UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA

LA MOLINA

ESCUELA DE POST-GRADO

MAESTRIA EN TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

“CAPACIDAD ANTIOXIDANTE Y COMPUESTOS BIOACTIVOS DE UN

FILTRANTE DE CINCO HIERBAS AROMÁTICAS Y ESTEVIOSIDO (Stevia

rebaudina B)”

Presentado por:

NOHEMÍ DEL CARMEN JUMBO BENÍTEZ

TESIS PARA OPTAR EL GRADO DE:

MAGISTER SCIENTIAE EN TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS

Lima – Perú

2012

DEDICATORIA

A Dios, por estar conmigo y guiarme en cada paso que doy, a mis queridos padres: Rosita

y Manuel, a mis apreciados hermanos: Duval, Consuelo, Hna Amanda, Jorge y Guido por

su constante apoyo y amor incondicional hacia mi

A mis amigos María Elena, Michael, Cristina, Sandra y Jonattan por brindarme su

confianza, tiempo y paciencia y haber podido compartir hermosos momentos inolvidables

AGRADECIMIENTO

El paso de estos dos años en la Universidad Agraria la Molina me ha dado la oportunidad

de vivir muchos momentos dignos de recordar. Casi siempre estos momentos van

asociados al recuerdo de personas que no hacen indiferente el paso del tiempo. Por esta

razón son muchos los agradecimientos que he de nombrar:

En primer lugar agradezco a la Secretaria Nacional de Educación Superior Ciencia y

Tecnología (SENESCYT) por la concesión de una beca de Formación de Personal que me

ha permitido realizar este Trabajo que aquí se presenta.

Deseo agradecer de manera especial al Dr. Américo Guevara P. por la dirección en el

trabajo de investigación por su amistad, apoyo y por la confianza depositada en mi durante

el desarrollo de este trabajo.

A los miembros del Comité Consejero Mg. Sc Gloria Pascual, Mg. Sc. Miguel Araujo V.y

Mg.Sc. Eduardo Morales gracias por su tiempo y colaboración a lo largo de esta

investigación

También quiero agradecer a mis compañeros de grupo que encontré desde mi primer día

de llegar a las aulas y gracias a los cuales lo desconocido se hizo apasionante. Mª Elena, tú

y tu gran capacidad, de verdad gracias amiga por tu ayuda y apoyo, a Cristina por

compartir hermosos momentos inolvidables, a Jonattan que siempre tenía la respuesta a

muestras dudas y quien siempre estaba dispuesto a ayudarmos.

Por supuesto no me olvido del resto de compañeros de los que también guardo mis mejores

recuerdos. Sandra, Anita, Margarita, Mabel, Karina Karla, Juan Víctor y Sarita por haber

podido compartir momentos inolvidables dentro y fuera de la UNALM, gracias por su

amistad. Siempre echaremos unas risas cuando recordemos lo que hemos vivido.

A mis amigos de la Universidad Nacional de Loja de manera especial a Teresita por su

constante ayuda, a Deicy, Natacha y Rodrigo por haber hecho un bonito equipo de trabajo

en la AARNR UNL

“CAPACIDAD ANTIOXIDANTE Y COMPUESTOS BIOACTIVOS DE UN

FILTRANTE DE CINCO HIERBAS AROMÁTICAS Y ESTEVIOSIDO (Stevia

rebaudina B)”

RESUMEN

Se estudió la variación de la capacidad antioxidante y compuestos fenólicos de hierbas

aromáticas durante el proceso para obtener un filtrante con esteviósido como edulcorante

natural y se encontró que las hierbas aromáticas aumentan su capacidad antioxidante

reportando en mM Trolox /100 g b.s.: la hierba luisa 2.049; 5.42 y 5.45, menta 4.847;

12.40 y 12.37, malva 1.011; 2.83 y 2.97, malva olorosa 5.354; 35.40 y 36.74, cola de

caballo 1.254; 4.01; 4.6; en las etapas de materia prima, secado y molienda

respectivamente; siendo la malva olorosa la que presentó el mayor contenido de capacidad

antioxidante. También se determinó que las hierbas aromáticas aumentan el contenido de

compuestos fenólicos durante el proceso de obtención del filtrante reportando en mg de

ácido gálico /100 g de muestra b.s: hierba luisa 1745.1; 2631.29 y 2706.48, menta 5601.42;

6989.91y 7063.26, malva 4058.79; 6038.63y 5881.26, malva olorosa 5150.44; 6669.02 y

6606.38, cola de caballo 645.68; 1017.08 y 1048.40; en las etapas de materia prima, secado

y molienda respectivamente; la menta fue la que presentó el mayor contenido de

compuestos fenólicos.

