INFORME DE LABORATORIO: CINETICA DE DEGRADACION DE VITAMINA

C EN EL JUGO DE NARANJA

Jordán A.

Universidad Nacional de Colombia, Sede PalmiraFacultad de Ingeniería y Administración

Noviembre de 2010RESUMEN

La vitamina C (Ácido ascórbico) es uno de los compuestos activos principales en cítricos y

verduras, de los cuales, se destaca la naranja (citrus sinensis), como una de las fuentes

abundantes de esta vitamina. El objetivo de este trabajo es determinar el efecto del

tratamiento térmico, en la cinética de degradación de la vitamina C, en jugo de naranja

estudiado a rangos de temperatura de 60ºC-70ºC-90ºC.Se pudo observar que la degradación

de AA sigue la cinética de primer orden y que se ve afectada por el incremento del tiempo y

temperatura en el baño maría.

Palabras claves: vitamina C, naranja, cinética de degradación.

1 INTRODUCCIONLa naranja es una frutacítrica comestible obtenida del naranjo dulce (Citrus × sinensis), del

naranjo amargo (Citrus × aurantium) y de naranjos de otras especies o híbridos, antiguos

híbridos asiáticos originarios de India, Vietnam o el sureste de China(1) . Es un hesperidio

carnoso de cáscara más o menos gruesa y endurecida, y su pulpa está formada típicamente

por once gajos u hollejos llenos de jugo, el cual contiene mucha vitamina C, flavonoides y

aceites esenciales.

Los mayores exportadores denaranja fresca en el mundo son España,Estados Unidos y

Suráfrica, queparticiparon en 2008 con el 29.1%, el17,5% y el 7,4% del valor total de las

Exportaciones, a nivel nacional los departamentos productores son Santander con 13.37%,

Meta 3.34% y Valle del Cauca 11.98% (2). Nutricionalmente es una fruta con contenido

relativamente alto de Vitamina C80 mg/100ml (3). Estudios que han sido reportados a cerca

de la cinética de degradación de vitamina C en frutas y vegetales: perdidas de

vitaminadurante tratamiento térmico y cambios expresados por modelos matemáticos.(4),

Modelamiento matemático de la cinética de degradación térmica de la vitamina C en néctar

de cupuac¸ (Theobroma grandiflorum)(5) El objetivo de este laboratorio es evaluar la

cinética de degradación de la vitamina C en jugo de naranja a diferentes temperaturas.

2. Materiales y Métodos

2.1Material Biológico

Se utilizó una muestra representativa de Naranja (citrus sinensis), de tamaño mediano

(NTC 1263), proveniente del El Bolo corregimiento de Palmira ubicado a 1001 msnm a una

temperatura de 26ºC. Las pruebas se realizarán en el Laboratorio de Tecnología de Frutas y

Hortalizas de la Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira. Para la preparación del

jugo se utilizó una muestra de 1.7kg de naranjas, seleccionadasen estado de

madurezóptimo, tamaño homogéneoy sin daño físico aparente, con un índice de

madurezpara la fruta fresca de 8,84según la relación ºBrix/acidez(Kimball, 2002). Las

naranjasfueron lavadas con agua fría,cortadas simétricamente endos para someterlas al

procesode extracción del jugo medianteun exprimidor manual. Se extrajo una cantidad

dejugo equivalente a 0.8kg y se llevó a baño maría a temperaturas de 60oC, 70OC Y 90OC

en intervalos de tiempo de5, 10 y 15 minutos, posteriormente se filtró el jugo y se

realizaron las pruebas respectivas.

FIG. 1. Diagrama del proceso.

2.2Pruebas Físico - Químicas

La prueba de contenido de solidos solubles totales(ºBrix), porcentaje de acidez y Ph se

determinaron por los métodos descritos en la norma técnica Colombiana NTC

4624,NTC4624,NTC 4623,NTC 4592(6) respectivamente .La prueba de peroxidasa se

RECEPCION MATERIAL BIOLOGICO

SELECCION LAVADO CORTADO

ESPRIMIDO

CARACTERIZACION FISICO

QUIMICA

MUESTRAS A DIFERENTES

TEMPERATURAS

FILTRACION Y

PRUEBAS

realizó siguiendo el protocolo de laboratorio Braulio O. Mapura Mejía(7), Procesamiento de

Frutas y Hortalizas. Guía prácticas de laboratorio.

