Datos de Humedad de borra de café (2 horas-105°C).
Peso capsula de
porcelana (g)
Peso capsula de
porcelana y
muestra (g)
Peso capsula de
porcelana y
muestra
deshidratada (g)
Porcentaje de
humedad. (%)
49,32 53,32 50,08 6,08
48,81 52,81 49,59 6,10
47,97 51,97 48,75 6,14
Promedio 6,11
D.S. 0,03
C.V. 0,01
Elaborado por: Álvarez, M & Pallazhco, R (2018).
47
En la tabla 9, se evidencia el porcentaje de humedad de borra de café obteniendo un
promedio de 6,11 %, dato que resulta similar a los descritos por Calle y Mendoza, (2017), los
cuales reportaron un porcentaje de humedad para la borra de café de 10%, se presume que la
variación de resultados se deba al tiempo de secado al sol previo a la determinación de humedad
siendo de estos de 1 hora, mientras que en el presente estudio se realizó un secado de 3 horas.
Tabla 10: Datos de Cenizas de Borra de café (8 horas-725°C)
Peso crisol (g) Peso crisol y
muestra (g)
Peso crisol y
cenizas (g)
Porcentaje de
cenizas. (%)
49,32 53,12 49,38 1,57
48,81 52,71 48,86 1,28
47,97 51,78 48.02 1,31
Promedio 1,39
D.S. 0,16
C.V. 0,11
Elaborado por: Álvarez, M & Pallazhco, R (2018).
Los resultados de la tabla 10 detalla el porcentaje de cenizas presentes en borra de café del
cual se obtuvo un promedio de 1,39 % de cenizas, por lo que se presume una ligera presencia
de minerales como puede ser zinc, magnesio y fosforo, constituyentes principales de la borra
de café descritos por Calle y Mendoza, (2017).
48
4.1.2. Tamizaje fitoquímico
Un tamizaje fitoquímico permite determinar cualitativamente los principales grupos
químicos presentes en una planta y a partir de allí, orientar el fraccionamiento de los extractos
para el aislamiento de los grupos de mayor interés. Para el estudio se utilizaron tres extractos
con diferentes solventes como se expresa en la tabla 11, en la cual se observa que la borra de
café posee diversidad de compuestos por lo que se evidencia un gran potencial. De todos estos
componentes los que dan una reacción positiva en los tres extractos son: alcaloides,
flavonoides, taninos y compuestos grasos.
Tabla 11: Datos del Screening fitoquímico de la borra de café.
Tipo de
ensayo
Metabolito
ensayado
Extracto
etéreo
Extracto
alcohólico
Extracto
acuoso
Sudan Compuestos
grasos
+++ N.A. N.A.
Dragendorff Alcaloides +++ +++ +++
Wagner Alcaloides ++ ++ +
Baljet Lactonas y
cumarinas
+ N.A. N.A.
Libbermann-
Burchard
Triterpenos /
esteroides
+ + N.A.
Resinas Resinas N.A. + N.A.
Fehling Azucares
reductores
N.A. - -
Espuma Saponinas N.A. N.A. +
49
Cl3Fe Fenoles y
taninos
N.A. ++ (verde
intenso- taninos
pirocatecólicos)
++ (verde
intenso- taninos
pirocatecólicos)
Borntrager Quinonas N.A. - N.A.
Shinoda Flavonoides N.A. ++ ++
Mucilagos Estructuras
polisacáridos
N.A. N.A. +
Principios
amargos
Compuestos
astringentes
N.A. N.A. +
Elaborado por: Álvarez, M & Pallazhco, R (2018).
Leyenda: N.A.: El extracto no aplica para el ensayo.
+++: Alta evidencia
++: Evidencia.
+: Baja evidencia
−: Negativo.
En la tabla 11 se presentan los resultados correspondientes al tamizaje fitoquímico con el
tipo de ensayo, los metabolitos ensayados y los extractos etéreo, alcohólico y acuoso, se
nombran a continuación los ensayos más relevantes para la investigación y que sirvieron de
guía para los análisis realizados. El ensayo de sudan para determinar grasas presentó un
precipitado color rojo en el extracto etéreo, siendo esta coloración positiva para grasas. El
ensayo Dragendorff para determinar alcaloides dio positivo para todos los extractos con una
coloración naranja. El ensayo de Shinoda para determinar flavonoides, dio positivo en el
extracto acuoso y alcohólico, siendo el segundo más potente con una coloración verde, y el
ensayo de Cl3Fe para determinación de taninos y fenoles dio resultado positivo para taninos
pirocatecólicos en los extractos alcohólicos y acuosos con una coloración verde intensa, sin
embargo, no se evidencia presencia de fenoles (Ver Anexo 5).
50
Este último resultado lo podemos comparar con un estudio realizado en la Universidad de
Guayaquil, que consistió en la Extracción de Taninos de la borra de café mediante lixiviación
soxhlet, dicho trabajo presentó un análisis cualitativo para determinar taninos en borra de café
mediante la técnica del Cl3Fe en la cual tuvieron un resultado positivo con coloración verde.
