Evaluación Proceso Extracción para Producción de Extracto Jamaica Liofilizado

LIBRO ELECTRÓNICO

ISBN 978-607-00-1687-5

Áreas Participantes Ciencias Administrativas

Sistemas Computacionales

Ingeniería Eléctrica

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Investigación Educativa

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Orizaba, Veracruz, México 3 y 4 de Noviembre de 2009

SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUPERIOR DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICA

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA

Libro Electrónico ISBN 978-607-00-1687-5

Coloquio de Investigación Multidisciplinaria Evento Nacional 2009

Editores

M.C. María Cristina Sánchez Romero

M.C. María Antonieta Abud Figueroa

Dra. Ivonne Bazán Trujillo

M.C. Raúl Torres Osorio

M.C. José Saúl Rocha Aragón

Dra. Leticia López Zamora

M.C. Elvia Osorio Barradas

Dr. Juan Manuel Méndez Contreras

Orizaba, Veracruz, México 3 y 4 de Noviembre de 2009

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Orizaba, Veracruz Noviembre 3-4, 2009 Coloquio de Investigación Multidisciplinaria

CNIM-1091

EVALUACION DEL PROCESO DE EXTRACCIÓN PARA LA PRODUCCIÓN DE EXTRACTO DE JAMAICA LIOFILIZADO

M. en C. Sandro Cid Ortega

Universidad Tecnológica de Izúcar de Matamoros. Izúcar de Matamoros, Pue. México. [email protected]

Dr. Amado Enrique Navarro Frómeta

Universidad Tecnológica de Izúcar de Matamoros. Izúcar de Matamoros, Pue. México. [email protected]

Dr. Mauricio Ariel Rostagno

Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA). Centro para la Calidad de los Alimentos. Soria, España. [email protected]

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Resumen El objetivo principal de este trabajo, apoyado por el CONACYT, fue desarrollar la tecnología adecuada que permita la obtención de un extracto liofilizado de Jamaica criolla estandarizado. El proceso desarrollado consiste en extracciones selectivas secuenciales de las flores trituradas utilizando agua y etanol y la eliminación de los disolventes utilizados, lo que permite alcanzar altos rendimientos (77.5±5.8%). El extracto concentrado obtenido tiene una humedad de 54±2%, pH de 2.5±0.04, Sólidos Solubles de 59.2±13.3% y una acidez como ácido cítrico de 7.8±0.11%. El extracto concentrado es posteriormente liofilizado resultando en un rendimiento final de 33.3±4.1% (en base a la flor seca), humedad de 3.8±0.57% y pH de 2.28±0.03. Los liofilizados extraídos con agua y con solución de ácido acético no mostraron diferencias en el contenido de antocianinas (250 vs 220 mg/100g respectivamente). Los análisis microbiológicos del producto final fueron negativos para bacterias mesófilas, coliformes totales y fecales y un valor estimado de 10 UFC/g. en cuanto a hongos y levaduras. El proceso desarrollado permite la producción de un producto con excelentes características y un alto rendimiento final para su comercialización. No obstante, la extracción en condiciones ácidas, para la conservación de la cantidad de antocianinas, no mostro resultados favorables en producto liofilizado. Palabras clave: Extracto liofilizado, Jamaica criolla, Antocianinas.

Introducción La necesidad de agregación de valor a plantas cultivadas y plantas autóctonas que poseen propiedades medicinales y nutricionales en forma industrial, es cada vez más demandada por los consumidores. En la actualidad, los numerosos fitoquímicos que hay en las plantas tienen diversos usos en la medicina y en la industria farmacéutica y alimentaria. Por ejemplo, los extractos de las flores de jamaica se emplean como colorantes naturales para los alimentos, en emulsiones para las bebidas y en la preparación de mermeladas y gelatinas de color rojo brillante y placentero con un sabor ácido. Las investigaciones con los extractos de la jamaica demuestran que estos podrían actuar como antioxidantes y contribuir a las acciones anticancerígenas o cardioprotectivas. Continuamente se encuentran nuevas evidencias científicas que apoyan el papel de los fitoquímicos estudios [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] para prevenir y tratar enfermedades crónicas y degenerativas, tales como el cáncer, las enfermedades cardiovasculares y la regulación de desórdenes y alteraciones de los lípidos. Algunos de estos compuestos son los flavonoides y antocianinas, los cuales son antioxidantes naturales que no presentan actividad tóxica ni mutagénica, y que pueden reducir el riesgo de enfermedades cardiovasculares. Los compuestos fenolicos (como el ácido procatecuíco, aislado de