Se estableció que la mejor dosificación de esteviósido es aplicando 5% respecto a las

hierbas y que la mejor formulación del filtrante se obtiene si se mezcla 23.75% de hierba

luisa, 23.75% de menta, 9.5% de malva, 9.5% de malva olorosa y 28.5% de cola de

caballo; filtrante que reporto la siguiente composición físico-química: humedad 5.69 %,

proteínas 12.79%, grasa 2.39%, carbohidratos 48.3%, cenizas 14.01%, fibra 16.82%

compuestos fenólicos 2973.76 mg de ácido gálico /100 g de muestra b.s. y capacidad

antioxidante 7.34 mM Trolox /100 g b.s., el valor de monocapa molecular: 0,073 g de agua

/g b.s. correspondiente a una actividad de agua (aw) de 0.219

ANTIOXIDANT CAPACITY AND BIOACTIVE COMPOUNDS TO OBTAIN A

TEA SACHET WITH STEVIA (Stevia rebaudiana B) AS NATURAL SWEETENER”

Eng. Nohemí Jumbo Benítez1 Dr. Guevara P. Ammérico2

ABSTRACT

The variation in their contents of antioxidant capacities and bioactive compounds supplied

with aromatic plants subject to processing to obtain a tea sachet with stevia as natural

sweetener were investigated. The antioxidant plant expressed as mM Trolox equivalent per

100 g.d.m. were increasing on lemon grass 2.049, 5.42 and 5.45; mint 4.847, 12.40 and

12.37; common mallow 1.011, 2.83 and 2.97; apple geranium nut meg 5.354, 35.40 and

36.74; field horsetail 1.254, 4.01, 4.6 for dry material, dehydration, milling phases,

respectively. The apple geranium nut meg contain relatively higher antioxidant capacity.

Likewise, the aromatic plants increased the content of bioactive compounds during the

process of making bag sachets expressed as mg of gallic acid/100 g.d.w. sample; lemon

grass 1745.1, 2631.29 and 2706.48; mint 5601.42, 6989.91 and 7063.26; common mallow

4058.79, 6038.63 and 5881.26; apple geranium nut meg 5150.44, 6669.02 and 6606.38,

field horsetail 645.68; 1017.08 and 1048.40 for raw material, dehydration and milling,

respectively. The mint contains a higher content of phenolic compounds.

The better dosage with stevia as natural sweetener is 5% in relation to herbs and the better

formulation for making bag sachet is obtained mixing 25% lemon grass, 20% mint, 10%

common mallow, 10% apple geranium nut meg and 30% field horsetail. The bag sachet

show the following physicochemical composition: 5.69% humidity, 12.79% proteins,

2.39% fat, 48.3% carbohydrate, 14.01% ash, 16.82% fiber, phenolic compound with

2973.76 mg of gallic acid/100 g.d.w. sample and antioxidant capacity of 7.34 mM

Trolox/100 g.d.w. the value of molecular monolayer: 0,0603 g water/g.d.w. corresponding

to water activity (aw) of 0.14. The irradiation applied to infusion lowering the antioxidant

capacity from 15.39 to 12.40 mmol Trolox/100 g.d.w. and phenolic compound from

1967.92 to 1678.2 mg gallic acid/100 g.d.w.

INDICE GENERAL

Pág.

