PRACTICA N

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

EAP INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIASCOMPOISICIN DE LOS ALIMENTOS

PRACTICA PECTINA Y GELES PCTICOS.I. OBJETIVOS.

Aplicar un mtodo para la extraccin de pectinas de una fruta con base en sus propiedades y observar el efecto de algunos factores que afectan la firmeza de los geles.

Extraccin de pectinas a partir de las frutas (maracuy).

Determinacin de la consistencia de gel de la pectina de maracuy II. INTRODUCCIN.Las sustancias pcticas se encuentran como constituyentes de las paredes celulares y en los espacios intracelulares de los vegetales, sirviendo como unin entre las clulas. Son carbohidratos coloidales de polmeros lineales cuya unidad principal es el cido Dgalacturnico en unin glucosdica 1-4, esterificados parcial o totalmente por el grupo metilo y otros neutralizados con una o varias bases. Las sustancias pcticas se encuentran representadas por los siguientes compuestos: Protopectina: es la sustancia pctica insoluble enagua que se encuentra formando parte de la estructura celular de los frutos y otros productos vegetales, conjuntamente con la celulosa, hemicelulosa y lignina. Por hidrlisis cida controlada produce cidos pectdicos y pectinas. cidos pcticos: son los cidos poligalacturnicos coloidales sin esterificacin o neutralizacin alguna de sus grupos carboxlicos. Las sales de estos cidos son los pectatos, normales o cidos, de estructura o solubilidad variables cidos pectnicos: son los cidos pcticos o poligalacturnicos de naturaleza coloidal parcialmente esterificados por grupos metilos. Sus sales son pectinatos cidos o normales. Pectinas comerciales: sus cidos pectnicos con no menos del 7 al 8 % de metoxilo y con grados variables del contenido de ster metilo y de neutralizacin; son solubles en agua y capaces de formar geles con azcar (u otro compuesto polihidroxilado) y con cido bajo condiciones apropiadas. Las frutas verdes y otros productos vegetales tienen protopectina, la cual conforme se madura la fruta se hidroliza a cido pectnico y estos ltimos a cidos pcticos en la fruta sobremadura.III. MARCO TERICO.1. LAS SUSTANCIAS PCTICAS.

Las sustancias pcticas incluyendo protopectina, cido pectnico y cido pctico son un constituyente importante de los tejidos vegetales y se encuentran principalmente en la pared celular primaria. Tambin se encuentran entre las paredes celulares, donde actan como cemento intercelular. Aunque su naturaleza exacta no est clara, se pueden considerar como polmeros lineales de cido D-galacturnico unidos por uniones glicosdicas a-1,4. Algunos de los grupos cidos o carboxilo (COOH) a lo largo de la cadena se esterifican con metanol (CH3OH).

Las sustancias pcticas se pueden agrupar en una de las tres categoras dependiendo del nmero de grupos metil ster unidos al polmero. La protopectina se encuentra en la fruta inmadura. Es un polmero de cido galacturnico no metilado. Es insoluble en agua pero se puede convertir en pectina dispersable en agua por calentamiento en agua hirviendo. No puede formar geles. El cido pectnico es una forma metilada de cido galacturnico que se forma a partir de la protopectina cuando la fruta madura. Los cidos pectnicos de elevado peso molecular se conocen como pectinas. Los cidos pectnicos se dispersan en agua y pueden formar geles. El cido pctico es un derivado de cadena corta del cido pectnico que se forma a medida que las frutas maduran en exceso. Enzimas, como la pectinesterasa y la poligalacturonasa, causan despolimerizacin y desmetilacin del cido pectnico. La desmetilacin completa da lugar a cido pctico, que es incapaz de formar geles.

