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Universidad de Castilla La Mancha Facultad de Ciencias Químicas
Departamento de Química Analítica y Tecnología de Alimentos
CCoommppoonneenntteess mmiinnoorriittaarriiooss yy pprrooppiieeddaaddeess
aannttiiooxxiiddaanntteess ddee aacceeiitteess vvíírrggeenneess yy ttoorrttaass
rreessiidduuaalleess oobbtteenniiddooss ppoorr pprreessiióónn eenn ffrrííoo aa
ppaarrttiirr ddee ffuueenntteess vveeggeettaalleess ccoonnvveenncciioonnaalleess
yy nnoo ccoonnvveenncciioonnaalleess..
Tesis Doctoral
Petra Beatriz Navas Hernández
Ciudad Real 2010
Departamento de Química Analítica y Tecnología de Alimentos
2
Componentes minoritarios y propiedades antioxidantes de
aceite vírgenes y tortas residuales obtenidos por presión en
frío a partir de fuentes vegetales convencionales y no
convencionales
Por
Petra Beatriz Navas Hernández
Visado en Ciudad Real a veinticuatro de junio de dos mil diez.
Fdo.: Maria de los Desamparados Salvador Moya Catedrática de Universidad Departamento de Química Analítica y Tecnología de Alimentos de la Universidad de Castilla-La Mancha.
Trabajo presentado para optar al grado de Doctor en Ciencia y Tecnología de Alimentos
Fdo.: Giuseppe Fregapane Quadri Catedrático de Universidad Departamento de Química Analítica y Tecnología de Alimentos de la Universidad de Castilla-La Mancha.
Fdo.: Petra Beatriz Navas Hernández Ingeniero Agrónomo
Departamento de Química Analítica y Tecnología de Alimentos
Dª. ANTONIA GARCÍA RUIZ, profesora Titular de Universidad y Secretaría del Departamento de Química Analítica y Tecnología de Alimentos de la Universidad de Castilla-La Mancha. CERTIFICA: Que el presente trabajo de investigación titulado “Componentes minoritarios y propiedades antioxidantes de aceite vírgenes y tortas residuales obtenidos por presión en frío a partir de fuentes vegetales convencionales y no convencionales” constituye la Tesis Doctoral que presenta Da. Petra Beatriz Navas Hernández para aspirar al grado de Doctor en Ciencia y Tecnología de Alimentos, y que ha sido realizada en el Departamento de Química Analítica y Tecnología de Alimentos cumpliendo todos los requisitos necesarios, bajo la dirección de la Dra. Da. Maria de los Desamparados Salvador Moya y el Dr. D. Giuseppe Fregapane Quadri. Y para que así conste, expido y firmo el presente certificado en Ciudad Real a veinticuatro de junio de dos mil diez. VªBª Fdo.: José Antonio Murillo Pulgarín Fdo.: Antonia García Ruiz Director del Departamento Secretaria del Departamento
1
2
Indice de Contenidos
Capítulo I 6 Introducción 6
1.1 Mercado mundial de aceites vegetales 8 1.2 Aceites de semillas
10
Capítulo II 12 Objetivos
14
Capítulo III 16
Antecedentes y situación actual del tema 18 3.1 Aceites comestibles de semillas oleaginosas 18 3.2 Aceites vírgenes de semillas no convencionales 18 3.3 Aceites vegetales vírgenes vs aceites vegetales refinados 3.4 Extracción de aceite de semillas oleaginosas
19 21
3.5 Composición química de los aceites y grasas vegetales 24 3.6 Componentes mayoritarios 25 3.6.1Ácidos Grasos 3.6.1.1 Ácidos grasos saturados 3.6.1.2 Ácidos grasos monoinsaturados 3.6.1.3Ácidos grasos poliinsaturados 3.7 Componentes minoritarios
27 27 28 29 30
3.7.1 Isoprenoides 3.7.1.1 Isoprenoides Mixtos 3.7.1.2 Esteroles 3.7.1.3 Terpenos 3.7.2 Compuestos fenólicos 3.7.2.1 Flavonoides 3.7.3 Pigmentos 3.7.4 Componentes volátiles 3.8 Propiedades organolepticas de aceites vegetales
31 31 35 37 41 44 48 49 51
3.9 Propiedades antioxidante de aceites vegetales 53 3.10 Oxidación de aceites vegetales vírgenes 54 3.11 Fundamentos químicos de métodos de capacidad antioxidante 58 3.12 Métodos para determinar la oxidación y estabilidad oxidativa 60 3.13 Descripción de las semillas oleaginosas estudiadas 62 3.13 Otras fuentes no convencionales de aceites vírgenes
74
Capítulo IV 78 Materiales y métodos 78
4.1 Materia prima empleada 80 4.2 Caracterización de la materia prima 81 4.3 Extracción de los aceites vírgenes por prensa en planta piloto 81 4.4 Condiciones operacionales de extracción 4.5 Limpieza de los aceites vírgenes extraídos
84 85
4.6 Determinaciones analíticas 86 4.6.1 Humedad 4.6.2 Rendimiento graso porcentual método soxlhet
86 87
3
4.6.3 Grado de acidez 4.6.4 Valor de peróxidos 4.6.5 Absorción de radiaciones en el ultravioleta 4.6.6 Ácidos grasos 4.6.7 Tocoferoles y tocotrienoles 4.6.8 Compuestos fenólico 4.6.9 Esteroles y alcoholes alifáticos 4.6.10 Compuestos volátiles 4.6.11 Pigmentos 4.6.12 Actividad antioxidante 4.7 Evaluación sensorial
87 88 89 90 91 92 96 99 99
102 107
4.8 Ensayo de estabilidad oxidativa de aceites vírgenes 108 4.9 Ensayo sobre capacidad antioxidante de tortas residuales 109 4.10 Métodos estadísticos
112
Capítulo V 114 Resumen 114
5.1 Introducción 116 5.2 Características físicas de las semillas y condiciones tecnológicas del
proceso de extracción 117
5.3 Limpieza 130 5.4 Características físico químicas de los aceites vírgenes de semillas 5.4.1 Índices de Calida 5.4.2 Perfil de ácidos grasos
136 136 138
5.5 Componentes minoritarios de los aceites vírgenes de semilla 5.5.1Tocoferoles y tocotrienoles 5.5.2 Contenidos en polifenoles 5.5.2.1 Biofenoles totales 5.5.2.2 äcidos fenólicos y flavonoides 5.5.3 Fitoesteroles 5.5.4 Pigmentos 5.5.5 Propiedades Opticas 5.5.6 Propiedades antioxidantes y estabilidad oxidativa
139 139 146 146 148 150 153 155 157
Capítulo VI 166 Resumen 166
6.1 Introducción 168 6.2 Familias de componentes volátiles en los aceites vírgenes de semillas oleaginosas convencionales y no convencionales
168
6.3 Identificación y cuantificación de los compuestos volátiles en los aceites vírgenes experimentales obtenidos en planta piloto
174
6.4 Identificación y cuantificación de los compuestos volátiles en los aceites vírgenes comerciales
193
6.5 Perfil sensorial de aceites vírgenes experimentales obtenidos por presión en frío y aceites vírgenes comerciales
199
Capítulo VII 208 Resumen 208
7.1 Introducción 210 7.2 Estado de oxidación inicial, composición en ácidos grasos, contenidos de 211
4
tocoferoles y polifenoles de los aceites vírgenes seleccionados para este ensayo 7.3 Oxidación acelerada por el método del Rancimat 214 7.4 Estudio cinético y termodinámico de las reacciones de oxidación bajo las condiciones del test de Rancimat
220
7.5 Cinética de acumulación de peróxidos de los aceites vírgenes de girasol, sésamo y uva en almacenamiento a 25ºC
225
Capítulo VIII 232 Resumen 232
8.1 Introducción 234 8.2 Características de las tortas residuales 235 8.3 Capacidad Antioxidante exhibida por las tortas residuales 242 8.4 Ensayo de almacenamiento 8.4.1 Almacenamiento a 50ºC 8.4.2 Almacenamiento a 25ºC
245 245 254
Capítulo IX 258 Resumen 258
9.1 Introducción 260 9.2 Aceite virgen de la palma de seje 9.2.1 Muestra de aceites 9.2.2 Índices de calidad y componentes mayoritarios 9.2.3 Concentraciones en componentes minoritarios 9.2.3.1 Biofenoles totales, flavonoides y ácidos fenólicos 9.2.3.2 Tocoferoles y pigmentos 9.2.3.3 Esteroles y alcoholes alifáticos 9.2.3.4 Compuestos volátiles 9.2.4 Actividad antioxidante y estabilidad oxidativa
261 261 261 263 263 266 267 268 268
9.3 Aceite virgen de tubérculos de chufa 9.3.1Muestras y extracción de aceites 9.3.2 Perfil de ácidos grasos 9.3.3 Componentes minoritarios 9.3.3.1 Biofenoles totales, tocoferoles y pigmentos 9.3.3.2 Fitoesteroles 9.3.3.3 Componentes volátiles 9.3.3.4 Estabilidad oxidativa actividad antioxidante
274 274 276 276 276 278 278 279
Conclusiones 282
Referencias Bibliográficas 288
5
6
Capitulo I
Introducción
7
8
1.1 Mercado mundial de aceites vegetales
Al cultivo de las especies oleaginosas le corresponde una significativa fracción
de la producción agrícola mundial. El área cultivada con esas especies aumenta año tras
año, de manera que para el año 2000 había llegado a cubrir según FAO (2008) unos 170
millones de hectáreas, es decir aproximadamente un 12% del área total arable. Aceites y
grasas son componentes de la dieta humana es por ello que extensas áreas de tierras
agrícolas son dedicadas al cultivo de especies oleaginosas. Estos cultivos representan
una de las principales fuentes energética que necesita el ser humano para su
mantenimiento, además de otros componentes de interés para la salud.
Dentro de las especies oleaginosas que actualmente son cultivadas como
plantas oleaginosas importantes, de las cuales se obtienen aceites y grasas así como
residuos proteicos se pueden mencionar diez especies, siete de ellas son plantas
anuales, es decir que su ciclo vital se cumple en menos de un año, al menos bajo las
condiciones rutinaria de su cultivo. Las otras tres especies son árboles, una de ellas es la
palma aceitera, el cocotero y la otra es el olivo, un árbol longevo cultivado por miles de
años en la cuenca del mar mediterráneo.
Con respecto a la producción mundial, la zafra 2008/2009 según datos de la
FAS-USDA (2008) fue de 133,71 millones de toneladas. Los datos del cuadro 1,
muestran la predominancia actual de la palma aceitera africana como el cultivo
oleaginoso, de sus frutos y semillas se obtiene un 36,12% de los aceites que se cultivan
en el mundo entero. En el segundo lugar encontramos la soja, la cual aporta un 29% a la
producción mundial de aceites y un 56% de las tortas residuales oleaginosas obtenidas
mundialmente, la cual se utiliza para la elaboración de proteínas vegetales. Las especies
que siguen en importancia a las dos mencionadas, son la colza o nabina y el girasol,
cada uno con 15 y 8% respectivamente de la producción mundial de aceites vegetales.
El remanente es obtenido de las especies restantes, cuatro de ellas anuales: el algodón,
el maní o cacahuete, el sésamo o ajonjolí y el cártamo o alazor, los otros dos perennes,
el cocotero y el olivo.
9
También hay que mencionar algunas otras especies, las cuales, aún siendo
cultivadas para fines diferentes a la producción de aceites (principalmente carbohidratos
y fibra) aportan como subproductos cantidades importantes de aceites vegetales. Este es
el caso del aceite que se obtiene del germen del maíz y del salvado del arroz. También
hay que mencionar dentro de éste grupo al aceite que se obtiene de las semillas de
algodón, el cual si bien es cierto que aporta aproximadamente un 3,7% de la producción
mundial de aceites, su principal importancia como cultivo consiste en la obtención de
materiales textiles más que oleaginosos.
Cuadro 1.1: Producción mundial de aceites vegetales (2008/2009).
Aceite Millones de Tn.
Palma (frutos+ semillas) 48,30
Soja 39,11
Colza 19,38
Girasol 11,45
Algodón 4,94
Cacahuete 4,93
Coco 3,62
Oliva 2,97
Fuente: Oil Seeds: World Markets and trade. FAS-USDA (2008)
Existen muchas otras especies cultivadas de las cuales se obtienen aceites,
pero los mismos no son destinados a usos comestibles o su producción es
complementaria en algunos casos y en otros solamente tiene importancia local. El
tártago y la linaza son ejemplo de las primeras, mientras que las segundas forman una
larga lista entre los cuales son de mencionar el aceite obtenido de las semillas de la vid,
tomate, amapola, tabaco, cítricos y numerosas especies de palma por nombrar algunos
ejemplos. De manera que según la producción y el uso principal, los aceites pueden ser
clasificados en aceites vegetales convencionales y aceites vegetales no
convencionales.
Una clasificación más amplia en cuanto al total de aceites y grasas producidas
mundialmente es la que corresponde a: Aceites de semillas, aceites de palma, aceites de
10
aceitunas, aceites vegetales industriales, grasas animales y aceites marinos. Las
proporciones aproximadas en términos de porcentaje para cada renglón corresponderían
a lo señalado en el cuadro 2.
Cuadro 1.2: Clasificación de aceites
Aceites Porcentaje (%)
Semillas 57,00
Palmas 22,00
Aceitunas 2,00
Aceites Vegetales Industriales 3,00
Marinos 1,00
Grasas Animales 15,00
Total 100,00
Fuente: Departamento de Agricultura de EEUU (2008).
1.2 Aceites de Semillas
El Código Alimentario Español (CAE), en la nueva reglamentación técnico
sanitaria (2008) y en la normalización de los aceites vegetales comestibles, define a los
aceites de semillas oleaginosas como aquellos que proceden de frutos o semillas, en
condiciones tales que permitan obtener un producto bromatológicamente aceptable, ya
sea por procedimientos físicos mediante la acción mecánica o por disolución en
disolventes.
Los aceites de semillas han sido extraídos y utilizados en la alimentación
humana desde hace mucho tiempo. En la actualidad se cultiva la soja, el girasol, la colza
casi exclusivamente para la producción de aceites comestibles, debido tanto a sus
propiedades culinarias, como a los beneficios que tienen para la salud su consumo como
sustituto de las grasas de origen animal. Esto es debido en gran medida a la presencia de
ácidos grasos insaturados. Así como también, a que en los aceites de semillas los ácidos
grasos saturados representan un porcentaje menor en su perfil lipídico, en el cual
predominan los mono y poliinsaturados como el ácido linoleico que permite reducir el
11
nivel de colesterol o el ácido α linolénico (18: n-3) que también tiene efectos positivos
en la prevención de enfermedades del corazón (Riechart, 2002).
También se han detectado en los aceites de semillas un gran número de
compuestos fitoquímicos con potentes propiedades antioxidantes, como por ejemplo los
tocoferoles, tocotrienoles, carotenoides, fenoles, etc. Además, están presentes un grupo
de compuestos denominado fitoesteroles, especialmente en los aceites de germen, que
han demostrado ser tan eficientes como muchos medicamentos en la reducción de los
niveles del colesterol ligado a lipoproteínas de baja densidad o LDL. En la bibliografía
se señala que los niveles naturales de fitoesteroles de los aceites vegetales, como
sésamo, soja, maíz, germen de trigo y oliva parecen contribuir en la disminución de los
niveles de colesterol sanguíneo.
En el presente estudio se evalúan las propiedades y composición química de
aceites vírgenes obtenidos por prensado en frío a nivel de planta piloto, a partir de
distintas fuentes vegetales, como lo son semillas oleaginosas convencionales y no
convencionales, frutos de palmas y tubérculos.
Conociendo la caracterización química y la presencia de componentes
bioactivos en estos aceites vegetales vírgenes, se podrían establecer los diferentes usos
potenciales de estos materiales. Por ejemplo, como fuente directa en la preparación de
alimentos, como componentes importantes en alimentos funcionales, como materia
prima para la obtención de concentrados vitamínicos o antioxidantes, en la industria de
cosméticos para la elaboración de diversos tipos de productos a base de cremas o ceras
oleaginosas.
Asimismo; del proceso de extracción de los aceites vírgenes se produce un
material sólido conocido como torta residual, que son usadas por lo general en la
industria para la elaboración de alimentos concentrados para animales, o simplemente
se descartan como residuos sin valor. Sin embargo, estos materiales pueden contener
componentes bioactivos de importancia nutricional como por ejemplo los flavonoides
hidrofílicos, fibras dietarias o antioxidantes insolubles en aceites, por lo que deberían
ser caracterizados en razón a su uso potencial como materia prima para diversos
sistemas alimenticios.
12
Capitulo II
Objetivos
13
14
Los objetivos que se plantean en el presente trabajo de investigación se pueden resumir
en los siguientes puntos:
Obtención, caracterización química y estabilidad oxidativa de los aceites vírgenes de semilla obtenidos por prensado en frío.
1) Establecer las condiciones operacionales de la prensa de extracción para obtener el máximo rendimiento en aceites vírgenes de semillas oleaginosas convencionales y no convencionales.
2) Determinar la composición química de los aceites vírgenes en lo referente a sus
componentes mayoritarios y minoritarios.
3) Establecer la capacidad antioxidante y la estabilidad oxidativa de los aceites
vírgenes. Determinar el perfil de los componentes volátiles y la caracterización sensorial de los aceites vírgenes.
1) Identificar y cuantificar los compuestos volátiles presentes en los aceites vírgenes de semillas convencionales y no convencionales.
2) Establecer el perfil sensorial de aceites vírgenes convencionales y no
convencionales.
3) Comparar aceites vírgenes elaborados en planta piloto con aceites vírgenes comerciales, en cuánto a composición en volátiles y evaluación sensorial.
Comparar la estabilidad oxidativa de aceites vírgenes de semillas medida por el método de Rancimat y por almacenamiento a temperatura de 25°C.
1) Determinar la estabilidad oxidativa, a través del método de Rancimat, de los aceites vírgenes de girasol, sésamo y uva, obtenidos por prensado en frío.
2) Determinar los periodos de inducción de la autooxidación de los aceites vírgenes
de girasol, sésamo y uva durante el almacenamiento a temperatura de 25°C.
3) Establecer modelos matemáticos que permitan relacionar los periodos de inducción de la cinética de acumulación de peróxidos obtenidos por almacenamiento a temperatura de 25°C con los resultados obtenidos por el test de Rancimat.
4) Plantear un modelo termodinámico a partir del cual se puedan calcular las
energías de activación de las reacciones de autooxidación utilizando los datos generados por el test de Rancimat.
15
Propiedades antioxidantes de las tortas residuales derivadas como un subproducto de la extracción de los aceites vírgenes.
1) Determinar la composición química de las tortas residuales generadas durante la extracción mecánica de aceites de semillas oleaginosas convencionales y no convencionales.
2) Establecer las propiedades antirradicales de las tortas residuales por el método
del radical DPPH y por el método del complejo de fosfomolibdeno.
3) Comparar la capacidad antioxidante de extractos alcohólicos de tortas residuales de girasol y pepita de uva con el efecto protector de antioxidantes naturales como el α-tocoferol y hidroxitirosol en aceites purificados y refinados de maíz, girasol y soja, a temperaturas de 25 y 50 ºC.
Caracterización de otros aceites vírgenes no convencionales: Aceite de la palma de seje y aceite de chufa.
1) Determinar la composición química de diversas muestras de aceites obtenidos a partir de la palma de seje (Jessenia bataua) haciendo principal énfasis en sus componentes minoritarios.
2) Establecer las propiedades antioxidantes y la estabilidad oxidativa de los aceites
vírgenes de seje.
3) Establecer las condiciones operacionales de la extracción mecánica del aceite contenido en los tubérculos de la planta de chufa (Cyperus esculentum).
4) Determinar la composición química en componentes mayoritarios y minoritarios
del aceite virgen obtenido de tubérculos de chufa.
5) Establecer la capacidad antioxidante y la estabilidad oxidativa del aceite virgen de tubérculos de chufa.
16
Capitulo III
Antecedentes
17
18
3.1 Aceites comestibles de semillas oleaginosas
El Código Alimentario Español (CAE), en la nueva reglamentación técnico
sanitaria (2008) y en la normalización de lo aceites vegetales comestibles, define a los
aceites de semillas oleaginosas como aquellos que proceden de frutos o semillas, en
condiciones tales que permitan obtener un producto bromatológicamente aceptable, ya
sea por procedimientos físicos mediante la acción mecánica o por disolución en
disolventes.
A nivel mundial son tres los aceites de semillas más importantes:
a) Soja (Glycine max): Representa aproximadamente de 18 al 23% de la producción
mundial de aceites de semillas. El 50 % se produce en los Estados Unidos, mientras que
el otro 50 % está repartido entre países como Argentina, Brasil y China.
b) Girasol (Helianthus annuus L.): Este aceite comprende el 13 % de la producción
mundial. La Unión Europea y Rusia producen un 25 % entre ambos, mientras que el 75
% restante se produce en Argentina, China y la India.
c) Colza (Brassica napus, B. campestres): Cuyo contenido en ácido erúcico debe ser
igual o inferior al 5%. También es llamado aceite de canola y representa el 14 % de la
producción, siendo los principales países productores China, India, Canadá y la Unión
Europea.
Entre otros aceites vegetales de semillas, que también tienen cierta importancia
en el mercado mundial están los de sésamo, cártamo, algodón, cacahuete, el aceite de
germen de maíz, pepitas de calabaza, pepitas de uva y otros.
3.2 Aceites vírgenes de semillas no convencionales
Además de los aceites convencionales tradicionales, existen otras especies
oleaginosas no convencionales, adaptadas a las condiciones del país donde se
desarrollen que también son productoras de aceites, son los llamados “aceites vegetales
19
alternativos” que pudieran contribuir a solucionar los problemas de escasez de energía y
nutrientes existentes en muchas partes del mundo.
Asimismo, el elevado costo monetario y en términos ambientales que tiene el
uso desmedido de los combustibles de origen fósil, ha generado la necesidad de conocer
en profundidad aquellos recursos de origen vegetal que podrían contribuir en la solución
de estos problemas.
Entre estos recursos se encuentran semillas y otras fuentes oleaginosas no
convencionales, los cuales si bien son conocidos desde hace mucho tiempo, es poco lo
que se sabe sobre su composición química y posibles usos, ya sea como alimentos o
como materia prima para la elaboración de biocombustibles. Este sería el caso de
muchas especies de palmas, semillas de calabaza, melón y la pepita de uva, entre otros.
En otras palabras, del conocimiento de las propiedades y composición química
de estos aceites vegetales no convencionales, podría derivarse información relevante en
cuanto a sus potencialidades de uso y el impacto que dicho uso podría tener en los
campos nutricionales (como fuentes de componentes bioactivos), energéticos y
económicos en general.
3.3 Aceites vegetales vírgenes vs. aceites vegetales refinados
Pueden distinguirse dos tipos de aceite: los vírgenes y los refinados. Los
primeros son los extraídos mediante "prensado en frío", a temperaturas no mayores a
27 °C, presentan la característica que conservan el sabor de la fruta o semilla de la que
son extraídos. Otro método consiste en la “extracción en frío”, mediante un proceso de
centrifugación y filtración a no más de 27 °C. Posteriormente por medios físicos, como
la decantación (durante días) se separan los residuos más finos. Por ambos métodos se
obtiene un aceite virgen, de sabor intenso y colores variables dependiendo de la materia
prima de donde son extraídos, con valores de acidez entre 1° y 1,5° por la presencia de
ácidos grasos libres (Ziller,1996)
El prensado de semillas y nueces para extraer aceites se remota a épocas de
miles de años atrás. La civilización egipcia utilizó aceites comestibles para la cocina,
20
extraídos de semillas y frutos, de igual forma los romanos, los griegos y los incas. Los
aceites no refinados han sido siempre la piedra angular de dietas de pueblos ancestrales.
Estos aceites eran ricos en nutrientes y tenían un sabor propio particular, color,
viscosidad y por supuesto aromas singulares. Todas estas características se han perdido
por la refinación industrial, que han reducido las características de los aceites a la
suavidad, produciendo aceites sin color, insípidos y de una calidad nutricional inferior.
Sin embargo, en muchos lugares alrededor del mundo, se han mantenido métodos
tradicionales que producen aceites no refinados ricos en nutrientes, de alta calidad, con
un sabor particular, son los llamados “aceites vírgenes”.
Los principales aceites vírgenes que se comercializan son los de oliva y de
girasol (aunque la mayor parte de este último es refinado), algunos de semillas (como el
cártamo, colza, soja, pepitas de uva, de calabaza) o de algunos frutos secos (nuez,
almendra, avellana). El Codex Alimentarium, en la norma CODEX STAN 19- 1981
(Rev. 2- 1999) en lo correspondiente a grasas y aceites comestibles, define como grasa
y aceite virgen, las grasas y aceites vegetales comestibles obtenidos, sin modificar la
naturaleza del aceite, por procedimientos mecánicos, por ejemplo, extrusión y prensado
y por la aplicación únicamente de calor. Podrán haber sido purificados por lavado,
sedimentación, filtración y centrifugación únicamente, con exclusión de los aceites
obtenidos por disolventes o por procedimientos de esterificación y de toda mezcla de
otra naturaleza.
Los aceites refinados son aquéllos que se someten a procesos químicos
(clarificación y desodorización) que permite obtener un aceite que responde a ciertos
criterios: organolépticamente son de un sabor neutro, visualmente limpios y con un color
adecuado, y además permite una mejor conservación. Los aceites vírgenes se distinguen
de los refinados por sus especificidades en características y cualidades nutricionales.
Cada uno tiene un color, un sabor y un aroma distinto dependiendo de la materia prima
del que proviene, contrariamente, los refinados parecen iguales. Un aceite virgen
prensado conserva la integridad estructural en cuanto a su composición, mientras que
durante el refinado, la matriz lipídica puede sufrir una isomerización cis-tras con la
consecuencia de pérdida de la integridad química y valor nutricional.
21
3.4 Extracción de aceite de semillas oleaginosas
En principio se distinguen dos sistemas de extracción del aceite de semillas
oleaginosas:
- Extracción mecánica o por prensado
- Extracción con disolventes
En ambas metodologías, las semillas oleaginosas deben ser limpiadas y
descascarilladas previamente. Después son troceadas y molidas antes de la extracción de
su aceite por cualquiera de los dos sistemas citados.
En la extracción mecánica (figura 3.1), las semillas molidas o no, pasan a un
acondicionador para obtener un producto homogéneo que luego va a la prensa donde a
elevadas presiones y en un solo paso se procede a la separación del aceite de la torta
proteínica residual, denominada generalmente turtó, pellets o torta residual.
Figura 3.1 Esquema de un proceso típico para la extracción de aceites por prensado
22
En esta extracción es necesaria una fase previa de acondicionamiento en la
cual se establecen las condiciones óptimas de humedad inicial de las semillas, de manera
de favorecer la ruptura de las células ricas en aceite, facilitando la expulsión para
alcanzar los mejores rendimientos.
El aceite mas impurezas pasan a la siguiente etapa donde se separan las
impurezas gruesas a través de un tamiz vibratorio y las más finas por medio de un
proceso de centrifugación. Gracias al sistema de vibraciones no es necesario limpiar el
tamiz ya que las impurezas no se pegan a la superficie del tamizado. El abrillantamiento
y limpieza final del aceite se llevan a cabo en el filtro, con lo que se logra así un aceite
crudo filtrado.
La torta proteínica separada en la prensa después de la extracción del aceite, es
descargada en un tornillo sinfín que alimenta una estación de pesado y ensacado, o a
unos rodillos trituradores de la torta proteínica. Esta torta proteínica puede ser
desgrasada aun más en una planta de extracción por disolventes. También puede ser
utilizada directamente como alimento para animales o sí ha sido tratada higiénicamente,
puede pasar a una instalación para obtención de proteínas para la alimentación humana.
En el sistema de extracción por disolventes (figura 3.2), se puede partir de las
semillas oleaginosas o de la torta proteínica obtenida por el sistema de extracción
mecánica, ya que aun contiene un cierto porcentaje de aceite que se puede reducir al
mínimo. Si partimos directamente de las semillas, estas deben ser limpiadas,
descascarilladas y trituradas en unos rodillos, pasando entonces a un acondicionador
para homogeneizar, luego pasa a un molino, con lo que se divide finamente, permitiendo
así una mejor extracción del aceite en el extractor, donde un disolvente de las materias
grasas arrastra a éstas, siendo separadas en el evaporador a la vez que se recupera el
disolvente y vuelve al extractor.
La harina desgrasada es transportada a un separador de disolvente para
eliminar trazas del mismo, aun presentes en la harina. El disolvente recuperado vuelve
también al extractor.
23
Figura 3.2 Esquema de un proceso típico para la extracción con disolventes
El disolvente recuperado vuelve también al extractor. En este tipo de
extracción, se requiere moler las semillas con el propósito de incrementar el área
superficial de contacto entre el solvente y el material sólido, así como también para
provocar la ruptura de las células donde el aceite se almacena. Entre los solventes más
utilizados está el hexano. Entre las ventajas de este procedimiento se puede mencionar
por un lado, un gran poder de extracción, con rendimientos elevados y la obtención de
un aceite libre de impurezas sólidas por lo que la fase de limpieza del aceite crudo no es
necesaria. Mientras que por otra parte, al separar el disolvente por destilación, éste es
recuperado para ser nuevamente utilizado. Sin embargo, el uso de un disolvente
inflamable y la acumulación de trazas del mismo en el aceite final, constituyen las
principales limitaciones de este proceso tecnológico. Los aceites obtenidos directamente
de la extracción se denominan aceites crudos o brutos, contienen pequeñas cantidades de
compuestos naturales que no son glicéridos y que son eliminados posteriormente a lo
24
largo de una serie de fases de procesado, obteniéndose un aceite refinado totalmente
cristalino (Ziller, 1996).
El Código Alimentario Español (CAE), en la nueva reglamentación técnico
sanitaria (2008) y en la normalización de lo aceites vegetales comestibles define como
“aceites refinados de semillas” a aquellos que proceden de la mezcla de dos o más
aceites, extraídos de semillas oleaginosas por medio del uso de disolventes. De acuerdo
a la Reglamentación, las condiciones generales que deben cumplir son las siguientes:
deben estar en perfectas condiciones de consumo, proceder de materias primas no
adulteradas, estar exentos de materias extrañas, gérmenes patógenos o cualquier
microorganismo que por su numero y especificidad pueda provocar alteraciones al
consumidor, estar colocados en recipientes y envases en condiciones técnicas apropiadas
que no contengan residuos de plaguicidas, ni cualquiera otra sustancia sanitariamente
peligrosa.
En cuanto a los aditivos y coadyuvantes tecnológicos, en concreto los
disolventes utilizados para la extracción de aceites deberán cumplir, junto con las
especificaciones fijadas para cada uno de ellos, una serie de condiciones generales, tales
como el que sean productos de características químicas definidas, en las que no exista la
posibilidad de que contengan impurezas que provoquen una acción nociva sobre el
organismo o residuos que puedan quedar retenidos en el aceite.
Recientemente se ha propuesto el uso del dióxido de carbono supercrítico
como un método alternativo en el cual el aceite es aislado del oxígeno atmosférico al
emplear CO2, que tiene la ventaja de no ser un compuesto tóxico, tampoco es inflamable
ni corrosivo y se puede obtener en grandes cantidades ya que es de bajo costo. No
obstante, requiere del uso de equipos especiales que deben adaptarse a la producción
industrial, por lo que el coste del proceso aumentaría.