En el presente trabajo no se realizó la cuantificación de taninos, debido a que en dicho estudió
se habló ampliamente del mismo (Calle & Mendoza, 2017).
4.1.3. Extracción de aceite
Usando el método de Soxhlet se calculó el rendimiento de aceite empleando como solvente
hexano y dietiléter respectivamente (Tabla 12 y 13).
Tabla 12: Datos de Rendimiento de aceite de borra de café con el solvente Hexano.
Ensayo Tiempo
(h)
mL de
Hexano
Muestra
de borra (g)
Aceite
extraído (g)
Rendimiento
(%)
1 3 200 17 3,2 18
2 2 250 19,25 4,2 21,8
3 2 200 20,40 3,21 15
4 2 200 18,77 3,5 18
Promedio 18,2
D.S 2,79
C.V. 0,15
Elaborado por: Álvarez, M & Pallazhco, R (2018).
51
En la tabla 12 se aprecian los resultados obtenidos de las extracciones mediante el método
soxhlet con el solvente hexano a una temperatura de 69-70ºC que corresponden al punto de
ebullición del mismo, en ella se observa que el tiempo no influye en la cantidad de aceite
extraído ya que el tiempo del primer ensayo fue de 3 horas y se obtuvo 3,2g del aceite, mientras
que en el segundo ensayo el tiempo fue disminuido a 2 horas y se obtuvo 4,2g
aproximadamente, adicionalmente en este ensayo hubo un cambio en cuanto a los mL usados
de hexano los cuales fueron de 250mL. Por otra parte, los gramos de muestra pesada son
cantidades variadas dando como resultado valores aproximados, esto se pudo deber a que el
hexano con un punto de ebullición elevado se dificulta más su evaporación al momento de
pasar por el rotaevapoador, por lo que quedará una pequeña cantidad de residuo de hexano en
el aceite extraído en este ensayo. Con esto se optimizó el método de extracción a 1 hora usando
200 mL de solvente y a 70ºC.
Tabla 13: Datos de Rendimiento de aceite de borra de café con el solvente dietiléter.
Ensayo Tiempo
(h)
mL de
dietileter
Muestra
de borra
(g)
Aceite
extraído
(g)
Rendimiento
(%)
1 2 200 18,16 2,12 11,67
2 1:30 200 12,43 1,46 11,74
3 1:30 200 11,38 1,28 11,25
4 1:30 200 17,14 1,98 11,55
Promedio 11,55
D.S. 0,22
C.V. 0,02
Elaborado por: Álvarez, M & Pallazhco, R (2018).
52
En la tabla 13 se aprecia el mismo procedimiento realizado para las extracciones del aceite
de borra, pero con dietiléter, los tiempos de extracción disminuyeron por la volatilidad del
solvente junto con la temperatura que fue de 30ºC, la cantidad de muestra pesada al igual que
con el hexano no influyó en la cantidad de aceite obtenido, no se mostraron cambios
significativos y se definió el método más óptimo en 1 hora y 30 minutos, con 200 mL de
dietiléter y una temperatura constante de 30ºC. Al momento de rota evaporar este solvente
resulta ser una muy buena opción debido a su alta volatilidad, el aceite que se obtiene es
totalmente graso no se observan restos del solvente.
Figura 7: Comparativa del rendimiento de extracción de aceite con dos solventes.
En la figura 7 se observa la diferencia que existe entre la extracción de aceite de borra de
café a partir del solvente hexano y dietileter, cuyo análisis se realizó en el apartado anterior.
18
21,8
15
18
11,67 11,74 11,25 11,55
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4Hexano Dietiléter
53
Se puede así concluir que tanto el hexano como el dietiléter resultan ser una muy buena
opción para extracciones en borra de café, su uso va a depender de las condiciones que requiera
la investigación, puesto que en los rendimientos obtenidos se puede observar una diferencia
del 7% aproximadamente, esto se debe en gran parte a la capacidad de volatilización de los
solventes, mientras el dietiléter requiere bajas temperaturas para evaporarse, el hexano requiere
altas temperaturas, por ello el aceite obtenido con hexano presentó con una consistencia más
líquida que el obtenido con dietiléter, por ello al finalizar las extracciones se tuvo que someter
a temperaturas de 80ºC en una estufa para poder eliminar los restos de hexano y obtener una
consistencia más grasa, la cual se requería para el análisis de perfil de ácidos grasos.
4.1.4. Perfil de ácidos grasos
De la extracción de aceite de borra de café se logró obtener un total de 10 mL para el análisis
del perfil de ácidos grasos. Los resultados se encuentran expresados en unidades g/100 g de
aceite como lo indica la tabla 14.
Tabla 14: Resultados del análisis perfil de ácidos grasos del aceite de borra de café.
