Mojica, J., & Pérez, W. (2019) 1

1Mojica, J., & Pérez, W. (2019)

2Aprovechamiento de Residuos Agroindustriales de la Industria Vinícola del Valle de Sáchica



Aprovechamiento de Residuos Agroindustriales de la Industria Vinícola del Valle de Sáchica

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE - SENA

Centro de Gestión Industrial

Grupo de investigación en procesos industriales CGI SENA – NEURONASemillero de investigación en Química de Residuos Agroalimentarios y

Alimentos QuiRAl

BOGOTÁ, D.C

Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.

https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/

https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/


DIRECTIVAS

Carlos Mario Estrada, Director General SENAFarid de Jesús Figueroa Torres, Director Dirección de Formación Profesional

Enrique Romero Contreras, Director Regional - Distrito Capital SENA Emilio Eliécer Návia Zúñiga - Coordinador SENNOVA SENA

Fabio Hernández Rodríguez, Subdirector Centro de Gestión IndustrialRicardo Forero Mendieta, Líder SENNOVA Centro de Gestión Industrial

PROYECTO:

OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE UN PRODUCTO NUTRACÉUTICO ENRIQUECIDO CON POLIFENOLES DE LA

CÁSCARA Y SEMILLAS DE UVA PROVENIENTES DE RESIDUOS DE LA INDUSTRIA VINÍCOLA

INSTRUCTORES-INVESTIGADORESM.Sc (c) Jaquelin Mojica Gómez

Ph.D. (c) Walter Pérez Mora

Aprendices colaboradores Semillero Quiral

Tg. Paula Andrea UrregoTg. Carol Daniela Segura Patiño

Tg. Ernesto Posada AmarísTg. Camilo Andrés Guerrero Lozano

Tg. Duván Felipe Silva VélezTg. Laura Isabel Acosta Bonilla

Tg. Angie Lorena Romero BotacheTg. José David Medina González

Tg. Juan Sebastián Pinzón MuchavisoyTg. (c) Karen Vanessa Tovar GómezTg. (c) Óscar Andrés Collazos Cañón


ViñedoUmaña - Dajud

DiagramaciónNina Alejandra Díaz Ospina

Fotografía de PortadaViñedo - Jill Wellington

Libre de Derechos de AutorTomada de: pixabay.com

© Servicio Nacional de Aprendizaaje SENAHecho el depósito que exige la ley.

Este libro , salvo las excepciones previas por la ley, no puede ser reproducido por ningún medio sin pre-via autorización escrita de los autores. Los textos publicados son de propiedad intelectual de los autores

y pueden utilizarse con propósitos educativos, siempre que se cite a los autores y la publicación. Las opiniones aquí contenidas son de responsabilidad exclusiva de los autores y no reflejan necesaria-

mente el pensamiento del Editor ni del SENA

Editores:

Jaquelin Mojica GómezWalter Pérez Mora

ISBN: 978-958-15-0477-0

Servicio Nacional de Aprendizaje-SENARegional Distrito Capital Centro de Gestión Industrial SennovaGrupo de Investigación - Neurona Semillero - QuiRal

Catalogación en la publicación. SENA Sistema de Bibliotecas Mojica Gómez, Jaquelin Aprovechamiento de residuos agroindustriales de la industria vinícola del Valle de Sáchica / Jaquelin Mojica Gómez, Walter Pérez Mora ; colaboradores Paula Andrea Urrego [y otros 10].-- Bogotá : SENA. Centro de Gestión Industrial, 2019. 1 recurso en línea (113 páginas) : PDF Bibliografía al final de cada capítulo. Contenido: Estimación del contenido de familias de compuestos polifenólicos por espectrofotometría UV-VIS -- Caracterización fisicoquímica de residuos de la industria vitivinícola de Boyacá -- Análisis de bioactivos y sensorial de infusiones de residuos secos de la industria vitivinícola -- Obtención de un producto alimenticio enriquecido con polifenoles extraídos de residuos de una por deshidratación osmótica. ISBN 978-958-15-0477-0 1. Viticultura--Abonos y fertilizantes 2. Viticultura--Boyacá (Colombia : Departamento) 3. Uvas--Composición 4. Residuos orgánicos como fertilizantes I. Pérez Mora, Walter II. Urrego, Paula Andrea, colaborador III. Servicio Nacional de Aprendizaje (SENA).

CDD: 634.8884



AgradecimientosAl Servicio Nacional de Aprendizaje, particularmente a los Directivos

e instructores del Centro de Gestión Industrial y el grupo de investigación Neurona, por su apoyo constante al proyecto de

investigación. Al viñedo Umaña Dajud por su colaboración. A los aprendices participes del semillero por sus aportes y su

sed de conocimiento.


CONTENIDO

Introducción ............................................................................................. CAPÍTULO 1Aprovechamiento de Residuos Agroindustriales para la Obtención de Productos Derivados: Caso de la Industria Vitivinícola ............................ CAPÍTULO 2 Estimación del Contenido de Familias de Compuestos Polifenólicos por Espectrofotometría UV-VIS ....................................................................... CAPÍTULO 3Caracterización Fisicoquímica de Residuos de la Industria Vitivinícola de Boyacá ................................................................................................... CAPÍTULO 4Análisis de Bioactivos y Sensorial de Infusiones de Residuos Secos de la Industria Vitivinícola .................................................................................. CAPÍTULO 5Obtención de un Producto Alimenticio Enriquecido con Polifenoles Ex-traídos de Residuos de Uva por Deshidratación Osmótica .......................

Anexo 1 Participación en Evento ............................................................

11

28

46

62

79

92

111



INTRODUCCIÓNJaquelin Mojica Gómez

La salud de una población es el reflejo de la alimentación que consume. Si se co-noce la composición de la dieta es posible entender porqué se presentan ciertas enfermedades y a su vez se podrán proponer cambios nutricionales que tiendan a disminuir la cantidad de individuos afectados. De acuerdo con el informe téc-nico 916 de OMS/FAO, denominado “DIETA, NUTRICIÓN Y PREVENCIÓN DE ENFERMEDADES CRÓNICAS”, las enfermedades no transmisibles más comunes son el cáncer, enfermedades cardiovasculares, neurodegenerativas, hi-pertensión y obesidad; las tres primeras tienen en común que su desarrollo y pro-pagación se asocia a procesos de estrés oxidativo que ocurren en las células del organismo (Martin-Gil, 2009). Estos procesos oxidativos pueden ser modulados o controlados por la acción de sustancias exógenas tales como los antioxidantes, como los polifenoles (Elejalde, 2001) (Llacuna, 2012), (Páramo, Orbe & Rodri-guez, 2001), (Quiñones, Miguel & Aleixandre, 2012).

La composición de la dieta que sigue determinada población, tiene efectos po-sitivos o negativos sobre la salud de los individuos y con el paso del tiempo se crean ciertas tendencias que promueven o desestimulan el consumo de algunos alimentos por encima de otros, e incluso han sido eliminados del todo; es el caso de la dieta vegana en la cual no se consumen alimentos de origen animal (carne, leche, huevos, queso o miel). También existe en contraposición otra dieta, en la que se consumen altos contenidos de proteína animal y los vegetales no son tenidos en cuenta. Estas dietas se relacionan con las creencias culturales y reli-giosas de las personas, los estilos de vida determinados de forma subjetiva como los más adecuados y con los requerimientos nutricionales y calóricos según las actividades desarrolladas.

Desde el punto de vista nutricional, aunque la dieta ideal depende de factores como edad, sexo, actividad física que se desarrolle e incluso el poder adquisi-

Cortesía Viñedo Umaña-Dajud


tivo del consumidor, en términos generales debe ser un equilibrio de todas las familias de nutrientes (proteínas, carbohidratos, vitaminas y minerales) un sumi-nistro adecuado de agua y ejercicio. Este equilibrio elemental se ve afectado por factores como el ritmo de vida, las extensas jornadas laborales y las condiciones medio ambientales a las que se expone cada individuo, entre otros.

No se puede desconocer que el ritmo al que el mundo se mueve hoy es mucho más acelerado que hace unos años, y que esta modificación ha venido afectando directamente los requerimientos nutricionales de la población. Con las largas jornadas laborales se tiene menos tiempo para dedicar a la preparación de los alimentos, y por tanto, la salida más fácil es recurrir a la comida rápida (FAO Y OPS, 2017); el concepto de comida rápida podría describirse como una serie de alimentos pre-alistados, pre-cocidos o procesados con anticipación, de tal forma que se inviertan tiempos más cortos durante su preparación final y esto, cuando no se compra ya preparado y listo para comer. Para lograr el objetivo de sumi-nistrar comidas listas, las empresas productoras de alimentos han implementado una serie de procesos industriales que necesariamente afectan la calidad nutri-cional de los alimentos (disminución de vitaminas, minerales o fibra) a la vez que incorporan sustancias preservantes o conservantes con el fin de extender su vida útil, garantizando su durabilidad por más tiempo en los anaqueles y alace-nas de los consumidores (Gil, Ruiz, 2010); algunas de las sustancias frecuente-mente utilizadas para garantizar dicha función son los parabenos, una familia de compuestos químicos que han sido reconocidos actualmente de forma negativa entre la población debido a que se les atribuyen efectos nocivos sobre la salud y se reporta que este tipo de sustancias son causantes del aumento en la incidencia del cáncer de seno y de enfermedades de tipo estrogénico, aunque detrás de estas notas desinformantes no existen estudios científicos que comprueben tales afir-maciones y los estudios que se han realizado al respecto apuntan más a que este tipo de sustancias no tienen efectos adversos sobre la salud humana (Godfrey, 2011).

Los desequilibrios nutricionales, los fuertes ritmos socio-laborales en contra-prestación al sedentarismo y los cambios climáticos que sufre nuestro planeta, son factores que se consideran claves en el aumento en la prevalencia de varias enfermedades catalogadas como crónicas; las entidades gubernamentales encar-gadas de la salud, tanto en países desarrollados y como en vía de desarrollo, se han visto obligados a implementar medidas de salud pública encaminadas a controlar este vertiginoso aumento de la cantidad de individuos afectados por enfermedades cardiovasculares, hipertensión y obesidad, al igual que el incre-


mento en el número de pacientes con cáncer (estomago, seno, útero, piel entre otros) (FAO Y OPS, 2017).

En las últimas décadas se ha puesto de manifiesto que ciertos antecedentes en la vida de los individuos (déficits nutricionales, el estrés y algunos componentes medioambientales) aumentan el riesgo de desarrollar enfermedades crónicas, es el caso de algunas enfermedades neurodegenerativas asociadas a procesos oxidativos como el Alzheimer, que aunque tiene gran predisposición genética se ve potenciada por este tipo de factores externos (Granillo Sanmartin, 2017).

A medida que se han identificado factores que afectan la salud humana en la era actual, también se han buscado alternativas que permitan atenuar estos efec-tos, es así que se han desarrollado estudios que ponen de manifiesto el efecto protector que tienen los alimentos de origen vegetal sobre las enfermedades crónicas ya mencionadas, en especial en aquellas que involucran procesos de tipo oxidativo (Vauzour, Vafeiadou, Rendeiro, Corona, & Spencer, 2010). Se ha demostrado que el poder reparador de los vegetales radica en la presencia de ciertos compuestos químicos denominados antioxidantes, sustancias capaces de neutralizar radicales libres, especies químicas inestables altamente reactivas (Anderson, 2009) que de no ser controladas pueden causar daños severos sobre las células, modificando su función vital o incluso provocando su muerte, con la consecuente alteración de la condición de salud del individuo.

Desde esta perspectiva es normal entender porqué el consumo de frutas y ver-duras ha aumentado notablemente y porqué los antioxidantes se han potencia-lizado como sustancias con múltiples beneficios para la salud, como el retardo del envejecimiento, la disminución del estrés, la prevención de diferentes tipos de cáncer o la disminución de los síntomas asociados a la arterioesclerosis e incluso a enfermedades demenciales (Llacuna, 2012).

Desde el punto de vista químico, los antioxidantes son una familia bastante amplia de moléculas que se presentan de forma natural en las plantas y que son producidas como metabolitos secundarios en sus procesos vitales, acumulándo-se principalmente en hojas, flores y frutos (López, Denicola 2013). Se les deno-mina antioxidantes porque son capaces de evitar la oxidación de otras moléculas como proteínas, carbohidratos o el ADN presente en las células, al reaccionar anticipadamente con los radicales libres, ejerciendo de esta forma, un efecto protector que evita la degradación de estas moléculas tan importantes para el funcionamiento de los ciclos vitales (Gil & San Miguel, 2009).


La provitamina A (carotenoides), la vitamina C (ácido L-ascórbico), la vitami-na E (tocoferol) y los polifenoles son algunos de las sustancias que presentan propiedades antioxidantes. Los carotenoides o promotores de vitamina A (figura 1), se presentan de forma natural en muchas frutas y verduras de color amarillo (zanahoria, naranja, aceite de palma), hacen parte de un grupo más amplio de sustancias químicas denominado terpenos, al cual también pertenecen el limo-neno y sus derivados (presentes en cáscaras de frutas cítricas) y el licopeno (pre-sente en el tomate); este tipo de moléculas han sido asociadas a posibles efectos preventivos en enfermedades como el cáncer de estómago, de colon, pulmón o próstata (Vauzour, Vafeiadou, Rendeiro, Corona, & Spencer J.P.E, 2010). La capacidad antioxidante de la provitamina A se asocia con la presencia en su estructura química de dobles enlaces isoprenoides fácilmente oxidables; estos sistemas de dobles enlaces conjugados de acuerdo a sus características químicas, pueden ser afectados por condiciones como las radiaciones electromagnéticas y UV, y por la presencia de las sustancias químicamente activas previamente nombradas. (Budai, 2006).

La Vitamina C o ácido ascórbico, es una vitamina esencial de la dieta humana, ya que no puede ser sintetizada por el organismo y por tanto sus requerimientos diarios deben ser suplidos por adición en la dieta. Los alimentos con mayores concentraciones de esta vitamina son los frutos cítricos como la lima, la naranja o el limón, aunque también se encuentra en vegetales como el tomate, la papa y el brócoli (Budai, 2006). La cantidad diaria recomendada para consumidores sanos y con estilos de vida saludable es de 90 mg para hombres y de 75 mg para mujeres aumentando en pacientes con enfermedades crónicas como el cáncer y la diabetes y malos hábitos como el tabaquismo (Valdes, 2006). La vitamina C o acido L-ascórbico, es una molécula biológicamente activa (solamente el enantiómero L presenta actividad bilógica), soluble en agua de carácter ácido (pK 4.04) y fuertemente reductor, debido a que presenta una estructura de tipo enol entre los carbonos 2 y 3 (figura 2) fácilmente oxidable, produciendo ácido dehidroascórbico más estable (Budai, 2006).

Figura 1. Formula estructural del β-caroteno. Fuente autores


Acido L-Ascórbico Acido L-dehidroascórbico

Figura 2. Fórmula estructural del ácido L-ascórbico y ácido L-dehidroascórbico

A la vitamina C, se le considera uno de los antioxidantes más potentes e incluso es utilizada en muchos tratamientos cosméticos con efecto rejuvenecedor de la piel, ya que aparte de reaccionar frente a condiciones como la radiación UV y los radicales libres, participa en la síntesis del colágeno (Anderson, 2009).

La vitamina E es en realidad un grupo de al menos 8 compuestos diferentes, 4 tocoferoles (a, b, g, d) y 4 tocotrienoles (a, b, g, d), las estructuras químicas de los tocoferoles son mostradas en la figura 3. Los tocoferoles son vitaminas li-posolubles por lo que generalmente se le encuentra asociada a los componentes lipídicos de las paredes celulares; en el organismo de los seres humanos se trans-porta desde el intestino por el plasma sanguíneo asociado a las lipoproteínas de baja densidad (Anderson, 2009). Su acción antioxidante se evidencia por medio de la neutralización de radicales libres (de origen endógeno o exógeno) impi-diendo así el desencadenamiento de una serie de reacciones oxidativas que pue-den generar nuevos radicales libres que a su vez reaccionarán con otras molécu-las como el ADN; esta es una de las principales razones por la que se le asigna una propiedad anticancerígena importante (Páramo, Orbe, & Rodriguez, 2001).


Figura 3. Fórmula estructural de lo tocoferoles. Fuente autores

Las principales fuentes de vitamina E son las nueces como el maní, las almen-dras o las avellanas, las semillas de aceites vegetales como el maíz, la soya o girasol y vegetales como espinaca y brócoli (Aranceta, 2010). Aunque en su ma-yoría los seres humanos obtienen esta vitamina de fuentes animales los huevos (Ward, 2017).

Los polifenoles, concentran la mayor cantidad de sustancias activas de origen natural, con un amplio espectro de distribución en todo el reino vegetal (se han descrito más de 10000) (Valencia-Avilés et al, 2017). Este tipo de moléculas son producidas por las plantas en su metabolismo secundario y actúan, en su ma-yoría, como agentes protectores frente a factores externos que puedan poner en riesgo su supervivencia, debido a esto han sido descritas como los componentes responsables de la evolución de este tipo de organismos (Valencia-Avilés et al, 2017).

Desde el punto de vista químico los compuestos fenólicos son una familia de compuestos químicos que se caracterizan por presentar dentro de su estructura química uno o varios anillos aromáticos sustituidos por uno o varios grupos funcionales hidroxilo (figura 4); (Chasquivol et al, 2003). Su reactividad se debe tanto al carácter ácido que le confiere el grupo hidroxilo como a la alta densidad electrónica concentrada sobre el anillo aromático (Fanzone Sanchez, 2012).


( 1) (2) Figura 4. Fórmula estructural de (1) Flavonoide (2) Acido Fenólico. Fuente autores

Esta familia fitoquímica de compuestos, se pueden subdividir en otros grupos más específicos de moléculas, dependiendo principalmente, del número de áto-mos de carbono presentes en su estructura y las funciones biológicas que desem-peñan; dentro de esta clasificación las sustancias más comunes son los taninos, los flavonoides, las catequinas, las antocianinas, los ácidos fenólicos, los ácidos cinámicos y los estilbencenos entre otros (Valencia-Avilés et al, 2017).

Las características organolépticas de frutas y verduras dependen directamente del tipo y la cantidad de metabolitos secundarios presentes; concretamente las antocianinas, por ejemplo, son responsables de los tonos rojos, azules y violá-ceos de frutas como las moras, los arándanos y las uvas, de vegetales como las berenjenas y de productos derivados como el vino tinto (Barberan, 2003). Así mismo el sabor amargo del pomelo o las aceitunas se debe a la presencia de flavonas en sus cortezas y el exquisito aroma de los clavos de olor, la canela o el orégano se debe a sus variados contenidos de eugenol (Garcia Valladolid, 2016).

Como ya se mencionó, este tipo de sustancias son sintetizadas por las plantas como respuesta a algún tipo de ataque externo (Radiación UV excesiva, déficit hídrico, defensa contra depredadores dañinos, presencia de especies reactivas de oxígeno) (Valencia-Avilés, y otros, 2017), y se cree que tales propiedades pro-tectoras pueden ser transferidas al organismo de los consumidores al ingerir fru-tas o vegetales, con la consecuente mejora en la condición de salud del indivi-duo. Aunque los mecanismos por medio de los cuales este tipo de antioxidantes son trasportados hasta los tejidos específicos donde pueden actuar, no están muy claros aún, si se han presentado múltiples evidencias de sus efectos protectores y benéficos, en especial en desórdenes que involucren degradación oxidativa (cáncer, afecciones coronarias y envejecimiento) (Llacuna, 2012; Martin-Gil, 2009; M-Quiñones, 2012).


La extensa producción cinetífica sobre polifenoles en la última década es consi-derable. Se ha evaluado su presencia en plantas tanto comunes como exóticas, además se han evaluado sus propiedades in situ y en aplicaciones nutracéuticas, desarrollando nuevos y confiables métodos de análisis y evaluando mecanismos de acción y asimilación en el organismo de animales y humanos, entre muchos otros temas de interés (C-Lopez, 2013; V.I.P.I, 2011). Tomando como ejemplo tenemos: el mate (Ilex paraguariensis) en donde se evalúa la efectividad de extractos crudos del mate en la eliminación de radicales libres de DPPH y la prevención de la peroxidación lipídica del ácido linoleico (Anesini et al, 2012); estudio del potencial antioxidante del lulo, la uchuva y el tomate de árbol cul-tivado en la Región Andina colombiana y su uso como fuente alternativa para remplazar los antioxidantes sintéticos y ser usados en la industria farmacéutica y de alimentos (Cerón, Higuita, & Cardona, 2011). También se han desarrollado métodos de análisis que permiten cuantificar la cantidad de polifenoles en ma-trices específicas (productos nutracéuticos a base de uvas) por cromatografía lí-quida acoplada a espectrometría de masas (López-Gutiérrez, 2016). Igualmente se ha evaluado el efecto de tratamientos dietarios enriquecidos con polifenoles extraídos de residuos de uva y sus efectos en la salud de aves de corral (Chamo-rro, Rebolé , Rica, Arija , & Brenes, 2015).