3.5 Composición química y propiedades de los aceites y grasas vegetales
Las grasas también llamadas lípidos, conjuntamente con los carbohidratos
representan la mayor fuente de energía para el organismo, constituyen un grupo variado
de moléculas que cumplen una diversidad de funciones en los seres vivos. Desde el
25
punto de vista químico, los lípidos son moléculas orgánicas formadas básicamente por
carbono, hidrógeno y en menor proporción oxígeno, pueden contener también fósforo,
nitrógeno y azufre La mayoría de los lípidos son de carácter apolar o hidrofóbico, lo que
significa que no interactúan bien con solventes polares como el agua, otra parte de su
estructura es polar o hidrofílica y tenderá a asociarse con solventes polares como el
agua. Cuando una molécula tiene una región hidrofóbica y otra hidrofilica se dice que
tiene carácter anfipatico. La región hidrofóbica de los lípidos es la que presenta solo
átomos de carbono unidos a átomos de hidrogeno como las cadenas alifáticas de los
ácidos grasos, mientras que la región hidrofílica es la que posee grupo polares como el
hidroxilo, el carboxilo y el fosfato.
Existen diferentes criterios para clasificar a los lípidos. Por ejemplo, se pueden
clasificar en grasas y aceite, la diferencia entre una grasa que es sólido a temperatura
ambiente y un aceite que es líquido a la misma temperatura, radica en sus ácidos grasos
y, según su origen, pueden ser animales o vegetales.
La presencia, o no, de ácidos grasos en su estructura es otro criterio que se
puede emplear para clasificar a los lípidos en dos grupos:
Lípidos saponificables: monoglicéridos, diglicérido, triglicéridos, fosfolípidos
y glucolipidos.
Lípidos insaponificables (no contienen ácidos grasos): donde se incluyen los
terpenos, esteroides, prostaglandinas.
Graciani (2006), clasifica a los componentes de las grasas y aceites en
mayoritarios y minoritarios. Entre los primeros se encuentran los acilgliceroles,
exclusivamente, y todos los restantes podrían agruparse en el segundo grupo.
3.6 Componentes mayoritarios
Los acilglicéridos o acilgliceroles son ésteres de ácidos grasos con glicerol,
formados mediante una reacción de condensación llamada esterificación. Una molécula
de glicerol (glicerina) puede reaccionar con hasta tres moléculas de ácidos grasos,
puesto que tiene tres grupos hidroxilo.
26
Las cadenas carbonadas de los ácidos que reaccionan con el glicerol, pueden
ser saturados o insaturados. Si son saturadas, no hay ningún doble enlace carbono-
carbono, y se dice que está "saturada".
Según el número de ácidos grasos que se unan a la molécula de glicerina,
existen tres tipos de acilgliceroles:
• Monoacilglicéridos. Sólo existe un ácido graso unido a la molécula de glicerina
y son los precursores de los siguientes.
• Diacilglicéridos. La molécula de glicerina se une a dos ácidos grasos; son los
precursores de los triglicéridos.
• Triacilglicéridos. También se llaman triglicéridos, puesto que la glicerina está
unida a tres ácidos grasos (figura 3.3). Su principal función es la reserva
energética. Existen una gran variedad de ácidos grasos y, en consecuencia, de
triglicéridos.
Figura 3.3: TAG = triacilglicérido
3.6.1 Ácidos grasos
Los ácidos grasos son los componentes más importantes de los aceites y las
grasas, son moléculas lineales, químicamente formadas por una larga cadena de átomos
de carbono y de hidrógeno y en un extremo un grupo carboxilo (figura 3.4).
Generalmente, suelen tener un numero par de átomos de carbono pero existen ácidos
grasos con numero impar, el ácido margárico de 17 átomos de carbonos es uno de ellos
(Graziani, 2006). Cada átomo de carbono se une al siguiente y al precedente por medio
de un enlace covalente sencillo o doble. Su fórmula química es CH3(CH2)nCOOH, (n
27
indica la cantidad de átomos de carbono que forman la cadena hidrocarbonada). Los
ácidos grasos difieren entre sí por su longitud y por el número y posiciones de enlaces
doble entre carbonos consecutivos (C=C). Esto permite clasificarlos en saturado,
monoinsaturados y poliinsaturados.
Las grasas saturadas y monoinsaturadas no son necesarios en la dieta, ya que
el organismo es capaz de sintetizarlos, mientras que los poliinsaturados como el ácido
linoleico y alfa-linolénico deben obtenerse de la dieta porque el cuerpo humano no es
capaz de producirlos y son importantes para mantenimiento y funcionamiento de
membranas celulares, para producir prostaglandinas, para el trasporte y absorción de
vitaminas liposolubles y para regular metabolismo del colesterol.
Figura3.4: Estructura molecular de un ácido graso
3.6.1.1Ácidos grasos saturados
Los ácidos grasos saturados poseen un enlace simple entre cada par de átomos
de carbonos (C-C-C-C), y todos los átomos de carbono (menos el terminal) están unidos
a dos átomos de hidrógeno, es decir, que están “saturados” de hidrógeno. Son ejemplos
el esteárico, butírico, palmítico, entre otros. Están presentes en las grasas animales, y en
aceites vegetales de cacao, palma, coco y otros. Dentro de éstos ácidos grasos se pueden
agrupar en:
Ácidos grasos de cadena corta (volátiles)
Ácido butírico (ácido butanoico)
Ácido isobutiríco (ácido 2-metilpropiónico)
Á cido valérico (ácido pentanoico)
Ácido isovalérico(ácido 3-metilbutanoico)
Ácidos grasos de cadena larga:
Ácido mirístico, 14:0 (ácido tetradecanoic
28
Ácido palmítico, 16:0 (ácido hexadecanoíco)
Ácido esteárico, 18:0 (ácido octadecanoíco)
En numerosos estudios epidemiológicos se ha comprobado que la ingesta de
grasas saturadas aumenta los niveles de colesterol en sangre, especialmente los de la
fracción LDL. Aunque el mecanismo por el que este aumento se produce no está del
todo esclarecido, parece ser que los ácidos grasos saturados enriquecen los fosfolípidos
de la membrana celular, interfiriendo con la función normal de los receptores LDL y
reduciendo de esta forma la absorción de las LDL por las células. Al reducirse la
eliminación de las LDL, su concentración en la sangre es mayor (Ostlund, 2007).
3.6.1.2 Ácidos grasos monoinsaturados
Los ácidos grasos monoinsaturados (monounsaturated fatty acids, MUFA) son
aquellos ácidos grasos de cadena carbonada par que poseen una sola insaturación en su
estructura, es decir, poseen un solo doble enlace carbono-carbono (–CH=CH–). Un
ejemplo de este tipo de ácidos es el ácido oleico (figura 3.5) presente en casi todas las
grasas naturales, llamado comúnmente omega 9.
Figura 3.5: Estructura molecular del ácido oleico.
El mejor representante de esta familia es el ácido oleico, presente
principalmente en el aceite de oliva (54 a 80%). Esto lo convierte en el aceite más
adecuado para las frituras por dos motivos fundamentales. En primer lugar, porque es el
más resistente a la descomposición química que provocan las altas temperaturas y
porque es menos absorbido por la superficie de los alimentos que se fríen en él, lo que
aumenta la digestibilidad de éstos y disminuye su valor calórico final (Frankel, 1993).
29
3.6.1.3 Ácidos grasos poliinsaturados
Los ácidos grasos poliinsaturados (polyunsaturated fatty acids, PUFA),
poseen un grupo polar carboxilo unido a una cadena hidrocarbonada de 16 a 20
carbonos con doble enlaces en dos o más pares de carbonos (C=C). Al ser “insaturados”
son capaces de fijar más hidrógeno. Los ácidos grasos octadecanoides (18 carbonos)
como el ácido linoleico y el α-linolénico son los miembros básicos de los PUFA de la
serie n-3 y n-6, respectivamente (figura 3.6).
Figura 3.6: Ácido linoleico y linolénico
El número 3 o 6, describe en qué carbono se encuentra el primer doble enlace,
y esto caracteriza diferentes familias de ácidos grasos. El organismo humano no puede
sintetizar los ácidos grasos de la familia Omega-6 u Omega-3, por lo que son
denominados ácidos grasos esenciales y deben incorporarse en la dieta, ya que el cuerpo
humano carece de las enzimas necesarias para sintetizarlos (Yanishlieva y Marinova,
2001). Aun cuando los seres humanos pueden alargar el ácido α-linolénico, proveniente
de la dieta, y transformarlo en los ácidos de cadena larga eicosapentenoico y
decosahexenoico (omega-3 poliinsaturados), la tasa de síntesis puede no ser suficiente
para satisfacer los niveles necesarios, por lo que se recomienda que también se incluyan
en la dieta fuentes ricas en estos ácidos grasos (Valenzuela y Morgado, 2005).
La ingesta deficiente de ácido alfa-linolénico y ácido linoleico da lugar a la
formación del ácido graso 5, 8,11 eicosatrienoico a partir del ácido oleico. En humanos
el ácido graso 5, 8,11 eicosatrienoico no es precursor de eicosanoides (20 carbonos) a
diferencias del ácido alfa-linolénico, a partir del cual se puede sintetizar aunque en
forma limitada, eicosanoides n-3 como el ácido eicosapentaenoico (EPA) e incluso otro
n-3 de 22 carbonos como el ácido docosahexaenoico (DHA) (Drago y col. 2006).
30
Los ácidos grasos esenciales n-3 y n-6 no son interconvertibles en el
organismo por lo que su aporte debe de prevenir necesariamente de fuentes exógenas.
Aunque los aceites de pescados de agua fría como salmón, trucha y caballa poseen un
alto contenido de ácidos grasos esenciales n-3, existen fuentes vegetales ricas de éstos
productos como son los aceites de semillas, específicamente los obtenidos del lino o
linaza, cártamo, cañamón y otros; así como también, los aceites de nueces (Halsted C.
H., 2003). .Los Omega 6 son abundantes en aceites de soja, girasol y maíz. El Omega 9
o ácido oleico, se encuentra preferentemente en el aceite de oliva y también en palmas y
almendras.
El consumo de ácidos grasos esenciales, así como los omega-3 y los omega-6
en un adecuado equilibrio y cantidad, contribuye a estabilizar el metabolismo de las
grasas en el organismo, reduciendo el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares
por reducir los niveles del colesterol trasportado en las lipoproteínas de baja densidad, el
llamado ”colesterol malo” o LDL (Ostlund, 2007).
La actividad antiinflamatoria y sus efectos benéficos sobre el sistema
circulatorio para la prevención de enfermedades coronarias de los ácidos grasos
esenciales n-3, se ha atribuido a su capacidad de modificar la síntesis de
prostaglandinas y lípidos (Stuchlí and Stanislav, 2002; Normen et al, 2004).Asimismo;
Stuchlí and Stanislav, 2002 y Larsson et al, 2004; señalan que los ácidos grasos
esenciales n-6 como el ácido araquidónico los n-3 como el EPA y el DHA, aumentan la
actividad de drogas anticancerígenas.
3.7 Componentes minoritarios
En la actualidad existe un gran interés por los aceites vírgenes por la presencia
de componentes minoritarios como biofenoles, tocoferoles, tocotrienoles y fitoestoroles
y otros componentes bioactivos como flavonoides y ácidos fenólicos que exhiben
beneficios potenciales para la salud. Durante la refinación química y física de los aceites
comestibles, muchos de los componentes minoritarios son removidos con el propósito de
producir un aceite con unas características determinadas de color, olor, y sabor que los
convierten en productos más adecuados para su comercialización masiva. Sin embargo,
esos componentes minoritarios han adquirido en la actualidad una gran importancia
desde el punto de vista nutricional, lo que hace que el consumo de aceites vírgenes
31
pueda constituirse en una alternativa al uso de los aceites refinados, debido al interés
creciente de los consumidores por prevenir enfermedades y mantener una buena salud a
través de una dieta adecuada. Fernández y Cabral, (2007), Drago y col. (2006); señala
que un aceite virgen conserva una series de componentes minoritarios, de gran beneficio
para la salud por su actividad antioxidantes como son los polifenoles, tocoferoles y los
fitoesteroles.
Estos antioxidantes naturales juegan un papel importante para la salud humana
ya que contribuyen de una manera crucial en la prevención del deterioro de moléculas
biológicas como el ADN, las proteínas o las membranas lipídicas que pueden ser
afectadas en forma negativa por agentes oxidantes medioambientales como lo son, las
especies reactivas de oxígeno, dando origen a distintas enfermedades.
Investigaciones recientes han descubierto la presencia de componentes que
aportan valores añadidos a los aceites vírgenes, como por ejemplo sustancias
beneficiosas para la salud, las cuales son altamente demandadas debido al interés
creciente de los consumidores por prevenir enfermedades y mantener una buena salud a
través de una dieta adecuada.
3.7.1 Isoprenoides
Diversas clases de lípidos que pertenecen a este grupo se caracterizan por estar
formados por unidades respectivas de isopropeno. Stuchlí and Stanislav (2002),
clasifica a los isoprenoides en: isoprenoides mixtos, esteroles y terpenos.
3.7.1.1 Isoprenoides mixtos
Los isoprenoides mixtos contienen una cadena lateral formada de unidades de
isopreno unida a un anillo cromanol no terpenoide denominada fitil. A este grupo
pertenecen los submiembros de la vitamina E, como los tocoferoles y tocotrienoles.
32
Tocoferoles y Tocotrienoles
Los tocoferoles derivados de la vitamina E, son antioxidantes naturales
solubles en lípidos que solo son producidos por las plantas. El termino general
“Vitamina E” se utiliza para designar a un grupo de ocho especies naturales de
tocoferoles y tocotrienoles (α, β. γ y δ). Junto con las vitaminas A, D y K constituyen el
grupo de las vitaminas liposolubles, caracterizadas por ser derivados del núcleo
isoprenoide, solubles en lípidos y disolventes orgánicos. Son compuestos esenciales,
puesto que el organismo no puede sintetizarlas, por lo que su aporte se realiza a través
de la dieta en pequeñas cantidades. Para una eficiente absorción por el organismo
requieren de la presencia de ácidos grasos, de la bilis y de enzimas lipolíticas del
páncreas y mucosa intestinal (Sayago et al., 2007).
La estructura química de la vitamina E consta de dos partes primaria: un anillo
complejo cromano y una larga cadena lateral. Estos ocho cromóforos se dividen en dos
grupos fundamentales: cuatro tocoferoles y cuatro tocotrienoles que se diferencian en la
saturación de la cadena lateral; los tocoferoles tienen una cadena saturada y los
tocotrienoles una insaturada con tres dobles enlaces en los carbonos 3, 7 y 11. Dentro de
cada grupo, los cromóforos difieren en el número y posición de los grupos metilo en el
anillo cromano, designándose como α, β, γ y δ (figura 3.7).
El α-tocoferol que es la principal forma de la vitamina E actúa rompiendo las
reacciones en cadena durante la peroxidación de los lípidos, también actúa en la
neutralización de especies de oxigeno reactivo como por ejemplo el oxigeno singlete. Se
considera que sirve como la primera línea de defensa de la peroxidación de los lípidos.
Por otro lado, este compuesto también exhibe una acción antiinflamatoria por inhibición
de la producción de radicales libre o superoxidos en los neutrofilos activados (Liebler,
1993).
Mientras que los tocoferoles están presentes en todas las plantas superiores y
en la mayoría de sus tejidos, sólo un número limitado de plantas tienen la capacidad para
producir de manera simultánea tocoferoles y tocotrienoles. Entre ellas se mencionan a
las semillas de cereales y los frutos de Eleaeis Guineensis (Piironen y Col. 1986);
también las distintas variedades de Vitis vinífera se incluyen en ese grupo, ya que en sus
semillas se acumulan estos compuestos.
33
Tocoferol
Tocoferol
Tocoferol
Tocoferol
Figura3.7: Estructura molecular de los tocoferoles.
Horvath y Col. (2006); demostraron que la síntesis de tocotrienoles comienza
en la planta durante la formación de la semilla, coincidiendo con la aparición del
endospermo y con la acumulación de compuestos de reserva como el almidón, proteínas
y aceite, lo que ha sugerido que su función principal es la de proteger al aceite contra la
oxidación. La presencia de tocotrienoles se limita al endospermo y su producción
termina con la del aceite, mientras que los tocoferoles se distribuyen por toda la planta.
Los tocotrienoles (figura 3.8) surgen de la condensación del ácido
homogentísico (HGA) y el geranil-geranil bifosfato (GGDP), reacción catalizada por la
enzima homogentísico geranil-geranil transferasa (HGGT) dando origen al 2-metil-6-
geranil geranilbenzoquinol. Por otra parte la síntesis de los tocoferoles se basa en la
34
condensación del ácido homogentísico (HGA) con el fitol bifosfato (PDP), reacción
catalizada por la enzima homogentísico fitol transferasa (HPT) dando lugar a la
formación del 2-metil-6-fitol-benzoquinol (figura 3.9). El 2-metil-6-geranil
geranilbenzoquinol y 2-metil-6-fitol-benzoquinol, obtenidos en estas reacciones sufren
una serie de reacciones de metilación y ciclación formando las moléculas de α-
tocotrienol y α-tocoferol respectivamente (Cahoom et al., 2003).
Figura 3.8: Estructura molecular de los tocotrienoles
La vitamina E se encuentra principalmente en los aceites vegetales; la
distribución de los tocoferoles en aceites vegetales es diferente a la de los tocotrienoles.
Los aceites de palma y vitis vinifera presentan el mayor contenido de tocotrienoles que el
resto de los aceites vegetales (Mariani y Bellan, 1996; Wagner y col., 2001; Crew y col,
2006). El aceite de germen de trigo destaca por su elevado contenido en tocoferoles,
principalmente en el isomero α-tocoferol (Pfeffer-Slobodinsky, 2004); lo que lo convierte
en un producto muy apreciado en el mundo de la cosmética por su elevado poder
antioxidante. En otros aceites vegetales como en el de oliva resalta el contenido de α-
tocoferol (Aguilera y col, 2005; Galeano y col, 2004; García y col. 2003); al igual que en
el aceite de girasol ((Nolasco y Col. 2006); mientras que en los aceites de soya, maíz y
sésamo predomina el γ-tocoferol (Ferrari y Col. 1996; Warner, 2000; Aued-Pimentel y
col. 2006; Kanu y col. 2007), que al igual que los otros isómeros del tococromanol son
compuestos bioactivos antioxidantes de gran interés por sus beneficios a la salud
humana, ya que se considera que sirven como primera línea de defensa contra la
formación de radicales libres; adicionalmente, Kanu et al. (2007); señala que el γ-
tocoferol contribuye en la disminución del contenido de lípidos en la sangre,
reduciendo los niveles de colesterol.
35
3.7.1.2 Esteroles
Los fitoesteroles y fitoestanoles son los miembros más importantes de este
grupo cuya estructura es semejante al colesterol de origen animal, pero este último
presenta una cadena lateral de 8 átomos de carbono, mientras que en la mayoría de los
fitoesteroles la cadena es de 9 o más átomos de carbono. Estas moléculas no son
sintetizadas por el ser humano, derivan exclusivamente de productos de origen vegetal.
Los fitoesteroles son particularmente abundantes en el reino vegetal: están presentes en
los frutos, semillas, hojas y tallos de prácticamente todos los vegetales conocidos, así
como también en aceite de germen de maíz y trigo, girasol, soja, nueces y otros.
Figura 3.9: Rutas biosentéticas de los tocoferoles y tocotrienoles
36
Los fitoesteroles son triterpenos insaturados con uno o dos dobles enlaces entre
carbono y carbono; más de 100 tipos diferentes de fitoesteroles han sido encontrados en
las plantas, siendo los más abundantes el β-sitosterol, estigmasterol y campesterol
(figura 3.10), mientras que en menor proporción está el brasicasterol, campestanol y el
∆5Avenasterol. (Fernández y Cabral, 2007). Los fitoesteroles comparten con el
colesterol el núcleo central de la molécula, esto es la estructura ciclopentano
perhidrofenantreno (D-5 insaturado, conservando el grupo -OH que sustituye el carbono
3 de la estructura cíclica). La diferencia estructural de los fitoesteroles con el colesterol y
entre los diferentes fitoesteroles radica en la cadena hidrocarbonada lateral. En el
colesterol ésta cadena está formada por ocho carbones y es saturada. En los fitoesteroles
está formada por 9 o 10 carbones y en algunos de ellos presenta un doble enlace
(Valenzuela y Ronco, 2004).
Los fitoesteroles pueden formar ésteres con ácidos grasos, ácidos fenolicos o
hexosas (glucosas). A diferencias de los fitoesteroles, los fitoestanoles son triterpenos
saturados ya que no contienen dobles enlaces C-C y son menos abundantes en la
naturaleza (Moreau y col, 2002).
Figura 3.10: Estructura química de algunos fitoesteroles y fitoestanoles.
37
Hoy en día hay un interés creciente en los fitoesteroles y fitoestanoles, debido
al rol que desempeñan en el control de los niveles de colesterol y en la reducción de la
arteriosclerosis (Lecerf, 2007). Beveridge y Col. (2005), aseguran que los fitoesteroles
son los responsables de la actividad antiarterosclerótica observada al consumir el aceite
vegetal virgen. Ikeda y col (1988); señala que la concentración sérica de fitoesteroles en
humanos está en el rango de 0,3-1,7 mg/dL y la de los fitoestanoles es menor de
0,1mg/dL, esto es, mucho menor que la de colesterol (150-300 mg/dL).
Se considera que los fitoesteroles y fitoestanoles al ser análogos del colesterol,
compiten con él por los sitios de absorción intestinal, por los cuales tienen una mayor
afinidad, reduciendo la absorción del colesterol (Ostlund, 2007). Por lo tanto, los
fitoesteroles son componentes importantes para una dieta adecuada y sobre todo, para
aquellas dietas especiales destinadas a reducir la hipercolesterolemia, por ello, su
consumo se ha asociado con la disminución del riesgo de enfermedades del corazón,
también se ha reconocido que los fitoesteroles y fitoestanoles poseen propiedades
inmunomoduladores que podrían ser benéficas para la prevención del cáncer del colon,
cáncer de mama y daño tisular asociado a inflamación (Gylling y Miettinen 2005; Bouic
2001).
3.7.1.3 Terpenos
Son moléculas lineales formadas de unidades polimétricas de isopreno con
propiedades antioxidantes que protegen a lípidos y compuestos celulares del ataque de
agentes oxidantes como radicales libres de oxígeno, superoxido y grupos hidroxilo
reactivos (Drago y col. 2006).
Los terpenos o terpenoides, constituyen el grupo más numeroso de metabolitos
secundarios (más de 40.000 moléculas diferentes). La ruta biosintética de estos
compuestos da lugar tanto a metabolitos primarios como secundarios de gran
importancia para el crecimiento y supervivencia de las plantas. Entre los metabolitos
primarios se encuentran hormonas (giberelinas, ácido abscísico y citoquininas),
carotenoides, clorofilas y plastoquinonas (fotosíntesis), ubiquinonas (respiración) y
esteroles los cuales son de gran importancia en las estructura de membranas.
38
Se consideran, lípidos insaponificables e insolubles en agua, formados por dos o
más unidades de isopreno o 2-metil-1,3-butadieno (figura 3.11), pudiendo ser moléculas
lineales o cíclicas, y en algunos casos contienen estructuras de ambos tipos. Las sucesivas
unidades de isopreno se hallan enlazadas por lo común mediante enlaces cabeza-cola,
aunque también existen enlaces tipo cola-cola. Los terpenos que contienen dos unidades de
isopreno, son denominados monoterpenos; aquellos que contienen tres unidades se
conocen como sesquiterpenos y los que contienen cuatro, seis u ocho unidades reciben el
nombre de diterpenos, triperpenos y tetraterpenos (Ávalos y Pérez-Urria, 2009).
Figura 3.11: Estructura del isopreno
En los vegetales se han identificado un gran número de terpenos, muchos de los
cuales poseen olores o sabores característicos, y son componentes principales de los aceites
esenciales obtenidos de las plantas. Así, el limoneno y pineno (monoterpenos) son
componentes principales del aceite del limón y de la trementina, otros bastante conocidos
serían el geraniol, mentol o el alcanfor. Entre los terpenos superiores más importantes se
encuentra el escualeno y el ß-caroteno, que junto con otros carotenos, es el responsable del
color amarillo-anaranjado asociado a determinadas membranas celulares (zanahoria,
tomate, etc.) y que también es el precursor de la Vitamina A o retinol.
El escualeno (figura 3.12), es un triterpeno que contiene seis unidades de
isopreno y debe su nombre a que está presente en el aceite de hígado de tiburón aunque
también puede encontrarse en aceites vegetales de oliva, maíz, trigo y arroz. Las
propiedades antioxidantes del escualeno han sido consideradas para el tratamiento contra el
cáncer. Al parecer el escualeno puede tener un efecto benéfico en la prevención de
enfermedades cardiovasculares reduciendo los niveles del colesterol y de triacilgliceroles
en sangre (Stuchlí and Stanislav 2002). Los carotenoides son tetraterpenos que
39
funcionan como antioxidantes en la prevención contra la peroxidación de lípidos y
ácidos nucleicos; la falta de esta vitamina afecta casi a todo los tejidos, especialmente a los
implicados en el ciclo visual (Halsted, 2003).
Los terpenos se sintetizan a partir de metabolitos primarios por dos rutas: la
del ácido mevalónico, activa en el citosol, en la que tres moléculas de acetil-CoA se
condensan para formar ácido mevalónico que reacciona hasta formar isopentenil
difosfato (IPP), o bien la ruta del metileritritol fosfato (MEP) que funciona en
cloroplastos y genera también IPP.
Figura 3.12: Estructura molecular del escualeno
El isopentenil bifosfato y su isómero dimetilalil difosfato (DMAPP) son los
precursores activados en la biosíntesis de terpenos en reacciones de condensación
catalizadas por prenil transferasas para dar lugar a pernil bifosfatos como geranil
difosfato (GPP), precursor de monoterpenos, farnesil difosfato (FPP) precursor de
sesquiterpenos y geranilgeranil difosfato (GGPP) precursor de diterpenos (figura 3.13).
40
Figura 3.13: Rutas biosintéticas de los terpenos
41
El grupo de los terpenos incluye hormonas (giberelinas y ácido abscísico),
pigmentos carotenoides (carotenos y xantofilas), esteroles (ergosterol, sitosterol,
colesterol), derivados de los esteroles (glicósidos cardiacos), latex y aceites esenciales
(proporcionan el olor y el sabor característico de las plantas). Aunque las citoquininas y
las clorofilas no son terpenos, contienen en su estructura una cadena lateral que es un
terpeno. A la vista de esta variedad de compuestos, es evidente que muchos terpenos
tienen un importante valor fisiológico y comercial.
Muchos terpenoides son comercialmente interesantes por su uso como aromas
y fragancias en alimentación y cosmética, o por su importancia en la calidad de
productos agrícolas. Otros compuestos terpenoides tienen importancia medicinal por sus
propiedades anticarcinogénicas, antiulcerosas, antimalariales, antimicrobianas, etc.
Muchas plantas (limón, menta, eucalipto o tomillo) producen mezclas de alcoholes,
aldehídos, cetonas y terpenoides denominadas aceites esenciales, responsables de los
olores y sabores característicos de estas plantas, algunos de los cuales actúan como
repelentes de insectos o insecticidas.
Los terpenos que se encuentran en los aceites esenciales son generalmente
monoterpenos, como el limoneno y el mentol, principales monoterpenos constituyentes
de los aceites de limón y menta, respectivamente. Por otra parte, la resina de ciertas
coníferas contiene monoterpenos que actúan como insecticidas, es el caso de los
metabolitos pineno y piretrinas. En la figura 3.14, se representan estructuras
moleculares de distintos terpenos presentes en las plantas.
3.7.2 Compuestos fenólicos
Los biofenoles son un grupo de sustancias químicas que se encuentran en las
plantas y se caracterizan por la presencia de más de un grupo fenólico por molécula. Las
investigaciones sugieren que los polifenoles son antioxidantes naturales que incluyen a
los fenoles ácidos y flavonoides. En términos generales, los fenoles ácidos se
caracterizan por tener un anillo aromático central como en el caso del ácido cinámico y
otros derivados (Mattila and Kumpulainen, 2002).
42
Figura 3.14: Estructura molecular de algunos terpenos presentes en las plantas
Existen muchas familias de polifenoles presentes en los aceites vírgenes,
dentro de los más citados se encuentran los ácidos fenólicos como el ácido cafeico, el
ácido clorogénico, el ácido ferulico, el ácido cumarico y ácido galico (Slavin et al.
(2009), Haiyan et al.2007; Kanu et al. 2007; Milner J.A., 2004); catequinas y
procianidinas o hidroxitirosol y sus derivados presentes en el aceite de oliva virgen En
cuánto a los fenólicos complejos, las cantidades mas importantes corresponden a las
formas dialdehídicas del ácido elenólico unido a hidroxitirosol o al tirosol (3,4-
DHPEA_EDA y p-HPEA_EDA), oleuropeína, ligstrósido, el pinorresinol y el
acetoxipinorresinol, presente en los aceites de oliva (Owen et al., 2000).
Existe una gran variedad de fenoles ácidos distribuidos en productos de origen
vegetal con efectos beneficiosos a la salud. Ellos pueden reducir el riesgo de
enfermedades cardiovasculares y desarrollo de tumores y cáncer (Arts and Hollman,
2005). Los fenoles ácidos como los ácidos: cumarico, cafeíco y ferúlico, inhiben la
actividad de agentes mutágenos, estimulan la actividad de la enzima fenolsulfotransferas
implicada en la destoxificación de compuestos metabólicos y poseen actividad
bactericida ((Milner J.A., 2004; Krizkova et al., 2000; Puupponen-Pimiä, 2001).
Los biofenoles presentes en los aceite vírgenes, específicamente los contenidos
en el aceite de oliva son los co-responsables de la reducción de riesgo de enfermedades
43
cardiovasculares, asociado a la composición y efecto antioxidante del perfil lipídico, lo
que constituye una fuente de protección contra el daño oxidativo.
El daño por el estrés oxidativo es el desequilibrio entre los compuestos
oxidantes y antioxidantes en el organismo. Los compuestos oxidantes, llamados
“radicales libres” se compensan con los antioxidantes, y por eso tienen un papel
fundamental aquellos que nos proporciona la dieta. Los polifenoles son sustancias de
origen vegetal que están presentes en el aceite virgen de oliva y otras fuentes de
semillas. Su estructura química les confiere extraordinarias características antioxidantes,
atrapando a los radicales libres. Estos radicales libres son sustancias que tienen un
electrón no apareado que busca el equilibrio atrapando el electrón que le falta de otras
sustancias y así oxidándolas. Si hay más compuestos oxidantes que antioxidantes (estrés
oxidativo), estos contribuyen al desarrollo de enfermedades como el cáncer, la
arteriosclerosis, envejecimiento y proceso neurodegenerativos como la enfermedad del
alzheimer (Valente et al., 2009). La oxidación de las lipoproteínas de baja densidad
(LDL) o llamado popularmente colesterol malo, es por ejemplo un primer paso en el
desarrollo de arterosclerosis y enfermedades coronarias (Codoceo y Muñoz, 1999).
