UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
TÍTULO: PRÁCTICA N° 08: “ESTABILIDAD A LA OXIDACION DE GRASAS Y ACEITES POR EL METODO RANCIMAT ” ALUMNOS:
Arroyo Lozano Junior Yorkei
Huamán Liñán Lucy Elizabeth
Carhuayano Santa María Elías
Huincho Aquiño Sonia Marisol
Fernández Solórzano Celeste
Núñez Morales Seleni
Alexandra
Sandoval Cerna Gary
CURSO:
Procesos Tecnológicos de aceites, a ceites, grasas y biocombustible”
“
DOCENTE: Ing. Cesar Moreno Rojo. NUEVO CHIMBOTE – PERÚ PERÚ 2018
INDICE I.
INTRODUCCION. .................................................................................................. 2
II.
OBJETIVOS ........................................................................................................ 2
III.
MARCO TEORICO. ........................................................................................... 3
3.1.
Deterioro de los lípidos .................................................................................... 3
3.1.1.
Lipolisis ...................................................................................................... 3
3.1.2.
Autoxidación ............................................................................................. 3
3.1.3.
Oxidación. .................................................................................................. 3
3.2.
Estabilidad oxidativa ....................................................................................... 3
3.2.1. 3.3.
Método Rancimat. ............................................................................................ 5
3.3.1. 3.4.
Fundamento .............................................................................................. 5
Aceite de semilla de calabaza .......................................................................... 6
3.4.1. 3.5.
Valores OSI ............................................................................................... 4
Características fisicoquímicas ................................................................. 6
Aceite de semilla de maracuyá ........................................................................ 7
3.5.1.
Características fisicoquímicas ................................................................. 7
3.5.2.
Composición de ácidos grasos ................................................................. 7
IV.
MATERIALES Y METODOS ........................................................................... 8
4.1.
Materiales ......................................................................................................... 8
4.2.
Procedimiento. .................................................................................................. 8
V. RESULTADOS Y DISCUSION. .......................................................................... 11 VI.
CONCLUSIONES ............................................................................................. 12
VII. RECOMENDACIONES ................................................................................... 12 VIII. IX.
BIBLIOGRAFIA ........................................................................................... 13 ANEXOS ............................................................................................................ 14
INDICE DE FIGURAS Figura 1. Distribución de los componentes del análisis Rancimat. .................................. 5 Figura 2. Materiales y equipos empleados en la obtención del OSI de aceites de maracuyá y calabaza. ........................................................................................................................ 8 Figura 3. Adición de agua destilada a los vasos del rancimat. ......................................... 9 Figura 4. A) Pesado de muestras de aceite de maracuyá y calabaza (3 g aprox). B) Armado de las tapas de los tubos de ensayo................................................................................. 10 Figura 5. Tapado de los vasos del rancimat que contienen agua destilada recién preparada. ........................................................................................................................................ 10 Figura 6. Equipo rancimat desmontado. ......................................................................... 10 Figura 7. Montaje del equipo rancimat: Colocación de los vasos, mangueras y tubos. . 11 Figura 8. Colocación de las muestras de aceite en los respectivos orificios del rancimat para llevar a cabo el inicio de la práctica........................................................................ 11
INDICE DE TABLAS Tabla 1. OSI en aceite de chía. ......................................................................................... 4 Tabla 2. Características Fisicoquímicas del aceite de semilla de Calabaza ..................... 6 Tabla 3. Porcentajes de Ácidos Grasos presentes en el aceite de semilla de zapallo ....... 6 Tabla 4. Características fisicoquímicas del aceite de semilla de maracuyá ..................... 7 Tabla 5. % de Ácidos grasos presentes en el aceite de semilla de maracuyá ................... 7
1
ESTABILIDAD A LA OXIDACION DE GRASAS Y ACEITES POR EL METODO RANCIMAT I.
INTRODUCCION La descomposición de las grasas vegetales y animales, que puede percibirse en la etapa inicial a través de un deterioro del olor y el sabor (enranciamiento), es en gran medida el resultado de alteraciones químicas causadas por el efecto del oxígeno atmosférico. Estos procesos de oxidación que progresan lentamente a temperaturas ambiente se denominan autoxidación. Comienzan con reacciones radicales sobre ácidos grasos insaturados y se someten a un proceso que implica múltiples etapas, dando lugar a diversos productos de descomposición, en particular los peróxidos como productos primarios de oxidación y alcoholes, aldehídos y ácidos carboxílicos como productos de oxidación secundaria. El método Rancimat consiste en una medida de la conductividad de los compuestos volátiles que se forman a partir de la oxidación. Este método se ha desarrollado como una variante del complejo sistema AOM (active oxigen method) con el objetivo de determinar el tiempo de inducción de grasas y aceites. La determinación de la estabilidad a la oxidación de aceites y grasas es la aplicación típica del Rancimat. Además de aceites y grasas vegetales, con el Rancimat también es posible analizar grasas de origen animal y determinar su estabilidad a la oxidación.