Parámetro Resultado (g /100 g de aceite)
Ácidos grasos saturados 95.80
Ácidos grasos monoinsaturados 1.01
Ácidos grasos poliinsaturados 0.77
Ácidos grasos no saturados 1.78
Grasas Trans 0
Ag-Omega6 0.77
54
Ag-Omega3 0
Ag-omega9 1.01
Otros ácidos grasos no identificables 2.41
Grasa 100.00
Detalle de omega-9 Oleico (C18:1n9) 1.01
Detalle de omega-6 linoleico (LA) 0.77
Elaborado por: Álvarez, M & Pallazhco, R (2018).
En la tabla 14 se puede evidenciar la gran cantidad de ácidos grasos saturados
(95.80g/100g), sin embargo, simplemente se halló 0.77g/100g de ácidos grasos
poliinsaturados. A su vez el contenido de omegas 6 y 9 fue de 0.77 y 1.01g/100g
respectivamente. No se encontraron grasas trans, ni omega 3.
55
Figura 8: Cromatograma del perfil de ácidos grasos de borra de café.
En la Figura 8 se muestra un cromatograma típico obtenido del análisis de la muestra de
grasa de borra de café. Se observan picos correspondientes a los ácidos grasos encontrados:
Caprílico (4,649), Cáprico (5,313), Láurico (6,405), Miristico (7,844), Palmítico (9,930),
Esteárico (13,094), Oleico (14,115) y Linoleico (15,917).
Estos resultados concuerdan con lo reportado por Kondamudi et al., (2008) y Berthe et al.,
(2013) los cuales determinaron que las grasas de la borra de café, están constituidas por ácidos
grasos saturados e insaturados, donde más del 94% corresponde a ácidos grasos saturados.
56
El perfil de ácidos grasos demuestra que la borra analizada contiene ácido linoleico, oleico
y esteárico en mayor cantidad. El alto contenido de ácidos saturados y poliinsaturados
demuestran que son muy parecidos a los ácidos grasos del aceite de café, clasificándose como
un aceite estable. Los ácidos grasos reportados son esenciales para el organismo humano. Por
ende, el aceite obtenido es adecuado para la industria alimenticia, siempre y cuando se
establezca un estudio a mayor detalle.
4.1.5. Flavonoides totales
Para la determinación de flavonoides totales, se realizó la lectura de las absorbancias de la
muestra por triplicado, mientras que para quercetina se realizó una lectura por factor de
disponibilidad del estándar empleado. Del cual se obtuvo los siguientes resultados (Tabla 15 y
16):
Tabla 15: Resultados de absorbancias del extracto metanolico de borra de café.
Absorbancias Promedio
0,6433
0,6429 0,6425
0,6428
D.S. 0,004
C.V. 0,006
Elaborado por: Álvarez, M & Pallazhco, R (2018).
57
Tabla 16: Datos obtenidos por espectrofotometría UV de borra de café.
Extracto metanolico (g) 0,53 g
Absorbancia de la muestra. Am 0,6429
Estándar Quercetina. Pr (g) 0,024 g
Absorbancia del estándar. Ar 3,4
Porcentaje de flavonoides 2,27%
Elaborado por: Álvarez, M & Pallazhco, R (2018).
Se determinó el contenido de flavonoides totales en comparación con el estándar de
quercetina y los resultados se observan en la tabla 16, encontrándose un porcentaje de 2,27 %
que equivale a 0,54 mg de quercetina/g, es de considerar que en comparación con los resultados
reportado por; Cortez, Ortiz y Ramirez, (2015), los cuales fueron 0,83 – 1,3 mg quercetina/g
determinados en grano de café, nuestros valores son considerables ya que se usó borra.
Mientras que, en un estudio realizado por Puertas, et al., (2013) en borra de café colombiano
determinaron que todas las muestras evaluadas en extractos acuoso y metanolico, etanol: agua
obtuvieron resultados considerables con excepción de la muestra con extracto en metanol,
obteniendo 0,45 mg/g, siendo el extracto de etanol: agua el que mejor resultados aportó con
1,9 mg/g de quercetina.
Estos valores son de gran importancia ya que los compuestos antioxidantes como los
flavonoides tienen enormes propiedades funcionales e innumerables aplicaciones en varias
áreas industriales, lo que podrían ser una fuente potencial de compuestos con actividad
antioxidante para la industria alimentaria. Adicionalmente, la obtención de compuestos
58
fenólicos antioxidantes a partir de pulpa y borra de café podría tener un impacto ventajoso en
el coste final del producto ya que este desecho de café es una materia prima de bajo costo.
4.1.6. Cuantificación de cafeína
A continuación, se detalla la cuantificación de cafeína efectuada por cromatografía
Figura 9: Cromatograma de la determinación de cafeína en borra de café
En la figura 9 se observa en la posición 3 el pico más elevado correspondiente a cafeína con
una retención de 2,766, lo que equivale a 996.72 mg de cafeína por Kg de borra. Un estudio
realizado por Calle, (2011), en la determinación de cafeína en muestras de café soluble
obtuvieron retenciones de 2,874 a 3,114, datos cercanos a las retenciones obtenidas en la borra
de café, indicando que aun después de que el café soluble ha pasado por un proceso para
terminar como borra, su concentración de cafeína no presenta mayor diferencia, los resultados
encontrados son bastante evidentes, debido a que el café soluble está elaborados en la industria
alimentaria con granos de café de variedad robusta, los cuales presentan una cantidad de cafeína
entre 2% y 3,5%.