Existen dos rutas básicas implicadas en la biosíntesis de compuestos fenólicos:
la ruta del ácido siquímico y la ruta del ácido malónico. La ruta del ácido malónico es
una fuente importante de fenoles en hongos y bacterias, pero es poco empleada en
plantas superiores. La ruta del ácido siquímico es responsable de la biosíntesis de la
mayoría de los compuestos fenólicos de plantas. A partir de eritrosa-4-P y de ácido
fosfoenolpirúvico se inicia una secuencia de reacciones que conduce a la síntesis de
ácido siquímico y derivados de éste, aminoácidos aromáticos (fenilalanina, triptófano y
tirosina). La mayoría de los compuestos fenólicos derivan de la fenilalanina. Esta ruta
está presente en plantas, hongos y bacterias, pero no en animales. La fenilalanina y el
triptófano se encuentran entre los aminoácidos esenciales para los animales que se
incorporan en la dieta. La tirosina no es esencial en el sentido de que los animales
pueden sintetizarla por hidroxilación de fenilalanina.
La enzima fenilalanina amonio lipasa (PAL) cataliza la formación de ácido
cinámico por eliminación de una molécula de amonio de la fenilalanina. Esta enzima
está situada en un punto de ramificación entre el metabolismo primario y secundario por
lo que la reacción que cataliza es una importante etapa reguladora en la formación de
44
muchos compuestos fenólicos. Las reacciones posteriores a la catalizada por PAL son
básicamente adiciones de más grupos hidroxilo y otros sustituyentes. Los ácidos trans-
cinámico y p-cumárico se metabolizan para formar ácido ferúlico y ácido caféico (figura
3.15) cuya principal función es ser precursores de otros derivados más complejos:
cumarinas, lignina, taninos, flavonoides e isoflavonoides.
Figura 3.15: Estructura química de los ácidos cafeico y ferúlico.
Los ácidos cinámico y cumárico, así como sus derivados, son compuestos
fenólicos simples llamados fenilpropanoides por contener un anillo de benceno (C6) y
una cadena lateral de tres carbonos (C3). Las cumarinas son una amplia familia de
lactonas, más de 1500 identificadas en más de 800 especies de plantas, que actúan como
agentes antimicrobianos y como inhibidores de germinación.
Entre los compuestos fenólicos también se encuentran los derivados del ácido
benzoico que tienen un esqueleto formado por fenilpropanoides que han perdido un
fragmento de dos carbonos de la cadena lateral. Ejemplos de estos derivados son la
vainillina y el ácido salicílico que actúa como regulador del crecimiento vegetal,
implicado en la resistencia de la planta frente a patógenos.
3.7.2.1Flavonoides
Los flavonoides son compuestos fenólicos de la familia de los fitoquímicos,
derivados de los vegetales y con potencial beneficioso sobre la salud, se encuentran
tanto en estado libre como en estado glicosidado, constituyen el grupo más amplio de
los fenoles naturales. La amplia gama de efectos atribuidos a los flavonoides constituye
la expresión de la funcionalidad de su grupo químico, incluyendo propiedades redox,
mutagénicas, anticarcinogénicas, y citotóxicas (Young y col., 2006; Middleton y col,
45
2000). Son las sustancias vegetales responsables de los colores: rojos, azules, amarillo y
otros de flores y hojas.
Los flavonoides son metabolitos secundarios de origen biosintético mixto, son
compuestos de bajo peso molecular que comparten un esqueleto común de
difenilpiranos (C6-C3-C6), compuesto por dos anillos de fenilos (A y B) ligados a
través de un anillo C de pirano (heterocíclico) (Figura 3.16). El anillo A (meta-
oxigenado) proviene de la ruta de la malonilcoenzima A y el anillo B (orto-oxigenado)
y la cadena C3 proviene de la ruta del ácido shikímico. Un tricétido se cicliza y se
condensa con una molécula de ácido p-cumárico. La enolización del ciclo proveniente
de la ruta de la malonilCoA dá origen al anillo aromático A: en las chalconas y
flavanonas; estas a su vez son las precursoras de los demás clases de flavonoides (figura
3.17) (Amarowicz y col. 2009; Schijlen y col., 2004).
Figura 3.16: Estructura básica de una molécula de flavonoides.
Los flavonoides se sintetizan en las plantas y participan en la fase dependiente
de luz de la fotosíntesis, durante la cual catalizan el transporte de electrones. Su
formación tiene lugar a partir de los aminoácidos aromáticos fenilalanina y tirosina y
también de unidades de acetato. La fenilalanina y la tirosina dan lugar al ácido cinámico
y al ácido parahidroxicinámico, que al condensarse con unidades de acetato, originan la
estructura cinamol de los flavonoides. Posteriormente se forman los derivados
glicosilados o sulfatados (Matínez-Flores y col, 2002).
La actividad de los flavonoides como antioxidantes depende de las
propiedades redox de sus grupos hidroxifenólicos y de la relación estructural entre las
diferentes partes de la estructura química (Rong y Zeyuan, 2004). Esta estructura básica
permite una multitud de patrones de sustitución y variaciones en el anillo C. En función
de sus características estructurales se pueden clasificar en:
46
OH
O
O
O
O
O
Chalcona Aurona
Chalcona isomerasa
Flavanona
2-hidroxiisofavona
Enzimas
O
O
O
O
Flavanona
O
O
Flavanona-3-hidroxilasa
OH
O
OH
Flavanona-4-reductasa
Flavanolsintetasa
O
O
OH
Dihidroflavonol
Dihidroflavonol4-reductasa
Flavan-4-ol
O
OH
OH
Flavan-3,4-diol
Leucoantocianidina4-reductasa
O
OH
Flavan-3-ol
O
3-Deoxiantocianidina
Antocianidina sintetasa
O
OH
O
O
Glu
Antocianina-3-O-glucósidoAntocianidina
O
OH
O
OH
Proantocianidina
Figura 3.17: Biosíntesis de flavonoides
47
Flavanonas y flavonoles: presentan un anillo heterocíclico saturado con dos
centros quirales C2 y C3, las de origen vegetal son moléculas de configuración 2S lo
que dispone al anillo B una conformación ecuatorial. Pueden presentarse como
glicósido (hesperidina y aervanona) y como agliconas (hesperetina y naringenina).
Flavonas: poseen un grupo carbonilo en posición 4 del anillo C y carecen del
grupo hidroxilo en posición C3. En este grupo se encuentran la apigenina y la luteolina.
Flavonoles: representada principalmente por la quercetina, el kaemferol y
la rutina, poseen un grupo carbonilo en posición 4 del anillo C y carecen del grupo
hidroxilo en posición C3.
Isoflavonoides: Están distribuidos en pocas familias, principalmente en las
Leguminosas. Estructuralmente se les puede dividir en isoflavonoles e isoflavonas. Las
isoflavonoles son más abundantes y las más comunes son: daizeína, genisteína,
formononetina y biochanina-A. Las isoflavonas son más escasas que las anteriores y
contienen generalmente una o más unidades de prenilo.
Antocianinas: Son glicósidos de polihidroxiflavilio, en los cuales la unión
glicosídica está principalmente en C3 unido a un grupo –OH, pero además poseen un
doble enlace entre los carbonos 3 y 4 del anillo C. Constituyen los pigmentos
principales de las flores y hojas.
A los flavonoles y las flavononas se unen a azucares, preferentemente en la
posición C3 y con menor frecuencia al C7 del anillo A, de forma que estos compuesto
se encuentran comúnmente como O-glicósidos, siendo la D-glucosa el residuo azúcar
mas frecuente. Otros residuos de azucares son la D-galactosa, la L-ramosa, la L-
arabinosa., así como el ácido D-glucurónico. La parte sin azucares de la molécula
flavonoide se llama aglicona. Los glicósidos son mas solubles en agua y menos
reactivos frente a radicales libres que su aglicona o flavonoides respectivo (Martínez-
Flores y col., 2002).
48
3.7.3 Pigmentos
Los pigmentos vegetales se pueden clasificar en cuatro grandes grupos, dos
liposolubles: clorofilas y carotenoides, y dos hidrosolubles: las betalaínas y los
flavonoides. Las Clorofilas son compuestos del tipo tetrapirrol, al mismo grupo
pertenecen las ficocianinas y las ficoeritrinas (pigmentos accesorios en algas azules y
rojas). Constan de cuatro anillos de pirrol unidos por medio de puentes de metilo (--
CH=) lo que constituye una porfirina. El tetrapirrol es el cuerpo básico de las porfirinas,
dentro de las cuales se incluyen además de las clorofilas, las hemoglobinas y los
citocromos. La característica cromófora de la clorofila se debe justamente al sistema de
dobles enlaces conjugados generados por la unión de los anillos de pirrol mediante los
grupos metilo. En el centro del sistema de anillos se halla un átomo metálico, para las
clorofilas es el magnesio. Kishimoto y col, (2004), señal que las clorofilas son
consideras compuestos indispensables para la vida, fundamentalmente debido a las
funciones que llevan a cabo en relación con la fotosíntesis (captación de luz,
fotoprotección, disipación de excesos de energía, desactivación de oxígeno singlete.
La familia de los carotenoides incluye dos tipos distintos de moléculas. Un
tipo, los carotenos, se clasifican químicamente como tetraterpenos. Este tipo de
carotenoides se puede dividir a su vez en provitamínicos (alfa, beta y gamma carotenos)
y los no provitamínicos (licopeno, fitoeno y fitoflueno). El segundo tipo de
carotenoides, las xantófilas, comprende los compuestos químicos conocidos como
xantófilas u oxicarotenoides, son alcoholes carotenoides y cetocarotenoides. En esta
segunda categoría están incluidas las moléculas criptoxantina, luteína, zeaxantina,
cantaxantina, capsantina, equinenona y astaxantina.
Los carotenoides son compuestos con sistema de dobles enlaces conjugados,
están formados exclusivamente por átomos de carbono ocho unidades isoprenoides
unidas de forma que la secuencia se invierte en el centro de la molécula, es decir la
unidad de dichas unidades es cabeza-cola, excepto en el centro de la molécula donde es
cabeza-cabeza. Debido a ello, los dos grupos metilo centrales de la cadena polienica
están separadas por seis átomos de carbono mientras que el resto están separados por
cinco (Melendez-Martínez y col, 2007). En general consisten de una cadena larga de
49
hidrocarburo, por esto son compuestos insolubles en agua, pero sí en solventes
orgánicos. Se dividen en Carotenos que son hidrocarburos insaturados y en Xantofilas
que son derivados oxigenados de los anteriores. Los carotenos son compuestos
liposolubles fuertemente coloreados (rojos, anaranjados, amarillos) en formato de α-
caroteno, β-caroteno y γ-caroteno, presentes en vegetales como, la zanahoria, la
calabaza etc.
Los β -carotenos son considerados pro-Vitaminas porque se pueden convertir
en Vitamina A activas. La Vitamina A sirve para varias funciones biológicas, entre las
que se incluye la participación en la síntesis de ciertas glico-proteínas. Los carotenos
también son efectivos antirradicalarios por sus propiedades antioxidantes. El
betacaroteno, al igual que los cientos de antioxidantes que existen en los alimentos,
neutraliza los temidos radicales libres, responsable del envejecimiento. Pero, además,
posee funciones específicas que lo diferencian del resto: en primer lugar, es pro
vitamina A; es decir, tiene la capacidad de convertirse en vitamina A cuando ésta falta
en el organismo; además, son beneficiosos en la prevención de ciertos tipos de cáncer,
trastornos oculares y vasculares (Russell R, 2002, Trumbo y Ellwood KC, 2006).
Asimismo; las clorofilas y los caratenoides no solo son responsables del color
de hojas, frutas y hortalizas, sino que desempeñan un papel importante en el
mantenimiento de la calidad de los aceites comestibles, principalmente por su acción en
la desactivación de los oxígenos singletes durante el mecanismo de la autooxidación
(Perry y Col. 2005, Psomiadou y col. 2000a).
3.7.4 Componentes volátiles
El flavor y aroma de los aceites vegetales son generados por una serie de
compuestos volátiles que presentan las características de poseer una masa molecular
relativamente baja, moléculas de carácter polar, liposolubles y estar presente en
concentraciones extremadamente baja.
Ciertos compuestos volátiles presentes en el perfil aromático del aceite de
oliva virgen proceden de la estructura ramificada de aminoácidos, como la valina e
isoleucina, generando respectivamente los aldehidos ramificados; 2-metilpropanal, 3-
50
metilbutanal y 2- metilbutanal a través de una serie de transformaciones bioquímicas
para da lugar por medio de enzimas a la formación de aldehídos, alcoholes y ésteres de
seis átomos de carbono (C6), además de diversos compuestos carbonílicos de cinco
átomos de carbono (C5), que son los principales responsables de las notas sensoriales
verdes y frutados del aceite de oliva virgen (Sánchez y col, 2000).
En los aceites vírgenes de semillas se han detectado compuestos orgánicos
saturados, insaturados, aromáticos e hidrocarburos terpénicos, así como también
alcoholes, aldehídos, esteres y éteres (Cert y Col. 2000).
El desarrollo de componentes volátiles está favorecido por la actividad
enzimática y la calidad de la materia prima, por lo que es necesario proceder con
cuidado durante y después de la cosecha de frutos y semillas oleaginosas. La humedad
de las semillas durante el almacenamiento influyen en gran medida en la calidad del
aceite extraído; semillas con contenidos elevados de humedad favorecen el desarrollo y
crecimiento de microorganismos, lo que produce elevados niveles de ácidos grasos
libres y características organolépticas pobres o desagradables.
Las relaciones existentes entre la concentración de compuestos volátiles
presente en un aceite vegetal con los atributos sensoriales percibidos en el mismo aceite
fueron introducidos por el COI (Consejo Oleico Internacional) en 1987, incorporándose
posteriormente en el reglamento de la Comunidad Europea (CEE) 2568/91 y CE
640/2008, con el propósito de clasificar los aceites de oliva en función de la intensidad
de defectos y atributos positivos en diversas categorías comerciales: virgen extra,
virgen, virgen corriente y virgen lampante. El reglamento especifica en detalle el
procedimiento a seguir en la selección y entrenamiento de jueces, las normas y
condiciones necesarias para el ensayo sensorial y la aplicación de una escala
estructurada de 0 a 5 puntos, ó no estructurada de 0 a 10 puntos. En las escalas el cero
indica la ausencia total y el 5 ó 10 la percepción extrema o saturación del atributo.
El color es una de las características sensoriales más importante a considerar
en la mayoría de los productos alimenticios; sin embargo la normativa aplicada en el
reglamento CE nº 640/2008 para aceite de oliva, no considera éste atributo sensorial.
51
3.8 Propiedades organolépticas de aceites vegetales
En los actuales mercados, la búsqueda de la excelencia y la calidad se
convierten en metas fundamentales para los productores de alimentos (Parrilla Corzas,
2002). En la producción de alimentos cada día se tiene más en cuenta la satisfacción del
cliente; así el concepto de calidad ha evolucionado desde ser "una adaptación a las
especificaciones internas" a "la capacidad de una organización de satisfacer las
necesidades, explícitas e implícitas, que el cliente demande" (Ferratto, 2003).
Normalmente, el consumidor tiene gustos muy definidos y asocia
determinados caracteres a la calidad o satisfacción que produce un alimento, por lo que
espera encontrarlos cuando lo adquiere y consume. La dificultad radica en que los
gustos acostumbran ser muy personales, aunque los factores culturales pueden marcar
tendencias. La evaluación sensorial es el análisis de los alimentos u otros materiales por
medio de los sentidos. La misma incluye distintas etapas como son la definición del
problema, la preparación de las pruebas, la ejecución de las pruebas y la interpretación
de los resultados.
Los atributos sensoriales que se perciben en un alimento que son
determinantes de la calidad y preferencia de los consumidores son el color, la
apariencia, textura forma, viscosidad, sensaciones táctiles y kinestésicas, el olor y el
sabor, además de sensaciones quimioestésicas como una respuesta combinada de la
sensación cutánea, térmica y de los estímulos dolorosos producidos por determinadas
sustancias químicas irritantes (Angesroa 2000a).
El conjunto de sensaciones olfativas y gustativas de un alimento,
complementadas por las sensaciones táctiles y kinestésicas percibidas por los receptores
táctiles y olfativos alojados en la boca, recibe la denominación de “flavor” (Reineccius
1993). En los aceites vegetales comestible, los compuestos volátiles se han relacionado
principalmente con las notas sensoriales olfativas percibidas tanto por vía nasal directa
como por vía retronasal, por lo que son los responsables del aroma global que se aprecia
en estos productos.
52
En estudios de consumidores y usos de aceites comestibles se desprende que
dos tipos de aceite son usados, el primero es el aceite refinado, que es muy versátil y
con muchas aplicaciones en la cocina debido a su sabor neutro y estabilidad a altas
temperaturas. Al contrario los aceites vírgenes que por sus sabores típicos y colores
intensos son usados para aderezos de alimentos y ensaladas.Las características del
flavor están directamente relacionadas con el valor del aceite para el consumidor y
determinan el éxito o fracaso del producto sobre el mercado, por lo que es necesario
evaluar las cualidades sensoriales de aceites vírgenes (Brühl y Matthäus, 2008).
La intensidad de los atributos sensoriales positivos (frutado, amargo y picante)
y negativos (atrojado/borras, moho-humedad, avinado-avinagrado, ácido-agrio y otros)
en distintos aceites de oliva virgen, han sido objeto de estudios en numerosas
investigaciones.
En estudios de análisis sensorial para aceites vírgenes de semillas de girasol;
Rab y Matthäus (2008); evaluaron descriptores en atributos típicos y atípicos como
determinantes de la calidad organoléptica del aceite, asimismo Brühl y Matthäus (2008),
en la evaluación sensorial del aceite virgen de colza; señala como atributos útiles para
caracterizar sensorialmente el aceite: aroma que recuerda a la semilla, a nueces, a
madera, sabores astringente, amargos y picantes y otros atributos que describen notas
sensoriales desagradables como rancio, moho, atrojado y borras, los cuales son
determinantes de la calidad y aceptabilidad del aceite por parte de los consumidores.
La definición de descriptores en la caracterización sensorial de un aceite
virgen de semillas es de suma importancia para la uniformidad, reproducibilidad y
confiabilidad de los resultados. Una de las principales metas perseguidas por el análisis
sensorial de alimentos es el desarrollo de una metodología, idealmente objetiva, para la
determinación de parámetros organolépticos en los alimentos. Hasta la fecha, y pese a
numerosos intentos, el hombre no ha conseguido crear un instrumento que sustituya al
análisis sensorial. Dicho instrumento debería englobar todos los métodos analíticos
encaminados a evaluar el aspecto exterior, el sabor y el aroma de nuestros alimentos.
En este sentido, se han desarrollado las narices y lenguas electrónicas basándose en una
combinación muy potente de sensores sensibles y un software sofisticado. Operando de
una manera análoga ha como lo harían los humanos para percibir los sabores y olores,
53
tales equipos están proporcionando soluciones al problema de mediciones fiables del
sabor y olor. Sin embargo los equipos de nariz electrónica únicamente miden los
compuestos químicos volátiles que constituyen el olor de una muestra. La percepción
humana abarca más que solamente el olor y el aroma, incluye el gusto, color, textura,
sensación en el paladar e incluso sonido. Para complementar a la nariz electrónica se ha
desarrollado la lengua electrónica que mide los componentes no volátiles cubriendo el
aroma y el sabor (Tze Tsung Tan y Schmitt V. 2001).
3.9 Propiedades Antioxidantes de los componentes menores de aceites vegetales vírgenes.
La actividad antioxidante de los tocoferoles, polifenoles y otros compuestos
de los aceites vegetales, presenta un creciente interés desde que fueron relacionados con
su carácter protector frente a enfermedades degenerativas crónicas como enfermedades
coronarias, complicaciones cardiovasculares, algunos tipos de cáncer y estrés oxidativo
(Varela, 2009); además de su contribución a la reducción de la peroxidación lipídica
(Wagner y col. 2001) y actividad antihipertensiva (Perona y col. 2004).
Los radicales libres son especies químicas que poseen uno o más electrones
desapareados, por lo que son muy inestables y reaccionan rápidamente con otras
moléculas. Los radicales libres se pueden formar por la acción del ozono, los pesticidas,
las reacciones fotoquímicas, las radiaciones ionizantes o el estrés (Tur, 2004). Los
antioxidantes son moléculas capaces de bloquear el inicio de la cadena de reacciones de
oxidación causadas por los radicales libres inhibiendo su capacidad oxidante (Young y
Woodside, 2001). La teoría de envejecimiento por radicales libres sostiene que la causa
del envejecimiento celular es debida a la producción de radicales libres cerca de las
mitocondrias, con la consecuente lesión del ADN mitocondrial y la pérdida de la
capacidad de regeneración (Mayne, 2003).
Las dietas abundantes en productos naturales que poseen elevadas
concentraciones de antioxidantes, favorecen la salud en general y contribuyen a reducir
los efectos del envejecimiento al aumentar los niveles de compuestos antioxidantes en el
organismo (Kiefer y col. 2004). En cuanto a los aceites vegetales; entre los principales
54
compuestos antioxidantes se encuentran los tocoferoles y tocotrienoles, los carotenoides
y los compuestos fenólicos.
Los polifenoles presentes en los aceite vírgenes, específicamente los
contenidos en el aceite de oliva son los co-responsables de la reducción de riesgo de
enfermedades cardiovasculares, asociado a la composición y efecto antioxidante del
perfil lipídico, lo que constituye una fuente de protección contra el daño oxidativo
(Varela, 2009). Los tocoferoles y tocotrienoles, actúan coordinados con otras moléculas
y enzimas para la defensa de las células (especialmente glóbulos rojos, células
musculares y células nerviosas) frente a los efectos nocivos producidos por los radicales
libres, considerados hoy día importantes antioxidantes con potenciales beneficiosos a la
salud (Sayago y col. 2007).
El creciente interés en los flavonoides se debe a la apreciación de su amplia
actividad farmacológica. Pueden unirse a los polímeros biológicos, tales como enzimas,
transportadores de hormonas, y ADN; acomplejar iones metálicos como Fe (II), Cu (II)
o Zn (II), también pueden catalizar el transporte de electrones y depurar radicales
libres. Debido a este hecho se han descrito efectos protectores en patologías tales como
diabetes mellitus, cáncer, cardiopatías, infecciones víricas, úlcera estomacal y
duodenales inflamaciones. Otras actividades que merecen ser destacadas son sus
acciones antivirales y antialérgicas, así como sus propiedades antitrombótica y
antiinflamatorias.
Los flavonoides retiran oxígeno reactivo especialmente en forma de aniones
superóxidos, radicales hidroxilos, peróxidos lipídicos o hidroperóxidos. De esta manera
bloquean la acción deletérea de dichas sustancias sobre las células.
3.10 Oxidación de aceites vegetales
La reacción de oxidación es una reacción en cadena, es decir, que una vez
iniciada, continúa acelerándose hasta la oxidación total de las substancias sensibles. Con
la oxidación, aparecen olores y sabores a rancio, se altera el color y la textura, y
desciende el valor nutritivo al perderse algunas vitaminas y ácidos grasos
55
poliinsaturados. Además, los productos formados en la oxidación pueden llegar a ser
nocivos para la salud.
Los aceites vegetales provenientes de semillas son muy susceptibles al
deterioro por oxidación debido a que la mayoría de ellos presentan una composición en
ácidos grasos insaturados, por lo que su vida útil en anaquel se reduce. La principal
causa de oxidación en las semillas es la oxidación enzimática. En las semillas
oleaginosas crudas existe una notable cantidad de lipasas activas, cuya misión
fisiológica es la digestión de las grasas durante de germinación (Frankel, 1998).
Se conoce un gran número de lipasas cuyas especificaciones son muy variadas
tanto respecto a los glicéridos como respecto a la posición que hidrolizan o al ácido que
separan preferentemente. Las enzimas existentes en las semillas y frutos oleaginosos
son mezclas complejas de especificidad múltiple, que producen la hidrólisis total de los
glicéridos. Al respecto, se menciona que las lipasas hidrolizan solamente los acil-lípidos
emulsificados y son muy activas en la interfase agua/lípido de las micelas lipídicas.
Estas enzimas catalizan las hidrólisis de los triglicéridos dando ácidos grasos y glicerol.
Los ácidos grasos poliinsaturado, presentes en los alimentos, pueden oxidarse
a hidroperóxidos mediante reacciones de oxigenación catalizadas por una lipoxigenasa,
por fotooxidación o por autooxidación química. La lipoxidasa, cataliza la oxidación de
los lípidos principalmente insaturados. Las peroxidasas transfieren de los peróxidos a un
sustrato oxidable. Los peróxidos formados por las lipoxidasas son muy buenos
suministradores de oxigeno en reacciones catalizadas por peroxidasas y pueden servir
incluso para oxidar nuevas moléculas de ácidos grasos insaturados, siendo, por lo tanto,
una nueva fuente de oxidación.
La oxidación de los lípidos, en alimentos, se debe a la reacción del oxigeno
con los lípidos insaturados por dos vías: la autooxidación y la oxidación
fotosensibilizada.
La autooxidación es una reacción en cadena de radicales libres que consta de 3
etapas: (a) la reacción de iniciación da lugar a la formación de radicales libres a partir de
los ácidos grasos poliinsaturados o peróxidos lipídicos, (b) las reacciones de
propagación que se caracterizan por acumulación de peróxidos lipídicos, por la acción
56
de oxigeno gaseoso y la presencia de los radicales libres, y (c) las reacciones de
paralización y terminación en la que los radicales libres se asocian en productos y
componentes no radicales, dando origen a la descomposición de peróxidos en aldehídos,
cetonas, alcohol, éter, hidrocarburos, ácidos grasos mas cortos, epóxidos etc., estos
compuestos son llamados productos secundarios de oxidación y son los responsables
del desarrollo de sabores y aromas desagradables, conocido como enrranciamiento
oxidativo.
Algunos aceites y alimentos grasos resisten esta modificación en un amplio
grado mientras que otras son más susceptibles dependiendo del grado de instauración,
de la presencia de agentes antioxidantes y otros factores como la presencia de luz por
ejemplo que acelera la oxidación.
Los peróxidos son en general compuestos tóxicos. Los hidroperoxidos del
acido linoleico son de los peróxidos mas tóxicos que se producen en las alteraciones de
las grasas, en general, alteran las vitaminas y la hemoglobina, inhiben algunas enzimas,
oxidan los grupos –SH y pueden ejercer una acción mutagénica, también pueden
producir lesiones patológicas en el aparato digestivo y se creen que sensibilizan la
acción de ciertos agentes cancerigenos (Sayago y col, 2007).
Para prevenir o detener las reacciones de oxidación en aceites y grasas
vegetales se hace uso de antioxidantes, los cuales pueden actuar por medio de diferentes
mecanismos:
1) Deteniendo la reacción en cadena de oxidación de las grasas.
2) Eliminando el oxígeno atrapado o disuelto en el producto, o el presente en el
espacio que queda sin llenar en los envases, el denominado espacio de cabeza.
3) Eliminando las trazas de ciertos metales, como el cobre o el hierro, que facilitan la
oxidación.
Los que actúan por los dos primeros mecanismos son los antioxidantes
propiamente dichos, mientras que los que actúan de la tercera forma se agrupan en la
denominación legal de "sinérgicos de antioxidantes", o más propiamente de agentes
quelante. Los antioxidantes frenan la reacción de oxidación, pero a costa de destruirse
ellos mismos. El resultado es que la utilización de antioxidantes retrasa la alteración
57
oxidativa del alimento, pero no la evita de una forma definitiva. Otros aditivos
alimentarios (por ejemplo, los sulfitos) tienen una cierta acción antioxidante, además de
la acción primaria para la que específicamente se utilizan.
Se han descritos dos mecanismos por medio de los cuales los antioxidantes
pueden desactivar a los radicales libres (Prior y col. 2005):
a) Mecanismo por transferencia de un hidrógeno (MTP)
Este mecanismo puede ser representado por medio de la siguiente reacción:
La presencia de un radical libre altamente reactivo induce la ruptura homolítica
de un enlace en la molécula del antioxidante. Por lo general esta fractura se produce en
una unión oxigeno – hidrógeno, como resultado ocurre la transferencia de un H� hacia el
radical y la formación de un nuevo radical libre menos reactivo. Este mecanismo se ve
en presencia de moléculas aromáticas y de otras moléculas que posean un elevado grado
de conjugación, ya que los dobles enlaces alternos permiten la deslocalización del
electrón no compartido y, como resultado el radical formado es más estable. En este
caso, las medidas de capacidad antioxidante se basan en cinéticas competitivas, en las
cuales se mide la rapidez con la cual diversas moléculas reaccionan con el radical libre.
b) Mecanismo por transferencia simple de un electrón (MTE)
El mecanismo se fundamenta en la capacidad del antioxidante para ceder un
electrón y con ello reducir sustancias tales como radicales libres, carbonilos, iones
metálicos, etc. Una secuencia de reacciones característica de este tipo de mecanismo es
la siguiente:
R� + AOH � R‾ + AOH�+ (1)
58
AOH�+ + H2O � AO� + H3O+ (2)
R‾ + H3O+ � RH + H2O (3)
En este caso, el antioxidante cede un electrón al radical libre, por lo que el
potencial de ionización de la molécula es muy importante para establecer la factibilidad
de que el proceso ocurra. Como resultado se neutraliza al radical y se forma una especie
altamente inestable (AOH�+) que cede un protón a la molécula de agua para producir un
radical libre, que se estabilizará por los efectos inductivos o resonantes asociados a su
estructura molecular. La medición de la capacidad antioxidante se basa por lo tanto, en
el poder reductor que exhiba el compuesto.
3.11 Fundamentos químicos de algunos métodos para determinar la capacidad antioxidante. Método del radical 2,2-Difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH)
El radical DPPH (figura 3.18) es uno de los pocos radicales orgánicos estables,
exhibe un fuerte color azul y esta disponible comercialmente, por lo que no es necesario
sintetizarlo durante la determinación de la actividad antioxidante. El método se
fundamenta en reacciones de transferencia de electrones, mientras que las reacciones
por transferencia de hidrógeno se consideran marginales. En el ensayo se hace uso de la
capacidad de los antioxidantes para reducir al radical, pudiendo medirse de dos formas,
ya sea a través de la Resonancia de Espín Electrónico o de la disminución de la
absorbancia del radical a 515 nm. Esto último representa una ventaja ya que sólo se
requiere de un espectrofotómetro.
Figura 3.18: Radical 2,2-Difenil-1-Picrilhidrazilo (DPPH)
La actividad antioxidante de un compuesto se determina por medio de la
concentración necesaria para reducir en un 50 % la concentración inicial de los radicales
59
DPPH. El principal problema que se ha señalado para la interpretación de los resultados
obtenidos por esta prueba se ha asociado con los problemas estéricos que presenta la
reacción de los antioxidantes con el radical, por ejemplo, moleculas pequeñas que tienen
una mayor accesibilidad al radical pueden presentar actividades antioxidantes mayores
que aquellas otras que por ser de mayores dimensiones tienen más dificultades para
reaccionar con el radical.
Método de Folin-Coicalteu
Este método ha sido utilizado principalmente en la determinación de la
concentración total de compuestos fenólicos en muestras de diversos orígenes; sin
embargo, se ha planteado la controversia con respecto a que si lo que se cuantifica son
solo los fenoles o además se incluyen a todas aquellas sustancias que pueden actuar
como agentes reductores o como ligando de iones metálicos (Vinson y col. 2001,
Somogyi y col. 2007).
