Ciencia y Tecnología de Alimentos

Revista de Investigación en
Ciencia y Tecnología de Alimentos
.Estudio de la Influencia de la Concentración en la Retención de Vitamina C en Jugo Fresco
y Concentrado de Carambola (Averrhoa carambola L.)
Matos-Chamorro, Alfredo1 ; Chuquilín-Chumbe, Eddy Francisco2
Resumen
El objetivo de este trabajo fue determinar la influencia de los sólidos solubles en la retención de vitamina
C en el jugo fresco y concentrado de carambola (Averrhoa carambola L.), el fruto utilizado tiene un
contenido de agua (85%), Ceniza (0,5 g/100 g), vitamina C (30,317 – 30,09 mg/100 g). La determinación
de la cinética de degradación se realizó por el método de espectrofotometría, dos concentraciones de
jugo (7.1 - 20 ºBrix), fueron expuestos a tratamientos iguales de temperatura (60, 75, 90 oC) y tiempos de
5, 25, 45 minutos. Se determinó el tiempo de reducción decimal (D) del jugo fresco los cuales fueron de
67, 50, 33 minutos y del jugo concentrado fueron de 65, 43, 34 minutos. La constante cinética k del jugo
fresco es de 0,03437, 0,04606, 0,06979 min-1 y del jugo concentrado es de 0,03543, 0,05356, 0,06774
min-1. La Energía de activación (Ea) del jugo fresco es 22,66 Kj/mol y del jugo concentrado es 20,86 Kj/
mol. Los resultados obtenidos muestran que no hay diferencia significativa en la retención de vitamina C,
sea jugo fresco (23, 29, 40 %) o concentrado (23, 33, 40 %). Concluyendo que la concentración no tiene
influencia en la retención de vitamina C, frente a los tratamientos de calor a diferentes tiempos en el jugo
de carambola.
Palabras Clave: Jugo de carambola, Averrhoa carambola, vitamina C, Acido ascórbico, cinética de
degradación, energía de activación, destrucción de nutrientes.
Study of the Influence of Concentration on the Retention of Vitamin C in Fresh and Concentrate
Juice of Carambola (Averrhoa carambola L.)
Abstract
This aim of this study is to determine the influence of concentration on the vitamin C retention in fresh
juice and carambola concentrate (Averrhoa carambola L.); the fruit used had a water content of 85%, ash
content of 0.5 g/100 g, and a vitamin C content of 30.317 to 30.09 mg/100 g. The determination of this
degradation was evaluated using the Spectrophotometric Method; two concentrations of juice (7.1 — 20
ºBrix), were exposed to the same temperature treatments (60, 75, 90 °C) and times of 5, 25, 45 minutes.
The decimal reduction time (D) of fresh juice was determined as 67, 50 and 33 minutes respectively and
concentrated juice which was 65, 43 and 34 minutes respectively. The kinetic constant k of the fresh juice
is 0.03437, 0.04606, 0.06979 min-1 and that of juice concentrate is 0.03543, 0.05356, 0.06774 min -1. The
activation energy (Ea) of fresh juice is 22.66 kJ / mol and juice concentrate is 20.86 kJ / mol. The results
show no significant difference in the retention of vitamin C between fresh juice (23, 29, 40 %) or
concentrated (23, 33, 40 %). In Conclusion, the concentration has no influence on the retention of vitamin
C, compared to heat treatments at different times in carambola juice.
Keywords: Juice, carambola, Averrhoa carambola, vitamin C, ascorbic acid, degradation kinetics,
activation energy, destruction of nutrients.
Introducción
La vitamina C o ácido ascórbico es un nutriente
esencial en la dieta humana y es bien conocido
por su capacidad de reducir las reacciones de
oxidación (Rock y otros 1996; Halliwell 1997).
1
Universidad Peruana Unión. [email protected]
EAP Ingeniería de Alimentos, Universidad Peruana Unión,
[email protected]
2
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La estabilidad del ácido ascórbico es afectada por
diversas condiciones ambientales, tales como, la
luz, el oxígeno, la actividad de agua y la
temperatura, porque ésta vitamina es la más
sensible a los factores mencionados (Fennema
1993). El jugo de carambola es rico en vitaminas
A y C, las cuales se pueden deteriorar durante el
procesamiento. La pérdida de vitaminas,
disminuye la calidad nutricional de los alimentos,
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Estudio de la Influencia de la Concentración en la Retención de Vitamina C en Jugo Fresco y ….
pero no así su calidad organoléptica (Monge
1083), por lo que se puede medir la calidad de un
producto mediante el índice de retención de
vitaminas (Badui 1994).