59
4.2. Discusión
Para la recuperación de los componentes bioactivos en la borra de café el desarrollo del
estudio inicio con el tamizaje fitoquímico el cual sirvió de guía para realizar los análisis más
importantes a considerar, pues en el tamizaje fitoquímico se obtuvo como resultados un alto
contenido de grasas, alcaloides, flavonoides y taninos, sin encontrar resultados sobre
compuestos fenólicos como se esperaba ya que según Puertas, Villegas, & Rojano, (2013) de
la Universidad de Colombia en Medellín, estos autores reportan presencia de ácidos
clorogénico, isoclorogénico y feruloilquínico como los principales componentes de la borra de
café. Esto se puede deber al tipo de café estudiado, a las condiciones por las cuales paso el café
antes de convertirse en borra o a la metodología y reactivos utilizados en el análisis fitoquímico.
Para el aceite extraído por la técnica Soxhlet se utilizaron como solventes hexano y
dietiléter, obteniendo un mejor rendimiento (18,2%) con el hexano, mientras que con dietiléter
se obtuvo 11,55%. Estos resultados coinciden con dos estudios referentes a extracciones de
aceite de borra de café con los solventes descritos. Urribarrí y Col, (2014) obtuvieron un 13%
de rendimiento con hexano, utilizando cantidades menores alrededor de 9 -11g, mientras que,
para las extracciones con dietiléter en el estudio realizado por Manzano, (2009), presentó un
rendimiento de 12,92% muy aproximado al experimento efectuado. Con estos antecedentes se
puede indicar que los solventes utilizados presentan una capacidad de extracción eficiente para
este tipo de muestras, es decir corresponde a la literatura consultada.
El análisis de perfil de ácidos grasos demuestra que la muestra contiene alto porcentaje de
ácido palmítico y ácido linoleico. El alto contenido de ácidos saturados y poliinsaturados
demuestran que son muy parecidos a los ácidos grasos del aceite de café, clasificándose como
60
un aceite estable. Ambos ácidos grasos reportados son esenciales para el organismo humano.
Por ende, el aceite obtenido en ambas fuentes es adecuado para la industria alimenticia.
Siempre y cuando se establezca un estudio a mayor detalle.
Se determinó el contenido de flavonoides totales en comparación con el estándar de
quercetina encontrándose un porcentaje de 2,27 % que equivale a 0,54 mg de quercetina/g, es
de considerar que en comparación con los resultados reportados por; Jittawan y Sirithon, (2011)
los valores de quercetina fueron 0,83 – 7,3 mg/g, siendo nuestros valores menores, pero
igualmente considerables, debido a que en el estudio citado se utilizó granos de café y en
nuestro análisis se usó la borra.
Estos valores son de gran importancia ya que los compuestos antioxidantes como los
flavonoides tienen enormes propiedades funcionales e innumerables aplicaciones en varias
áreas industriales, lo que podría ser una fuente potencial de compuestos con actividad
antioxidante para la industria alimentaria, siendo los flavonoides importantes para la salud
humana debido a sus altas actividades farmacológicas como eliminadores de radicales.
Adicionalmente, la obtención de compuestos fenólicos antioxidantes a partir de borra de
café podría tener un impacto ventajoso en el coste final del producto ya que este desecho es
una materia prima de bajo costo. Se determinó también la concentración del alcaloide cafeína
obteniendo como resultado una concentración de 996,72 mg/ Kg de borra, dato del cual no se
reportan estudios en borra de café.
61
CAPÍTULO V
5.1. Conclusiones
Se logró determinar componentes bioactivos en la borra de café cumpliendo así con cada
uno de los objetivos planteados al iniciar el estudio, en el cual se puede concluir que:
• En el tamizaje fitoquímico se pudieron identificar metabolitos importantes como
taninos, flavonoides, alcaloide (cafeína), y grasas.
• El proceso óptimo para la extracción de aceite de borra de café usando dietiléter y
hexano se ha obtenido con una combinación de 200 mL de disolvente para 10 – 13g y 17 – 19g
de borra de café respectivamente, durante un tiempo de dos horas de ebullición con reflujo y
rota-evaporando 30 minutos.
• En la cuantificación de flavonoides por el método de espectrofotometría se obtuvo un
porcentaje de 2,27 % expresado como quercetina 0,54 mg/g,
• La concentración de cafeína en la borra de café fue de 996,72 mg/Kg. Datos
preliminares, ya que no se conoce estudios sobre el mismo.
• En el perfil de ácidos grasos, la muestra contenía principalmente ácido oleico y ácido
linoleico poliinsaturado en un 1,01 y 0,77g /100g de aceite, respectivamente.