Químicamente el método se basa en la reacción entre los fenoles y el
heteropolianión molibdotungstofosfórico que es específico para la reducción de los
compuestos fenólicos
3H2O - P2O5 - 13WO3 - 5MoO3 - 10H2O
Mo(VI) (amarillo) + e- � Mo(V) (azul)
Como resultado se produce un complejo en disolución de fuerte color azul,
cuya longitud de máxima absorción se produce en 765 nm. El procedimiento tiene la
ventaja de su simplicidad; aun cuando puede verse afectado por la presencia de
interferencias tales como azúcares, aminas aromáticas, dióxido de azufre, ácido
ascórbico y en general, cualquier sustancia con propiedades reductoras.
3.12 Métodos para determinar el progreso de la oxidación y estabilidad oxidativa de un aceite vegetal
Un aspecto importante a considerar para el uso de los aceites vírgenes se
relaciona con su estabilidad frente a las reacciones lipídicas de oxidación, lo que puede
60
deteriorar su calidad. La presencia de antioxidantes naturales puede contribuir a la
estabilidad oxidativa; no obstante, también es posible la presencia de sustancias con
efectos prooxidantes, por lo que se hace necesaria la estabilidad frente a procesos
acelerados de oxidación, así como por medio de pruebas en las que se evalúe la
capacidad para inactivar los radicales libres responsables de la iniciación de las
reacciones de oxidación.
La estabilidad oxidativa se define como la resistencia de una matriz lipídica a
la oxidación por efecto de la temperatura, luz, oxígeno, presencia de metales etc., lo que
genera el deterioro de un aceite o grasa en un período de tiempo razonablemente corto
(Krankel 1998). Las predicciones de vida útil en anaquel de aceites vegetales vírgenes
o refinados que hayan sido sometidos a oxidación acelerada, han sido tema de estudio
de muchas investigaciones (Farhoosh R. 2007a, Tan y col. 2001, Coppin y col. 2001).
Dentro de los principales métodos que evalúan la oxidación de un aceite vegetal se
mencionan:
Valor del peróxido (VP)
Éste es el método clásico (PV, AOCS Cd 8b-90) para medir la oxidación de un
aceite, tiene el inconveniente que solo permite apreciar compuestos peroxidados que se
forman en las fases iniciales de la oxidación, motivo por el cual los valores tienden a
disminuir bruscamente si la rancidez se encuentra en un estado muy avanzado por lo
que también tiene poco valor para el aceite de fritura ya que esta prueba es altamente
sensible a las temperaturas y el PV obtenido sería más una indicación del proceso de
enfriamiento y almacenamiento después del calentamiento que de los productos
formados por efecto de la temperatura (Gordon, 2001).
Los peróxidos son radicales inestables formados a partir de los triglicéridos;
un PV elevado es un indicador de que el producto tiene un gran potencial de rancidez y
que puede fallar cuando se encuentre en el anaquel. El método se basa en la capacidad
de los hidroperóxidos para oxidar el yoduro a yodo, los resultados se expresan como
miliequivalentes de oxígeno activo por kilogramo de grasa. El Codex alimentarium
señala como nivel máximo de 20 de PV para aceites vegetales de semillas.
61
Valor de la anisidina (AOCS Cd 18-90).
Los aldehídos son productos de la descomposición de los ácidos grasos
peroxidados. Este valor mide los niveles de aldehídos utilizándolos como un indicador
que determina la cantidad de material peroxidado que ha sido desdoblado dando lugar a
diferentes tipos de compuestos carbonilicos. Conjuntamente con los niveles de peróxido
presentes, el perfil de la degradación pasada y futura, un aceite puede ser mapeado o
graficado especialmente en aceites procesados por segunda vez para reducir el nivel de
los ácidos grasos libres.
Absorbancias de radiaciones en el ultravioleta (K232 y K270)
Durante la autooxidación de los ácidos grasos poliinsaturados se forman
hidroperóxidos que en su estructura contienen dobles enlaces conjugados, los cuales
absorben radiación en torno a una longitud de onda de 232 nm. Estos compuestos
evolucionan con el tiempo dando lugar a otros como las diacetonas o, en el caso de los
hidroperóxidos de ácidos grasos con tres o más dobles enlaces, a sistemas con tres
dobles enlaces conjugados. Estos productos secundarios, procedentes de la degradación
de los hidroperóxidos, tienen la característica de absorber radiación UV entorno a los
270 nm.
En lo referente a las metodologías usualmente empleadas para medir la
estabilidad oxidativa se encuentran:
Método de oxigeno activo (AOM):
Método del oxígeno activo (AOM, AOCS Cd 12-57). Mide la estabilidad de
oxidación. Consiste en hacer burbujear aire a través del aceite que se encuentra a una
temperatura de 97.8°F. Se extraen muestras de aceite a intervalos regulares y se
determina el valor de peróxido (VP). El AOM es expresado en horas y es el período de
tiempo que necesita el VP para alcanzar cierto nivel. El AOM es utilizado como una
característica específica de los aceites. Las horas del AOM tienden a aumentar
juntamente con el grado de saturación o endurecimiento de la muestra. Aunque es un
método popular, está siendo reemplazado por el “Índice de Estabilidad del Aceite”.
62
Método Rancimat:
Índice de estabilidad del aceite (OSI, AOCS Cd 12b-92). Esta es la prueba
automatizada del AOM, mide el grado en el que un aceite se oxida cuando se hace
burbujear aire a través de él. El producto de desdoblamiento, que es el ácido fórmico, es
conducido hacia el agua destilada que se encuentra en una celda. El instrumento
monitorea en forma continua la conductividad eléctrica del agua. En el momento en que
la conductividad aumenta agudamente indica en forma inmediata el momento final de la
prueba. En éste método la estabilidad oxidativa se define como el tiempo (en horas)
necesario para que la reacción de oxidación alcance el punto de inflexión en la
representación grafica de la conductividad vs. Tiempo.
Ensayo de almacenamiento a temperatura ambiente:
Las pruebas de ensayo de almacenamiento a temperatura ambiente permiten
determinar la vida útil de un aceite en anaquel. Son pruebas que requieren de mucho
tiempo para alcanzar el período de inducción, debido a la lentitud del proceso. El
período de inducción es medido como el tiempo necesario para alcanzar un nivel de
rancidez detectable (Frankel, 1998). Alternativamente el tiempo de inducción se
corresponde con el tiempo necesario para que se produzca un cambio brusco en la
velocidad de oxidación.
3.13 Descripción de las semillas oleaginosas estudiadas
Cártamo (Carthamus tinctorius L.)
Es una oleaginosa de la misma familia que el girasol (Asteraceae), es
originaria de la India pero su cultivo se ha extendido por todo el mundo. Son plantas
anuales erectas y ramificadas cuya altura puede variar de 40 cm hasta 2m, sus hojas y en
general toda la planta produce espina, las ramificaciones producen de una a cinco
cabezas florales de 2 a 4 cm de diámetro. Cada cabeza floral produce entre 15 y 30
semillas, las cuales permanecen protegidos luego de la madurez, evitando problema de
desgranado (Sharma, 2009).
63
Originalmente, la planta de cártamo fue cultivada por sus flores para la
elaboración de pigmentos rojos y amarillos para prendas de vestir, actualmente; es una
de las oleaginosas cuyas semillas (figura 3.19) son utilizadas para la producción de
aceite comestible en el mundo, (López Bellido L, 2003) en México, es la principal
oleaginosa cultivada. Existen dos tipos de variedades de cártamo, aquellas que producen
un aceite de alto contenido de monoinsaturados, principalmente oleico y aquellas con
alta concentración de ácidos poliinsaturados principalmente linoleico. Ambos tipos
contienen muy bajo porcentaje de ácidos grasos saturados. El aceite es utilizado para
ensaladas y para la elaboración de margarinas livianas. Desde el punto de vista
industrial, se encuentra dentro de los aceites secantes o semisecantes por lo que se
utiliza en la elaboración de pinturas y otros revestimientos de superficies.
Figura 3.19: semillas de cártamo
Colza o Canola (Brassica napus)
Es una planta de la familia Cruciferae de ciclo anual, con un tallo erecto que
puede alcanzar hasta 1.5 m de altura, hojas lanceoladas, alargadas de color verde
grisáceo, pudiendo medir entre 20 a 30 cm. de largo y 10 a 15 cm. de ancho. Después de
un período vegetativo bastante lento le aparecen las yemas reproductivas sobre el tallo
principal que comienza a alongar. La floración comienza con la apertura de la primera
flor y puede durar entre 25 y 35 días donde simultáneamente se abren flores y se van
formando vainas, que son los frutos. Las flores son de color amarillo intenso, el fruto es
una silicua, de color verde oscuro, de 5 a 7 cm de longitud (Simpson M. 2005).
64
Las semillas son ligeramente ovoides (figura 3.20), de aproximadamente 2 mm
de diámetro, de color verde claro con cambios a verde oscuro hasta llegar a la madurez
totalmente negras con un ligero tono rojizo. Se cultiva en todo el mundo para la
producción de aceite vegetal para consumo humano, para biodiesel y para forraje. Los
principales productores son la unión europea, Canadá, Austria, la China y la India,
según el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, la colza es la tercera
fuente de aceite vegetal, tras la soja y la palma; además segunda en importancia después
de la soja en proteínas a partir de las tortas residuales (López Bellido L, 2003).
Actualmente, las variedades cultivadas son las que se obtienen en los Estados Unidos de
America a través de cruzamientos genéticos, con lo cual se alcanzan reducciones de
acido erúcico y de glucosinolatos de 54% a un 3% de C22:1.
Figura 3.20: Semillas de colza
Sésamo (Sesamum indicum L.)
El sésamo o ajonjolí es una de las plantas cultivadas con mayor información
antigüa en el mundo. Era un cultivo de mucho valor por el aceite producido en
Babilonia y Siria por lo menos hace unos 4,000 años. Hoy en día, India y China son los
productores de ajonjolí mas grandes del mundo, seguidos por Burma, Sudan, México,
Nigeria, Venezuela, Turquía, Uganda y Etiopia.
65
Es una planta de ciclo corto, con un período vegetativo de 3 a 4 meses, es
erecta de crecimiento anual, que puede alcanzar hasta 2 m. de altura, sus hojas son
enteras, opuestas, de 8 a 10 cm. de largo, oblongas o lanceoladas, tanto tallos como
hojas presentan vellosidades mucilaginosas que le dan una sensación fangosa o húmeda,
aunque según la variedad pueden existir tallos y hojas glabros. Las flores son blancas o
ligeramente lila, de forma de campana de 2 a 4 cm de longitud. El fruto es una capsula
que posee cuatro celdas donde se encuentran las semillas, la longitud de los frutos es de
hasta 8 cm y su grosor puede llegar a 1 cm. Las semillas son pequeñas de 2 a 4 mm de
longitud, de color variable entre el blanco cremoso y el negro, con un contenido elevado
de proteína, además de ser rico en metionina, un aminoácido esencial y un elevado
porcentaje de grasa con un contenido equivalente a la mitad del peso de la semilla
López Bellido L, 2003). Actualmente, son una de las semillas oleaginosas mas
utilizadas en la cocina y repostería internacional, sobre todo en la oriental.
Al madurar, las cápsulas se separan, liberando de esta manera las semillas
(figura 3.21), de ahí la frase, "ábrete sésamo". Estas semillas poseen un contenido
promedio de 50% en aceite y 25% proteína son utilizadas en la cocina, manufactura de
confites y otras industrias alimentarias.
Figura 3.21: Semillas de sésamo o ajonjolí
El aceite de las semillas son utilizadas en la cocina y en aceites para ensaladas
y margarinas, y este aceite contiene aproximadamente 47% ácido oleico y 39% ácido
linoleico. El aceite de sésamo y comidas fritas en aceite de ajonjolí tienen una vida de
66
estante bastante larga porque este aceite contiene un antioxidante llamado sesamol
(Suja y col. 2005). El aceite puede ser utilizado en la manufactura de jabones, pinturas,
perfumes, productos farmacéuticos etc. La harina de sésamo, subproducto de la
extracción de aceite de la semilla es un excelente alimento proteico (34 a 50%).
Girasol (Helianthus annus L.)
Dentro de ésta especie existen numerosos tipos o subespecies cultivadas como
plantas ornamentales, oleaginosas y de forrajes. Es originaria de México y oeste de
Estados Unidos. Fue en el siglo XIX cuando comenzó la explotación como cultivo
oleaginoso con fines industriales para la obtención de aceite destinada a la alimentación
humana.
La planta posee un solo tallo, resistente de consistencia semileñosas y maciza
en su interior, siendo cilíndrico y con un diámetro variable de 2 a 6 cm y con una altura
entre 40cm y 2m, en la madurez suele inclinarse en la parte terminal debido al peso de
la inflorescencia. Las hojas son alternas, grandes, trinervadas, largamente pecioladas,
dentadas y de áspera pubescencia tanto en el haz como en el envés. Como inflorescencia
tiene un receptáculo floral o capitulo que puede tener forma plana, cóncava o convexo.
El capítulo es solitario y rotatorio rodeado por brácteas, el número de flores varía entre
700 a 3000 en variedades cultivadas para la producción de aceite.
Las flores externas son estériles y las del interior están formadas por dos
sépalos, una corola en forma de tubo compuesta por cinco pétalos y cinco anteras unidas
a la base del tubo de la corola. El fruto (figura 3.22) es un aquenio de tamaño
comprendido entre 3 y 20 mm de largo y entre 2 y 13 mm de ancho (Alba y Llanos,
1990). El pericarpio es fibroso y duro, adherido a la semilla, por lo que las pipas o
semillas de girasol son un fruto seco, plano, ovalado que en muchos países, se
consumen como aperitivo. Además son fuentes de aceites vegetales comestibles, con
contenidos de hasta un 45% dependiendo de la variedad.
67
Figura 3.22: Semillas de girasol
Soja (Glycine max L.)
Es una planta herbácea de ciclo anual, cuyo centro de origen se sitúa en el
extremo oriente, de altura variable de 40 cm hasta 1,5 m. según la variedad, posee un
tallo erguido, leñosos, pubescente y con ramificaciones por lo que tiene tendencia a
encamarse, aunque existen variedades resistentes al vuelco. Las hojas son alternas
compuestas, excepto las basales que son simples, son trifoliadas con folíolos oval-
lanceoladas que miden de 5 a 10 cm, de color verde claro al oscuro. La parte floral se
encuentran en inflorescencias racemosa axilares en número variable, de color blanco o
violáceas-púrpura según la variedad (López Bellido L, 2003). El fruto es una vaina
dehiscente, de 2 a 7 cm de longitud, que crecen en grupos de dos a cinco y cada uno
contiene de tres a cuatro semillas. Las semillas (figura 3.23), son esféricas, amarillentas.
Aunque puede haber otros tonos como marrón o verde, miden de 3 a 6 mm.
La semilla de soya es rica en proteína y aceites, la proteína de soja se
contempla en los países orientales como una alternativa al consumo de la carne, ya que
presenta un buen balance de aminoácidos esenciales, destacando la lisina y la leucina,
además de un adecuado contenido de flavonoides de tipo flavonas e isoflavonoides
(Calvo Diodora C, 2003). El aceite es rico en ácidos grasos poliinsaturados, con
aproximadamente un 10% de lípidos polares, la lecitina que actualmente es más valiosa
(por unidad de peso) que el propio aceite.
68
Figura 3.23: Semillas de soja
Calabaza (Cucúrbita máxima)
Es una planta anual de tallos rastreros endebles y largos, es originaria de
América, del Perú y en la actualidad se cultiva extensamente en regiones templadas y
subtropicales de todo el mundo. Sus hojas son cordiformes, pentalobuladas de gran
tamaño, las flores son amarillas o anaranjadas y hermafroditas. El fruto es una baya
llamada pepónide, presenta gran variación de forma (polimorfismo), puede ser elongado
o esférico, de color verde opalescente o naranja intenso. La pulpa es de color amarillo-
anaranjado por su alto contenido en betacaroteno, de textura firme y sabor dulce. Su
aroma es característico a su fruto (Izco 1997). La calabaza contiene en su interior
numerosas semillas ovales, convexas, lisas de 2 a 3 cm de longitud (figura 3.24), las
cuales a su vez contienen una pulpa blanca y comestible.
Figura 3.24: Semillas de Calabaza
69
Cañamón (Cannabis sativa L.)
Es una planta anual con tallo erecto y ramas escasas, hojas palmadas,
lanceoladas y de borde aserrado. Flores dioicas masculinas agrupadas en racimos,
mientras que las femeninas se reúnen formando espigas (Murray 2005). Las semillas
son de forma ovoide, de tonos oscuros (figura 3.25), se usan generalmente como
alimentos para pájaros y extracción de aceite para uso medicinal.
Figura3.25: Semillas de Cañamón
Linaza (Linum usitatissimum)
Originaria de Asia y Europa meridional, se ha cultivado extensivamente en
Norte América y se ha aclimatado a Centro y Sur América donde se cultiva en climas
frescos a pequeña escala. Es una planta anual, herbácea de 40 a 80 cm de altura de la
familia de las lináceas. Su tallo es erguido, frágil, ramificado en la parte superior donde
se disponen las hojas en forma alternas, simples y lanceoladas. Las flores de lino son
grandes de color azul-violeta con cinco pétalos y cinco sépalos, el fruto es una capsula
globulosa, dividido en cinco celdas cada una con dos semillas. La semilla es plana y
ovalada con un borde puntiagudo, es un poco más grande que la senilla de sésamo y
mide entre 4 y 6 mm, es de textura tostada y agradable sabor a nuez, pueden variar de
color desde café-oscuro hasta amarillo brillante dependiendo de la cantidad de pigmento
presente en la cubierta seminal (Simpson 2005).
70
Los términos linaza y semillas de lino generalmente se utilizan como
sustitutos; sin embargo en América del norte utilizan el término “linaza” cuando el
producto se utiliza para alimentación humana y el término “semilla de lino” cuando el
producto se utiliza para propósitos industriales. La semilla de linaza (figura 3.26)
contiene aceite, proteínas, albúminas, glucósidos y enzimas y constituye el órgano de la
planta de mayor interés medicinal. El aceite de linaza es rico en ácidos grasos
poliinsaturados, particularmente el alfa linolénico, el cuál es un acido graso esencial y
precursor de la familia de los omegas -3.
Figura 3.26: Semillas de linaza dorada y marrón.
Uva (Vitis vinífera)
Pertenece a la familia de las vitáceae, es originaria de Asia Menor y
ampliamente difundida por todos los países mediterráneos. La planta es de tronco
retorcido llamado cepa, los tallos son leñosos y cortos con vástagos nudosos y flexibles
(sarmientos), a medida que van creciendo se alargan y se lignifican adquiriendo tonos
marrones. Las hojas son alternas, pecioladas, grandes, la mayoría de ellas de forma
acorazonada dividas en tres a siete lóbulos. Las flores se encuentran reunidos en
racimos y panículas, son muy pocas vistosas y presentan una coloración verde-
amarillenta (Ruiz 2001). El fruto es una baya ovalada o redonda dispuesta en racimo, el
color de la piel del fruto es verdoso, amarillento, rojizo o púrpura dependiendo de la
variedad. Las semillas o pepitas (figura 3.27), se encuentran dentro de la pulpa y
difieren según el cultivo, llegando incluso a encontrarse uvas que no las contienen. En
71
las semillas se acumulan los taninos, aceites, vitaminas y antioxidantes que biosintetiza
la planta (Hidalgo 1993).
En cuánto al aceite contenido en las pepitas de uva, destaca el alto contenido
de acido linoleico, seguido del acido oleico, mientras que los ácidos grasos saturados
palmítico y estuárico con cantidades entre 8 y 5% respectivamente (Beveridge et al,
2005)
Figura3.27: Semillas de uva
Piñón (Pinus pinea)
Los piñones son producidos por el pino piñonero, es una conífera de hasta 30
m. de altura de la familia de las pinaceae, es de origen mediterráneo. El árbol es de
forma ancha y extendida, con ramas que tienden a dejar libre la parte inferior del tronco
y a agruparse en densas copas en formas de sombrillas. La corteza que se desprende en
la madurez es gruesa de color pardo anaranjada y muy fisurada. Las hojas son
aciculares, rígidas y punzantes de 10 a 20 cm. de largo y agrupadas de dos en dos, son
de color verde gris en árboles jóvenes y de un color gris azulado en ejemplares mas
maduros. Las flores del pinus se encuentran dispuestas en inflorescencias separadas, las
masculinas son de color amarillo de forma cilíndrica, agrupadas en gran número
formando espigas, las femeninas también agrupadas en cono son de color verde rojizo.
El fruto, la piña, es un cono de forma redondeada-ovoidea de 8 a 15 cm. de largo por 7 a
10 cm. de ancho (López Bellido l, 2003). Dentro del cono se encuentran las semillas
72
situadas sobre la cara inferior de las escamas, desde el punto de vista botánico son estas
las que se encargan de propagar la especie. (Murray 2005). Las semillas presentan una
cáscara leñosa muy dura de forma elipsoidal de color oscuro y de tamaño diferente
según la especie. La almendra es blanca, dulce y comestible (figura 3.28).
Figura 3.27: Semillas de piñón
Los piñones se consumen directamente como frutos secos, en confiterías y en
una diversidad de platos de la cocina mediterránea a los que proporciona suavidad y
buen gusto.
Niger, Abisinia o Negrillo (Guizotia abyssinica)
Es una planta nativa del este de África, específicamente Etiopía. Se cultiva en
la India, Pakistán y Nepal. En algunas regiones tropicales de Estados Unidos de
America y en Costa Rica también es cultivada (Rzedowski y Rzedowski, 2001). El
niger, de la familia de las asteraceae, es una hierba erecta que puede alcanzar hasta dos
metros de altura aunque es de vida corta. El tallo es ramificado, con ramas muy abiertas,
estriados y pubescentes. Las hojas son opuestas, ásperas y pubescentes, oblongo-
lanceoladas de hasta 16 cm de largo por tres de ancho con ápices variables de agudo a
obtuso con base rodeando el tallo.
La inflorescencia es compuesta, con flores dispuestas en cabezuelas sobre un
receptáculo cónico provisto de brácteas. En la periferia de la cabezuela se encuentran las
73
flores femeninas y en la parte central flores hermafroditas en forma de discos, ambas
estructuras con abundantes vellosidades y de color amarillo. El fruto es un aquenio, seco
e indehiscente, contiene una sola semilla de forma alargada como agujas de aspecto
brillante y color negro (figura 3.29), de aproximadamente 3 mm de largo y libre de
vilano. En África y la india las semillas son utilizadas para la obtención de aceite
comestible, también con fines industriales en la fabricación de jabones y pinturas. A
nivel internacional como alimentos para aves y ocasionalmente como ornamental
(Sharma 2009).
Figura 3.29: Semillas de negrillo
Perilla blanca (Ocymoides lim)
Es una planta originaria de la India, desde allí se extendió por Europa debido a
la cultura griega y romana. Pertenece la familia de las labiatae, es una planta herbácea
de crecimiento anual cuyo tallo puede alcanzar hasta aproximadamente un metro de
altura. Presenta hojas anchas con formas diferentes según la especie, son de color verde
con un tono mucho mas vivo en la parte superior que la inferior. Son plantas de follaje
aromáticas, las flores son pequeñas, agrupadas en racimos y de color blanco o lavanda.
Las semillas (figura 3.30), también pequeñas pueden ser de color blanco, dorado y
marrón, son muy utilizadas para alimentación de aves por su alto contenido de proteínas
y elevado porcentaje de ácido linolénico en su composición de ácidos grasos (Él-ci Yu,
2000).
74
Figura 3.30: Semillas de perilla blanca
3.14 Otras fuentes no convencionales de aceites vírgenes
Palma de Seje (Jessenia bataua Martius Burret)
La palma de seje es originaria de Sur América y se encuentra principalmente
en la cuenca amazónica, reportándose especies en Venezuela, Colombia, Brasil,
Ecuador y Perú (Balick, 1981). En Venezuela se encuentran palmas de seje en las selvas
y bosques húmedos de los estados Bolívar y Amazonas, específicamente en las regiones
de los ríos Ventuari, Supapo y Alto Orinoco.
Figura 3.31: Palma y fruto de Seje (Jessenia bataua).
75
Se trata de un árbol con troncos de 10 a 20 m de altura y un diámetro de 20 cm (Figura
3.31). Las hojas de color verde oscuro son lanceoladas de 10 cm de longitud. Presenta
inflorescencias de 1 a 2 metros de largo con numerosas ramitas frutales. Los tallos y las
hojas son empleados por las etnias indígenas Maquiritares y Arecunas como materiales
para la construcción y fuentes de fibra en la elaboración de tejidos y de virotes de
cerbatanas (León, 1987).
El fruto tiene forma de nuez de 3.5 cm de largo y 2 cm de diámetro, según Balick
(1981) esta nuez es única entre las palmas oleaginosas debido a que la almendra carece de
aceite, mientras que el pericarpio rinde entre 18 y 24% de un aceite. Según la misma
referencia el aceite fue descrito en 1854 por el botánico Richard Spruce como comparable a
la oliva o mantequilla para ser usado en la cocina y por ello, algunos mercaderes lo
mezclaban con aceite de oliva sin que pudieran diferenciarse las mezclas del aceite puro.
Balick y Gershoff (1981) encontraron similitudes entre ambos tipos de aceites en cuanto a
sus composiciones de ácidos grasos, lo que confirmaría las afirmaciones de antiguos
misioneros y botánicos europeos, quienes describían al aceite de seje como “el aceite de
oliva del nuevo mundo”. Con el fruto también se obtiene una bebida muy parecida a la
leche humana en cuanto a su composición de carbohidratos, grasas y proteínas, estas
últimas con un valor biológico 40% superior al de la leche de soja.
En la zona del Orinoco medio se concentra la mayor explotación de la palma para
la obtención de aceite por las comunidades de indios Piaroas quienes hacen la extracción
mediante un procedimiento artesanal que data de épocas anteriores a la conquista europea y
que consiste en el empleo de un sebucán o cesta en forma tubular tejida con fibras vegetales
donde se introduce el pericarpio, obteniéndose por presión un aceite crudo de color amarillo
verdoso con una fragancia afrutada y penetrante, que es utilizado principalmente con fines
medicinales ya que posee propiedades broncodilatadoras para el alivio del asma y de otras
afecciones pulmonares e inclusive, para el tratamiento de la caída del cabello; sin embargo
no se han encontrado estudios publicados en la identificación de los componentes
responsables de estas propiedades.
Chufa (Cyperus esculentum)
A diferencia de las semillas, la chufa es un tubérculo que se ha utilizado desde
hace siglos en una parte importante de África. Los antiguos egipcios, una de las
76
civilizaciones más importantes de la antigüedad, ya utilizaban este alimento por sus
magníficas propiedades curativas y regenerativas. Prueba del valor que le daban es que
se han encontrado chufas en algunos sarcófagos, donde es sabido que los egipcios se
enterraban con sus pertenencias más valiosas. Desde aquellos tiempos, o incluso antes,
diferentes civilizaciones le han dado a la chufa un papel fundamental dentro de una
alimentación equilibrada y sana.
La chufa llegó a Europa cuando los árabes se asentaron en la península Ibérica
y sus tubérculos fueron empleados para el tratamiento de dolencias que iban desde la
prevención de enfermedades coronarias hasta la regulación de la función intestinal. Los
tubérculos de chufa tienen forma rugosa y redondeada (figura 3.32) y con un cierto
color a tierra ya que se encuentra enterrada hasta que se saca de ella para su consumo.
La planta, por su parte, posee unas hojas de un verde intenso característico que es muy
común verlo en algunos campos de países de África y también en algunos pueblos de la
Valencia costera Guerrero G A, 1999). La forma de presentación tradicional de la chufa
siempre ha sido a través de la horchata o leche de chufa, una bebida extremadamente
popular en la costa mediterránea. También se ha consumido co fruto seco, debido a su
sabor dulce.
Figura 3.32: Tubérculos de chufa
77
78
Capitulo IV
Materiales y Métodos
79
80
4.1 Materia prima empleada
Se utilizaron semillas sanas importadas directamente del país de producción.
La mayoría de las semillas utilizadas provinieron de plantas cultivadas mediante el
sistema de agricultura verde o ecológica. La agricultura ecológica, orgánica o biológica
es un sistema de cultivo de explotación agrícola basada en la utilización óptima de los
recursos naturales, sin emplear organismos genéticamente modificados, ni productos
químicos como abono o medios para combatir plagas y enfermedades, logrando de ésta
forma obtener alimentos orgánicos de manera sostenible y equilibrada a la vez que se
conserva la fertilidad de la tierra y se respeta el medio ambiente (López Nicolas J M,
2004).
En el cuadro 4.1 se indican la variedad y país de procedencia de las distintas
semillas utilizadas para éste estudio.
Cuadro 4.1 Variedades de semillas utilizadas
Semillas Variedad País de
Procedencia
Agricultura
Ecológica
Girasol “Alto oleico” España No
Cártamo “MEI” India Si
Colza Sinergi Estados Unidos No
Sésamo “INIA I” Venezuela Si
Soja “Jupiter” Venezuela Si
Linaza Dorada “Omega” Estados Unidos Si
Linaza Marrón “Cathay” Estados Unidos Si
Calabaza “Verde de España” España Si
Negrillo “JNC-6” India Si
Perilla Blanca “Suwon-10” Korea Si
Cañamón “Eva African-Free” Australia. Si
Piñón “Pinus de españa” España No
Uva “Tempranillo-Merlot-Sirah” España No
81
4.2 Caracterización de la materia prima
Las semillas se limpiaron cuidadosamente para eliminar de ellas restos de hojas,
tallos y tierra, y luego fueron almacenadas en envases de plástico hasta su empleo.
Posteriormente se les realizó la caracterización física: forma, largo, ancho, grosor, índice
de flotación, densidad y masa de 100 gramos de semillas, caracterización química como
humedad y rendimiento graso por el método Soxhlet.
4.3 Extracción del aceite virgen por prensa en planta piloto
Para la extracción mecánica de los aceites de semillas se utilizó una prensa modelo
KOMET SCREW OIL, Expeller CA59G- CA 5963, Oekotec, IBG Monforts,
(Alemania). Esta prensa estuvo localizada en la Planta Piloto adscrita al Departamento
de Química Analítica y Tecnología de los Alimentos de la Facultad de Ciencias
Químicas, Universidad de Castilla- La Mancha, España.
La prensa cuya imagen se observa en la figura 4.1, tiene las siguientes
dimensiones, largo 70 cm, ancho 40 cm y alto 40 cm, con un peso total de 80 kg. Consta
de tres componentes principales. En primer lugar, un motor eléctrico de 1 kW de
potencia, que utiliza energía eléctrica de 220 v para hacer girar un sistema de poleas que
mueven a su vez, el tornillo sin fin localizado en la cámara de prensado.
En segundo lugar, la cámara de prensado representada en la figura 4.2, consta de
una tolva de aluminio de forma cónica con una capacidad de 2.500 cm3, que alimenta al
sistema con las semillas. Inmediatamente seguido se encuentra un tornillo sin fin
fabricado en acero inoxidable, que tiene una longitud de 13,5 cm y un diámetro de 3,2
cm, provisto de ranuras en espiral para el transporte de las semillas hacia la cabeza de la
cámara, donde está ubicada una boquilla con un diámetro interno que es seleccionado en
función al tamaño de las semillas a procesar.