II.
OBJETIVOS -
Determinar el índice de estabilidad oxidativa (OSI) en aceite de semillas de maracuyá y calabaza obtenido mediante Rancimat a temperatura de 130ºC bajo un flujo de aire de 20 L/h
2
III.
MARCO TEORICO 3.1.Deterioro de los lípidos 3.1.1. Lipolisis La hidrólisis de los enlaces éster de los lípidos (lipólisis) se produce por acción enzimática o por calentamiento en presencia de agua y tiene por consecuencia la liberación de ácidos grasos. Los ácidos grasos libres son más susceptibles a la oxidación que cuando se encuentran esterificando al glicerol. (0WEN R. FENNEMA, 2014)
3.1.2. Autoxidación La oxidación de los lípidos no se produce espontáneamente a partir del oxígeno molecular y moléculas de ácidos grasos en su estado fundamental. En el caso de la activación de una molécula de ácido graso a radical libre, se habla de un mecanismo de autoxidación y en esta, existen tres etapas, iniciación, propagación y finalización. (Romain, Pierre, & Brulé, 2006)
3.1.3. Oxidación El oxígeno molecular en su estado fundamental o “triplete”, es
paramagnético y posee dos electrones no apareados que le confieren un comportamiento de di-radical. Con esta forma, el oxígeno no puede reaccionar con las moléculas de ácidos grasos que están generalmente en un estado “singlete”. Sin embargo, en su estado “singlete”, el
oxígeno puede reaccionar con las moléculas de ácidos grasos inclusos si estas están en estado “singlete”.
Cuando reaccionan el oxígeno singlete y los ácidos grasos, se habla entonces de Oxidación de lípidos. (Romain, Pierre, & Brulé, 2006)
3.2.Estabilidad oxidativa La estabilidad oxidativa o índice de estabilidad oxidativa (OSI) hace referencia a la resistencia de los lípidos a la oxidación; puede ser expresada como el periodo de tiempo requerido para alcanzar un punto crítico de oxidación. Este parámetro sirve como indicador del comportamiento y
3
vida útil de los lípidos, y depende de la composición del aceite, de las condiciones de procesamiento y almacenamiento, la temperatura, la concentración y tipo de oxígeno, la presencia de metales y de antioxidantes, entre otros. La determinación de este parámetro es de gran importancia para la industria de los alimentos, pues a partir de los resultados obtenidos, es posible optimizar y controlar el proceso de producción para garantizar la obtención de un aceite de elevada calidad. (Piedrahita Correa, 2015)
3.2.1. Valores OSI En las siguientes tablas se presentan algunos valores de estabilidad oxidativa de ciertos aceites. Tabla 1. OSI en aceite de chía.
Tipo de aceite Temperatura (°C) OSI (horas)
Chía
Sacha Inchi
Fuente
90
6.16
(Villanueva & Rodríguez, 2017)
100
3.03
(Villanueva & Rodríguez, 2017)
110
1.49
(Villanueva & Rodríguez, 2017)
80
20.512
(Rodríguez & Villanueva, 2015)
90
4.645
(Rodríguez & Villanueva, 2015)
100
1.590
(Rodríguez & Villanueva, 2015)
110
0.493
(Rodríguez & Villanueva, 2015)
4
3.3.Método Rancimat
Figura 1. Distribución de los componentes del análisis Rancimat. Existen diversas maneras de realizar un estudio de vida útil, sin embargo, los más empleados son los estudios acelerados, en donde es posible predecir, en corto tiempo y bajo condiciones de almacenamiento extremas, la vida de anaquel de un producto en condiciones normales. Rancimat es un método de medida de estabilidad oxidativa de aceites y grasas en condiciones aceleradas, basado en la inducción de la oxidación de la muestra por exposición a elevadas temperaturas y flujo de aire. De esta manera permite estimar el tiempo de inducción o tiempo de estabilidad oxidativa, siendo este el momento a partir del cual la muestra ha superado el tiempo en el que permanece establece, y siendo por tanto indicativo de una pérdida de calidad y vida útil de la muestra.
