CARRERA DE INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA DE LOS RECURSOS NATURALES
DISEÑO Y ELABORACIÓN DE UNA BEBIDA ENERGIZANTE A BASE DE GUAYUSA ( I lex lex gua g uayu yusa sa )
Isabel Arico Vanessa Garzón Cristian Lema
Msc. Laura Huachi
Quito, enero de 2017 1
Contenido
1.
ANTECEDENTES .............................................................................................................. 4
2.
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... .............................................................................................................. 5
3.
JUSTIFICACIÓN ................................................................... ............................................................................................................... ............................................ 6
4.
....................................................................................................................... 7 OBJETIVOS ........................................................................................................................
Objetivo General: ........................................................................ .................................................................................................................... ............................................ 7 Objetivos específicos: .............................................................................................................. .............................................................................................................. 7 5.
........................................................................................................... ............................................. 8 MARCO TEÓRICO ..............................................................
5.1.
5.1.1.
................................................................................................... 8 Zonas de cultivo ...................................................................................................
5.1.2.
Tipo de árbol ........................................................................................................ ....................................................................................................... 8
5.1.3.
Tronco .......................................................... .................................................................................................................. ........................................................ 8
5.1.4.
.................................................................................................................... 8 Hojas .....................................................................................................................
5.1.5.
Flor ............................................................... ....................................................................................................................... ........................................................ 8
5.1.6.
Fruto ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... 8
5.2.
Propiedades fitoquímicas........................................................... ............................................................................................ ................................. 8
5.3.
Principios activos ............................................................ ......................................................................................................... ............................................. 9
5.3.1.
Cafeína ......................................................... ................................................................................................................. ........................................................ 9
5.3.2.
Teobromina ........................................................................................................ ....................................................................................................... 11
5.4. 5.
6.
Descripción botánica ........................................................................................ ................................................................................................... ........... 8
lex guayusa guayusa ................................................................... Aminoácidos presentes en I lex .................................................................. 11
................................................................................................ 12 USOS DE LA GUAYUSA .................................................................................................
5.1.
Usos medicinales de la guayusa ............................................................ ................................................................................ .................... 12
5.2.
Usos comerciales del género Ilex .......................................................... .............................................................................. .................... 12
.......................................................................................... 13 BEBIDAS ENERGIZANTES ...........................................................................................
6.1.
Composición general de las bebidas energizantes .................................................. 13
6.1.1.
Beneficios del consumo de bebidas energizantes e nergizantes ............................................ 13
Las bebidas energizantes generan un aporte de energía superior con una duración entre las dos y las seis horas tras su consumo, además de facilitar la hidratación. ............................ 13
6.1.2. 6.2.
............................................... 13 Peligros del consumo de bebidas energizantes ................................................
Las bebidas energizantes en las legislaciones alimentarias ................................... 14
7.
MERCADO ACTUAL ...................................................................................................... ..................................................................................................... 14
8.
CONCEPTOS .............................................................................................................. ................................................................................................................... ...... 15 8.1.
Extracto fluido foliar: ............................................................................................... ............................................................................................... 15
8.2.
Método de extracción alcohólica .............................................................................. .............................................................................. 15
8.3.
Percolación ................................................................................................................. ................................................................................................................. 16
8.4.
Rotavapor......................... ............................................................................................... .......................................................................................... .................... 16
8.5.
Cromatografía ........................................................................................................... 16 2
Contenido
1.
ANTECEDENTES .............................................................................................................. 4
2.
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... .............................................................................................................. 5
3.
JUSTIFICACIÓN ................................................................... ............................................................................................................... ............................................ 6
4.
....................................................................................................................... 7 OBJETIVOS ........................................................................................................................
Objetivo General: ........................................................................ .................................................................................................................... ............................................ 7 Objetivos específicos: .............................................................................................................. .............................................................................................................. 7 5.
........................................................................................................... ............................................. 8 MARCO TEÓRICO ..............................................................
5.1.
5.1.1.
................................................................................................... 8 Zonas de cultivo ...................................................................................................
5.1.2.
Tipo de árbol ........................................................................................................ ....................................................................................................... 8
5.1.3.
Tronco .......................................................... .................................................................................................................. ........................................................ 8
5.1.4.
.................................................................................................................... 8 Hojas .....................................................................................................................
5.1.5.
Flor ............................................................... ....................................................................................................................... ........................................................ 8
5.1.6.
Fruto ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... 8
5.2.
Propiedades fitoquímicas........................................................... ............................................................................................ ................................. 8
5.3.
Principios activos ............................................................ ......................................................................................................... ............................................. 9
5.3.1.
Cafeína ......................................................... ................................................................................................................. ........................................................ 9
5.3.2.
Teobromina ........................................................................................................ ....................................................................................................... 11
5.4. 5.
6.
Descripción botánica ........................................................................................ ................................................................................................... ........... 8
lex guayusa guayusa ................................................................... Aminoácidos presentes en I lex .................................................................. 11
................................................................................................ 12 USOS DE LA GUAYUSA .................................................................................................
5.1.
Usos medicinales de la guayusa ............................................................ ................................................................................ .................... 12
5.2.
Usos comerciales del género Ilex .......................................................... .............................................................................. .................... 12
.......................................................................................... 13 BEBIDAS ENERGIZANTES ...........................................................................................
6.1.
Composición general de las bebidas energizantes .................................................. 13
6.1.1.
Beneficios del consumo de bebidas energizantes e nergizantes ............................................ 13
Las bebidas energizantes generan un aporte de energía superior con una duración entre las dos y las seis horas tras su consumo, además de facilitar la hidratación. ............................ 13
6.1.2. 6.2.
............................................... 13 Peligros del consumo de bebidas energizantes ................................................
Las bebidas energizantes en las legislaciones alimentarias ................................... 14
7.