82
Figura 4.1: Prensa KOMET SCREW OILD, Expeller CA59G- CA 5963.
Figura 4.2. Cámara de prensado
83
En la zona de contacto entre el tornillo sin fin y la boquilla se produce la
presión necesaria para provocar la ruptura de las células contentivas de aceite y este
último pueda fluir hacia el exterior a través de agujeros practicados en la parte
intermedia de la cámara de prensado. El equipo ha sido diseñado para soportar una
presión máxima en esta área de 174 Nm.
A través de la abertura de la boquilla sale expulsada la mayor parte del material
sólido, bajo la forma de pellets cilíndricos, que pasan a constituir el turtó, tortum o torta
residual. El aceite crudo se recoge en un vaso de precipitado mediante un embudo de
vidrio y usualmente sale acompañado de parte del material sólido (aceite bruto), por lo
que una etapa de limpieza posterior es necesaria. Sin embargo, a través del control de la
velocidad de giro puede minimizarse este contenido de material indeseable, así como
también el contenido de aceite remanente en la torta residual.
En este sentido, la velocidad de rotación del tornillo sin fin puede controlarse por
medio de la manivela localizada en el lado derecho del motor de la prensa. Esta
manivela presenta una escala que va desde 1 hasta 20 con una graduación de 0,1. Las
especificaciones técnicas de la prensa establecen la siguiente ecuación para la
equivalencia entre esas medidas y la velocidad de giro del tornillo, expresada en
revoluciones por minuto (r.p.m,): ( ) 6,56,11 += medidarpm . Por ejemplo, cuando la
señal indicadora en la escala de la manivela se coloca en una medida igual a 2,0; ésta
corresponde a una velocidad de giro de 28,8 r.p.m.
Con el fin de evitar que la salida de la cámara de prensado se bloquee con la torta
residual, es necesario calentar esta parte, para lo cual se hace uso del tercer componente
del sistema, que consiste en un dispositivo de calentamiento con forma de brazalete que
se ubica en la salida de la cámara de prensado, tal como se observa en la figura 4.3. Este
dispositivo se calienta eléctricamente por medio de una resistencia y debe instalarse
antes del proceso de prensado. Por lo general debe calentarse esta zona por lo menos
diez minutos antes de iniciar la extracción del aceite y la temperatura de calentamiento
más adecuada dependerá de la naturaleza de las semillas cuyo aceite se quiere extraer.
84
Figura 4.3. Dispositivo para el calentamiento de la cabeza de la cámara de prensado
4.4 Condiciones operacionales del proceso de extracción de los aceites vírgenes
Con el propósito de obtener la mayor eficiencia del proceso de extracción y los
más altos rendimiento en aceites vírgenes, fue necesario establecer las condiciones
operacionales de la prensa en función a las características físicas de cada tipo de
semillas. Para la extracción del aceite se consideraron como variables a evaluar: el
diámetro interno de la boquilla de salida de la cámara de prensado y la velocidad de
rotación del tornillo sinfín.
El procedimiento seguido fue el siguiente:
Como se muestra en la figura 4.4, una muestra de 2000 g de semillas de la
misma variedad fue dividida en dos lotes de 1 Kg cada uno. A su vez, estos lotes fueron
divididos en cuatro grupos de 250 g y el aceite fue extraído de cada uno de ellos
utilizando un diámetro de boquilla proporcional al tamaño de la semilla y una velocidad
85
específica de rotación. En todos los casos se tomaron muestras de las tortas residuales a
las cuales se les determinó el contenido de aceite remanente como una medida de la
eficiencia del proceso y el rendimiento de la extracción.
Figura 4.4: Diagrama para las variables a evaluar.
Una vez establecidas las condiciones operacionales más adecuadas, se
procedió a la extracción del aceite para su caracterización fisicoquímica. Para ello
se tomó una nueva muestra de 3 Kg. de semillas que fue dividida en cuatro lotes
de 750 g. El aceite de cada lote fue extraído en días distintos. Todas las muestras
del aceite recogido fueron analizadas y los resultados de dichos análisis fueron
expresados en términos del promedio de todos los lotes.
4.5 Limpieza de los aceites vírgenes extraídos
Para obtener un producto con un acabado comercial adecuado, se procedió a la
limpieza y separación de las impurezas que contenía el aceite bruto, evaluándose los
siguientes procedimientos:
Decantación estática: la fase oleosa o aceite bruto se dejó en reposo por un
tiempo de cuatro semanas dentro de una probeta graduada de 100 mL. Periódicamente se
86
medía el desplazamiento hacia debajo de la masa de material sólido y en consecuencia el
grado de separación del aceite y las impurezas.
Filtración: se efectuaron ensayos a nivel de laboratorio utilizando materiales como
papel jarabe, fibra de algodón, gasa y tierras filtrantes como clarcel y fibroxcel.
Floculación: esta operación viene establecida como la agregación de las partículas
sólidas a partir de una dispersión coloidal. Como agentes floculantes se utilizó agua y
disoluciones de ácido cítrico en concentraciones desde 0,1 hasta 1,0 N.
Centrifugación: consistió en someter a la mezcla a centrifugación, evaluándose
diferentes condiciones de tiempo y de revoluciones por minutos (r.p.m.) o fuerza
centrífuga relativa (R.C.F.).
4.6 Determinaciones analíticas
4.6.1 Humedad.
Se determinó el contenido de humedad de las semillas de acuerdo con la Norma
ISO 662: 2000. Procedimiento: en una cápsula, previamente desecada en estufa a 105
ºC, enfriada en un desecador y tarada, se pesan, con precisión de 0,001 g, de 20 a 25 g
de muestra, se colocan en la estufa, previamente regulada a 105 ºC, manteniéndola allí
durante 30 minutos. Se saca y se pasa a un desecador donde se deja enfriar; pesando a
continuación. Se repite este tratamiento en operaciones sucesivas hasta que la diferencia
entre dos pesadas consecutivas, no exceda de 0,05%. El tanto por ciento de humedad,
vendrá dado por la fórmula:
100Mh
MsMh%Humedad ××××−−−−====
Donde Mh y Ms representan las masas de muestras sin secar y después de secar
respectivamente.
87
4.6.2 Rendimiento graso porcentual por el método de Soxhlet.
Una masa de 20 gramos del material se coloca en el cuerpo del equipo del soxhlet,
se coloca en el tubo refrigerante y se agregan aproximadamente 30 a 50 mL de éter de
petróleo, se extrae por 6 horas, al finalizar el tiempo se retira el balón con el solvente
una ves recuperado lo mas que se pueda del mismo (Norma UNE 55-032). El matraz con
aceite disuelto en el solvente se llevó a estufa a 100 ºC, se evapora el solvente, luego se
enfría el balón mas aceite en un desecador y se pesa; el rendimiento graso en las
semillas, y torta residual (RGMS%)) se calcula mediante la formula:
100P(ms)
P(mt)-g)P(mtRGMS(%) x
+=
Donde P(mt+g) el peso del matraz con la grasa extraída (g), P(mt) el peso del
matraz seco y vacío y P(ms) el peso de muestra seca empleado en la extracción (g).
4.6.3 Grado de acidez
El grado de acidez de un aceite, o acidez libre, es el contenido en ácidos grasos
libres presentes, expresados en tanto por ciento en peso de ácido oleico, el mayoritario
del aceite de oliva. La determinación se realiza mediante valoración de la muestra,
previamente disuelta en éter etílico-etanol 96º (1:1 v/v), con una disolución etanólica de
potasa de concentración exactamente conocida (0,1 ó 0,5 N) utilizando fenolftaleína
como indicador (CEE 2568/91).
El grado de acidez o acidez libre del aceite del aceite se calcula a partir de la
siguiente expresión:
P10
NV282acidezdeGrado
××××××××××××====
Donde V es el volumen de disolución de KOH gastado en la valoración (ml), N es
la normalidad exacta de la disolución de KOH y P es el peso de la muestra de aceite (g).
88
4.6.4 Valor de peróxidos (VP)
El valor o índice de peróxidos es el método químico más común para determinar el
grado de deterioro oxidativa de las grasas y aceites. Los resultados se expresan como
mili equivalentes de oxígeno activo por kilogramo de aceite que producen la oxidación
del yoduro a yodo en unas condiciones determinadas (CEE 2568/91). En la reacción, que
tiene lugar en medio ácido, se libera un mol de yodo por cada mol de oxígeno
peroxídico. El yodo liberado se valora con una disolución de tiosulfato sódico utilizando
almidón como indicador.
Para llevar a cabo esta determinación, en primer lugar se desaloja el aire del
interior de un matraz Erlenmeyer de 250 ml y cuello esmerilado mediante una corriente
de gas inerte (N2, CO2 o Ar) y se tapa con un tapón de vidrio. A continuación se pesan
entre 1,2 y 2 g de aceite, en función del índice de peróxidos esperado, se añaden 10 ml
de cloroformo para disolver la muestra, 15 ml de ácido acético glacial para proporcionar
medio ácido y 1 ml de una disolución saturada de yoduro potásico. Se cierra el matraz,
se agita durante 1 minuto, levantando al final el tapón para que salgan los vapores, y se
deja reaccionar durante 5 minutos en oscuridad.
Transcurrido este tiempo la reacción se detiene añadiendo 75 ml de agua destilada
y agitando vigorosamente para que el yodo liberado pase a la fase acuosa. Finalmente, se
ponen unas gotas de una disolución de almidón como indicador y se valora el yodo
liberado con una disolución de tiosulfato sódico 0,002 N si se presupone un índice de
peróxidos inferior a 12 meq/kg ó 0.01 N si es superior, agitando con fuerza hasta que el
color del medio vire de violeta a blanco sucio.
Paralelamente se debe realizar una prueba en blanco, sin aceite, para conocer el
estado de los reactivos y la limpieza del material empleado. Si en este ensayo se gastan
más de 0.5 ml de disolución de tiosulfato 0.01 N puede deberse a que los reactivos estén
contaminados o a que el material no esté perfectamente limpio.
El valor de peróxidos (VP) del aceite se calcula a partir de la expresión:
P
1000NVo)(VVP
××−=
89
Donde, V es el volumen de disolución de tiosulfato empleado en la valoración
(mL), V0 es el volumen de la misma disolución utilizado en el ensayo en blanco (mL), N
es la normalidad exacta de la disolución de tiosulfato sódico empleada y P es el peso de
la muestra (g).
4.6.5 Absorción de radiación en el ultravioleta (K232 y K270)
La medida de absorción en el UV de una disolución de aceite en ciclohexano
permite detectar su estado de deterioro oxidativo y las modificaciones inducidas por los
procesos tecnológicos. Durante la autooxidación de los ácidos grasos poliinsaturados se
forman hidroperóxidos que en su estructura contienen dobles enlaces conjugados los
cuales absorben radiación en torno a una longitud de onda de 232 nm. Estos compuestos
evolucionan con el tiempo dando lugar a otros como las diacetonas o, en el caso de los
hidroperóxidos de ácidos grasos con tres o más dobles enlaces, a sistemas con tres
dobles enlaces conjugados. Estos productos secundarios, procedentes de la degradación
de los hidroperóxidos, tienen la característica de absorber radiación UV entorno a los
270 nm. La medida se realiza en una cubeta de cuarzo de 1 cm de paso óptico a las
longitudes de onda antes señaladas.
En este trabajo se determinaron los coeficientes de extinción de la muestra disuelta
en ciclohexano según el Reglamento de la Unión Europea (CE 2568/91), utilizando un
espectrofotómetro Agilent 8453. El procedimiento analítico consiste en pesar con una
precisión de 0.0001g 0.1 g de muestra de aceite en un matraz aforado de 10 mL, se
enrasa el matraz con ciclohexano de calidad espectrofotométrica y se agita bien para
homogeneizar el contenido. El coeficiente de extinción molecular a una longitud de onda
λ se calcula a partir de la siguiente expresión:
eC
EK λ
λ ××××====
Donde Eλ es la extinción medida en el espectrofotómetro a dicha longitud de
onda, C es la concentración de la disolución de aceite (g/100 ml) y e es el paso óptico de
la cubeta (cm). Los valores de extinción (Eλ) deben estar comprendidos en el intervalo
que va desde 0.1 a 0.8 en el caso contrario es necesario repetir la medida utilizando
soluciones más concentradas o más diluidas, según el caso.
90
4.6.6 Ácidos grasos
La composición en ácidos grasos del aceite se expresa como porcentaje de área de
sus ésteres metílicos. El procedimiento consiste en realizar la hidrólisis de los
triglicéridos y la transesterificación de los ácidos grasos obtenidos para dar lugar a los
ésteres metílicos correspondientes. Posteriormente se procede a la separación de los
ésteres metílicos formados por cromatografía de gases en columna capilar.
El protocolo seguido para la formación de los ésteres metílicos en frío es una
modificación del método A.O.C.S. Ch 1-91 correspondiente al reciente Reglamento
Europeo EU 796/2002. El procedimiento empleado consiste en pesar 0,5 g de muestra de
aceite en un vial con tapón de rosca de 5 ml de capacidad al que se añaden 3 ml de
hexano para su completa disolución. A continuación se añaden 0,5 ml de KOH en
metanol 2 N, se agita enérgicamente durante 1 minuto y se deja reposar hasta la perfecta
separación de las fases. La disolución sobrenadante que contiene los ésteres metílicos de
los ácidos grasos ya está lista para ser inyectada en el cromatógrafo de gases. Este
método sólo es válido cuando en la muestra de aceite hay una cantidad de ácidos grasos
libres inferior al 3.3 %.
Para la separación de los ésteres metílicos de los ácidos grasos se ha seguido el
método recogido en el Reglamento CEE 2568/91. En la determinación se utilizó un
cromatógrafo de gases Agilent serie 6890 equipado con inyector automático (Agilent
7683) y detector de ionización de llama (FID). La columna capilar empleada en la
separación está recubierta interiormente de una película de 0.25 µm de espesor de la fase
SGL-1000 (polietilenglicol acidificado), con una longitud de 50 m y un diámetro interno
de 0.25 mm. (Sugelabor, Madrid). Como gas portador se emplea helio con un flujo de 1
mL min-1, el volumen de inyección de muestra es de 1 µl y la relación de split es 50:1.
Durante el análisis la temperatura del inyector y el detector es de 250 ºC y el horno se
mantiene a 210 ºC.
El contenido de cada uno de los ésteres metílicos de los ácidos grasos (AGi) se
expresa como porcentaje del total, calculándose de acuerdo a la siguiente expresión:
100A
AAG
T
ii ××××====
91
Donde Ai es el área de pico correspondiente al éster metílico del ácido graso “i” y
AT es el área total correspondiente a la suma de todos los ésteres metílicos.
4.6.7 Tocoferoles y tocotrienoles
Se ha determinado por cromatografía liquida (HPLC), según el método de la
AOCS, Ce 8-89. El procedimiento analítico consiste en pesar 200 mg de aceite en un
matraz aforado de 10 mL, disolverlos en hexano para HPLC e inyectar en el
cromatógrafo. La cuantificación se realiza por interpolación del área del pico del α-
tocoferol en una recta de calibrado obtenida en las mismas condiciones experimentales,
a partir de disoluciones patrón de α- tocoferol en hexano preparadas inmediatamente
antes de su uso, de concentraciones exactamente conocidas que cubren el rango entre 1 y
8 mg L-1.
El equipo empleado para la separación y cuantificación del α- tocoferol ha sido un
cromatógrafo de líquidos Agilent de la serie 1100 acoplado a un detector de
fluorescencia Thermo Finnigan modelo FL3000 y la columna utilizada (250 x 4,6 mm)
es de relleno Lichrosorb Si-60 de 5 µm (Sugerlabor Madrid). La fase móvil que se
emplea en la separación es una mezcla de n-hexano-isopropanol 98,5:1,5 (v/v) con un
flujo de 1 mL min-1, y un volumen de inyección de 20 µL. Para la detección del α-
tocoferol mediante fluorescencia se emplea una longitud de onda de excitación de 290
nm y una longitud de onda de emisión de 330 nm.
La concentración de α- tocoferol en el aceite, Cα-T (mg kg-1) se calcula a partir de
la siguiente expresión:
P
VCC D
Tα
××××====−−−−
Aquí, CD es la concentración de α- tocoferol en la disolución de aceite calculada a
partir de la recta de calibrado (mg L-1), V es el volumen del matraz donde se prepara la
disolución de aceite (mL) y P es el peso de aceite empleado (g).
92
Figura 4.5: Cromatograma para la identificación y cuantificación de los tocoferoles y tocotrienoles en los aceites de semillas
4.6.8 Compuestos fenólicos
4.6.8.1 Biofenoles totales
Esta determinación, que se ha realizado siguiendo el método colorimétrico
propuesto por Vásquez et al. (1973) y Gutfinger (1981), consiste en la extracción de los
compuestos fenólicos de la muestra con una mezcla de metanol-agua, posterior reacción
de una alícuota del extracto con el reactivo de Folin-Ciocalteau y medida
espectrofotométricamente de la absorbancia de los complejos azulados formados. La
concentración de los polifenoles en el aceite (mg Kg-1) se calcula por interpolación a
partir de una recta de calibrado previamente preparada en la mismas condiciones
utilizando ácido cafeíco como patrón.
El procedimiento analítico consiste en pesar con precisión 10 g de la muestra de
aceite a analizar y disolverlos en 20 mL de hexano. Esta disolución se pasa a un embudo
de decantación y se realizan tres extracciones consecutivas, con alícuotas de 10 mL de
93
metanol-agua 60:40 (v/v), agitando vigorosamente durante 2 minutos. El embudo se deja
en reposo hasta que las fases se separan, y los tres extractos metanólicos se recogen en
un mismo matraz aforado de 50 mL que se enrasa con agua destilada, obteniendo así el
extracto fenólico.
Para la determinación de los polifenoles totales, se toman 2,50 mL de extracto
fenolico y se llevan a un matraz aforado de 25 mL en el que tambiénse añaden 9 mL de
agua destilada y 1,25 mL de extracto de reactivo de Folin- Ciocalteau. El matraz se tapa
y agita, dejándolo finalmente en reposo por 3 minutos. Se añaden 3,75 mL decarbonato
sódico al 20% (p/v) y se enrasa el matraz con agua destilada. Transcurridas dos horas en
la oscuridad, se centrifuga a 1500 g durante 10 minutos y se mide la absorbancia del
sobrenadante en una cubeta de 1 cm de paso óptico a 725 nm, frente a un blanco que se
prepara que se prepara de la misma forma pero añadiendo, en lugar del extracto fenólico,
1,50 mL de metanol-agua 60:40 (v/v) y 1 mL de agua.
La concentración de compuestos fenólicos en el extracto, Cef; expresada en
mg/L, se determina interpolando en una recta de calibrado obtenida en las mismas
condiciones a partir de disoluciones de ácido cafeico patrón de concentraciones
comprendidas entre 10 y 120 mg/L. El contenido en polifenoles totales de la muestra de
aceite, Cpt, se expresa en mg/kg de ácido cafeico y se calcula a partir de la expresión:
Cpt = Cef x 50/P
Donde Cef es la concentración de polifenoles expresados como ácido cafeíco en el
extracto (mg/L) y P es el peso de muestra en gramos, empleado en la determinación.
4.6.8.2 Perfil de compuestos fenólicos y flavonoides por cromatografía HPLC y detección en la región ultravioleta. Preparación del extracto
Una masa de 2 gramos de aceite con precisión de 0.1g fueron pesados en tubos de
centrifuga con tapa. Posteriormente se añade 5 mL de una mezcla metanol-agua (80:20)
y se agita en vortex durante 1 minuto. La mezcla se lleva a ultrasonidos por 15 minutos a
temperatura ambiente, luego se centrifuga a 5000 rpm durante 25 minutos. Se toma una
94
alícuota del sobrenadante y se filtra con jeringa de plástico de 5 mL usando PVDF de
0.45 µm.
Separación cromatográfica e identificación
Para realizar la separación de los biofenoles se utiliza un equipo HPLC de la
serie 1100 de Agilent con detector ultravioleta-visible de diodos (DAD). La columna
empleada en la separación es una de fase inversa C 18, Spherisorb S3 ODS2 con
tamaño de partícula de 5 µm y dimensiones 25cm x 4,6 mm (Waters). La temperatura a
la que se realiza la separación es de 30 ºC, y el volumen de inyección es de 20 µl. La
separación de los compuestos se logra mediante una elución en gradiente con una
mezcla de agua-0.2% H3PO4 / metanol/ acetonitrilo (96/2/2) v/v. Los cromatogramas se
adquieren a las longitudes de onda de 240, 280 y 335 nm, pero para la cuantificación se
utilizan solamente los datos obtenidos a 280 nm, mientras que el resto se usan con fines
cualitativos. La identificación de los compuestos fue hecha por medio de los tiempos de
retención relativos con respecto a patrones conocidos y la cuantificación por medio de
las ecuaciones de regresión de las respectivas rectas de calibrado.
Figura 4.6: Cromatograma para la identificación y cuantificación de flavonoides
95
Compuesto Ecuación de regresión R2
Luteolin (Lut) A = 42.17 [Lut] - 6.040 0.9998 Apigenina (Api) A = 38.84 [Api] + 546.6 0.9966 Hesperitina (Hes) A = 66.04 [Hes] + 701.6 0.9995 Naringina (Nar) A = 34.85 [Nar] + 331.0 0.9993 Naringenina (Nge) A = 69.86 [Nge] + 309.6 0.9987 Quercetina (Que) A = 30.18 [Que] + 342.9 0.9960 Kaempferol (Kae) A = 28.46 [Kae] + 92.05 0.9973 Hesperidina (Hes) [Hes] = 1.03 10-7 A3 - 2.08 10-4 A2 + 0.18 A + 0.421 0.9990 A = Área del pico cromatográfico [ ] = Concentración en µg mL-1
Intervalo de calibración 0 – 180 µg mL-1
El mismo procedimiento fue aplicado para la determinación de flavonoides y
compuestos fenólicos individuales a las tortas residuales obtenidas como subproducto
de la extracción de los aceites vírgenes.
4.6.8.3 Determinación colorimétrica de flavonoides totales en las tortas residuales
Los flavonoides totales fueron determinados por el método colorimétrico del
cloruro de aluminio (Chang y col. 2002). En ese sentido, soluciones patrones de
quercetina con concentraciones entre 20 y 200 µg mL-1 fueron preparadas en etanol al
80% (v/v). Alícuotas de 500 µL de esas disoluciones se colocaron en tubos de ensayo
junto con 100 µL de AlCl3 al 10 %, 100 µL de acetato de sodio 1 mol L-1, 1.5 mL de
etanol al 95 % (v/v) y 2.8 mL de agua Milli Q. Las mezclas se dejaron en incubación
por 15 minutos a temperatura ambiente para luego medir las absorbancias a 415 nm.
Se elaboraron las curvas de calibración utilizando como blanco la misma
mezcla de reactivos sin la adición de la quercetina. El procedimiento fue aplicado
idénticamente para las muestras, utilizando 0.5 mL del extracto en lugar de las
disoluciones de quercetina.
Preparación del extracto
Se pesaron 5 g de la muestra de torta residual que se disolvieron en 25 mL de
nhexano. Posteriormente se extrajo en un embudo de separación con cuatro porciones
de 10 mL de metanol (60%). La fase metanólica se colocó en un nuevo embudo de
separación y se lava con 20 mL de nhexano. Posteriormente se colocó en la fase
96
alcohólica 1 g de sulfato de sodio anhidro y se llevó al rotavapor para eliminar el
alcohol por evaporación a 40°C a presión reducida.
El residuo fue disuelto en agua Milli Q (20 mL) y se transfirió a un embudo de
separación donde fue lavado con sucesivas porciones de 10 mL de éter de petróleo hasta
que la capa orgánica quedó completamente incolora. La fase acuosa se saturó con NaCl
y se extrajo con 4 porciones de 5 mL de acetato de etilo. Las fracciones de acetato de
etilo fueron recogidas y se eliminó el agua presente adicionando sulfato de sodio
anhidro, para posteriormente evaporar el solvente en el rotavapor a 40°C. El residuo se
disolvió en un volumen conocido de metanol. Esta solución fue almacenada en frasco
oscuro a -20°C.
4.6.9 Esteroles y alcoholes alifáticos.
La composición en esteroles y alcoholes alifáticos se ha determinado a partir de la
fracción de grasa insaponificable de 5.0 g de aceite, según el procedimiento descrito en
el Anexo V del Reglamento CEE nº 2568/91. En la preparación de la muestra, se pueden
diferenciar varias etapas primero preparación de la fracción insaponificable, seguido de
su extracción, luego Separación de los esteroles por cromatografía en capa fina y
preparación de los trimetilsililderivados y finalmente Separación de los sililderivados
por cromatografía de gases en columna capilar y su cuantificación.
Para la obtención de la fracción insaponificable se introducen 0.5 mL exactamente
medidos de disolución de ά-colestanol (patrón interno para esteroles) al 0,2% (p/v) en
cloroformo, en un matraz de fondo plano y boca esmerilada de 250 mL de capacidad, y
luego se evapora el disolvente en corriente de nitrógeno liquido hasta la sequedad, en el
mismo matraz se adiciona posteriormente 0.5 mL de una disolución de 1-eicosanol al
0,2% p/v (patrón interno para los alcoholes) y se evapora igualmente el solvente con una
corriente de nitrógeno líquido, luego se pesan con precisión 5.0000 ± 0,0001g de
muestra de aceite en el mismo matraz. Se adicionan al matraz 50 mL de solución
etanólica de hidróxido de potasio 2N y se calienta a reflujo hasta que se produzca la
saponificación, dejando el matraz en ebullición durante 20 minutos como mínimo. Se
deja enfriar y se adicionan 50 mL de agua destilada por la parte superior del refrigerante,
trasvasando de forma cuantitativa el contenido del matraz a un embudo de decantación
97
de 500 mL. Se lava el matraz con 50 mL de agua destilada que se adicionan al embudo
de decantación. Se realizan tres extracciones de la fase acuosa con 75-80 mL de éter
dietílico, agitando durante un minuto y dejando reposar hasta la perfecta separación de
las dos fases. Se recogen las fracciones etéreas en otro embudo de decantación y se
lavan varias veces con porciones de 50 mL de agua destilada hasta que el agua de
lavado no presente reacción básica. Se elimina el agua de lavado y se seca el extracto
etéreo con sulfato sódico anhidro, se deja reposar 15 a 20 minutos, filtrándose a través
de sulfato sódico anhidro en un matraz de 250 mL de capacidad, se lava el matraz con
un poco de éter dietílico y se pone en el filtro para no perder grasa. Se evapora el
disolvente hasta sequedad bajo vacío en el rotavapor rotatorio y se completa el secado
introduciendo el matraz en una estufa a 110 ºC durante 15 minutos. Se deja enfriar en un
desecador, luego se disuelve el residuo en 2 mL de cloroformo, quedando el extracto
listo para extender en una placa básica para cromatografía.
Para la separación de los esteroles y los alcoholes por cromatografía en capa fina,
se emplean placas de silicagel 60 de 20 x 20 cm, que previamente se preparan
sumergiéndolas en una disolución etanólica de KOH 0,2 N durante 10 segundos,
secando al aire durante 2 horas e introduciéndolas en estufa a 100ºC durante una hora
como mínimo para activarlas. Las placas se conservan en el desecador hasta el momento
de su uso. Luego se extiende en forma de banda estrecha a dos cm del borde de la placa
básica activada, 200 µL de la disolución del insaponificable, la placa se eluye con
benceno- acetona 95:5 (v/v), se deja secar en la campana de gases y se revela con una
disolución etanólica 2,7- diclorofluoresceína al 0,2%. La banda de esteroles y alcoholes
se identifica a la luz ultravioleta con ayuda de colestanol como patrón, se raspa y se
extrae con 10 mL de cloroformo caliente. Se filtra, recogiendo el filtrado en un matraz
de corazón y se evapora el disolvente a vacío. Después se lavan las raspaduras 3 veces
con porciones de 10 mL de éter etílico y se evapora cada vez el disolvente a vacío hasta
sequedad. La fracción de esteroles como la de los alcoholes así aislada, se recoge por
separado en el fondo de un matraz arrastrándola con 0.5 mL de éter, que se evapora
reposadamente en corriente de nitrógeno y finalmente se seca en estufa a 105 ºC durante
10 minutos. Finalmente se deja enfriar en el desecador.
Tanto la fracción de esteroles como la de los alcoholes se derivatiza con 300µL del
reactivo de silinización, que consta de piridina-hexametildisilazano-trimetilclorosilano
98
(9:3:1, v/v/v). El procedimiento consiste en añadir el reactivo al fondo del matraz, que
contiene la fracción de esteroles tapar y agitar con ayuda de un agitador de tubos durante
un minuto. Luego se deja reposar durante 15 minutos y se centrifuga en una
microcentrifuga (Eppendorf mini spin) a 1200 rpm durante dos minutos, quedando el
sobrenadante transparente y listo para inyectar en el cromatógrafo.
El equipo utilizado para la separación de los sililderivados de los esteroles es un
cromatógrafo de gases HP5890, dotado con un inyector automático HP7673 y un
detector de ionización de llama (FID). La columna empleada, es del tipo SGL-5 (5%
difenilmetilsilicona), de 25 m de longitud, 0.25 mm de diámetro interno y 0.25 µm de
espesor de fase. Las condiciones cromatográficas gas portador helio, flujo a traves de la
columna de 1.2 mL min-1, temperatura del inyector de 280 ºC, temperatura del detector
290 ºC y horno isotermo a 260 ºC. La inyección se realiza en modo split, con una
relación split de 50:1 y un volumen de inyección de 1 µL.
La identificación de los picos se realiza calculando los tiempos de retención
relativos al β-sitosterol, el esterol mayoritario en los aceites vegetales, siguiendo el
procedimiento como se describe en el Anexo V del Reglamento CEE nº 2568/91. El
porcentaje de cada esterol E1 y la concentración en mg/100g, CE1, mediante las
expresiones:
100A
AE
t
I1 ××××==== t
PI
IE A
A
AC
1××××====
Siendo A1 el área de pico del esterol “I”, AT el área total de esteroles exceptuando la
del patrón interno, API el área del pico del patrón interno, PPI el peso del patrón interno en
miligramos y PM el peso de la muestra de aceite en gramos.
La concentración total de esteroles en mg/100g, CT, se calcula mediante la
expresión:
001PM
PP
AP
ACT I
I
T ××××××××====
99
4.6.10 Compuestos volátiles
El método se basa en la combinación de la micro-extracción en fase sólida (SPME)
y la cromatografía de gases, de acuerdo al procedimiento descrito por Vichi et al.
(2003). La extracción de los compuestos volátiles del espacio de cabeza del aceite se
realiza de acuerdo a la secuencia que a continuación se detalla. Se toman 1.5 g de la
muestra de aceite a analizar y se ponen en un vial de 10 ml de capacidad, la muestra se
mantiene a 40 ºC durante dos (2) minutos para que se alcance el equilibrio en el espacio
de cabeza. A continuación se perfora el liner de teflón que cubre el vial con la aguja de
micro-extracción en fase sólida y durante 30 minutos se expone la fibra de material
absorbente, en este caso una combinación de divinilbenceno/carboxeno/dimetilsiloxano
(DVB/CAR/PDMS) (Supelco Inc., Bellefonte, PA). Finalmente, la fibra se retrae dentro
de la aguja, ésta se extrae del vial, se lleva directamente al portal de inyección del
cromatógrafo, y se desorbe durante 5 minutos.
