2014
EXTRACCIÓ N DE PECTINA D O CE CE N T E
: L I C . E L F E R O RL R L A N D O O B I S PO PO G A V I N O
Alumnos:
ALOR CANALES, PATRICIA DIAZ VILLANUEVA, ANAIS ESTULA SOLARI, CINDY LIVIAS CALDERON, EDER LLATA TELLO, LILIANA MAGUIÑO ECHAJALLA, ANGELICA MEZA TOLENTINO, HELEN SALINAS PATRICIO, GUISEL TRUJILLO ARROYO, JUNIOR
PRÁCTICA Nª 1: EXTRACCION DE PECTINA A PARTIRDE LA MANZANA Universidad nacional José Faustino Sánchez Carrión
EXTRACCIÓN DE PECTINA
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INTRODUCCION
EXTRACCION DE PECTINA
I.
INTRODUCCIÓN
La pectina es una sustancia de origen vegetal, presente en las plantas, principalmente en sus frutos; su característica principal es ser un gelificante natural. Las pectinas son hidrocoloides que en solución acuosa presentan propiedades espesantes, estabilizantes y sobre todo gelificantes; son insolubles en alcoholes y disolventes orgánicos corrientes, parcialmente solubles en jarabes ricos en azúcares . Las pectinas se obtienen de recursos vegetales que tienen un alto contenido de éstas, tales como En la presente investigación se empleó como manzanas, frutas cítricas, piña, guayaba dulce, tomate de árbol, maracuyá, remolacha etc. Durante el desarrollo y maduración de las frutas se efectúa el por hidrólisis, de estos compuestos para formar azúcares y ácidos y consecuentemente la cantidad y calidad de la pectina extraída dependerá, entre otras cosas de la edad y madurez sus fuentes.
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La extracción se basa en una hidrólisis, separación y recuperación de la pectina; la protopectina se hidroliza en medio ácido diluido, en caliente, removiendo así, no sólo la pectina, sino también, otros productos tales como polisacáridos neutros y gomas. El grado de esterificación final, depende la temperatura, del pH y de la duración del tratamiento ácido; pudiendo obtenerse pectinas fuertemente metiladas o pectinas débilmente madurez Metiladas.
II.
OBJETIVO
Conocer el proceso de extracción de la pectina a partir de la manzana.
Realizar un balance de materia para el proceso.
III.
FUNDAMENTO
EXTRACCIÓN DE PECTINA El impulso y Desarrollo de la Industria Alimentaría en nuestro País, se ve reflejada en las cifras de las exportaciones de mermeladas, yogurt y jaleas, en especial de tomate. El incremento del consumo de aditivos gelificantes como la pectina, es otro argumentó de esta afirmación. La pectina es un polisacárido constituido por unidades de ácido galacturónico, que posee propiedades coloidales. Todas las plantas contienen sustancias pépticas que en combinación con la celulosa son responsables de las propiedades estructurales de las frutas y vegetales. Se obtiene por la extracción acuosa de plantas comestibles, las fuentes más comunes comercialmente son las manzanas y las frutas cítricas. Como la pectina es uno de los constituyentes principales de la pared celular, éstas encuentra en el albedo o cáscaras de 2
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las frutas, por lo que el limón y la naranja contienen gran cantidad de esta sustancia, igualmente la maracuyá posee un porcentaje significativo de pectina. Según la fuente de obtención y del método de extracción varía el rendimiento, calidad y aplicabilidad de la pectina, porque su capacidad de formar geles está fuertemente relacionada con el tamaño de la cadena de ácidos galacturónicos y con el porcentaje de grupos carboxilos que se encuentren esterificados. La pectina también se usa en la industria láctea, farmacéutica, en la manufactura de cigarrillo, en la preparación de medios microbiológicos y en la alimentación animal. Existen frutos que contienen alto porcentaje de pectina como el melocotón, manzana, níspero, limón, naranja, cebolla, semilla de girasol, maracayá, etc. Las limas deben manipularse con cuidado, ya que son bastante más delicadas que sus parientes los limones. Pierden agua fácilmente, por lo que se secan con rapidez, arrugándose y perdiendo su jugosidad. Además tienen tendencia a amarillear si selas expone a la luz intensa, al tiempo que su sabor se altera y pierden su acidez característica. A temperatura ambiente se mantienen durante una semana aproximadamente en buenas condiciones. Para lograr aumentar su periodo de conservación se las debe guardar en el frigorífico. El zumo y la cáscara también se pueden congelar, mientras que la cáscara desecada o confitada se ha de conservaren un ambiente fresco y seco.