Hasta este punto se han puesto de manifiesto los efectos que tiene la dieta y el estilo de vida sobre la condición de salud de las personas, también se ha hecho mención de algunas de las enfermedades más comunes de la era actual, a la vez que se ha evidenciado la necesidad de aumentar la ingesta de ciertos compuestos biológicamente activos como medida de contingencia a su aumento acelerado. Al analizar más de cerca este panorama es posible deducir que, aunque los com-ponentes tradicionales de la dieta (carbohidratos, proteínas, grasas, vitaminas, minerales y agua) son básicos para mantener una condición nutricional ideal, existen otros componentes en los alimentos que suministran beneficios adicio-nales para la salud.

Esta conclusión posibilita plantear una nueva pregunta en relación al mecanis-mo de acción que permita proveer a la mayor cantidad de individuos con este tipo compuestos bioactivos y así observar una mejora significativa del estado de salud de pacientes crónicos, a la vez que se observe una disminución de nuevos casos reportados en los sistemas de salud pública. Para tratar de dar respuesta a este interrogante se introducirá un nuevo concepto, el de alimentos funcionales, alimentos bioactivos o productos nutracéuticos.


Los componentes de los alimentos capaces de proveer beneficios adicionales en la salud, por encima de las propiedades nutritivas básicas, se les denominan “alimentos funcionales” y tienen un gran auge en la actualidad debido a la con-siderable producciones científicas desarrolladas en el área nutricional y médica durante las últimas décadas (Kan, Mocanb, Atanas, 2018) y a los avances tec-nológicos que le han permitido avanzar a la industria alimentaria al punto de diseñar nuevos alimentos que satisfagan las necesidades de los consumidores cada vez más exigentes y más conocedores sobre los efectos de la alimentación en su salud (Aranceta & Gil 2010).La idea de alimentos funcionales fue desarrollada inicialmente en Japón en la década de los 80 como medida de control a los altos costos de seguros médicos en la población de edad avanzada; el objetivo fue diseñar alimentos enriqueci-dos capaces de nutrir al paciente a la vez que ayudaban a mejorar alguna condi-ción específica de salud. (Chasquivol et al, 2003). Adicionalmente los japoneses fueron los primeros en promover una política de certificación de alimentos con propiedades especificas aplicables en la salud (Martinez, 2013). Actualmente el concepto de alimento funcional se ha potencializado, pueden ser alimentos natu-rales con propiedades bien caracterizadas o alimentos modificados o procesados en los cuales se pretende mejorar propiedades nutricionales mediante la adición de sustancias químicas particulares que le confiere alguna característica bené-fica para alguna condición de salud o se les elimina algún compuesto dañino que puede afectar negativamente, como es el caso de las sustancias alergénicas (Aranceta & Gil, 2010).

El reto al que se enfrentan las industrias alimentarias por estos días es diseñar productos novedosos que cautiven la atención de los consumidores; es así que, por ejemplo, las empresas dedicadas a los productos lácteos los han variado, po-niendo en el mercado una serie de leches modificadas como la leche deslactosa-da (especial para las personas intolerantes a la lactosa) o las leches enriquecidas con ácidos grasos omega 3 (DHA y EPA), vitaminas como A o D, ácido fólico o minerales como calcio y zinc, todos estos aditivos aumentan la calidad nutricio-nal de la leche confiriéndole efectos benéficos relacionados con la disminución de la probabilidad de sufrir enfermedades cardiovasculares, afecciones visuales o fortaleciendo el sistema inmunológico del consumidor (Kan, Mocanb, Atanas, 2018); cada nuevo desarrollo se escoge de acuerdo a las necesidades particulares de poblaciones, cada vez más específicas con requerimientos nutricionales muy particulares, niños, ancianos, deportistas, mujeres en embarazo, entre otros.


Un claro ejemplo de alimento funcional son los vinos. Desde hace algunos años se ha escuchado decir que tomar una copa de vino tinto al día previene o dis-minuye el riesgo de desarrollar enfermedades coronarias y cáncer, esta creen-cia que se ha popularizado ampliamente, está respaldada por muchos estudios científicos que corroboran tales efectos (Greyling, Bruno, Draijer, Mulder, & Thijsser, 2016). Esta descripción del vino tinto permite que sea clasificado como alimento funcional y sus propiedades tanto organolépticas como nutracéuticas se debe a su contenido de polifenoles (principalmente antocianinas) transferidos desde las uvas durante el proceso de fermentación. Este es otro ejemplo de industrialización alimentaria que pone de manifiesto la importancia de los pro-ductos funcionales en la actualidad.

Otro factor a tener en cuenta en el diseño de productos nutracéuticos (alimentos enriquecidos con sustancias biológicamente activas) son las fuentes de donde se obtienen las moléculas bioactivas; se podrían plantear dos fuentes posibles, la primera por vía de síntesis química en laboratorio y la segunda por extracción de las fuentes naturales (plantas). Los avances técnico-científicos del último siglo han demostrados que la síntesis de este tipo de moléculas no es tarea fácil y es costosa, debido a la especificidad estructural que requiere. La mayoría de las moléculas con actividad biológica presentan isómeros de los cuales solo uno es el responsable de la actividad que se les confiere. Los procesos de síntesis no siempre permiten obtener este isómero activo de forma individual, sino que dan como resultado una mezcla de todos los isómeros, este efecto se ha visto en la fabricación de productos farmacéuticos. Al utilizar estos activos sin puri-ficar en el tratamiento de alguna enfermedad, se evidencia que su efecto en la disminución de los síntomas es poco notoria e incluso se presentan otros que inicialmente no se tenía, esto como consecuencia que los demás isómeros pre-sentes en la formulación pueden provocar efectos adversos, incluso más graves que los que pretendía aliviar (Recalde et al, 2008). Estas consecuencias hacen que los procesos de síntesis sean cada vez más específicos y con controles más rigurosos, lo que sumado al elevado consumo energético, el impacto ambiental y la incidencia de efectos secundarios, provoca un consecuente aumento de los costos de producción.

La segunda fuente probable de moléculas bioactivas son las plantas y en particu-lar sus hojas, frutos y flores y, como se mencionó con anterioridad, deberían ser consumidos directamente con el fin de aprovechar sus propiedades al máximo. Pero para todas las poblaciones no es fácil acceder a frutas y verduras frescas todos los días; regiones con estaciones por ejemplo, no disponen de ciertos ali-


mentos de forma constante durante todo el año lo que disminuye su disponibili-dad e incrementa los costos, limitando de esta forma, la dieta de los individuos. Por ejemplo, considerando el efecto antioxidante de los polifenoles depende, no solo de la cantidad ingerida sino también de la constancia con que se consuma para poder observar efectos a largo plazo, deben ser parte regular del menu dia-rio. Con el fin de contrarrestar este déficit de polifenoles, han sido extraídos de múltiples fuentes vegetales e incluidos en diversas preparaciones de tipo com-plemento alimentario, mezclados con proteínas, vitaminas o minerales (Martí-nez, 2013). Este tipo de preparados pueden tener costos elevados que limitan el grupo de consumidores, dejando buena parte de la población sin el suministro mínimo requerido.

Bajo estas premisas se hace evidente que se deben buscar nuevas fuentes de bioactivos y un sector desaprovechado son los residuos agroindistriales; en su mayoría este tipo de residuos conservan algunas de las propiedades original-mente presentes en de los vegetales o fruta y en buena parte de las industrias son desechados tras la ejecución del proceso industrial.

Retomando el tema de los vinos tintos y analizando el proceso fermentativo es posible suponer que parte de los compuestos fenólicos de la uva son transferidos al vino (producto líquido), pero otro porcentaje permanece en el residuo sólido, principalmente hollejos y semillas, estos residuos sólidos pueden ser aproxima-damente el 30% del total en masa respecto a la cantidad inicial de uvas proce-sadas (Segura, Perez, Mojica, Guerrero, & Posada, 2015). Esto hace pensar que los residuos agroindustriales podrian ser una fuente aprovechable de polifeno-les, que posteriormente pueden ser usados como aditivo en otros alimentos con bajos contenidos o carentes de este tipo de fitonutrientes (Chamorro, Rebolé , Rica, Arija , & Brenes, 2015). Como su fuente es un residuo sin valor comercial los costos de venta pueden ser más bajos y posiblemente lleguen a consumido-res con poder adquisitivo menor o se puedan incluir en alimentos de consumo masivo llegando a más individuos.En definitiva, los polifenoles son moléculas muy interesantes, de las que queda mucho por aprender, su espectro es tan amplio y descocido como disponibilidad vegetal hay en el planeta. Por otra parte es evidente su actividad antioxidante y su efecto protector en procesos de degradación celular asociados a radicales libres, peróxidos, superóxidos y demás especies activas derivadas del oxígeno, haciéndose indispensables en los tratamientos de enfermedades relacionadas con este tipo de daños y también en su prevención.


Al incrementar los valores diarios de polifenoles en la dieta, bien sea por el consumo de frutas y verduras frescas, alimentos funcionales y/o nutracéuticos, o por el consumo de suplementos dietarios que los contenga, se observarán en medianos tiempos efectos benéficos sobre la salud de los consumidores.

En ese sentido, los residuos agroindustriales derivados de frutas y verduras emergen como fuentes prometedoras de compuestos fenólicos. Estos residuos aún conservan muchas de las propiedades iniciales del alimento y pueden ser sometidos a procesos de extracción que den como resultados concentrados fenó-licos susceptibles de ser adicionados a otros alimentos (para consumo humano o animal), a productos cosméticos o a suplementos multivitamínicos con el fin de llegar a la mayor cantidad de individuos con efectos consecuentes en la salud y la calidad de vida.


REFERENCIAS

Ainsworth, E. G. (2007). Estimation of total phenolic content and other oxidation substrates in plant tissues using folin-Ciocalteu reagent. Nature Protocol, 2, 875-877.

Anderson, R. A. (2009). Medicina Integrativa (2da ed.). Barcelona, España: Elsevier.

Anesini, C., Turner, S., Cogoi, L., & Filip, R. (2012). Study of the participation of caffeine and polyphenols on the overall antioxidant activity of mate (Ilex paraguariensis). Food Science and Technology, 45, 299-304.

Aranceta, J., & Gil, A. (2010). Alimentos funcionales y salud en las etapas infantil y juvenil. Madrid: Editorial Medica Panamerica.

Arno Greyling, R. M. (Diciembre de 2016). Effects of wine and grape polyphenols on blood pressure, endothelial function and sympathetic nervous system activity in treated hypertensive subjects. Journal of Functional Foods, 27, 448-460.

Budai, S. (2006). Quimica de los Alimentos (cuarta ed.). México: PEARSON EDUCACIÓN.

C. López-Alarcón and A. Denicola, “Evaluating the antioxidant capacity of natural products: A review on chemical and cellular-based assays,” Anal. Chim. Acta, vol. 763, pp. 1–10, 2013.

Cerón, I., Higuita, J. C., & Cardona, C. (2011). Capacidad antioxidante y contenido fenólico total de tres frutas cultivadas en la region andina. Vector, 17-126.

Chamorro, Rebolé , Rica, Arija , & Brenes. (2015). Influence of dietary enzyme addition on polyphenol utilization and meat lipid oxidation of chicks fed grape pomace. Food Research International, 73, 197-203.


Chasquivol, N., Laura, L., Delmas, I., Rivera, D., Bazan, D., aguirre, R., & Bravo, M. (2003). Alimentos funcionles o fitoquimicos. Clasificación e importancia. Revista Peruana de Quimica e Ingenieria Quimica, 5(2), 9-20.

Elejalde Guerra, J.I. 2001. Estrés oxidativo, enfermedades y tratamientos antoxidantes. Anales de Medicina Interna (Madrid), 18 (6).

Fanzone sanchez, M. L. (Mayo de 2012). Caracterizacion de la composicion fenolica de uvas y vinos de la variedad vitis vinifera. Tesis Doctoral. Tarragona, España.

FAO y OPS. 2017. Panorama de la Seguridad Alimentaria y Nutricional en América Latina y el Caribe. Santiago de Chile

Garcia Valladolid, A. (2016). EFECTO DEL ACEITE ESENCIAL DE CLAVO DE OLOR (Syzygiumaromaticum) SOBRE LA CARACTERIZACIÓN Y VIDA ÚTIL DE TOMATES (Solanum lycopersicum) FRESCOS. Piura, Peru.

Gil H, A., Ruiz Lopez, M.A., 2010. Tratado de Nutrición tomo II, Composición y calidad nutritiva de los alimentos. Capítulo 20 Influencia de los procesos tecnológicos sobre el valor nutritivo de los alimentos. 2da edición. Madrid. España.

Greyling, A., Bruno, R., Draijer, R., Mulder, T., & Thijsser, D. (Diciembre de 2016). Effects of wine and grape polyphenols on blood pressure, endothelial function and sympathetic nervous system activity in treated hypertensive subjects. Journal of Functional Foods, 27, 448-460.

Godfrey, D. (Enero-Febrero de 2011). Parabenos: Mito o Realidad. Cosmeticos y tecnología Latinoamericana, 2, 16-18.

Granillo Sanmartin, M. F. (2017). Influencia de factores genéticos y ambientales en la aparición de la enfermedad de alzheimer. Universidad técnica de Machala, 16-17.

Informe tecnico 916 OMS/FAO. 2003. DIETA, NUTRICIÓN Y PREVENCIÓN DE ENFERMEDADES CRÓNICAS. Organización Mundial de la Salud. Ginebra


Kan Y, Mocanb A, Atanas A. (2018). Let food be thy medicine and medicine be thy food: A bibliometric analysis of the most cited papers focusing on nutraceuticals and functional foods. Food Chemistry. Volume 269, 15 December 2018, Pages 455-46.

Llacuna, L. (Marzo de 2012). Papel de los antioxidantes en la prevención del cáncer. Revista Española de Nutrición Humana y Dietética, 16(1), 16-24.

López-Gutiérrez Noelia. R. R.-G. (septiembre de 2016). Determination of polyphenols in grape-based nutraceutical products using high resolution mass spectrometry. Food Science and Technology, 71, 249-259.

Magomya, A. K. (2014). Determination Of Plant Proteins Via The Kjeldahl Method And Amino Acid Analysis: A Comparative Study. International Journal Of Scientific & Technology Research, 4(3), 68-72.

Martinez, J. R. (2013). Nuevos alimentos para Nuevas Necesidades. Madrid: Instituto de Salud Publica de España.

Martin-Gil, A. S.-M. (2009). Importancia de las especies reactivas al oxigeno (radicales libres) y los antioxidantes en clinica. Gaceta Médica de Bilbao, 106(3), 106-113.M. Quiñones, M. Miguel, and A. Aleixandre, “Los polifenoles, compuestos de origen natural con efectos saludables sobre el sistema cardiovascular,” Nutr. Hosp., vol. 27, no. 1, pp. 76–89, 2012

Páramo, J., Orbe, J., & Rodriguez, J. (2001). Papel de los antioxidantes en la prevención de la enfermedad cardiovascular. MEDICINA CLÍNICA, 116(16), 629-635.

Recalde Manrrique J.A., Bolívar Galiano V. Castillo J.R., Durán Quintana F., Gálvez Mateos R., Gamboa Antiñolo F., García López P., García Molina G., Lucena González M.A., Marqués de Torres M., Murillo Fernández M.D., Navarro Marí J.S., Panero Hidaldo P., Romero González J., Saldaña Valderas M., García de la Torre J., Tormo Molina J., Verdú Camarasa C. (2008). Medicamentos esteroisómeros: el cuento del cambio quiral. Boletín Terapéutico Andaluz. Volumen 24, Número 5, 16-20.


Ribéreau-Gayon, P. &. (1966). Dosage des tannins dans le vin rouge et détermenation de leur structure. Chim. Anal(48), 188-196.

Segura, C. (2015). aracterización de Residuos de la indistria Vivicola del Valle de Sachica con potencal nutraceutico para su aprovechamiento después del proceso adroindustrial. ENID.

Tomás-Barberán, F. A. (2003). Los polifenoles de los alimentos y la salud. Alimentación, Nutrición y Salud, 10(2), 41-53.

V. I. P. I. Ignat , I. Volf, “A critical review of methods for characterisation of polyphenolic compounds in fruits and vegetables,” Int. J. ChemTech Res., vol. 3, no. 3, pp. 1033–1036, 2011.

Valdes, F. (Noviembre de 2006). Vitamina C. Actas Dermo-Sifiliográficas, 97(9), 557-568.

Valencia-Avilés, Eréndira; Figueroa, Iván Ignacio; Sosa-Martínez, Erika; Bartolomé-Camacho, María Carmen ; Martinez-Florez, Héctor Eduardo; García-Pérez, Martha-Estrella. (Enero de 2017) Polifenoles: propiedades antioxidantes y toxicológicas. Revista de la Facultad de Ciencias Químicas Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. 16, 15-29.

Vauzour, Vafeiadou, Rendeiro, Corona, & Spencer J.P.E (2010) The inhibitory effects of berry-derived flavonoids against neurodegenerative processes. Journal of Berry Research. 1 (1), 45-52.

Ward, N. E. (2017). Capítulo 20: Vitaminas en los Huevos. En Innovaciones de huevo y estrategias para mejoras (págs. 207 - 220). doi:https://doi.org/10.1016/B978-0-12-800879-9.00020-2



APROVECHAMIENTO DE RESIDUOS AGROINDUSTRIALES PARA LA OBTENCIÓN DE PRODUCTOS DERIVADOS: CASO DE LA INDUSTRIA VITIVINÍCOLA

Walter Pérez-Mora, Jaquelín Mojica-Gómez

Residuos de la industria vinícola. Fuente autores.

CAPÍTULO 1


La industria agroalimentaria produce una gran cantidad de residuos que por lo general no son aprovechados. Con el auge de la producción sostenible con el medio ambiente, se han generado procesos para el aprovechamiento de los de-sechos agroindustriales con el fin de generar valorización al mismo tiempo que se disminuyen las fuentes de contaminación de los procesos en la industria. El proceso de valorización de este tipo de desechos se ha enfocado al compostaje, la lombricultura y como sustrato para el cultivo de hongos comestibles, sin em-bargo, también se han empleando estos residuos en otros procesos de transfor-mación química y procesos físicos de extracción, como la obtención de pectina a partir de subproductos de jugos cítricos como mandarina, naranja, toronja y pomelo (Rojas et al 2009); obtención de aceites esenciales a partir de subpro-ductos de jugos cítricos (Rojas et al 2009), extracción o producción de enzimas celulolíticas a partir del aislamiento de restos de banano como alternativa a la disposición final de estos desechos en la India, donde los cultivadores los arro-jan a ríos, lagos y caminos (Dabhi et al 2014); fibra dietaria para uso animal y humano a partir de residuos de limón (Tripodo et al 2012) o residuos de naranja (Grigelmo y Martin 1999); o el uso de la fibra para la producción de papel, por ejemplo, en Brasil donde se propone la recuperación de la fibra del pseudotallo residual en la cosecha de banano (Rosal et al 2012; Bernstad Saraiva et al 2012).

Por otro lado, también se evalúan los procesos de extracción de compuestos quí-micos de interés como flavonoides, carotenoides, clorofilas, pigmentos, entre otros. Es el caso de la extracción de hesperidina y hesperitina a partir de residuos de cáscaras de naranja, polifenoles usados en la industria farmacéutica que se asocian con la prevención de diferentes enfermedades (Lahmer et al 2015) y residuos de limón (Tripodo et al 2012). También se han extraído β-carotenos de cáscaras de naranja y residuos de zanahoria para teñir fibras de algodón (Hecker 2014); o la obtención de biocombustibles como biogás usando diferentes tipos de residuos agroindustriales específicamente para la producción de metano (Zie-miński y Frąc 2012), bioetanol y biodiesel, estos últimos usando residuos de banano (Martínez de Lecea 2011; Rosal et al 2012).