Para la separación cromatográfica de los compuestos se utilizó un equipo
Agilent 6890 equipado con un detector de ionización de llama (FID) y una columna
capilar supelco was 10 (100% polietilenglicol) de dimensiones 30 m x 0.25 mm x 0.25
µm (Supelco, USA). La temperatura del inyector y el detector durante el análisis es de
260 y 280 ºC, respectivamente y el gas portador utilizado es helio (1 mL min-1). La
separación de los compuestos se logra gracias a la aplicación del siguiente gradiente de
temperatura: 35 ºC durante 10 minutos, aumento hasta 160 ºC a 3 ºC/min y hasta 200 ºC
a razón de 15 ºC/min. La identificación de los compuestos fue hecha por comparación
de los tiempos de retención de sustancias puras (Sigma Chemical Co) y por detección
con espectrometría de masas para lo cual se utilizó un espectrómetro de masas MS
Agilent serie 5975C equipado con un detector de ionización por impacto electrónico
(IE+) y acoplado a un GC Agilent serie 6850, con columna capilar DB-Wax (30 m x
0.25 mm, J&W Scientific, USA) recubierta interiormente de una película de 0.25 µm de
espesor de 100% polietilenglicol. Como gas portador se utilizó helio.
Como estándar interno se utilizó el 4-metil-2-pentanol que en las condiciones
de la separación descritas arriba, exhibió un tiempo de retención de 17.60 min. Este
valor fue empleado para calcular los tiempos de retención relativa de los compuestos
volátiles señalados en los cuadros 4.1 y 4.2. La identificación de los compuesto.
100
Cuadro 4.1: Tiempos de retención relativos de los compuestos volátiles determinados por CG-MS.
Compuesto Trr Compuesto Trr 2-etilhexanal 0.100 3-metilbutanol 1.127 2-metil-2-buteno 0.104 Pentanol 1.266 Hexano 0.106 Metil(1-metiletil)benceno 1.286 2-metil-1-hepteno 0.114 Octanal 1.351 Heptano 0.120 E-2-heptenal 1.449 2,2,4-trimetilhexano 0.125 E-2-pentenol 1.482 2,4,6-trimetildecano 0.130 Hexanol 1.577 3,4-dimetilheptano 0.136 Hexanol 1.598 2,5-dimetilnonano 0.139 Z-3-hexen-1-ol 1.652 Octano 0.150 Nonanal 1.658 2-metilpropanal 0.156 E,E-2,4-hexadienal 1.670 2-octeno 0.175 E-3-octen-2-ona 1.694 Z-4-octeno 0.177 E-2-hexenol 1.716 E-3-octeno 0.184 E-2-hexen-1-ol 1.716 3-etil-4-metilpenteno 0.193 2,3-dimetil-2-ciclopentenona 1.793 Z-2-octeno 0.195 Heptanol 1.851 2-metilbutanal 0.239 Heptanol 1.851 3-metilbutanal 0.241 2-etilhexanol 1.939 3-decanol 0.267 Benzaldehído 1.981 Pentanoato de metilo 0.269 E,E-3,5-octadien-2-ona 1.988 2-etilfurano 0.290 Ácido Propanoico 2.036 4-metil-1-fenil-1-penten-3-ona 0.299 3,7-dimetil-1,6-octadien-3-ol 2.080 2,2,4,6,6-pentametilheptano 0.304 Octanol 2.107 Decano 0.388 Ácido 4-clorobutanoico 2.230 Tolueno 0.474 2,2-dimetil-3-pentanol 2.235 Pentanal 0.590 Ácido Butanoico 2.269 Hexanal 0.634 1-metoxi-4-(2-propenil)benceno 2.346 2-metilpropanol 0.737 Ácido 2-metilbutanoico 2.378 3-hexanol 0.789 Ácido 3-metilpentanoico 2.379 3-octanol 0.795 Ácido 3-metilbutanoico 2.431 Xileno 0.815 Ácido Pentanoico 2.526 1,3-dimetilbenceno 0.827 1-metoxi-4-(1-propenil)benceno 2.602 2-metil-2-pentenal 0.863 Ácido Hexanoico 2.632 Butanol 0.906 Alcohol bencílico 2.647 1-penten-3-ol 0.964 Alcohol feniletílico 2.674 2-heptanona 1.011 Fenol 2.743 E-2-hexenal 1.107
101
volátiles fue hecha por medio de los tiempos de retención relativos con respecto a
patrones conocidos, así como por sus espectros de masas, para lo cual se emplearon las
librerías de Wiley y NBS75k del National Bureau of Standard de los Estados Unidos.
Los patrones utilizados fueron suministrados por Sigma Aldrich.
Cuadro 4.2: Tiempos de retención relativos de terpenos volátiles determinados por CG-MS y notas sensoriales asociada a los terpenos
Terpeno Trr Olor Referencia α pineno 0.423 Suave a pino
resinoso Jiang y Kubota (2004)
Krist y col. (2005) Minh Tu y col. (2002)
Tujeno 0.442
Limoneno 1.037 Piel de limón Jiang y Kubota (2004)
Krist y col. (2005) Minh Tu y col. (2002)
β felandreno 1.064 Menta,
picante Jiang y Kubota (2004)
γ terpineno 1.202 Cera Minh Tu y col. (2002)
α terpinoleno 1.321 Dulce Jiang y Kubota (2004)
Linalool 2.080 Dulce a flores Minh Tu y col. (2002)
β mirceno 0.934 Fuerte a pino
Dímero huele a quemado Jiang y Kubota (2004)
Canfeno 0.548 A hierbas Minh Tu y col. (2002)
β pineno 0.674 A pino fresco Minh Tu y col. (2002)
Bornileno 1.049
∆3careno 0.854 Dulce
cítrico Krist y col. 2005
α terpineol 2.422 Aceite Minh Tu y col. (2002)
α terpineno 0.969 A resina Minh Tu y col. (2002)
Sabineno 0.749 Hierba verde Minh Tu y col. (2002)
102
4.6.11 Pigmentos (clorofilas y carotenoides)
Los pigmentos clorofílicos y los carotenoides se han determinado según el
método propuesto por Mínguez-Mosquera et al. (1991) empleando un espectrofotómetro
Agilent 8453 con una cubeta de 1 cm de paso óptico. El procedimiento analítico
consiste en pesar con exactitud 3.0 ± 0.0001 g de muestra de aceite en un matraz aforado
de 10 mL, enrasar con ciclohexano y homogeneizar perfectamente el contenido. A
continuación, se mide la absorbancia de la disolución en el espectrofotómetro a 670 nm
para determinar el contenido en clorofilas y a 472 nm para los pigmentos carotenoides,
utilizando ciclohexano como blanco.
El contenido de pigmentos se expresa en mg/kg a partir de las siguientes
expresiones:
10000P1% E
VfAs][Clorofila 670 x
××
= 10000P x 1% E
VfAdes][Carotenoi 472 x
×=
Siendo A670 y A472 la absorbancia medida a 670 y 472 nm respectivamente, Vf el
volumen final de ciclohexano, E1% el coeficiente de extinción de clorofilas y
carotenoides (siendo 613 y 2000 respectivamente) y P el peso de la muestra en gramos.
4.6.11 Actividad antioxidante de los aceites vírgenes por el método del radical DPPH Determinación de la actividad antioxidante total por el método del radical DPPH (fracción liposoluble + fracción hidrosoluble)
La actividad antioxidante de los aceites vegetales fue establecida midiendo la
capacidad del aceite para neutralizar a los radicales DPPH en una disolución de tolueno
(Ramadan y col. 2003). Para ello se prepara una disolución 10-4 mol L-1 de radicales
DPPH utilizando el disolvente orgánico, esta disolución en ausencia de antioxidante es
estable por lo menos durante 2 horas. Seguidamente se prepara disoluciones madre (10
mg mL-1) de cada aceite en tolueno y a partir de ellas se obtienen las disoluciones de
trabajo.
103
Al menos cuatro patrones de cada aceite fueron preparados tomando alícuotas
adecuadas de las disoluciones madre en tubos de ensayo de 10 mL. Inmediatamente se
agregaron 0.5 mL de tolueno y 1 mL de la disolución del radical DPPH. La disminución
de la absorbancia de estas disoluciones fue medida a intervalos de 2 minutos hasta una
vez transcurrido 60 minutos a una longitud de onda de 520 nm y utilizando celdas de
vidrio de 1 cm de paso optico. Con los datos de absorbancia se procede a determinar el
% de DPPH residual en el estado estacionario de cada una de las diluciones preparadas
para cada muestra.
La capacidad antioxidante fue calculada por medio de la diferencia entre la
absorbancia de la disolución orgánica de radicales DPPH en tolueno (control) menos la
absorbancia de la disolución de radicales DPPH en presencia del aceite vegetal. El %
de inhibición (%Inh) se determinó aplicando la siguiente ecuación:
100A
AAInh%
Control
60mintMuestraControl ××××
−−−−====
====
A partir de la representación gráfica del %Inh en función a la concentración
de aceite en los patrones se obtiene el %Inh50, que se define como la concentración de
aceite necesaria para disminuir la concentración inicial de radicales DPPH en un 50%.
Mientras mayor sea el valor del %Inh50, menor es la capacidad antioxidante del aceite
que se esté evaluando.
Determinación de la actividad antioxidante por el método del radical DPPH (fracción hidrosoluble)
Se pesan con exactitud 4 g de aceite en un matraz corazón (±0.01g) y se
disuelve con 6 ml de n-hexano. A continuación se acondiciona la columna o cartucho
SPE fase diol pasando 6 ml de metanol (3 ml x 2) y seguidamente 6ml de n-hexano (3
ml x 2). Se hace pasar la muestra de aceite disuelta en hexano por el cartucho. Se
enjuaga el matraz de corazón con otros 6 ml de hexano (3 ml x 2) y se hacen pasar
también por la columna (sin secar el cartucho).
104
Posteriormente, se hace pasar por la columna 4ml de acetato de etilo/n-hexano
(15:85, v/v) (2 ml x 2), a fin de eliminar del cartucho compuestos apolares y
compuestos con menor polaridad que los fenoles. La elución de los compuestos
fenólicos de interés retenidos en el cartucho se realiza con metanol p.a. (3 ml x 5) y son
recogidos en un matraz de corazón limpio. Luego se evapora hasta sequedad el extracto
metanólico obtenido con ayuda del rotavapor a temperatura ambiente y a vacío
(temperatura del baño del agua inferior a 35 ºC).
El residuo seco se redisuelve con 2ml de metanol p.a., agitando durante 2
minutos el matraz corazón en el vórtex. Este extracto fenólico concentrado se almacena
en un eppendorf y puede conservarse en congelación (-30 ºC) hasta el análisis de su
capacidad antirradical o antioxidante.
Preparación de la disolución del radical DPPH
Debido a la inestabilidad del radical DPPH, la disolución de este compuesto se
debe preparar diariamente.
Características del radical DPPH:
Fórmula molecular: C18H12O6
Peso Molecular (PM): 394,32 g/mol
En el ensayo se utiliza una disolución metanólica de DPPH con una
concentración 6*10-5 M, para un día de trabajo se prepara 200 ml de disolución de
DPPH. Igualmente se prepara la disolución madre de Trolox 0,93 mM (en MeOH p.a.)
y las diluciones 0,79 mM, 0,59 mM, 0,39 mM y 0,19 mM:
Seguidamente se toma una alícuota de 0,1 ml de cada dilución metanólica a la
que se añaden rápidamente 2,9 ml de la disolución de DPPH preparada anteriormente; a
continuación se registra la evolución de la absorbancia a 515 nm a intervalos de un
minuto en el espectrofotómetro equipado con un automuestreador hasta que la
absorbancia permanece constante (un total de 59 minutos aproximadamente).
105
Los datos de absorbancia a 515 nm obtenidos a lo largo del tiempo en las
diferentes diluciones de trolox permite obtener la denominada gráfica de saturación del
DPPH y que se utiliza para la obtención de la recta de calibrado de trolox. Seguidamente
se calcula el porcentaje de DPPH residual que existe en la cubeta a lo largo del tiempo, para lo
cual se utiliza la siguiente fórmula:
%DPPHRE = ([A t]/ [A t=0]) * 100
El procedimiento experimental para determinar la actividad antioxidante de una
muestra de aceite, de la cual se ha extraído su extracto fenólico, se realiza de forma
análoga a como se explicado en el caso del antioxidante sintético trolox.
En primer lugar se procede a la obtención de diferentes diluciones del extracto
fenólico inicial en eppendorf:
- 0,05ml extracto + 0,05ml de metanol (dilución al 50%)
- 0,04ml extracto + 0,06ml de metanol (dilución al 40%)
- 0,03ml extracto + 0,07ml de metanol (dilución al 30%)
- 0,02ml extracto + 0,08ml de metanol (dilución al 20%)
A continuación se toma una alícuota de 0,1 ml de cada dilución metanólica a la
que se añade rápidamente 2,9 ml de la disolución de DPPH, se agita enérgicamente en
la propia cubeta provista de tapón y se procede a la lectura de su absorbancia a 515 nm a
intervalos de un minuto hasta que la absorbancia permanece constante (un total de 59
minutos aproximadamente).
Con los datos de absorbancia obtenidos a 515 nm se procede a determinar el
%DPPH residual en el estado estacionario (59 minutos aproximadamente) de cada una
de las diluciones preparadas inicialmente, datos utilizados posteriormente para obtener
la concentración equivalente del extracto fenólico por interpolación en la curva de
calibrado.
106
Determinación de la capacidad antioxidante de las tortas residuales
Preparación del extracto
Una masa de 2 gramos de aceite con precisión de 0.1g fueron pesados en tubos
de centrifuga con tapa. Posteriormente se añade 5 mL de una mezcla metanol-agua
(80:20) y se agita en vortex durante 1 minuto. La mezcla se lleva a ultrasonidos por 15
minutos a temperatura ambiente, luego se centrifuga a 5000 rpm durante 25 minutos. Se
toma una alícuota del sobrenadante y se filtra con jeringa de plástico de 5 mL usando
PVDF de 0.45 µm.
Método del radical DPPH
Una vez obtenido el extracto, el procedimiento experimental para determinar
la actividad antioxidante de cada una de las tortas residuales, se siguió como se ha
explicado para el caso de la capacidad antioxidante medida en la fracción hidrofilica de
los aceites vírgenes.
Método del complejo del Fosfomolibdeno
En éste método, la evaluación de la capacidad antioxidante total se basa en el
poder reductor de los compuestos presentes en los extractos alcohólicos. En presencia
de esas especies reductoras el Mo (VI) forma Mo (V) que al acomplejarse con los
aniones fosfatos produce un complejo de color verde. (Prieto y col.1999). El
procedimiento consistió en hacer reaccionar en un tubo de ensayos una alícuota de 0.5
mL del extracto con 2 mL de una mezcla que contenía ácido sulfúrico 0.6 mol L-1,
fosfato de sodio 28 mmol L-1 y molibdato de amonio 4 mmol L-1. La mezcla fue
calentada en un baño de agua a 95°C por 1 hora, al final de la cual se midió la
absorbancia del complejo verde a 695 nm.
Simultáneamente se preparó una recta de calibración utilizando
butilhidroxianisol (BHA) como antioxidante de referencia y los resultados fueron
expresados como mg equivalente de BHA por gramo de torta residual.
107
4.7 Evaluación sensorial
Para la evaluación organoléptica de los aceites vírgenes experimentales
elaborados en la planta piloto se seleccionaron a los aceites de colza, sésamo, girasol y
soja, que son los aceites comúnmente utilizados actualmente en la fabricación de aceites
refinados comerciales. En cuánto a los aceites vírgenes no convencionales se
seleccionaron a los obtenidos de las semillas de calabaza, piñón y negrillo. Asimismo,
se les aplicó el análisis sensorial a muestras de aceites vírgenes comerciales de sésamo,
girasol y calabaza.
Para la cata sensorial, primeramente se definieron los atributos positivos y
negativos a evaluar en los aceites vírgenes. Posteriormente, el análisis sensorial se
realizó siguiendo el protocolo descrito en el anexo XII del reglamento CE Nº 796/2002,
utilizando una hoja de perfil diseñada con una escala no estructurada de 10 cm de
longitud. A cada catador se le indicó que debía reflejar la intensidad con que percibía
cada uno de los atributos, considerando que el extremo izquierdo de la escala representa
la ausencia de percepción o intensidad “0” y el derecho la percepción máxima “10”.
Para facilitar la evaluación cada catador debía dividir mentalmente la escala en tres
zonas: baja, media y alta.
La zona baja corresponde a una intensidad en la que los atributos no son
fácilmente perceptibles sensorialmente. El catador debe esforzarse para la percepción y
reconocimiento del atributo. La zona media es aquella en la que se incluyen atributos
cuya intensidad es fácilmente perceptible por los órganos de los sentidos. La zona alta
de la escala está reservada para aquellos atributos de intensidad marcadamente
perceptible, que incluso pueden llegar a saturar nuestros sentidos.
En la evaluación sensorial de las muestras participaron de 8 a 10 catadores
adecuadamente seleccionados y entrenados, todos pertenecientes al Panel Analítico de
la Denominación de Origen de Montes de Toledo, reconocido por el Consejo Oleícola
Internacional (COI).
108
4.8 Ensayo de estabilidad oxidativa de aceites vírgenes
Oxidación acelerada (método Rancimat)
La oxidación acelerada de los aceites vírgenes de semillas de uva, girasol y
sésamo fue llevada a cabo utilizando un equipo Methrom Rancimat modelo 679
(Herisau, Suiza). En este equipo se pueden establecer diferentes condiciones de
temperatura y flujo de aire, por lo que este experimento fue diseñado según el modelo
de bloques al azar, para lo cual se emplearon tres flujos de aire (10, 15 y 20 L h-1) y las
siguientes temperaturas: 100; 120; 140 y 160 °C para los aceites de sésamo y girasol y
80; 90; 100; 110 y 120 ° C para el aceite de semillas de uva.
El procedimiento analítico consiste en pesar en un tubo de reacción una masa
de 3.5 g de cada aceite, introducir posteriormente cada tubo en un bloque calefactor,
previamente programado a la temperatura de trabajo establecida, conectar la toma de
aire al aparato y la salida de aire a los frascos de borboteado donde permanecen alojadas
las correspondientes células de medida de la conductividad.
Todos los experimentos fueron llevados a cabo por triplicado y a los resultados
se les aplicó un análisis de varianza para verificar la presencia o ausencia de diferencias
de significación estadística entre los tratamientos.
Ensayo de oxidación en condicionamiento de almacenamiento a temperatura de 25 ºC
La oxidación de los aceites fue seguida en condiciones de almacenamiento en
una cámara climática a temperatura constante de 25°C ± 0,1. Para ello, se prepararon 64
muestras de 20 g de aceites vírgenes de girasol, sésamo y de semillas de uva, que fueron
colocadas en igual número de botellas de vidrio de color ámbar de 8,00 cm de altura,
área de 3,14 cm2 y capacidad igual a 25 mL. Estas muestras fueron separadas en dos
grupos de 32 botellas para cada aceite, el primer grupo consistió de botellas abiertas,
mientras que en el segundo grupo las botellas permanecieron cerradas, siendo la
superficie expuesta al aire de 3,14 cm2, en todos los casos el espacio de cabeza fue de
5ml. Todas las botellas fueron introducidos en la cámara climática en un arreglo al azar
109
y a intervalos de tiempo previamente establecidos se tomaron muestras de cada aceite
para determinar el valor de peróxidos y radiaciones de absorbancias en el ultravioleta
(k232), posteriormente estas botellas eran descartados. El ensayo tuvo una duración de
21 meses. Todos los análisis fueron realizados por triplicados.
4.9 Ensayo sobre la capacidad antioxidante de tortas residuales obtenidas como subproductos de la extracción de aceites vírgenes
Las capacidades antioxidantes de las tortas residuales fueron determinadas por
el método del radical DPPH� dejando en evidencia que algunas de estas tortas contienen
compuestos con propiedades antioxidantes, lo que fue corroborado posteriormente por
medio de la determinación de componentes bioactivos, tales como; polifenoles totales
por el método de Folin-Coicalteu y flavonoides por métodos colorimétrico y
cromatográfico.
El principal inconveniente en el uso de estos residuos en los aceites vegetales
se relaciona con el bajo carácter lipofìlico, lo que limita su disolución en los aceites, lo
que plantea la necesidad de buscar un procedimiento para la disolución al menos parcial
de esos compuestos antioxidantes. Por ejemplo, el hidroxitirosol es un fenol
naturalmente presente en el aceite de oliva, pero; el hidroxitirosol comercial es un
compuesto hidrosoluble, por lo que al incorporarlo al aceite no se solubiliza. Sin
embargo, su solubilidad en metanol al 98% se aprovecha para disolverlo antes de su
incorporación al aceite, seguidamente el alcohol se evapora en una corriente de
nitrógeno con lo cual se favorece el equilibrio de disolución del fenol en el aceite.
A medida que disminuye el volumen de metanol, la concentración de los
componentes antioxidante en la capa alcohólica crece favoreciendo la disolución en el
aceite. De manera que éste fue el procedimiento utilizado para incorporar los
[[[[ ]]]][[[[ ]]]]MeOH
Aceite
ROH
ROHKp ====
110
compuestos antioxidantes presentes en las tortas de girasol y uva a aceites purificados
de maíz, girasol y soja.
Preparación del extracto antioxidante de tortas residuales
El procedimiento se desarrolló de acuerdo a los siguientes pasos:
1. En botellas de color ámbar se pesaron 5 g de la torta residual y se extrajeron
con 5 mL de metanol para análisis al 99.9% por agitación continua a 150 rpm durante
48 horas. Posteriormente se filtró el sobrenadante en papel de filtro cualitativo, se
transfirió a un tubo de ensayo y se centrifugó a 3000 rpm por 10 minutos para obtener
un líquido totalmente libre de impurezas sólidas.
2. Seguidamente se eliminó parte del alcohol por arrastre de vapor en el
rotavapor hasta obtener un volumen de aproximadamente 1 mL. Posteriormente la
disolución fue transferida a un tubo de centrífuga y se agregaron 5 mL del aceite
previamente purificado. Se colocó la tapa al tubo de centrifuga y la mezcla se agitó en
vortex por 2 minutos y se llevó posteriormente al ultrasonido a temperatura ambiente
por 15 minutos.
3. Después se procedió a evaporar lentamente el alcohol remanente utilizando
una corriente de nitrógeno seco, agitando manualmente y de forma continúa para
favorecer el paso de los compuestos hacia la fase oleosa. Una vez que se ha evaporado
totalmente el alcohol, el extracto se agitó en el vortex por un minuto.
5. El extracto resultante, que contenía a los compuestos potencialmente
antioxidantes, fue analizado para determinar la concentración de fenoles totales por el
método de Folin-Coicalteu: Y= 0,007x + 0,0724 R2 = 0,9984
Ensayo de oxidación en condicionamiento de almacenamiento a temperatura de 50 y 25 ºC
La capacidad antioxidante de las tortas fue medida en ensayos de oxidación de
aceites purificados de míz, girasol y soja tratados con los extractos preparados a partir
111
de las tortas residuales de girasol y pepita de uva. La oxidación fue seguida en
condiciones de almacenamiento en una cámara climática a temperatura constante de 25
y 50 °C ± 0,1. El efecto protector de los extractos fue comparado con el de
antioxidantes naturales como el α-tocoferol y el hidroxitirosol. Para el ensayo a 50 ºC se
prepararon 40 muestras para cada tratamiento, que fueron colocadas en igual número de
botellas de vidrio de color ámbar de 5.5 cm de altura, base circular de 1.5 cm de
diámetro y capacidad igual a 10 mL. Posteriormente estas muestras fueron separadas en
dos grupos de 20 botellas para cada uno, el primer grupo consistió de botellas abiertas,
mientras que en el segundo grupo las botellas permanecieron cerradas, siendo la
superficie expuesta al aire de 0.563 cm2, en todos los casos el espacio de cabeza fue de
1ml. El diseño experimental utilizado fue de bloques al azar conformado por seis
tratamientos bajo dos condiciones: botellas abiertas y cerradas. La toma de muestra para
las determinaciones analíticas se realizó diariamente.
El mismo experimento fue realizado pero midiendo la oxidación de los aceites
en presencia de los antioxidantes a temperatura de 25ºC. Para este ensayo se emplearon
50 muestras de cada tratamiento divididos en 25 botellas abiertas y 25 cerradas. La toma
de muestra para los análisis se realizó cada tres días.
Para este ensayo se utilizó aceites refinados comerciales de maíz, girasol y
soja. El aceite refinado de soja fue procedente de Venezuela, mientras que los aceites
refinados de maíz y girasol fueron adquiridos en España.
Para la purificación de los aceites se empleó alúmina tipo 507c neutra, marca
comercial fluka, la cuál fue previamente activada colocándola a 180ºC en estufa durante
6 horas.
Las columnas limpias y secas se acondicionan previamente humedeciéndolas
con hexano. Posteriormente se coloca la alúmina de forma lenta y con cuidado de no
dejar espacio sin rellenar para evitar la ruptura de la columna.
Inmediatamente después se prepara una mezcla en partes iguales de hexano
para análisis-aceite refinado, la disolución se pasa por la columna con la ayuda de un
embudo, se conecta el vacío y se abre la llave de la columna. El aceite purificado se
112
recoge en un kitasato siempre en forma de gotas continuas para lo cual se debe ajustar el
vacío y la velocidad de vaciado de la columna.
El embudo, la columna y el kitasato deben estar protegidos de la luz para evitar
daños por fotoxidación por lo que es necesario cubrir estos materiales con papel
aluminio.
La disolución se lleva al rotavapor y después bajo corriente de nitrógeno para
eliminar todo el hexano, obteniendo de ésta manera un aceite totalmente incoloro.
Posteriormente el aceite es almacenado en el frigorífico en botellas de color ámbar
totalmente protegido de la luz hasta su posterior empleo en la preparación de los
tratamientos para los ensayos.
Tratamientos
Para cada uno de los aceites purificados se prepararon los siguientes tratamientos.
T1: 400 ppm de extracto Fenólico de Pepita de uva
T2: 400 ppm de extracto Fenólico de Girasol
T3: 100 ppm de Hydroxitirosol
T4: 300 ppm de Hydroxitirosol
T5: 100 ppm α-tocoferol
T6: Tratamiento control
Las determinaciones analíticas del valor de peróxidos se realizaron por triplicado.
4.10 Métodos estadísticos
Estadística descriptiva: esta herramienta se ha utilizado para presentar los datos
experimentales en cuadros, a través de parámetros estadísticos como la media y la
desviación típica o estándar, que representan la dispersión de los valores observados.
Análisis de varianza: es una prueba que estudia los efectos de uno o más factores
sobre la variación de los valores medios dentro de uno o más grupo de datos,
determinando sí existen o no diferencias estadísticamente significativas entre los
mismos. El nivel de la significación estadística se establece a partir del valor de F
calculado que proporcionan los datos vs F tabulado y para determinar entre qué
113
tratamientos existen diferencias significativas se ha empleado el test estadístico de
mínima diferencias significativa (Software S-Plus Ver. 6.1)
114
Capitulo V
Aceites vírgenes de semillas obtenidos por
prensado en frío
Resumen
Para cada una de las semillas utilizadas en éste estudio se estableció el diámetro interno de la boquilla de la cámara de prensado y la velocidad de rotación del tornillo sinfín más adecuado para lograr la mayor extracción de aceite. El aceite virgen obtenido y limpio fue caracterizado en cuánto a su contenido en componentes mayoritarios y minoritarios. En los aceites de negrillo, cártamo, cañamón, pepita de uva y soja predomina el ácido linoleico con porcentajes entre 52 y 77%, mientras que el ácido oleico es el ácido graso más importante en los aceites de girasol y colza. El ácido linolénico, fue el ácido graso mayoritario en el aceite de perilla blanca y en el de las linazas dorada y marrón, mientra que los aceites de calabaza, piñón y sésamo se caracterizaron por un contenido equilibrado en cuánto a porcentajes de ácido oleico y linoleico. En cuánto a los contenidos de tocoferoles y tocotrienoles, el aceite virgen de pepita de uva fue el que presentó más variedad de isómeros, conteniendo el α, β, γ, δ tocoferol, además de α, β y δ tocotrienol. El isómero γ-tocoferol estuvo presente en la mayoría de los aceites extraídos, siendo el aceite virgen de sésamo el que presentó los más altos contenidos (62974,3 mg Kg-1). La concentración de polifenoles totales osciló entre una ausencia total en el aceite de pepita de uva y 393,8 mg Kg-1 en el aceite virgen de soja, mientras que ácidos fenólicos y flavonoides fueron identificados en cantidades variables en todos los aceites vírgenes. El β-sitosterol fue el fitoesterol mayoritario presente tanto en los aceites vírgenes convencionales y no convencionales. La actividad antioxidante de todos los aceites vírgenes fue medida mediante la prueba del radical DPPH y aplicada al aceite total (antioxidantes liposoluble + hidrosoluble) así como también solo a la fracción hidrosoluble. En cuánto a la estabilidad oxidativa medida por el método de Rancimat, el aceite virgen de girasol resultó ser el más estable con un período de inducción de 13,05 horas.
115
116
5.1 Introducción
Los aceites vegetales se obtienen de los frutos y semillas oleaginosas, los
frutos están formados por una capa delgada llamada epicarpio, una intermedia
denominada mesocarpio o pulpa y una capa interna conocida como endocarpio que es
donde se encuentran las semillas. Las semillas están formadas por dos partes: la externa
denominada cáscara o epispermo y la interna llamada almendra. La calidad de los
granos y semillas oleaginosas, se entiende como el conjunto de características físicas,
químicas, microbiológicas y nutricionales que debe reunir el producto y que permite que
pueda ser utilizado como materia prima en un determinado proceso, llámese industrial o
artesanal y que satisfaga las necesidades del consumidor final. La calidad de una semilla
oleaginosa está influenciada por tres etapas:
1- Grado de maduración que tiene el grano durante la cosecha: ya que si son
recolectadas antes o después del momento óptimo de madurez fisiológica, son semillas
con menor potencial de almacenamiento.
2-Operaciones de acondicionamiento previo al almacenamiento: la
conservación de la calidad en este aspecto dependerá principalmente del contenido de
humedad y de la limpieza de las semillas.
La limpieza de los granos consiste en eliminar parcial o totalmente las
impurezas para garantizar la conservación en el almacenamiento, además de cumplir
con las normas en el momento de la comercialización. Es importante retirar las
impurezas que pudieron adherirse en el momento de la cosecha, ya que en primer lugar
éstas son higroscópicas por lo cual tienden a humedecer el grano, además son un medio
optimo para el desarrollo de microorganismos e insectos y en segundo lugar las
impurezas afectan el rendimiento de la extracción.
3- Almacenamiento: el almacenamiento de los granos se realiza con el fin de
conservar la calidad de los productos después de la cosecha, limpieza y secado. Los
factores que son determinantes de la calidad en ésta etapa son la humedad relativa y la
temperatura.
117
En el proceso de extracción de aceite de semillas por métodos mecánicos es
fundamental la etapa de acondicionamiento, además de las características en cuánto a
naturaleza, forma y dimensiones de las semillas que varían de una especie a otra incluso
dentro de una misma especie dependiendo del cultivar o variedad y que son
determinantes de las operaciones tecnológicas del proceso. Por otro lado, a diferencia de
la extracción química, la extracción mecánica garantiza que el aceite extraído conserve
su identidad original tanto en macro como en micromoléculas, razón por lo cual los
aceites vírgenes constituyen en la actualidad campos de investigación muy importantes
tanto para los tecnólogos en alimentos, como para los expertos en nutrición.
