EXTRACCION DE PECTINA
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

EXTRACCION DE PECTINA

on

  • 35,767 views

 

Statistics

Views

Total Views
35,767
Views on SlideShare
35,767
Embed Views
0

Actions

Likes
8
Downloads
698
Comments
2

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft Word

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

EXTRACCION DE PECTINA EXTRACCION DE PECTINA Document Transcript

  • CURSO : Laboratorio de Ingeniería de Procesos AgroindustrialesDOCENTE : Ms. Domínguez CastañedaINTEGRANTES: Beltrán Fernández Xiomara Díaz Crespo Rosario Sáenz Vilca Gina Nuevo Chimbote, 21 de Octubre del 2011
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011La palabra PECTINA bien del griego “pektos”, que significa fime y fuete, reflejando lacapacidad de las pectinas para formar geles.Las pectinas son sustancias altamente utilizadas en la industria alimentaria por tenerpropiedad gelificadora que es aplicada hacia un abanico de productos alimentarios.El presente informe se titula EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINASen donde se explica que es una pectina, para qué sirve, así como también se presentalos resultados de la extracción de pectina de la cascara de maracuyá y la pulpa demembrillo obtenidos en laboratorio a partir, en donde no sólo se ha realizado loscálculo de rendimiento sino también la caracterización de los geles de pectina extraídosde cada materia prima.Por lo expuesto anteriormente, nosotros como estudiantes de la E.A.P de IngenieríaAgroindustrial creemos que este tópico es de vital importancia ya que nos permiteconocer su caracterización sobre uno de los aditivos naturales alimentarios másutilizados actualmente en la industria alimentaria.LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 2
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011 INTRODUCCIÓNFue en 1825, cuando se comenzó a dar el nombre de pectina a la sustancia soluble quese encontraba en los jugos de la frutas y que tiene la propiedad de espesar o melificarcuando se encuentra en un medio acido. Tradicionalmente se ha obtenido la pectina apartir de los frutos cítricos y de las manzanas (su corteza y sus semillas).Es una sustancia neutra, no cristalizable, incolora y soluble en el agua que existe en losfrutos maduros, como resultado de la transformación de la pectosa. Debido a que seconvierte en una solución espesa, como gelatina, cuando se añade en pequeñascantidades a los ácidos de las frutas, azúcar y agua, se usa para hacer jaleas, conservas ymermeladas. Forma la parte interna de la corteza de los frutos maduros, principalmentecítricos.Tiene propiedades gelatizantes y se emplea comercialmente para elaborar lasmermeladas de frutas a las cuales les da ese punto especial que necesitan. Lapectina es la sustancia básica para conseguir la gelatina.La pectina es un hidrato de carbono (polímero), que tiene un peso molecular alto y estápresente en todas las plantas, principalmente en forma de protopectina. La pectina tieneuna influencia importante sobre las células de las plantas, ya que la protopectina ylacelulosa componen la estructura de las paredes celulares.La pectina comercial se deriva de la cáscara de los cítricos (limón, lima y naranja) o depulpa de manzana. Se utilizan estas materias primas, ya que producen una pectina decalidad superior, contienen gran cantidad y están disponibles en cantidades suficientespara que sean comercialmente viables.LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 3
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011 EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINASI. OBJETIVOS Extraer la pectina de de la cáscara de maracuyá y de la cáscara y pulpa de membrillo. Evaluar el rendimiento de la extracción. Conocer las Técnicas de Caracterización de la pectina.LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 4
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011II. FUNDAMENTO TÉORICOLas sustancias pecticas se encuentran sin excepción en todas las plantas superiores, enlas regiones intercelulares y en las paredes celulares. Estas membranas se componen decelulosa, hemicelulosas y pectina, encontrándose estas últimas en la lámina media,sirviendo de material de cimentación entre las células.En los tejidos jóvenes, especialmente en los frutos, las pectinas se encuentran presentesen cantidades tan abundantes que a menudo forman canales anchos, apartando entre si alas células. Al ser un coloide hidrofilito, la pectina tiene la capacidad de absorbergrandes cantidades agua. Por esta capacidad, las sustancias pecticas aparentementejuegan un rol importante en las primeras etapas de desarrollo de los tejidos vegetalescuando los sólidos se encuentran a un separadas y a una distancia relativamente grandeLAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 5
