OBTENCIÓN DE OLEORRESINAS A PARTIR DE 3 ESPECIES DE

OBTENCIÓN DE OLEORRESINAS A PARTIR DE 3 ESPECIES DE CAPSICUM sp.
CULTIVADAS EN COLOMBIA (Capsicum annuum, Capsicum frutescens, Capsicum
chinense)
L. Rodríguez1, J. Arango2, F. Urrego3
1
Profesora Ingeniería de Alimentos, Facultad de Ciencias Naturales, Universidad Jorge
Tadeo Lozano, Bogotá, Colombia
2 Ingeniera de Alimentos egresada de la Universidad Jorge Tadeo Lozano, Bogotá,
Colombia
3 Ingeniero de Alimentos egresado de la Universidad Jorge Tadeo Lozano, Vinculado
Asistente de investigación.
Dirección electrónica: [email protected]
1. RESUMEN
El ají es un cultivo de importancia en Colombia con una gran perspectiva en el
crecimiento de sus áreas para el mercado de agro exportación. La oleorresina es el
extracto líquido del fruto maduro seco de pimientos Capsicum que contiene una
mezcla compleja de aceites esenciales, ceras, materiales coloreados y capsaicinoides.
Se obtiene en forma de aceite, con viscosidad media, con un intenso color rojo y con
aroma típico de pimiento. Una de las ventajas de obtener la oleorresina es evitar los
inconvenientes de las pérdidas de color en el fruto seco, aumentando su poder
colorante. Además las oleorresinas muestran gran estabilidad a altas temperaturas y
tienen características de sabor más semejantes a la especia seca natural que el
correspondiente aceite esencial. El objetivo de este proyecto fue establecer las
condiciones de extracción (tiempo de contacto y relación ají – solvente) de
oleorresinas a nivel laboratorio provenientes de 3 especies del genero Capsicum sp.
(Capsicum annuum, Capsicum frutescens y Capsicum chinense). La caracterización se
llevó a cabo aplicando metodologías analíticas para determinar contenidos de
humedad, contenidos de grasa y haciendo una evaluación de diferentes relaciones de
ají – solvente, diferentes tiempos de contacto para determinar los efectos que estas
variables tienen sobre la recuperación de
capsaicinoides totales por método
espectrofotométrico a partir de las variedades evaluadas. Como indicador de eficiencia
de extracción se uso el contenido de capsaicinoides en los extractos. Además se
aplicaron herramientas estadísticas (ANOVA, prueba t y prueba de Scheffe y Tukey)
para garantizar la confiabilidad de los resultados.
2. INTRODUCCIÓN
El cultivo del chile (ají) es un típico ejemplo de producción agraria regional,
circunscrita a países de América Latina. Por esto en la actualidad, los grandes
comercializadores buscan que países tropicales entre los que se encuentran Colombia,
Perú, Bolivia, Costa Rica y Guatemala, incrementen su siembra para suplir la demanda
mundial de este fruto.
1
Actualmente en Colombia se cultivan o crecen de manera silvestre diversas variedades
de Capsicum, las cuales se desarrollan favorablemente en climas cálidos, en regiones
como la Amazonía, Valle del Cauca, Costa Atlántica, entre otros. (Arias y Melgarejo
2000).
Las tendencias actuales de la industria agroalimentaria, incluyen la sustitución de los
aditivos sintéticos por productos naturales, esto ha provocado que los colorantes
naturales reemplacen a los artificiales, existiendo amplias perspectivas para productos
regionales con alto contenido de compuestos coloreados.
Los chiles (Capsicum sp.) son fuente de moléculas de gran interés como los
capsaicinoides, componentes activos responsables de la pungencia, además son fuente
industrial de capsantina y otros carotenoides que se emplean como colorantes.
Al aumentar el consumo con los diferentes usos a nivel mundial, se hace manifiesto el
gran potencial de este cultivo, por esta razón el objetivo de este proyecto fue
aprovechar las especies cultivadas que predominan en las regiones anteriormente
nombradas para dar valor agregado al ají mediante la aplicación de una tecnología de
extracción selectiva y eficiente para la obtención de oleorresinas, usadas en la
industria farmacéutica y de alimentos a nivel nacional e internacional.