Los resultados obtenidos nos han permitido determinar que la borra de café constituye una
fuente renovable y económica de diferentes componentes bioactivos y en mayor cantidad de
ácidos grasos, convirtiéndose en un desecho que no compite con otras fuentes de obtención de
grasas. La borra de café se podría convertir en materia prima para la recuperación de sustancias
bioactivas, generando grandes expectativas sobre su posible uso a nivel farmacéutico y
alimentario y otorgándole un valor agregado a un residuo vegetal.
62
5.2. Recomendaciones
• Dejar macerar por más tiempo los extractos alcohólico y etéreo, para tener resultados
más inmediatos al momento de realizar el tamizaje fitoquímico.
• Probar con otro tipo de solventes para poder conocer el proceso de cada uno de ellos y
tener una visión más amplia sobre cuál sería mejor para la extracción del aceite de borra de
café.
• Dado el porcentaje de aceite vegetal extraído, se sugiere realizar más estudios sobre el
potencial de la obtención de biocombustibles a partir de la borra, ya que si se efectuase traería
mejoras a nivel ambiental y económico.
• Se recomienda empacar y almacenar la borra en refrigeración con la finalidad de evitar
el crecimiento de microorganismos.
• Estudiar y analizar los componentes bioactivos de la borra de café, a partir de residuos
sólidos de café clasificados según su especie.
Mediante este proyecto se desea despertar un mayor interés en los desechos de la industria
cafetera, por lo tanto, se recomienda continuar con el estudio de las posibles aplicaciones en la
industria de los ácidos grasos y demás componentes bioactivos obtenidos a partir del residuo
sólido de café.
63
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AINA. (2010). Aprovechamiento de residuos en la industria alimentaria: Biogás
agroindustrial. Obtenido de
http://www.ainia.es/tecnoalimentalia/tecnologia/aprovechamiento-de-residuos-en-la-
industria-alimentaria-biogas-agroindustrial/
Berthe, M., Asfaw, A., & Asfaw, N. (2013). INTERNATIONAL JOURNAL of
RENEWABLE ENERGY RESEARCH. Investigation of Waste Coffee Ground as a Potential
Raw Material for Biodiesel Production, 3(4), 854-860. Obtenido de
http://www.ijrer.org/ijrer/index.php/ijrer/article/view/881/pdf
Bibing. (2013). Proyectos Abreproy. Obtenido de Evolución histórica de los residuos
sólidos urbanos y su tratamiento: http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/70752/fichero/1-
+Antecedentes.pdf
Calle, D., & Mendoza, J. (2017). Repositorio UG. Obtenido de Extracción de Taninos de la
borra de café mediante lixiviación.: http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/18205/1/401-
1220%20-
%20Extracción%20de%20Taninos%20de%20la%20borra%20de%20café%20mediante%20li
xiviación%20soxhlet.pdf
Calle, S. (2011). Repositorio Universidad Politecnica de Catalunya. Obtenido de
“Determinación analítica de la cafeína en diferentes productos comerciales":
https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/11148/Mem%C3%B2ria.pdf
Calvo, M. (2015). Milksci. Obtenido de Ácidos grasos:
http://milksci.unizar.es/bioquimica/temas/lipidos/acidosgrasos.html
64
Cañas, M. P. (2014). Repositorio PUCE. Obtenido de Análisis de los factores que inciden
en la producción de café en el Ecuador 2000 – 2011.:
http://repositorio.puce.edu.ec/bitstream/handle/22000/6848/7.36.001425.pdf;sequence=4
Castillo, G. (2016). MÉTODOS DE LA INVESTIGACIÓN Y MÉTODO CIENTIFICO.
Obtenido de SlideShare: https://es.slideshare.net/giselleCastillo6/mtodos-de-la-investigacin-y-
mtodo-cientifico
Cevallos, J., & Guerrero, C. (Mayo de 2017). Repositorio UG. Obtenido de Extracción y
caracterización de colorante natural a partir de la borra de café.:
http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/18241/1/401-1223%20-
%20Extracci%C3%B3n%20y%20caracterizaci%C3%B3n%20de%20colorante%20natural%
20a%20partir%20de%20la%20borra%20de%20caf%C3%A9.pdf
Cortez, S., Ortiz, A., & Ramirez, L. (2015). Repositorio UTP. Obtenido de Determinación
de antioxidante en subproductos de café producido y comercializado en Risaralda (Colombia).:
http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/handle/11059/7597/63373C828.pdf?sequence=
1
De Jesús, E., & Guzmán, J. (2012). Scribd. Obtenido de Usos industriales de los ácidos
grasos como subproducto del proceso de refinamiento de aceite vegetal de palma.:
https://es.scribd.com/document/231627377/Usos-industriales-de-los-acidos-grasos-como-
subproducto-del-proceso-de-refinamiento-de-aceite-vegetal-de-palma-pdf
De la Rosa, C., Torres, C., Camacho, O., Calderón, Z., Herrera, E., & Osorio, M. (2011).