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las flores de jamaica) tienen fuertes propiedades antioxidantes. El ácido procatecuíco disminuye la peroxidación de lípidos, que es un mecanismo potencial de daño celular. Este ácido es un agente eficaz para inhibir la acción carcinogénica de dietilnitrosoamina en el hígado, de la 1-óxido-4-nitroquinoleína en la cavidad oral, del azoxymetano en el colon, de la N-metil-N-nitrosourea en el tejido glandular del estómago y de la N-butil-N-(4-hidroxibutil) nitrosamina en la vesícula. Los extractos son una mezcla compleja, con multitud de compuestos químicos, obtenible por procesos físicos, químicos y/o microbiológicos a partir de una fuente natural y utilizable en cualquier campo de la tecnología; según la OMS el 25% de los fármacos comercializados actualmente son de origen vegetal y un 25% contiene principios vegetales modificados químicamente. Bajo este contexto, la Universidad Tecnológica de Izúcar de Matamoros (UTIM), con el apoyo del CONACyT, tienen como objetivo principal desarrollar la tecnología adecuada que permita la obtención de un extracto liofilizado de Jamaica criolla estandarizado para la empresa Integradora Agroindustrial de Chiautla de Tapia S. A. de C. V.

Materiales y métodos El proceso de extracción se muestra en el esquema 1, se tomo como base 50 gr. de flor de Jamaica seca. Los análisis fisicoquímicos realizados al extracto concentrado fueron: pH (NMX-F-317-S-1978), humedad (A.O.A.C, 1990), acidez titulable (NMX-F-102-S-1978) y sólidos solubles (NMX-F-112-1970). El extracto concentrado se envaso en goteros ámbar de 60 ml. Una vez obtenido el extracto concentrado, se procedió a la pre-congelación [10, 11] a una temperatura de -32° C por un tiempo aproximado de 3 hrs. Posteriormente se procede al proceso de liofilizado (LIOFILIZADORA FreeZone 4.5 LabConco), el cual se muestra en el esquema 2. El producto liofilizado se envaso en matraces de vidrio con tapa rosca y cubiertos con papel aluminio para evitar deterioro del producto [12]. Los análisis fisicoquímicos realizados al extracto liofilizado de Jamaica fueron: pH y humedad. La determinación de antocianinas en los Liofilizados (extraídos con agua y con acido acético al 2.5%) y extractos concentrados (acuoso y alcohólico), se realizó de acuerdo al método de la AOAC [13], los análisis cualitativos: flavonoides (prueba de Shinoda), taninos y flavonoides se realizaron de acuerdo a Regalado (2007) [14]. Los análisis microbiológicos, tanto para el extracto liofilizado, como para la flor de Jamaica, se realizaron de acuerdo a las normas oficiales mexicanas (NOM-110-SSA1-1994, NOM-113-SSA1-1994, NOM-092-SSA1-1994, NOM-111-SSA1-1994, NOM-181-SSA1-1998 apéndice informativo B. Este último utilizando Chromocult-NPS (Sartorius AG, Alemania) de acuerdo a las instrucciones del fabricante.



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Esquema 1. Proceso de obtención del Extracto Esquema 2. Proceso de obtención del Extracto

Concentrado de Jamaica. Liofilizado de Jamaica.

Resultados y discusión La Tabla 1 muestra las características fisicoquímicas del extracto concentrado utilizado en el proceso de liofilizado, los rendimientos obtenidos fueron del 77.5%. Tabla 1. Resultados fisicoquímicos del Extracto Concentrado de Jamaica.

1Promedio de tres ensayos. 2Desviación Estándar. 5Como ácido cítrico. 3Coeficiente de Variación. 4Sólidos Solubles. En cuanto a los análisis microbiológicos (Figura 1), la flor de Jamaica presento contaminación de los tres grupos de microorganismos analizados (Tabla 2). Lo anterior se debe a que los productores aplican el secado solar, lo que permite que la flor se contamine de insectos, polvo y excretas de animales. Con respecto al extracto liofilizado, no hubo problemas de contaminación (Tabla 2). Los rendimientos

obtenidos para el extracto liofilizado en estas condiciones fueron del 33%, esto es, por cada kilogramo de flor seca se obtienen 330 g de liofilizado con una humedad de 3.8% y pH de 2.28 (Tabla 3).

Pesado de muestra

Triturado de la flor

PROCESO DE EXTRACCION

Disolver la jamaica triturada en agua Purificada (55° C)

Realizar varioslavados hasta Que no haya

coloración

Filtrado

Concentración a vacío60 ± 1° C - 50 cmHg

EXTRACTO ACUOSO

Extraer residuo con Etanol (99.2%)

Filtrado

Concentración a vacío60 ± 1° C - 50 cmHg

Agitar constantementepor 5 min.

