Universidad Autónoma de Chiriquí Facultad de Ciencias Naturales y Exactas Escuela de Química Laboratorio de Química de Productos Naturales Extracción de pectina a partir de la cáscara de plátano Profesora: Dra Laura Patiño Integrantes: Stephani Aguirre, Jaime Vargas y Norberto Abrego Resumen. El propósito principal de este laboratorio fue la extracción de pectina a partir de plátano y determinar el porcentaje de rendimiento. Observamos una pectina gelatinosa antes del secado y determinamos un porcentaje de rendimiento de 2,425%. Logramos la extracción de pectina mediante un a hidrólisis ácida, pues se obtiene mayor rendimiento del polisacárido buscado gelatinoso. Además, La extracción de pectina a partir de cáscaras de plátano ofrece beneficios tanto ambientales como económicos. Objetivos. -Realizar procesos extractivos para la obtención de pectina a partir de cáscara de plátano. -Evaluar la cantidad de pectina obtenida de la cáscara de plátano. Palabras claves. Extracción, pectina, enzimática. plátano, hidrolisis, Introducción. La pectina constituye un ingrediente muy importante en la industria de los alimentos por su capacidad de formar geles, por esta razón se emplea en la fabricación de gelatinas, helados, mermeladas y otros alimentos, manufactura de fármacos y en la elaboración de plásticos (Devia, 2003). La materia prima más común para la producción de pectina son los residuos de manzana y cítricos (Carbonell 1990). La pectina utilizada en la industria de alimentos y farmacéutica venezolana es importada (Camejo, 1996), a pesar de que esta sustancia se encuentra en las frutas y vegetales producidos en el país, cuya obtención se puede realizar por distintos métodos como son hidrólisis química, enzimática, entre otros. Es posible la utilización de las cáscaras de plátano como fuente para la extracción de pectina, solucionando el problema ambiental del cúmulo de material de desecho de la actividad agroindustrial de este rubro, y a la vez, incrementando el beneficio empresarial, dada la importancia económica de este subproducto vegetal para la industria alimenticia. De este modo, el aprovechamiento de la cáscara de plátano para la obtención de pectina como alternativa rentable al creciente desarrollo agroindustrial de la industria platanera, hace necesario evaluar la cantidad y calidad de pectina presente en la cáscara de plátano, siendo éste el propósito del presente estudio. Las sustancias pépticas son un grupo complejo de polisacáridos localizados en la lamela media y la pared primaria de las células vegetales. Contribuyen a la llamada textura de las frutas, los vegetales y los productos procesados. La pectina fue definida por (Devia, 2003) como los ácidos pectínicos solubles en agua de grado de metilación variado que son capaces de formar geles con azúcar y ácido bajo condiciones determinadas. Las pectinas se obtienen de materiales vegetales que tienen un alto contenido de éstas, tales como manzanas, frutas cítricas, piña, guayaba dulce, tomate de árbol, maracuyá y remolacha. Los subproductos de la industria de zumos de frutas, bagazo de manzanas y albedos de cítricos (limón, limón verde, naranja, toronja), constituyen básicamente las fuentes industriales de pectinas. (Devia, 2003). Reactivos. Nombre Toxicidad HCl El ácido clorhídrico y concentraciones altas de gas, son altamente corrosivos a la piel y membranas mucosas Inhalación: En el caso de exposiciones agudas, los mayores efectos se limitan al tracto respiratorio superior. El gas causa dificultad para respirar, tos e inflamación y ulceración de nariz, tráquea y laringe. C2H5OH Toxicidad DL50 oral rata: 7060 mg/kg Tras inhalación Irritaciones en mucosas leves. Riesgo de absorción cutánea, Puede provocar náuseas, vómitos. Tras contacto con la piel N.A Tras contacto con los ojos irritaciones leves Propiedades físicas y químicas Presión de vapor ( A 17.8 ºC): 4 atm Densidad del vapor: 1.27 Densidad del gas (a 0 ºC): 1.639 g/l Índice de refracción de disolución 1.0 