El cultivo de la uva, es uno de los cultivos con mayor producción a nivel mun-dial y de los que generan mayores ingresos, sobre todo cuando se usan con fines de vinificación, según la organización Internacional del Vino (OIV), se estima la producción mundial en 74 millones de toneladas en cultivos que ascienden a cerca de 7,6 millones de hectáreas (OIV 2019). En Colombia, la producción de uva para vino no es usual debido a condiciones climáticas, y los cultivos se concentran en el Valle del Cauca, Antioquia y Boyacá (Almanza 2011). El


viñedo Umaña Dajud localizado en el Valle de Sáchica a pocos kilómetros del pueblo colonial de Villa de Leyva, ubicado a más de 2000 msnm, característi-ca inusual en un viñedo, cuenta con 6 hectáreas de cultivos de uva de la cepa Cabernet Sauvignon con vides que en su mayoría provienen directamente de Francia. El fruto de uva Cabernet Sauvignon es la variedad con más demanda en la vinicultura de vinos tintos, la cual se adapta óptimamente a diferentes con-diciones edafoclimáticas y se caracteriza por tener un hollejo grueso y semillas grandes en proporción a la pulpa (Kong et al 2003). Los vinos elaborados con esta uva presentan altos niveles de compuestos bioactivos, particularmente en la industria vinícola, el contenido de polifenoles es considerado un parámetro de la calidad del vino, lo cual depende de las prácticas agrícolas y agroindustriales propiamente dichas (Marinova et al 2005). La generación de residuos depende del tipo de uva, durante la producción del vino, el orujo de uva se separa del zumo antes de la fermentación de los vinos blancos, o después de unos días de contacto con la piel en los vinos tintos (Korkie et al 2002) y se disponen como residuos. La cáscara y semillas de la uva son consideradas fuentes importantes de compuestos fenólicos, a los que se les atribuyen la propiedad astringente y antioxidante de las uvas y sus productos (Galati y O´Brien 2004; Marinova et al 2005; Jiang y Dusting 2003), de acuerdo a datos locales, los desechos vinícolas de la producción de una vendimia de este viñedo compuesta de 1800 plantas (que pesan cerca de 2700 kg), son aproximadamente 810 kg sin tener en cuenta la masa de raquis que corresponde a un 6% del peso total, residuos que en la industria colombiana son desechados sin generar algún tipo de aprovechamien-to. En California, por ejemplo, la producción de orujo seco asciende a 122000 toneladas por año (Zheng et al 2012), el cual puede ser material aprovechable en otras aplicaciones. Estos datos son consistentes con lo reportado, en donde se indica que los residuos de orujo provenientes de esta industria es de aproxima-damente el 20%, reportándose hasta un 30% (Gengaihi et al 2013; Librán et al 2013; Dwyer et al 2014; Kasapidou et al 2015).

Los residuos de la industria vinícola han aumentado su interés en las últimas décadas, debido a que se consideran como fuente de antioxidantes naturales, que son considerados innocuos en comparación con los antioxidantes obtenidos de forma sintética de uso común en aplicaciones de interés industrial (Arvani-toyannis et al 2014), y la idea de utilizarlos en procesos de revalorización ha sido ampliamente estudiada (García-Lomillo y Gonzalez-SanJosé 2017). A con-tinuación, se presentan algunas de las alternativas de revalorización propuestas para estos residuos.


Producción de etanol a partir de orujo de uva

La composición de carbohidratos de los residuos de uva es una fuente potencial de azúcares fermentables, de interés comercial para la misma industria vitiviní-cola. El orujo se compone principalmente de los cuatro polisacáridos más abun-dantes en la naturaleza. En la tabla 1 se resumen los principales polisacáridos y sus subunidades, fermentables en su mayoría (Korkie et al 2002).

Fracción de

Carbohidratos Composición Monomérica

Función

Celulosa Subunidades de glucosa

Soporte estructural en la

pared celular

Hemicelulosa

Subunidades de glucosa,

manosa, xilano y arabinosa


pared celular

Almidón S ubunidades de glucosa Reserva de energía

Pectina Subunidades de ácido D-

galacturónico


pared celular

Tabla 1. Composición de carbohidratos de los residuos de la industria vinícola (Korkie et al 2002).

Estos polisacáridos no pueden ser fermentados por levaduras, por lo tanto se debe realizar un proceso químico de lisis molecular para liberar los azúcares fer-mentables que pueden ser metabolizados por levaduras como la Saccharomyces cerevisiae (levadura usual en los procesos de vinificación) para la producción de etanol, para la fabricación de bebidas alcohólicas como aguardientes, y los llamados licores, y la fortificación alcohólica de vinos (Korkie et al 2002; Gar-cía-Lomillo y Gonzalez-SanJosé 2017), o para la producción de biocombusti-bles, tales como bioetanol y biogás (Zheng et al 2012; Saha et al 2016).

Extracción de ácido tartárico

El ácido tartárico y sus sales han sido considerados desde épocas antiguas, como el subproducto más importante de la industria vitivinícola, debido a sus aplica-ciones industriales en el área de los alimentos y la farmacéutica (Cordoba de la llave, 2014). La estructura del ácido tartárico se puede observar en la figura 1.


Figura 1. Estructura del ácido tartárico

El ácido tartárico se extrae de fuentes vegetales con agua en ebullición o una solución ácida diluida, para precipitarlo en el extracto como tartrato de calcio, utilizando como agentes precipitantes sales como el cloruro de calcio y el car-bonato de calcio. El precipitado obtenido se convierte en ácido tartárico por tratamiento con ácido sulfúrico y se decolora utilizando carbón activado (Nurgel y Cambas 1998).

Extracción de aceite

De acuerdo a reportes, las semillas de uva que hacen parte de los desechos de la industria vitivinícola contienen entre un 10 y 20% dependiendo de la varie-dad de uva, de aceites enriquecidos en ácidos grasos insaturados como el ácido linoléico (figura 2), ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oleico, y ácido lino-lénico. El aceite obtenido de uva se puede comparar con aceites de consumo humano usuales como los aceites de girasol, soya o maíz (Baydar et al 2007; Dwyer et al 2014).

O

HO CH3

Figura 2. Estructura del ácido linoléico

El contenido de tocoferoles también es reportado en el aceite de semillas de uva obtenido de residuos de la industria vitivinícola en cuatro cultivares turcos de acuerdo a lo reportado por Baydar, Özkan y Çetin (2007), y en cultivares prove-nientes de Egipto de acuerdo a lo reportado por Gengaihi, Aboul Ella, Hassan,


Shalaby y Abou Baker (2013), reportando en su mayoría, altos contenidos de α-tocoferol y en menor proporción γ-tocoferol y δ-tocoferol.

Dwyer y colaboradores (2014), realizan un cálculo del mercado potencial de aceite proveniente de orujos de uva en el estado de Ontario en Canadá, indican-do que este mercado podría ascender a 5 billones de dólares anuales aproxima-damente de acuerdo a datos obtenidos entre los años 2007 y 2011, lo que sugiere un uso potencial de estos residuos agroindustriales para obtener productos con valor agregado.

Obtención de pectinas

Las pectinas son los heteropolisacáridos estructurales de los tejidos vegetales, se caracterizan por sus altos pesos moleculares y por la presencia de unidades de ácido 1,4-α-D-galacturónico, que le confieren propiedades gelificantes y estabi-lizantes muy atractivas en diferentes sectores industriales como el de alimentos y el farmacéutico.

En el trabajo realizado por el semillero de investigación en Química de Residuos Agroalimentarios y Alimentos (QuiRAl) del Centro de Gestión Industrial del SENA, se realizó el análisis del contenido de pectinas en residuos de la indus-tria vitivinícola del Valle de Sáchica, en Boyacá Colombia. La extracción de la pectina presente en las muestras de los residuos del proceso vinícola se realizó por hidrólisis ácida (Vriesmann et al 2012) variando el tiempo (10, 25, 40, 50 y 60 minutos) y el pH por adición de una solución de ácido clorhídrico (1.5, 2.0, 2.5 y 3.0 unidades de pH), a temperatura de ebullición de la mezcla de trabajo.

El mayor rendimiento en la extracción (7,73%), se obtuvo cuando los residuos fueron ajustados a un pH de 2,00 y luego se sometieron a un proceso de hidróli-sis ácida a temperatura de ebullición durante 60 minutos, de acuerdo a los resul-tados obtenidos que se pueden observar en las figuras 2 y 3.


Figura 2. Efecto del tiempo de hidrólisis en la extracción de Pectina

Figura 3. Efecto del pH en la extracción de Pectina

La espectroscopía IR de la pectina obtenida a partir de residuos agroindustrial se observa en la figura 4, identificando las bandas características de estos poli-sacáridos, y en la que se destaca la amplia banda ubicada en 3300cm-1 corres-pondiente al grupo funcional OH, así como las bandas en 1740 y 1630 cm-1 correspondientes a la vibración de los grupos carbonilos de ácidos carboxílicos y ésteres; estas bandas brindan información sobre el grado de esterificación de la pectina obtenida a partir de la relación entre sus absorbancias por medio de la ecuación:

GE = 124.7R + 2.2013, donde R = A1740 / (A1740 + A 1630)Ecuación 1


El grado de esterificación para la pectina obtenida a partir de los residuos del proceso de vinificación es de 83.7 ± 1.7, valor que indica alta presencia de éste-res metílicos lo que se relaciona con las características gelificantes de la pectina.

Figura 4. Espectro infrarrojo de pectina obtenida a partir de residuos de la industria vitivi-nícola del Valle de Sáchica.

Se encuentra entonces que los residuos de la industria vitivinícola del Valle de Sáchica, son una fuente prometedora para la obtención de pectinas con alto gra-do de esterificación, propiedad adecuada en cuanto a las características propias de este tipo de productos. Estas pectinas son clasificadas como de alto metoxilo, característica que sugiere que este producto puede ser utilizado en las aplica-ciones usuales en la industria de alimentos y la farmacéutica. Los resultados obtenidos son comparables con los resultados reportados por Minjarres et al. (2014) en residuos de la industria vitivinícola de Mallorca, España con método de extracción asistido por microondas.

Compostaje

El compostaje se define como la descomposición biológica aeróbica y la esta-bilización de sustratos orgánicos. El compostaje es un tratamiento común para residuos biodegradables como los de la industria de la producción del vino, con el objetivo de obtener un producto con potencial para el acondicionamiento de los suelos de cultivo. En los últimos años, los residuos de la industria vitivinívo-la están siendo compostados para reintroducirlos en los viñedos y completar el ciclo del carbono en una vía conveniente y económica (Dwyer et al 2014; Burg

86

88

90

92

94

96

98

100

102

104

6001100160021002600310036004100

% tra

nsmi

tancia

Número de onda (cm-1)


et al 2014). Todos los cultivos, para el caso particular de los viñedos, utilizan grandes cantidades de fertilizantes químicos y materia orgánica, por lo tanto, la posibilidad de dar un manejo óptimo a los residuos generados por la misma industria vitivinícola, se presenta como una estrategia sostenible para la gestión de los mismos (Burg et al 2014).

En la industria vitivinícola los residuos generados son principalmente de carác-ter orgánico, originando orujo de uva en un 63%, lías en un 13% (residuos só-lidos, principalmente desechos de levaduras), tallos o raquis en un 12% y lodos desecados en un 12%. De estos, solo los dos primeros son usualmente utilizados en otros procesos (orujo de uva y lías), mientras que el resto de los desechos orgánicos son tradicionalmente incinerados o desechado en terrenos (Burg et al 2014).

El Instituto Politécnico y Universidad Estatal de Virginia, ubicada en Blacks-burg, Estado de Virgina, Estados Unidos, reporta características del compost producido a partir de orujos de uva obtenidos de los residuos de viñedos locales, entre los que resaltan (Westover 2006):

• Alto contenido en contenido de macronutrientes como nitrógeno, potasio, calcio y fósforo. • El orujo tiene una relación Carbono: nitrógeno apropiada para el compostaje (1:17 a 1:30) • Una relación 1:1, orujo: lecho de estiércol (paja + estiércol) proporciona 66% a 100% las necesidades nutricionales anuales de los viñedos de la región • Es un proceso que puede durar entre 6 y 10 meses dependiendo de factores propios del proceso como la temperatura, humedad, entre otros.

Elaboración de productos para la Nutrición Animal

De acuerdo con el reglamento de la Unión Europea EC 767/2009, se define que se pueden utilizar como materias primas para la elaboración de piensos, que se consideran como productos de origen vegetal o animal, cuyo principal objetivo es satisfacer las necesidades nutritivas de los animales, en estado natural fresco, conservado o procesado industrialmente.

En este sentido se ha reportado el uso de residuos de uva para la elaboración de piensos, ya que cumple con los requisitos de la Autoridad Europea de Seguridad


Alimentaria (2008), que indica que de esas materias primas definidas por el re-glamento EC 767/2009, serán aceptadas aquellas que mejoren favorablemente la calidad de los productos alimenticios mejorando las características sensoriales, aceptación del producto, y su valor nutricional.

En ese sentido, los residuos de uva han sido utilizados para la elaboración de productos de consumo animal como pollos de engorde. Brenes et al. (2008) y Goñi et al. (2007) encontraron que se aumentó la capacidad antioxidante sin ningún efecto negativo en el crecimiento de las aves añadiendo 4,86% de estos residuos.

En estos estudios, en gallinas ponedoras, se analizaron los efectos de la suple-mentación con orujo de uva seca en una dieta basada en soja de maíz, sobre el rendimiento, la calidad de los huevos, la peroxidación lipídica de plasma y huevo y algunos parámetros bioquímicos, se encontró que no se afecta signifi-cativamente el peso vivo, la ingesta de alimento, la producción de huevo y la eficiencia de la alimentación, encontrando efectos sobre el tamaño del huevo y sobre el contenido de albumina en el mismo (Kara et al 2015). Kaya et al. (2014) investigaron la posibilidad del uso de residuos de uva en las dietas basadas en harina de maíz-soja para gallinas ponedoras en rendimiento, rasgos de calidad de huevo, grado de oxidación de yema y algunos parámetros sanguíneos de es-tas aves y, residuos de uva fermentados encontrando efectos marcados sobre los niveles de proteína total, glucosa, aspartato aminotransferasa, calcio, fósforo y colesterol en suero de los animales tratados, en comparación con las gallinas alimentadas con la dieta de control.

Por otro lado, Yan y Kim (2011) realizaron un experimento en cerdos de engor-de para investigar los efectos del orujo de uva fermentado por Saccharomyces boulardii en el rendimiento de crecimiento de los cerdos, digestibilidad de nu-trientes y atributos de calidad de la carne de cerdo, concluyendo finalmente, que la inclusión en la dieta al nivel de 30 g de orujo/ kg, mejoró el rendimiento del crecimiento, la digestibilidad de nutrientes y, alteró el patrón de ácidos grasos en la grasa subcutánea, así como algunos atributos de la carne de cerdo como el marmoleado, enrojecimiento y amarillez que conducen a mejorar el sabor.

En resumen, el uso de residuos de uva se ha explorado satisfactoriamente para la producción de alimentos y para la nutrición animal de acuerdo a los resultados reportados por investigadores en el área de estudio.


Producción de colorantes

En la industria de los alimentos, un color atractivo y estable es esencial en la comercialización de alimentos y bebidas. Los agentes colorantes sintéticos se han utilizado comúnmente en esta industria, pero se ha cuestionado ampliamen-te la seguridad para el consumidor, por lo que se han generado restricciones en el uso de los mismos (Tyus 2014). Por este motivo, los colorantes provenientes de fuentes naturales han aumentado su interés a nivel investigativo e industrial.

La producción de “enocianinas” (antocianinas aisladas del orujo de vino tinto), fue una de las primeras opciones de reutilización de los residuos de la industria vitivinícola con impacto y reconocimiento internacional para aplicaciones ali-mentarias y farmacéuticas, de hecho son reconocidas en Europa como el colo-rante E-163 (García-Lomillo y Gonzalez-SanJosé 2017). Estos pigmentos son responsables de los brillantes colores naranja, rosado, rojo, violeta y azul en las flores y frutos de algunas plantas, y se consideran inocuos y con potencial far-macológico y en aplicaciones alimentarias (Miraje et al 2015).

El uso de enocianinas en alimentos ha sido reportado en varios estudios. Tyus (2014), en su tesis de maestría en la Universidad de Missouri, reportó el uso de antocianinas extraídas de residuos de la industria vitivinícola de la variedad Norton, del Estado de Missouri en Estados Unidos, como colorante en un yogurt tipo griego. En un trabajo previo del semillero de investigación QuiRAl del Centro de Gestión Industrial, se reportó el uso de extractos de uva para mejorar el color de un vinagre producido a partir de uva Isabella (Segura et al 2015). Por otro lado, Ariga et al. (1999), reportaron la extracción de proantocianidinas para ser usadas como aditivos colorantes en salsa de soya a partir de semillas de uva, procedimiento que incluso fue patentado en Japón (patente JP1998/0075070). Estas aplicaciones muestran el interés en la obtención de colorantes naturales provenientes de residuos agroindustriales de la producción del vino.

Obtención de antioxidantes

Debido al auge de consumo de productos verdes, idealmente no sintéticos y provenientes de fuentes naturales, el uso de residuos agroindustriales ha sido objeto de proyectos de investigación recientes (Dwyer et al 2014). En ese senti-do, los residuos de la industria del vino se han empezado a utilizar como materia prima de muy bajo costo, para la obtención de agentes antioxidantes y posterior obtención de productos con valor agregado debido a su potencial farmacológico


(Librán et al 2013). Estos residuos son ricos en compuestos polifenólicos como antocianinas, flavonoles, taninos, ácidos fenólicos entre otros. La forma en cómo se determinan estos compuestos y la cuantificación de los mismos en residuos de la industria vitivinícola del Valle de Sáchica se presentan en capítulos posterio-res como parte del trabajo realizado por el semillero de investigación QuiRAl.

Perspectivas

El manejo adecuado de los residuos agroindustriales puede conllevar a la ob-tención de productos con valor agregado aumentando la productividad medi-da en ingresos de las empresas relacionadas con el área de trabajo. En el caso particular de la industria vitivinícola, se han realizado varios acercamientos a programas de manejo adecuado de los residuos generados, sin embargo el caso de Colombia no es este. En este sentido, el trabajo realizado por el semillero de investigación QuiRAl, es un acercamiento a la posibilidad de generar alternati-vas diferentes al desecho de estos residuos agroindustriales.


REFERENCIAS

Almanza, P.J. 2011. Determinación del crecimiento y desarrollo del fruto de vid (Vitis vinifera L.) bajo condiciones de clima frío tropical. Tesis de Doctorado, Universidad Nacional de Colombia.

Ariga, T., Yamazaki, E., Yamashita, K., Sasaki, M., Yamatsugu, N., Ishii, N., 1999. Protein food. Japanese Patent Office, JP 199,980,075,070.

Arvanitoyannis, I. Ladas, D. Mavromatis, A. 2006. Potential uses and applications of treated wine waste: a review. International Journal of Food Science and Technology, 41, 475–487.

Baydar, N. Özkan, G. Çetin, E. 2007. Characterization of grape seed and pomace oil extracts. Grasas y aceites, 58 (1), 29-33.

Bernstad Saraiva A. Acordi E. B. Lea L. Pereira E. Alves V.Furtado de Sousa A.M. Gomes A. Freire M. do Carmo L.C. Fernandes da Cunha G. 2012, Potentials for Utilization of Post-Fiber Extraction Waste from Tropical Fruit Production in Brazil – the Example of Banana Pseudo-Stem. International Journal of Environment and Bioenergy, 4(2): 101-119.

Brenes, A.; Viveros, A.; Goñi, I.; Centeno, C.; Sáyago-Ayerdy, S.G.; Arija, I.; Saura-Calixto, F. Effect of grape pomace concentrate and vitamin E on digestibility of polyphenols and antioxidant activity in chickens. Poult. Sci. 2008, 87, 307–316.

Burg, P. Vítěz, T. Turan, J. Burgová, J. 2014. Evaluation of grape pomace composting process. Acta Universitatis Agriculturae Et Silviculturae Mendelianae Brunensis. 62, (5), 875-881.

Cordoba de la llave, R. (2014). Mundos Medievales II: Las rasuras del Vino, Aplicaciones y Usos del tartarto de Potasio. Cordoba, España

Dabhi B.K. Vyas R.V. Shelat H.N. 2014, Use of Banana Waste for the Production of Cellulolytic Enzymes under Solid Substrate Fermentation Using Bacterial Consortium. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 3(1): 337-346.


Dwyer, K. Hosseinian, F. Rod, M. 2014. The Market Potential of Grape Waste Alternatives. Journal of Food Research, 3, (2), 91-106.

European Food Safety Authority. Scientific Opinion of the Panel on Additives and Products or Substances used in Animal Feed (FEEDAP) on functional groups of additives as described in Annex 1 of Regulation (EC) No 1831/2003. EFSA J. 2008, 920, 1–19.

European Union. Regulation No 767/2009 of the European Parliament and of the Council of 13 July 2009 on the placing on the market and use of feed. Off. J. Eur. Union 2009, L229, 1–28.

Galati, G. y O´Brien, P.J. 2004. Potencial toxicity of flavonoids and other diatary phenolics: significance for their chemopreventive and anticancer propertics, Free radical biology & medicine 37(3): 287-303.García-Lomillo, J. Gonzalez-SanJosé, M.L. 2017. Applications of Wine Pomace in the Food Industry: Approaches and Functions. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 16, 3-22.

Gengaihi, S. Aboul Ella, F. Hassan, E. Shalaby, E. Abou Baker, D. 2013. Phytochemical Investigation and Radical Scavenging Activity of Wastes of Some Grape Varieties Grown in Egypt, Global Journal of Pharmacology 7 (4): 465-473.