Los estudios realizados para determinar la
cinética de pérdida de vitaminas, se ajustan a una
ecuación de primer orden, cuya constante de
degradación, está regida por el modelo de
Arrhenius (Alvarado 1996). La constante de
degradación es específica para cada producto y
es necesario determinarla experimentalmente.
Actualmente las nuevas tendencias de consumo
de alimentos están orientadas a que la seguridad
nutricional, inocuidad, sean estables por largos
periodos de tiempo; y pueden conservar por
mayor tiempo las características del alimento
fresco. Para obtener un producto de calidad se
debe optimizar el tratamiento térmico basándose
en la dependencia e influencia de la temperatura,
tiempo de exposición y su relación entre la
inactivación microbiológica, los cambios químicos
y sensoriales (Vanaclocha y Requena 2003).
La ecuación de Arrhenius es uno de los
procedimientos más utilizados para evaluar la
relación entre la temperatura (oC) y k (min-1). En la
ecuación (1) se indica la relación de k y T.
k
k A .e
Ea
RT
(1)
Donde k es la constante de velocidad, kA (min-1)
es la constante pre exponencial, Ea (kj/mol) es la
barrera energética que ―A‖ necesita sobrepasar
para generar los productos de degradación
(generalmente
se
denomina
energía
de
activación). R (kj/mol) es la constante universal de
los gases y (T) la temperatura absoluta.
En términos prácticos, los valores de k están
disponibles a diferentes temperaturas y el Ln k
contra la inversa de la temperatura, genera una
línea recta (Ecuación 2), cuya pendiente es igual
a –Ea/R.
Lnk
Lnk A
Ea 1
R T
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El objetivo de este trabajo es determinar la
influencia de la concentración en la retención de
vitamina C en jugo de carambola.
Materiales y Métodos
Se ha utilizado carambola (Averrhoa carambola
L.) de la ciudad de Tingo María – Huánuco. El
fruto fue acondicionado en el Laboratorio de
Ciencia y Tecnología de Alimentos (CITAL) y en el
Centro de Investigación en Ingeniería de
Alimentos (CIIA). La preparación de reactivos se
hizo en el Laboratorio de Química y la
determinación de vitamina C se hizo en el Centro
de investigación de Ciencia de Alimentos (CICAL).
Reactivos
Se utilizó ácido oxálico al 0,56%, para la
calibración del espectrofotómetro.
Se utilizó una solución madre de ácido ascórbico
al 0,1 % para determinar la curva de calibración
que fue usada para medir el contenido de
vitamina C del jugo de carambola.
La titulación con 2,6 Dicloroindofenol fue utilizada
como indicador del contenido de vitamina C en el
jugo de carambola, ya que oxida únicamente al
ácido ascórbico y no otras sustancias que pueden
estar presentes en la solución.
Diseño experimental
La distribución de ensayos para la investigación
se muestra en la tabla 1, las mediciones de la
vitamina C fueron por duplicado.
Medición de la curva de calibración
Se diluyó 0,1 g de ácido ascórbico en 100 ml de
ácido oxálico al 0,56 %. Luego se procedió a
tomar 1, 2, 3, 4, 5 ml de esta solución madre y se
enrazó en fiolas de 100 ml con ácido oxálico. Las
fiolas fueron envueltas en papel aluminio para
evitar el efecto de la luz en el ácido ascórbico.
Luego se tomó 4 tubos de prueba enumerados del
I al IV y se agregó lo siguiente:
Tubo I. 10 ml de agua destilada.
(2)
Tubo II. 1ml de ácido oxálico al 0,56%.
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Estudio de la Influencia de la Concentración en la Retención de Vitamina C en Jugo Fresco y ….