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011de los vasos conductores de agua. Las sustancia pecticas absorben agua rápidamente yla transfieren a la células con mayor facilidad que la que podría lograrse por osmosis enlas células mismas. Como constituyente natural de los tejidos vegetales, las sustanciapecticas son responsables en buena medida de la firmeza y textura de los frutos y lashortalizas. El ablandamiento del tejido del fruto durante la maduración, la ruptura de laestabilidad coloidal en los jugos de frutas, los cambios de consistencia en los pures y losconcentrados de frutas pueden atribuirse a menudo a modificaciones en las sustanciaspecticas. En tanto las sustancias pecticas se encuentran en las paredes celularesexteriores, en la región de la laminilla central de los vegetales, se las consideraestrechamente vinculadas a la celulosa. (BRAVERMAN, J.; 1965)En la mayoría de los tejidos vegetales y en las frutas inmaduras gran cantidad dematerial esta presente en forma insoluble en agua llamada protopectina,transformándose a su forma mas soluble con la madurez. Esta variación de solubilidadinfluye en los cambios de textura anexados a la madurez (Glicksman, M.; 1965).El contenido en pectinas de los tejidos vegetales varía según el origen botánico yanatómico de la planta, tal como se muestra en la Tabla 1. (Navarro y Navarro, 1985)Tabla 1: Contenido en sustancias pécticas en vegetales y tejidos vegetales. Origen Contenido en Pectina (%) Patata 2.5 Zanahoria 10.0 Tomate 3.0 Manzana 5.5 Torta de manzana (residuos) 17.5 Girasol 25.0 Albelo de agrios 32.5 Fibra de algodón 0.7LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 6
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011 Pepitas de limón 6.0 Corteza de limón 32.0 Pulpa de limón 25.0 Fuente: Navarro y Navarro, 1985El Grado de EsterificaciónLas pectinas son substancias coloidales y constituidas en su mayoría, por cadenas deácidos D-galacturónicos unidos por enlaces (1-4) con cadenas laterales de L-arabinosa y D-galactosa, y cuyos grupos carboxílicos pueden estar parcialmentemetoxilados y parcial o totalmente neutralizados por bases. Un factor importante quecaracteriza las cadenas de pectina es el grado de esterificacion (DE) de los gruposcarboxilos de los residuos de ácido urónico con alcohol metílico. Las pectinasprobablemente se forman inicialmente en forma altamente esterificada, peroexperimentan algo de desesterificación después de insertarse en la pared celular olámina media. Hay una amplia gama de grados de esterificación dependiendo deespecies, tejido y madurez. En general las pectinas del tejido tienen una gama de gradosde esterificación que va del 60 al 90%. El grado de metilación tiene un papel importanteen la firmeza y cohesión de los tejidos vegetales. La reducción del grado de metilacióntiene como consecuencia un aumento de la cohesión, que es particularmente evidente entejidos calentados. El efecto de fortalecimiento de los tejidos implica dos fenómenosseparados. En tejido fresco, la formación de carboxilos libres incrementa lasposibilidades y la fortaleza de los enlaces calcio entre polímeros. En los tejidoscalentados se da la combinación de un incremento de los enlaces de calcio y undecremento de la susceptibilidad de la pectina a despolimerizarse por β-eliminación(Van Buren, J.; 1991).Tipos de Pectina Según el Grado de Esterificación.LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 7
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011Las pectinas están clasificadas como de alto metóxilo (HM) y bajo metóxilo (LM)pectinas, dependiendo del grado de esterificación. La separación entre HM y LM esarbitraria del 40 al 50% de DE.a. Pectinas de Alto Metóxilo.- Posee un grado metoxil de al menos 70%, forman geles al adicionarles ácidos y azucares entre un pH de 3.0 a 3.4 y a temperaturas relativamente elevadas. La cantidad de ácido es proporcional al porcentaje de carboxilos.b. Pectinas de Bajo Metóxilo.- Aquellas que poseen un grado metoxil de al menos de 50%. No forman geles en presencia de azúcar y ácido pero si con iones de calcio y otros cationes polivalente, la fuerza de los geles ligados de esterificación. (Braverman, 1965).Las pectinas son polímeros del ácido galacturónico cuya estructura es la siguiente:LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 8