Goñi, I.; Brenes, A.; Centeno, C.; Viveros, A.; Saura-Calixto, F.; Rebolé, A.; Arija, I.; Estevez, R. Effect of dietary grape pomace and vitamin E on growth performance, nutrient digestibility, and susceptibility to meat lipid oxidation in chickens. Poult. Sci. 2007, 86, 508–516.

Grigelmo, N., Martin, O. 1999, Characterization of dietary fiber from orange juice extraction. Food Research International, 31, 355-361.

Hecker S. 2014, Extraction of β-carotene from orange peel and carrot waste for cotton dyeing. Tesis de grado de maestría, School of Engineering at the University Borås, Almedahls, Suecia.

Jiang F, Dusting GJ. Natural phenolic compounds as cardiovascular therapeutics: potential role of their antiinflammatory effects. Current Vascular Pharmacology. 2003; 1(2): 135-56.


Kara, K.; Kocaoğlu Güçlü, B.; Baytok, E.; Şentürk, M. Effects of grape pomace supplementation to laying hen diet on performance, egg quality, egg lipid peroxidation and some biochemical parameters. J. Appl. Anim. Res. 2015, 44, 303–310.

Kasapidou, E. Sossidou, E. Mitlianga, P. 2015. Fruit and Vegetable Co-Products as Functional Feed Ingredients in Farm Animal Nutrition for Improved Product Quality. Agriculture 2015, 5, 1020-1034.

Kaya, A.; Yildirim, B.A.; Kaya, H.; Gül, M.; Çelebi, S. The effects of diets supplemented with crushed and extracted grape seed on performance, egg quality parameters, yolk peroxidation and serum traits in laying hens. Eur. Poult. Sci. 2014, 78, doi:10.1399/eps.2014.59.

Kherici, S. Benouali, D. Benyetou, M. 2013. Recovery of Cream of Tartar from Winemaking Solid Waste by Cooling Crystallization Process. Journal of Chemical Engineering & Process Technology, 5, (1), doi: 10.4172/2157-7048.1000180.

Kong J M, L S Chiam, N K Goh, T F Chia, C Brouillard (2003) Analysis and biological activities of anthocyanins. Phytochemistry 64:923-933.

Korkie, L.J., Janse, B.J.H. Viljoen-Bloom, M. 2002. Utilising Grape Pomace for Ethanol Production. South African Journal of Enology and Viticulture, 23, (1), 31-36.

Librán, C., Mayor, L. Garcia-Castello, E. Vidal-Brotons, D. 2013. Polyphenol extraction from grape wastes: Solvent and pH effect. Agricultural Sciences, 4, 9B, 56-62.

Marinova, D., Ribarova, F., & Atanassova, M. (2005). Total phenolics and total flavonoids in bulgarian fruits and vegetables. Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy, 40, 255–260.

Martínez de Lecea C. (2011). Phosphoric acid activation of recalcitrant biomass originated in ethanol production from banana plants. Biomass Bioener, 35: 1196-1204.


Minjares-Fuentes, R. A. Femenia, M.C. Garaua, J.A. Meza-Velázquez, S. Simal, C. Rosselló. (2014). Ultrasound-assisted extraction of pectins from grape pomace using citric acid: A response surface methodology approach. Carbohydrate Polymers 106: 179–189.

Miraje, S. Amlepatil, N. Sahoo, A.K. Mote, G.V. 2015. Anthocyanin Extraction from Winery Waste Material: A Review. Journal of Innovations in Pharmaceuticals and Biological Sciences. 2 (2), 218-221.

Nurgel, C. Canbas, A. 1998. Production of Tartaric Acid From Pomace of Some Anatolian Grape Cultivars. American journal of Enology and Viticulture, 49: 95-99.

International Organisation of Vine and Wine (O.I.V.). En línea www.oiv.int. Visitada el 22 de marzo de 2019.

Rojas J.P. erea, A. Stashenko E. 2009, Obtención de aceites esenciales y pectinas a partir de subproductos de jugos cítricos. VITAE, 16(1), 110-115.

Rosal A. Rodríguez A. González Z. Jiménez L. 2012, Use of banana tree residues as pulp for paper and combustible. International Journal of Physical Sciences, 7: 2406-2413.

Saha, S. Kurade, M. El-Dalatony, M. Chatterjee, P. Lee, D. Jeon, B. 2016. Improving bioavailability of fruit wastes using organic acid: An exploratory study of biomass pretreatment for fermentation, Energy Conversion and Management, 127, 256-264.

Segura, C. Posada, E. Bohórquez, N. Revuelta, A. Perez-Mora, W. 2015. Caracterización fisicoquímica de vinagres obtenidos a partir de mostos de uva (Vitis labrusca). Encuentro Nacional de investigación y desarrollo ENID 2015, volumen 2, ISSN: 2390-0148. DOI: 10.13140/RG.2.1.1136.5849

Tripodo M.M Mondello F. Lanuzza F. 2012, Simultaneous recovery of dietary fibres and Hesperidin from industrial lemon waste. Forum Ware International 2, 23-30.


Tyus, C. 2014. Anthocyanins from norton pomace and color stability analysis for use as a colorant in plain greek yogurt. Tesis de maestría, University of Missouri, USA.

Vriesmann, L.C. R.F. Teófilo, C.L. de Oliveira. 2012. Extraction and characterization of pectin from cacao pod husks (Theobroma cacao L.) with citric acid. Food Science and Technology 49(1): 108-116.

Westover, F. 2006. Notes on Composting Grape Pomace, Instituto Politécnico y Universidad Estatal de Virginia, disponible en línea: https://www.arec.vaes.vt.edu/content/dam/arec_vaes_vt_edu/ alson-h-smith/grapes/viticulture/extension/growers/documents/ composting-grape-pomace.pdf, consultada el 5 de agosto de 2017.

Yan, L.; Kim, I.H. Effect of dietary grape pomace fermented by Saccharomyces boulardii on the growth performance, nutrient digestibility and meat quality in finishing pigs. Asian-Australas. J. Anim. Sci. 2011, 24, 1763–1770.

Zheng, Y. Lee, C. Yu, C. Cheng, Y. Simmons, C. Zhang, R. Jenkins, B. VanderGheynst, J. 2012. Ensilage and Bioconversion of Grape Pomace into Fuel Ethanol. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 60 (44), 11128–11134.

Ziemiński K. Frąc M. 2012, Methane fermentation process as anaerobic digestion of biomass: Transformations, stages and microorganisms, African Journal of Biotechnology, 11(18), pp. 4127-4139.



ESTIMACIÓN DEL CONTENIDO DE FAMILIAS DE COMPUESTOS POLIFENÓLICOS POR ESPECTROFOTOMETRÍA UV-VIS



CAPÍTULO 2


COMPUESTOS POLIFENÓLICOS

Los compuestos fenólicos se encuentran ampliamente distribuidos como meta-bolitos secundarios en especies vegetales actuando principalmente como (Lat-tanzio et al, 2006; Blainski et al 2013):

• Fitoalexinas (agentes antimicrobianos que actúan como mecanismo de defensa en plantas) • Atrayentes para polinizadores, • Contribuyentes a la pigmentación vegetal, • Antioxidantes e inductores de enzimas del sistema antioxidante, • Agentes protectores contra la luz UV • Mecanismos de resistencia en plantas ante ataques fúngicos y de insectos

Como generalidad se tiene que los términos fenólicos y polifenoles se refieren a todos los metabolitos naturales secundarios sintetizados biogenéticamente de las rutas metabólicas de shikimato-fenilpropanoides-flavonoides (Lattanzio et al, 2006). Esta familia de compuestos incluye a los fenoles simples, los deriva-dos de ácidos como el ácido hidroxicinámico y el benzoico, taninos hidroliza-bles y condensables, cumarinas, estilbenos, ligninas y lignanos. Generalmente son solubles en compuestos orgánicos polares como el etanol, metanol, acetato de etilo, entre otros. Entre mayor número de grupos hidroxilo la solubilidad en agua aumenta, teniendo en cuenta que la gran mayoría de polifenoles glicosida-dos son solubles en medios acuosos.

El interés por este tipo de compuestos está ligado a la bioactividad que presen-tan, ya que se ha reportado su efecto antioxidante, antiinflamatorio, antiviral, antibacteriano, antimutagénico, anticarcinogénico, para la eliminación de ra-dicales libres, regulación del ciclo celular e inductor del sistema antioxidante (Keerthi et al 2014). El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) lista algunas frutas con altos contenidos de polifenoles como arán-danos, fresas, frambuesas, cítricos, uvas oscuras, cerezas, manzanas, ciruelas oscuras, zarzamoras, entre otras frutas (Keerthi et al 2014).

En este capítulo se presentan métodos de determinación sencillos para la cuan-tificación de algunos grupos de compuestos pertenecientes a la familia de los polifenoles (ácidos hidroxicinámicos, taninos, flavonoles, antocianinas).


Determinación del índice de polifenoles totales IPT

Los compuestos polifenólicos se caracterizan por presentar una absorbancia ca-racterística en su espectro ultravioleta en una longitud de onda de 280 nm, de-bido a que dentro de su estructura posee un núcleo bencénico (Andrés-Lacueva et al 1997).

La obtención del índice de polifenoles totales se da por la medida de la absor-bancia del extracto de interés (acuoso, etanólico, metanólico, en acetona, entre otros), medido a una longitud de onda de 280 nm (UV) (Andrés-Lacueva et al 1997). El extracto se diluye con una relación de 1:100 con el solvente o solu-ción de extracción (la dilución puede variar dependiendo del contenido de los compuestos de interés) y se realiza la medida de absorbancia a 280 nm en un espectrofotómetro Uv-vis con una celda de cuarzo. El índice IPT se calcula de acuerdo a la ecuación 1:

Ecuación 1

Donde Abs 280 es la absorbancia medida a una longitud de onda de 280 nm y fd es el factor de dilución que para el caso del ejemplo mostrado fue de 100. El re-sultado se puede normalizar dividiendo por la masa de material vegetal utilizada reportando finalmente el índice como IPT por gramo de muestra.

Determinación de fenoles totales, método de Folin-Ciocalteu

El ensayo colorimétrico de Folin-Ciocalteu es el método preferido para la deter-minación del contenido de fenoles en diferentes matrices analíticas, como ali-mentos, bebidas, extractos de plantas, entre otros (Margraf et al 2015), ya que es un método práctico, sencillo y con aceptable reproducibilidad (Chen et al 2015).

Los compuestos fenólicos se cuantifican de acuerdo a la reacción que presentan con el reactivo de Folin -Ciocalteu (mezcla de los ácidos fosfotúngstico y fos-fomolíbdico) de color amarillo. En medio básico, los ácidos del reactivo se en-cuentran desprotonados como iones fosfomolibdato y fosfotungstonato, mien-tras que el compuesto fenólico produce el ion fenolato, que tiene la capacidad de reducir al molibdeno (VI) en el ion fosfomolibdato a Mo(V), generando un complejo de color azul que se puede seguir espectrofotométricamente a 760 nm. Los dos pasos de la reacción se pueden observar en la figura 1.


Figura 1. Reacción general del reactivo de Folin-Ciocalteau para la determinación espectrofotométrica de fenoles.

Las curvas de calibración se pueden realizar con patrones de compuestos fenó-licos. Usualmente, los patrones más utilizados son el ácido gálico y el ácido tá-nico. En la figura 2 y la tabla 1, se puede observar una curva de calibración para la determinación de fenoles con el reactivo de Folin-Ciocalteau.

Blanco Patrón 1

Patrón 2

Patrón 3

Patrón 4

Patrón 5

Patrón 6

Solución patrón de ácido tánico 50ppm (mL) 0.00 0 .05 0.10 0 .20 0.30 0 .40 0.50 Solución Agua/acetona 1:1 (mL) 0 .50 0.45 0 .40 0.30 0 .20 0.10 0 Concentración de fenoles (mg/L) 0 5 1 0 20 3 0 40 5 0 Reactivo de Folin Ciocalteu (mL) 1 .00 0.50 1 .00 1.00 1 .00 1.00 1 .00

Carbonato de sodio 0,7M (mL) 4 .00 4.00 4 .00 4.00 4 .00 4.00 4 .00

Tabla 1.Preparación de patrones para la determinación espectrofotométrica de fenoles con el reactivo de Folin-ciocalteau, usando ácido tánico como patrón.

Ácido GálicoOH

OH

OHO

HO

OH

OH

OO

HO

Na2CO3


Figura 2. Curva de calibración para la determinación espectrofotométrica de fenoles con el reactivo de Folin-ciocalteau, usando ácido tánico como patrón.

La absorbancia de las muestras problema se puede interpolar en la curva de cali-bración obtenida (de acuerdo a la ecuación de la recta), para obtener un estimado de la cantidad de fenoles en la muestra. El resultado final de la determinación se expresa en función de la cantidad de material vegetal utilizado para la determi-nación, para finalmente reportar el contenido de fenoles como masa de ácido tá-nico (o el respectivo patrón de fenoles usado), sobre la masa de material vegetal.

Derivados del ácido hidroxicinámico

Los ácidos hidroxicinámicos son una importante clase de compuestos de la fa-milia de los polifenoles que son originados a partir de la ruta biosintética del mavolanato-Shikimato (usando aminoácidos como la fenilalanina y la tirosina como precursores) en plantas, principalmente frutas, semillas de frutas, hortali-zas y cereales (Alam et al 2016). En la figura 3 se puede observar la estructura de compuestos de interés pertenecientes al grupo de los ácidos hidroxicinámicos.


Ácido cinámico Ácido p-cumárico Ácido felúrico

Ácido caféico Ácido clorogénico Ácido rosmarínico

Figura 3. Estructura de derivados del ácido hidroxicinámico

Los derivados del ácido hidroxicinámico sirven también como moléculas pre-cursoras de otros compuestos de la familia de los polifenoles como antocianinas, estilbenos, flavonoides, lignanos, y chalconas, sin embargo el principal interés en este tipo de compuestos está en las propiedades benéficas para la salud que poseen, ya que es considerado como un ingrediente bioactivo de la dieta. Se ha reportado su actividad como potentes agentes antiinflamatorios, en la prevención de la diabetes y la resistencia a la insulina, prevención de la disfunción renal, prevención de la obesidad, prevención en general de enfermedades relacionadas con el estrés oxidativo, entre otros (Texeira et al 2013; Alam et al 2016).

Determinación del índice de ácidos hidroxicinámicos IAH

El contenido de derivados del ácido hidroxicinámico se estima por la medida de la absorbancia a 320nm (Andrés-Lacueva et al 1997). El extracto en las condi-ciones de estudio, se diluye a una relación de 1:100 con el solvente o solución de extracción (la dilución puede variar dependiendo del contenido de los com-puestos de interés) y se realiza la medida de absorbancia. El índice de ácidos hidroxicinámicos se calcula como:

Ecuación 2

Donde Abs320 es la absorbancia medida a una longitud de onda de 320 nm y fd es el factor de dilución que para el caso del ejemplo mostrado fue de 100. El re-sultado se puede normalizar dividiendo por la masa de material vegetal utilizada reportando finalmente el índice como IAH por gramo de muestra.


Flavonoles

Los flavonoles, junto con las flavonas, hacen parte del grupo de compuestos po-lifenólicos conocidos como flavonoides. Dentro de sus propiedades se destacan su poder antioxidante y su capacidad colorante. El efecto de estos compuestos en la disminución del riesgo de enfermedades cardiovasculares ha sido amplia-mente estudiado (Tsanova-Savova y Ribarova, 2013). Se ha reportado que los alimentos con presencia considerable de este tipo de polifenoles son la cebolla, la espinaca, los espárragos y algunos tipos de bayas (Menezes et al 2017). En la figura 4 se puede observar la estructura de la quercetina, uno de los flavonoles más conocidos.

O

OH

OH

OH

OOH

HO

Figura 4. Estructura de la Quercetina, el flavonol más estudiado y conocido

La quercetina, ha sido asociada con varias vías de señalización celular implica-das en enfermedades crónicas, incluyendo enfermedades cardiovasculares, estu-dios in vitro y estudios epidemiológicos han mostrado una correlación positiva entre el consumo de este flavonol y la disminución del riesgo de accidentes cardiovasculares (Menezes et al 2017).

Determinación del índice de Flavonoles (IF)

El contenido de flavonoles se estima por la medida de la absorbancia a 365nm (Andrés-Lacueva et al 1997). El extracto en las condiciones de estudio, se diluye 1:100 con el solvente o solución de extracción (la dilución puede variar depen-diendo del contenido de los compuestos de interés), y se realiza la medida de absorbancia. El índice de flavonoles se calcula como:

Ecuación 3


Donde Abs365 es la absorbancia medida a una longitud de onda de 365 nm y fd es el factor de dilución que para el caso del ejemplo mostrado fue de 100. El re-sultado se puede normalizar dividiendo por la masa de material vegetal utilizada reportando finalmente el índice como IF por gramo de muestra.

Taninos

Los taninos se definen como compuestos polifenólicos de elevado peso mo-lecular que forman complejos con proteínas; estos se dividen en dos grandes clases de acuerdo a la estructura, taninos hidrolizables y taninos condensados, solubles en agua, ampliamente distribuidos en plantas vasculares (Hussein & Yacoub 2014). Los taninos condensados, o proantocianidinas, son oligómeros y polímeros de polihidroxi-flavan-3-ol, asociados por enlaces carbono-carbono entre las subunidades flavanol (Schofield et al 2001). Mientras que los taninos hidrolizables están compuestos por un carbohidrato central (como la glucosa), en el que lo grupos OH están parcial o totalmente esterificados por grupos fenó-licos; estos se pueden hidrolizar por la acción de ácidos y bases débiles en ácidos fenólicos y el carbohidrato central (Kumar y Upadhyaya 2012). En la figura 5 se puede observar la estructura del ácido tánico, un tanino hidrolizable usado frecuentemente como sustancia patrón de polifenoles en la cuantificación por el método de Folin-Ciocalteu.

Figura 5. Estructura del ácido tánico, uno de los taninos más conocidos.


Al igual que otras clases de grupos polifenólicos, los taninos han sido repor-tados como sustancias benéficas para la salud por su consumo en la dieta, re-portándose entre otras propiedades, su uso en el alivio de dolores de garganta, diarrea, disentería, hemorragia, fatiga, úlceras en la piel, entre otras afecciones (Kumar y Upadhyaya 2012).

Determinación de taninos

Los taninos se cuantifican como antocianógenos. Los taninos condensados, en medio básico y por medio de un intercambio de calor son transformados en antocianógenos, los cuales por calentamiento prolongado se descomponen en cianidinas, que tienen un espectro molecular con un máximo de absorción en aproximadamente 550 nm, determinado por espectrofotometría en el visible (Andrés-Lacueva et al 1997).

La determinación se realiza de acuerdo a las metodologías propuestas por Ribe-reau-Gayon & Stonestreet (1965) y Lan y colaboradores (2014). Para desarrollar el ensayo, se utiliza aproximadamente 1 g de material vegetal en 10 ml de agua tipo I (conductividad menor a 0,056 µS). Se agita durante una hora en un agita-dor horizontal y se centrifuga a 4000 rpm durante 5 minutos. El extracto acuoso se diluye con una relación de 1:10 con agua tipo I. A 1 mL del extracto diluido se le adiciona 0.5 mL de agua y 3 mL de ácido clorhídrico concentrado en tubos de ensayo con tapa. La mezcla se calienta a 90°C durante 1 hora, se deja enfriar a temperatura ambiente protegido de la luz y se le adiciona 0.5 mL de etanol (tubo A). Paralelamente, se prepara otra mezcla con las mismas características, pero se omite el paso de calentamiento, que se almacena en la oscuridad durante 1 hora; esta solución se utiliza como blanco de procedimiento (tubo B).

La concentración de Taninos se calcula de acuerdo a la ecuación sugerida por Ribereau-Gayon & Stonestreet (1965):

Ecuación 4

teniendo en cuenta el coeficiente de extinción molar de la cianidina determinada por hidrólisis ácida de taninos condensados, y la diferencia entre las absorban-cias medidas a 550 nm de los tubos A y B (con y sin calentamiento respectiva-mente).


El contenido de taninos se reporta finalmente como µg de taninos/g de material vegetal, realizando los cálculos respectivos, teniendo en cuenta el volumen de trabajo, el factor de dilución y la masa de materia vegetal utilizada en la deter-minación analítica.

Figura 6. Curva espectral UV-vis para la determinación de taninos hidrolizables en residuos de la industria vinícola. En rojo se presenta el espectro para el tubo B (ensa-yo sin calentamiento), y en verde el espectro correspondiente al tubo A (ensayo con

calentamiento).

