“ EXTRACCION Y CARA CTERIZACION DE ACEITE DE SACHA INCHI (Plukenetia (Plukenetia volubilis L.)” L.)” 1 Gloria Pascual Ch. Margarit a Mejía L.2 RESUMEN
Se evaluaron características, composición y extracción del aceite crudo de la semilla de sacha inchi (Plukenetia volubilis L.). La extracción del aceite se llevó a cabo por extracción mecánica y por solvente previamente con diferentes parámetros de tratamiento térmico. El contenido de aceite determinado en las semillas fue de 51.4%. La composición en ácidos grasos del aceite crudo determinada por cromatografía de gases reveló un alto grado de instauración (90.34%) destacándose el ácido linolénico (43.75%) seguido del ácido linoléico con 36.99%. Entre los ácidos grasos saturados el más significativo fue el ácido palmítico con 5.61%. Las características físicas y químicas mostraron ser similares a los de otros aceites vegetales comestibles. Su índice de refracción a 25°C fue 1.480125, densidad a 15oC de 0.929 g/cc y color 2.87 unidades rojo lovibond. El índice de acidez fue de 1.28 mg KOH/g grasa, índice de iodo de 189g de I/100g grasa y el índice de saponificación de 229.58 mg KOH/g grasa. Del análisis químico de la torta obtenida después de la extracción mecánica y extracción por solventes sobresalió el alto contenido proteico (59.13% en base seca). SUMMARY Were evaluated characteristics, composition and extraction of sacha inchi bean crude oil. Oil extraction was assayed by mechanic and solvent extraction. Different parameters of thermal pre-treatment to the extraction was needed. Oil conten of beans was 51.4%. Oil fatty acids composition determinated by gas chromatography revealed a high degree of insaturacion (90.34%), linolenic acid (43.75%) was remarked, and linoleic acid (36.99%). Another saturated fatty acids palmitic acid with 5.61%. Physical and chemical character stics were chuck word similar to another vegetable oils. The refraction index was 1.480125 (25°C), density 0.929 g/cc (15°C) and color 2.87 U. lovibond red. Acidity index was 1.277 mg KOH/g grasa, iodine index was 189g Iodo/ 100g fat, and unsaponificable index was 229.583 mg KOH/g fat. Chemical analysis of cake after mechanic and solvent extraction remarked high protein content (59.1307% matter dry).
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Profesora Auxiliar de la Facultad de Industrias Alimentarias. A limentarias. Jefe de Prácticas
INTRODUCCION El aceite es un alimento básico en la alimentación humana; el Perú es un país deficitario de materias primas oleaginosas, por lo que se ve en la necesidad de importar materia prima o aceite crudo. La soja domina el mercado de aceites y proteínas vegetales en el mundo. Esto se debe a sus características agronómicas favorables con proteínas de alta calidad para fabricación de alimentos para consumo animal, producción de aceite comestible de alta calidad y abastecimiento abundante a buen precio. Actualmente, se están realizando estudios para encontrar especies nativas de gran contenido de aceite, alta cantidad de proteínas en la torta, y producción factible y rentable. Una de estas especies nativas que podría ser utilizada como materia prima oleaginosa es el sacha inchi. Esta semilla contiene altas cantidades de aceite (54%) y relativamente alto contenido proteico (27%) (Hamaker et.al., 1992). El sacha inchi es una planta de amplia distribución en la amazonía peruana, de antiguo y actual uso alimentario por la población rural nativa y mestiza. Está distribuida en el trópico latinoamericano y en nuestro país se ha recolectado en Madre de Dios, Huánuco, San Martín, Ucayali, Iquitos, y áreas del estrecho amazónico (Valles,1995). Crece desde los 100 msnm. hasta 1500 msnm. Comúnmente se le encuentra en bordes de bosques secundarios (purmas), en cañaverales, sobre cercos vivos y como maleza en platanales y cultivos permanentes (Valles,1995). El sacha inchi es una planta rústica, crece en suelos ácidos y con alta concentración de aluminio. Prospera en «shapumbales» (Pterdium aquilinium) secos y húmedos, y en «cashueshales» (Imperata barsiliensis) (Valles, 1995). Nuestro territorio selvático favorece el crecimiento de esta planta, que por sus características es llamada a ser importante alternativa para suelos ácidos en los que se cultivó coca (Valles, 1995). García (1990) reportó los siguientes resultados con respecto a la composición química del sacha inchi: proteína 24.22%, humedad 5.63%, grasa 43.10%, carbohidratos 7.72% y ceniza 2.80%. Mehlembacher (1979) reportó los índices de iodo y de saponificación de las grasas y aceites naturales, asimismo reportó el contenido de materia insaponificable de algunas grasas y aceites. Los datos obtenidos por este autor se entregan en el cuadro 1 y 2.