REVISTA COLOMBIANA DE CIENCIAS DE LA SALUD. Obtenido de CUANTIFICACIÓN
DE FLAVONOIDES TOTALES EN EL EXTRACTO METANÓLICO DE Glycine max
(SOYA) Y SU EFECTO LARVICIDA CONTRA Aedes aegypti:
http://investigaciones.uniatlantico.edu.co/sipvua/media/PDF/R_Col_C_S/articulo6.pdf
65
Del Rosario, D. (Noviembre de 2014). Biblioteca USAC. Obtenido de EVALUACIÓN DE
LA RECUPERACIÓN DE FRACCIÓN LIPÍDICA PROVENIENTE DEL RESIDUO
SÓLIDO DE SOLUCIONES DE CAFÉ BEBIBLE, PROCEDENTES DE EXPENDIOS DE
CAFÉ EN TAZA Y PLANTA DE CAFÉ SOLUBLE.:
http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_1481_Q.pdf
Dorado, D. (2013). Biblioteca Udenar. Obtenido de Extracción y Caracterización de Aceite
de Café (Coffea arábica ) a Partir de Grano Tostado con CO2 Supercrítico:
http://biblioteca.udenar.edu.co:8085/atenea/biblioteca/89678.pdf
Durazno, S., & Herrera, W. (2018). ESTUDIO FARMACOGNÓSTICO Y FITOQUÍMICO
PRELIMINAR DEL TUBÉRCULO DE Tropaeolum tuberosum spp tuberosum (Ruíz & Pavón,
Kuntze), MASHUA VARIEDAD AMARILLA. Obtenido de Repositorio UG:
http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/29794/1/BCIEQ-T-
0282%20Durazno%20Tinizha%C3%B1ay%20Sandy%20Noemi%3B%20Herrera%20Fern%
C3%A1ndez%20Wladimir%20Rangel.pdf
Echeverri, D. (2005). Café para Cardiólogos. Revista Colombiana de cardiología, 11(8),
357-361. Obtenido de http://www.scielo.org.co/pdf/rcca/v11n8/v11n8a1.pdf
EFSA. (2015). EFSA Europea. doi:10.2805/5079
García, N., Bermúde, R., & Serrano, M. (2011). Formulaciones de Sustratos en la
Producción de Setas Comestibles Pleurotus. Scielo, 31(3), 272-282. Obtenido de
http://scielo.sld.cu/pdf/rtq/v31n3/rtq02311.pdf
García, P. (J de 2016). Repositorio Universidad Complutense. Obtenido de Compuestos
Bioactivos en Alimentos de Origen Vegetal:
http://147.96.70.122/Web/TFG/TFG/Memoria/PAULA%20GARCIA%20MAYORDOMO.p
df
66
Gaucín, D. (2017). El Economista . Obtenido de El café, mercado que crece:
https://www.eleconomista.com.mx/opinion/El-cafe-mercado-que-crece-I-20170208-
0008.html
Gerrero, A. M. (2016). Ministerio de Agricultura y Ganadería. Obtenido de Rendimientos
de Café Grano Seco en el Ecuador 2016:
http://sipa.agricultura.gob.ec/pdf/estudios_agroeconomicos/rendimiento_cafe_grano_seco201
6.pdf
Hidalgo, C., & Rivera, S. (2017). Dspace Espol. Obtenido de Obtención de carbón activado
a partir del bagazo del café como una propuesta de utilización del residuo de una industria
cafetera.: https://www.dspace.espol.edu.ec/retrieve/102854/D-CD102896.pdf
ICO. (2017). Organización Internacional del café: Informe del Mercado del Café. Obtenido
de http://www.ico.org/documents/cy2017-18/cmr-1217-c.pdf
INIAP . (2016). Experiencias Ecuador . Obtenido de Mejora genetica de café:
http://www.iniap.gob.ec/nsite/images/documentos/Mejora_Gen%C3%A9tica_caf%C3%A9_
experiencias_Ecuador%20(1).pdf
Kondamudi, N., Mohapatra, S., & Misra, M. (2008). Spent coffee grounds as a versatile
source of greenenergy. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 11757-11760.
doi:10.1021/jf802487s
Larrainzar, C. C. (2017). A fortunato. Obtenido de Café Arábica, ¿Qué es? La Planta del
Café y sus especies: https://afortunato.com/2017/05/20/cafe-arabica-robusta/
Manzano, C. (2009). Documentos de Google. Obtenido de Producción de Biodiesel a Partir
de Residuos de Café:
67
https://docs.google.com/viewer?url=https://eciencia.urjc.es/bitstream/handle/10115/7900/09-
10_Risco%2cManzano_Carolina.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Maroto, M. S. (2015). El café, la cafeína y su relación con la salud y ciertas patologías.