RESUMEN

I. INTRODUCCIÓN 1

II. REVISIÓN DE LITERATURA 3

2.1. Hierbas Aromática 3

2.1.1. Cola de caballo 3

a) Origen y distribución geográfica 3

b) Clasificación taxonómica 3

c) Descripción botánica 3

d) Composición química 4

2.1.2. Malva 4

a) Origen y distribución geográfica 4

b) Clasificación taxonómica 4

c) Descripción botánica de la malva 5

d) Composición química 5

2.1.3. Hierba luisa 5

a) Origen y distribución geográfica 5

b) Clasificación taxonómica 5

c) Descripción botánica 6

d) Composición química

7

2.1.4. Malva olorosa 7

a) Origen y distribución geográfica 7

b) Clasificación taxonómica 7

c) Descripción botánica 8

d) Composición química 8

2.1.5. Menta 8

a) Origen y distribución geográfica 8

b) Clasificación taxonómica 9

c) Descripción botánica 9

d) Composición química 9

2.2. Edulcorante 10

2.2.1. Generalidades 10

2.2.1.1.Poder edulcorante 10

2.2.1.2.Composición 12

2.2.1.3.Toxicidad de la estevia y del esteviósido 12

2.3. Capacidad antioxidante compuestos fenólicos 12

2.3.1 Capacidad antioxidante 12

2.3.2 Compuestos fenólicos 13

2.3.3 Compuestos fenólicos y su efecto en la salud 15

2.4. Procesos de extracción 15

2.4.1. Extracción de compuestos fenólicos 15

2.4.2. Extracción sólido liquido 16

2.4.3. Factores que influyen en el proceso de extracción sólido líquido 16

2.5 Filtrantes 18

2.5.1 Infusión 19

2.6 Secado 20

2.6.1Definición 22

2.6.1.1. Aspectos generales sobre secado 20

2.6.1.2. Periodos de secado 21

2.6.1.3. Temperatura de secado 21

2.6.1.4. Influencia del secado en el producto

2.7 Irradiación de alimentos 22

2.7.1 Fundamento de la irradiación de alimentos 22

2.7.2 Ventajas y desventajas de la irradiación de alimentos 22

2.7.3 Aplicación de la irradiación en alimentos alimentos 23

2.8. Isoterma de adsorción 25

2.8.1 Métodos de determinación de la isoterma de sorción de humedad 27

2.8.1.1 Cálculo de monocapa 27

2.8.1.2 Modelo de GAB 27

2.9 Evaluación Sensorial 29

2.9.1 Definición e importancia 29

2.9.2 Métodos de Evaluación Sensorial 29

2.9.3 Análisis estadístico de los datos sensoriales 31

2.9.3.1 Datos de forma rating 31

2.9.3.2 Datos groceros (Rank) 31

III. MATERIALES Y MÉTODOS 32

3.1 lugar de ejecución 32

3.2 Materiales 32

3.2.1 Materia Prima 32

3.2.2 Reactivos 32

3.2.3 Material de Vidrio 32

3.2.4 Equipos 34

3.2.5. Otros 33

3.3 Métodos de análisis 34

3.3.1 Análisis físico- químicos 34

3.3.2 Análisis microbiológico 34

3.3.3 Cuantificación de compuestos fenólicos 34

3.3.4 Capacidad antioxidante 35

3.3.5 Determinación de la isoterma de adsorción 38

3.4 Análisis sensorial y estadístico 39

A. Evaluación sensorial 39

A.1. Para decidir la mejor mezcla de hierbas aromáticas 39

A2. Para decir la mejor dosificación de esteviósido 39

B. Evaluación estadística 40

B.1. Para decidir la mejor mezcla de hierbas aromáticas 40

B.2. Para decidir la mejor dosificación de esteviósido 40

B.3. Determinación de la variación por etapas 40

3.5. Metodología experimental 40

3.5.1. Descripción de las operaciones para obtener el filtrante de

hierbas aromáticas 40

3.5.2. Parte experimental 44

a) Materia prima 44

b) Secado 45

c) Triturado y tamizado 45

d) Estandarizado mezclado 45

d1.Obtención de la mejor mezcla de hierbas aromáticas45 45

d.2. Obtención de la mejor dosificación de esteviósido 45

e) Irradiación 47

f) Evaluación de la variabilidad de compuestos fenólicos y capacidad

antioxidante por efectos del proceso 47

g) Caracterización de la mezcla final 47

IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 48

4.1. Caracterización de la materia prima 49

4.2. Secado 50

4.3. Molienda 51

4.4. Determinación de la mejor combinación de hierbas para obtener el filtrante 52

4.5. Determinación de la mejor dosificación de esteviósido como edulcorante 54

4.6. Irradiación 55

4.7 Variabilidad de compuestos fenólicos y capacidad antioxidante por efecto del

proceso de secado y molienda del filtrante de hierbas aromáticas 55

4.7.1 Compuestos fenólicos 56

4.6.1. Capacidad antioxidante 58

4.8 Caracterización del producto final 59

4.8.1. Análisis proximal 59

4.8.2. Análisis microbiológico 61

4.9 Isotermas de adsorción 61

V. CONCLUSIONES 63

VI. RECOMENDACIONES 64

VII. BIBLIOGRAFÍA 65

VIII. ANEXOS 75

ÍNDICE DE CUADROS

N° CUADRO PÁG

Cuadro 1: Poder edulcorante de diferentes productos comerciales 11

Cuadro 2: Clasificación de compuestos fenólicos 14

Cuadro 3: Clasificación de los métodos y paneles de evaluación sensorial 30

Cuadro 4: Caracterización de materia prima 48

Cuadro 5: Determinación compuestos fenólicos y capacidad antioxidante en materia

Prima 49

Cuadro 6: Determinación compuestos fenólicos y capacidad antioxidante de hierbas

aromáticas posterior al secado 50

Cuadro 7: Determinación compuestos fenólicos y capacidad antioxidante de materia

prima en la etapa de molienda 52

Cuadro 8: Resultados de la evaluación sensorial con respecto al sabor 53

Cuadro 9: Resultados de la evaluación sensorial con respecto al aroma 53

Cuadro 10: Resultados de la evaluación sensorial con respecto al dulzor para encontrar

