Degradación de clorofilas y feofitinas a diferentes temperaturas en

Resumen: E-085
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E
Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2004
Degradación de clorofilas y feofitinas a diferentes temperaturas
en Ilex dumosa e Ilex paraguariensis
Maiocchi, M. G. - Avanza, J. R.
Laboratorio de Tecnología Química
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura
Avenida Libertad 5400 – 3400 – Corrientes
[email protected]
Introducción:
El color verde de las hojas y frutas semimaduras se debe a las clorofilas a (verde azulado) y clorofilas b (verde
amarillento) que se encuentran en relación 3:1 Por eliminación del Mg las clorofilas se transforman en feofitinas a y b
que son de color oliva parduzco. La sustitución del ión Mg++ por Fe++ y Sn++ da lugar a la formación de productos
pardo-grisáseos. Se comprueba que el calentamiento a temperaturas elevadas y tiempos cortos mantienen mejor el color
que tiempos largos y temperaturas bajas (Belitz,Grosch).
Van Loey et al reportan que en jugo de brócoli sometido a tratamiento de altas presiones y temperaturas, las
feofitinas se degradan a temperaturas mayores a 70°C. A presión atmosférica y temperaturas iguales o superiores a
70°C, el decaimiento en el color verde ocurre en dos etapas, la feofitinización , con una energía de activación de 71
KJ/mol y la pirifeofitinización con 105 KJ/mol.
En el proceso de obtención de yerba mate, las etapas de zapecado, presecado y secado las temperaturas superan
los 100°C y los tiempos van del orden de pocos minutos para zapecado y preseco a unas 2- 2.5 hs en el secadero con
variaciones importantes en el contenido de clorofilas (Smalko, Alzadora-2001). El estacionamiento acelerado, con
temperaturas del orden de los 50-60 °C y tiempos de hasta 30-40 días influye en la coloración del material
notablemente. En el estacionamiento natural el tiempo para lograr el mismo cambio en el contenido de clorofilas es de 9
a 12 meses.
Avanza & col.(1979), en sus trabajos para APRYMA, estudiaron la cinética de degradación de las clorofilas ab a diferentes temperaturas y granulometría del material. Como resultado obtuvieron que la degradación sigue una ley
de orden uno, con la verificación de los valores de velocidades específicas para distintas temperaturas. No observaron
cambios en la degradación al correlacionarlas con la granulometría del material.
Montiel et al (1996) estudiaron la degradación de clorofilas a-b a distintas temperaturas de almacenamiento en
yerba “tipo Brasil”, informado una energía de activación del orden de los 50 KJ/mol.
Objetivo:
El estudio de la degradación de las clorofilas y su pasaje a las correspondientes feofitinas en material
procesado industrialmente (canchado) de Ilex dumosa e Ilex paraguariensis, tiene como objetivo final conocer la
estabilidad en el tiempo de estacionamiento, tanto “natural” como “acelerado”.
Materiales y Métodos:
El material empleado consistió en hojas de Ilex dumosa e Ilex paraguariensis recién procesadas a nivel
industrial, sin estacionar (canchadas), que se molieron hasta una granulometría ASTM 18-35.
Se pesan 0,3000 g de material en pequeños recipientes de vidrio, los cuales son colocados en una cámara a
temperatura constante (35, 50 y 70 °C), transcurrido cierto tiempo de estadío se analizan.
Se ponen en contacto el material con 10 ml de de solución 80-20 de acetona-agua durante 20 minutos, se filtra
el líquido y repite cinco veces la operación con sucesivos agregados de acetona –agua en contacto 20 min. Los
extractos líquidos filtrados se van reuniendo en un matraz de 50 ml.
Inmediatamente se realizan lecturas espectrofotométricas en la región del visible, a distintas longitudes de
onda (para luego aplicar la fórmula de cálculo). A continuación se toma una alícuota de 25 ml extracto y se le agrega 1
ml de solución de ácido oxálico saturada en acetona-agua 80-20, con el fin de convertir las clorofilas en las
correspondientes feofitinas. Se deja en reposo en oscuridad durante 2.5 a 3 horas y se realizan lecturas
espectrofotométricas a las mismas longitudes de onda. Las determinaciones se realizaron por triplicado.
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Resultados:
La cuantificación de clorofilas y feofitinas se realiza aplicando las siguientes fórmulas recomendadas por
Vernon (1960) expresadas en mg/l.
clorofila a= 25,38 . ∆A662 + 3,64 . ∆A645
clorofila b= 30,38 . ∆A645 - 6,58 . ∆A662
clorofila (a,b)=18.8 ∆A662 + 34.02 ∆A645
feofotina a=20,15. ∆A666 – 5,87. ∆A655
feofitina b=31,90. ∆A655 – 13,4. ∆A666
feofitina (a,b) =6,75. ∆A666 + 26,3. ∆A655
Del balance de materia correspondiente, se obtiene el resultado expresado en µg de sustancia/ g de hoja
procesada.