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011 PECTINAS DE ALTO GRADO METOXILO (CooMe) SU GRADO DE ESTERIFICACION (GE) ES SUPERIOR AL 50% Por ejemplo esta pectina tiene 60% GE PECTINAS DE BAJO GRADO METOXILO SU GRADO DE ESTERIFICACION (GE) ES INFERIOR AL 50% Por ejemplo esta pectina tiene 40% GELa Viscosidad y el Peso Molecular de la PectinaLa viscosidad de la pectina depende del tamaño de la molécula, la conformación ytemperatura. A mayor peso molecular, la viscosidad incrementa; la viscosidad tambiénes influenciada por la presencia de polielectrolitos, puesto que afectan la conformación,el tamaño de la macromolécula y a la naturaleza de los contraiones, que actúa como unfreno al flujo de los polímeros.El peso molecular de la pectina, relacionado con la longitud de la cadena, es unacaracterística muy importante de la que dependen la viscosidad de sus disoluciones y sucomportamiento en la gelificación de las jaleas. La determinación cuidadosa del pesomolecular es difícil, parcialmente debido a la extrema heterogeneidad de las muestras yparcialmente debido a la tendencia de las pectinas a agregarse, aún bajo condiciones nofavorables a la gelificación. (Avila, J. y Cipiran, V.; 1996)La Gelificación de la PectinaLAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 9
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011El uso más importante de la pectina en la industria de los alimentos deriva de sucapacidad para formar geles; se emplea por eso abundantemente en la fabricación demermeladas, gelatinas y conservas. Para que una pectina forme un gel se precisa unagente deshidratante: alcohol o acetona son agentes deshidratantes típicos utilizados enla extracción y manufactura de la pectina. En la producción de gelatina y mermeladaseste papel está desempeñado por el azúcar.Las cualidades de la pectina que influyen en los caracteres del gel son: la longitud de lamolécula péctica, su grado de esterificación y la proporción entre los gruposhidrofóbicos e hidrofílicos.- La longitud de la molécula condiciona la rigidez o firmeza del gel. A valores delongitud muy bajos una pectina no da geles, cualquiera que sea la dosis empleada y lasrestantes condiciones del medio.- El grado de metilación contribuye por un lado a regular la velocidad de gelificación ytambién es responsable de algunas propiedades organolépticas de los geles pectina-azúcar ácido que forman las pectinas de alto metóxilo.- La proporción entre grupos hidrofóbicos e hidrofílicos en la molécula de pectinadetermina la solubilidad de ésta. El grupo éster es menos hidrofílico que el grupo ácidoy en consecuencia una pectina de alto metóxilo con un alto grado de esterificacióngelifica a temperaturas más altas que otra con menor grado de esterificación. Estadiferencia se refleja en la clasificación de las pectinas en pectinas de gelificación rápida,normal o lenta.Los factores del medio más importante que influyen en la formación del gel son: Latemperatura, pH, iones de calcio, azúcar y otros solutosLAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 10
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011- Temperatura. Cuando se enfría una solución caliente que contiene pectina lasenergías térmicas de las moléculas decrecen y su tendencia a gelificar aumenta.Cualquier sistema que contenga pectina, tiene un límite superior de temperatura porencima de la cual la gelificación nunca ocurrirá. Por debajo de esta temperatura crítica,las pectinas de bajo metóxilo gelifican casi instantáneamente mientras que lagelificación de las de alto metóxilo depende del tiempo. En contraste con las pectinas debajo metóxilo, las de alto no son termorreversibles.- pH. La pectina es un ácido con pH de aproximadamente 3,5. Un porcentaje alto degrupos ácido disociados respecto a no disociados hace la pectina más hidrofílica. Por lotanto, la tendencia a gelificar aumenta considerablemente al bajar el pH.Esto se hace especialmente evidente en pectinas de alto metóxilo las cuales requierennormalmente un pH por debajo de 3,5 para gelificar.- El azúcar y otros solutos similares. Estos hidratos de carbono, tienden generalmentea deshidratar las moléculas de pectina en solución. Cuantos más sólidos en soluciónhay, menos agua disponible para actuar como disolvente de la pectina y por lo tanto latendencia a gelificar se favorece.En valores de sólidos solubles superiores al 85% el efecto deshidratante es tan fuerteque la gelificación de la pectina es muy difícil de controlar. Las pectinas de altometóxilo gelifican a valores de sólidos solubles por encima del 55%. Para cada valor desólidos solubles superior al 55% hay un valor de pH en el cual la gelificación es óptimay un rango de pH en el que en la práctica se puede gelificar.Las pectinas de bajo metóxilo pueden gelificar a cualquier valor de sólidos solubles, latemperatura de gelificación disminuye al disminuir el contenido en sólidos solubles.LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 11