2. PECTINAS.

Las pectinas son cidos pectnicos de elevado peso molecular y se dispersan en agua. Algunos de los grupos carboxilo a lo largo de la cadena de cido galacturnico estn esterificados con metanol. El grado de esterificacin en pectinas no modificadas vara desde aproximadamente 60% en pulpa de manzana hasta aproximadamente 10% en fresas. (Las pectinas pueden ser desesterificadas deliberadamente durante la extraccin o el procesado). Segn con el grado de esterificacin, las pectinas se clasifican como pectinas de alto metoxilo o de bajo metoxilo. Los dos grupos tienen diferentes propiedades y gelifican bajo condiciones diferentes.Pectinas de bajo metoxilo. Las pectinas de bajo metoxilo tienen la mayora de los grupos carboxilo libres. En realidad, slo 20-40% de los grupos carboxilo estn esterificados. Por tanto, la mayora estn disponibles para formar enlaces cruzados con iones divalcntes como calcio.Si se forman suficientes enlaces cruzados, se puede obtener una red tridimensional que atrapa lquido, formando un gel. Las pectinas de bajo metoxilo pueden, por tanto, formar geles en presencia de iones divalentes sin necesitar azcar o cido. Pectinas de alto metoxilo. Las pectinas de alto metoxilo. Tienen una elevada proporcin (normalmente 50-58%) de grupos carboxilo esterificado. La mayora de los grupos cidos, por tanto, no estn disponibles para formar enlaces cruzados con iones divalentes, as estas pectinas no forman geles de esta manera. Sin embargo, se pueden hacer gelificar con la adicin de azcar y cido. Comnmente, son las pectinas de alto metoxilo las que se usan para formar geles de pectina.3. FORMACIN DEL GEL DE PECTINA

Un gel de pectina est constituido principalmente por agua retenida en una red tridimensional de molculas de pectina. La pectina es dispersable en agua y forma un sol (slido disperso en una fase continua lquida), pero bajo las condiciones adecuadas, se puede convertir en un gel (lquido disperso en una fase continua slida). Esto ocurre cuando las molculas de pectina interactan entre s en puntos especficos. No es fcil formar geles de pectina, se requiere un delicado equilibrio de pectina, agua, azcar y cido.La pectina es hidroflica (amante del agua) debido al gran nmero de grupos hidroxilo polares y grupos carboxilo cargados en la molcula. Cuando la pectina se dispersa en agua, algunos de los grupos cidos se ionizan y el agua se une tanto a los grupos cargados como a los polares de las molculas. La carga negativa de las molculas de pectina, unido a su atraccin por el agua, las mantiene separadas pudiendo as formar un gel estable.Para formar un gel, las fuerzas que mantienen las molculas de pectina separadas se deben reducir de manera que puedan interactuar entre s en puntos especficos, atrapando agua dentro de la red tridimensional resultante. En otras palabras, se debe reducir la atraccin de las molculas de pectina por el agua y se debe aumentar la atraccin de las molculas de pectina entre s. Esto se puede conseguir por la adicin de azcar y cido.Los azcares compiten por el agua, haciendo que est menos disponible para asociarse con las molculas de pectina. Esto reduce las fuerzas atractivas entre la pectina y las molculas de agua.El cido aade iones hidrgeno, reduciendo el pH. (El pH debe ser inferior a 3,5 para formar un gel). Los cidos carboxlicos que tienen un grupo carboxilo, son cidos dbiles y no estn completamente ionizados en solucin, la forma no ionizada del cido se encuentra en equilibrio con la forma ionizada:

COOH + H2O COO- + H30+

Cuando se aaden iones hidrgeno, reaccionan con algunos de los grupos carboxilo ionizados para formar grupos cidos no disociados. En otras palabras, el equilibrio se desplaza a la izquierda, y la mayora del cido carboxilo est presente en la forma no ionizada. As, cuando se aaden iones hidrgeno a la pectina, disminuye la ionizacin de grupos cidos y se reduce la carga de las molculas de pectina. Como resultado, las molculas de pectina ya no se repelen entre s. De hecho, hay una fuerza de atraccin entre las molculas y se alinean e interactan en regiones especficas a lo largo de cada cadena de polmero para formar una red tridimensional. Estas regiones de interaccin se llaman zonas de unin. Sin embargo, hay tambin regiones de las cadenas de pectina que no intervienen en las zonas de unin porque son incapaces de interaccionar entre s. Estas regiones forman bolsillos o espacios entre las zonas de unin que son capaces de atrapar agua. En consecuencia, se forma un gel con agua atrapada en los huecos de la red tridimensional de pectina.No est claro cmo se forman exactamente las zonas de unin, pero se piensa que los puentes de hidrgeno juegan un papel importante. El acoplamiento esfrico de las molculas (en otras palabras, su habilidad para acomodarse juntas en el espacio) es tambin importante. Las molculas de pectina contienen componentes menores como ramnosa y otros azcares neutros que estn unidos a la cadena principal de cido galacturnico por uniones glicosdicas 1, 2. Estos azcares causan ramificaciones o plegamicntos en las molculas y se dificulta que se alineen e interacten para formar zonas de unin. Sin embargo, hay regiones de las cadenas de pectina que no contienen estos azcares neutros y son estas regiones la que se piensa que forman las zonas de unin.Las pectinas de alto metoxilo forman geles de esta manera. Las pectinas de bajo metoxilo requieren iones divalentes para gelificar, y las pectinas intermedias requieren azcar, cido e iones divalentes para gelificar.4. ORIGEN DE LA PECTINA.