Bernardini (1981) reportó los resultados de índice de refracción y peso específico de grasas y aceites, los datos obtenidos por este autor, se entregan en el cuadro 3.
El porcentaje de aceite de sacha inchi comparado con otras semillas como el maní 45% y el girasol 48% es el de mas alto contenido en aceite (Hamaker et. al. 1992). Hamaker et al (1992) reportó la composición en ácidos grasos de algunas semillas oleaginosas,
El fomento de la siembra del sacha inchi iniciaría las bases de agroindustrias alimentarias en la selva peruana, en el desarrollo e implementación de unidades de transformación primaria. Este trabajo pretende evaluar las características fisicoquímicas y la calidad del aceite obtenido a partir de la semilla de sacha inchi, así como, determinar los parámetros de extracción de aceite. MATERIALES Y METODOS Los ensayos experimentales se llevaron a cabo en las instalaciones de los Laboratorios de Análisis de Alimentos e Instrumentación de la Facultad de Industrias Alimentarias de la Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima y en el Laboratorio de Química del Instituto Tecnológico Pesquero del Perú (ITP). MATERIA PRIMA Se trabajó con semillas de sacha inchi (Plukenetia volubilis. L) procedentes del cultivo de la estación experimental del Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria del Perú (INIA) localizada en Pucallpa. MATERIALES Y EQUIPOS Materiales a. Para la extracción de aceite, se emplearon los siguientes materiales: Tableros de corte y mesa de trabajo, tamices Retsch de cobre de diámetros de 1.2-1.4 mm, pirex, baguetas, matraz kitasato de 1000ml para filtración de vacío, papel filtro Wathman N° 2, mortero, bolsas plásticas de polietileno.
b. Para las pruebas de laboratorio: Equipo Soxhlet de laboratorio, balones Kjeldahl de 100ml, embudos de porcelana, pirex, fiolas de 100ml, matraces tipo Erlenmeyer de 250 ml, pipetas graduadas de 5, 10 y 20 ml, pipetas volumétricas de 1, 2 y 25 ml, buretas, probetas volumétricas, papel aluminio. Equipos a. Para la extracción de aceite: Prensa Universal marca Soiltest Evaston. Capacidad: 1 kg. Voltios: 220. Presión max.: 15000 kg-f. Centrífuga marca Chriss Ujoo-145. Voltios: 220. Velocidad máxima: 4000 rpm. Capacidad: 40 ml. (10 ml/tubo). Balanza marca Penn Scale MFG.Coing. Capacidad: 9 kg. Philadelphia. PA. Estufa digital marca BRE-M. Electric Stabil - Term. Capacidad: 5 bandejas. Tº max: 200ºC.Voltios:220. Molino de martillo fijo marca Fagomin.220 voltios, 6.6 HP, velocidad 1745 rpm. b. Para las pruebas de laboratorio: Prensa hidraúlica marca Apex. Presión máxima: 700kg/cm2. Capacidad: 1 kg. Balanza eléctrica marca And, modelo FR-300 MK II. Capacidad : 310 g. d = 0.1 mg. Voltios :110v. Espectrofotómetro marca Perkin - Elmer, modelo 35.OA/100%T. Voltios:110. Cromatógrafo de gases marca Hitachi, modelo 163, Japón. Equipo de destilación de nitrógeno semimicrokjeldahl. Mufla, marca Yamoto, modelo FM-21, rango de temperatura de 0 - 1000ºC. METODOS ANALITICOS DE CONTROL De la materia prima y torta Las semillas de sacha inchi y la torta residual fueron sometidos a los siguientes análisis: Humedad (método AOCS-94 Cde 13a-63) Proteína total (método AOCS-94 Ba 4-38) Fibra cruda (método AOCS-94 Ba 