Filtrar

Agitar constantementepor 5 min.

EXTRACTO ALCOHOLICO

RESIDUO

Filtrar

EXTRACTO DE JAMAICA

RESIDUO

Flor de Jamaica Proceso de Liofilizado(50 g)

PrecongeladoExtracción Extracto Concentrado:

Acuosa (55 ± 1° C) 13.47 gt = 3 hrs., T = -32° C

Extracción Alcohólica(24 ± 2° C) Liofilizado

T = -45° CPv = 30 ± 5 mm Hg

Concentración t = 38 hrs.(60° C, Pv = 50 ± 2 cmHg)

Extracto LiofilizadoExtracto Concentrado Humedad = 3.79 ± 0.57%Peso = 38.78 ± 2.9 g Peso = 5.67 ± 1.08 g

Humedad = 54 ± 2.17% Rendimiento = 33%S. Solubles = 59.24 ± 13%

pH = 2.50 ± 0.04Acidez1 = 7.80 ± 0.11%

1 Como ácido cítrico

Variable Resultado1 SD2 CV3

Extracto (g) 38.78 2.93 7.55

Humedad (%) 54.02 2.17 4.02

Rendimiento (%) 77.56 5.86 7.55

pH 2.50 0.04 1.44

SS4 (%) 59.24 13.34 22.54

Acidez5 (g/100 g) 7.80 0.11 1.36



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FIGURA 1. Siembra por membrana.

Tabla 2. Resultados de los análisis microbiológicos efectuados a

la flor y extracto liofilizado de Jamaica.

Tabla 3. Resultados fisicoquímicos del Extracto Liofilizado de Jamaica.

1Desviación Estándar. 2Coeficiente de Variación.

CARACTERIZACIÓN QUÍMICA: Los análisis cualitativos dieron fuertemente positivos para la presencia de antocianinas y fenoles en todas las muestras. Los resultados de otros flavonoides fueron negativos, aunque posiblemente el posible color resultante de la reacción queda enmascarado por la coloración de la solución. En cuanto a la concentración de antocianinas monoméricas para el extracto concentrado acuoso fue de 107 mg/100 g, mientras que el alcohólico tuvo 16 mg/100 g. Con respecto a los extractos liofilizados, la figura 2 muestra los espectros obtenidos en el rango visible a pH 1 y pH 4.5, tanto para el liofilizado extraído con agua y alcohol como para el liofilizado extraído con ácido acético y alcohol. La cuantificación de

antocianinas monoméricas dio como resultado 250 mg/ 100 g para el liofilizado extraído con agua y 220 mg/100 g con ácido acético, lo cual indica que no hay una diferencia significativa entre ambas muestras. Galicia-Flores et al. (2008), reportaron una mayor extracción de antocianinas en condiciones ácidas (pH = 1.3) utilizando metanol acidificado con TFA (ácido trifluoracético), sin embargo este ácido es tóxico; las extracciones realizadas con agua y sometidas a ebullición, mostraron concentraciones similares a las que se reportan en este trabajo.

Análisis Flor Jamaica LiofilizadoMohos y levaduras (UFC/g) 5800 <10Bacterias mesófilas aerobias (UFC/g) 130 <10Coliformes totales (UFC/g) 120 ----Coliformes totales y fecales (UFC/g) ---- <10

Variable Resultado SD1 CV2

Extracto (g) 13.47 3.94 29.26

Liofilizado (g) 5.67 1.08 18.98

Humedad (%) 3.79 0.57 14.99

Rendimiento (%) 33.36 4.09 12.25

pH 2.28 0.03 1.24



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FIGURA 2. Espectros obtenidos para el liofilizado extraído con agua y con acido acético.

Conclusiones

El proceso desarrollado permite la producción de un producto con excelentes características y un alto rendimiento final para su comercialización. En cuanto a la cantidad de antocianinas en el producto liofilizado, la extracción en condiciones ácidas no mostro resultados favorables, siendo igual el contenido de estas en las dos muestras.

Agradecimientos Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) por el financiamiento otorgado para llevar a cabo el presente trabajo, como parte del proyecto “TRANSFERENCIA DE TECNOLOGÍA Y DESARROLLO DE NUEVOS PRODUCTOS APARTIR DE EXTRACTO DE JAMAICA CRIOLLA LIOFILIZADO” clave: PUE 2007-77101. A la Sociedad de Productores que son parte de la empresa Integradora Agroindustrial de Chiautla de Tapia S. A. de C. V., principalmente al Sr. Celerino Amigón Cañongo y el Ing. Luis Ángel Ocampo Portillo, por su apoyo y entusiasta participación.