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011- Los iones calcio. Al contrario que las pectinas de alto metóxilo, las pectinas de bajometóxilo desesterificadas requieren bastante calcio y un rango estrecho de dicho catiónpara una óptima gelificación. Las pectinas de bajo metóxilo amidadas muestran másflexibilidad a este respecto. Para ambos tipos de pectina, un incremento en laconcentración de calcio implica un aumento de la fuerza del gel y también un aumentode la temperatura de gelificación.Mecanismo de Gelificación de Pectinas de Alto Grado de MetoxilaciónUna solución coloidal de pectina contiene micelas altamente hidratadas y con cargasnegativas debidas al grupo –COO-. Para el pase de solución a gel se debe provocaraproximación de las micelas por la eliminación de sus cargas, rebajándose el pH hasta2,8-3,5 y retirándose por lo menos parcialmente, el agua de hidratación. Porenfriamiento se forma el gel que es termoreversible. Considerándose R-COO –nH2Ocomo una representación de la molécula de pectina hidratada, la gelificación se daríasegún el esquema: H R COO nH 2 O R COOH nH 2 O H azúcarR COOH nH 2 O R COOH n m H 2O azúcar mH 2 O(Santesso, D.; 2003)Las pectinas de Alto Metóxilo (HM) pueden encontrarse en el mercado de tres tipos deacuerdo a su velocidad de gelificación (Tabla 6) que a su vez esta relacionado por sugrado de esterificación: (www.virtual.unal.edu.co) Tabla : Tipos de Pectina de Alto Metóxilo (HM) según su Velocidad de GelificaciónLAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 12
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011 Gelificación de la pectina Porcentaje esterificación Lenta 60 - 67 Mediana 68 - 70 Rápida 71 - 76 Fuente: www.virtual.unal.edu.coEXTRACCIÓN DE PECTINA DE TEJIDOS VEGETALES 1. Materia prima para la extracción de pectina Las materias Prima de importancia para la producción de pectina son actualmente varios tipos de cáscara de cítrico, y bagazo de manzana. El limón y lima son las fuentes preferidas de cítrico, y mas pectina se produce de estos que de manzana y los cítricos menos preferidos son la naranja y toronja. 2. Proceso industrial de extracción de pectina Comercialmente la pectina se extrae tratando la materia prima con ácido mineral, caliente y diluido a pH bajo. El intervalo preciso de tiempo varía con la materia prima, el tipo de pectina deseada y de una factoría a la otra (May, C.; 1990). 3. Extracción. La materia prima pretratada es extraída con agua la cual ha sido acidulada con acido clorhídrico o nítrico. Las condiciones típicas son: el pH 1 a 3, temperatura 50 a 90°C, durante 3 a 12 h. Durante la extracción, una posible despolimerización de la pectina y posiblemente de otro biopolímeros tiene lugar. El pH bajo disocia uniones iónicas que LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 13
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011sostienen la pectina en el tejido de la planta. Además hidroliza enlaces glucosídicos, lascondiciones de extracción también hidrolizan enlaces éster, más específicamente elmetil éster (C-6) y el acetato a el cual la pectina se puede esterificar por su gruposhidroxil. El proceso de extracción causas una reducción en el grado de polimerizaciónasí como en el grado esterificación del grupo metóxilo y del acetato. El rendimiento depectina se incrementa con el pH, la temperatura, y el tiempo, pero el producto perderádemasiado en el grado de polimerización si todos estos parámetros están en su máximo.La combinación de pH bajo y la temperatura baja favorecen la hidrólisis de unioneséster sobre la hidrólisis de uniones glucosídicos, y se prefiere así para la producción depectina con un grado relativamente bajo de esterificación. (Ullmann’s, 2002)4. Filtración: La Filtración en una o más etapas separan el extracto que contiene la pectina solubilizada de la insoluble, esto no es fácil ya que los sólidos son blandos y la fase liquida es viscosa. La filtración requiere la viscosidad bastante baja, y como una consecuencia la concentración de la pectina debe estar menos de 0.6 a 1%, dependiendo del tipo de la pectina. Además, los sólidos no deben de haber sido pulverizados por un tratamiento mecánico excesivo como una agitación vigorosa. Los materiales insolubles en agua como la celulosa de madera o la tierra diatomeas se pueden agregar para mejorar la porosidad y la fuerza mecánica del queque de filtración. α- Amilasas puede agregarse para degradar el almidón que podrían precipitar de los extractos de pectina de manzana. También se añade carbón activado con el fin de eliminar el color.5. Purificación:Después de la filtración, el extracto se puede pasar a través de unacolumna con resina de intercambio catiónico y concentrar opcionalmente porevaporación. La pectina entonces es precipitada mezclando el extracto con un alcoholapropiado, ejemplo 2-propanol. Finalmente, el precipitado se separa del alcohol gastado,se lava en más alcohol, se prensa para drenar tanto líquido como sea posible, y despuésse seca y se muele. El polvo está ahora listo para la estandarización, es decir, esLAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 14