3.3.1. Fundamento Se mide el grado en el que un aceite se oxida cuando se calienta y hace burbujear aire a través de él. El producto de desdoblamiento, que es el ácido fórmico, es conducido hacia el agua destilada que se encuentra en una celda. Kiritsakis, (1991). El instrumento (equipo Rancimat) monitorea en forma continua la conductividad eléctrica del agua. En el momento en que la conductividad aumenta agudamente indica en forma inmediata el momento final de la prueba. En éste método la 5
estabilidad oxidativa se define como el tiempo (en horas) necesario para que la reacción de oxidación alcance el punto de inflexión en la representación gráfica de la conductividad vs. Tiempo.
3.4.Aceite de semilla de calabaza 3.4.1. Características fisicoquímicas Tabla 2. Características Fisicoquímicas del aceite de semilla de Calabaza
Característica
Valor
Índice de refracción (50°C)
1.465
Índice de saponificación en mg/g
128
Acidez (%)
0.08
Índice de yodo (g/100g)
123.16
Índice de peróxido (meq/kg)
2.13
Color: Rojo Lovinbond; Amarillo Lovibond Densidad (20°C) en Kg/m 3
910.3
Viscosidad (20°C)
68.23525 cp
Fuente: (Hayqui Betencurt, 2016)
Tabla 3. Porcentajes de Ácidos Grasos presentes en el aceite de semilla de zapallo
Ácido graso
Porcentaje %
Palmítico (sat.)
36.94
Esteárico (sat.)
13.37
Araquídico (sat.)
0.78
Linoleico (in.)
48.23
Linolénico (in.)
0.66
Total saturados
51.09
Total insaturados
48.89
Fuente: (Ortiz Grisales, Pasos Lopez, & Rivas Abadía, 2009)
6
3.5.Aceite de semilla de maracuyá 3.5.1. Características fisicoquímicas Tabla 4. Características fisicoquímicas del aceite de semilla de maracuyá
Característica
Valor
Índice de refracción (20°C)
1.470
Índice de saponificación
190
Acidez (% de ácido oleico)
5.21
Índice de yodo (Wijs)
133.6
Índice de peróxido
1.6
Relación de ácidos grasos: Polinsaturados/saturados
5.9
Color: Rojo Lovinbond; Amarillo Lovibond
7; 40
Densidad relativa (20°C)
0.918
Viscosidad (20°C)
60 cp
Fuente: (Modesto Loja Herrera, 1992)
3.5.2. Composición de ácidos grasos El aceite es de sabor agradable y de alto porcentaje de ácido linoleico 69.7% ácido graso esencial. La relación de ácidos grasos poliinsaturados/ saturados es de 5.9 haciéndolo un aceite de mejor calidad que el maíz (4.58) algodón (2.20) y soya (3.50) y otros. Tabla 5. % de Ácidos grasos presentes en el aceite de semilla de maracuyá
Ácido graso
Porcentaje %
Mirístico (sat.)
0.1%
Palmítico (sat.)
10.3%
Esteárico (sat.)
2.6%
Oleico (mono-in.)
10.1%
Linoleico (poli-in.)
69.7%
Linolénico (poli-in.)
7%
Fuente: (Modesto Loja Herrera, 1992)
7
IV.
MATERIALES Y METODOS 4.1.Materiales Equipo Rancimat (A) -
Muestra de aceite de maracuyá y calabaza (semillas) (E)
-
Agua destilada (B)
-
Pipetas pasteur (D)
-
Balanza analítica (C)
(A)
((B)
(D)
(C)
(E)
Figura 2. Materiales y equipos empleados en la obtención del OSI de aceites de maracuyá y calabaza.
4.2.Procedimiento Se llenó los vasos del rancimat con 60 ml de agua destilada recién preparada. -
Se pesaron 3 g aprox. de cada muestra de aceite (tres veces por cada tipo de aceite).
-
Se colocó cuidadosamente la muestra directamente en el fondo del tubo, ya que se ha visto que se obtiene mejor precisión si la muestra no se coloca en la pared del tubo (evitar la contaminación durante la transferencia).
-
Se armaron las tapas de los tubos de ensayo, para asegurar que no exista fugas o derrames.
-
Se taparon los vasos del rancimat para evitar que el agua destilada se salga o derrame.
8
-
Se colocaron los tubos múltiples de aire al tubo de medición de conductividad y se ajustó los tubos de aireación, seguido a ello se introdujo los pesos de cada muestra de aceite a la computadora.
-
Se prosiguió a colocar los vasos con agua al equipo rancimat, luego se llevó los tubos con las muestras de aceite al equipo (una vez puesta las muestras en el equipo, se colocaron en los orificios correspondientes).