MERCADO ACTUAL ...................................................................................................... ..................................................................................................... 14
8.
CONCEPTOS .............................................................................................................. ................................................................................................................... ...... 15 8.1.
Extracto fluido foliar: ............................................................................................... ............................................................................................... 15
8.2.
Método de extracción alcohólica .............................................................................. .............................................................................. 15
8.3.
Percolación ................................................................................................................. ................................................................................................................. 16
8.4.
Rotavapor......................... ............................................................................................... .......................................................................................... .................... 16
8.5.
Cromatografía ........................................................................................................... 16 2
9.
METODOLOGÍA ................................................................................................................... 17
9.1.
Obtención de la materia vegetal ........................................................... ............................................................................... .................... 17
9.1.1.
Adquisición y selección .................................................................... ..................................................................................... ................. 17
9.1.2.
Secado ........................................................................................................... ................................................................................................................. ...... 17
9.1.3.
Molienda ....................................................................................................... ............................................................................................................. ...... 17
9.2.
Control de calidad de la droga vegetal (Guayusa) ................................................. 18
9.3.
Obtención del extracto alcohólico de guayusa ........................................................ ........................................................ 20
9.4.
Percolación ................................................................................................................. ................................................................................................................. 20
9.5.
Concentración............................................................................................................ ............................................................................................................ 21
9.6.
Control de calidad c alidad del extracto de guayusa ............................................................ ............................................................ 21
9.6.1. 10.
Determinación de características organolépticas ........................................... 21
ANÁLISIS DE MERCADO ..................................................................................... ..................................................................................... 23
10.1. Viabilidad económica ....................................................................................... ................................................................................................ ......... 23 10.1.1.
Valor actual neto (VAN) ................................................................................... 23
10.1.2.
Tasa interna de retorno (TIR) .......................................................................... ......................................................................... 24
10.2. Análisis de mercado .................................................................................................. .................................................................................................. 24 11.
ETIQUETADO Y CÓDIGO DE BARRAS ................................................................ 25
12.
.............................................................................. 26 RESULTADOS Y DISCUSIONES ..............................................................................
13.
BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................... .......................................................................................................... 29
14.
ANEXOS ................................................................... ........................................................................................................................ ..................................................... 31
3
1. ANTECEDENTES El consumo de bebidas energéticas ha incrementado considerablemente en los últimos años, ya que suelen ser bebidas útiles para dar cierta estimulación cuando el cuerpo y la mente se encuentran agotados y se precisa de un poco de energía. El consumo de estas bebidas artificiales suelen presentar ciertos riesgos para la salud del consumidor, por lo que es más recomendable el uso de productos naturales como plantas que contengan propiedades beneficiosas para el organismo y que sirvan de estimulantes y energizantes como es el caso de la Guayusa ( Ilex guayusa). El Ecuador, por su ubicación geográfica cuenta con una producción muy variada de cultivos andinos y amazónicos; entre ellos se encuentra la guayusa, que es una planta amazónica considerada sagrada y una fuente de vida para ciertas culturas existentes en nuestro país (Dueñas, y otros, 2013) ”, pues sus hojas contienen una gran variedad de propiedades energéticas y medicinales debido a sus diversos principios activos. “Se conoce que la infusión de guayusa es ingerida por las comunidades shuar” en horas
de la madrugada con el fin de limpiar el organismo de toxinas y luego de haber ingerido carne. Adicionalmente en las mujeres es destinada para evitar infecciones en el sistema reproductivo y para aquellas que hayan tenido un reciente alumbramiento son bañadas en el agua de guayusa, luego de los tres primeros días del parto, como productor de leche materna, así mismo es considerada como un ayudante para el incremento de la fertilidad de la mujer” (Carpintero & Salazar, 2014).
4
2. INTRODUCCIÓN “Las Bebidas Energéticas son bebidas analcohólicas, generalmente gasificadas,
compuestas básicamente por cafeína e hidratos de carbono, azúcares diversos de distinta velocidad de absorción, más otros ingredientes, como aminoácidos, vitaminas, minerales, extractos vegetales, acompañados de aditivos acidulantes, conservantes, saborizantes y colorantes” (Melgarejo, 2005).
El consumo de este tipo de bebidas ha incrementado considerablemente en los últimos años, ya que suelen ser bebidas útiles para dar cierta estimulación cuando el cuerpo y la mente se encuentran agotados y se precisa de un poco de energía. El consumo de estas bebidas artificiales suelen presentar ciertos riesgos para la salud del consumidor, por lo que es más recomendable el uso de productos naturales como plantas que contengan propiedades beneficiosas para el organismo y que sirvan de estimulantes y energizantes como es el caso de la Guayusa ( Ilex guayusa). El Ecuador, por su ubicación geográfica cuenta con una producción muy variada de cultivos andinos y amazónicos; entre ellos se encuentra la guayusa, que es una planta amazónica considerada sagrada y una fuente de vida para ciertas culturas existentes en nuestro país (Dueñas, y otros, 2013) ”, pues sus hojas contienen una gran variedad de propiedades energéticas y medicinales debido a sus diversos principios activos. En Suramérica es reconocida por su aporte energético y en algunos grupos indígenas le atribuyen propiedades medicinales, desde diurético y desintoxicante natural, hasta efectiva para problemas de fertilidad, como ya se mencionó anteriormente. A pesar de que son pocos los estudios científicos que se encuentran acerca de esta planta se ha reportado que desde un punto de vista energético, las hojas secas de la guayusa presentan un alto contenido de cafeína, teobromina y L-teanina, además de que posee todos los aminoácidos esenciales para el ser humano. En Ecuador la guayusa se encuentra en la región amazónica, y el 95% de la producción es dirigida a la exportación, ya que actualmente no se le ha dado un proceso agroindustrial a nivel nacional (GEC, 2014). El propósito de este proyecto es generar un mayor valor agregado a esta planta, aprovechando para ello sus propiedades nutritivas y de bienestar que se le imputan, gracias a su composición fisicoquímica.