Tabla 1 - Distribución de ensayos para los diferentes tratamientos del jugo
fresco y concentrado de carambola
No tratamientos
C(ºBrix)
T (oC)
t (min)
C0
7,1
22,1
0
A1
7,1
60
5
A1
7,1
60
5
A2
7,1
60
25
A2
7,1
60
25
A3
7,1
60
45
A3
7,1
60
45
B1
7,1
75
5
B1
7,1
75
5
B2
7,1
75
25
B2
7,1
75
25
B3
7,1
75
45
B3
7,1
75
45
C1
7,1
90
5
C1
7,1
90
5
C2
7,1
90
25
C2
7,1
90
25
C3
7,1
90
45
C3
7,1
90
45
Co: condiciones iníciales del jugo fresco de carambola.
Tubo III. 1ml de solución estándar + 9ml de agua.
Tubo IV. 1ml de solución estándar.
Se ajustó la absorbancia a cero usando el tubo I y
una longitud de onda de 515 nm. En el tubo II se
añadió 9 ml de colorante y exactamente después
de 30 segundos, se leyó la absorbancia (L1).
Se ajustó a cero la absorbancia con la solución
del tubo III. Al tubo IV se añadió 9 ml del colorante
y exactamente después de 30 segundos se leyó
la absorbancia (L2).
Con los valores de L1 y L2 se construye la curva
estándar con las concentraciones de acido
ascórbico (mg/100 ml) en la abcisa y en la
ordenada la absorbancia (L1-L2) para cada
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estándar de trabajo. En la Figura 1 y 2 se muestra
la curva de calibración que se determinó para el
jugo fresco y concentrado de carambola.
Determinación de la vitamina C
En la Figura 3 se muestra la secuencia de
operaciones utilizadas para determinar la vitamina
C del jugo fresco y concentrado de carambola.
Resultados y Discusión
Los análisis proximales realizados al fruto de
carambola presentan: contenido de agua (85 %),
ceniza (0,5 g/100 g) y contenido de vitamina C
(30,31-30,09 mg/100 g). Los resultados son muy
similares
a
los
reportados
por
otros
investigadores, el contenido de agua de la
carambola es de 90 %, ceniza es de 0,4 g/100 g y
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Estudio de la Influencia de la Concentración en la Retención de Vitamina C en Jugo Fresco y ….
Figura 1 - Curva de calibración para el jugo
fresco de carambola
Figura 2 - Curva de calibración para el jugo
concentrado (20 ºBrix) de carambola
Materia prima
Selección visual (similitud de colores).
Selección
En mitades.
Cortado
Exprimido
Se hizo manualmente.
Se filtró con una tela fina para evitar la mezcla
con partículas extrañas (pepas, cáscaras, etc).
Filtrado
4000 rpm x 20 min.
Centrifugado
o
Jugo Fresco (7 Brix)
Jugo Concentrado (20ºBrix)
Tratamiento térmico. 5 ml de
jugo en 9 tubos a 60, 75, 90
o
C x 5, 25, 45 min
respectivamente.
Preparación de la muestra
Medición de vitamina C
Se tomó 3ml de cada tubo y se enrazó en 9
fiolas DE 100 ml con cido oxálico al 0,56%.
Mediante espectrofotometría a 515 nm.
Figura 3 - Flujograma para la determinación de vitamina C de jugo fresco y concentrado
de carambola
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Estudio de la Influencia de la Concentración en la Retención de Vitamina C en Jugo Fresco y ….
el contenido de vitamina C es de 35 mg/100 g de
pulpa (Orlando 2002).
Determinación de vitamina C
Para determinar el contenido de vitamina C del
jugo fresco de carambola se utilizó la ecuación
determinada en la figura 1 (y=2,21x+0,00459) y
para el jugo concentrado se utilizó la ecuación
determinada en la figura 2 (y=1,44x+0,058). Se
observa en las tablas 2 y 3 que el contenido de
vitamina C desciende conforme aumenta la
temperatura (oC) y el tiempo (min) de exposición a
esta. Esto es comprensible, porque la vitamina C
es muy sensible a la temperatura y gran parte de
ella se pierde en el procesamiento de alimentos a
base de calor (Alvarado 1996).