2.5 Extracción y Cuantificación de Vitamina C

La determinación de extracción y cuantificación de vitamina C se realizó mediante el

método volumétrico del 2,6-dicloroindofenol número 967.21 (AOAC, 1997) (8) mediante la

siguiente expresión:

Ácido. Ascórbico = (Titulo *V)/(W*1ml/100ml)*100 (Ec 1)

Dónde:

Titulo = Ácido Ascórbico equivalente a 1.0 ml de solución de indofenol (mg A.A/ml indofenol)

V = Volumen de Indofenol gastado en la titulación (ml)

W = Peso de la muestra

2.6 Cinética de Degradación de Vitamina C

Se determinó la cinética de degradación de la vitamina C según la siguiente expresión 2:

ln ( XX o

)=¿ kT(Ec. 2)

k T=¿ AO exp (−Ea

RT );Donde el índice de degradación de la constante lo determinamos por

medio de la ecuación de Arrhenius

Donde;

Ea: es la energía de activación

R: es la constante universal de los gases

Ao: es el factor de frecuencia (s-1)

kT: es la velocidad de degradación presente en un compuesto

T: es la temperatura absoluta (K)

C0: es la concentración de la vitamina C en tiempo cero

Ct: Concentración vitamina C en tiempo t

2.3Analisis de datos: Elanálisis de datos se realizó con el programa STATGRAPHISPLUS.

3. Resultados y discusión

3.1Peroxidasa:La tabla 1 muestra los datos obtenidos en las pruebas físico químicas y

contenido de vitamina C en muestras de jugo de naranja y una muestra testigo dejugo de

naranja .De los resultados obtenidos para la inactivación de la enzima peroxidasa fue

acorde con la temperatura y tiempo al que fueron sometidos, donde todas las pruebas dieron

negativo,ésta actividad enzimática puede ser explicada por un poco probabilidad de

formación de isoenzimas , u otros componentes resistentes al calor.

Tabla 1. Datos de las pruebas Físico-Químicas

Tiempo (min)

0 neg 9 3,48 0,2304 43,9232

5 neg 5 3,53 0,1408 38,4328

10 neg 1 3,58 0,1024 27,452

15 neg 1 3,63 0,0256 13,726

0 neg 9 3,48 0,2304 43,9232

5 neg 4 3,58 0,1792 41,17810 neg 3 3,61 0,1664 41,178

15 neg 1 3,72 0,128 38,4328

0 neg 9 3,48 0,2304 43,9232

5 neg 6 3,51 0,1664 38,4328

10 neg 1 3,53 0,1408 35,6876

15 neg 1 3,53 0,0896 27,452

60

70

90

Temperatura (°C)

Peroxidasa °Brix pHAcidez

Titulable (% )

Acido Ascorbico

(mg/100ml)

3.2Sólidos solubles totales:En la muestra testigo los grados ºBrix fueron 9, que no se vio

afectado inicialmente por la temperatura (P≥ 0.07), en relación a los ºBrix con el tiempo y

cambios de temperatura se observaron cambios significativos (P˂0.0032).

3.3 Ph :La muestra de jugo de naranja no presento cambios significativos con respecto a la

temperatura (P>0.4125), mientras que se vio afectada por el tiempo (P≤0.04).En la FIG.2,

FIG. 3. se muestra la relación del Ph con las variables tiempo y temperatura.

3.4Acidez: Variación de laacidez con respecto al tiempo no hubo diferencias significativas

(P>0.0661), acidez con respecto a temperatura si se presentaron cambios significativos (P≤0.04)

estas variaciones se muestran en la Fig..4, FIG. 5.

3.5Vitamina C: La cuantificación de vitamina C (AA) obtenida en el estudio realizado fue

de 43mg/100ml, la variación en cuanto a tiempo y temperatura fueron significativos

(P˂0.0053) y(P˂0,0021), FIG.6, FIG.7., respectivamente. La cuantificación de AA arrojó

como resultado un índice bajo de vitamina C en el jugo de naranja en donde el valor

reportado en la literatura es de 52mg/ml teniendo en cuenta que las muestras evaluadas

tenían un grado de madurez bajo.Los factores que pudieron influir en estos resultados son:

diferencias en el genotipo de la fruta, las condiciones de precosecha, manejo poscoseha, la

intensidad de la luz, manejo cultural los cuales fueron estudiados por (Seung et al, .2000)

(12). Lisiewska and Kmiecik (1996) (13) reporto que el incremento

en la cantidad de fertilizantes como nitrógeno de 80 a 120 Kg ha disminuyo el contenido

de vitamina C en un 7% en

60 70 903.45

3.53.55

3.63.65

PH VS TEMPERATURA

TEMPERATURA (C)

PH

5 10 153.5

3.54

3.58

3.62PH VS TIEMPO

TIEMPO (min)

PH

FIG.2. Variación del Ph-temperatura FIG.3. Variación del Ph-tiempo

0 5 10 150

0.050.1

0.150.2

0.25

ACIDEZ VS TIEMPO

TIEMPO (min)

acid

ez

Fig.4 Variación de la acidez – temperatura FIG.5.Variación de la acidez-tiempo

0 5 10 150

1020304050

VITAMINA C VS TIEMPO

TIEMPO (min)

VIT

AM

INA

C (m

g A

A/1

00m

l)

60 70 900

1020304050

VITAMINA C VS TEMPERATURA

TEMPERATURA ©

VIT

AM

INA

C (m

g A

A/1

00m

l)

FIG.6.Variación Vitamina C-tiempo FIG.7.Variación Vitamina C-temperatura

60 70 900

0.050.1

0.150.2ACIDEZ VS TEMPERTURA

TEMPERATURA

ACID

EZ

Coliflor. La reducción de los niveles de vitamina C en jugos de limón, naranja, uva y

mandarinas resulta de una elevada aplicación de niveles de nitrógeno durante el cultivo,

mientras el incremento de fertilizantes como el potasio incrementan el contenido de AA

(Nagy, 1980)(9).