6-61) Grasa total (método AOCS-94 Ba 3-38) Ceniza (método AOCS-94 Ba 5-4) Carbohidratos (por diferencia) Energía-Kcal/100 (cálculo) Del aceite extraído Para el análisis del aceite obtenido se utilizaron los siguientes métodos: Humedad (método AOAC-90 965-33) Índice de acidez (método AOCS-94 Cd 3a-63) Índice de Iodo (método AOAC-90 920-159) Índice de peróxido (método AOAC-90 965-33) Índice de saponificación (método AOAC-90 920-160) Índice de refracción (método AOAC-90 921- 08-c) Densidad (método AOAC-90 920-212)
Color (método AOCS-94 Td 2a-64) Materia insaponificable (método AOAC-90 933-08) Viscosidad (método AOCS-94 Tq 1a-64) Ácidos grasos (método AOAC-90 956-04) METODOLOGIA EXPERIMENTAL La Figura 1 muestra el esquema seguido en la presente investigación. A continuación se describe las principales operaciones: Pesado. Se realizó de manera manual, recepcionando las muestras en bolsas plásticas de polietileno. Descascarado. Se realizó dando un pequeño golpe en la semilla en un mortero de forma manual. Selección. Se realizó de manera manual, tomando las almendras en buen estado. Triturado. Se utilizó para ello un molino de martillos fijos. La finalidad de esta operación fue reducir el tamaño de partículas. Tamizado. Esta operación se realizó manualmente, luego del cual se seleccionó el tamaño de partícula de 0.8-1.0 mm. Tratamiento Térmico. Se empleó una estufa, a temperaturas de 95 y 105ºC, por un tiempo variable de 15 y 30 minutos, permitiendo de esta manera que el aceite presente en la muestra se fluidice. Se realizó un control de humedad final en la materia prima. Prensado. Para cada ensayo de extracción se emplearon 500g de muestra; el número total de ensayos fueron 4, ya que se trabajó con un solo tamaño de partícula (0.8-1.0mm) pero a cuatro niveles de humedad, relacionado éste por el tiempo y temperatura de exposición de la almendra al calor en el tratamiento térmico. Cada uno de los ensayos fue realizado por triplicado para obtener resultados significativos. Se sometió a la materia prima a la presión de 100kg/ cm2. Extracción por solventes. Esta operación se llevó a cabo por inmersión, utilizando como solvente hexano y a temperatura ambiente por 10 horas. Siendo el objetivo de esta operación obtener la máxima extracción de aceite de la torta residual. Caracterización. Se realizaron los análisis físico - químicos correspondientes al aceite crudo según se indica en los métodos analíticos de control.
RESULTADOS Y DISCUSIONES DE LA MATERIA PRIMA En el cuadro 5, se muestra las características físicas de la semilla y almendra del sacha inchi.
Con respecto al cuadro 5, se deduce que la almendra de sacha inchi, tiene un peso variable entre 0.771 y 0.774 gramos, espesor entre 7.7 a 8.3 mm, diámetro entre 14.8 y
15.2 mm. Fantástico (1984), menciona que el tamaño de la semilla de los frutos es muy variable y característica de la variedad, clima, suelo, cultivo entre otros. La semilla de sacha inchi utilizada coincide con lo que menciona Valles (1995), que las semillas de sacha inchi son de color marrón oscuro, ovales de 1.5 - 2.0 cm. de diámetro, ligeramente abultadas en el centro y aplastadas en los bordes. El cuadro 6, muestra la composición química de la materia prima.