En la figura 6 se pueden observar los espectros correspondientes a los tubos A (ensayo con calentamiento, espectro de color verde) y tubos B (ensayo sin calentamiento, espectro de color rojo) que funciona como blanco de procedi-miento. En estos, se verifica la formación de las cianidinas por hidrólisis ácida y calentamiento, al observar que el tubo A que se sometió a calentamiento tiene una mayor absorción en 550 nm, comparado contra la muestra que no se sometió a calentamiento. La diferencia entre las absorbancias de los dos ensayos es pro-porcional al contenido de taninos hidrolizables en la materia vegetal analizada.


Antocianinas

Las antocianinas son un grupo de pigmentos polifenólicos solubles en agua, de colores rojo, naranja, rosado, morado, violeta y azul ampliamente distribuidos en flores y frutos de plantas, principalmente bayas. Se ha reportado el uso de antocianinas como: colorantes naturales para sustitución de colorantes sintéticos con la ventaja de que son hidrosolubles (Castañeda-Ovando et al 2009), trata-mientos para el cáncer (Nichemanetla et al 2006; Jakobek et al 2007), benéfi-cos para enfermedades cardiovasculares y la diabetes (Castañeda-Ovando et al 2009).

Las estructuras a continuación corresponden al catión flavilio de las antociani-nas más estudiadas (figura 7).

Figura 7. Estructura del catión flavilio de la delfidina, cianidina y malvidina

Las antocianinas son glucósidos formados por una antocianidina (que consiste en un anillo aromático unido a un heterociclo que contiene un átomo de oxíge-no, unido también a un tercer anillo de carácter aromático por un enlace carbo-no-carbono), enlazada por un enlace glucosídico a un azúcar.

Determinación de Antocianinas

A pH menor a 2 las antocianinas se encuentran en forma del estable ion flavilio, el cual presenta una coloración roja (figura 8). La adición de bisulfito de sodio causa la decoloración de la muestra por reacción con el catión flavilio. La técni-ca se basa en la medición de la diferencia en absorbancias 520 nm en muestras ácidas sin y con bisulfito. El espectro visible de las muestras se observa en la figura 9. A 0.5 mL del extracto acuosos se le adicionan 0.5 mL de etanol y 10 mL de HCl 2%. A 5 mL de esta solución se le adicionan 2 mL de HNaSO3 al 16 % (B), que se compara contra otra muestra a la que se le adicionan 2 mL de


agua en lugar del bisulfito (A). Se espera que la muestra que no tiene bisulfito va a presentar una absorbancia mayor que la muestra a la que se la ha adicionado bisulfito, esto debido a que la coloración roja va a disminuir porque los cationes flavilio, responsables de la coloración, van a reaccionar con el ion bisulfito. La concentración de antocianos se calcula a partir de la ecuación de RibereauGa-yon y Stonestreet la que se basa en el coeficiente de extinción molar de malvi-dina-3-glucósido:

Ecuación 5

Figura 8. Catión flavilio de color rojo a pH < 2

Figura 9. Espectro visible de la determinación, en naranja se observa el espectro de la muestra sin bisulfito, y la azul el espectro de la muestra con bisulfito.


REFERENCIAS

Alam, A., Subhan, N., Hossain, H., Hossain, M., Mahmud, H., Rahman, M., Ullah, O. 2016. Hydroxycinnamic acid derivatives: a potential class of natural compounds for the management of lipid metabolism and obesity. Nutrition & Metabolism. 13:27. DOI 10.1186/s12986-016-0080-3.

Andrés-Lacueva, C. Lamuela-Raventós, R.M. Buxaderas, S. de la Torre-Boronat, M.C. 1997. Influence of Variety and Aging on Foaming Properties of Cava (Sparkling Wine). 2. J. Agric. Food Chem. 45, 2520−2525.

Blainski, A. Lopes, G.C.Palazzo de Mello, J.C. 2013. Application and Analysis of the Folin Ciocalteu Method for the Determination of the Total Phenolic Content from Limonium Brasiliense L. Molecules, 18, 6852-6865.

Castañeda-Ovando, A., Pacheco-Hernández, M., Páez-Hernández, M., Rodríguez, J., Galán-Vidal, C. (2009) Chemical studies of anthocyanins: A review. Food Chemistry 113, 859–871.

Chen, L.Y. Cheng, C.W. Liang, J.Y. (2015). Effect of esterification condensation on the Folin-Ciocalteu method for the quantitative measurement of total phenols. Food Chem., 170, 10–50 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.08.038.

Hussein, I.E. & Yacoub, C. 2014. Determination of Tannins of Three Common Acacia Species of Sudan, Advances in Chemistry, vol. 2014, 5 pages, doi:10.1155/2014/192708.

Jakobek, L. Seruga, M., Medvidovi-Kosanovic, M., Novak, I. 2007. Anthocyanin content and antioxidant activity of various red Fruit juice. Deutsche Lebensmiltel-Rundschau. 103, 58-64.

Keerthi, M. Lakshmi, J. Santhosh, M. Rama, N. 2014. Review on polyphenols as natures gift. World Journal Of Pharmacy And Pharmaceutical Sciences. 3, (4), 445-455.


Kumar, P. Upadhyaya, K. 2012. Tannins are Astringent. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry. 1, (3), 45-50.

Lan, Y.Y. Tao, Y.S. Tian, T. Z. Hu, Y. Peng. C. T. 2014. The Effect of Pre- fermentative Freezing Treatment on the Sensory Quality of ‘Meili’ Rosé Wine. S. Afr. J. Enol. Vitic., Vol. 35, No. 2, 257-263.

Lattanzio, V. Lattanzio, V.M.T. Cardinali, A. 2006. Role of phenolics in the resistance mechanisms of plants against fungal pathogens and insects. Phytochemistry: Advances in Research, 23-67. World Journal Of Pharmacy And Pharmaceutical Sciences. 3, (4), 445-455.

Margraf, T. A.R. Karnopp, N.D. Rosso, D. Granato. Comparison between Folin-Ciocalteu and Prussian Blue Assays to Estimate The Total Phenolic Content of Juices and Teas Using 96-Well Microplates. J. Food Sci., 80 (2015), pp. C2397–C2403 https://doi.org/10.1111/1750-3841.13077

Menezes, R. Rodriguez-Mateos, A. Kaltsatou, A. González-Sarrías, A. Greyling, A. Giannaki, C. Andres-Lacueva, C. Milenkovic, D. Gibney, E. Dumont, J. Schär, M. Garcia-Aloy, M. Palma-Duran, S. Ruskovska, T. Maksimova, V. Combet, E. Pinto, P. 2017. Impact of Flavonols on Cardiometabolic Biomarkers: A Meta-Analysis of Randomized Controlled Human Trials to Explore the Role of Inter- Individual Variability. Nutrients, 9, 117; doi:10.3390/nu9020117.

Nichenametla, S. N., Taruscio, T. G., Barney, D. L., & Exon, J. H. (2006). A review of the effects and mechanisms of polyphenolics in cancer. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 46(2), 161–183.

Ribereau-Gayon, P., Stonestreet, E., (1965). Le dosage des anthocyanes dans le vins rouge. Bull. Soc.Chim. 9: 2649-2652.

Ribéreau-Gayon, P. & Stonestreet, E., (1966). Dosage des tannins dans le vin rouge et détermenation de leur structure. Chim. Anal. 48, 188-196.

Schofield, P. Mbugua, D.M. Pell, A.N. 2001. Analysis of condensed tannins: A review. Animal Feed Science and Technology, 91(1):21-40.


Teixeira, J. Gaspar, A. Garrido, M. Garrido, J. Borges, F. 2013. Hydroxycinnamic Acid Antioxidants: An Electrochemical Overview. BioMed Research International. DOI: http://dx.doi.org/10.1155/2013/251754.

Tsanova-Savova, S. Ribarova, F. (2013). Flavonols and Flavones in Some Bulgarian Plant Foods. Pol. J. Food Nutr. Sci., 63, 3, 173-177.



CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DE RESIDUOS DE LA INDUSTRIA VITI-VINÍCOLA DE BOYACÁ

Carol Segura, Ernesto Posada, Jaquelin Mojica-Gómez, Walter Pérez-Mora

CAPÍTULO 3



Dentro de las estrategias de mitigación medioambiental de muchos países alre-dedor del mundo se contempla el aprovechamiento de los residuos agroindus-triales como fuente de múltiples sustancias útiles como biocombustibles, abo-nos orgánicos o diversos productos químicos aplicables en la industria de aseo, asfaltos, farmacéutica o alimentaria entre muchas otras.

Si se centra la atención en las frutas y en particular en los residuos generados tras el proceso poscosecha o postratamiento industrial (despulpado, fermenta-ción, entre otros), es posible pensar que estos residuos aún conservan muchas de las propiedades originales de las frutas como vitaminas, minerales o antioxidan-tes, y que es posible que estas sustancias sean extraídas y posteriormente sumi-nistradas, por medio de otro alimento (alimento enriquecido o nutracéutico), a poblaciones de bajos recursos que presentan déficit nutricional, alta prevalencia en enfermedades crónicas y que pueden transformarse en serios problemas de salud pública en el país.

Una de las frutas más conocidas a nivel mundial por sus propiedades antioxi-dantes es la uva y su producto funcional principal, el vino. Mucho se habla de los efectos positivos que tiene el consumo de una copa de vino al día, ya que contiene vitaminas (B1, B2), minerales (hierro y fósforo) y polifenoles, que le confieren propiedades vasodilatadoras (disminuyendo el riesgo de enferme-dades coronarias) y antioxidantes. El proceso de producción del vino incluye varias etapas, las cuales incluye maceración de las uvas, fermentación de los azúcares presentes en la pulpa y separación del material sólido (orujos) del vino. Las dos primeras etapas tienen como finalidad facilitar la transformación de los azúcares naturales de las uvas en etanol, este proceso dura alrededor de 18 días, tiempo durante el cual, también se transfieren algunas sustancias (polifenoles) presentes en la cáscara y semillas al vino, confiriéndoles sus propiedades espe-ciales en cuanto a olor y sabor.

Las semillas y cáscara de las uvas contienen la mayor cantidad de antioxidantes de la uva y si bien, parte de estos se transfieren al vino durante el proceso fer-mentativo, una buena proporción queda como remanente en el material sólido obtenido tras el escurrido del vino, convirtiendo estos residuos agroindustriales en una fuente prometedora de aditivos con potencial uso en productos nutra-céuticos de interés industrial (Haas I, Toaldo I, Burin V, & Bordignon-Luiz M. (2018).

El presente documento resume los resultados de la caracterización fisicoquímica y fitoquímica (familia de polifenoles) de los Orujos obtenidos tras la fermenta-


ción de Uvas tintas de la especie Vitis vinifera L. cepa Cabernet Suavignon, su-ministrados por el Viñedo Umaña Tajud, ubicado en el Valle de Sáchica (Boyacá – Colombia) y correspondientes a la vendimia de diciembre de 2014 a junio de 2015.

MATERIALES Y MÉTODOS

Material Vegetal

La vendimia diciembre de 2014 - junio de 2015 del viñedo Umaña Dajud se conformó por 1800 plantas (2700kg de Vid), generando aproximadamente 810 kg de residuos (aproximadamente el 30% en peso), la unidad experimental para la caracterización fitoquímica y fisicoquímica consistió en 500 g, orujos dividi-dos en 10 réplicas biológicas de 50 g cada una y almacenadas a -80°C para su posterior análisis.

Caracterización Fisicoquímica de los Orujos

Las características fisicoquímicas de los residuos dependen del tipo de uva em-pleada en el proceso vitivinícola y permite establecer su potencial nutricional. Para tal fin se realizó la determinación de parámetros como pH, acidez total ti-tulable (ATT), sólidos suspendidos totales (SST), cenizas, humedad, proteína y minerales (macro y micronutrientes); a continuación, se describe la metodología empleada para cada determinación.

Determinación de pH

El potencial de hidrógeno (pH) se determinó por el método potenciométrico según lo descrito por la AOAC método 981.12 (2005). La determinación se rea-lizó en potenciómetro marca HANNA HI 4522 y usando un electrodo de vidrio marca HANNA referencia HI 1131, previamente calibrado con buffers pH 4,00 ± 0.02, 7,00 ± 0.02 y 10,00 ± 0.05. Se midió el potencial de hidrógeno en las 10 réplicas biológicas; el valor promedio obtenido se presenta en la tabla 1.

Acidez Total Titulable (ATT)

La ATT se determinó por el método potenciométrico de acuerdo a la AOAC 981.12 (2005) valorando el jugo obtenido a partir de los residuos macerados con Hidróxido de sodio R.A., en un titulador automático marca Mettler Toledo G20


y electrodo de vidrio de la misma marca y referencia DMi 140-5C; el resultado se expresa en g/L de ácido tartárico, tal y como se observa en la tabla 1.

Sólidos Suspendidos Totales (SST)

Se determinaron por refractometría del jugo obtenido a partir de los residuos macerados; el resultado se expresa en unidades de grados °Brix de acuerdo al método de AOAC 932.12 (2005)(Orjuela et al 2011), para la determinación se utilizó un refractómetro digital marca ATC.

Humedad y Cenizas

La determinación de humedad y cenizas se realizó por los métodos oficiales AOAC 930.15 y 923.03; para estos ensayos se utilizó un horno de secado marca Brinder y una mufla marca Thermolyne y, al igual que en los análisis anteriores, se realizó la determinación en las 10 réplicas biológicas presentando el prome-dio en la tabla 1.

Proteína

La determinación de proteína se realizó según el método descrito por (Magom-ya, 2014) el cual es una adaptación del método Kjeldahl y que consiste en degradación total de las proteínas por medio de una oxidación fuerte con ácido sulfúrico en presencia de un catalizador hasta obtener sulfato de amonio, el cual a su vez reacciona con hidróxido de sodio al 40% produciendo amoniaco, que se destila por arrastre con vapor sobre una solución de ácido bórico en exceso, el ácido bórico consumido y proporcional al amoniaco procedente de las proteí-nas presentes en la muestra, se valora con una solución estandarizada de ácido sulfúrico o clorhídrico. En el laboratorio, este proceso se llevó acabo usando el equipo FOSS KJELTEC 8200, que está conformado por varios módulos, el pri-mero Digestor FOSS Tecator que permite realizar la fuerte oxidación de forma contralada y la segunda unidad en la cual se llevan a cabo las operaciones de neutralización y destilación; finalmente la valoración se realiza por el método volumétrico tradicional. El resultado promedio de la determinación en las 10 réplicas biológicas se presenta en la tabla 1.

Minerales

La determinación cuantitativa de macronutrientes (sodio, potasio, calcio, mag-nesio), micronutrientes (zinc, cobre, manganeso, hierro, molibdeno, boro) y


algunos metales contaminantes (plomo, níquel, cadmio, cromo) se realizó de acuerdo a Fernández-Hernández Mateos, García, Beltrán, y Fernández-Escobar 2010. Aproximadamente 4 gramos de residuos de la industria vinícola del Valle de Sáchica (Boyacá), se sometieron a digestión seca por calcinación a 600 °C en mufla. Las cenizas obtenidas se sometieron a digestión húmeda con ácido nítrico concentrado. Se calentó a 90°C durante 2 horas, se filtró y se diluyó a 100 mL. El análisis se realizó en un espectrofotómetro de absorción atómica de fuente continua de alta resolución ContrAA 700 (Analitik Jena, Alemania), se utilizó llama de aire/óxido nitroso para la cuantificación de calcio y molibdeno y llama de aire/acetileno para la determinación de los metales restantes. Las curvas de calibración se realizaron con patrones certificados utilizando 6 puntos de cali-bración. Los resultados se pueden observar en la tabla 2.

Caracterización Fitoquímica de los Orujos

Determinación de Compuestos fenólicos totales y familias de polifenoles en residuos de la industria vinícola

Para la caracterización fitoquímica de los residuos agroindustriales, se partió de aproximadamente 0.3 g de material vegetal para el ensayo. Se realizó la extrac-ción utilizando 10 mL de una solución de acetona:agua en relación 1:1 para la determinación de fenoles totales y 10 mL de agua tipo I (conductividad eléctrica inferior a 0,056 µS) como solvente para las determinaciones de familias fenó-licas. Se homogenizó por agitación en un agitador orbital durante 45 minutos a 30°C. La muestra se centrifugó a 4000 rpm durante 15 minutos y se recuperó el sobrenadante para realizar los análisis descritos a continuación.

Determinación de compuestos fenólicos

Los compuestos fenólicos se cuantificaron de acuerdo con la reacción que pre-sentan con el reactivo de Folin-Ciocalteu (tungstofosato y molibdofosfato), el cual se reduce en solución alcalina, formando un producto de color azul que pue-de ser detectado a 760 nm. La determinación se hizo según (Ainsworth, 2007). Los datos fueron interpolados con la curva de calibración empleando como es-tándar de fenoles ácido gálico (Sigma-Aldrich). Los resultados se expresaron en µg de ácido gálico/g peso fresco de los residuos.


Contenido de Taninos

Los taninos se cuantifican como antocianógenos. Los Taninos condensados, en medio ácido y alta temperatura son transformados en antocianógenos, los que por continuación del calentamiento se descomponen en cianidinas que se detec-tan por espectrofotometría en el visible a 550 nm. El extracto acuoso se diluyó en una relación de 1:10 con agua tipo I. A 1 mL del extracto diluido se le adicio-nó 0.5 mL de agua y 3 mL de ácido clorhídrico concentrado en tubos de ensayo con tapa. Este se calentó a 90°C durante 1 hora, se enfrió a temperatura ambiente protegido de la luz y se le adicionó 0.5 mL de etanol, a esta solución se le asignó la letra (A) para su identificación. De forma paralela, en otro tubo preparado bajo las mismas características sin el paso de calentamiento y protegido de la luz, se le rotuló con la letra (B). La concentración de Taninos se calcula como:

Ecuación 1

Teniendo en cuenta el coeficiente de extinción molar de la cianidina obtenida por hidrólisis ácida de taninos condensados (Ribéreau-Gayon, 1966).

Contenido de Antocianos Totales

A pH menor a 2 las antocianinas se encuentran en su forma estable, el ion flavi-lio, el cual presenta una coloración roja. La adición de bisulfito de sodio causa la decoloración de la muestra por reacción con el catión flavilio. La técnica se basa en la medición de la diferencia en la absorbancias detectada a 520 nm en muestras ácidas con y sin adición de bisulfito.

Para la determinación se tomaron 0.5 mL del extracto acuosos, se le adicionaron 0.5 mL de etanol y 10 mL de HCl 2%. De esta solución se tomaron 5 mL y se le adicionaron 2.0 mL de HNaSO3 al 16 %, esta solución se rotuló como solución (A). Para comparar el efecto decolorante del bisulfito de sodio, se preparó otra solución de muestra a la que se le adicionan 2.0 mL de agua en lugar del bisulfito y se rotula como solución (B). La concentración de antocianos se calcula a partir de la ecuación de Ribereau-Gayon y Stonestreet (Ribereau-Gayon et al, 1965) la cual se basa en el coeficiente de extinción molar de malvidina-3-glucósido,


Donde AB es la absorbancia encontrada en la solución de muestra sin adición de HNaSO3 al 16 % y AA es la absorbancia encontrada en la solución de muestra a la cual se le adicionó de HNaSO3 al 16 %.

Índice de Polifenoles Totales (IPT)

La obtención del índice de polifenoles totales se determina por la medida de la absorbancia del extracto acuoso diluido a 280 nm (UV), correspondiente a la absorbancia característica del núcleo bencénico característico de los compuestos polifenólicos. El extracto acuosos se diluye en una relación de 1:100 con agua tipo 1 y se realiza la medida de absorbancia a 280 nm en un espectrofotómetro UV-VIS utilizando celda de cuarzo. El índice se calcula como,

Ecuación 2

Ecuación 3

y se realiza el cálculo respectivo para reportar el índice por gramo de material vegetal (Lacueva A et al, 1997).

Índice de Contenido de Flavonoles

El contenido de flavonoles se estima por la medida de la absorbancia a 365nm. El extracto acuoso de diluye a una relación de 1:100 con agua tipo 1 y se realiza la determinación de su absorbancia. El índice de flavonoles se calcula como,

Ecuación 4



Índice del Contenido de Ácidos Hidroxicinámicos

El contenido de ácidos hidroxicinámicos se estima por la medida de la absorban-cia a 320nm. El extracto acuoso de diluye en una relación de 1:100 con agua tipo 1 y se realiza la medida de absorbancia. El índice de ácidos hidroxicinámicos se calcula como,

Ecuación 5


Espectroscopía Infrarroja

Los espectros en el infrarrojo de los residuos de la industria vinícola secos por liofilización, fueron tomados con un espectrofotómetro IR compact – Benchhtop Cary 630 (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA) usando como referen-cia los reportes de (Szymanska-Chargot, 2015) y (Agatonovic-Kustrin, 2013).