Tabla 2 - Contenido de vitamina C del jugo
fresco de carambola expuesta a diferentes
tratamientos de temperatura y tiempo
tiempo
(min)
0
5
25
45
30,31
24,28
16,74
6,18
30,31
18,25
13,72
3,16
30,31
15,98
10,70
0,90
Tabla 3 - Contenido de vitamina C del
jugoconcentrado (20ºBrix) de carambola
expuesto a diferentes tratamientos de
temperatura y tiempo
0
5
25
45
En la tabla 4 y la tabla 5 se muestra el tiempo de
reducción decimal (D) y la constante cinética (k).
D se define como el tiempo necesario para reducir
el contenido de vitamina C del jugo de carambola
a la decima parte; cabe recalcar que cuanto
mayor sea la temperatura de trabajo menor será
el valor de D (Rodríguez y otros, 2002).
Tabla 4 - Valores del tiempo de reducción
decimal (D) y la constante cinética (k) para
el jugo fresco de carambola
T(ºC)
D (min)
K (min-1)
60
75
90
67
50
33
0,03437
0,04606
0,06979
Temperaturas ( OC)
60
75
90
Los contenidos de vitamina C están
expresados en mg/100g de muestra
tiempo
(min)
Determinación del tiempo de reducción
decimal (D), constante cinética (k), la energía
de activación (Ea) y la termorresistencia (Z) de
la vitamina C
Temperaturas ( OC)
60
75
90
30,09
30,09
30,09
27,77
19,67
16,20
19,67
10,41
6,94
5,78
2,31
1,15
Los contenidos de vitamina C están
expresados en mg/100g de muestra
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Tabla 5 - Valores del tiempo de reducción
decimal (D) y la constante cinética (k) para el
jugo concentrado de carambola
T(ºC)
D (min)
K (min-1)
60
75
90
65
43
34
0,03543
0,05356
0,06774
Como se observa en las tablas 4 y 5 no hay una
diferencia significativa en el tiempo de reducción
decimal del contenido de vitamina C en ambos
jugos ya sea fresco o concentrado; por ende las
constantes cinéticas de los dos jugos tienen una
gran similitud entre ellas.
Con los valores mostrados en las tablas 6 y 7 se
determinó la energía de activación (Ea) para el
jugo fresco y concentrado. La dependencia de k
con la temperatura se determina con la
representación semilogarítmica de k frente a la
temperatura analizada (1/T), dando una línea
recta cuya pendiente es Ea/R; así la Ea para el
jugo fresco tuvo un valor de 22,66 Kj/mol (5,412
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Kcal/mol) y para el jugo concentrado fue de 20,86
Kj/mol (4,984 Kcal/mol).
Tabla 6- Valores de k y Temperatura para el
jugo fresco de carambola
Temperatura (ºC)
Temperatura (ºK)
60
333,15
0,0030
75
90
348,15
363,15
0,0029
0,0028
1/T x10-3
log K
-1,463781
-1,336676
-1,156220
Tabla 7-Valores de k y Temperatura para el jugo
concentrado de carambola
Temperatura (ºC)
60
75
Temperatura(ºK)
333,15
348,15
1/T x10-3
log K
0,00300165
0,00287233
-1,450619
-1,271175
90
363,15
0,00275368
-1,169185
El grafico del log D (min) frente a la temperatura
(oC) de trabajo (datos obtenidos de la tabla 4 y 5)
permite determinar el valor Z de la vitamina C en
el jugo fresco y concentrado de carambola. El
valor Z para el jugo fresco es de 94 oC y para el
jugo concentrado es de 104 oC. Ordoñez y otros
(1994) recomienda que al trabajar con jugos que
contengan vitamina C es mejor aplicar un
tratamiento de altas temperaturas por cortos
tiempos (HTST) para que la energía de activación
de la vitamina C no sea afectada, evitando el
punto de inicio de su degradación.
Conclusiones
El nivel de retención de vitamina C en el jugo
fresco y concentrado son similares no hay
variación significativa. El porcentaje de pérdida de
vitamina C es igual o similar en las tres
temperaturas de estudios (60, 75, 90 oC) las
cuales fueron de 23, 29, 40 % para el jugo fresco
y de 23, 33, 40 % para el jugo concentrado.
La energía de activación del jugo fresco (7,1 ºBrix)
y concentrado (20 ºBrix) fueron de 22,66 kj/mol y
20,86 kj/mol respectivamente, no existe variación
significativa de la Ea entre el jugo fresco o
concentrado.
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