Observando el cuadro 6, y comparando con los datos reportados por García (1990), se aprecia que existe en los resultados diferencias poco significativas que se explican debido al almacenamiento de las semillas, y su tratamiento post -cosecha; salvo en el componente grasa que posee una cantidad mayor. Se puede apreciar el alto contenido en aceite determinado en las semilla de sacha inchi de aproximadamente 54.90% en base seca, clasificándola como semilla oleaginosa de alto contenido en aceite (Bailey, 1961). INFLUENCIA DEL TRATAMIENTO TERMICO EN LA EXTRACCION DE ACEITE El cuadro 7, muestra los efectos de las diferentes temperaturas en la extracción mecánica de aceite de sacha inchi.
En la aplicación de temperaturas altas a la masa de semilla de sacha inchi, se observa un aumento progresivo conforme aumenta la temperatura y el tiempo de calentamiento. Bernardini (1981), explica la influencia del tratamiento térmico en la extracción de aceite basado en que las gotitas de aceite, de dimensiones ultramicroscópicas que están repartidas en la masa de la semilla, por efecto de la elevación de la temperatura se unen entre ellas para originar gotitas más grandes, que salen más fácilmente de la masa de la semilla.
Además, el aceite que está contenido en estado de emulsión con las proteínas, al calentarse origina la desnaturalización de las proteínas con la consiguiente rotura de la emulsión y, por tanto, la separación del aceite. En la extracción por solventes que se realizó a las tortas, se obtuvo un promedio en rendimiento de 21.2% de aceite del total de la almendra de sacha inchi. ANÁLISIS ESTADÍSTICO EN LA EXTRACCION DE ACEITE Con un nivel de significancia del 5% para el análisis estadístico fue aplicado el experimento factorial 2A2B con un diseño completamente ramdonizado a la extracción de aceite de sacha inchi. Se determinó que el mejor rendimiento en el proceso se obtendrá si se aplica un tratamiento térmico a 105°C por 30min. En el cuadro 8 se aprecia el esquema del experimento factorial. * A = Tiempo de tratamiento térmico a1= 15 min. a2= 30 min. * B = Temperatura de tratamiento térmico b1= 95ºC b2= 105ºC
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL ACEITE CRUDO DE SACHA INCHI El aceite obtenido presentó un color amarillo pálido y un aroma poco fuerte a sacha inchi. En el cuadro 9, se muestran los resultados de los análisis realizados al aceite crudo de sacha inchi. El aceite crudo obtenido es de color amarillo claro con medidas espectrofotométricas de 2.86783u. equivalentes a unidades de color rojo lovibond, medido a temperatura ambiente
El índice de iodo 189(g de iodo/100g de grasa) encontrado en el aceite de sacha inchi crudo como refinado se acerca al valor del índice de aceites marinos, como el de la sardina 189-193 (g de I/g grasa) reportado por Mehlembacher (1979). Este índice se explica por la alta insaturación del aceite de sacha inchi, pues como se observa en el cuadro 10, tiene una alta cantidad de ácidos grasos polinsaturados. Debido a su alto índice de iodo, este aceite tiene propiedades secantes. El índice de saponificación del aceite de sacha inchi es de 229.583 mg. KOH/ g. grasa, y está relacionado con el peso molecular medio de la grasa. Según el cuadro 3, donde se muestra índices de refracción y peso específico de algunas grasas y aceites, el aceite de sacha inchi contiene ligeramente un alto índice de refracción (1.48) en comparación a los diferentes aceites y grasas. Bailey (1961) dice que los índices de refracción tanto de grasas como de ácidos grasos, aumentan conforme aumenta la longitud de las cadenas de hidrocarburos y el número de enlaces dobles de las cadenas, lo que podría indicar que el aceite de sacha inchi es altamente insaturado y que existe gran cantidad de cadenas de ácidos grasos largos, esto se corrobora con los resultados encontrados en la