En el presente capítulo se evaluaron las condiciones operacionales del proceso
de extracción, con el propósito de establecer la viabilidad del proceso y el rendimiento
en aceite virgen, para lo cuál se consideró las variables tecnológicas de la maquina de
extracción como boquillas de diámetros interno variable y distintas velocidades de
rotación del tornillo sin fin, así como las características intrínsecas de cada semilla en
particular. La eficiencia fue medida en términos de la cantidad de aceite que queda
retenida en la torta y los aceites vírgenes caracterizados químicamente en componentes
mayoritarios, minoritarios presentes, propiedades antioxidantes y estabilidad oxidativa.
5.2 Características físicas de las semillas y condiciones tecnológicas del proceso de extracción
En el cuadro 5.1, se muestra las características físicas de las semillas y el
rendimiento graso determinado por el método de soxlhet. Los resultados muestran que
el contenido de aceite en las semillas estudiadas se ubicó en el intervalo de 8,9 a 50,4 %,
por lo que se puede señalar que constituyen fuentes importantes para la obtención de
aceites, lo que justifica su utilización en el presente trabajo. El sésamo junto con la
colza son las semillas que exhibieron la mayor cantidad de aceite extraíble, mientras que
la perilla blanca, el piñón y la uva sólo contienen 27,2, 22,2 y 8,9 % de aceite
potencialmente extraíble en las condiciones de prensado evaluadas.
Para la extracción de los aceites se utilizó una prensa mecánica y distintas
semillas, para la cual fue necesario evaluar las condiciones operacionales del proceso
118
tecnológico, con el fin de obtener la mayor eficiencia y los más altos rendimientos. Para
el funcionamiento óptimo del equipo, la cabeza de la cámara de prensado debe alcanzar
una temperatura máxima de 100°C y mantenerla constante durante todo el proceso, esto
se logró haciendo trabajar a la máquina durante 10 minutos sin introducir semillas en la
tolva. Una vez que las semillas son introducidas, la fricción produce un incremento de la
temperatura del cabezal lo cual resulta suficiente para lograr la extracción del aceite,
con lo que el sistema calefactor debe ser apagado. De manera que con el propósito de
obtener la mayor cantidad de aceite fue necesario optimizar el proceso de la extracción
mecánica, para lo cual se evaluaron variables como tamaño de la boquilla de la cámara
de prensado y la presión ejercida en la cabeza de dicha cámara.
Los requerimientos industriales para los procesadores de alimentos requieren
precisar los criterios de calidad de los granos, los cuales están directamente asociados
con las propiedades bioquímicas y mecánicas de las semillas. as semillas evaluadas
poseían diversos tamaños, desde las más pequeñas con forma de agujas como en el caso
de las semillas de negrillo hasta las más grandes y ovaladas como las semillas de piñón
o de calabaza. Este aspecto fue muy importante para establecer las condiciones iniciales
de operación de la prensa, ya que como se ha señalado en el capítulo de materiales y
métodos, la cámara de prensado dispone de boquillas de diámetros internos distintos;
por lo que la selección dependerá principalmente del tamaño y características físicas del
material a procesar.
La dureza como parámetro que permite establecer el grado de susceptibilidad
de las semillas a la rotura, fue medida en términos del índice de flotación, la densidad,
masa relativa y porosidad de las semillas son parámetros físicos relacionado
directamente con el índice de dureza de cada semilla, por lo que también son
importantes a considerar ya que determinan la presión necesaria que debe producirse en
la cabeza de la cámara de prensado con el propósito de extraer la mayor cantidad de
aceite y lograr el máximo rendimiento del proceso. Por ejemplo, la semilla de cártamo
junto a la de girasol y pepita de uva son las más duras, mientras que las de colza,
calabaza, perilla blanca y piñón fueron las semillas de menor dureza y por lo tanto las
que requieren de menor presión para romper las células oleiriferas que contienen al
aceite virgen.
119
Cuadro 5.1 Características físico-químicas de las semillas
Semilla
Forma Dimensiones (cm)
Densidad (g cc-1)
Masa de 100 semillas (g)
Índice de Flotación
Contenido de aceite
(%) Soxhlet
Humedad (%)
Largo Ancho Grosor Cañamón Ovalada 0,56±0,05 0,30±0,02 0,39±0,06 0,60±0,1 1,60±0,01 25\0 32,1±0,8 6,02±0,2
Negrillo Agujas 0,44±0,01 0,11±0,01 0,01±0,01 0,97±0,1 0,58±0,01 2\24 34,50±1,0 5,26±0,2
Calabaza Ovalada 1,32±0,1 0,76±0,05 0,20±0,05 1,07±0,1 10,7±0,5 0\25 30,50±1,0 8,45±0,1
Linaza Dorada Ovalada 0,44±0,02 0,20±0,01 0,10±0,05 1,16±0,2 0,43±0,01 5\20 38,50±1,2 4,92±0,1
Linaza Marrón Ovalada 0,44±0,02 0,20±0,01 0,10±0,05 1,15±0,1 0,43±0,01 5\20 39,6±1,0 4,75±0,1
Uva Ovalada 0,56±0,05 0,39±0,05 0,25±0,05 0,98±0,1 6,0±0,5 15\10 8,9±0,3 9,6±0,2
Sésamo Ovalada 0,38±0,05 0,2±,001 0,09±0,01 0,60±0,1 0,33±0,01 2\23 50,4±1,2 4,68±0,1
Perilla blanca esférica 0,21±0,01 0,21±0,01 0,21±0,01 0,66±0,1 0,61±0,01 0\25 27,2±1,0 5,660,1
Colza Esférica 0,19±0,01 0,19±0,01 0,19±0,04 0,40±0,1 0,39±0,01 0\25 40,80±1,0 4,54±0,1
Girasol Ovalada 1,13±0,1 0,51±0,05 0,28±0,02 0,63±0,1 5,6±0,5 25\0 36,4±0,9 5,52±0,1
Cártamo Ovalada 0,74±0,05 0,40±0,05 0,31±0,05 0,80±0,1 4,3±0,2 25\0 31,70±1,0 7,13±0,2
Soja esférica 0,51±0,05 0,50±0,07 0,72±0,08 1,12±0,3 13,15±1,0 0\25 22,05±0,5 5,72±0,1
Piñón Ovalada 1,50±0,2 0,50±0,07 0,50±0,07 1,00±0,2 17,4±0,8 5\20 22,2±0,7 7,91±0,2
120
Para evaluar el proceso de extracción de los aceites vírgenes se consideraron
dos variables: el diámetro interno de la boquilla de la cámara de prensado, ya que ésta
se relaciona directamente con las dimensiones de las semillas, y la segunda variable fue
la velocidad de rotación del tornillo sin fin. Como se ha señalado anteriormente, la
rotación del tornillo tiene dos propósitos, desplazar al material desde la tolva de
alimentación hasta la cabeza de la cámara de prensado donde se produce la presión
necesaria sobre las semillas para provocar la expulsión del aceite. A mayor velocidad
de rotación, mayor será la presión sobre el material y en consecuencia esto afectará la
eficiencia de la extracción. Otro aspecto importante se relaciona con la temperatura que
se alcance en la cámara de prensado, ésta no debe superar los 100 °C a fin de evitar que
se produzcan daños al aceite virgen, por lo que fue necesario establecer las condiciones
para no superar esta temperatura durante todo el proceso.
Para establecer las condiciones óptimas se utilizaron para cada semilla
boquillas de diferentes diámetros internos y varias velocidades de giro de rotación del
tornillo sin fin (Cuadros 5.2.a-l) Para cada caso se tomaron muestras de las tortas
residuales, se les determinó la humedad (% ms) y el contenido de aceite remanente en
dicho material.
Cuadros 5.2.a- l. Condiciones operacionales para la extracción de aceite mediante la prensa komet screw oild, expeller CA59G-CA 5963.
5.2. a Cañamón Cannabis sativa L.)
Torta residual Diámetro de la boquilla de salida de la cámara de
prensado (cm)
Velocidad de rotación del tornillo sin fin (rpm) Humedad
(%) Rendimiento graso (%) ms
17,2 8,24 0,57 28,8 8,20 0,76 40,4 8,07 0,81
0,4
52,0 7,66 0,86
17,2 8,78 0,69 28,8 8,70 0,73 40,4 7,74 0,99
0,6
52,0 7,45 1,25
121
5.2.b Negrillo (Guizotia abyssinica)
Torta residual Diámetro de la boquilla de salida de la cámara de
prensado (cm)
Velocidad de rotación del tornillo sin fin (rpm) Humedad
(%) Rendimiento graso (%) ms
17,2 7,10 1,42 40,4 7,31 1,56 63,6 7,50 1,64
0,4
86,8 7,79 1,63
17,2 8,18 1,43 40,4 7,72 2,18 63,6 7,38 2,31
0,6
86,8 7,31 2,57 5.2.c Calabaza (Cucúrbita máxima)
Torta residual Diámetro de la boquilla de salida de la cámara de
prensado (cm)
Velocidad de rotación del tornillo sin fin (rpm) Humedad
(%) Rendimiento graso (%) ms
17,2 8,86 1,22 40,4 8,45 1,27 63,6 8,02 1,25
0,5
86,8 7,79 1,12
17,2 6,07 3,98 40,4 5,80 4,34 63,6 5,45 4,80
0,6
86,8 5,19 4,99 5.2. d Linaza dorada (Linum usitatissimum)
Torta residual Diámetro de la boquilla de salida de la cámara de
prensado (cm)
Velocidad de rotación del tornillo sin fin (rpm) Humedad
(%) Rendimiento graso (%) ms
17,2 5,12 0,71 28,8 5,01 0,71 40,4 4,93 0,88
0,4
52,0 4,68 1,10
17,2 5,45 1,25 28,8 5,26 1,37 40,4 4,85 1,55
0,5
52,0 4,82 1,63
122
5.2e Pepita de va (Vitis vinifera)
Torta residual Diámetro de la boquilla de salida de la cámara de
prensado (cm)
Velocidad de rotación del tornillo sin fin (rpm) Humedad
(%) Rendimiento graso (%) ms
17,2 8,22 2,05 28,8 8,15 2,06 40,4 8,04 2,11
0,8
52,0 8,01 2,13
17,2 8,28 2,01 28,8 8,19 2,09 40,4 8,19 2,13
1,0
52,0 8,08 2,20
5.2.f Sésamo (Sesamum indicum L.)
5.2.g Perilla Blanca (Ocymoides lim)
Torta residual Diámetro de la boquilla de salida de la cámara de
prensado (cm)
Velocidad de rotación del tornillo sin fin (rpm) Humedad
(%) Rendimiento graso (%) ms
17,2 8,22 0,92 28,8 8,10 0,93 40,4 8,02 0,99
0,4
52,0 7,95 1,05
17,2 8,35 1,05 28,8 8,12 1,14 40,4 7,96 1,19
0,5
52,0 7,82 1,22
Torta residual Diámetro de la boquilla de salida de la cámara de
prensado (cm)
Velocidad de rotación del tornillo sin fin (rpm) Humedad
(%) Rendimiento graso (%) ms
17,2 6,00 0,75 28,8 5,95 0,75 40,4 5,89 0,89
0,4
52,0 5,75 1,03
17,2 5,51 1,29 28,8 5,29 1,39 40,4 5,75 1,45
0,5
52,0 5,72 1,61
123
5.2.h Colza (Brassica napus)
Torta residual Diámetro de la boquilla de salida de la cámara de
prensado (cm)
Velocidad de rotación del tornillo sin fin (rpm) Humedad
(%) Rendimiento graso (%) ms
17,2 8,12 0,93 28,8 8,10 0,96 40,4 8,00 1,02
0,5
52,0 7,89 1,15
17,2 8,45 1,05 28,8 8,23 1,12 40,4 7,99 1,21
0,6
52,0 7,79 1,28 5.2.i Girasol (Helianthus annus L.)
Torta residual Diámetro de la boquilla de salida de la cámara de
prensado (cm)
Velocidad de rotación del tornillo sin fin (rpm) Humedad
(%) Rendimiento graso (%) ms
17,2 5,61 0,89 40,4 5,53 0,93 63,6 5,45 0,98
0,8
86,8 5,41 1,06
17,2 5,71 1,15 40,4 5,56 1,16 63,6 5,50 1,21
1,00
86,8 5,43 1,23 5.2.J Cártamo (Carthamus tinctorius L.)
Torta residual Diámetro de la boquilla de salida de la cámara de
prensado (cm)
Velocidad de rotación del tornillo sin fin (rpm) Humedad
(%) Rendimiento graso (%) ms
17,2 8,61 0,95 40,4 8,51 0,96 63,6 8,55 0,98
0,5
86,8 8,43 1,15
17,2 8,69 1,24 40,4 8,53 1,26 63,6 8,49 1,31
0,6
86,8 8,46 1,43
124
5,2,k Soja (Glycine max L,)
Torta residual Diámetro de la boquilla de salida de la cámara de
prensado (cm)
Velocidad de rotación del tornillo sin fin (rpm) Humedad
(%) Rendimiento graso (%) ms
17,2 7,12 0,95 28,8 7,24 0,96 40,4 8,00 1,01
0,6
52,0 8,01 1,03
17,2 7,22 2,01 28,8 7,39 2,09 40,4 8,09 2,10
0,8
52,0 8,09 2,10 5,2,l Piñón (Pinus pinea)
Torta residual Diámetro de la boquilla
de salida de la cámara de prensado (cm)
Velocidad de rotación del tornillo sin fin (rpm) Humedad
(%) Rendimiento graso (%) ms
17,2 8,12 1,13 28,8 8,10 1,16 40,4 8,00 1,22
0,5
52,0 7,89 1,25
17,2 8,45 0,95 28,8 8,23 0,95 40,4 7,99 1,01
0,6
52,0 7,79 1,08 En el apartado siguiente se discuten los resultados obtenidos para cada caso en particular: 5.2.1 Cañamón
En este caso se utilizaron dos boquillas: 0,4 y 0,6 cm y cuatro velocidades de
rotación del tornillo sin fin: 17,2, 28,8, 40,4 y 52,0 rpm. Los resultados, muestran que la
mayor extracción de aceite se logró utilizando una boquilla con un agujero de salida de
0,4 cm de diámetro que se adaptó bastante bien a las dimensiones de la semilla. Con una
boquilla de diámetro mayor el rendimiento disminuía al permanecer un porcentaje
mayor de aceite retenido en la torta. Estos resultados muestran que la eficiencia de la
extracción depende en forma simultánea con la velocidad de rotación del tornilla sin fin,
alcanzándose eficiencias de extracción mayores a velocidades bajas, por lo que una
125
velocidad de giro de 17 rpm fue seleccionada como la óptima para la obtención del
aceite virgen.
5.2.2 Negrillo
La semilla de negrillo es una de las más pequeñas, son de color negro y muy
delgadas, con forma de agujas, en tal sentido; debido a éstas características se utilizaron
las dos boquillas disponibles de menor diámetro interno (0,4 y 0,5 cm). Asimismo, las
pruebas de flotación mostraron que estas semillas son de una consistencia blanda, por
lo que se utilizaron para las dos tipos de boquilla las mismas velocidades de rotación del
tornillo sin fin con el propósito de ejercer una presión igual en la cabeza de la cámara
de prensado. Los resultados indican que la máxima eficiencia de extracción de aceite en
esta semilla se logra con una baja velocidad de rotación y con la boquilla de menor
diámetro interno.
El diámetro de la boquilla es el factor que más influye en el porcentaje de
aceite que permanece retenido en la torta residual, por ejemplo, usando la boquilla de
mayor diámetro el porcentaje de aceite retenido supera el 2 %, mientras que la
velocidad de rotación del tornillo sin fin tiene un efecto menor, ya que al pasar de 30 a
75 rpm, el incremento de aceite retenido en la torta residuales es menor.
5.2.3 Calabaza
La semilla de calabaza era una de las semillas de mayor tamaño con una
longitud de 1,32cm, de forma prácticamente plana, con un grosor de apenas 20 mm y
muy blanda, ya que su índice de flotación fue de 0\25. El tamaño de la semilla
explicaría el efecto de la velocidad de rotación del tornillo sin fin sobre la cantidad de
aceite retenido en la torta residual. Como en los casos referidos anteriormente, el
diámetro interno de la boquilla de la cámara de prensado sigue siendo un factor
determinante de la eficiencia de la extracción.
Este efecto del tamaño de la boquilla se observa claramente en el hecho de que
al pasar de un diámetro de 0,5 cm a 0,6 cm, el porcentaje de aceite retenido se
126
incrementó desde 1,22 hasta 4,99 %, lo que disminuye de manera importante la cantidad
de aceite potencialmente extraíble, sobre todo si se toma en cuenta que en la extracción
por prensado se pierde parte del aceite en la etapa de limpieza, lo cuál es necesario para
remover las partículas sólidas que salen de la cámara de prensado y que acompañan al
aceite virgen.
5.2.4 Linaza
En este trabajo se emplearon dos variedades de semillas de linaza, la dorada y
la marrón. En función a que ambas variedades resultaron muy parecidas en las
características físicas evaluadas; prácticamente iguales, para el estudio tecnológico de la
extracción del aceite y eficiencia del proceso sólo se consideró a la linaza de variedad
dorada. Los resultados mostraron que el diámetro interno de la boquilla sigue siendo el
factor determinante de la eficiencia de la extracción. Con respecto a la velocidad de giro
del tornillo sin fin, se produce un aumento del aceite retenido en la torta residual cuando
se incrementan las revoluciones en el tiempo, siendo el efecto más pronunciado a partir
de 32 rpm. Este efecto de la velocidad de rotación del tornillo no se había observado en
los casos anteriores; sin embargo, hay que tomar en cuenta que ésta es una semilla
pequeña pero de una dureza un poco superior con un índice de flotación de 5\20.
5.2.5 Uva
La semilla de uva a pesar de tener un índice de flotación de 15\10, resultó ser
la más resistente al proceso mecánico de extracción, lo que nos indica que no solo la
dureza del grano es determinante en la ruptura de las células que contienen al aceite sino
también la naturaleza leñosa que caracteriza a ésta semilla. La semilla de uva es de
forma ovalada de 0,56 cm. de largo, 0,39 cm. de ancho y un grosor de 0,25 cm., lo que
la hace junto a la soja las más uniformes en cuanto a dimensiones sí se compara con el
resto del grupo de semillas estudiadas. Para la obtención del aceite se emplearon las
boquillas de mayor diámetro, ya que las pruebas preliminares determinaron que
troqueles o boquilla de diámetros internos inferiores a 0,8 cm. provocaban que la
máquina se bloqueara lo que impedía la extracción del aceite.
127
La menor cantidad de aceite retenido en la torta residual se obtuvo al emplear
la boquilla de 1 cm. de diámetro interno, por lo que la eficiencia de extracción
disminuye con las boquillas de menor tamaño. Para ésta semilla también se observó que
la velocidad de rotación del tornillo sin fin determina la eficiencia de la extracción,
alcanzándose los mejores resultados con velocidades bajas, cercanas a las 20 rpm.
Es importante señalar que la cantidad de aceite que quede retenido en la torta
residual afecta de manera significativa el rendimiento del proceso de extracción, lo cuál
sería mas notable en éste caso en particular, puesto que las semillas de uva son las que
tienen el menor contenido total de aceite (8,9 %) dentro del total de semillas evaluadas,
lo que aunado a las pérdidas de aceite por limpieza implicaría unos rendimientos en
aceite virgen no tan elevados como en otras semillas, sin embargo; también hay que
considerar que se trata de un material o subproductos de desecho de la industria
vinícola, con lo cuál aunque el porcentaje de aceite extraído fuese bajo tendría un valor
añadido al tratarse de un aprovechamiento de un residuo industrial.
5.2.6 Sésamo
El sésamo es una semilla comúnmente utilizada para la producción de aceite
comestible, ya que contiene hasta un 50 % de aceite potencialmente extraíble. Las
condiciones tecnológicas de extracción indican que el menor porcentaje de aceite
retenido en la torta residual se alcanza a una velocidad de 24 rpm y una boquilla de
diámetro interno de 0,4 cm. Al igual que en los casos anteriores, el diámetro interno de
la boquilla produce un efecto importante en el incremento del porcentaje de aceite
retenido en la torta residual, a éste efecto se suma el de la velocidad de rotación del
tornillo sin fin, lo que hace que la semilla de sésamo sea la más susceptible a las
condiciones de funcionamiento y características tecnológicas de la máquina.
5.2.7 Perilla Blanca
Esta semilla es muy parecida a la de sésamo en cuanto a su tamaño y dureza,
pero con un contenido de aceite menor (27,2 %), igualmente con un efecto marcado de
las condiciones tecnológicas sobre el rendimiento de la extracción, alcanzándose valores
óptimos alrededor de 20 rpm y un diámetro interno de boquilla de 0,4 cm. La máxima
128
cantidad de aceite retenido en la torta fue de 1.6 % que en las condiciones óptimas se
reduce a menos del 1 %. A mayores velocidades de rotación del tornillo sin fin la
cantidad de aceite retenida en la torta residual es mayor por lo que la eficiencia de
extracción disminuye.
5.2.8 Colza
La colza es otra de las semillas oleaginosas muy utilizadas en la industria
aceitera para producir aceites refinados comestibles, se trata de una semilla pequeña de
forma esférica y muy blanda. Los resultados sobre el manejo de las condiciones
operacionales de la prensa, exhibe un comportamiento similar a los obtenidos para las
semillas de sésamo y de perilla blanca, con un mínimo de aceite retenido < 1% cuando
se utiliza una boquilla de 0,4 cm. y una velocidad de giro del tornillo sin fin de 20 rpm.
Al aumentar la velocidad de rotación y utilizar boquillas de mayor diámetro se produce
un aumento del aceite no extraído superior al 1,3 %, que si bien es poco si se toma en
cuenta que la colza tiene un contenido de materia grasa del 40 %, es necesario reducir al
tratarse de una extracción mecánica en el que las eficiencias tienden a ser inferiores a
las extracciones continuas mediante el uso de disolventes.
5.2.9 Girasol
En este estudio se empleó la semilla de girasol entera, la cubierta seminal no
fue removida antes del proceso de extracción. Aunque en la industria para la obtención
de aceite de girasol, generalmente se incorpora en el diagrama tecnológico la etapa del
descascarado de las semillas, en el presente estudio se utilizaron las semillas sin
descascarar debido principalmente a que pruebas preliminares arrojaron que el proceso
de arrastre y transporte del material desde la tolva hasta la cabeza de la cámara de
prensado y la posterior salida del aceite resultaba favorecido en presencia de la cubierta
seminal o epispermo.
En cuánto a las variables evaluadas para la optimización del proceso de
extracción, los resultados mostraron que las dos variables operacionales empleadas
afectan de manera fundamental el rendimiento de la extracción; es decir, tanto el
incremento en la velocidad de rotación del tornillo sinfin como el tamaño del diámetro
129
del troquel. La mayor eficiencia, con un porcentaje de aceite residual menor al 0,9 % se
alcanzó a las velocidades más bajas y con un diámetro de boquilla de 0,5 cm. Al intentar
utilizar una boquilla de diámetro inferior, la prensa comenzó a presentar fallas en su
funcionamiento lo que dificultaba el proceso de extracción.
5.2.10 Cártamo
El cártamo junto con el sésamo, girasol y colza, constituye una fuente
convencional de aceites vegetales comestibles, utilizadas ampliamente en la industria
para la producción y comercialización de aceites refinados. Se trata de una semilla
blanca de tamaño mediano y muy dura según el test de flotación (25\0). Al igual que en
el caso del girasol y resto de las semillas evaluadas, el tamaño del diámetro interno de la
boquilla afecta significativamente la eficiencia de la extracción de este aceite y el
rendimiento del proceso, mientras que una velocidad de rotación del tornillo en la
cámara de prensado entre 60 y 20 rpm el efecto es mucho menor. En este caso también
se observa como el tipo de semilla y sus características intrínsecas generan un
comportamiento diferente ante las condiciones de extracción. En las condiciones
óptimas, la menor cantidad de aceite que queda retenida en la torta residual es de 0,95
%, lo que representa un porcentaje bastante bajo y adecuado, debido a que esta semilla
contiene más de 30% de aceite potencialmente extraíble.
5.2.11 Piñón
En el caso del piñón a diferencia del resto de semillas evaluadas se disponía
solo de semillas descascaradas, esto sumado al tamaño y fragilidad de las semillas
determinó que los mayores rendimiento se obtuvieran con una boquilla de diámetro
interno igual a 0,6 cm. combinada con bajas velocidades de giro del tornillo sin fin. Tal
como se comentó anteriormente la ausencia en la semilla de la cubierta seminal causó
cierta dificultad para la extracción del aceite, sin embargo fue mucho mas manejable
que en el caso de la pepita de uva, lo que pone de manifiesto una vez más que las
características morfo-anatómicas y naturaleza propia de cada semillas son factores a
considerar para la selección de las condiciones más adecuadas de extracción del aceite.
130
5.2.12 Soja
Dentro del grupo de semillas convencionales evaluadas la soja representa a la
semilla oleaginosa de mayor importancia, debido a la posición que ocupa ésta semilla
como fuente mundial no solo para la obtención de aceites comestible sino también como
suministro de proteínas vegetales.
Las condiciones operacionales de extracción del aceite para ésta semilla
indicaron que la eficiencia del proceso parece estar muy relacionado al igual que para
las semillas de calabaza con el tamaño de la boquilla. El hecho de que se trate de una
semilla con un índice de flotación 0\25, lo que significa una semilla muy blanda
explicaría el poco efecto de la velocidad del tornillo sin fin sobre el rendimiento de la
extracción. Asimismo; la forma esférica y dimensiones de la semilla determinan que la
boquilla más apropiada para lograr los más altos rendimientos sería la que corresponde
a la de un diámetro interno equivalente a 6,0 cm.
El cuadro 5.3, resume las condiciones óptimas de operación de la prensa para
cada una de las semillas evaluadas. Se observa que cada material presente unas
condiciones particulares que garantizan el máximo de extracción posible de los aceites
vírgenes y que esas condiciones se relacionan con las características físicas de cada
material. Destaca el hecho de que la calabaza, que es la semilla más blanda requiera de
la mayor velocidad de rotación, mientras que en la mayoría de las otras semillas
oleaginosas el aceite debe ser extraído a velocidades menores. Bajo estas condiciones,
se alcanzan temperaturas máximas de la cámara de prensado que no superan los 100°C,
por lo que el impacto de esa temperatura sobre el aceite extraído debe ser muy bajo.
5.3 Limpieza del aceite virgen extraído en las condiciones óptimas
De la extracción mecánica se obtiene un aceite un aceite bruto que viene
acompañado de impurezas sólidas, tales como restos de las semillas y materiales
gomosos por lo que deben ser separados para obtener un aceite virgen totalmente
cristalino. Por lo tanto, fue necesario establecer las condiciones de limpieza según los
131
procedimientos descritos en el apartado de Materiales y métodos con los siguientes
resultados:
Cuadro 5.3: Condiciones óptimas de operación para la extracción de los aceites
Aceite Diámetro de la boquilla (cm,)
Vel, de rotación (rpm)
Cañamón 0,4 17,2 Negrillo 0,4 17,2 Calabaza 0,5 86,8 Linaza 0,4 17,2 Uva 1,0 17,2 Sésamo 0,4 28,8 Perilla Blanca 0,4 28,8 Colza 0,4 17,2 Girasol 0,5 17,2 Cártamo 0,5 17,2 Piñón 0,6 17,2 Soja 0,8 17,2
5.3.1 Decantación estática:
Luego de un período de 48 horas de decantación estática, se observó un grado
de separación del aceite de la mezcla aceite+impurezas de aproximadamente 5%,
aumentando a un 8% a los tres días hasta alcanzar un máximo de 22% de separación a
las cuatro semanas del ensayo. Este grado de separación es insuficiente para que el
procedimiento resulte eficaz y, además un periodo de decantación superior a las cuatro
semanas exigiría unas condiciones de almacenamiento que evitasen el deterioro del
aceite por oxidación.
132
5.3.2 Filtración:
Con los distintos materiales empleados en esta técnica se obtuvieron los
siguientes resultados:
a) Papel jarabe: este material consiste de un filtro de tamaño de poro muy
grueso, que se utiliza frecuentemente en el laboratorio para filtrar aceite de oliva virgen.
En éste caso no se obtuvieron resultados satisfactorios debido a que el aceite no se pudo
separar de las sustancias en suspensión.
b) Filtros de algodón y gasa: el aceite fue filtrado con presión a través de filtros
hechos con algodón y gasa, lográndose la separación parcial del líquido y de la fase
sólida. Sin embargo, el aceite resultante mostró un cierto grado de turbidez, por lo que
se consideró el método muy poco eficiente.
c) Tierras filtrantes: En este caso se preparó un filtro utilizando un embudo de
Büchner que se rellenó hasta una altura de 0,5 cm con tierras filtrantes comerciales
(Clarcel y Fibroxcel). Luego, fue colocado en un kitasato conectado a una bomba de
vacío. Se agregó la mezcla a separar dándose inicio a la succión. Inmediatamente el
filtro fue colmatado con lo cual se detuvo la filtración sin apreciarse resultado alguno.
5.3.3 Floculación:
En las pruebas realizadas empleando como agentes floculantes, agua y ácido
cítrico de calidad alimentaria en concentraciones desde 0,1 hasta 1,0 N, no fue posible
lograr una separación satisfactoria del material.
5.3.4. Centrifugación:
Se evaluó el efecto simultáneo del tiempo y la fuerza centrífuga relativa
(R.C.F.) sobre el grado de limpieza del aceite bruto, utilizando una centrífuga de
laboratorio (Hettich Universal 32R). Los resultados indicaron que el máximo
rendimiento en aceite limpio se produjo al utilizar 5000 r.p.m. (3857,1 R.C.F.) y un
133
tiempo de 30 minutos (tabla 5.7). En estas condiciones se obtiene un aceite totalmente
transparente y libre de impurezas (figura 5.4 y 5.5). Por lo tanto, la centrifugación ha
demostrado ser la operación más adecuada en el proceso de obtención de los aceites
vírgenes ya que permite la separación de la fase liquida oleosa de la sólida con relativa
rapidez y facilidad, obteniéndose así un aceite virgen totalmente limpio.
La etapa de limpieza de los aceites es de fundamental importancia en el proceso
tecnológico para la obtención de aceites vírgenes, sin embargo; estos procedimientos
generan pérdidas de cierta cantidad de aceite que es retenida por el material sólido, por
lo que también afecta a la eficiencia final del proceso de extracción. En el cuadro 5.3 se
puede observar que en todos los casos el rendimiento de la extracción mecánica es
bastante alto si se compara con la cantidad total de aceite (rendimiento graso) presente
en cada tipo de semilla. Es durante la limpieza del aceite donde se producen las mayores
pérdidas, siendo estas más elevadas en los casos de las semillas de uva y de girasol, ya
que son estas semillas las que contenían la mayor cantidad de material leñoso capaz de
retener más aceite.