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011mezclado con otros lotes de la pectina y/o sacarosa para asegurar la uniformidad. Elalcohol se recupera por destilación. Una alternativa a la precipitación del alcohol es laprecipitación agregando sales de metal apropiadas al extracto. Por ejemplo, la pectinaforma sales insolubles con Cu2+ y Al3+. La precipitación de Al3+ fue previamente usadaindustrialmente (Joslyn M. A., 1957). 6. Estandarización.: Las características botánicas de la materia prima usados para la pectina fluctúan debido por ejemplo, a condiciones del clima o variación de especies. La pectina esta influenciada directamente por estas variaciones. Para mantener una calidad constante, el fabricante de pectina puede mezclar lotes diferentes. Además, la pectina prevista para alimentos se mezcla con sacarosa para lograr una calidad uniforme. La Pectina sin azúcar, por ejemplo para lo propósito farmacéuticos, también está disponible por los fabricantes. Debido a la multitud de maneras en que las pectinas pueden variar, no es posible asegurar obtener lotes estándares, con respecto a todas las cualidades posibles a la vez. La pectina normalmente se estandariza con respecto a algunas propiedades las cuales son determinadas por métodos físicos y químicos que simulan las aplicaciones que tenga, por ejemplo grado de gelificación, temperatura del gelificación, etc. Los fabricantes de pectina han desarrollado un gran número de métodos específicos que les permite tener sus propios criterios de estandarización (métodos de control). De hecho, un tipo de la pectina se define por diversos criterios de estandarización. Al usar la pectina, es obviamente importante elegir un tipo que se ha estandardizado de una manera que corresponde razonablemente al uso previsto.III. MEDIOS Y MATERIALESMaterias PrimasLAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 15
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011 Maracuyá MembrilloMateriales y utencilios Cuchillo Bandejas Vaso de Pipetas precipitaciónReactivos Acido Cítrico Naranja de metilo Agua destilada Hidróxido deLAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES sodio 16
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011 Cloruro de Alcohol sodioEquipos Refrigerado Balanza pHchimetro Equipo de titulaciónLAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 17
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011IV. PROCEDIMIENTO PRUEBA DE GELIFICACIÓN PECTINA PESAR (0.4-1.4) Añadir 50ml de agua destilada en un vaso de precipitación junto con la pectina en polvo EBULLICIÓN (Disolución completa)LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 18
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011 Añadir 100g de azúcar Añadir acido cítrico hasta regular el pH que este entre 3.2-3.5 REPOSAR POR 24HORASLAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 19
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011V. RESULTADOS Resultados De Grado De Gelificacion Gramos de sacarosa Grado de gelificaci ón Gramos de pectina Reemplazando los datos:Grado de gelificación de la maracuyá: Con 0.4g de pectina Con 0.9g de pectina Con 1.4g de pectinaGrado de gelificación del membrillo: Con 0.5g de pectinaLAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 20
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011 Con 1g de pectinaPeso equivalente de la maracuyá DATOS: Solución=0.08 Agua= 8 ml Gasto=6.8 Muestra= 0.4 Nota: El valor obtenido en la evaluación de peso equivalente (588.23) corresponde al número de unidades de ácido D- galacturónico que están contenidosLAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES en las moléculas de pectina. 21
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011VI. DISCUSIONESDurante la extracción de pectina se utilizó agua, al respecto sobre la función que éstadesempeña:Según Charles Helen en su publicación TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS:Las moléculas de pectina son hidrofílicas debido al gran número de grupos polares quecontienen. La función del agua en el gel de pectina de frutas es disolver el ácido y elazúcar, ambos indispensables para la formación del gel y para dispersar la pectina. Lasmoléculas de pectina se dispersan en el agua para formar sales coloidales estabilizadaspor las cargas negativas que resultan de la ionización de los grupos carboxilo.Como se observó durante el procesamiento de extracción de la pectina se utilizó aguaacidulada y también se le agregó azúcar para la formación del gel de pectina. Alrespecto sobre la función que cumple el ácido y el azúcar en la formación del gel:Según Dikes F. en su publicación QUIMICA DE LOS CARBOHIDRATOS: Elácido es indispensable para proporcionar iones de hidrógeno. Estos en teoría neutralizanlas cargas lo suficiente como para que las moléculas de pectina dispersas ya no serepelen entre sí ya que los protones del acido desplazan el equilibrio entre los gruposionizados y los no ionizados hacia los grupos menos ionizados, por lo que disminuye lasLAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 22