3. METODOLOGÍA
Se utilizaron 18 variedades de ajíes maduros de las especies Capsicum annuum, C.
chinense y C.frutescens de distintos orígenes geográficos, cultivados por debajo de
1100 msnm. Los frutos fueron seleccionados bajo criterios de calidad en cuanto a color
y estado fitosanitario.
Se estudió el tipo de solvente y el efecto de la relación ají/solvente en la eficiencia de
la extracción de oleorresina por lixiviación tomando relaciones ají: solvente en un
intervalo de 3:1 a 10:1. Se estudió también el tiempo mínimo que debe estar el
material en contacto con el solvente en el proceso de lixiviación, para asegurar la
máxima extracción de oleorresina en una sola operación. Se caracterizaron la
humedad y el porcentaje de aceite por los métodos AOAC 925.40 y AOCS Aa 4-38,
respectivamente. (AOAC, 1995).
Se determinaron capsaicinoides totales en los extractos por espectrofotometría ultra
violeta, usando un patrón de capsaicina.
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Al caracterizar los frutos se encontró que la especie Capsicum annuum tiene en
promedio 9.84% de oleorresina, la Capsicum frutescens
3.65% y la Capsicum
chinense tiene en promedio 12.29% de aceite.
2
Una vez que se realizó el barrido de diferentes concentraciones del patrón de
capsaicina en etanol se encontró que la longitud de onda de máxima absorbancia es en
281 nm, con este valor se realizó la curva de calibración y se determinó que la
ecuación que relaciona la concentración con la absorbancia es:
A = 0.0112*[ppm] + 0.0192, con un R2 de 0.9993.
Al estudiar la afinidad de los compuestos activos en diferentes solventes se encontró
para el etanol una concentración de compuestos activos de 4461,84 ppm, de 1848,51
ppm para acetona y de 413,08 ppm para éter etílico. Mediante un ANOVA, Prueba t y
múltiples comparaciones se encontró que existen diferencias significativas entre los
contenidos promedios evaluados y que el solvente de mejor capacidad de extracción
fue el etanol. Además, teniendo en cuenta los factores de bioseguridad y costos, se
determinó que era el mejor solvente para llevar a cabo la caracterización.
Con base en los resultados obtenidos se realizaron extracciones con etanol a
diferentes tiempos de contacto para determinar el tiempo mínimo necesario para
asegurar la máxima recuperación de oleorresina. Una vez evaluados los extractos se
encontraron concentraciones de 928,86 ppm, 1168,16 ppm, 1240,50 ppm y 1561,42
ppm de compuestos activos para 1, 3, 6 y 12 horas respectivamente. Mediante
comparaciones múltiples (Prueba de Tukey y Scheffe), se determinó que solo existe
diferencia significativa entre los contenidos promedios de compuestos activos
obtenidos a 1 y 12 horas. Sin embargo, se escogió 12 horas como tiempo de contacto
para asegurar una mayor recuperación en un tiempo prudente para los análisis.
Así mismo, se realizaron extracciones con diferentes proporciones de ají y solvente
para determinar cual de las relaciones obtenía la mayor concentración de compuestos
activos. Las relaciones trabajadas fueron 1:3,1:6 y 1:10 (ají: solvente) peso/peso.
Las concentraciones obtenidas fueron de 684,001 ppm, 1194,13 ppm y 1221,95 ppm
respectivamente. Mediante el ANOVA, el análisis de TUKEY y SCHEFFE se determinó
que existen diferencias significativas entre la relación 1:3 y 1:6, al igual que entre 1:3
y 1:10, sin embargo no se encontraron diferencias significativas entre las relaciones
1:6 y 1:10, no obstante al realizar las extracciones en el laboratorio se prefirió utilizar
la relación 1:10 ya que se aseguraba una completa impregnación del ají con el
solvente y la extracción de forma homogénea del material.