3.6Cinética de degradación del ÁcidoAscórbico.

Usando regresion lineal se obtuvieron los valores que se muestran FIG.8, para la Cinética de degradación:

4 6 8 10 12 14 16

-1.4-1.2

-1-0.8-0.6-0.4-0.2

0f(x) = − 0.0069 x − 0.0185R² = 0.75f(x) = − 0.03375 x + 0.0668R² = 0.905087584468882f(x) = − 0.10297 x + 0.4408R² = 0.961538159480948

Ln(X/Xo) VS TIEMPO

TIEMPO (min)

Ln(X

/Xo)

. FIG.8.Cinética de degración de AA en jugo de naranja

Como se puede observar en la FIG.8. para las muestras del jugo de naranja a temperaturas de70ºC, 90ºC el valor del coeficiente de correlación fue>0.90 en el caso de la temperatura de 60ºC el valor es 0.75, en éste caso puede que se haya presentado un error de titulación.En términos de la práctica se puede decir que cumple la cinética de degradación.En la FIG.9 observamos la línea que indica la destrucción de la vitamina C conforme a la ecuación de Arrhenius. La Ea es de 28 Kjmol-1K-1.De acuerdo a estudios reportados por (Leskova et al,.)(4) donde frutas como lima tienen una Ea de 58Kjmol-1K-1. y para la uva Ea es de 21Kjmol-1K-1 en rangos de temperatura de 60ºC-92ºC, estos no son similares a los obtenidos en jugo de naranja debido a la composiciónquímica de las frutas es diferente , la estandarización de las pruebas físicoquímicas pueden presentar diferencias , y otros factores como el tiempo en el cual se tomaron las pruebas.

0.01 0.012 0.014 0.016 0.018

-3-2.5

-2-1.5

-1-0.5

0

f(x) = − 337.874468386373 x + 3.31327352080492R² = 0.964879256496047

1/T

Ln K

FIG.9. Gráfico de la Ec. de Arrhenius en degradacion . de AA

4. Conclusión

En todos los tratamientos térmicos aplicados al jugo de naranja hubo pérdidas deÁcido

ascórbico debido a que el efecto de la temperatura a través del tiempo es el principal

causante de la reacción de degradación de lavitamina “C” ya que ésta es sensible al calor.

Es posible una optimización del tratamiento térmico en el jugo de naranja puesto que la

degradación de la vitamina“C” en relación a los microorganismos viables en el zumo de

naranja indican que la vitamina es más termorresistente, pudiéndose eliminar los

microorganismos y destruyendo el mínimo posible de vitamina, es por esto que el

proceso debe ser rápido para conservar las propiedades nutraceuticas del jugo de

naranja. La degradación de AA siguió la cinética de primer orden.

BIBLIOGRAFíA

1.Nicolosi, E.; Deng, Z. N.; Gentile, A.; La Malfa, S.; Continella, G.; Tribulato, E. (2000). «Citrus phylogeny and genetic origin of important species as investigated by molecular markers».TAG Theoretical and AppliedGenetics 100: pp. 1155. doi:10.1007/s001220051419

2.Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural.Anuarioestadistico de frutas y hortalizas.

3 S Yusof, University Putra Malaysia, Selangor, Malaysia Copyright 2003, Elsevier Science

Ltd.AllRightsReserved4Leskova et al, Perdidas de vitamina; durante tratamiento térmico y cambios expresados por modelos

matemáticos5Margariad C, et al. Mathematical modeling of the thermal degradation kinetics of vitamin C in cupuacßu

(Theobroma grandi¯orum) nectar.6Normas Técnicas Colombianas NTC 4624, NTC 4624, NTC 4623,NTC 4592 7Mapura B. (2005). Guía de prácticas de laboratorio para conservación de productos agrícolas perecederos.8Normas AOAC 1997 9 Nagy E.Vitamin C Contents of Citrus Fruit and Their Products: A Review10Nisha etal,A study on degradation kinetics of niacin in potato(Solanumtuberusom L)11Nagy E.Vitamin C Contents of Citrus Fruit and Their Products: A Review12 Seung K. Lee 1Preharvest and postharvest factors influencing vitamin C content of horticultural crops13Lsiewska and Kmiceak.Effects of level of nitrogen fertilizer, processing conditions and period of storage of

frozen broccoli and cauliflower on vitamin C retention