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011cargas negativas. Además, el azúcar efectúa la gelificación disminuyendo la actividaddel agua.Según Charles Helen en su publicación TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS:Las pectinas más altamente metiladas requieren azúcar para la formación de un gel.Entre menos metilada sea la pectina, menor es la cantidad de azúcar para formar un gel,siempre que los iones divalente estén presentes. Los iones divalente como el calcio, seentrelazan con moléculas contiguas de pectina a través de los grupos carboxilo,estableciendo así una red de pectina.Al finalizar nuestra práctica, pudimos obtener un ge de pectina y caracterizarlo. Alrespecto sobre la formación del gel:Según Charles Helen en su publicación TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS:Cuando se forma un gel un sol viscoso de pectina se hace un sólido elástico. Lasmoléculas de pectina del sol se han unido en cierta forma para dar lugar a una redtridimensional (un gel) en los espacios capilares de los cuales, el líquido ha sidoinmovilizado. Cuando se enfría, la dispersión inestable de la pectina menos hidratadaforma un gel. El gel es reversible y capaz de licuarse al calentarlo.Según POTTER, NORMAN N. La Ciencia de los Alimentos menciona que: Laspectinas son derivados del azúcar, generalmente presentes en las plantas, presentan lassiguientes características: Como los almidones y las celulosas, las pectinas están compuestas por cadenas de unidades que se repiten (pero las unidades son acidos de azúcar mas bien que azucares simples). Las pectinas están presentes en las frutas y hortalizas y son gomosas ( se encuentran dentro de y entre paredes celulares y ayudan a mantener las células vegetales unidas) Las pectinas son solubles en agua, especialmente agua caliente.LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 23
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011 Las pectibnas en una solución coloidal, contribuyen viscosidad a la pasta de tomate y etsabilizan las partículas finas en el jugo de naranja, impidiendo que se separen. Las pectinas en solución forman geles cuando se les agrega azúcar en ácido; y esta en base a la fabricación de jaleas.Según HELEN CHARLEY en su publicación tecnología de los aliemntosmenciona que: La concentración óptima de ion hidrogeno para la formación del gel,depende de la calidad d ela pectina, especialmente de su contenido de metoxilo, tambiénde las sales presentes ene el estractode fruta yb de la concentración de azúcar en la jaleaterminada. Siendo tan importante el pH para la elaboración de jalea.En la práctica de laboratorio se empleó ácido cítrico para regular el pH a 3.2-3.5,alcanzando asi la pectina su grado de gelificación.Ing. G. Rodriguez P. , Judy Muñoz S. – Procesos Agroindustriales II: Las pectinasactualmente es un insumo muy importante en la industria debido que ayuda a corregir yestabilizar la consistencias de productos viscosos es decir espesar productos como lamermelada, mazamorra industrializadas, etc. Este compuesto se encuentra en casi todaslas plantas formando parte de su estructura y es a partir justamente de la estructura queobtiene industrialmente.Químicamente, las pectinas tienen comunidad constitutiva fundamentalmente al acidogalacturonico, los cuales se unen como enlaces β -1,4, dando de esta manera cadenaslargas no ramificadas; los grupos carboxílicos de este ácido poligalacturónico puedenestar parcialmente esterificadas con alcohol metílico y de esta manera dan una ampliavariedad de propiedades que lo hacen útil agroindustrialmente.A la pectina que está completamente se le conoce como ácido péctico, mientras que ala pectina que tiene algún grado de esterificación se le denomina ácido pectínico.LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 24