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Pectina Sus orígenes La pectina fue descubierta en 1890 cuando Vauquelin encontró en primer lugar una sustancia soluble de los zumos de fruta. El científico francés Braconnot continuó el trabajo de Vauquelin y encontró que "una sustancia ampliamente disponible de plantas vivas y ya observada en el pasado, tenia propiedades gelificantes cuando se le añadía acido a su solución". La llamó "pectina ácida" del griego "pectos" que significa sólido, coagulado. La pectina fue definida por Kertesz (1895) como los ácidos pectínicossolubles en agua de grado de metilación variado que son capaces de formargeles con azúcar y ácido bajo condiciones determinadas. Las especificaciones legales para pectinas están enunciadas internacionalmente. Las pectinas son una mezcla de polímeros ácidos y neutros muy ramificados. Constituyen el 30% del peso seco de la pared celular primaria de células vegetales. En presencia de aguas forman geles. Determinan la porosidad dela pared, y por tanto el grado de disponibilidad de los sustratos de las enzimas implicadas en las modificaciones de la misma. Las pectinas también proporcionan superficies cargadas que regulan el pH y el balance iónico. Las pectinas tienen tres dominios principales: homogalacturonanos, ramnogalacturonano I y ramnogalacturonano II.
Clasificación de las pectinas. Todas las sustancias pécticas son polímeros del ácido poligalacturónico y pueden ser diferenciados por el grado de sustitución de los grupos metilos que se encuentran esterificando los carboxilos de las pectinas. El grado de metoxilo es un término ampliamente utilizado en la industria. 4
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Realizaron una división de las pectinas en tres grupos dependiendo de su velocidad de gelificación.
Propiedades de la pectina La pectina es una sustancia que podemos encontrar en todas las frutas y en un gran número de vegetales, y que aporta a nuestro cuerpo grandes beneficios. La pectina se puede encontrar de dos maneras en los alimentos, de forma simple cuando se concentra en pequeñas cantidades, y en forma de gel cuando está en grandes dosis. La pectina simple no realiza ninguna función en nuestro organismo, mientras que en forma de gel es muy beneficiosa pues desempeña una función depurativa. La pectina está considerada por muchos especialistas como un tipo de fibra, y es que su función es idéntica a la de ésta, ya que no aporta ningún nutriente a nuestro cuerpo, pero se encarga de eliminar los residuos y toxinas que se encuentran en nuestro organismo. De ahí que la pectina sea un buen aliado para mantener nuestro cuerpo en perfectas condiciones. Pero no solamente la pectina actúa eliminando toxinas y sustancias nocivas del organismo, sino que tiene un papel importante en la eliminación del colesterol nocivo que se encuentra en nuestro organismo. Si la pectina no actuase de esta manera, los líquidos digestivos, una vez terminada la digestión, volverían a ser reabsorbidos por el organismo y los niveles de colesterol no disminuirían. Al ser expulsados al exterior a través de ella, nuestro cuerpo tiene que echar mano del colesterol que queda. Pará que la pectina actúe en nuestro cuerpo y sus efectos se noten es necesario ingerir cada día alimentos que la contengan en forma de gel. Algunos de ellos son las naranjas, la manzana, las uvas, zanahorias, castañas, membrillo... Muchas mermeladas 5
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contienen pectina pues se les añade de forma artificial a partir de la pulpa de naranjas y manzanas. Sea como sea debe ser un habitual de nuestra dieta.Propiedades físicas.
Peso molecular: El peso molecular de las pectinas varía de acuerdo a la materia prima, condiciones de extracción, y procedimientos de purificación. En base a viscosimetría, el peso molecular de las pectinas comerciales normalmente se encuentra dentro del rango de 50,000 a 150,000 daltons.
Pureza: Debe tener un mínimo del 78% de ácido anhidrourónico, así mismo debe estar libre de humedad y cenizas.