Una vez establecidos los parámetros de tiempo, relación, solvente, se llevó a cabo la
caracterización de las diferentes variedades provenientes de tres especies de la familia
Capsicum, determinando cual de estas es la más promisoria en cuanto al contenido de
compuestos activos. Con el análisis de ANOVA, la prueba de TUKEY y la de SCHEFFE,
se encontró que de la especie Capsicum annuum la variedad que tiene una mayor
concentración de compuestos activos en el extracto es la codificada como CA 213 con
un contenido promedio de 4070,51 ppm, en cuanto a la especie Capsicum chinense la
variedad que presentó una mayor concentración de compuestos activos en el extracto
es la codificada como CC 215 con un contenido promedio de 5675,11 ppm y por último
3
de la especie Capsicum frutescens la variedad que presentó una mayor concentración
de compuestos activos en el extracto fue el código CF 323 con un contenido promedio
de 4617,74 ppm. Sin embargo, las variedades nombradas como CF 373, CC 262, y CA
249, presentaron los mayores porcentajes de recuperación de oleorresinas con valores
de 89.9%, 84.8%, y 84.7% respectivamente, pero con concentraciones de
compuestos activos de 978,95 ppm, 1685,71 y 1433,09 respectivamente, por lo que
se presume que a mayor extracción de oleorresinas, se da un fenómeno de dilución de
los compuestos activos.
Una vez determinadas las mejores variedades de cada especie se realizó el análisis
estadístico entre ellas y se encontró que la variedad que presenta un mayor potencial
de recuperación de compuestos activos es la CC 215 perteneciente a la especie
Capsicum chinense.
Por razones de bioseguridad, costo y desempeño, el solvente seleccionado fue etanol.
Se determinó también que la relación solvente: ají (6:1) es la más conveniente para la
extracción de oleorresinas a partir de la ají seco por el método de lixiviación.
Al determinar el tiempo mínimo de contacto se encontró que después de tres horas, la
cantidad de oleorresina extraída permanece constante debido a que se ha alcanzado el
equilibrio.
Al realizar un análisis de varianza simple de un solo factor, con un nivel de confianza
de 5% para la variable contenido de capsaicinoides, se determinó que las muestras
eran significativamente diferentes.
Bajo las condiciones de tratamiento de muestra establecidas los rangos en los valores
medios del porcentaje de oleorresina extraída fue de 4,2 – 12,42% y los contenidos de
capsaicinoides variaron entre 978 y 5.560 ppm, la variedad CC215 correspondiente a
la especie Capsicum chinenese recolectada en Puerto Bariloche Amazonas y
denominada localmente como “ají culebra” presentó el mayor contenido promedio de
capsaicinoides totales de 5675 ppm y 7.5 g de oleorresina por 100g de fruto seco,
concentración similar a las 6000 ppm encontradas por otros investigadores en ají
denominado habanero (Pickersgill, 1993).
Se observó que la cantidad de oleorresina recuperada es inversamente proporcional al
contenido de capsaicinoides y por lo tanto a la pungencia (Tabla 1).
4
VARIEDAD
CÓDIGO
n
CA249
CA238
CA250
CA213
CC215
CC216
CC93
CC262
CF323
CF385
CF373
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
C. annum
C. annum
C. annum
C. annum
C. chinense
C. chinense
C. chinense
C. chinense
C.frutescens
C.frutescens
C.frutescens
Capsaicinoides
g de
en ppm.
Oleorresinas/
100 g de ají
seco
1.433
10,85
589,05
9,95
1.385,37
10,85
4.070,51
8,95
5.675,11
7,70
4.066,29
5,56
1.804,43
4,20
1.685,71
5,56
4.617,74
6,40
1.760,08
7,60
978,95
12,42
Tabla 1. Contenido de capsaicinoides totales por variedad.
5. CONCLUSIONES
La tecnología de lixiviación usando etanol como solvente resulta adecuada para la obtención de
oleorresinas con potencial uso industrial. Una vez evaluada la recuperación de oleorresina sobre
las variedades estudiadas, se determinó que el “ají culebra” recolectado en Puerto Bariloche
Amazonas presentó la mejor relación entre la cantidad de oleorresina recuperable (7%) y el mayor
contenido de capsaicinoides (5675ppm).
6. AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen al programa de Ingeniería de alimentos de la Universidad Jorge Tadeo
Lozano y al Instituto SINCHI por apoyar la realización de este trabajo.
7. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Arias,J. y Melgarejo, L. M. 2000. Ají. Historia, diversidad y usos. Instituto Amazónico de
investigaciones científicas Sinchi. Minambiente y Colcienicas. 29 p.
Official Methods of Analysis of AOAC International, 1995 (Ed.) Patricia Cunniff, AOAC International,
Arlington, VA, 16th Edition.
Pickersgill, B.1993. Peppers and Chiles. Encyclopedia of Food Science, Food Technology and
Nutrition. Academic Press Limited. Pág. 3496 – 3505.
5