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011Braverman J.B.S. (1967), introducción a la bioquímica de los alimentos señala: Laspectinas o sustancias pécticas son polisacáridos que se componen principalmente deácidos poligalacturónicos coloides, se hallan en los tejidos de las plantas. Las pectinastienen la capacidad de formar geles con compuestos polihidroxilados, como los azúcareso cantidades diminutas de iones polivalentes.Kertesz Z.I.(1951), the pectic substances indica: El nombre de pectina, es originado deltérmino griego (coagulado, duro) fue empleado para denominar a estas sustancias porBraconnot en 1825, en reconocimiento a su capacidad de formar geles. En realidad setrata de sustancias estrechamente relacionadas. Estas llenan los espacios intercelularesen los tejidos vegetales. En los tejidos jóvenes especialmente en los frutos, las pectinasse encuentran en cantidades abundantes formando canales anchos, apartando entre sí alas células. VII. CONCLUSIONES VIII. RECOMENDACIONESTrabajar de manera ordenada, siguiendo los pasos ya indicados.Las personas a prepara la pectina deben estar con la limpias y vestidas con la debidoindumentaria.Los materiales a utilizar deben estar estériles, lavados, boca abajo.Dejar escurrir boca abajo sobre un lienzo o secador limpioRealizar los análisis correspondientes, para asegurarnos la calidad de la pectina.Medir el rendimiento de la pectina.LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 25
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 26
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011 CUESTIONARIO1. ¿Porque la extracción de la pectina involucra un proceso con agua acidulada pH 2,5 – 3,0? La pectina se extrae por medio del agua caliente adulada, en un medio de pH bajo. El acido empleado puede ser acido clorhídrico o acido sulfúrico. La extracción de pectina de frutas, principalmente se realiza en medio acido, ya que uno de las propiedades de la pectina es la formar geles ya este rango de pH 2.5 a 3,0 se obtiene geles de pectina de otro metoxilo, y por ser una de las mejores alternativas, después de realizar un estudio teórico y económico. Se da a ese pH para que los grupos ácidos, minoritarios, se encuentren fundamentalmente en forma no ionizada, y no existan repulsiones entre cargas. Proceso en que la protopectina (insoluble en agua) presente en la materia prima se transforma en pectina (soluble en agua), que luego es fácilmente separada del resto de componentes insolubles de la materia prima (celulosa especialmente). Es importante mencionar que para realizar la hidrólisis ácida se utiliza agua desmineralizada, con el propósito de eliminar especialmente los iones calcio, los cuales tienen un efecto negativo en el rendimiento del proceso.2. ¿Qué pasa si realiza a pH > 3,5 o a un pH < 2?LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 27
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011 Si se realizara a pH superior a 3.5, no habría formación de geles, porque a pH más bajos se obtienen pectinas de alto metoxilo. La mayoría de las pectinas no forman geles a pH superiores a 3.5 y la firmeza del gel crece a medida que se baja el pH hasta un valor óptimo para cada caso. El incremento en el rendimiento de la pectina con el descenso del ph del medio podría estar asociado a la extracción de diferentes biomoléculas existentes en la cáscara tales como almidón, hemicelulosa, celulosa, entre otros, durante el proceso de hidrólisis.3. ¿Cuál es la función de la hidrólisis acida para la obtención de la pectina? La hidrólisis acida tiene la función de disminuir la presencia de algunas sales contenidas en las frutas (llamadas sales tampones o buffers, que tienen poder estabilizante sobre los iones ácidos y básicos de una solución) que reducen el efecto de la acidez total e influyen negativamente el proceso de gelificación, que requiere el ajuste del pH a valores bien delimitados. Tal es asi que si no hubiera un proceso de hidrólisis acida, la formación de geles disminuiría. Y también la hidrólisis acida cumple la función transformar la protopectina que es insoluble en agua, a pectina que es soluble en agua, para que después se separe, de la materia prima, de los componentes insolubles de la materia prima tales como la celulosa.4. ¿Qué enzimas se inactivan en el proceso del calentamiento de las cáscaras? ¿Qué función cumple cada una de estas enzimas? Las enzimas inactivadas son: o Las pectinesterasas responsables de la hidrólisis de grupos éster metílicos que inducen la formación de metanol y por ende pectinas de menor metoxilo. o Así como las poligalacturonasas que rompen los enlaces glucosídicos entre las moléculas poligalactrurónicas, despolimerizando la cadena a fracciones más cortas hasta llegar al monómero del ácido poligaracturónico.LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 28