Los perfiles de contenidos de clorofilas (a,b) y feofotinas (a,b) a las tres temperaturas ensayadas, en función del
tiempo se presentan en las figuras 1y 2 para Ilex dumosa y las figuras 3 y 4 para Ilex paraguariensis
2400
1600
dcl35
dcl50
dcl70
1200
dfe35
dfe50
dfe70
2000
µg fe (a,b)/g
µg cl (ab)/g
1600
800
1200
800
400
400
0
0
0
5
10
15
20
25
30
0
5
10
días
20
25
30
Figura 1
Variación de clorofilas (a,b) en Ilex dumosa
Figura 2
Variación de feofitinas (a,b) en Ilex dumosa
1600
2800
pcl35
dcl50
dcl70
pfe35
pfe50
pfe70
2400
2000
µg fe(a,b)/g
1200
µg cl(a,b)/g
15
días
800
1600
1200
800
400
400
0
0
0
5
10
15
20
25
30
días
Figura 3
Variación de clorofilas (a,b) en Ilex paraguariensis
0
5
10
15
20
25
30
días
Figura 4
Variación de feofitinas (a,b) en Ilex paraguariensis
Las hojas de Ilex paraguariensis presentan un mayor contenido inicial de clorofilas (a,b) y feofitinas (a,b)
(1555± 35 µg/g y 2622 ±54 µg/g respectivamente) en las de Ilex dumosa (1288± 67 µg/g y 1756 ±60 µg/g).
Para ambas especies se observa el decaimiento del contenido de clorofilas (a,b), el cual está fuertemente
influenciado por la temperatura.
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Para el caso de las feofitinas, en ambas especies se observa incremento en los primeros días de tratamiento (13) respecto al valor inicial a 35 y 50 °C (siendo menor a 50 °C) y no detectado a 70 °C. Se verifica un decrecimiento
continuo con el tiempo una vez alcanzado el máximo.
Lo anteriormente expuesto podría explicarse por un mecanismo de reacciones en serie tal como:
clorofilas → feofitinas
→ pirofeofitinas
Desde el punto de vista cinético, la degradación de las clorofilas puede modelarse a través de una expresión de
primer orden.
-d[clo]/dt = k clo [clo]
[clo] = contenido de clorofilas (a,b)
k clo= constante de velocidad
En forma análoga, la degradación de feofitinas en pirofeofitinas, también sigue una cinética de orden uno,
considerando el valor máximo alcanzado (caso de 35 y 50 °C).
-d[feo]/dt = k feo [feo]
[feo] = contenido de feofitinas (a,b)
k feo= constante de velocidad
El tratamiento estadístico de los datos presentados en las figuras 1 a 4, aplicando el método Simplex, del
programa Systat for Windows, permitió obtener las constantes de velocidad a las distintas temperaturas ensayadas, así
como el coeficiente de ajuste, información que se presenta en la tabla N°1.
Tabla N°1
Ilex dumosa
35 °C – 308 K
50°C – 323 K
70 °C – 343 K
Cloab
feoab
Cloab
feoab
cloab
feoab
k día-1
0,035
0,02
0,076
0,074
0,246
0,157
r
0,988
0,997
0,996
0,998
0,997
0,993
Ilex paraguariensis
35 °C – 308 K
50°C – 323 K
70 °C – 343 K
Cloab
feoab
Cloab
feoab
cloab
feoab
k día-1
0,064
0,025
0,116
0,054
0,309
0,114
r
0,999
0,999
0,989
0,999
0,994
0,99
En la tabla N°2, se presentan los valores de las energías de activación aparentes, aplicando la ecuación de
Arrhenius.
Tabla N°2
Ilex dumosa
Energía de
activación
KJ/mol
r
Ilex paraguariensis
Clorofilas (a,b)
Feofitinas (a,b)
Clorofilas (a,b)
Feofitinas (a,b)
48,94
51,15
39,69
37,99
0.997
0.979
0.996
0.998
Del análisis de las tablas N°1 y N°2, se infiere que la velocidad de degradación de las clorofilas (a,) en Ilex
paraguariensis es mayor a la correspondiente a Ilex dumosa. Situación inversa se manifiesta en el proceso de
degradación de las feofitinas.
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Conclusiones:
El contenido inicial de clorofilas (a,b) y feofitinas (a,b) es inferior en Ilex dumosa con respecto a Ilex
paraguariensis.
El contenido de feofitinas supera al de clorofilas en las dos especies, esto responde a la conversión de las
clorofilas de la hoja fresca a las correspondientes feofitinas por acción de los tratamientos térmicos durante el
procesamiento.
El proceso de degradación de clorofilas (a,b) para ambas especies responde a una cinética de primer orden.
La degradación de las de las feofitinas (a,b) a pirofeofitinas aparece como una reacción consecutiva, lo que
explicaría los incrementos iniciales en el contenido de éstas según se manifiesta a temperaturas bajas.
El decrecimiento del contenido de feofitinas responde también a una cinética de primer orden.
La velocidad de degradación de clorofilas (a,b) es inferior en Ilex dumosa respecto a Ilex paraguariensis y
superior para el caso de las feofitinas (a;b).
Los dos procesos estudiados, se ven fuertemente influenciados por el aumento de temperatura.
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juice. Departament of Food and Microbial Technology, Katholieke Universitet Leuven, Kard. Mercierlann 92,
Leuven, Vlaams-Brabant 3001, Belgium. 48-7-The IFT 1999 – Annual meeting.