composición de ácidos grasos, cuadro 10, donde se muestra que el aceite tiene una alta cantidad de ácido linolénico en su composición. El peso específico del aceite de sacha inchi que es de 0.92947. Mehlembacher (1979), menciona que el peso específico está relacionado con el índice de iodo y el índice de saponificación, lo que nos demuestra que este parámetro debe ser relativamente alto. El índice de acidez obtenido para el aceite de sacha inchi, fue de 1.277 mg de KOH/g de aceite. El índice de peróxido es de gran importancia y de interés práctico para el reconocimiento del comienzo y progreso de la descomposición autooxidativa y con ello, las posibilidades
de tratamiento y predecir la capacidad de conservación o estabilidad de las grasas (Mehlembacher, 1979). En el Codex alimentarios de 1992, se acepta un índice de peróxido máximo de 10 miliequivalentes de oxígeno activo por Kg de aceite, en este aceite se puede observar que el nivel de rancidez, es bajo, a pesar de la alta insaturación. La materia insaponificable del aceite de sacha inchi fue de 0.2-0.3% valor relativamente más bajo que otros aceites (ver cuadro 2). Según Mehlembacher (1979), éste parámetro incluye los más altos alcoholes alifáticos, esteroles, pigmentos e hidrocarburos. Normalmente, todas las grasas contienen materia insaponificable, que se encuentra en las grasas y aceites comunes, tanto animales como vegetales, en cantidades del 1 al 2%, o menos (Mehlembacher,1979). COMPOSICION EN ACIDOS GRASOS DEL ACEITE DE SACHA INCHI Según el cuadro 10, el total de ácidos grasos saturados asciende a solo el 9.08% destacándose el ácido palmítico con un 5.6%. El total de ácidos grasos insaturados es de 90.34%, destacándose el ácido linolénico con un 43.75% y en segundo lugar el ácido linoléico con un 36.99% valores que demuestran que el aceite que estudiamos es altamente insaturado y por lo tanto es factible en la industrialización de aceites comestibles. En general, por su alto grado de insaturación es posible concluir que el aceite de sacha inchi sería una buena fuente potencial de aceite comestible. Por la alta cantidad de ácido linolénico, el aceite de sacha inchi pertenece al grupo de los ácidos linolénicos. Las grasas de este grupo contienen cantidades sustanciales de ácido linolénico; entre ellas están los aceites de soja, germen de trigo, linaza, cáñamo y perilla (Bernardini, 1981). Actualmente, la industria aceitera busca encontrar un aceite con una cantidad mínima de ácidos grasos saturados, por ello la alta industrialización del aceite de soja y de girasol. El problema del aceite de sacha inchi es ser altamente insaturado y así es más factible a la oxidación. Esto llevará a la industria a utilizar el aceite y en el proceso de refinación, realizar una hidrogenación selectiva a nivel de ácido linolénico, llevándolo a ácido linoléico, tal como se realiza para el caso del aceite de soja, y aplicar antioxidantes naturales para su conservación. El ácido oleico es el ácido graso más ampliamente distribuido, se encuentra en todos los aceites o grasas. Es el principal componente de la mayor parte de los aceites vegetales líquidos alcanzando el 20% o más del total de los ácidos grasos. En los aceites vegetales el ácido oléico está invariablemente asociado al ácido linoléico. En los aceites vegetales poco insaturados, tales como soja, linaza, perilla, etc., hay más ácido linoléico que oleico. El ácido linolénico se encuentra en cantidades variables en algunos de los aceites vegetales más insaturados constituyendo muchas veces el 40% o más del total de ácidos grasos (Bailey, 1961). Braverman (1981), menciona que la importancia de los ácidos grasos polinsaturados es que cumplen ciertas funciones fisiológicas importantes, pero como no pueden sintetizarse en el cuerpo con suficiente rapidez deben de suministrarse en los alimentos.