-
Se seleccionó la temperatura correcta para realizar la medición, pues el tiempo OSI tuvo que ser mayor a 4 horas y menor a 15 horas (un tiempo menor a 4 horas resultará en una variación más amplia en la determinación del punto terminal). La temperatura de la muestra se revisó periódicamente para asegurar que los controles de temperatura no se hayan desviado.
-
Se debe usar una computadora para monitorear la conductividad de cada sonda del instrumento. Analizar el trazo obtenido de la conductividad del agua vs. tiempo, y se determina el punto de inflexión OSI, ya sea con un algoritmo de pendiente/cambio calculado con un microprocesador o el máximo de la segunda derivada, por el método tangencial.
Figura 3. Adición de agua destilada a los vasos del rancimat.
9
(A)
(B)
Figura 4. A) Pesado de muestras de aceite de maracuyá y calabaza (3 g aprox). B) Armado de las tapas de los tubos de ensayo.
Figura 5. Tapado de los vasos del rancimat que contienen agua destilada recién preparada.
Figura 6. Equipo rancimat desmontado.
10
Figura 7. Montaje del equipo rancimat: Colocación de los vasos, mangueras y tubos.
Figura 8. Colocación de las muestras de aceite en los respectivos orificios del rancimat para llevar a cabo el inicio de la práctica.
V.
RESULTADOS Y DISCUSION Tabla 6. Índice de estabilidad oxidativa del aceite de semillas de maracuyá y calabaza a 130°C y 20L/h de flujo de aire.
Tipo de aceite
OSI* ± SD
Aceite de maracuyá
1.77 ± 0.02
Aceite de calabaza
2.69 ± 0.04
SD: Desviación estándar. Como se muestra en la tabla 6, el índice de estabilidad oxidativa (OSI) del aceite crudo de semilla de maracuyá y calabaza, es de 1.77 ± 0.02 horas y 2.69 ± 0.04 horas respectivamente. Como se observa, el valor OSI es mayor en el aceite crudo de calabaza debido a que, en su composición, este presenta mayor cantidad de ácidos grasos saturados (51.09%) mientras que el de maracuyá solo contiene 13%. Estos ácidos grasos saturados, al poseer una cadena simple, son mucho más resistentes que los ácidos grasos insaturados, pues los últimos son altamente inestables y fácilmente
11
oxidables. Cuanto mayor es la concentración de ácidos grasos insaturados, mayor la inestabilidad y propensión a la oxidación del aceite; el calor favorece las reacciones de oxidación del aceite y la generación de radicales libres. Los valores de estabilidad oxidativa para los aceites estudiados, son altos respecto a los valores reportados por Villanueva et. al (2017) y Rodríguez (2015) para el aceite de Chia (1.49 horas a 110°C) y Sacha Inchi (0.493 horas a 110°C) respectivamente. La diferencia es evidente, mayor presencia de ácidos grasos insaturados. En vista a los resultados obtenidos para los aceites estudiados, se confirma la evidente resistencia a la temperatura del aceite de semilla de maracuyá y calabaza.
VI.
CONCLUSIONES -
Se determinó el índice de estabilidad oxidativa de las muestras de aceite de semillas de maracuyá y calabaza siendo 1.77 ± 0.02 horas y 2.69 ± 0.04 horas respectivamente, ya que ésta última presenta mayor contenido de ácidos grasos saturados (51.09%), siendo el ácido palmítico la que se presenta en mayor proporción 36.94%.
-
El aceite de semilla de Calabaza (OSI 2.69 horas) tiene una mayor estabilidad oxidativa que el aceite de semilla de maracuyá (OSI 1.77 horas) a 130°C y 20 L/h de flujo de aire.
VII.
RECOMENDACIONES -
Utilizar agua des-ionizada para el ensayo de estabilidad oxidativa.
-
Determinar vida útil en los aceites de semilla de calabaza y maracuyá.
-
Evaluar el efecto del método de extracción sobre la vida útil de los aceites estudiados.
12
VIII. BIBLIOGRAFIA 0WEN R. FENNEMA, S. R. (2014). Química de los alimentos. Mexico: ACRIBIA EDITORIAL. Hayqui Betencurt, H. (2016). Extracción y caracterización de aceite de semillas de zapallo. Universidad Peruana Union , 101. Modesto Loja Herrera, P. (1992). Estudio técnico económico preliminar para la obtención de aceite comestible a partir de semillas de maracuyá. UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS , 207.
Nielsen, S. S. (2010). Food Analysis Laboratory Manual. Second Edition. Indiana: Springer Science+Business Media. Ortiz Grisales, S., Pasos Lopez, S., & Rivas Abadía, X. (2009). Extracción y caraterización de aceite de semillas de sapallo. Universidad Nacioanal de Colombia, 1-7.