Análisis Estadístico

El análisis estadístico se realizó utilizando el programa XLSTAT. Se realizaron pruebas de hipótesis realizando test de t student (p < 0.05). Los valores se representan como el promedio del parámetro en 10 réplicas biológicas y tres réplicas técnicas y entre paréntesis el error estándar de las réplicas.

RESULTADOS

Los resultados de la caracterización fisicoquímica de los orujos de la uva utiliza-da en el proceso analítico, se relacionan en la tabla 1. Los resultados encontra-dos permiten evidenciar contenidos comparables a los presentados por las fru-tas (uvas) antes del proceso de fermentación alcohólica reportados por Fanzone sanchez, M. L. 2012.


Tabla 1. Parámetros fisicoquímicos de residuos Cabernet Sauvignon (Vitis vinifera L.) después de un proceso de vinificación y filtración.

Los valores se representan como el promedio del parámetro en 10 réplicas bioló-gicas y tres réplicas técnicas junto con el error estándar de las réplicas.

El contenido de mineral encontrado en los residuos vitivinícolas, muestra que el elemento en mayor proporción es el potasio, seguido del calcio y el sodio; aun-que el contenido de sodio es alto, esto se debe a que durante el proceso fermen-tativo se utiliza una sal de sodio como conservante y no tanto al contenido inicial en la fruta. Al cuantificar los micronutrientes más importantes, no se encontraron cantidades detectables en el caso de hierro, molibdeno y boro. Adicionalmente, se evaluaron los contenidos de elementos contaminantes procedentes de la ma-quinaria utilizada en el proceso agroindustrial o de la contaminación ambiental. En el análisis realizado se encuentra que el contenido de estos contaminantes es inferior al límite de detección de la técnica.

Metal Curva de calibración R 2 Resultado

mg/kg

Potasio A= 0.2578 (mg K/L) + 0.0420 0.9962 500 ± 27

Sodio A= 0.2939 (mg Na/L) - 0.0002 0.9985 17.6 ± 0.76

Calcio A= 0.1008 (mg Ca/L) + 0.0175 0.9918 82.9 ± 6,4

Magnesio A= 0.8110 (mg Mg/L) + 0.0203 0.9979 9.71 ± 0.62

Zinc A= 0.1705 (mg Zn/L) + 0.0112 0.9918 0.90 ± 0.09

Manganeso A= 0.0583 (mg Mn/L) + 0.0029 0.9977 1.12 ± 0.08

Cobre A= 0.1005 (mg Cu/L) + 0.0072 0.9944 0.29 ± 0.03

Parámetro Resultado

Cenizas (%) 1.26 ± 0.07

Humedad (%) 80.14± 0.98

Acidez total titulable (g ácido tartárico/ L)

3.31 ± 0.9

pH 3.56 ± 0.03

Contenido de nitrógeno ( % proteínas) 1.11 ± 0.02

Sólidos solubles totales (°Brix)

6.6 ± 0.2

Tabla 2. Contenido de macro y micronutrientes en residuos de la industria vinícola.


Los valores se representan como el promedio del parámetro en cua-tro réplicas biológicas y tres réplicas técnicas junto con el error es-tándar de las réplicas.

Determinación de Compuestos Fenólicos Totales

Para la determinación de fenoles se realizó la curva de calibración tomando como referencia el ácido gálico, dando como resultado la ecuación 6:

Ecuación 6

a partir de la cual se hace la interpolación de las muestras problema. Los resul-tados se observan en la tabla 3. En la misma tabla se encuentran los resultados para familias de compuestos fenólicos los cuales evidencian la presencia de ta-ninos, antocianinas, flavonoles y ácidos hidroxicinámicos en los residuos de la industria vinícola.

Compuestos Fenólicos Contenido en Residuos de

la Industria Vinícola

Fenóles (mg de ácido gálico/g) 12.3 ± 0.4

Taninos (µg/g) 3,1 ± 0,4

Antocianinas (mg/g) 0,56 ± 0,03

Índice de fenoles totales (IPT/g) 117 ± 3

Índice de ácidos hidroxicinámicos

(IAH/g) 55 ± 2

Índice de contenido de flavonoles

(ICF/g) 33 ± 1

Tabla 3. Análisis de familias fenólicas en residuos de Cabernet Sauvignon (Vitis vinifera L.) después de un proceso de vinificación y filtración.


DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Durante el proceso de fabricación del vino, se hace énfasis en la extracción de la mayor cantidad de compuestos polifenólicos de la fruta original al vino. El control en el pH, la temperatura de la fermentación, el grado alcohólico del vino, y la intensidad y duración de los procesos de maceración, son las etapas de la vinificación que se adecuan para lograr el objetivo de la extracción de estos compuestos bioactivos, los cuales tienen gran influencia en el color del vino, así como de sus propiedades organolépticas y las características que hacen a cada vino tan particular (Poiană et al, 2017). Sin embargo, los residuos de la industria vinícola continúan teniendo un importante contenido de grupos funcionales de tipo fenólico, que pueden ser aprovechados en la elaboración de otros tipos de productos.

Aunque los parámetros fisicoquímicos analizados en hollejos y semillas se en-cuentran por debajo de lo reportado para la fruta entera, González-Fernández Marcelo, Valenciano y Rodríguez (2012) reportan contenidos más altos de só-lidos solubles (SST) (21 °Brix en promedio), pH (3.2 unidades en promedio) y acidez titulable (11.69 g/L en promedio) en uvas de las cepas Cabernet, Merlot y Tempranillo, comparados con los encontrados en los residuos de uva analizados. El cambio más relevante es la disminución en el contenido de SST, que pasa de aproximadamente 21 °Brix en (González-Fernández, et al 2012; Pajovic, et al 2014; Romero C, 2008) a 6.6 °Brix en este estudio, lo que tiene sentido en cuanto a que el mayor contenido de azúcares y demás sólidos solubles se en-cuentran en la pulpa y son los que se fermentan a alcohol etílico en el proceso de vinificación. Parámetros como el pH son similares en otros estudios para la fruta comparados con lo encontrado en este estudio. Pajovic et al. (2014), reportan un pH de 3.5 y Romero (Romero C, 2008), reporta un valor de pH 3.6, mientras que los residuos analizados tienen un pH de 3.56 unidades. En cuanto a la acidez titulable, se ha reportado para uvas de la cepa cabernet 11.69 g/L (González-Fer-nández, et al 2012), 6.0 g/L (Pajovic, et al 2014), y 3.7 g/L (Romero C, 2008), resultados muy variables, 3 y 2 veces más altos para las primeras dos referencias comparados contra lo encontrado en los residuos en este estudio, aunque similar de acuerdo a lo encontrado en (Romero C, 2008). En este sentido es claro que estas características se están transfiriendo al vino durante el proceso de vinifi-cación, pero también sugieren que los residuos de la vinificación poseen aún características fisicoquímicas interesantes que pueden ser aprovechadas.


Los espectros en el infrarrojo han sido utilizados para determinar características funcionales en alimentos como frutas (Szymanska-Chargot, 2015) y vinos (Aga-tonovic-Kustrin, et al 2013). Los espectros infrarrojos analizados evidencian la presencia de funciones orgánicas características de la familia de los polife-noles, además de otros compuestos característicos de las paredes celulares de cáscaras de frutas como el ácido poligalacturónico (compuesto que hace parte de la fibra dietaria soluble), enlaces α y β-glicosídicos característicos de azúcares (Szymanska-Chargot, 2015; Agatonovic-Kustrin, et al 2013). Por otro lado, de acuerdo al análisis cuantitativo y semicuantitativo realizado, se encuentra que los residuos analizados poseen cantidades apreciables de compuestos fenólicos flavonoideos como antocianinas, flavonoles y taninos, y no flavonoideos como los ácidos hidroxicinámicos. De acuerdo a Sousa et al.(2014), la harina de orujos de uva presentan un contenido de antocianinas de 1.31 mg/g, mientras que para la fruta se reporta 1.06mg/g (Pajovic, et al 2014), lo cual representa el doble de lo encontrado en los residuos analizados, que a pesar de pasar por el proceso de vinificación donde los compuestos bioactivos se trasfieren a la bebida alco-hólica, sigue siendo una cantidad acorde con el de una fruta promedio (Sousa E, et al 2014). Comparados contra datos reportados en fruta, los contenidos de fenoles totales son mayores, Pajovic et al. (2014), reportan para uvas de la cepa Cabernet, contenidos de aproximadamente 3.0 mg/g, lo cual se explica teniendo en cuenta que el contenido de fenoles es mayor en los residuos debido a que la pulpa en si posee contenidos mínimos de los compuestos polifenólicos. Por otro lado, Berradre González, Sulbarán y Fernández (2013) reportan contenidos de fenoles totales similares a los encontrados en este estudio, en semillas de uva de las variedades Tempranillo y Malvasia, y Romero (2013) reportaron un IPT para la cepa cabernet Sauvignon de 84.7, menor comparado contra el IPT de 117 encontrado en los residuos analizados. Aunque se reporta que la transferencia de polifenoles a los vinos es cercana al 80 % en el proceso industrial, se puede observar, con los resultados obtenidos y la comparación con datos reportados, que el contenido de estos compuestos bioactivos en los residuos sigue siendo considerable.

En comparación, el contenido de minerales en vinos se ha estudiado amplia-mente debido a que la presencia de estos, ligada a su concentración influye en las características organolépticas, higiénicas, dietéticas y toxicológicas (More-no, J.A 2004). Este contenido de minerales dependerá de la región de cultivo de las vides, de las prácticas agroindustriales y hará característico al vino (Şen, I. 2014). Los residuos fueron incinerados y las cenizas digeridas para hacer aná-lisis del contenido de minerales, encontrando contenidos apreciables de macro


y micronutrientes. Sagdic, Ozturk, Yetim, Kayacier, y Dogan (2014), reportan altos contenidos de minerales como potasio, calcio, magnesio y sodio, en orujos de uva para vinificación de Turquía, los cuales se comparan con los residuos analizados, y además concluyen que, de acuerdo a las características encontra-das, estos orujos se pueden considerar como alimentos funcionales con gran po-tencial bioactivo. Respecto a los vinos, se reporta que estos contienen cantidades de minerales comparables con las que quedan aún en los residuos con excepción de hierro que en este estudio no fue detectado (Moreno, J.A 2004; Şen, I. 2014), sin embargo, de acuerdo a lo obtenido, los residuos analizados, pueden ser con-siderados una buena fuente de minerales, teniendo en cuenta los requerimientos mínimos recomendados por el Ministerio de Salud y Protección Social en la Resolución 3803 de 2016, para la población colombiana.

Es este sentido, los residuos de la industria vinícola podrían ser utilizados como una fuente para la obtención de activos fitoquímicos con propiedades antioxi-dantes para el enriquecimiento de otros productos, esto con el fin de incrementar su aporte de nutrientes esenciales que favorezcan el buen funcionamiento de las actividades metabólicas de los consumidores, además que estos compuestos bioactivos tienen un efecto a mediano y largo plazo en la prevención de enfer-medades como las coronarias, por lo que pueden ser considerados como materia prima para la elaboración de otro tipo de productos de consumo humano y ani-mal.


REFERENCIAS

Agatonovic-Kustrin, S. Morton, D.W. Yusof, A. 2013. The Use of Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy and Artificial Neural Networks (ANNs) to Assess Wine Quality. Modern Chemistry & Applications 1: 110. doi:10.4172/2329-6798.1000110.

Ainsworth, E.A., Gillespie, K. M. 2007. Estimation of total phenolic content and other oxidation substrates in plant tissues using folin-Ciocalteu reagent. Nature Protocol, Vol. 2, pp 875-877.

AOAC official Method 923.03 2005. Total ashes Food Samples, OfficialMethods of Analysis18th edition cap 32, pág. 2.

AOAC official Method 930.15 2005. Moisture determination air-oven method, OfficialMethods of Analysis 18th edition cap 32.

AOAC Official Method 932.12. 2005. Solids (soluble) in fruit, and fruit products. Official Method of Analysis of AOAC International, ed 18, cap 37.

AOAC Official Method 942.15. 2005. Acidity (Titrable) of fruit products. Official Method of Analysis of AOAC International, ed 18, cap 37: 10.

AOAC Official Method 981.12. 2005. pH of acidified foods. Official Method of Analysis of AOAC International, ed 18, cap 37.

Berradre, M. González, C. Sulbarán, B. Fernández, V. 2013. Contenido de polifenoles y actividad antioxidante de extractos de semilla de uva (Vitis vinifera) variedad Malvasia y Tempranillo. Rev. Fac. Agron. (LUZ). 2013, 30: 619-631.

Fanzone Sanchez, M. L. (Mayo de 2012). Caracterizacion de la composicion fenolica de uvas y vinos de la variedad vitis vinifera. Tesis Doctoral. Tarragona, España.

Fernandez-Hernandez, A. Mateos, R. Garcia-Mesa, J. A., Beltran, G.Fernandez-Escobar, R. 2010. Determination of mineral elements in fresh olive fruits by flame atomic spectrometry. Spanish Journal of Agricultural Research, 8(4), 1183-1190.


Gomes-Cordoves, C., Gonzales-San Jose, M.L., Junquera, B., Estrella, I. (1995). Correlations between flavonoids and color in red wines aged in wood. Am. J. Enol. Vitic., 46(3), 295.

González-Fernández, A.B. Marcelo, V. Valenciano, J.B. Rodríguez-Pérez, J.R. 2012. Relationship between physical and chemical parameters for four commercial grape varieties from the Bierzo region (Spain), Scientia Horticulturae, Volume 147, 12, 111-117.

Haas I, Toaldo I, Burin V, & Bordignon-Luiz M. (2018). Extraction optimization for polyphenolic profiling and bioactive enrichment of extractives of non-pomace residue from grape processing. Industrial Crops and Products, 112, 593-601.

Lacueva-Andrés, C. Lamuela-Raventós, R.M. Buxaderas, S. de la Torre- Boronat, M.C. 1997. Influence of Variety and Aging on Foaming Properties of Cava (Sparkling Wine). 2. J. Agric. Food Chem. 45, 2520−2525

Magomya, A.M. Kubmarawa, D. Ndahi, J.A Yebpella, G.G. 2014. Determination Of Plant Proteins Via The Kjeldahl Method And Amino Acid Analysis: A Comparative Study. International Journal Of Scientific & Technology Research. 3 (4), 68-72.

Moreno, J.A; I. González, A.G; Repetto, G. Cameán, A.M. 2004. Differentiation of sparkling wines (cava and champagne) according to their mineral content, Talanta, 63 (2), 377-382.

Orjuela, N.M.; Moreno, L.; Hernández, M.S.; Melgarejo, L.M. 2011. Caracterización fisicoquímica de frutos de gulupa (Passiflora edulis Sims) bajo condiciones de almacenamiento. Capítulo 3 en Poscosecha de la Gulupa Sims. Editoras: Luz Marina Melgarejo y María Soledad Hernández. Universidad Nacional de Colombia.

Pajovic, R. Raicevic, D. Popovic, T. Sivilotti, P. Lisjak, K. Vanzo, A. 2014. Polyphenolic Characterisation of Vranac, Kratosija and Cabernet Sauvignon (Vitis vinifera L. cv.) Grapes and Wines from Different Vineyard Locations in Montenegro. South African Journal For Enology And Viticulture. 35 (1), 139-148.


Poiană, M.A. Moigrădean, D. Gergen, I. Hărmănescu, M. 2007. The establishing the quality of red wines on the basis of chromatic characteristics. Journal of Agroalimentary Processes and T echnologies, 13, (1), 199-208.

Ribereau-Gayon, P., Stonestreet, E., (1965). Le dosage des anthocyanes dans le vins rouge. Bull. Soc.Chim. 9: 2649-2652.

Ribéreau-Gayon, P. & Stonestreet, E., 1966. Dosage des tannins dans le vin rouge et détermenation de leur structure. Chim. Anal. 48, 188-196.

Romero Cascales, I. 2008. Extracción de compuestos fenólicos de la uva al vino. Papel de los enzimas de maceración. Tesis doctoral, Universidad de Murcia, España.

Sagdic, O. Ozturk, I. Yetim, H. Kayacier, A. Dogan, M. 2014. Mineral contents and nutritive values of the pomaces of commercial Turkish grape (Vitis vinifera L.) varieties. Quality Assurance and Safety of Crops & Foods. &, (1), 89 – 93.

Şen, I. 2014. Characterization and classification of wines from grape varieties grown in turkey. Tesis doctoral, School of Engineering and Sciences of İzmir Institute of Technology, İzmir, Turquía.

Sousa, E. Uchôa-Thomaz, A. Carioca, J.O. Morais, S.M. Lima, A. Martins, C.G. Alexandrino, C.D. Ferreira, P.A. Rodrigues, A.L. Rodrigues, S.P. Silva, J.N. Rodrigues, L.L. 2014. Chemical composition and bioactive compounds of grape pomace (Vitis vinifera L.), Benitaka variety, grown in the semiarid region of Northeast Brazil. Food Sci. Technol, Campinas, 34(1): 135-142.

Szymanska-Chargot, M. Chylinska, M. Kruk, B. Zdunek, A. 2015. Combining FT-IR spectroscopy and multivariate analysis for qualitative and quantitative analysis of the cell wall composition changes during apples development. Carbohydrate Polymers, Volume 115, (22) 93-103.



ANÁLISIS DE BIOACTIVOS Y SENSORIAL DE INFUSIONES DE RESIDUOS SECOS DE LA INDUSTRIA VITIVINÍCOLA

Walter Pérez-Mora,

CAPÍTULO 4

Fotografía: Walter Pérez


INTRODUCCIÓN

Recientemente, los esfuerzos en investigación y desarrollo de la industria ali-mentaria, se enfocan en la producción de alimentos que no solo tengan los com-ponentes nutricionales necesarios para el cuerpo, sino que además sean útiles en la prevención y tratamiento de enfermedades (Arai, S., Vattem, D.A. Kumagai, H. 2016). En el mercado se encuentran disponibles alimentos promocionados como fortificados, funcionales, nutracéuticos, medicinales y alimentos de diseño para la gestión, prevención y tratamiento de enfermedades particulares, teniendo la singularidad de que la mayoría de estos alimentos son diseñados y producidos a partir de plantas.

Los alimentos de diseño o funcionales, de acuerdo con la definición de la Organi-zación de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), son alimentos similares en apariencia a los convencionales, pero con componentes biológicamente activos, con beneficios fisiológicos demostrables y que de acuer-do con estas características, ofrecen una reducción en el riesgo de enfermedades crónicas, más allá de las características nutricionales que el alimento posea (FAO 2004; Shahidi 2012).

El mercado de productos con estas características ha estado en aumento en años recientes. Nutraceuticals World (2016), indica que el mercado de los nutracéuti-cos alcanzó los USD 142,1 billones en 2011 y la proyección estima que alcanzará los USD 204,8 billones en 2017, con una tasa de crecimiento del 63 % anual. Además del ahorro que se obtendría en los sistemas de salud, ya que es posible que mediante el consumo de alimentos funcionales, en lugar de productos farma-céuticos, se logre una disminución en los costos de salud como consecuencia de la prevención de enfermedades, sin inducir efectos secundarios propios de pro-ductos farmacéuticos o incluso mejorando los efectos de la farmacoterapia; ade-más, es un método de auto-cuidado para los consumidores (Vattem et al 2016).

Al respecto, numerosos estudios han demostrado los beneficios de los compues-tos fenólicos presentes en uvas, incluidos los efectos antioxidantes, la reducción del estrés oxidativo celular, efectos antimicrobianos y antivirales, efectos anti-cancerígenos y la protección contra las enfermedades cardiovasculares (Rózek et al 2009; Ferrando et al 2011; Chedea et al 2011; Pantelić et al 2016). Por esta razón, de acuerdo con la definición de la FAO, estos compuestos fenólicos han sido ampliamente usados en alimentos denominados funcionales. Por ejemplo, han sido utilizados para el enriquecimiento de alimentos a través de infusiones


en procesos de deshidratación osmótica (Rózek et al 2010). Por otro lado, en las bayas de uva, los compuestos fenólicos están presentes principalmente en la cáscara (mayor contenido de flavonoides) y semillas (ricos en flavan-3-ol). Lo anterior, depende de la variedad de la vid, los procesos de viticultura y fac-tores ambientales (Rodríguez et al 2006). Sin embargo, cáscara y semillas son eliminados como residuos en la industria vitivinícola y tienen un uso limitado o poco eficiente en procesos productivos después de la fabricación del vino; solo se exceptúa el compostaje de estos residuos orgánicos. Este estudio tuvo como objetivo evaluar el potencial nutricional y funcional en cuanto al contenido de bioactivos (algunas familias de los polifenoles) presentes en infusiones de resi-duos secos de uva (Vitis vinífera cepa Cabernet Sauvignon) provenientes de la agroindustria vitivinícola del Valle de Sáchica, Boyacá, viñedo Umaña-Dajud, así como evaluar frente a un panel sensorial las cualidades organolépticas de las mismas.