5
3. JUSTIFICACIÓN Las bebidas energizantes en la actualidad han tomado un alto nivel de importancia para la sociedad que experimenta un agotamiento inoportuno en algún momento de la vida diaria, son bebidas que no poseen alcohol y son dotadas de determinados compuestos estimulantes que cumplen el objetivo de proporcionar energía al cuerpo para combatir el cansancio de la rutina diaria. La creciente tendencia en el consumo de bebidas energéticas se ve limitado por la actual oferta de productos elaborados con ingredientes artificiales que son los que afectan negativamente a la salud del consumidor. La Guayusa es una especie vegetal de gran distribución en toda la región amazónica ecuatoriana y su uso como estimulante es generalizado a lo largo de la misma, sus hojas contienen una gran variedad de propiedades energéticas, estimulantes; gracias a su contenido de cafeína, teobromina (estimulante que se encuentra en el chocolate) y Lteanina el cual es un ácido glutámico que posee el té verde que es el que incrementa las capacidades mentales, ayuda a agilizar la cura de úlceras y elimina la fatiga, también cuenta con propiedades medicinales debido a sus diversos principios activos, por ejemplo ayuda a la dilatación de vasos sanguíneos para mejorar la circulación en las personas, además posee los 15 aminoácidos esenciales para el ser humano, por lo tanto es ligeramente nutricional, tiene poder antioxidante, es rica en vitaminas y minerales y no contiene taninos. Generalmente la guayusa es utilizada para mejorar síntomas de fatiga y combatir el estrés. Esta especie vegetal es de gran importancia económica y cultural, cuyo uso es muy reducido y conlleva a que este cultivo autóctono pierda espacio productivo. De acuerdo con el plan del buen vivir lo que se busca es construir espacios de encuentro común y fortalecer la identidad nacional, las identidades diversas, la plurinacionalidad y la interculturalidad además de mejorar la calidad de vida de la población. Por lo tanto elaborar un producto propio en el país, que sea natural, efectivo y a la vez cuide la salud de los seres humanos puede ser una buena alternativa en el mercado ya que lo que se busca es beneficiar al consumidor y al mismo tiempo al fabricante debido a que es un producto rentable y de fácil acceso.
6
4. OBJETIVOS Objetivo General: Formular una bebida energizante saludable a base del extracto concentrado de
hojas de guayusa mediante un proceso biotecnológico.
Objetivos específicos:
Evaluar los principios activos de guayusa necesarios en la bebida energizante.
Analizar las características nutricionales de la guayusa.
Desarrollar el estudio de mercado y la viabilidad económica de la bebida energizante a base de guayusa
7
5. MARCO TEÓRICO 5.1.Descripción botánica 5.1.1. Zonas de cultivo Las regiones con mayor concentración de guayusa se encuentra en estado silvestre en las provincias de Amazonas, Cauca, Nariño y Risaralda en Colombia; Morona Santiago, Napo, Pastaza, Pichincha y Zamora-Chinchipe en Ecuador; y en Cajamarca, 18 Loreto y Pasco en Perú (U.S National Plant Germplasm System, 2005).
5.1.2. Tipo de árbol Árbol de tallo de 10 cm de diámetro, con una altura de 10 m aproximadamente.
5.1.3. Tronco Tiene un fuste a menudo bifurcado a la altura del pecho, una corteza blanca y textura lisa.
5.1.4. Hojas Sus hojas tienen la más alta concentración de cafeína de todas las plantas conocidas. Las hojas de 15cm de longitud y hasta 7 cm de ancho, dentadas, coriáceas, enteras, elípticas, y base aguda. El peciolo es corto y su cáliz con cuatro o cinco lóbulos (Radice & Vidari, 2011).
5.1.5. Flor Posee una corola blanco verdosa con pétalos obtusos, estambres en igual número que los pétalos, anteras oblongas, ovario sésil subgloboso y usualmente con 4-6 cavidades.
5.1.6. Fruto Es una baya globosa de color verde y casi 1 cm de ancho.
5.2. Propiedades fitoquímicas Se estima que las hojas de guayusa poseen mayores cantidades de cafeína que el té o el café. Así mismo, se determinó que contiene “teobromina y cantidades menores de
teofilina y otras xantinas, esteroides, terpenoides y lactonas terpénicas” (Bernal & Correa, 1990; Gupta, 1995). Recientes estudios también han demostrado que Ilex guayusa contiene alcaloides, flavonoides, fenoles-taninos y saponinas (Arias & Gualli, 2013) esto se puede observar en la Tabla N°1. El alto contenido de cafeína de las hojas provoca estimulación cardiaca y muscular, la cual aumenta el estado de vigilia y mejora la 8
capacidad física momentánea del individuo. Contrariamente al café, la guayusa no genera una sensación de recaída al finalizar los efectos de la cafeína (Infusionistas, 2011) .
Tabla N°1. Composición de las hojas secas de I lex guayusa PARAMETROS
RESULTADOS
1.- Contenido de aceites esenciales
0%
2.- Humedad residual
5.94%
3.- Nitrógeno expresado como proteína
18.88%
4.- Grasa
6.19%
5.- Fibra
29.32%
6.- Contenido de taninos totales
1.84%
7.- Contenido de saponinas totales
0.88%
8.- Contenido de flavonoides totales
1.75%
9.- Contenido de alcaloides totales
3.67%
10.- Contenido de cafeína
7.60%
11.- Contenido de teofilina
0.60%
Fuente: (Gracia & Neira, 2014)
5.3.Principios activos Dentro de este contexto, el conocimiento fitoquímico de la guayusa es limitado y la literatura científica es escasa. Actualmente, los pocos datos fitoquímicos de esta planta solo revelan datos de su contenido de cafeína y teobromina, así como la presencia de triterpenos y ácidos clorogénicos (Radice & Vidari, 2011).