Obtenido de https://uvadoc.uva.es/bitstream/10324/14253/1/TFG-M-N370.pdf
Martín, A. (2014). Natural. Obtenido de Los ácidos grasos en la industria alimentaria:
https://naturalrevista.com/los-acidos-grasos-en-la-industria-alimentaria/
Mora, N. (2008). Ministerio de Agricultura y Ganadería . Obtenido de Agrocadena de Café
: http://infocafes.com/portal/wp-content/uploads/2016/03/a00080.pdf
Morales, P., Sanchez, M., & Cámara, M. (2015). Inter Empresas. Obtenido de Importancia
de la presencia de compuestos bioactivos en los vegetales.:
http://www.interempresas.net/Poscosecha/Articulos/133699-Importancia-de-la-presencia-de-
compuestos-bioactivos-en-los-vegetales.html
Ocampo, O., & Álvarez, L. (2017). Tendencia de la producción y el consumo del café en
Colombia. Apuntes del CENES, 36(64), 139-165.
doi:https://doi.org/10.19053/01203053.v36.n64.2017.5419
Ochoa, C., & Ayala, A. (2004). Biblioteca Digital Univalle. Obtenido de Los Flavonoides:
Apuntes Generales y su Aplicación en la Industria de Alimentos:
http://bibliotecadigital.univalle.edu.co/xmlui/bitstream/handle/10893/1571/Rev.Ing.%20y%2
0Competitividad%20Vol%206%2c%20No%202%2c2004%2c%20p.93-104.pdf?sequence=1
Ortega, L. G. (2014). Economía Cafetera. Federación Nacional de Cafeteros de Colombia,
30, 6-7. Obtenido de https://www.federaciondecafeteros.org/static/files/EEC30.pdf
Palacios, K., & Proaño, L. (2018). Repositorio UG. Obtenido de COMPARACIÓN DEL
EFECTO CICATRIZANTE DE LOS EXTRACTOS HIDROALCOHÓLICOS DE
68
ESCANCEL (Aerva sanguinolenta L) y LLANTÉN (Plantago major L) EN ANIMALES DE
EXPERIMENTACIÓN.: http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/28413/1/BCIEQ-T-
0271%20Palacios%20Villamar%20Katherine%20Paulina%3b%20Proa%C3%B1o%20Vega
%20Luis%20David.pdf
Pensante. (2016). Investigación exploratoria. Obtenido de Bogotá: E-Cultura Group:
https://educacion.elpensante.com/la-investigacion-exploratoria/
Pérez, G. (2003). BVS. Obtenido de Los flavonoides: antioxidantes o prooxidantes:
http://bvs.sld.cu/revistas/ibi/vol22_1_03/ibi07103.pdf
Pita, F., & Diaz, P. (2012). Investigación cuantitativa y cualitativa. Obtenido de Unidad de
Epidemiología Clínica y Bioestadística.:
https://www.fisterra.com/mbe/investiga/cuanti_cuali/cuanti_cuali2.pdf
Pozo, M. (2014). Repositorio PUCE. Obtenido de Análisis de los factores que inciden en la
producción de café en el Ecuador 2000 – 2011.:
http://repositorio.puce.edu.ec/bitstream/handle/22000/6848/7.36.001425.pdf;sequence=4
Prada, R. (2014). Hablando de ciencia. Obtenido de La ciencia del café (II): Sopa de
metabolitos: http://www.hablandodeciencia.com/articulos/2014/11/24/la-ciencia-del-cafe-ii-
sopa-de-metabolitos/
Puerta, G. (2011). Cenicafe: Composición Química del Café. Obtenido de
https://www.cenicafe.org/es/publications/avt04142.pdf
Puertas, M., Villegas, P., & Rojano, B. (2013). Borra de café colombiano (Coffea arabica)
como fuente potencial de sustancias con capacidad antirradicales libres in vitro. Revista
Cubana de Plantas Medicinales, 18(3), 469-478. doi:1028-4796
69
Quintero, L., & Rosales, M. (2014). El mercado mundial del café: tendencias recientes,
estructura y estrategias de competitividad. Visión Gerencial, 13(2), 291-307.
Rajkumar, R., & Graziosi, G. (2005). International Coffee Organization. Obtenido de
Posibles usos alternativos de los residuos y subproductos del café:
http://www.ico.org/documents/ed1967c.pdf
Ramírez, L., Ragagnin, C., Queiroz, L., & Jacob, E. (2017). Microalgas: potencial para la
producción de compuestos bioactivos nanoencapsulados . Ciência e Natura, 7-17.