Pascacio, V. G., & Quintero, A. R. (2016). Evaluación y caracterización de grasas y aceites residuales de cocina para la producción de biodiésel: un caso de estudio. Revista internacional de contaminación ambiental , 12. Piedrahita Correa, A. (2015). Estabilidad oxidativa y vida util del aceite de Choibá suplementado con extracto de romero. Universidad Nacional de Colombia, 63.
Rodríguez, G., & Villanueva, E. (2015). Estabilidad oxidativa y estimación de la vida útil del aceite de sacha inchi (Plukenetia volubilis L.). Scientia Agropecuaria, 9.
Romain, J., Pierre, S., & Brulé, G. (2006). Ciencia de los alimentos. Zaragoza: ACRIBIA. Villanueva, E., & Rodríguez, G. (2017). Influencia de antioxidantes en la estabilidad oxidativa del aceite de chia (Salvia hispanica L.) por rancimat. Scientia Agropecuaria, 12.
13
IX.
ANEXOS
Anexo 1. Variación de la conductividad eléctrica del agua destilada (uS/cm) a una temperatura de 130 y flujo de aire de 20 L/h de la muestra de aceite de maracuyá (3 repeticiones con pesos semejantes de muestra).
Anexo 2. Variación de la conductividad eléctrica del agua destilada (uS/cm) a una temperatura de 130 y flujo de aire de 20 L/h de la muestra de aceite de maracuyá 1.78 15.0
12.5
m c /
10.0
S µ
7 .5
5 .0
2 .5
0 .0 0.00
0 .2 5
0 .5 0
0.75
1 .0 0
1 .2 5
1 .5 0
1 .7 5
2 .0 0
h
Anexo 3. Curva: conductividad del agua destilada vs tiempo de inducción del aceite de maracuyá, siendo este último de 1.75 horas a una temperatura de 130°C.
14
.
1.75
17.5
15.0
m
12.5
c / S
10.0
µ
7 .5
5 .0
2 .5
0 .0 0 .0 0
0 .2 5
0 .5 0
0 .7 5
1 .0 0
1 .2 5
1 .5 0
1 .7 5
2 .0 0
h
Anexo 4. Curva: conductividad del agua destilada vs tiempo de inducción del aceite de maracuyá, siendo este último de 1.79 horas a una temperatura de 130°C. 1 .7 9 2 2 .5 2 0 .0 1 7 .5
m c /
1 5 .0 1 2 .5
S µ
1 0 .0 7 .5 5 .0 2 .5 0 .0 0 .0 0
0 .2 5
0 .5 0
0 .7 5
1 .0 0
1 .2 5
1 .5 0
1 .7 5
2 .0 0
h
Anexo 5. Curva: conductividad del agua destilada vs tiempo de inducción de la muestra de aceite de calabaza a una temperatura de 130 °C (3 repeticiones con pesos semejantes de muestra).
15
3 .0 1 4 2 / a c e ite d e c a la b a z a
3 .0 2 0 7 / a c e ite d e c a la b a z a
3 .0 1 1 5 / a c e ite d e c a la b a z a
Induction time S t a b i li ty t i m e m c / S µ
3 . 8 3
0 .0
0 .5
1 .0
1 .5
2 .0
2 .5
3 .0
h
Anexo 6. Curva: conductividad del agua destilada vs tiempo de inducción del aceite de calabaza, siendo este último de 2.66 horas a una temperatura de 130°C. 2.66
17.5
15.0
12.5 m c /
10.0
S µ
7 .5
5 .0
2 .5
0 .0 0 .0
0 .5
1 .0
1 .5
2 .0
2 .5
3 .0
h
Anexo 7. Curva: conductividad del agua destilada vs tiempo de inducción del aceite de calabaza, siendo este último de 2.73 horas a una temperatura de 130°C.
16
2.73 22.5 20.0 17.5 m
15.0
c /
12.5 S µ
10.0 7 .5 5 .0 2 .5 0 .0 0 .0
0 .5
1 .0
1 .5
2 .0
2 .5
3 .0
h
Anexo 8. Curva: conductividad del agua destilada vs tiempo de inducción del aceite de calabaza, siendo este último de 2.69 horas a una temperatura de 130°C. 2.69 25
20 m c /
15
S µ
10
5
0 0 .0
0 .5
1 .0
1 .5
2 .0
2 .5
3 .0
h
Anexo 9. OSI (3 repeticiones) del aceite de semillas de maracuyá y calabaza a 130°C y 20L/h.
17