5.3.1. Cafeína La cafeína (Figura N°1) es la sustancia psicoactiva más popular del mundo y, sin duda, una de las más aceptadas y toleradas a nivel social. Esta se encuentra en bebidas como el café, té, refrescos de cola, chocolate y bebidas estimulantes.
Figura N°1 Estructura de la cafeína Fuente: (Devlin, 2006) 9
Desde el punto de vista químico, la cafeína es un alcaloide xantínico (1, 3, 7 trimetilxantina) y su acción farmacológica se expresa principalmente a nivel de los sistemas nervioso central, cardiovascular y respiratorio, así como en la función renal por actuar como diurético (Radice & Vidari, 2011). La cafeína es un estimulante del sistema nervioso central que a su vez mejora los procesos psicológicos, también afecta profundamente la función cardiaca, la circulación sanguínea y la secreción de adrenalina por las glándulas suprarrenales (Williams, 2002), la cafeína provoca un estímulo al cerebro, al disminuir la acción de la adenosina, un transmisor nervioso que produce calma. Se genera entonces una sensación de vitalidad, de fuerza durante algunas horas. Este estado de alerta hace que se aumente la concentración y la resistencia a los mayores esfuerzos físicos y mentales (Melgarejo, 2005). El conjunto de los efectos causados por los alcaloides xantínicos se reflejan en diferentes acciones a nivel del músculo liso del sistema nervioso central, aparato cardiovascular y músculo estriado, puesto que la cafeína actúa como excitante cortical estimulando el estado de vela y disminuyendo la sensación de cansancio al favorecer la diuresis y acelerar el ritmo cardiaco (Radice & Vidari, 2011). La cafeína es un tóxico en dosis excesivas, pues más de 1 g en el cuerpo produce en el ser humano nervios, irritabilidad, insomnio, arritmia cardíaca y palpitaciones. Advirtiéndose, que una dosis superior a 10 g puede ser mortal. La absorción de la cafeína y de las xantinas en general es rápida en caso de administración oral, rectal o parenteral. La cafeína posee una vida media plasmática entre tres y siete horas, la cual aumenta en mujeres en las últimas etapas del embarazo o con el empleo continuo de anticonceptivos orales. La cafeína se metaboliza en el hígado por desmetilación y por oxidación, causando en los seres humanos la formación de paraxantina que produce metabolitos que pueden ser eliminados en la orina (Radice & Vidari, 2011). De acuerdo a algunos estudios la guayusa ha demostrado tener un contenido de cafeína de hasta 7.6% por peso de hoja de seca (Lewis, Bass, Wedner, Elvin-Lewis, & Fast, 1991) lo cual implica que es una de las plantas con mayor contenido de cafeína en el mundo. De este modo, se atribuye el contenido de la cafeína a los efectos estimulantes de la planta.
10
5.3.2. Teobromina
Figura N°2. Estructura de la Teobromina Fuente: (López & Álamo, 2005) La teobromina (Figura N°2), un compuesto relativamente simple, es un alcaloide con un sabor amargo y de baja solubilidad en agua (0.06 g/100 mL a 15.5° C) (Wadsworth, 1920) Los orígenes griegos del nombre de esta molécula se traducen en “comida de los dioses”,
especialmente porque es uno de los componentes principales del chocolate. Se ha reportado pequeñas cantidades de esta molécula en el té y en la infusión de la yerba mate, pero la fuente principal es el árbol de cacao. Theobroma cacao , de dónde se origina el nombre de la teobromina. Aunque la teobromina es la metilxantina predominante en el chocolate, las investigaciones sobre los efectos de la teobromina en el hombre son relativamente escasas comparadas con lo llevado a cabo sobre los efectos de la cafeína. Sin embargo, los efectos de la teobromina son muy similares a los que produce la cafeína (Smit, 2011). En la Tabla N°2 se puede observar el contenido de Teobromina en diferentes plantas.
Tabla N°2. Contenido de Teobromina en diferentes plantas. Planta
Contenido de Teobromina (% por peso seco)
Camellia ptilophylla (té de cacao) Theobroma cacao (granos maduros de
4 -6.8 2.2 – 2.7
Cacao) Ilex paraguariensis (Yerba mate) Fuente: (Melo, 2014)
0.08 - 0.16
Dado que no existen referencias bibliográficas asociadas a la presencia de teobromina en Ilex guayusa, se asume que Ilex paraguariensis presenta valores cercanos al de su especie
homóloga.
5.4. Aminoácidos presentes en I lex guayusa La guayusa muestra en su composición todos los aminoácidos esenciales para el ser humano. Cerda, L (2013) afirma que contiene 15 de los 20 aminoácidos esenciales, no se encontró bibliografía relacionada a los aminoácidos presentes, pero entre los aminoácidos 11
esenciales se encuentra a la Isoleucina, Leucina, Lisina, Metionina, Fenilalanina, Treonina, Triptófano, Valina, Histidina y Arginina.
5. USOS DE LA GUAYUSA 5.1.Usos medicinales de la guayusa Los usos medicinales que se conocen hasta la actualidad para la hoja de Ilex guayusa incluyen son “estimulante, narcótico, hipnótico, tónico, diaforético, diurético y en el tratamiento de dolores de cabeza, afecciones catarrales y estados gripales”
(Lewis, Bass,
Wedner, Elvin-Lewis, & Fast, 1991; Lee & Ong, 2000).