pH: Trazas de ácido mineral que contaminan las pectinas (derivadas de tratamiento de extracción y purificación) pueden afectar la concentración de iones hidrógeno en mayor magnitud de lo que afectaría la acidez titulable. La mayor parte de las cenizas que acompañan a las pectinas consisten de carbonatos alcalinos o bases. En general, una alta alcalinidad de cenizas acompaña a una baja acidez y viceversa. Más aún, cuando es tomado en cuenta el pH es notable la relación existente entre las tres propiedades. La alta alcalinidad-baja acidez acompaña a un pH alto, mientras que a una baja alcalinidad-alta acidez lo hace con un pH bajo. Esto es lo que se esperaría si la ceniza alcalina hubiera sido combinada en la pectina con una proporción de los grupos
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ácidos no esterificados; la relación entre los grupos ácidos libres y combinados gobernarían el pH de la solución en un cierto grado. El modo de preparación de las pectinas repercute directamente en la alcalinidad de las cenizas. Esto se observa más claramente si se toma en cuenta que cuando las pectinas son extraídas con agua (o con una solución muy débil de ácido) y se utiliza cloruro de sodio en vez de ácido clorhídrico para ayudar a la coagulación durante las ultimas etapas de la purificación, la proporción de constituyentes básicos es alta; mientras que cuando la extracción se realiza con una solución fuerte de ácido clorhídrico o se adiciona ácido en alguna etapa de la purificación, la alcalinidad de las cenizas es baja. Esto demuestra que no hay importancia significativa en la proporción de bases metálicas en las pectinas. La proporción encontrada es claramente dependiente de los métodos de extracción y purificación utilizados
Solubilidad: La pectina debe ser soluble en 20 partes de agua y formar una solución coloidal opalescente, de fácil fluidez, ácida al papel tornasol e insoluble en alcohol o en alcohol diluido y en otros solventes orgánicos. La solubilidad de las pectinas aumenta con un incremento el grado de esterificación y con un decremento en su peso molecular. Si las pectinas son completamente esterificadas no son precipitadas por electrolitos, son estables en condiciones ligeramente ácidas, pero inestables en álcalis y ácidos fuertes. Mientras más insoluble.
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Propiedades Químicas Reactividad: Las sustancias pécticas son carbohidratos complejos ya que a diferencia de la gran mayoría de los polisacáridos, estas contienen grupos carboxilo que pueden estar protonados (COOH) a pHc3; en forma ionizada (COO - ) a pH>3, o como éster metílico (COOCH,); en cada caso las pectinas tienen diferente capacidad de interacción con los otros constituyentes de los alimentos, pero en el de los carboxilos ionizados son más reactivas.
Poder reductor: En este caso el poder reductor ayuda a decidir entre las hipótesis alternativas de estructuras de anillo o cadena. En el primer caso el poder reductor podría ser nulo en una pectina pura si las unidades son condensadas a través de los grupos aldehídicos de las unidades o debería ser muy alto si los grupos aldehídicos fueran expuestos por la condensación
EL GRADO DE ESTERIFICACIÓN Un factor importante que caracteriza las cadenas de pectina es el grado deesterificación (DE) de los grupos carbonilo de los residuos de ácido urónico conalcohol metílico. Las pectinas probablemente se forman inicialmente en formaaltamente esterificada, pero experimentan algo de desesterificación despuésde insertarse en la pared celular o lámina media. En general las pectinas del tejido tienen una gama de grados de esterificación que va del 60 a 90%. El grado de metilación tiene un papel importante en la firmeza y cohesión de los tejidos vegetales. 8
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Las pectinas están clasificadas como de alto metoxilo (HM) y de bajo metoxilo(LM), dependiendo del grado de esterificación. La separación entre HM y LM esarbitraria del 40 al 50% de DE.
LA GELIFICACIÓN DE LA PECTINA Desde el punto de vista de la tecnología alimentaría la propiedad mas importantede las pectinas es su aptitud para formar geles. Los geles consisten en moléculas poliméricas con enlaces entrecruzados para formar una red interconectada y tupida inmersa en un líquido. Las propiedades del gel son el resultado neto de interacciones complejas entre el soluto y el solvente. La influencia del agua como solvente, la naturaleza y magnitud de las fuerzas intermoleculares que mantiene la integridad del gel permiten tener una gran capacidad de retención de agua.
En resumen, las cualidades de la pectina que influyen en los caracteres del gel son: La longitud de la molécula péptica, Su grado de esterificación y La proporción entre los grupos hidrofóbicos e hidrofilicos.
La longitud de la molécula: condiciona la rigidez o firmeza del gel. A valores de longitud muy bajos una pectina no da geles, cualquiera que sea la dosis empleada y las restantes condiciones del medio.
El grado de metilación: contribuye por un lado a regular la velocidad degelificación y también es responsable de algunas propiedades organolépticas de los geles pectina-azúcar ácido que forman las pectinas de alto metóxilo.