doi:10.5902/2179-460X19690
Ramos, J. (2010). Biblioteca Digital UNAL. Obtenido de Estudio del proceso de biosorcion
de colorantes sobre borra (cuncho) de café:
http://bdigital.unal.edu.co/3812/1/01197488.2011.pdf
Roca, R. (2014). El Periódico de la Energía. Obtenido de Centroamérica produce biogás
procedente de los residuos del café: https://elperiodicodelaenergia.com/centroamerica-
produce-biogas-procedente-de-los-residuos-del-cafe/
Rodríguez, N., & Zambrano, D. (2010). Cenicafé. Obtenido de Los Subproductos Del Café:
Fuente De Energìa Renovable: http://www.jotagallo.com/agricola/assets/cenicafe-avance-
tecnico-393-subproductos-del-cafe.pdf
Rosario, D. D. (2014). Biblioteca USAC. Obtenido de Evaluación de la recuperación de
fracción lipídica proveniente del residuo sólido de soluciones de café bebible, procedentes de
expendios de café en taza y planta de café soluble:
http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_1481_Q.pdf
Rueda Lillo, F. J. (2016). Absorción de contaminantes inorgánicos de un gas de gasificación
de RDF mediante sosa cáustica. Obtenido de https://idus.us.es/xmlui/handle/11441/49947
70
Sanz, A. (2015). UVA. Obtenido de Tecnología de grasas, aceites y ceras:
https://www.eii.uva.es/organica/qoi/tema-02.php
Suarez, J. (2012). Repositorio Lasallista. Obtenido de APROVECHAMIENTO DE LOS
RESIDUOS SÓLIDOS PROVENIENTES DEL BENEFICIO DEL CAFÉ, EN EL
MUNICIPIO DE BETANIA ANTIOQUIA: USOS Y APLICACIONES:
http://repository.lasallista.edu.co/dspace/bitstream/10567/627/1/APROVECHAMIENTO_RE
SIDUOS_SOLIDOS_BENEFICIO_CAFE.pdf
Trejo, A., Vargas, G., & cols., y. (2015). EXTRACCIÓN DE COMPUESTOS
BIOACTIVOS DE PLANTAS DEL DESIERTO MEXICANO PARA SU APLICACIÓN EN
ENVASES ACTIVOS PARA ZARZAMORA. Revista Iberoamericana de Tecnología
Postcosecha, 16(1), 101-107. doi:1665-0204
Urango, L., Montoya, G., Cuadros, M., Henao, D., Zapata, P., López, L., . . . Gómez, B.
(2009). Scielo. Obtenido de Efecto de los compuestos bioactivos de algunos alimentos en la
salud: http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0124-
41082009000100003
Urribarrí, A., Zabala, A., Sánchez, J., Arenas, E., Chandler, C., Rincón, M., . . . Mazzarri,
C. (2014). Evaluación del potencial de la borra de café como materia prima para la
producción de biodiesel. Obtenido de Redalyc:
http://www.redalyc.org/html/904/90432601006/
Velasco, R., Villada, H., & Carrera, J. (2007). Aplicaciones de los Fluidos Supercríticos en
la Agroindustria. Scielo, 18(1), 53-65. Obtenido de
https://scielo.conicyt.cl/pdf/infotec/v18n1/art09.pdf
Villarreal, D., Baena, L., & Posada, H. (2012). ANÁLISIS DE LÍPIDOS Y ÁCIDOS
GRASOS EN CAFÉ VERDE DE LÍNEAS AVANZADAS DE Coffea arabica CULTIVADAS
71
EN COLOMBIA. Cenicafé, 63(1), 19-40. Obtenido de
https://www.cenicafe.org/es/publications/2.Analisis.pdf
Zambrano, J. (2009). Estimación de los Costos Marginales de Producción de la Industria
Cafetera a Nivel Nacional. Obtenido de
https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/.../1/tesis%20IMPTR_CMg%20cafe.doc
72
ANEXOS
Anexo 1: Capsula de porcelana con muestra despues de analisis de humedad.
Anexo 2: Mufla empleada para el análisis de cenizas totales.
Anexo 3: Capsula de porcelana con muestra después del análisis de humedad.
73
Anexo 4: Realización de tamizaje fitoquímico
Tipo de
ensayo
Resultados de los distintos extractos
Sudan
Extracto etéreo
Dragendorff
Extracto acuoso Extracto alcohólico Extracto etéreo
74
Wagner
Extracto acuoso
Baljet
Extracto alcohólico Extracto etéreo
Libbermann-
Burchard
Extracto alcohólico Extracto etéreo
Resinas
Extracto alcohólico
75
Fehling
Extracto acuoso Extracto alcohólico
Espuma
Extracto acuoso Extracto alcohólico
Cl3Fe
Extracto acuoso Extracto alcohólico
Shinoda
Extracto acuoso Extracto alcohólico
76
Principios
amargos
Extracto acuoso
Anexo 5: Resultados de tamizaje fitoquímico en los distintos extractos.
Anexo 6: Pesada de borra de café en dedal para la extracción del aceite.
77
Anexo 7: Equipo Soxhlet empleado para la extracción del aceite de borra de café.
Anexo 8: Extracción de aceite de borra de café.
78
Anexo 9: Aceite resultante de la primera extracción.
Anexo 10: Espectrofotómetro UV- Vis 1700 empleado para el la cuantificación de
flavonoides.
79
Anexo 11: Solvente: Metanol, Estándar: Quercetina y Extracto metanolico de la muestra
empleado para la cuantificación de flavonoides.
80
Anexo 12: Informe de resultados de análisis del perfil de ácidos grasos de borra de café.
81
Anexo 13: Informe de resultados del análisis de perfil de ácidos grasos de borra de café.
82
Anexo 14: Informe de resultados de cuantificación de cafeína.