5.2. Usos comerciales del género Ilex De los cuatro géneros de la familia Aquifoliceae, el género Ilex es el de mayor importancia económica, ya que un gran número de especies se emplean como plantas ornamentales y medicinales. Las especies que se destacan como fuente de varias preparaciones ricas en cafeína y teobromina son: Ilex vomitoria Aiton (yaupon), Ilex paraguayensis (Yerba
mate) e Ilex guayusa Loes . (Guayusa) (Radice & Vidari, 2011).
Para diversas nacionalidades indígenas amazónicas en el Ecuador esta especie se utiliza en infusión como un té tónico para la salud con características purgativas y 26 estimulantes. Los Shuar utilizan a la guayusa como una bebida emética (Loizeau & Barriera, 1999). .Debido a la semejanza con la planta Ilex paraguayensis , también se la conoce como el “mate ecuatoriano”, pues su consumo en la región amazónica del Ecuador
presenta paralelismo con la cultura de consumo de yerba mate de los pueblos guaraníes y guaycurúes. No obstante, la diferencia radica en que la yerba mate se ha convertido en una industria que produce alrededor de 500,000 toneladas por año (Ricky, 2009).En comparación con la producción de guayusa del 2013 que fue de 120 toneladas al año (Fundación Runa, 2013), esto representa un 0.024% de la producción de yerba mate, lo cual constituye un indicador para evaluar el potencial de negocio que tiene la producción de esta planta. Esto es más importante si se considera que la guayusa ha demostrado tener un mayor contenido de cafeína (Lewis, Bass, Wedner, Elvin-Lewis, & Fast, 1991), y que al ser una planta silvestre de la Amazonía ecuatoriana su cultivo es una alternativa con un componente ambiental y social relevante.
12
6. BEBIDAS ENERGIZANTES Las bebidas energizantes son productos de venta libre, promocionados como una forma de aliviar fatiga, mantener vigilia, mejorar el rendimiento físico y estimular las capacidades cognitivas ante situaciones de estrés, además Cote, Rangel, Sanchez, & Medina (2011) añaden que las bebidas energizantes son aquellas que contienen gran cantidad de carbohidratos (sacarosa, glucosa), aminoácidos como la taurina, proteínas, vitaminas del complejo B (B1, B2, B6, B12, vitamina C, Niacina, ácido pantoleico), metilxantinas tales como la cafeína, teofilina y teobromina y extractos vegetales.
6.1. Composición general de las bebidas energizantes Dentro de los hidratos de carbonos; los que se utilizan más comúnmente son: sacarosa, glucosa, glucuronolactona y fructosa, en forma individual o combinados. Como aminoácidos, el más frecuente es la taurina; mientras que dentro de las vitaminas se encuentran las del grupo B, especialmente B1, B2, B6 y B12. Pueden adicionarse también vitamina C (Melgarejo, 2005). En algunas bebidas se incluyen minerales como magnesio y potasio, aunque en cantidades reducidas. Con respecto a aditivos acidulantes, se utiliza ácido cítrico y citratos de sodio, solos o en mezclas buffer para dar mejor sensación de sabor. El conservante más común es el benzoato de sodio (Melgarejo, 2005).
6.1.1. Beneficios del consumo de bebidas energizantes Las bebidas energizantes generan un aporte de energía superior con una duración entre las dos y las seis horas tras su consumo, además de facilitar la hidratación.
6.1.2. Peligros del consumo de bebidas energizantes Cuando se abusa del consumo de bebidas energéticas, como de cualquier otro producto con cafeína, el sistema nervioso puede verse afectado. Lo más seguro es que si toma demasiada cafeína puede experimentar efecto secundarios
como
mareos, nerviosismo, ansiedad, hiperactividad, insomnio, palpitaciones o arritmia, e hiperactividad, temblores, lo ingiere puede sufrir de insomnio, temblores, ansiedad, y palpitaciones o arritmia (Juarez, Garcia, & Angeles, 2015). A largo plazo, el exceso de cafeína remueve el calcio de los huesos y puede provocar gastritis, dolores de cabeza frecuentes y fatiga (Juarez, Garcia, & Angeles, 2015). 13
6.2. Las bebidas energizantes en las legislaciones alimentarias Si bien en todos los países donde se comercializan las bebidas energéticas se encuentran dentro de las correspondientes legislaciones alimentarias, hay algunas diferencias de designaciones, encuadres y etiquetado particular. En la Unión Europea se consideran bebidas gasificadas y se las denomina Energy Drink. Deben cumplir una disposición reciente, que establece que las bebidas; excepto café y té; que contengan más de 150 mg de cafeína por litro, deben declararlo en el rótulo y agregar “Alto en cafeína”. El Codex
Alimentarius no solicita ningún tratamiento especial, después de un amplio debate, donde concluyó que no encontraban motivos para ello. En la región de Australia y Nueva Zelanda, un grupo de científicos elaboró un amplio informe, después de analizar sus componentes, y estableció los límites para el contenido de cafeína conun máximo de 320 mg por litro y de taurina en 2.000 mg diarios. Las denomina también Energy Drink y las coloca dentro del grupo llamado bebidas cafeinadas. Para la FDA (Food and Drug Administration de USA) son alimentos corrientes y tanto la taurina como la glucuronolactona se consideran sustancias seguras y, por ende, no tienen establecido un nivel máximo (Melgarejo, 2005). En Ecuador las normas INEN son las que rigen el expendio y clasificación de estas, eso se puede observar en los anexos del proyecto.
7.