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La proporción entre grupos hidrofóbicos e hidrofílicos: en la molécula de pectina determina la solubilidad de ésta. El grupo éster es menos hidrofílico que el grupo ácido y en consecuencia una pectina de alto metóxilo con un alto grado deesterificación gelifica a temperaturas más altas que otra con menor grado deesterificación. Esta diferencia se refleja en la clasificación de las pectinas enpectinas de gelificación rápida, normal o lenta
Los factores del medio más importante que influyen en la formación del gel son:
La temperatura
ElpH
Azúcar y otros solutos
Temperatura: Cuando se enfría una solución caliente que contiene pectina las energías térmicas de las moléculas decrecen y su tendencia a melificar aumenta. Cualquier sistema que contenga pectina, tiene un límite superior de temperatura por encima de la cual la gelificación nunca ocurrirá. Por debajo de esta temperatura crítica, las pectinas de bajo metóxilo melifican casi instantáneamente mientras que la gelificación de las de alto metóxilo depende del tiempo.
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OTRAS APLICACIONES DE LAPECTINA Además de las aplicaciones expuestas anteriormente, puede citarse otras que también son importantes en otros campos. ASÍ, se utilizapectina en:
Uso en odontología
Productos cosméticos
Manufactura de cigarrillos.
Medios de cultivo en microbiología.
Conservación del suelo.
Alimentación animal
La pectina es, en consecuencia, algo más que el "material que produce mermelada”. Es un
material versátil y sin peligro para la salud que se deriva de fuentes naturales y puede ciertamente pretender ser un aditivo alimentario
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MATERIALES, EQUIPOS Y MÉTODOS Materia Prima
Para esta práctica usaremos como materia primala manzana
Materiales
Ollas
cocina
Un termómetro.
Cuchillos.
Una tabla para picar.
Cintas ph
Equipos
Secador de Bandejas.
Balanza de Precisión.
Cocina.
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DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA OBTENCIÓN DE LA PECTINA MATERIA PRIMAPRIMA SELECCIÓN DE LAS CASCARAS SEPARACION DEL ALBEDO CORTE DEL ALBEDO T: 100°C
ALVEDO: AGUA (1:3) ALBEDO: AGUA ACIDULADA (1:3)
INACTIVACION DE ENZIMAS T: 20 minutos HIDROLISIS
PH: 2 t:50 minutos T:90 0c
FILTRACION
ETANOL AL96% P/P (80% RESPECTO AL FILTRADO)
CONCENTRACION Y PRECIPITACION FILTRACION SECADO
T:40°C T:12horas
MOLIENDA
TAMISADO
ALMACENAMIE 13
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RESULTADO: Cuadro de Balance Etapas
Materia movimiento (g) Entra
Gana
Pierde
sale
%OP
M.P
2500
-
-
2500
100
100
0
Selección
2500
-
500
2000
80
80
20
Troceado
2000
-
152
1848
92.2
73.92
7.8
Inactivación
1848
5544
-
7392
100
295.68
0
hidrolisis
7392
-
-
7392
100
295.68
0
filtración
7392
-
1511
5892
79.71
235.68
20.29
Concentración/prec.
5892
2000
-
7892
100
315.68
0
filtración
7892
-
486
7406
93.84
296.24
6.16
secado
7406
-
7347.78
58.22
0.78
2.32
99.22
molienda
58.22
-
2.32
55.9
96.02
2.23
3.98
tamizado
55.9
-
-
55.9
100
0.23
0
almacenamiento
55.9
-
-
55.9
100
0.23
0
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%PROC. %PERDIDA
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DISCUSIONES
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CONCLUSIONES
El método consta de la preparación de la materia prima la cual tiene cuatro operaciones: pesado, selección, lavado y picado; luego viene la inactivación enzimática, Hidrólisis Ácida, filtración, centrifugación, enfriado, precipitación con alcohol, filtración, secado, molido, envasado y almacenado.
Los resultados que se obtuvieron en la extracción de pectina no fueron
las
esperadas ocurrió un pardea miento porque se tornó de un color marrón después del secado, esto se debió a la utilización del albedo más la cascara porque la hidrolisis se tornó de un color marrón claro.
En el filtrado también hay pérdidas a pesar de que para filtrar se usó un tocuyo.
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RECOMENDACIONES
Para poder obtener resultados óptimos, se debe pelar la cascara y dejar libre el albedo para trabajarlo y tener un resultado de mejor calidad en cuanto a la estética porque ya no se tornarían de un color tan oscuro y sería mucho más apreciable.
Para el filtrado de sebe tener un filtro mucho más fino para tener menor perdida.
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BIBLIOGRAFÍA
Braverman J. B.S. 1967.- Introducción a la bioquímica de los alimentos.- Pectina.Editorial Acribia.- pags.
Calvet 1959.- Química general aplicada a la industria con prácticas de Laboratorio Vol. Pectinas.- pags 696 - 697
http://www.buenastareas.com/ensayos/Extraccion-De-Pectina-De-AlbuminaDe/2009474.html
http://www.slideshare.net/xilberferbeltranfernandez/extraccion-de-pectina
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