MATERIALES Y MÉTODOS

Las muestras de residuos de una vendimia de vino tinto de uva Vitis vinífera de la cepa Cabernet Sauvignon, obtenidas del proceso de maceración en la fabricación industrial del producto, se recolectaron en el viñedo Umaña-Dajud, ubicado en el departamento de Boyacá (Colombia). Los residuos, compuestos principalmente por cáscara y semillas, fueron lavados con abundante agua, secados en horno de secado por convección forzada y trituradas para formación de polvo. Luego, se pesaron aproximadamente 3 gramos de residuos de vinificación y fueron empa-cados en filtros para café.

El proceso de extracción se realizó por infusión con agua tipo I en ebullición. Luego de obtener las muestras, se realizaron medidas de acidez titulable por titulación de la infusión con hidróxido de sodio mediante mediciones po-tenciométricas de pH, de acuerdo con el método AOAC 942.15; el pH por el método potenciométrico de acuerdo a la AOAC 981.12, expresado en g/L de ácido tartárico; sólidos disueltos totales por refractometría en unidades de °Brix de acuerdo al método de AOAC 932.14. También se determinó el contenido de minerales (Na, Ca, Mg, K, Fe, Zn, Mn) por espectrofotometría de absorción atómica, con un espectrofotómetro de lámpara continua ContraAA 700 (Analitik Jena) (Fernández-Hernández et al., 2010), contenido de fenoles con el reactivo de Folin-Ciocalteu (Ainsworth y Gillespie 2007), índice de ácidos hi-droxicinámicos, polifenoles totales y flavonoles (Andrés-Lecueva et al., 1997). En la figura 1 se puede observar el esquema general del procedimiento utilizado


Figu

ra 1

. Pro

cedi

mie

nto

para

el a

nális

is d

e bi

oact

ivos

y se

nsor

ial d

e in

fusi

ones

de

resi

-du

os se

cos d

e la

indu

stri

a vi

tivin

ícol

a.


Finalmente, con el objetivo de evaluar las cualidades organolépticas y la acepta-ción de las infusiones realizadas, se realizó un panel sensorial compuesto por un público heterogéneo en edad y género. Este, se desarrolló a través de la encuesta que se encuentra en la figura 2.

Figura 2. Encuesta realizada en el panel sensorial


RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se analizaron infusiones de residuos secos de uva provenientes del proceso de vinificación. En la tabla 1 se encuentran los resultados para algunos paráme-tros fisicoquímicos en las infusiones. Por ejemplo, se evidencia que las muestras presentan características ácidas de acuerdo a las mediciones de pH y de acidez titulable.

Parámetro Fisicoquímico ContenidopH 3.16 ± 0.02Acidez total titulable (g ácido tartárico/ L) 1.59 ± 0.09Sólidos solubles totales (°Brix) 1.07 ± 0.06

Tabla 1. Parámetros fisicoquímicos en infusiones de residuos secos de uva (Los resultados se presentan como promedio ± error estándar para un n=10).

En la tabla 2 se observan los contenidos en minerales correspondientes a las in-fusiones analizadas por espectrofotometría de absorción atómica de fuente con-tinua de alta resolución a 10 réplicas de las infusiones. Cada réplica se realizó por triplicado.

Tabla 2. Contenido de minerales en infusiones de residuos secos de uva (Los resultados se presentan como promedio ± error estándar para un n=10).

El contenido de potasio es predominante respecto a los demás minerales. El po-tasio es un nutriente esencial importante en la función celular normal, equilibrio ácido, equilibrio de electrolitos y mantenimiento del fluido corporal (Aburto et al 2013), lo cual implica características funcionales de las infusiones analizadas asociadas a este nutriente. Además, se encontró que las infusiones pueden ser


fuente prometedora de micronutrientes como el Zinc (ingesta diaria recomenda-da entre 8 y 11 mg) (Office diatary supplements 2016), y el manganeso (ingesta diaria recomendada de 11 mg) (medline plus 2016), de acuerdo con los conteni-dos encontrados. También se realizaron ensayos para determinar los contenidos de otros minerales macronutrientes como sodio y micronutrientes como cobre y hierro. Sin embargo, los resultados indicaron que sus contenidos son menores a los límites de detección de la técnica analítica utilizada.

En la tabla 3. se observan los resultados obtenidos para los contenidos de com-puestos fenólicos en las infusiones de residuos secos de uva. Se encuentran con-tenidos de familias de compuestos polifenólicos. Particularmente, el contenido de fenoles totales en las infusiones es bastante menor, aproximadamente 1.6% al reportado en un vino (vino Merlot 2143 ± 45 mg/L y vino Syrah 1954 ± 21 mg/L) (Bimpilas et al 2015), haciendo salvedad en que los procesos de mace-ración son generalmente largos, lo que favorece la transferencia de estos com-puestos al vino por lo que se espera que los contenidos de las infusiones elabo-radas sean menores en comparación.

Tabla 3. Contenido de familias de compuestos fenólicos en infusiones de residuos secos de uva (Los resultados se presentan como promedio ± error estándar para un n=10).

Para la prueba de satisfacción se realizó una encuesta a 16 personas considera-das como posibles consumidores del producto (9 mujeres y 7 hombres), en ran-gos de edad entre los 23 hasta los 55 años. A la pregunta ¿Conoce o ha escucha-do hablar acerca de la obtención de productos de consumo a partir de residuos agroindustriales?, el 56 % de los encuestados respondió afirmativamente e in-cluso nombraron como ejemplos los aceites esenciales de frutos cítricos y el


compostaje, mientras que los que contestaron negativamente mostraron interés en el tema. Al preguntar por el concepto que tienen acerca de la reutilización de estos residuos, los encuestados que respondieron afirmativamente a la pregunta anterior mostraron un concepto favorable, ya que lo consideran una práctica buena desde el concepto de la sostenibilidad de los procesos agroindustriales y la disminución de la contaminación asociada a estos residuos orgánicos.

La siguiente pregunta de la encuesta intentaba verificar el interés del público objetivo por consumir la infusión: ¿Tomaría usted un té a base de residuos de la industria vinícola? (cáscaras y semillas). El 50% de los encuestados respondió afirmativamente; el parámetro que más influyó en la respuesta negativa estuvo asociado a la predisposición respecto a la higiene que el producto pudiera tener. Con la pregunta ¿Conoce los beneficios nutricionales que tienen los polifeno-les? se quería indagar por los conocimientos del público respecto a los beneficios que tienen compuestos polifenólicos presentes en un gran número de alimentos considerados funcionales. Allí se encontró que el 62% de los encuestados no co-nocía los beneficios funcionales que se han asociado a los compuestos polifenó-licos. El siguiente paso fue informar a los encuestados acerca de los beneficios nutricionales y para la salud de minerales y compuestos polifenólicos. De esta manera, la siguiente pregunta: ¿Tomaría usted un té a base de residuos de la industria vinícola sabiendo que el producto quedaría enriquecido con po-lifenoles?, intentaba persuadir a las personas que habían respondido negativa-mente a la pregunta sobre si se consumiría el producto, de cambiar su respuesta al indicar que este producto estaría enriquecido con compuestos polifenólicos y así aumentar el porcentaje de 50 a 69 en los encuestados.

En la tabla 4 se pueden observar los resultados de las preguntas evaluadas de acuerdo con la escala hedónica del panel sensorial, después de realizada la en-cuesta al público objetivo. De acuerdo con estos resultados se encuentra que de manera general el producto recibió una buena aceptación, siendo el color y la apariencia los parámetros mejor evaluados. En la figura 3 se pueden observar las características de color y apariencia del producto, el cual fue descrito como parecido al “te dé frutos rojos” por varios de los panelistas. En cuanto al aroma y sabor los panelistas describieron que el producto tenía características propias de un vino.

Después de realizar la encuesta, se le consultó al público objetivo si consumi-rían el producto; 19% indicaron que no consumirían el producto, mientras que el 81% restante de los encuestados indicó que estaría interesado en consumir el producto obtenido.


Tabla 4. Resultados del panel sensorial de infusiones de residuos secos de uva (n=16).

Figura 3. Infusiones de residuos secos de uva donde se puede apreciar el color y la apariencia en general del producto.

En el mercado se pueden encontrar diferentes variedades de productos para infu-siones a base de semillas de uva. De estos, se resaltan las propiedades benéficas para la salud presentes en compuestos polifenólicos como flavan-3-oles; tam-bién la presencia de procianidinas útiles como agentes antibacterianos seguros y apropiados para la dieta humana como suplementos nutritivos. Por lo tanto, se pueden usar como preservantes y aditivos en alimentos, además de uso como infusión (Chedea et al 2011). El producto que se propone está compuesto por semillas y cáscara de uva provenientes de los procesos de vinificación de la uva. De allí, se obtienen infusiones que poseen familias de compuestos polifenólicos como los encontrados en productos de uva como jugos y vinos (Bimpilas et al 2015). También, reúnen minerales importantes en la nutrición y la salud, lo cual sugiere que el producto podría tener características funcionales.

Fotografía Walter Pérez


REFERENCIAS

Aburto, N.J., Hanson, S., Gutierrez, H., Hooper, L., Elliott, P., Cappuccio, F., et al. 2013. Effect of increased potassium intake on cardiovascular risk factors and disease: systematic review and meta-analyses BMJ. 346 :f1378

Ainsworth, E.A., Gillespie, K. M. 2007. Estimation of total phenolic content and other oxidation substrates in plant tissues using folin-Ciocalteu reagent. Nature Protocol, Vol. 2, pp 875-877

Andrés-Lacueva, C. Lamuela-Raventós, R.M. Buxaderas, S. de la Torre-Boronat, M.C. 1997. Influence of Variety and Aging on Foaming Properties of Cava (Sparkling Wine). 2. J. Agric. Food Chem. 45, 2520−2525.

AOAC Official Method 981.12. 2005. pH of acidified foods. Official Method of Analysis of AOAC International, ed 18, cap 37.

AOAC Official Method 942.15. 2005. Acidity (Titrable) of fruit products. Official Method of Analysis of AOAC International, ed 18, cap 37: 10.

AOAC Official Method 932.12. 2005. Solids (soluble) in fruit, and fruit products. Official Method of Analysis of AOAC International, ed 18, cap 37.

Arai, S., Vattem, D.A. Kumagai, H. 2016. Functional Foods—History and Concepts. Capítulo 1 en Functional foods, Nutraceuticals and Natural products Vattem. D.A y Maitin, V. editors. DEStech publications Inc. Lancaster Pennsylvania, U.S.A. pag 1-18.

Bimpilas, A., Tsimogiannis, D., Balta-Brouma, K., Lymperopoulou, T., Oreopoulou, V. 2015. Evolution of phenolic compounds and metal content of wine during alcoholic fermentation and storage, Food Chemistry, 178, 1, 164-171

Chedea, V., Braicu, C., Chirilǎ, F., Ober, C., Socaciu, C. 2011. Antibacterial action of an aqueous grape seed polyphenolic extract. African Journal


of Biotechnology 10(33), 6276-6280.FAO, RAP Publication 2004/33: Report of the regional consultation of the Asia-Pacific network for food and nutrition on functional foods and their implications in the daily diet. Bangkok, 2004 pp 61.

Fernández-Hernández, A. Mateos, R. Garcia-Mesa, J. A., Beltran, G.Fernandez-Escobar, R. 2010. Determination of mineral elements in fresh olive fruits by flame atomic spectrometry. Spanish Journal of Agricultural Research, 8(4), 1183-1190.

Ferrando, M., Rózek, A., Achaerandio, I., Güell, C. 2011. Grape phenolic infusion into solid foods: studies on mass transfer and antioxidant capacity, Procedia Food Science, 1, 1494-1501, http://dx.doi.org/10.1016/j.profoo.2011.09.221.

Medlineplus.gov. (2016). Manganese: MedlinePlus Supplements. [online] disponible en: https://medlineplus.gov/druginfo/natural/182.html [consultado 21 Oct. 2016].

Nutraceuticals World. (2016). Nutraceuticals Market to Reach $204.8 Billion by 2017. [online] Available at: http://www.nutraceuticalsworld.com/issues/2013-09/view_ industry-news/nutraceuticals-market-to-reach-2048-billion-by-2017/ [Accessed 15 Oct. 2016].Office of Dietary Supplements, National institutes of health - Zinc. [online] disponible en at: https://ods.od.nih.gov/factsheets/Zinc- HealthProfessional/ [consultado 21 Oct. 2016].

Pantelić, M., Dabić, D., Davidović, S., Todić, S., Bešlić, Z., Gašić, U., Tešić, Ž., Natić, M. 2016. Identification and quantification of phenolic compounds in berry skin, pulp, and seeds in 13 grapevine varieties grown in Serbia, Food Chemistry, 211, 15, 2016, 243-252

Rodríguez, R., Romero, R., Chacón, J.L., Martínez, J., García, E. 2006. Phenolic compounds in skins and seeds of ten grape Vitis vinifera varieties grown in a warm climate, Journal of Food Composition and Analysis, 19, (6–7), 687-693.


Rózek, A., García-Pérez, J., López, F.,Güell, C. Ferrando, M. 2010. Infusion of grape phenolics into fruits and vegetables by osmotic treatment: Phenolic stability during air drying. Journal of Food Engineering 99, 142–150.

Shahidi, F. 2012. Nutraceuticals, Functional Foods and Dietary Supplements in Health and Disease. Journal of Food and Drug Analysis, 20, 1, 226-230.



OBTENCIÓN DE UN PRODUCTO ALIMENTICIO ENRIQUECIDO CON POLIFENOLES EXTRAÍDOS DE RESIDUOS DE UVA POR DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA


CAPÍTULO 5

Cortesía Viñedo Umaña Dajud


En el presente capítulo se presentan los resultados para la obtención de un pro-ducto nutracéutico enriquecido con polifenoles obtenidos de los residuos de la industria vinícola. En capítulos anteriores se mencionó la importancia de los compuestos de la familia de los polifenoles, así como su presencia en los resi-duos agroindustriales analizados. Para llevar a cabo el proceso primero se ade-cuó la extracción de los polifenoles de los residuos vitivinícolas partiendo de diferentes métodos de extracción y diferentes solventes, para luego enriquecer con el extracto con mejores resultados, una fruta seleccionada previamente por el proceso de deshidratación osmótica. A continuación, se discuten los aspectos señalados.

OBTENCIÓN DE EXTRACTOS

Para obtener un extracto concentrado de polifenoles a partir de los residuos de la industria vinícola y con posibilidades de ser utilizado para el enriquecimiento de cualquier tipo de alimento, se probaron varios solventes aptos para el consumo humano y varios métodos tradicionales de extracción tal y como se muestra en la tabla 1.

Tabla 1. Métodos de extracción y sus condiciones experimentales, usados para la extracción de com-puestos polifenólicos en residuos de la industria vinícola.


Para cada uno de los extractos se cuantificaron características como, parámetros de calidad de los extractos, correspondientes a los compuestos con los que se hará el enriquecimiento del producto final:

•Índices de compuestos polifenólicos (fenoles, ácidos hidroxicinámicos y flavonoides) •Índice de color rojo •Contenido de fenoles •Antocianinas •Taninos •Intensidad colorante

Los métodos de cuantificación se describieron en el capítulo 2 del presente li-bro. Los resultados obtenidos se observan en la tabla 2 y la figura 1, donde la intensidad colorante del extracto obtenido por agitación con polietilenglicol es evidente, mientras que los extractos acuosos presentan una menor intensidad de color comparado con todos los demás extractos. Para el análisis de los resulta-dos se realiza un análisis de componentes principales (PCA), haciendo uso del programa Minitab versión 17.

Agitación propilenglicol

Agitación etanol

Reflujo asistido por microondas

etanol

Soxhletagua

Soxhletetanol

Ultrasonido agua

Ultrasonido etanol

Figura 1. Métodos de extracción de compuestos polifenólicos en residuos de la industria vinícola del Valle de Sáchica.



Tabla 2. Contenido de compuestos polifenólicos en los diferentes métodos de extracción.

El análisis de componentes principales indica que los tres primeros componentes explican el 95.5% de la varianza de los tratamientos (métodos de extracción). La figura 2 muestra la gráfica de proyección de las variables y la puntuación de los tratamientos. El primer componente explica el 52.7% de la varianza, y está in-fluenciado positivamente por los índices de compuestos polifenólicos (fenoles, ácidos hidroxicinámicos y flavonoides), y por el contenido de fenoles, antocia-ninas, taninos y la intensidad colorante, dividiendo claramente los tratamientos en dos grupos, los que están influenciados positivamente por el componente 1 y los que no; es de resaltar que esta es la condición que interesa para el experimen-to, ya que el componente 1 correlaciona positivamente los contenidos de la ma-yoría de compuestos polifenólicos de interés, indicando que los tratamientos de extracción de ultrasonido con etanol, y agitación con polietilenglicol son los que mejores resultados presentan. Por otro lado, el componente 2 explica el 28.0% de la varianza, el cual nuevamente tiene como protagonistas a los tratamientos de interés de acuerdo al primer componente. El tratamiento de ultrasonido con etanol está influenciado por el valor de los índices de compuestos polifenólicos (fenoles, ácidos hidroxicinámicos y flavonoides), mientras que el tratamiento de agitación con propilenglicol está influenciado por el contenido de fenoles, antocianinas, taninos y la intensidad colorante.

De acuerdo a los resultados obtenidos, se selecciona el método de extracción de agitación con propilenglicol para los compuestos de interés, ya que este com-puesto presenta los mejores resultados en la cuantificación de compuestos de la familia de los polifenoles, siendo un método relativamente sencillo, con la ventaja de que el propilenglicol es usado también como agente deshidratador en ensayos de deshidratación osmótica.


3210-1-2

3

2

1

0

-1

-2

-3

PC1 (52.7%)

PC2

(28.

0%)

Índice color rojo %

Intensidad colorante

Índice de flavonoidesÍndice ácidos hidroxicinámicos

Índice de fenoles

fenoles

taninos

Antocianinas

Ultrasonido con etanol

Agitación con propilenglicol

Figura 2. Gráfico de scores obtenido del análisis de componentes principales de los métodos de extracción y sus diferentes contenidos de compuestos de la familia de los polifenoles.

DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA

La deshidratación es una de las técnicas de preservación de frutas y verduras más antigua que se ha utilizado. Esta consiste en disminuir o eliminar el agua presente en el alimento con el fin de desfavorecer el crecimiento de microor-ganismos y así la actividad catalítica enzimática que estos provocan en la fruta o verdura, conservando muchas de sus propiedades organolépticas y dándole mayor estabilidad a los nutrientes presentes en estos (Berk Z, 2018).

El método tradicional de deshidratación se basa en el aumento gradual y contro-lado de la temperatura con el fin que el agua presente en el alimento se evapore, sin embargo, en este proceso también se evaporan otros compuestos volátiles que generalmente están asociados al olor o sabor de la fruta o verdura; este pro-cedimiento también tiende a cambiar el color y la textura lo que en ocasiones puede afectar el nivel de aceptación por parte de los consumidores. La deshidra-tación por calentamiento también asocia la pérdida de algunos nutrientes, es el caso de las vitaminas y muchos otros bioactivos que pueden perder su actividad por efecto del aumento de la temperatura (Berk Z, 2018).


Otro de los inconvenientes que se deben considerar es el costo de la operación, ya que la deshidratación térmica requiere de equipos especializados y fuentes de energía calórica (calderas, resistencias eléctricas, combustibles fósiles) que necesariamente aumentan los precios de la producción y que finalmente se trans-miten a los consumidores, haciendo que este tipo de alimentos deshidratados se restrinjan a grupos poblacionales cada vez más limitados. Estas limitaciones se han contrarrestado en los últimos años con el auge de la deshidratación osmótica y otras técnicas de deshidratación más económicas, amigables con el medio ambiente y que principalmente conserven todas o al menos la mayoría de las propiedades funcionales, nutricionales y organolépticas de los alimentos.

La deshidratación osmótica es una técnica que permite la eliminación del agua presente en el alimento (fruta, verdura, hortaliza) al ponerlo en contacto directo con una solución concentrada de un soluto específico (Agente Osmótico); de esta manera el proceso se da debido a que el agua presente en el citoplasma de las células del alimento (solución diluida) se dirige hacia el exterior, solución concentrada a través de la membrana celular, por procesos de difusión, con el fin de alcanzar el equilibrio termodinámico (Zapata y Castro, 1999) (Bianchi, M., Milisenda, P., Guarnaschelli, A., Mascheroni, R.H. 2009).

Aunque con esta técnica solo se logran deshidrataciones parciales, se tiene como ventaja que se conservan muchas de las propiedades características del alimen-to, y de ser necesaria la deshidratación completa, se puede complementar con aumento de temperatura, aunque con la variante que el tiempo de secado será mucho menor y por tanto la pérdida o daño sobre sustancias bioactivas será con-siderablemente menor.