MERCADO ACTUAL
Actualmente en el mercado no se encuentran bebidas energizantes elaboradas a base de guayusa, únicamente bolsas de té tipo tisana. La empresa “RUNA” pone a disposició n
combinaciones de guayusa con otras plantas
tanto a nivel nacional como en Estados Unidos, Canadá y Europa. Según la Revista Líderes (2014): “En el 2013, RUNA exportó 162 000 libras de guayusa y ahora está en capacidad de
enviar un contenedor al mes. En Estados Unidos se distribuye el producto en más de 6 000 tiendas y también incursionó en el mercado canadiense. En semanas pasadas, envió su primer cargamento de 1 000 kilos a Alemania, que espera sea la puerta de entrada a Europa; además está en negociaciones para distribuir productos en Colombia, además los corporativos de RUNA mencionan que luego de conquistar mercados internacionales, el siguiente reto es incursionar en el mercado nacional. Aunque su producto se vende en cadenas como Supermaxi, prevé ingresar el próximo año a otros canales de distribución; 14
también, la firma espera introducir nuevos ítems, como una bebida energizante enlatada y té helado.” Más reciente es la empresa “Waykana” la cual también comercializa bolsas de té de
guayusa. Según la Revista Líderes (2016): “Como Waykana inició a mediados del 2015, durante ese último semestre
comercializaron 7 000 unidades entre cajas de té y fundas de hojas trituradas de guayusa en Guayaquil, Quito, Cuenca y Baños. Y a finales de 2016 esperan comercializar su producto en Estados Unidos y Europa.”
8.
CONCEPTOS
8.1. Extracto fluido foliar: El extracto fluido foliar es un preparado líquido a partir de hojas de una planta que contiene como disolvente apropiado alcohol etílico y cada mililitro contiene los principios activos de un gramo del material vegetal normal (Carpintero & Salazar, 2014). Para un buen rendimiento de obtención de extracto fluido es preferible trabajar con material vegetal seco ya que descartará el porcentaje de humedad innecesario en la extracción del extracto fluido. La humedad en el material vegetal impedirá obtener la concentración de principios activos adecuados y de interés, además de que será mejor la manipulación y el transporte el material vegetal seco (Kuklinski, 2003). Uno de los mejores métodos de extracción de un extracto fluido foliar es el método de extracción alcohólica, ya que asegura el mayor rendimiento de obtención de extracto fluido (Kuklinski, 2003).
8.2. Método de extracción alcohólica Es un método que consiste en que el alcohol atraviesa la masa de droga pulverizada siempre en un solo sentido, alcanzando concentraciones crecientes de tal modo que el equilibrio entre el solvente dentro y fuera de las células de vegetal nunca se alcanza, por lo que la droga bañada siempre por nuevas proporciones de alcohol acaba por ceder todos sus componentes solubles de manera progresiva (Kuklinski, 2003). Éste tipo de extracción se realiza en recipientes (percoladores) cilíndricos o cónicos que poseen dispositivos de carga y descarga, lográndose una extracción total de los 15
principios activos (prácticamente se obtiene hasta el 95% de sustancias extraíbles); se debe tomar en cuenta que el tiempo en el que la droga permanece en contacto con el menstruo (alcohol) y la relación existente entre la droga y el líquido extractivo (cantidad de disolvente), son dos factores decisivos dentro de la percolación (Kuklinski, 2003). Se seleccionará el disolvente indicado para asegurar la facilidad de la extracción y la seguridad del extracto, es decir que no sea toxico ni contaminante. La extracción con alcohol etílico es apto como solvente de extractos foliares ya que es un solvente de naturaleza general y alta polaridad, este solvente penetra en la célula vegetal y expele el aire contenido en el citoplasma, iniciándose el proceso extractivo. Las moléculas extraíbles de la guayusa se adhiere a las moléculas del solvente (Kuklinski, 2003). La importancia del proceso de obtención es la cantidad de principios activos en el extracto fluido. El extracto fluido es un preparado líquido a partir de hojas de guayusa que contiene como disolvente alcohol etílico y cada mililitro contiene los principios activos de un gramo del material vegetal normal (Carpintero & Salazar, 2014).
8.3. Percolación La percolación es un proceso que permite filtrar el material vegetal de cualquier otro material indeseable fuera del concepto de un extracto fluido, así como también permite que se volatilice el solvente utilizado para la extracción. La percolación viene luego del macerado con la posterior adición del alcohol etílico que será el que extraerá los principios activos (Kuklinski, 2003).
8.4. Rotavapor El rotavapor es el aparato que, mediante una destilación a vacío, permite la evaporación rápida de disolvente de una disolución, recuperando el soluto (líquido o sólido). Generalmente se utiliza una trompa o una bomba de membrana o de vacío (Kuklinski, 2003).
8.5. Cromatografía Es una técnica química instrumental que permite la separación de moléculas específicas para su identificación y cuantificación de moléculas específicas, para principios activos de muestras vegetales se utiliza cromatografía HPLC (Kuklinski, 2003). El análisis cualitativo de la cromatografía está basado en la medida de parámetros cromatográficos ya conocidos por el catálogo de información del equipo, al someter la muestra del extracto al cromatógrafo se obtendrá una cuantificación de principios activos en un tiempo y en un volumen determinado de muestra (Carpintero & Salazar, 2014). 16
Los datos obtenidos permitirán determinar la concentración de los principios activos en un determinado volumen de muestra, permitiendo analizar rendimiento de moléculas específicas contenidas para un determinado propósito.
9.
METODOLOGÍA
9.1. Obtención de la materia vegetal 9.1.1. Adquisición y selección Para la adquisición de las hojas lo que se hizo fue comprar 5 kg de hojas de guayusa en el Mercado Municipal del Coca. Al momento que se estaba comprando solo se escogieron las hojas que no presentaron afecciones físicas y patógenas.
Figura 3. Collar de guayusa Fuente: Propia 9.1.2. Secado Cuando ya se hizo la revisión general de las hojas se tomó el total de la droga vegetal seleccionada y se la colocó dentro de la mufla para su secado a una temperatura de 50°C por 5 minutos aproximadamente
9.1.3. Molienda Para que se mejore la eficacia de la acción mecánica en el proceso de extracción se molió las hojas secas, esto se hizo con un procesador de alimentos y la materia prima que obtuvimos se pesó y se almacenó en recipientes herméticos para mantener estables los principios activos de las hojas.