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 20115. ¿De qué forma analizaría usted la pectina obtenida para decidir su utilizacióncomercial? Analizando las propiedades físicas y químicas de la pectina, puesto que las pectinas son mayormente empleadas como aditivos alimenticios para la elaboración de mermeladas, jaleas, etc. Entonces, se podría realizar primero un análisis sensorial de la pectina. L Luego sería importante determinar el rendimiento con el cual se quiere trabajar, para ver si esta es la más conveniente. °Brix, azucares reductores y totales. Contenido de humedad, contenido de cenizas Contenido de metoxilo Tiempo y grado de gelificación, Viscosidad relativa, Contenido de acido galacturónico, 6. ¿Qué otros métodos de extracción de pectina se conoce en la actualidad? Existen otros métodos de extracción de la pectina, en algunos casos los procedimientos están ligados al tipo de materia prima utilizados como fuente de pectina. Para la selección del proceso a emplear se podría considerar la disponibilidad de equipos y la facilidad para la obtención de los reactivos. Entre estos métodos tenemos: o Método con Cloruro de amonio o Método de extracción con arrastre con vapor: Este método busca por medio de arrastre con vapor, eliminar aceites esenciales así como otras impurezas con el fin de obtener un mejor rendimiento. Este método no se emplea porque en el extracto no se obtienen aceites esenciales, que es el objetivo de esta técnica y por el contrario se afecta notablemente el rendimiento de la pectina, porque al ser esta soluble en agua parte de ella se hidroliza durante el procedimiento.LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 29
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011 o Extracción por la “Técnica convencional de precipitación con alcohol y purificación posterior”: Este método de extracción es el más empleado comercialmente e incluye básicamente un proceso de hidrólisis y posterior precipitación.7. ¿Cuál es la función del alcohol en el proceso de extracción de pectinas? Como la pectina es insoluble en alcohol, se emplea éste para precipitarla de sus soluciones. Los alcoholes más empleados en esta industria son: el etílico desnaturalizado especialmente y el isopropílico debido a su bajo impuesto. La operación se lleva a cabo agregando alcohol de 80º al extracto hasta precipitarlo completamente, agitando continuamente posteriormente se decanta el alcohol a través de un falso fondo, el precipitado se vuelve a mezclar con alcohol más concentrado para darle más consistencia y purificar el precipitado, eliminando finalmente el alcohol residual por medio de prensas hidráulicas especiales, saliendo el precipitado de ellas por una humedad entre el 20% y 30%.8. Para un trabajo de investigación, ¿Qué parámetros tomaría en cuenta para una extracción adecuada de la pectina? Los parámetros que tendría en cuenta en un trabajo de investigación seria: pH bajo, ya que a pH bajos se obtiene geles de pectina de alto metoxilo, y por ende hay un mejor rendimiento de la materia prima. Y así también tendría en cuenta la temperatura porque el aumento de ésta favorece en el rendimiento del proceso, ya que se incrementa la hidrólisis de los enlaces de la protopectina, que pasa a pectina soluble. Otro parámetro que se tendría en cuenta es el grado de esterificación, es decir, el número de funciones carboxilos esterificados por 100 grupos galacturónicos; esto permite distinguir dos grupos de pectinas: o Pectinas fuertemente metiladas (H.M. > 55 %) o Pectinas débilmente metiladas (L.M. < 45 %).LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 30
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 20119. ¿Qué es el grado SAG? El valor comercial de la pectina viene dado por su capacidad para formar geles y su calidad se expresa en geles SAG que indica la cantidad de azucar que esta pectina puede gelificar en condiciones optimas. Entonces, los grados SAG se define como la cantidad en gramos de sacarosa que son gelificados por 1gramo de pectina en una solucion acuosa de 65 º Brix y un valor de pH 3,2 aproximadamente, son gelificados por un gramo de pectina, obteniéndose un gel de una consistencia determinada. Los grados SAG de una determinada pectina extraida de una fruta como la manzana o cáscaras de cítricos, varían principalmente según el grado de madurez de la fruta, del proceso de extracción y condiciones de almacenamiento de la pectina obtenida. BIBLIOGRAFÌA POTTER, NORMAN N. La Ciencia de los Alimentos. México, Harla, 1973. http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/agronomia/2006228/teoria/obmerm/p3.htm Desarrollo tecnológico para la preparación de nuevos productos procesados en fresco./ Francisco Artés (Universidad Politécnica de Cartagena) Desarrollo tecnológico de un sistema integral de envase-embalaje y de conservación para frutas y hortalizas./ Francisco Artés (Universidad Politécnica de Cartagena) Optimización del envasado de verduras y hortalizas en atmósferas modificadas./ Justino Burgos (Universidad de Zaragoza)LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 31
  • 1 de EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de 2011LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES 32