Las pectinas con un elevado peso molecular y una elevada proporcin de grupos metil ster tienen la mejor capacidad formadora de geles. El contenido de pectina de las frutas es variable y depende no slo del tipo de fruta sino tambin de su madurez. Si se hacen jaleas o mermeladas en casa, lo mejor es aadir pectina comercial para asegurar que hay suficiente pectina para formar un gel. La pectina purificada se obtiene de corazones y pieles de manzana (bagazo de manzana) y de la piel interna blanca (albedo) de los ctricos. Existe en forma lquida y granular. Los productos granulares tienen una vida til ms larga que los lquidos. La pectina de bajo metoxilo se puede obtener desmetilando la pectina con enzimas, cido o lcali hasta que est esterificada 20-40% (1). Puesto que estas pectinas gelifican con iones divalentes y no necesitan azcar, se pueden usar comercialmente para la produccin de mermeladas, jaleas o postres bajos en caloras. Tambin se han introducido en el mercado de venta al por menor de manera que tales productos bajos en caloras se puedan hacer en casa.IV. MATERIALES Y METODOS.

MATERIALES: Maracuy, alcohol de 90, azcar, solucin de HCl 1N (pH=1.8), agua destilada, termmetro, bao de mara, papel filtro, agitador magntico, pipetas, vasos, estufa, coladores, probetas.

METODOS: Seguir los pasos del diagrama de flujo.

EXTRACCIN DE PECTINA

V. PROCEDIMIENTO Recepcin de materia prima (maracuy)

Se recepciona la materia prima, en esta prctica utilizaremos maracuy. Corte de la materia prima.

Pesamos la cascara cortada. extraccin en solucin acida (SA). Se prepara la solucin acida de acuerdo a la cantidad de cascara de maracuy obtenida 80C por 30min pH=1.5 MP/SA=1/8.

En 2424ml de agua le agregamos HCl hasta alcanzar el Ph deseado de la solucin acida deseada que es de 1.5.

Medimos el Ph. (1.5) Llevamos la solucin a 80C por un tiempo de 30 min. Filtrado. Luego de ser calentado hasta 80C, filtramos la solucin acida mezclada con la cascara del maracuy, para as quedarnos con la pectina disuelta en la solucin.

Enfriamiento. Realizamos el enfriamiento de la solucin hasta que alcance la temperatura de 25C.

Precipitacin (lavado con alcohol) Llegada a la temperatura de 25C realizaremos la precipitacin de la pectina con alcohol a 96, en una relacin de: Solucin de pectina / alcohol = 10 / 6. Filtrado. Para obtener la pectina.

Secado. Dejamos secar

VI. RESULTADOS.

Peso de la cascara de maracuy

Volumen del cido muritico empleado

Volumen del agua destilada empleada

Cantidad de pectina final obtenida

VII. DISCUSINES.

Los geles consisten en molculas polimricas con enlaces entrecruzados para formar una red interconectada y tupida inmersa en un lquido (Flory, 1953). En geles de pectina y otros sistemas de alimentos conteniendo pectina, este lquido es agua. Las propiedades del gel son el resultado neto de interacciones complejas entre el soluto y solvente. La influencia del agua como solvente, la naturaleza y magnitud de las fuerzas intermoleculares que mantienen la integridad del gel permiten tener una gran capacidad de retencin de agua.