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Figura 4. Materia vegetal (guayusa) molida. Fuente: Propia 9.2. Control de calidad de la droga vegetal (Guayusa) Para hacer el control de calidad se tomaron 5g de todo el material vegetal obtenido luego de la molienda como muestra para analizar, se observó con un estereomicroscopio para ver si es que existía material extraño ajeno a la droga vegetal (heces de roedores, pelos de animales, pelusas y partes de insectos). Luego lo que se hizo fue calcular el porcentaje de humedad y se determinó el peso seco con la siguiente fórmula:
% = − 100
Donde Pi es el peso inicial de la muestra y Pf es el peso final de la muestra.
Figura 6. Muestra vegetal posterior a la mufla Fuente: Propia MATERIA EXTRAÑA
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Figura 7. Material extraño encontrado en la muestra. Fuente: Propia MATERIA SOLUBLE
Figura 8. Determinación de materia soluble. Fuente: Propia
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9.3. Obtención del extracto alcohólico de guayusa Luego de comprobar que no exista material extraño, determinar la humedad y que no esté en mal estado las hojas lo que se hizo fue colocar todo el material vegetal destinado a la extracción en un recipiente donde se adicionó el alcohol etílico en relación 1:1. Se dejó actuar el alcohol etílico durante 15 minutos, para que pueda penetrar en las células del material vegetal, se produjo la expulsión de aire y se favoreció la extracción de principios activos, después se procedió a recoger el material vegetal que reposó en alcohol etílico y se colocó en el percolador.
Figura 9. Obtención del extracto alcohólico de guayusa. Fuente: Propia 9.4. Percolación Para hacer la percolación se colocó algodón en la base del percolador que es el que sirve como filtro del extracto de material vegetal, se puso el material vegetal que reposó en alcohol y enseguida se adicionó alcohol etílico en el percolador hasta que cubra por completo la materia vegetal, se selló muy bien y se lo dejó reposar hasta el día siguiente, transcurrido el tiempo se hizo una primera filtración, el producto de esta filtración se percoló nuevamente hasta que se evidencie la eliminación completa del alcohol etílico. El propósito de la filtración reiterada es que se usó el extracto fluido de guayusa para la elaboración de la bebida energizante donde es necesaria la obtención de un extracto no tóxico para la formulación de la bebida.
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Figura 10. Percolación del extracto alcohólico de guayusa. Fuente: Propia 9.5. Concentración Se usó el rotavapor del laboratorio, en donde se colocó 500 ml del extracto fluido de guayusa en un matraz balón hasta obtener el extracto concentrado, el cual se recolectó por lotes de la cantidad inicial.
Figura 11. Obtención del extracto concentrado de guayusa. Fuente: Propia 9.6. Control de calidad del extracto de guayusa 9.6.1. Determinación de características organolépticas 21
a) Determinación del olor Se tomó una tira de papel secante y se la sumergió en el extracto de guayusa, luego se acercó la tira hacia nuestra nariz para percibir el olor y así determinar si corresponde al material vegetal regular, comprobando que no tenga ningún tipo de olores incompatibles.
Figura 12. Determinación del olor del extracto. Fuente: Propia b) Determinación del color Se colocó aproximadamente 10ml del extracto de guayusa en un tubo de ensayo, se lo puso a contra luz en la ventana y se observó su color verde, se analizó la transparencia, la presencia de partículas y la separación en capas.
Figura 13. Determinación de color del extracto. Fuente: Propia c) Determinación de sabor Se tomó una muestra del extracto fluido con un gotero y se procedió a catar una gota del extracto para determinar si era amargo, ácido, dulce o salado.
9.6.2. Determinación de parámetros físico-químicos a) Densidad 22
Se evaluó el volumen del extracto de guayusa obtenido con relación a la masa de nuestro
material vegetal destinado a la extracción de sus principios activos, y se evaluó si es apto para la elaboración de la bebida.
b) Determinación del pH Se usaron tiras medidoras de pH, se colocó una tira dentro de la muestra pequeña de extracto luego se midió su pH y se evaluó si es óptimo para formular la bebida energizante comparando con nivel de acidez presente en la caja de la tira.
Figura 14. Determinación del pH de extracto; tiras y pHímetro. Fuente: Propia 10. ANÁLISIS DE MERCADO 10.1. Viabilidad económica La Ing. Garzón mencionó que para la elaboración de un proyecto es necesario tener a consideración los siguientes parámetros tanto para la viabilidad económica del producto como para el análisis de mercado.
10.1.1. Valor actual neto (VAN) Se realizará un análisis de los precios de cada uno de los materiales involucrados en el proceso de elaboración de la bebida energizante a base de guayusa como se puede observar en la Tabla N°3.
Tabla N°3. Cálculo del VAN Periodo
Ingresos Costos Operacionales Utilidad Antes de IR y PT PT (9%) Inversión Capital de trabajo Recuperación de Capital de Trabajo Flujo de fondos
0
1 30000,00 1000,00 29000,00 2610
2 30000,00 1000,00 29000,00 2610
3 30000,00 1000,00 29000,00 2610
4 30000,00 1000,00 29000,00 2610
219,18
219,18
219,18
219,18 876,72
5 30000,00 1000,00 29000,00 2610
5000,00
5000,00 23
Fuente: Propia Los datos obtenidos serán usados en la siguiente fórmula:
= − + (1+ ) + (1+ ) + (1+ ) + (1+) + ⋯+ (1+) Donde: I 0 = Inversión inicial i = Tasa de descuento o TMAR F F n = Flujo de fondo de año
10.1.2. Tasa interna de retorno (TIR) Se determinará cuando el proyecto cumpla el tiempo necesario para recuperar lo invertido, si este tiempo es demasiado prolongado, el proyecto se considerará como inviable, la cual será calculada con la siguiente fórmula:
} = − { −− Donde: d 2= TMAR 2 o tasa de descuento 2 d 1= TMAR 1 o tasa de descuento 1 VAN 2= Valor actual neto con la TMAR 2 VAN 1= Valor actual neto con la TMAR 1
10.2. Análisis de mercado a) Búsqueda de un target Se buscará un público objetivo que consuma bebidas energizantes.
b) Distribución Posteriormente se planeará los lugares a los cuales se distribuirá la bebida.