Por otra parte, esta técnica presenta una ventaja más frente a la deshidratación convencional por calor, ya que al fundamentarse en procesos de difusión y con-siderando que la pared celular es una membrana semipermeable y a la vez se-lectiva, no solo se da un proceso de salida de agua desde el interior de la célula, sino que también es posible un intercambio de solutos en contracorriente desde la solución hipertónica, permitiendo el ingreso de algunas moléculas de interés nutricional especial hacia el interior de las células de la fruta y/o verdura.

Al investigar el método para deshidratar una fruta o verdura se deben considerar los siguientes aspectos:


• Agente Osmótico y su concentración: el más utilizado, para frutas es la sacarosa, ya que reduce el pardeamiento y aumenta la retención de compuestos volátiles (Barbosa y Vega, 1996). • La temperatura de deshidratación: la cual debe ser muy cercanas a la temperatura ambiente, entre 30°C y 60°C ya que temperaturas mayores pueden afectar las propiedades organolépticas y funcionales de la fruta o vegetal (Ahmed I., Mabood I., Jamal S. 2016) • El tiempo que tarde la deshidratación: la pérdida de agua es más rápida en las primeras horas (2) y luego la velocidad disminuye lentamente hasta que no hay más variación (aprox. 6 horas) (Ahmed I., Mabood I., Jamal S. 2016)

• Agitación durante el proceso de deshidratación, ya que se aumenta la velocidad de difusión del agua y por tanto el tiempo del proceso. Este factor también se ha visto asociado a aumentos más limitados del contenido de sólidos totales debido a los abruptos cambios en los gradientes (Ahmed I., Mabood I., Jamal S. 2016).

• Las características particulares del alimento seleccionado, como el tamaño, la textura y el estado de madurez pueden variar los resultados en el proceso de osmodeshidratación (Ahmed I., Mabood I., Jamal S. 2016)

El mejor método será aquel que garantice la mayor perdida en peso, mayor au-mento de sólidos totales y mayor conservación de propiedades organolépticas y funcionales (Zapata y Castro, 1999).

Procedimiento para la deshidratación osmótica

Los pasos más frecuentes en el proceso de deshidratación osmótica de frutas son:

1.Alistamiento de la Fruta: incluye procedimientos de lavado y adecuación física, como eliminación de hojas y/o tallos. 2.Cortado de la fruta en trozos de tamaño ideal para consumo 3.Inmersión en solución de agente osmótico o jarabe de sacarosa 4.Extracción y enjuague 5.Secado: se puede aplicar procedimiento adicional como liofilización,


microondas, aire caliente o vacío 6.Control de calidad fisicoquímico y organoléptico 7.Empaque y distribución

Al seleccionar la fruta a deshidratar por este método se debe tener en cuenta su estructura, ya que frutas poco rígidas, se pueden deshacer en el proceso de cortado o al ser sumergidas en el jarabe (Ahmed I., Mabood I., Jamal S. 2016). También se debe considerar la estructura de su pared celular ya que debe ser semipermeable para permitir el paso de solutos.

La selección del agente osmótico también es importante ya que éste debe ser compatible con el alimento, en este caso la fruta para las cuales se recomienda las soluciones saturadas de sacarosa, fructosa o miel, que pueden aportar solidos disueltos (°Brix), mejorando el sabor.

El procedimiento seguido en el laboratorio se esquematiza el diagrama 1.Selección de frutas para el proceso de deshidratación osmótica

Diagrama 1. Esquema de deshidratación osmótica y enriquecimiento aplicado a las frutas


El proceso de deshidratación osmótica se ha aplicado exitosamente en varias frutas, es el caso de fresas, mangos, piña, plátano manzanas, y en vegetales como la pimienta, la patata y el tomate (Ahmed I., Mabood I., Jamal S. 2016). En el proceso discutido en este capítulo, para la selección de la fruta encaminada a los procesos de deshidratación osmótica y enriquecimiento con polifenoles obtenidos a partir de residuos de la industria vinícola, se tuvo en cuenta factores como:

•Disponibilidad de la fruta (preferiblemente de temporada durante todo el año)

•Frutas que puedan estar siendo desperdiciadas por dificultad en su conservación

•Bajo contenido de compuestos de la familia de los polifenoles

En la tabla 3 se resumen estos factores para algunas frutas cultivadas en Colom-bia (CORPOICA,1999).

Tabla 3. Factores de escogencia de frutas a osmódeshidratar- Enriquecer

La revisión bibliográfica realizada mostró que las frutas que con más frecuencia se les ha aplicado con éxito la deshidratación osmótica es a la papaya y el melón.

Fruta Épocas de año en que se

Cosecha

Contenido de Compuestos

Fenólicos

(mg ácido Gálico/g)

PapayaNoviembre a febrero

Mayo a julio0.47

Melón Febrero a julio 0.14

UchuvaNoviembre a enero

Marzo a mayo 0.40

101Mojica, J., & Pérez, W. (2019)

En las figuras 3 a 7 se pueden evidenciar los procesos de deshidratación osmó-tica en las condiciones de ensayo, y en la tabla 4 un resumen de los resultados de deshidratación para las frutas ensayadas. Las gráficas (figuras 3 y 4), y las desviaciones estándar en la pérdida de agua (entre 5 y 10 % aproximadamente, tabla 4) muestran que, para el melón y la papaya, los procesos no muestran uni-formidad y tendencia, como si se puede apreciar para la uchuva y la piña. Esto se debe particularmente a que la fruta perdía consistencia en el proceso, y en las operaciones de secado y pesada, estas eran susceptibles de perder masa. Estas dos frutas se descartaron entonces por las dificultades operativas que evidencia-ban un proceso ineficiente.

Para la piña perolera (figura 5) y la uchuva (figuras 6 y 7), se evidenció un proceso más eficiente y con una tendencia definida, lo que hace a estas frutas seleccionables para el proceso. El trabajo previo de alistamiento de la piña, hace de la uchuva la mejor opción para el proceso de deshidratación.

Figura 3. Ensayos de deshidratación osmótica en Melón (fruta pelada cortada en cubos, solu-ción de sacarosa al 50%)


Figura 4. Ensayos de deshidratación osmótica en papaya (fruta pelada cortada en cubos, solución de sacarosa al 50%).

Figura 5. Ensayos de deshidratación osmótica en piña perolera (fruta pelada cortada en cubos, solución de sacarosa al 50%)

103Mojica, J., & Pérez, W. (2019)

En los primeros acercamientos a la deshidratación de la uchuva, se encontró que la cáscara de la fruta es una barrera eficiente contra el proceso de deshidra-tación, por lo tanto, se decidió trabajar con la fruta sin cáscara. En un principio se trabajó con la fruta entera, pero el proceso mejoró en aproximadamente un 16% cuando se utilizó la uchuva partida en mitades longitudinalmente (figura 7, tabla 4). La mayor pérdida en la cantidad de agua en el proceso de deshidrata-ción asegura un mayor ingreso de los compuestos que hacen parte de la solución osmótica, lo que es deseable en el proceso de enriquecimiento con compuestos polifenólicos que se intentaba realizar. De esta manera, la facilidad en el proceso de preparación de la fruta y la mayor pérdida de agua en un proceso repetible de acuerdo a la desviación estándar del mismo, sugiere que la uchuva partida a la mitad es la mejor opción para el proceso posterior de enriquecimiento.

Figura 6. Ensayos de deshidratación osmótica en Uchuva (fruta sin cáscara entera, solución de sacarosa al 50%)


Figura 7. Ensayos de deshidratación osmótica en Uchuva (fruta sin cáscara cortada longitu-dinalmente, solución de sacarosa al 50%)

Tabla 4. Pérdida de masa de las frutas seleccionadas para los procesos de deshidratación osmótica. Los resultados se presentan como el promedio ± desviación estándar para n=3 o 4 (ensayos con n=4 se realizaron para disminuir la desviación de los resultados).

105Mojica, J., & Pérez, W. (2019)

ENRIQUECIMIENTO DE UCHUVA CON POLIFENOLES EXTRAÍ-DOS DE RESIDUOS DE LA INDUSTRIA VINÍCOLA POR DESHIDRA-TACIÓN OSMÓTICA

En los ensayos anteriores se tuvo como objetivo la selección de una fruta sus-ceptible de ser enriquecida con polifenoles extraídos de residuos de la industria vinícola del Valle de Sáchica, y la selección de ese método de extracción. De acuerdo a lo descrito se seleccionó a la uchuva (cortada longitudinalmente), y como método de extracción el llevado a cabo con polietilenglicol.

En la tabla 5 se pueden observar los parámetros de caracterización fisicoquímica de frutos de uchuva los cuales servirán como punto de comparación al final del proceso.

Tabla 5. Caracterización fisicoquímica de la uchuva. Los resultados se presentan como el promedio ± desviación estándar para n = 10.

El proceso de deshidratación se llevó a cabo de acuerdo a lo anteriormente des-crito. En la figura 8 se observan frutas de uchuva después del proceso de deshi-dratación. La fruta que se deshidrató con la solución osmótica enriquecida con el extracto de compuestos polifenólicos, muestra una coloración que sugiere que efectivamente hubo un ingreso a la matriz de trabajo de compuestos propios de la solución deshidratante.


Figura 8. Ensayos de deshidratación osmótica en uchuva, control y enriquecida con polifeno-les extraídos de residuos de la industria vinícola del Valle de Sáchica. DO = Deshidratación Osmótica

En las figuras 9 y 10 se observa el comportamiento en el proceso de deshidrata-ción osmótica para los ensayos control (figura 9) y ensayos de enriquecimiento con polifenoles extraídos de residuos de la industria vinícola del Valle de Sáchi-ca (figura 10). De acuerdo a la cantidad de agua perdida, los dos procesos son igualmente eficientes (36.4% ± 2.2% para el ensayo control y 36.2% ± 1.4% para los ensayos de enriquecimiento), ya que no presentan diferencia estadísti-camente significativa.

Figura 9. Ensayos de deshidratación osmótica en uchuva (fruta sin cáscara cortada longitudi-nalmente). Ensayos control.


107Mojica, J., & Pérez, W. (2019)

Figura 10. Ensayos de deshidratación osmótica en uchuva (fruta sin cáscara cortada longitu-dinalmente). Ensayos de enriquecimiento con polifenoles extraídos de residuos de la industria vinícola del Valle de Sáchica.

En la figura 11 se pueden observar los contenidos de compuestos de la familia de los polifenoles en control y frutas enriquecidas. El primer punto de comparación es contra los resultados para la fruta sin deshidratar (tabla 5), en donde los con-tenidos son estadísticamente menores respecto a los procesos de deshidratación de la figura 11, lo cual era de esperarse ya que al disminuir la cantidad de agua aumenta la relación entre el contenido y el peso de la fruta. Por otro lado, se ob-serva que el contenido de compuestos polifenólicos, estimado a través el método de Folin, el índice de fenoles, y el índice de ácidos hidroxicinámicos es estadís-ticamente mayor en frutos deshidratados con solución osmótica enriquecida con extractos de residuos de uva, mientras que el índice de flavonoles no presenta diferencia significativa. Se concluye entonces que el proceso de enriquecimien-to con polifenoles extraídos de los residuos conlleva a la obtención de frutos de uchuva con mejoras en sus características nutricionales, respecto a su contenido de este tipo de compuestos.


0

50

100

150

200

250

fenoles µg/g Índice fenolesIFT/g

Índice ácidoshidroxicinámicos

(IAH/g)

Índice deflavonoles (IF/g)

Cont

enid

o

Uchuva enriquecida Control

0

2

4

0

0.02

0.04

Figura 11. Contenido de compuestos polifenólicos en frutos de uchuva después de los procesos de deshidratación. Las barras de error representan la desviación estándar para un n=6.

Los resultados presentados infieren que los residuos de la industria vitivinícola pueden ser usados en la obtención de extractos y posterior enriquecimiento en compuestos polifenólicos de frutos de uchuva en las condiciones de los expe-rimentos, lo cual sugiere que estos residuos pueden ser aprovechados en otros procesos productivos, lo cual podría generar más recursos y solucionar parte del problema del manejo de residuos que toda empresa posee.

109Mojica, J., & Pérez, W. (2019)

REFERENCIAS

Ahmed I., Mabood I., Jamal S. 2016. Developments in osmotic dehydation technique for the preservation of fruits and vegetables. Innovative Food Science & Emerging Technologies. Volumen 34. 29-43

Barbosa C., Vega M., 1996. Dehydration of Foods. New York, Chapman and Hall

Berk Zeki, 2018. Food Process Engineering and Technology (Third Edition). Chapter 22: Dehydration. 513-566.

Bianchi, M., Milisenda, P., Guarnaschelli, A., Mascheroni, R.H. 2009. Transferencia de masa en deshidratación osmótica de frutas. Determinación experimental y simulación CD del CLICAP 2009, trabajo 51A.

CORPOICA Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria, Villavicencio (Colombia). Asociación de Horticultores y Fruticultores de Colombia, Villavicencio (Colombia). Servicio Nacional de Aprendizaje, Villavicencio (Colombia). Manual de Asistencia Técnica No. 4. 1999.

Lin J., Tang Ch., 2007. Determination of total phenolic and flavonoid contents in selected fruits and vegetables, as well as their stimulatory effects on mouse splenocyte proliferation. Food Chemistry. Volumen 1. Número 1. Páginas 140-147.

Nieto J., Cueto M., Farroni A., de Escalada M., Gerschenson L. 2016. Antioxidant characterization of new dietary fiber concentrates from papaya pulp and peel (Carica papaya L.). Journal of funtional Foods. Volumen 27. Diciembre. Páginas 319 – 328.

Puente L. A., Pinto-Muñoz C., Castro E., Cortés M., 2011. Physalis peruviana Linnaeus, the multiple properties of a highly functional fruit: A review Food Research International , Volumen 44, Número 7 , agosto de 2011, páginas 1733-1740


Zapata J.E, Castro G. 1999. Revista de la Facultad de Cincias Agropecuarias de la Universidad Nacional de Colombia. Medellín. Vol.52, No. 1. p.451-466.

FAO. Consultado en línea en : http://www.fao.org/inpho/content/documents/ vlibrary/ae620s/Pfrescos/UCHUVA.HTM#a1

111Mojica, J., & Pérez, W. (2019)

Anexo 1 Participación en eventos

• Encuentro Nacional de Investigación y Desarrollo ENID 2015. Realizado en Manizáles - Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales Campus La Nubia Ponencia oral Caracterización de residuos de la industria vinícola del Valle de Sáchica con potencial nutricional para su aprovechamiento después del proceso agroindustrial.

• Encuentro Nacional de Investigación y Desarrollo ENID 2015. Realizado en Manizáles - Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales Campus La Nubia Ponencia póster Caracterización fisicoquímica de vinagres obtenidos a partir de mostos de uva (Vitis labrusca).

• Primer simposio en investigación en procesos industriales SENA CGI 2015. Realizado en Bogotá - Complejo Paloquemao – SENA. Ponencia oral Análisis de propiedades funcionales de residuos de la agroindustria vinícola del Valle de Sáchica.

• IV Encuentro Nacional de Grupos y Semilleros 2016. Realizado en Tunja - Centro de convenciones de la Cámara de Comercio – Tunja. Ponente póster Aprovechamiento de Residuos de la Industria Vitivinícola del Valle de Sáchica: Obtención de Pectinas.

• Segundo simposio en procesos industriales 2016. Realizado en Bogotá - Centro de Gestión Industrial SENA. Ponencia oral Aprovechamiento de residuos de la industria vitivinícola del Valle de Sáchica: obtención de pectinas.

• V congreso Iberoamericano de productos naturales 2016. Realizado en BOGOTÁ, D.C. - Hotel Tequendama, Bogotá. Ponente póster Evaluación del potencial antioxidante y nutricional de infusiones de Moringa oleífera y residuos de la agroindustria vitivinícola.

• V Congreso iberoamericano de productos naturales 2016. Realizado en BOGOTÁ, D.C. - Hotel Tequendama, Bogotá. Ponente póster Obtención y caracterización de pectina a partir de residuos de la agroindustria vitivinícola del departamento de Boyacá


• 32 Congreso Latinoamericano de Química 2016. Realizado en Concepción - Centro de Eventos Sonesta Hotel de la ciudad de Concepción, Chile. Ponente póster análisis de propiedades funcionales de residuos de la agroindustria vinícola del Valle de Sáchica, para obtención de productos derivados. • III Congreso Internacional de Investigación e Innovación en Ciencia y Tecnología de Alimentos - IICTA 2016 y II Seminario Internacional de Empaques Biodegradables. Realizado en Bogotá - Centro Empresarial y Recreativo el Cubo. Ponente póster Formulación y evaluación de infusiones de moringa (moringa oleífera) y residuos de la industria vitivinícola.

• 4to Intercambio internacional de agroecología sistemas sostenibles de producción, alternativas frente al cambio climático 2016. Realizado en Pitalito, Huila - Tecnoparque Agroecológico Yamboró. Ponente póster Obtención y caracterización de pectinas a partir de residuos de la agroindustria vitivinícola del departamento de Boyacá.

• Primer congreso de innovación para el desarrollo sostenible de las regiones 2017. Realizado en Quibdó - Centro de Recursos Naturales, Industria y Biodiversidad SENA Ponencia oral Residuos agroindustriales.

• I Congreso Iberoamericano de Ciencias Agroalimentarias 2017. Realizado en Guadalajara de Buga - Centro de eventos Comfenalco Guadalajara de Buga. Ponencia oral Obtención de un Producto Deshidratado de Uchuva Enriquecido con Polifenoles de Residuos de la Industria Vitivinícola.

• Primer Simposio Colombiano de Química Verde 2017. Realizado en Cali - Universidad Santiago de Cali. Ponente póster Residuos de la Industria Vinícola: Materia Prima Reutilizable para la Obtención de Pectina.

113Mojica, J., & Pérez, W. (2019)

Viñedo Umaña Dajud en Sáchica, Boyacá. (Cortesía Viñedo Umaña Dajud)

Viñedo Umaña Dajud en Sáchica, Boyacá. (Cortesía Viñedo Umaña Dajud)


115Mojica, J., & Pérez, W. (2019)

Jaquelin Mojica Gómez: Bogotana, Química egresada de la Universidad Nacional de Colombia, Especialista en Gerencia de Laboratorios de la Universidad Colegio Mayor de Cundinamarca y can-didata a Magister en Ciencias-Química de la Universidad Nacional de Colombia (UNal). Cuenta con amplia expe-riencia en el area analitica, manejo de instrumentación química y diseño, desarrollo y validación de metodolo-gías analitocas. Actualmente es instructor e investigador en el Centro de Gestión Industrial del Servicio Nacional de Aprendizaje, SENA-CGI, donde dirige el semillero de investigación en Química de Residuos Agroindustriales y

Alimentos, QuiRAl. Algunas publicaciones son:Pérez, W., & Mojica, J.. (2018). Análisis fisicoquímico de frutos de Syzygium panicula-tum en diferentes estados de maduración. Entre Ciencia e Ingeniería, 12(24), 124-129

Walter Hernando Pérez Mora: Bogotano, Químico y Magister en Ciencias-Química de la Universidad Nacional de Colombia (UNal). Actualmente candidato a Doctor en Ciencias-Química de la misma Uni-versidad. Se ha desempeñado como investigador en institu-tos de investigación y en la Universidad Nacional en el desa-rrollo de proyectos en el área de la bioquímica vegetal y de alimentos, y la Química Ambiental; como resultado de los mismos ha publicado artículos en revistas de investigación y capítulos en libros con resultados de proyectos y ha partici-pado en eventos de divulgación científica. Se ha desempeña-do como docente universitario y actualmente es instructor e investigador en el Centro de Gestión Industrial del Servicio Nacional de Aprendizaje, SENA-CGI, donde dirige el semi-llero de investigación en Química de Residuos Agroindus-

triales y Alimentos, QuiRAl. Algunas publicaciones son:*Pérez-Mora, W., Jorrín-Novo, J.V., & Melgarejo, L.M. (2018). Substantial equivalence analysis in fruits from three Theobroma species through chemical composition and protein profiling. Food che-mistry, 240, 496-504*Pérez, W., & Mojica, J.. (2018). Análisis fisicoquímico de frutos de Syzygium paniculatum en dife-rentes estados de maduración. Entre Ciencia e Ingeniería, 12(24), 124-129*Barreto-Santamaría, A., Curtidor, H., Arévalo-Pinzón, G., Herrera, C., Suárez, D., Pérez, W. H., & Patarroyo, M. E. (2016). A New Synthetic Peptide Having Two Target of Antibacterial Action in E. coli ML35. Frontiers in microbiology, 7, 2006. doi:10.3389/fmicb.2016.02006


Fotografía de Portada:Viñedo - Por: Jill Wellington Libre de Derechos de Autor - Tomada de: pixabay.com

Documents

Mojica, J., & Pérez, W. (2019) 1