En general durante la maduracin de los frutos, los tejidos se reblandecen y pierden cohesin, hay un incremento de pectina soluble en agua acompaada de una prdida de 35 protopectina (Bartley y Knee, 1982). Este incremento de pectina soluble en agua se adscribe a la accin de las poligalacturonasas (Pressley et al. 1971) actuando en concierto con otras enzimas tales como las pectinmetilesterasas y varias glicosidasas. En frutos climatricos las glicosidasas normalmente incrementan su cantidad o actividad al mismo tiempo que hay incremento de produccin de etileno. Para la obtencin de pectinas a partir de materia prima (Cascaras de maracuy), se llev a cabo una extraccin de tipo solido-liquido. Utilizando como agente extractor agua con cido muritico, siendo este un solvente apropiado ya que las pectinas son una mezcla de polmeros cidos por lo que presentan afinidad y solubilidad en este medio, permitiendo su extraccin. Dicha extraccin se llev a cabo por 30 minutos a una temperatura de 80C, se tuvo cuidado de que sta no aumentara debido a que la pectina es muy susceptible a la degradacin cuando es sometida a altas temperaturas. Con el fin de mejorar el proceso de extraccin, las cascaras de maracuy se cortaron en trozos pequeos, logrando aumentar el rea de contacto con la solucin acuosa lo que favorece la hidrlisis y aumenta la velocidad de reaccin. Una vez extrada la pectina, se precipito para poder separarla de la solucin, aprovechando la baja solubilidad que esta presenta con el alcohol etlico (90) y conociendo la dependencia de la solubilidad con la temperatura se dej enfriar para que de esta forma ambas disminuyeran.

Se filtr la solucin para poder separar completamente la pectina. El rendimiento obtenido fue.

Algunos de los factores que posiblemente pudieron modificar el rendimiento del proceso son: la etapa de filtrado, en donde puede perderse muestra en la manga de filtrar, o incluso puede que no se filtre completamente el agua, lo que implica cierto porcentaje de error; el secado de las cascaras

VIII. CONCLUSIONES. Gracias a los mtodos realizados hemos podido extraer la pectina del maracuy.

Hemos podido determinar la consistencia de gel de la pectina del maracuy. Del proceso de extraccin se obtuvo 9,26g de pectina a partir de 166,76g de cscaras de maracuy, lo que represent un 5,5% de rendimiento.

Las pectinas y los polisacridos de maracuy son tiles en diversos productos alimenticios por su capacidad gelificante.Todos estos carbohidratos son importantes para la industria alimentaria por sus propiedades funcionales y su capacidad para producir alimentos con texturas especiales. Usados en una amplia variedad de productos alimenticios, como agentes gelificantes, espesantes y estabilizantes, su disponibilidad ha aumentado la oferta y la calidad de muchos alimentos preparados.

IX. BIBLIOGRAFIA. BARTLEY, I.M. y KNEE, M. (1982). La qumica de los cambios en la textura de la fruta durante el almacenamiento. Food Chem. 9, 47-58.

FLORY, P.J. (1953). "Principles of Polymer Chemistry". Cornell University Press, Ithaca, New York.Carreto

V. E. & Quiroz F. E. (1984). Estudios Preliminares para la Obtencin de Pectina a partir de la Corteza de Naranja. Tesis de Licenciatura. Universidad de las Amricas, Mxico. D.F. BRAVERMAN J.B.S. (1987) Introduccin a la Bioqumica de Alimentos Ed. Acribia. Zaragoza-Espaa. CHEFTEL J.C. y CHEFTEL H. (1986) Introduccin a la Bioqumica y Tecnologa de Alimentos Ed. Acribia. Zaragoza-Espaa.

SALFIELD R. (1989) Prcticas de Ciencia de Alimentos Ed. Acribia. Zaragoza-Espaa.

MARACUY

CORTE

PULPA

CASCARA

EXTRACCIN DE ALBEDO

EXTRACCIN DE ZUMO

SEMILLA

FILTRADO

EXTRACCIN EN SOLUCIN

ACIDA (SA)

80C por 30min

pH=1.5 MP/SA=1/8

ZUMO (Z)

FILTRADO

EXTRACCIN POR CALENTAMIENTO

80C por 30min

PH=1.5 MP/SA=1/8

BAGAZO

ENFRIAMIENTO (25C)

ENFRIADO

PRECIPITACIN

LAVADO CON ALCOHOL

SOLUCIN PECTINA/OH=10/6

PRUEBA DE LA FUERZA DE PECTINA A DIFERENTES BX 30, 50, 88 BRIX INA/OH=10/6

FILTRADO

LEYENDA:

MP: Materia prima para la extraccin de pectina (albedo del Maracuy)

SA: Solucin cida.

Z: Zumo.

SECADO 70C

MOLIENDA

TAMIZADO

ENVASADO

PAGE 11Prof.: Ing. Max E. Sangay Terrones