c) Determinación del precio
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Se determinará un valor justo y asequible para la bebida, para ello se tendrá en cuenta materiales, proceso, calidad y manufactura.
d) Cadena de distribución Es el circuito a través del cual se pondrá a disposición de los consumidores los productos para que los adquieran.
e) Promoción La promoción se encargará de la sensibilización del cliente por el producto, ya que es uno de los cuatro elementos básicos de la mezcla de marketing que incluye las cuatro P: Precio, producto, promoción y lugar. (L. Garzón, comunicación personal, 20 de noviembre de 2016)
11. ETIQUETADO Y CÓDIGO DE BARRAS Para el diseño de la etiqueta se siguió una serie de pasos basados en proporcionar la imagen y el interés que puede brindar el producto hacia los consumidores:
Se determinó el tamaño de la etiqueta para el producto, tomando en cuenta que tendrá que abarcar a un envase de bebida (botella plástica).
Se diseñó el logotipo del producto procurando que sea novedoso, llamativo para los consumidores y que tenga relación con la base del producto que es la guayusa.
Se escogió los colores adecuados y llamativos, tratando que sea original y no se parezca a otras bebidas del mercado
Se incluyó los ingredientes esenciales de la bebida y también la información nutricional, tomando en cuenta información obtenida en base a la formulación de nuestra bebida.
Se implementó una frase que sea de ayuda comercial para el producto, buscando que sea novedoso e interesante para los consumidores.
Se generó datos de código de barras para posteriormente producir la imagen gráfica del código de barras para que los distribuidores puedan hacer control de ventas e inventarios y facilitar la compra por parte de los consumidores. Se utilizó un programa grafico codificador llama do “Barcode studio” para crear el código de barras y se obtuvo un código de barras gráfico.
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Fuente: propia El nombre del producto es “Wais Killari”, que son dos palabras ancestrales utilizadas para caracterizar a la planta de guayusa que es la base del producto, Wais era la palabra con la que nombraron a la guayusa en idioma shuar, y killari significa los primeros tiempos para la cultura amazónica, en la cual utilizaban la guayusa para sus rituales. Se utilizó el programa gráfico “Photoshop” para crear la etiqueta del producto.
A
continuación se muestra la etiqueta del producto con todos sus elementos básicos, para poder completarla al 100% cuando el producto sea elaborado y formulado con todos sus complementos:
12. RESULTADOS Y DISCUSIONES Previo a la realización de la bebida energizante, se efectuó el control de calidad de la droga vegetal para garantizar la calidad del producto final. HUMEDAD
% = − 100 % = 25.3678−23.6992 25.3678 100 % = 6.578 MATERIA EXTRAÑA 26
ñ 100 % ñ = % ñ = 0.1236 5.0986 100 % ñ = 2.424 Se entiende por materias extrañas a aquellas partes de la droga que no son propias de la misma, en cuanto a color, tamaño, estado y grado de pulverización, mezclas de otras partes de la planta, restos de insectos, heces de animales, etc. En los resultados de los análisis físico-químicos de la muestra se pudo observar que la información obtenida y acorde a la bibliografía encontrada, esta se encuentra dentro de lo regido. La ANMAT (2013) manifiesta que las drogas vegetales no deben contener más del 10% de otras partes del mismo vegetal de materia extraña, en el caso de la droga vegetal analizada en el laboratorio, se encontró fragmentos de cuerda provenientes de los collares de guayusa, pero presentó un valor mínimo de 2.424% por lo que puede ser considerada una droga seca de calidad. Asimismo el porcentaje de humedad va acorde a los límites de agua establecidos en la Farmacopea para las drogas, oscila entre un 8 y un 14% con pocas excepciones, correspondiendo los valores más altos con la humedad de cortezas, tallos y raíces. Además un bajo porcentaje de humedad reduce la presencia de agentes patológicos ya que las bacterias necesitan para reproducirse 40% de humedad y los hongos 20% de humedad, menos del 10% de agua evita la presencia de los mismos. Una vez realizados los procedimientos previamente descritos y discutidos, se realizó la percolación del extracto alcohólico de guayusa y su posterior evaporación, eliminando el alcohol y separando el extracto que fue usado para la formulación; cabe mencionar que el extracto fue analizado por parámetros físico-químicos obteniendo un pH de 6.193 el cual corresponde a un pH ácido que no influyó a la formulación de la bebida. Además la cuantificación de cafeína en guayusa en HPLC presentó los resultados que se observan en la siguiente tabla:
Fuente: Propia 27
Figura 15. Determinación de cafeína a 290nm. Fuente: Propia En la Figura 15. Se puede observar la presencia de dos picos, al saber que la guayusa además de cafeína presenta teobromina el primer pico corresponde a esta, mientras que el pico más prolongado corresponde a la cafeína cuya concentración fue obtenida a partir de la ecuación de regresión dando un valor de 492.1, por lo que se puede garantizar su capacidad energética ya que las únicas bebidas que presentan concentraciones mayores a 400 son el café y el té. Una vez cuantificado el porcentaje de cafeína de la guayusa se procedió a la formulación de la bebida, envasado y etiquetado.
Figura 16. Bebida envasada. Fuente: Propia
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14. ANEXOS
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