la mejor dosificación de esteviósido 54

Cuadro 11: Compuestos fenólicos y capacidad antioxidante del filtrante antes y después

de la irradiación 56

Cuadro 12: Análisis microbiológico del producto final antes y después de la irradiación 56

Cuadro 13: Composición físico-química del filtrante de hierbas aromáticas

y esteviósido 60

Cuadro 14: Análisis microbiológico del filtrante de hierbas aromáticas 61

INDICE DE FIGURAS

N° Figura TÍTULO Pág

Figura 1: Cola de caballo 4

Figura 2: Malva 5

Figura 3: Hierba luisa 7

Figura 4: Malva olorosa 8

Figura 5: Menta 9

Figura 6: Isoterma de equilibrio 26

Figura 7: Flujo de operaciones para la obtención del filtrante de hierbas aromáticas y

esteviósido 43

Figura 8: Esquema experimental para la obtención del filtrante de hierbas

aromáticas y esteviósido 46

Figura 9: Variabilidad de compuestos fenólicos de las hierbas en materia prima, secado y

molienda 57

Figura 10: Variabilidad de capacidad antioxidante de las hierbas en materia prima, secado

y molienda 58

Figura 11: Isoterma de adsorción del filtrante de hierbas aromáticas y esteviósido 62

Figura 12: Curva estándar de ácido gálico 76

Figura 13: Esquema de determinación de compuestos fenólicos 77

Figura 14: Curva estándar de trolox 79

Figura 15: Esquema de determinación capacidad antioxidante 80

ANEXOS

N° ANEXOS TÍTULO

Anexo 1: Curva estándar ácido gálico para el ensayo de compuestos fenólicos a 755 nn

Anexo 2: Curva estándar de trolox para el ensayo de abts (capacidad antioxidante) a 734

nm.

Anexo 3: Cartilla de evaluación sensorial mezcla de hierbas aromáticas

Anexo 4: Prueba de hedónica para escoger la mejor mezcla de hierbas

Anexo 5: Evaluación sensorial dosificación de esteviósido

Anexo 6: Prueba de hedónica para elegir la mejor dosificación de esteviósido

Anexo 7: Resultado del contenido de humedad de las cinco hierbas aromáticas

Anexo 8: Resultado del contenido de ceniza de las cinco hierbas aromáticas

Anexo 9: Resultados de la cuantificación del contenido de compuestos fenólicos por

etapas

Anexo 10: Resultados de la cuantificación del contenido de compuestos fenólicos por

etapas resultados de la cuantificación del contenido de capacidad antioxidante

por etapas

Anexo 11.a: Análisis de varianza de compuestos fenólicos por etapas: hierba luisa

Anexo 11.b: Análisis de varianza de compuestos fenólicos por etapas: menta

Anexo 11.c: Análisis de varianza de compuestos fenólicos por etapas: malva

Anexo11.d: Análisis de varianza de compuestos fenólicos por etapas: malva olorosa

Anexo11.e: Análisis de varianza de compuestos fenólicos por etapas: cola de caballo

Anexo 12.a: Análisis de varianza de capacidad antioxidante por etapas: hierba luisa

Anexo12.b: Análisis de varianza de capacidad antioxidante por etapas: menta

Anexo 12.c: Análisis de varianza de capacidad antioxidante por etapas: malva

Anexo 12.d: Análisis de varianza de capacidad antioxidante por etapas: malva olorosa

Anexo 12.e: Análisis de varianza de capacidad antioxidante por etapas: cola de caballo

Anexo13: Resultados de la cuantificación del contenido de compuestos fenólicos y

capacidad antioxidante del producto final antes y después de la irradiación

Anexo 14.a: Análisis de varianza de compuestos fenólicos del filtrante de hierbas

aromáticas y esteviósido sin y con irradiación

Anexo 14.b: Análisis de varianza de capacidad antioxidante por filtrante de hierbas

aromáticas y esteviósido sin y con irradiación

Anexo 15: Determinación de la isoterma de adsorción

Anexo 16: Determinación de los constantes de la ecuación de GAB por el método de

mínimos cuadrados