N (a 18 ºC): 1.34168. Densidad de disoluciones acuosas peso/peso (15 ºC): 1.05 (10.17 %); 1.1 (20 %); 1.15 (29.57%); 1.2 ( 39.11%). estado físico a 20°C : Líquido Color : Incoloro Olor : Dulce, éter Punto de fusión [°C] : -117 °C Punto de ebullición [°C] : 79 º C Presión de vapor, 20°C : 59 mmHg Densidad relativa al agua : 0.7893 Solubilidad en agua [% en peso] : 60% Limites de explosión - Inferior [%] : 3.3 Limites de explosión Superior [%] : 19 Fase experimental. A. Tratamiento inicial de la muestra 1.Lavar las cáscaras de plátano con abundante agua. 2. Escurrir el exceso de agua, trocear el plátano y colocar en una licuadora. 3. Colocar el material triturado en un colador, lavar con agua y escurrir. B. Inactivación enzimática 1.Usar una relación de 100 mLde agua por cada 30 g de material. 2. Calentar a una T entre 95-98° C por 15 minutos. Transcurrido ese tiempo, filtrar y lavar con agua hasta no observar sólidos en el agua de lavado. 3. Presionar el material para escurrir el exceso de agua. Colocar en un proceso de secado a 60° C hasta llegar a peso constante. 4. Una vez seco, pulverizar el material y pesarlo. C. Hidrólisis ácida 1.Por cada 5g de material seco obtenid se agregan 100 mL de agua.Posteriormente añadir HCl diluido hasta llegar a un pH de 2. 2. Calentar a 85° C por 1 hora, con agitación constante para evitar que el material precipite. 3. Filtrar la solución. Recoger el filtrado y enfriar a menos de 25° C para evitar la degradación térmica de la pectina. 4. Centrifugar el filtrado durante 10 min a 3000 rpm. Agregar al sobrenadante, alcohol al 95%, mediante agitación lenta y constante. Dejar reposar por 30 min. 5. Filtrar el material precipitado (pectina) y lavar con 2 volúmenes de etanol 50% v/v. Extender la pectina recolectada sobre una placa de vidrio o plato Petri y colocar en secado a 40° C 6.Determinar el % de rendimiento, observar su viscosidad y tiempo de gelificación. Resultados. Cuadro 1. Resultados de Extracción de pectina. Peso inicial de plátano Pectina pulverizada Pectina seca % rendimiento 30 g 1,01 g 0,04 2,425% Discusión. Según (Jittra, 2005) Debemos tomar en cuenta la clasificación o el tipo de planta del plátano y por ende la cantidad de pectina, depende de las diferentes variables del cultivo, como la composición de la tierra, la intensidad y tiempo de exposición a la luz solar, y la familia genética a la cual pertenece, por esto es necesario realizar una investigación que determine la cantidad y calidad de pectina extraída a partir de la cáscara de plátano cultivado en la región caribe. Con el propósito de hacer más eficiente el proceso de extracción se inactivaron las enzimas pécticas. Las enzimas inactivadas fueron las pectinesterasas responsables de la hidrólisis de grupos éster metílicos que inducen la formación de metanol y por ende pectinas de menor metoxilo; así como, las poligalacturonasas que rompen los enlaces glucosídicos entre las moléculas poligalactrurónicas, despolimerizando la cadena a fracciones más cortas hasta llegar al monómero del ácido poligaracturónico. (Normah, 2000) Luego de inactivadas las enzimas se obtuvo 1,01 g de la pectina pulverizada como observamos en el cuadro 1; y fue llevado una hidrólisis ácida. El aislamiento del material péctico se realizó mediante el método de hidrólisis ácida utilizando HCl como agente extractante. El ensayo se realizó durante 60 minutos a 85ºC. Donde, al final observamos un material gelatinoso, y lo dejamos secar a temperatura ambiente, para luego determinar porcentaje de rendimiento. Según (Normah, 2000) El incremento en el rendimiento con el descenso del pH del medio podría estar asociado a la extracción de diferentes biomoléculas existentes en la cáscara tales como almidón, hemicelulosa, celulosa, entre otros, durante el proceso de hidrólisis. En este proceso los ácidos solubilizan la protopectina, por esta razón se emplea medio ácido controlado en los procesos de extracción de la pectina; aceleran la separación de los