ANÁLISIS DE LA TORTA La torta obtenida después del proceso de extracción del aceite de sacha inchi, contiene alta cantidad de proteína (59.1307%) y grasa (6.9305%) en base seca, y surge como alternativa de la torta de soja, pues la actividad avícola y pecuaria importa aproximadamente cien mil toneladas de torta de soja al año. Valles (1995), menciona que actualmente se están formulando mezclas nutritivas de sacha inchi con maíz amarillo duro, arroz, plátano, yuca, harinas para fideos y leche y derivados lácteos para consumo humano. Los resultados del análisis de la torta se muestran en el cuadro 11.
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CONCLUSIONES 1. La semilla de sacha inchi proveniente de la ciudad de Pucallpa, posee alto rendimiento en contenido de aceite (51.4%). 2. El proceso adecuado para la extracción de aceite de sacha inchi fue: pesado, selección, triturado, descascarado, secado (60º C-9% humedad), tamizado, tratamiento térmico, prensado y extracción por solventes, y filtrado. 3. En la extracción mecánica, el tratamiento térmico más adecuado se realizó empleando una temperatura de 105ºC y un tiempo de 30 minutos. 4. Durante la extracción por solvente en la torta se obtuvo un rendimiento de 21.2% de aceite. 5. La torta de sacha inchi contiene un alto porcentaje de proteína (58.7197%) con un contenido de humedad de 0.695%. RECOMENDACIONES 1. Extender el cultivo de sacha inchi por su alto contenido en aceite y proteína. 2. Estudiar y evaluar parámetros de refinación en el aceite crudo de sacha inchi para su posterior industrialización. 3. Debido al alto porcentaje de proteína (59.1307%- b.s) en la torta de sacha inchi se recomienda realizar estudios para formular y elaborar alimentos balanceados para consumo animal y/o consumo humano. BIBLIOGRAFÍA A.O.A.C.1990. Manual of Official Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemists. Vol 2. Fivetenth editios. USA. A.O.C.S.1994. Manual of Official Tentativa Analitical Methods of the American Oil Chemits Society. BAILEY, 1961. Aceites y grasas industriales. Editorial Reverté. Barcelona. P.122-153. BERNARDINI, 1981. Tecnología de aceites y grasa. Editorial Alhambra. S.A. Madrid. p. 234-239. BRAVERMAN, 1993. Bioquímica de los alimentos. Editorial Alhambra S.A. Madrid. p. 189201. CALZADA. J, 1982. Métodos estadísticos para la investigación. Cuarta edición. Editorial Milagros S.A. Lima. P.102-107,286-308. GARCÍA. H, 1992. Resumen de investigaciones apoyadas por Fundeagro 1988-1992. Tomo I. Proyecto de transformación de la tecnología agropecuaria. TTA. Lima. P.61-63
HAMAKER, E, VALLES, C; GILMAN, R; HARDMEIER, R; CLARK, D; GARCIA, H; GONZALES, A.; RODRIGUEZ, T.; LESCANO, M.1992. Aminoacid and Fatty Acid Profil of the Inca Peanut (Plukenetia volubilis.L). American association of cereal chemist. Note, Vol.69.N°4. p. 461- 465. HARDMEIER. R, 1991. Resumen de investigaciones apoyadas por Fundeagro 19881992. Tomo I. Proyecto de transformación de la tecnología agropecuaria. TTA. Lima. P.25-26. MEHLEMBACHER, 1979. Análisis de grasas y aceites. Ediciones Urmo. Bilbao. P.119241,590-594. OMS. 1992.Codex Alimentarius - Grasas y Aceites y Productos derivados. Segunda edición. Vol.8. Organización de las Naciones Unidas para la agricultura y alimentación. Programa conjunto FAO/OMS sobre normas alimentarias. P.3-17. PANTÁSTICO, 1984. Fisiología de la Post-recolección de manejo y utilización de frutas y hortalizas tropicales y subtropicales. Editorial Continental. México, D.F. p.85. VALLES. C, 1995. Investigador agrario. Profesor asociado de la Facultad de Agrónoma de la Universidad Nacional de San Martín-Tarapoto (UNSM). Investigador de la especie Plukenetia. Entrevista personal