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00.020.040.060.080.1

0.120.140.160.180.2

0.220.240.260.280.3

0.320.340.360.380.4

0.420.440.460.480.5

0.520.540.560.580.6

0.62

340 380 420 460 500 540 580 620 660 700 740 780 820

λ

ApH=1 AcAc

pH=4.5 AcAc

pH=1 ExtAq

pH4.5 ExtAq



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Trujillo. 2005. The Consumption of Hibiscus Sabdariffa Dried Calyx Ethanoloic Extract Reduced Lipid Profile in Rats. Plant Foods For Human Nutrition 60: 153-159. 4 Frank, T., M. Janben, M. Netzel, G. Strab, A. Kler, E. Kriesl, and I. Bitsch. 2005. Pharmacokinetics of anthocyanidin-3-glycosides following consumption of Hibiscus sabdariffa L. extract. Journal of Clinical Pharmacology 45:203-210. 5 Gutiérrez, Z. A., L. Ledesma R., I. García G. y O. Grajales C. 2007. Capacidad antioxidante total en alimentos convencionales y regionales de Chiapas, México. Rev. Cubana Salud Pública, 33:1. ISSN 0864-3466 versión on-line. 6 Márquez, V. R. L., C. de la Rosa T., C. A. Rivero, M. Medina M. 2007. Actividad diurética del extracto total acuoso de los cálices de Hibiscus sabdariffa L. administrado en ratas albinas variedad Wistar. Scientia et Technica Año XIII, No. 33, 377-381. UTP. ISSN 0122-1701. 7 Herrera-Arellano A., J. Miranda-Sánchez, y P. Ávila-Castro. 2007. Clinical effects produce by a standardized herbal medicinal product of Hibiscus Sabdariffa on patients with hypertension. A randomized, double-blind, lisinopril-controlled clinical trial. Planta Med. 73: 6-12. 8 Galicia-Flores, L. A., Y. Salinas-Moreno, B. M. Espinoza-García y C. Sánchez-Feria. 2008. Caracterización fisicoquímica y actividad antioxidante de extractos de Jamaica (Hibiscus sabdariffa L.) nacional e importada. Revista Chapingo Serie Horticultura 14 (2): 121-129. 9 Lee W., Wang C., Chen Y., Hsu J., Cheng S., Chen H., Lee H., 2009. Polyphenol Extracts from Hibiscus sabdariffa Linnaeus Attenuate Nephropathy in Experimental Type 1 Diabetes. Journal of Agricultural and Food Chemistry 57 (6): 2206-2210. 10 Ruiz Maqueda, M. L.; Mendoza Díaz, S. O.; Zavala Nigoa, J. 2006. Determinación de compuestos fenólicos de tres poblaciones de orégano (Lippia graveolens Kunt). Universidad Autónoma de Querétaro. 5 p. 11 Cevallos, L., S. Andrade, B. K. Singh y J. Arce. 2007. Estudio de la fruta milagrosa (Synsepalum dulcificum Daniell) como posible edulcorante natural. Tierra Tropical 3 (1): 71-80. 12 Viloria-Matos, A., D. Corbelli-Moreno, M. J. Moreno-Alvarez y D. R. Belén. 2002. Estabilidad de betalainas en pulpa de tuna (Opuntia boldinghii Br. et R.) sometidas a un proceso de liofilización. Rev. Fac. Agron. (LUZ). 19: 324-331. 13 AOAC, 2005. Official Method 2005.02. Total Monomeric Anthocyanin Pigment Content of Fruit Juices, Beverages, Natural Colorants, and Wines. pH Differential Method. 14 Regalado E., 2007. Caracterización química biodirigida de la especie Thalassia Testudinum. Tesis de Maestría. Facultad de Química, Universidad de La Habana.

Acerca del autor El M. en C. Sandro Cid Ortega estudió la licenciatura en Ingeniería Bioquímica en el Instituto Tecnológico de Tehuacán, Puebla. Posteriormente se graduó como Maestro en Ciencias en Ingeniería Bioquímica en la Unidad de Investigación y Desarrollo en Alimentos (UNIDA) del Instituto Tecnológico de Veracruz. Actualmente es Profesor de Tiempo Completo del Programa Educativo de Ingeniería en Procesos Alimentarios de la Universidad Tecnológica de Izúcar de Matamoros, Puebla.

Autorización y renuncia Los autores del presente artículo autorizan al Instituto Tecnológico de Orizaba (ITO) para publicar el escrito en el libro electrónico del coloquio de investigación multidisciplinaria, en su edición 2009. El ITO o los editores no son responsables ni por el contenido ni por las implicaciones de lo que está expresado en el escrito.

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