metoxilos, si su efecto se continúa se afectan los enlaces glicosídicos 1 – 4 y se pueden romper, y a un pH fuertemente ácido, temperaturas altas y tiempos largos, se presenta la decarboxilación con formación de CO2 y furfural. A bajas temperaturas predomina la saponificación y altas temperaturas la depolimerización. (Normah, 2000) Luego de la hidrólisis acida precipitamos la pectina deseada con alcohol, y al filtrar observamos la gelatinidad de la pectina. Como observamos en el cuadro 1 obtuvimos un porcentaje de rendimiento de 2,425% debido probablemente a pérdidas de masa en el proceso. A ciencia cierta no sabemos el porcentaje de rendimiento real ya que necesitamos el conocer el contenido teórico de pectina en el plátano que se utilizó, pero esto sería un estimado del rendimiento según el peso inicial y final. El índice de metoxilación podría estar relacionado a la composición química del fruto evaluado y al efecto del agente extractante que posiblemente induce el rompimiento de los ésteres metílicos y en consecuencia, causa una disminución del contenido de metoxilo. (Jittra, 2005) En la etapa de precipitación de las pectinas se pueden emplear sales o alcoholes. Se prefieren estos últimos porque al usar las pectinas en la industria de alimentos se evitan residuos, mientras que con las sales es necesario un lavado muy cuidadoso para retirar todo residuo. En la precipitación de las pectinas se recomienda un volumen de alcohol equivalente al 80% de la solución que se va a precipitar. (Jittra, 2005) Conclusiones Se logró extraer la pectina del plátano mediante una activación enzimática y una hidrolisis acida, que son pasos primordiales en la extracción. El alcohol precipitó la mayoría de este material gelatinoso. Determinamos que la mejor manera de obtener la pectina es por hidrolisis ácida, pues se obtiene mayor rendimiento del polisacárido buscado. Sin embargo hay que asegurarnos de realizar el proceso cuidadosamente, ya que podemos perder pectina en cualquiera de los procesos, desde activación enzimática hasta hidrólisis ácida. La extracción de pectina a partir de cáscaras de plátano ofrece beneficios tanto ambientales como económicos, por lo que es importante estos ensayos en laboratorios, para determinar su calidad. Bibliografías Devia, J. 2003. Proceso para producir pectinas cítricas. Rev. Universidad EAFIT. Colombia. 129(39):21-29. Jittra, S., N. Suwayd, S. Cui y D. Goff. 2005. Extraction and physicochemical characterization of krueo Ma Noy pectin. Food hyd. 19(5):793-801. Normah, O. y K. Hasnah. 2000. Pectin content of select local fruits by products. J. of trop. Agric. and food sci. 28(2):195-201. Camejo, C., A. Ferrer, B. de Ferrer, J. Peña y M. Cedeño. 1996. Extracción y caracterización de pectina en limones injertados de la región zuliana. Rev. Fac. Agron. (LUZ). 13(5):641-645. Carbonell, E., E. Costell y L. Durán. 1990. Determinación del Contenido de Pectinas en Productos Vegetales. Rev. Agroquím. Tecnol. Alim. 30(1):1-9. Cuestionario a. ¿Cuál es la función del agregado de HCl en la solución? Solubilizan la protopectina, por esta razón se emplea medio ácido controlado en los procesos de extracción de la pectina; aceleran la separación de los metóxilos. b. ¿Qué enzimas son inactivadas durante el proceso de hidrólisis? Sobre las pectinas pueden actuar la pectinmetilesterasa (PME) y la poligaractunosa (PG). c. ¿Qué otras fuentes vegetales de pectina existen?, son sus rendimientos comparables con los obtenidos en su caso? Manzana y cítricos. d. Mencionar 2 ejemplos de usos comerciales de las pectinas. El uso de la pectina está enfocado principalmente a la industria de alimentos para la producción de mermeladas, dulces, bocadillos, postres, helados, entre otros, La pectina de alto metoxilo preserva a los productos lácteos de la agregación de caseína cuando se calienta a valores de pH inferiores a Este efecto se usa para estabilizar los yogurts líquidos y tratados con UHT y también para mezclas de leche y zumos de fruta.