Por el contrario, las semillas de linaza, negrillo, perilla blanca y cañamón
tuvieron los más altos rendimientos, eso debido quizás a que el material sólido que
acompañaba al aceite exhibía superficies poco adsorbentes para remeter grandes
cantidades de aceite. En todo caso, los rendimientos de extracción estuvieron por
encima del 70 %, lo que resulta muy conveniente para una extracción de esta naturaleza.
134
Figura 5.13: Aceites vírgenes de fuentes convencionales: Girasol, Soja, Cártamo, Sésamo y Colza.
135
Figura 5.14: Aceites vírgenes de fuentes no convencionales: Calabaza, Linaza Dorada, Linaza Marrón, Negrillo, Piñón, Cañamón, Chufa, Uva, Perilla Blanca.
136
Cuadro 5.4: Rendimiento (g 100 g-1) de la extracción de los aceites vírgenes por presión mecánica utilizando las condiciones óptimas
Aceite Contenido
total de aceite
Rendimiento de la extracción
Rendimiento luego de la limpieza
Eficiencia en aceite limpio
(%) Cañamón 32,1±,02 31,5±0,7 28,1±,05 87,5±0,5 Perilla Blanca 27,2±0,2 26,3±0,5 24,1±1,0 88,6±1,0 Negrillo 34,5±0,5 33,1±0,8 30,7±0,8 89,0±1,1 Calabaza 30,5±0,2 29,3±0,5 22,3±1,05 73, ±0,8 Linaza 38,5±0,7 37,8±0,5 35,4±0,5 91,9±1,01 Cártamo 31,7±0,5 30,8±0,4 24,3±,08 76,7±0,9 Colza 40,8±0,7 39,9±,07 35,1±0,5 86,0±1,2 Uva 8,90±0,5 6,90±0,5 5,70±1,5 67,0±2,00 Sésamo 50,4±,08 49,7±1,0 39,9±0,5 79,2±1,02 Girasol 36,4±0,5 35,5±0,5 25,7±0,7 70,6±0,9 Piñón 22,2±0,2 21,0±0,5 15,7±1,2 70,7±1,00 Soja 22,05±0,5 20,55±0,6 15,9±1,0 72,1±0,9
5.4 Características físico químicas de los aceites vírgenes de semillas
5.4.1 Índices de calidad
La calidad de los aceite vírgenes obtenidos fue medida a través del porcentaje de
acidez libre, índice de peróxidos y por los valores de radiaciones en el ultravioleta k232
y k270 (cuadro 5.4). En todos los aceites vírgenes los valores de acidez fueron
inferiores al 1 % con la excepción del aceite de semillas de uva que con un valor de 2,6
% fue el más elevado. Con respecto al índice de peróxidos, los valores más altos se
obtuvieron en los aceites de calabaza, perilla blanca y cañamón con 13,04, 11,92 y
10,75 meq O2 Kg-1 respectivamente, valores sin embargo; que son inferiores a lo que
137
indica el Codex Alimentarius CODEX-STAN 210-19 (Codex Stan, 1981) como límite
máximo permitido (15 meq de O2 Kg-1) para un aceite virgen de semilla. Es importante
señalar que estos valores de peróxidos pudieran deberse a un cierto deterioro del
material durante el almacenamiento y no al proceso tecnológico aplicado para la
extracción de los aceites.
Cuadro 5.5: Algunos índices de calidad para los aceites vírgenes de semillas
Aceite virgen Acidez Libre
(% Ácido Oleico) Índice de peróxidos
meq O2 Kg-1 K232 K270
Negrillo 0,23±0,01 4,00±0,03 0,5629 0,1202
Calabaza 1,00±0,02 13,04±0,3 1,5487 0,1472
Perilla Blanca 0,92±0,05 11,92±0,2 0,9032 0,1245
Cártamo 0,42±0,01 6,44±0,05 1,0670 0,1222
Colza 0,38±0,01 7,82±0,04 0,9898 0,1347
Linaza Dorada 0,29±0,01 3,96±0,02 1,0022 0,1155
Linaza Marrón 0,33±0,01 4,49±0,02 0,8732 0,1094
Piñón 0,98±0,03 8,63±0,08 0,75210 0,1050
Cañamón 0,77±0,02 10,75±0,1 1,0745 0,2134
Sésamo 0,21±0,01 1,25±0,01 1,5226 0,1001
Girasol 0,20±0,01 1,29±0,01 1,4836 0,1021
Uva 2,16±0,01 9,93±0,04 2,0485 0,3806
Soja 0,31±0,01 5,48±0,03 0,7364 0,0356
Por otro lado, los coeficientes de extinción molar en el ultravioleta son índices
fisicoquímicos que se utilizan para detectar la presencia de compuestos oxidados como
hidroperóxidos (K232) o de productos secundarios de oxidación (K270), como pueden ser
los dienos conjugados, aldehídos, cetonas, etc, que alteran la calidad de los aceite. Los
valores de absorción de radiación en el ultravioleta a 232 nm y 270 nm en todos los
casos reflejaron bajas concentraciones, lo que evidencia el buen estado de los aceites
vírgenes obtenidos.
138
5.4.2 Perfil de ácidos grasos
En el cuadro 5.5, se observa que en todos los aceites vírgenes de semillas
evaluadas en este estudio predominan los ácidos grasos insaturados, principalmente el
oleico y el linoleico, lo que resulta interesante ya que desde hace mucho tiempo el
consumo de grasas poliinsaturadas han sido consideradas alternativas más saludables
que los productos grasos saturados. En este sentido; en los aceites de negrillo, cártamo,
cañamón, uva y soja predomina el ácido linoleico que es un ácido graso esencial y jefe
de la familia de los omega 6, con porcentajes entre 52 y 77 %. Ramadan y Mörsel
(2003), señalan que en el aceite de negrillo predomina el ácido linoleico con
concentraciones de hasta un 85% dependiendo del origen de las semillas, asimismo;
Carvalho y col. (2006) y Bozan & Temelli (2008), reportan para el aceite de cártamo
concentraciones elevadas de éste ácido graso. Parker y col. (2003), Carvalho y col.
(2006), Yu Liangli (2008), indican valores de ácido linoleíco en el aceite de cañamón de
57 a 60%, mientras que Bozan & Temelli (2008), concentraciones cercanas a 75%. El
perfil de ácidos grasos para el aceite virgen obtenido de semillas de uva, coincide con lo
señalado en la literatura (Crew y col, 2006; Parry y col, 2005; Beveridge y col., 2005).
En cuánto al aceite de soja, las concentraciones de ácido linoleico cuantificadas en éste
estudio son superiores a las encontradas por Haiyan y col. (2005) y Slavin y col. (2009).
El monoinsaturado ácido oleico es el ácido graso más importante en los aceites
de colza y girasol (72,6 y 86,8 %), lo cuál se debe principalmente a que las semillas
utilizadas corresponden a variedades alto oleico, lo cuál justifica los porcentajes tan
elevado de éste ácido en estos aceites vírgenes. Los aceites de calabaza, piñón y sésamo
se caracterizaron por un contenido equilibrado en cuánto a porcentajes de ácido oleico y
linoleico, lo cuál coincide con lo reportado por Haiyan y col (2007), para el aceite
virgen de calabaza; Arranz y col. (2008) para el aceite de piñón y por Elleuch y col
(2007) y Haiyan y col. (2007) para aceites vírgenes de sésamo.
El ácido linolénico, que es un ácido graso poliinsaturado de la familia de los
ácidos grasos omega 3, fue el más importante en los aceites de las linazas dorada y
marón con concentraciones (52,9 y 55,5%) muy similares a las reportadas por Bozan &
Temelli (2008), sin embargo, el mayor porcentaje de éste ácido graso fue detectado en
el aceite virgen de perilla blanca con 62,6 %. Kurowska y col. (2002), señalan que los
139
aceites de perilla, linaza y nueces son fuentes importantes de ácidos grasos de cadenas
largas, precursores del ácido α-linolénico y posiblemente del EPA Y DHA; los cuales
han resultado ser muy beneficiosos en el control de enfermedades crónicas del corazón.
Otros ácidos grasos también presentes fueron el behénico, detectado en los aceites
virgenes de negrillo, calabaza y cártamo; el araquídico cuantificado en cantidades
variables en los aceites vírgenes de colza, linazas y piñón; el gadoleíco aunque en
cantidades pequeñas en el aceite virgen de soja y el erúcico, un ácido graso (22:1) de
veinte y dos átomos de carbono y una instauración estuvo presente solo en el aceite
virgen de colza y en cantidades menores (0,5%) al reportado por Carvalho y col. (2006).
5.5 Componentes minoritarios de los aceites vírgenes de semilla
5.5.1 Tocoferoles y tocotrienoles
Se ha mencionado que los tocoferoles y tocotrienoles se encuentran entre los
antioxidantes naturales más importantes que sintetizan la mayoría de las plantas
superiores; en el caso de los aceites vegetales desempeñan un papel importante en la
estabilidad oxidativa, ya que son moléculas capaces de bloquear las reacciones de
oxidación causadas por los radicales libres inhibiendo o retardando su capacidad
oxidante.
En el presente estudio, los resultados señalan la presencia de estos
antioxidantes en los aceites vírgenes extraídos, tanto de las semillas oleaginosas
convencionales como en los aceites procedentes de semillas oleaginosas no
convencionales. Dentro del grupo de los aceites vírgenes obtenidos a partir de semillas
oleaginosas convencionales destaca el aceite virgen de sésamo por su particularmente
elevada concentración total de tococromanoles (66102 mg kg-1), que hacen de esta
semilla una potencial fuente de estos antioxidantes naturales. Éste contenido de
tocoferoles puede ser explicado por lo señalado por Kanu y col. (2007) que la presencia
de estos cromóforos en plantas de sésamos dependen de la variedad de los cultivares,
sistemas de cultivos y la procedencia de las semillas.
140
Cuadro 5.6: Perfil de ácidos grasos de los aceites vírgenes de semillas
Negrillo Calabaza Perilla Banca
Cártamo Colza Linaza Dorada
Linaza Marrón
Palmítico (16:0) 8,6 ± 0,4 11,5 ± 0,6 6,4 ± 0,3 6,33 ± 0,3 Nd 4,93 ± 0,3 5,20 ± 0,3 Palmitoleico (16:1) Nd 0,13 ±0,01 Nd Nd Nd Nd Nd Margarico (17:0) Nd 0,77 ± 0,04 Nd Nd Nd Nd Nd Esteárico (18:0) 13,1 ±0,7 6,6 ± 0,3 1,87 ± 0,09 2,45 ± 0,13 2,12 ± 0,11 3,98 ± 0,20 3,66 ± 0,18 Oleico (18:1) 13,4 ± 0,7 32,2 ± 1,6 14,0 ± 0,7 13,4 ± 0,7 72,1 ± 3,6 22,8 ± 1,1 19,6 ± 1,0 Linoleico (18:2) 77,4 ± 3,8 48,4 ± 2,4 14,9 ± 0,8 77,0 ± 3,2 23,79 ± 1,20 15,3 ± 0,8 16,0 ± 0,8 Linolenico (18:3) Nd Nd 62,6 ± 3,1 Nd Nd 52,9 ± 2,5 55,5 ± 2,5 Arachidico (20:0) Nd 0,12 ± 0,01 Nd Nd 1,50 ± 0,07 0,18 ± 0,01 0,17 ± 0,01 Gadoleico (20:1) Nd Nd Nd Nd Nd Nd Nd Behenico (22:0) 0,91 ± 0,10 0,31± 0,02 Nd 0,84 ± 0,04 Nd Nd Nd Erúcico (22:1) Nd Nd Nd Nd 0,49 ± 0,02 Nd Nd SFA 22,27 19,30 8,27 9,62 3,62 9,09 9,03 MUFA 13,42 32,33 14,00 13,40 72,60 22,80 19,60 PUFA 64,40 48,40 77,50 77,00 23,80 68,17 71,50
141
Continuación
Piñón Cañamón Sésamo Girasol Uva Soja Palmítico (16:0) Nd Nd 10,4 ± 0,3 3,64 ± 0,2 8,10 ± 0,4 7,23 ± 0,35 Palmitoleico (16:1) Nd Nd Nd Nd Nd Nd Margarico (17:0) Nd Nd Nd Nd Nd Nd Esteárico (18:0) 4,32 ± 0,23 3,25 ± 0,18 5,40 ± 0,25 4,01 ± 0,2 4,50 ± 0,2 4,21 ± 0,2 Oleico (18:1) 41,9 ± 2,0 12,7 ± 0,7 40,9 ± 2,0 86,8 ± 4,2 20,5 ± 1,0 27,3 ± 1,4 Linoleico (18:2) 52,8 ± 2,6 64,8 ± 3,3 42,7 ± 2,2 4,76 ± 0,3 66,5 ± 3,5 52,1 ± 2,5 Linolenico (18:3) Nd 18,8 ± 1,0 0,61 ± 0,03 1,21 ± 0,06 0,40 ± 0,02 8,85 ± 0,45 Arachidico (20:0) 0,98 ± 0,10 Nd Nd Nd Nd Nd Gadoleico (22:1) Nd Nd Nd Nd Nd 0,3 ± 0,02 Behenico (22:0) Nd Nd Nd Nd Nd Nd Erúcico (22:1) Nd Nd Nd Nd Nd Nd SFA 5,30 3,25 15,80 7,65 12,60 11,44 MUFA 41,90 12,70 40,9 86,8 20,50 27,62 PUFA 52,80 83,60 43,31 4,76 66,90 60,93
142
En cuánto a los aceites de soja, girasol, colza y cártamo las concentraciones
totales de tocoferoles se ubicaron entre 249,7 y 887,0 mg kg-1 (cuadro 5.6). En los
aceites vírgenes correspondientes a las semillas oleaginosas alternativas, el aceite de
calabaza resalta con una concentración de tocoferoles totales igual a 8020,1 mg kg-1,
ocupando un lugar preferencial dentro de éste grupo. En lo referente a los aceites de
negrillo, perilla blanca, piñón, cañamón y uva las concentraciones totales de tocoferoles
estuvieron entre 318,6 y 928,9 mg kg-1, siendo estos resultados muy similares al
intervalo de concentración encontrado en los aceites vírgenes provenientes de las
semillas oleaginosas convencionales.
Cuadro 5.7: Concentración total de tocoferoles en los aceites vírgenes de
semillas
Aceite Virgen
Concentración de tocoferoles totales (mg kg-1)
Negrillo 318,6±0,5 Calabaza 8020,1±2,02 Perilla blanca 768,9±0,5 Cártamo 294,7±0,2 Colza 887,0±1,0 Linaza Dorada 54,9±0,2 Linaza Marrón 400,2±0,5 Piñón 788,5±1,0 Cañamón 530,1±0,7 Sésamo 66102,1±3,01 Girasol 529,4±0,7 Uva 928,9±1,0 Soja 449,8±0,5
Una situación muy interesante fue la que se observó en los aceites vírgenes de
linaza, donde la variedad de color marrón presentó un contenido de tocoferoles totales
143
de 400,2 mg kg-1, mientras que en el aceite obtenido de la variedad dorada apenas
alcanzó una concentración de 54,9 mg kg-1, siendo éste valor el más bajo dentro del
conjunto total de aceites vírgenes estudiados. Bozan & Temelli (2008), encontraron
valores de tocoferoles totales para aceites de variedades comerciales canadienses de
79,4 mg/100g de aceite.
Con respecto al perfil de los tococromanoles, se puede observar en el cuadro
5.7, que fue el aceite extraído de las semillas de uva el que mostró más variedad de
isómeros, conteniendo el α, β, γ, δ tocoferol, además del α, β y δ tocotrienol, lo que
constituye un aspecto relevante para éstas semillas tal como lo señala Horvath y col.
(2006). El aceite virgen de pepita de uva, junto con los aceites vírgenes de piñón y
sésamo, fueron los únicos aceites del total evaluados en los que se detectó la presencia
de los tocotrienoles. Según Horvath y col., (2006), los tocotrienoles se acumulan en el
endospermo durante la maduración de la semilla y su función parece estar relacionada
con la protección de los aceites.
El isómero γ tocoferol estuvo presente en la mayoría de los aceites extraídos
en cantidades abundantes como en el caso del aceite virgen de calabaza con una
concentración igual a 7956,2 mg kg.-1, siendo éste valor muy superior al reportado por
Yu (2008), también para un aceite de calabaza extraído por presión en frío. Igualmente
alta fue la concentración de éste isómero en el aceite virgen de sésamo (62974,3 mg kg.-
1), representando ambos casos más del 99 % de los totales de tocoferoles presentes. El α
tocoferol fue el otro isómero detectado, con concentraciones variables en todos los
aceites vírgenes.
En el aceite de sésamo se cuantificaron el α-tocoferol, γ-tocoferol y el α-
tocotrienol, en concentraciones muy superiores a los reportados en la literatura para
aceites de sésamo (Weis, 1983; Codex Alimentarius, 1999; Aued-Pimentel y col.,
2006).
El γ-tocoferol, que al igual que los otros isómeros del tococromanol son
compuestos bioactivos antioxidantes de gran interés por sus beneficios a la salud
humana, ya que se considera que sirven como primera línea de defensa contra la
144
formación de radicales libres; adicionalmente, Kanu et al. (2007); señala que el γ-
tocoferol contribuye en la disminución del contenido de lípidos en sangre, reduciendo
los niveles altos de colesterol.
En los aceite de soja y linaza se detectaron los cuatro isómeros del tocoferol,
resaltando en ambos casos el γ-tocoferol como el más abundante. Warner (2005),
reporta contenidos de γ- tocoferol de hasta 600 mg/kg. para aceites vírgenes de soja. En
el aceite virgen de cártamo sólo estuvo presente el α-tocoferol, lo que coincide con lo
reportado por Bozan y Timelli (2008), mientras; que en el aceite de cañamón se
encontraron los isómeros α, γ y δ del tocoferol y en concentraciones muy similares a las
señaladas por Latif y Anwar (2009).
Con respecto a los tocotrienoles como se mencionó anteriormente, su
presencia sólo fue detectada en algunas de las muestras de aceites vírgenes. Por
ejemplo, en los aceites de piñón y sésamo se cuantificaron niveles de γ tocotrienol de
104,4 y 429,5 mg kg-1, respectivamente; mientras que éste compuesto no fue detectado
en los demás aceites vírgenes, con la excepción del aceite de pepita de uva el cuál se
caracterizó por un perfil bastante completo de tocoferoles y tocotrienoles, siendo el β
tocotrienol el único tococromanol ausente. Miraliakbari y Shahidi (2008), en un estudio
sobre estabilidad oxidativa de aceites de distintas fuentes de nueces no reporta la
presencia de tocotrienoles en aceites de piñón, pero sí el β y δ-tocoferol aunque en
cantidades muy bajas.
Los resultados obtenidos para el aceite de semillas de uva, coinciden con los
señalados por Crews y Col. (2006) para variedades cultivadas en España, en las cuales
el contenido de tocoferoles totales osciló entre 240 y 520 mg Kg-1, con concentraciones
máximas de γ tocotrienol de 399 mg Kg-1. La literatura, también señalan
concentraciones de tocoferoles totales en aceites de pepitas de uva en el intervalo de 328
a 578 mg Kg-1 para variedades cultivadas en Turquía (Gokturk y Akkurt 2001), siendo
el α tocotrienol el más abundante.
145
Cuadro 5.8: Concentración e isómeros de tocoferoles y tocotrienoles en los aceites vírgenes de semillas
Tocoferoles Tocotrienoles Aceite mirgen α β γ δ α β γ δ
Negrillo 311,4±0,5 Nd 7,2±0,1 Nd Nd Nd Nd Nd Calabaza 36,0±0,2 Nd 7956,2±2,0 27,9±0,2 Nd Nd Nd Nd Perilla blanca 24,8±0,2 Nd 744,1±1,0 Nd Nd Nd Nd Nd Cártamo 294,7±0,5 Nd Nd Nd Nd Nd Nd Nd Colza 317,3±0,5 79,4±0,1 490,3±0,5 Nd Nd Nd Nd Nd Linaza Dorada 3,64±0,05 19,5±0,1 27,8±0,2 3,98±0,05 Nd Nd Nd Nd Linaza Marrón 3,64±0,01 105,8±0,5 287,3±0,5 3,43±0,01 Nd Nd Nd Nd Piñón 6,4±0,01 Nd 677,7±0,8 Nd Nd Nd 104,4±0,5 Nd Cañamón 23,8±0,01 Nd 483,1±0,8 23,2±0,01 Nd Nd Nd Nd Sésamo 2698,3±2,00 Nd 62974±3,0 Nd Nd Nd 429,5±0,5 Nd Girasol 398,1±0,5 Nd 131,3±0,1 Nd Nd Nd Nd Nd Uva 55,8±0,2 48,4±0,2 29,4±0,05 2,5±0,01 258,3±0,5 Nd 520,2±0,5 14,3±0,1 Soja 13,70±0,01 2,35±0,01 374,6±0,5 59,2±0,2 Nd Nd Nd Nd Nd: No detectable (< 0,1 %)
146
5.5.2 Contenidos en polifenoles
5.5.2.1 Biofenoles totales
Los compuestos fenólicos además de tener propiedades antioxidantes, son
compuestos bioactivos y responsables de algunas características sensoriales de los
aceites vírgenes. Los polifenoles son un grupo de sustancias químicas, encontradas en
las plantas que se caracterizan por la presencia de más de un grupo fenol por molécula
(Shahidi y col, 2006). Investigaciones sugieren que los polifenoles son antioxidante con
un potencial beneficioso para la salud, reduciendo el riesgo de enfermedades
cardiovasculares y de cáncer (Arts y Hollman, 2005).
Los resultados (cuadro 5.8) muestran que este tipo de compuestos solo
estuvieron ausentes en el aceite virgen de semillas de uva, mientras que en los restantes
aceites vírgenes las concentraciones oscilaron en el intervalo de 5,1 mg kg.-1 para el
aceite virgen de piñón y 393,8 mg kg-1 en el aceite virgen de soja.
En el caso del aceite de soja, las concentraciones de polifenoles totales pueden
estar asociados a la presencia de isoflavonas, que según lo señalado por Slavin y col.
(2009), son antioxidantes naturales presentes en los aceites de soja, que pertenecen y
son cuantificadas dentro del grupo de los polifenoles.
El aceite virgen proveniente de las semillas de negrillo resultó con un contenido
en biofenoles totales de 7,90 mg kg-1, valor que se encuentra dentro del rango reportado
por Ramadan y Mörsel (2004), para aceites obtenidos a partir de semillas de la planta de
Abyssinia. Otros valores relativamente bajos en fenoles totales fueron los encontrados
para los aceites de colza, cañamón, piñón y girasol. . En muchos casos estos resultados
coinciden con los señalados por Siger y col. (2008), quienes indican que el aceite virgen
de girasol exhibe una concentración de fenoles totales de 12.00 mg kg-1 expresado como
equivalentes de ácido cafeico, mientras que Arranz y col. (2008), reportan menos de
1,00 mg de ácido galico/ g de aceite como fenoles totales presentes el aceite de piñón, lo
que sugiere una capacidad posiblemente baja para neutralizar a los radicales libres
responsables de la autooxidación de los compuestos lipídicos. Igualmente, se señalan
que los aceites vírgenes de cañamón y calabaza obtenidos por presión en frío contienen
147
15 y 20,00 mg kg.-1, respectivamente de compuestos fenólicos totales, aunque un valor
un poco diferente fue determinado por Yu y col. (2005), para el aceite de cañamón (440
mg kg.-1), lo cual pudiera atribuirse al cultivar de cañamón analizado por ellos.
Asimismo; Haiyan y col. (2007), analizaron muestras de aceite de calabaza obtenidos
por métodos de prensado, encontrando concentraciones de fenoles totales alrededor de
15,9 mg kg.-1 que se aproxima mucho al valor obtenido para este tipo de aceite en el
presente estudio, mientras; que los aceites vírgenes de perilla blanca y linazas mostraron
niveles ligeramente superiores de estos compuestos bioactivos, en contraste; los aceites
de cártamo y soya mostraron niveles de fenoles particularmente elevados y semejantes a
los que pudieran encontrarse en aceites vírgenes de oliva.
Cuadro 5.9: Concentración de biofenoles totales en los aceites vírgenes de semillas
Aceite Virgen
Biofenoles (mg kg,-1)*
Negrillo 7,90 ± 3,00 Calabaza 11,00 ± 0,60 Perilla Blanca 30,84 ± 0,52 Cártamo 158,72 ± 1,10 Colza 5,90 ± 0,20 Linaza Dorada 41,2 ± 4,12 Linaza Marrón 54,83 ± 0,70 Piñón 5,15 ± 2,91 Cañamón 16,10 ± 3,20 Sésamo 24,28 ± 0,15 Girasol 15,37 ± 1,55 Uva Nd Soja 393,8 ± 2,50
Nd: No detectable
* Ácido cafeíco
Por otro lado; en el aceite virgen de sésamo se encontraron valores de 24,22
mg/kg de polifenoles totales, estos resultados son muy similares a los reportados por
148
Haiyan y col. (2007), para aceites de sésamos obtenidos por prensión en frío. Kanu y
col. (2007), reportan que diferentes polifenoles fueron encontrados en la corteza de las
semillas de sésamo, incluyendo ácidos fenólicos como el ácido cafeíco, acido ferúlico,
ácido cumarico, catequinas y procianidinas.
5.5.2.2 Ácidos fenólicos y flavonoides
La identificación y cuantificación de la fracción de flavonoides y ácidos
fenólicos extraída en metanol fue realizada por cromatografía líquida. El cuadro 5.9
muestra que el aceite de semillas de uva presentó la mayor cantidad de estos
compuestos, incluido el tirosol, la vainillina y los ácidos cafeico y cinámico. Con
respecto a los flavonoides, sólo estuvieron presentes la luteolina y hesperetina con
concentraciones de 1135,4 y 1506,7 µg kg-1 respectivamente, que además fueron las
mayores entre los compuestos identificados.
En los aceites vírgenes de semillas convencionales se identificaron
compuestos flavonoides y ácidos fenólicos, como por ejemplo la apigenina en el aceite
virgen de cártamo, el ácido cinámico en el girasol, el ácido ferúlico en el aceite de
sésamo mientras que en la colza se identificaron el ácido cafeíco y la quercetina, la cual
presentó una concentración bastante elevada.
En los aceites vírgenes de las semillas oleaginosas no convencionales, la
variedad de compuestos presentes fue mayor. Por ejemplo, en el aceite de cañamón
fueron identificados dos ácidos fenólicos (vaníllico y p--cumárico). Por otro lado, en el
aceite obtenido de las semillas de perilla blanca sólo se pudo detectar la presencia de la
quercentina al igual que el aceite virgen de calabaza pero en concentraciones muy
inferiores. En el aceite virgen de negrillo estuvieron presentes la vainillina y el ácido p-
cumárico en concentraciones de 61,8 y 30,4 µg kg-1, respectivamente. Las dos
variedades de linazas produjeron aceites que se diferenciaron en su composición en
cuanto a este tipo de compuestos, por ejemplo, la variedad marrón mostró la presencia
de los ácidos orto y para cumárico además del ácido cinámico, mientras que en la
variedad dorada sólo estuvo presente el ácido p-cumárico junto con la hesperidina, la
cual no fue identificada en el aceite virgen de la otra variedad.
149
Cuadro 5.10: Ácidos fenólicos y flavonoides presentes en los aceites vírgenes de semillas
Aceite Virgen Nombre del compuesto Concentración*
Negrillo Vainillina 61,8±0,7 Ac, p Coumárico 30,4±0,5 Calabaza Quercetina 16,2±0,5 Cañamón Ac, Vainílico 105,4±1,00 Ac,p Coumárico 30,4±0,7 Apigenina No cuantificable Cártamo Apigenina 1045,0±2,10 Girasol Ac, Cinámico 135,7±1,1 Linaza Dorada Ác, p Coumárico 33,4±0,5 Hesperidina 145,0±1,2 Linaza Marrón Ác, p Coumárico 42,5±0,9 Ac o Coumárico 26,3±0,4 Ác, Cinámico 73,9±0,5 Nabina Ac, Cafeico 173,2±1,2 Quercetina 5578,6±2,5 Perilla Blanca Quercetina 7650±2,00 Uva Tirosol 391,0±0,6 Cafeico 556,1±0,8 Vainillina 223,9±1,1 Ac, Cinámico 94,2±0,5 Luteolina 1135,4±1,0 Hesperetina 1506,7±1,3 Piñon No identificados Sésamo Ac, Ferúlico 169,2±0,5 * Ácidos fenólicos expresados como equivalentes de tirosol (µg kg-1) Flavonoides en función a las curvas de calibración de cada compuesto (µg kg-1)
150
5.5.3 Fitosteroles
Los ácidos vainillico en concentraciones de 105,4 µg kg.-1 y p-cumárico con
30,4 µg kg-1 fueron identificados en el aceite virgen de cañamón, lo cual coincide con
los obtenidos por Siger y col. (2008), en aceites virgenes de semillas de esta misma
especie. Finalmente, no se identificó ningún compuesto flavonoide en el aceite virgen
de piñón
De todos los aceites vírgenes evaluados el que presentó la más alta
concentración en cuánto a contenidos de esteroles totales fue el aceite virgen de colza,
con un valor de 7450 mg kg-1 (Cuadro 5.10.1 y 10.2). Con respecto al perfil de
fitoesteroles, destaca el β-sitosterol como el mayoritario tanto en los aceites vírgenes
convencionales como en los no convencionales, seguido por el Campesterol con la
mayor concentración en el aceite virgen de colza (20,14 mg kg-1) y el Estigmasterol con
el contenido más elevado (17,83 mg kg-1) para el aceite virgen de soja.
En general estos resultados coinciden con los reportados en la literatura
(Ostlund, et al. 2002; Ostlund, 2007, Normen, et al., 2007). En cuánto al aceite de pepita
de uva, el contenido total y perfil de fitoesteroles coincide con lo señalado por
Beveridge y col. (2005) y por Crews y col. (2005), para el aceite de otras variedades de
semillas de uva, así como también con los resultados de Clifton y col. (2004), que
señalan la presencia de diversos fitoesteroles en aceites de semillas de uva, destacándose
como mayoritarios el βsitosterol, campesterol y estigmasterol
La presencia del Colesterol solo fue detectado en los aceites vírgenes de
girasol, soja y los correspondientes a las dos variedades de linazas pero en
concentraciones muy inferiores al máximo permitido por el Codex Alimentarius para
aceites vegetales virgenes. Los resultados también señalan concentraciones adecuadas
del ∆5-Avenasterol en el total de grupo de aceites estudiados, lo cual es interesante
debido a la actividad antioxidante que se le atribuye a éste fitoesterol (Williamsom,
1988).
151
Cuadro 5.11.1: Concentración de esteroles (mg kg.-1) en los aceites
vírgenes convencionales
Compuesto Girasol Cártamo Colza Sésamo Soja Colesterol 0,2±0,01 Nd Nd Nd 0,73±0,02 Brassicasterol Nd 0,2±0,01 Nd Nd Nd Campesterol 11,3±0,5 10,2±0,05 22,1±1,1 13,7±0,9 20,1±1,1
Campestanol Nd Nd Nd 0,1±0,01 Nd 1,7-campesterol Nd Nd Nd Nd Nd ∆-7campesterol Nd Nd Nd Nd Nd Estigmasterol 9,41±0,03 7,95±0,05 15,8±0,5 10,3±0,2 17,8±0,5 Clerosterol 0,5±0,01 0,16±0,01 Nd Nd Nd Beta -sitosterol 67,7±1,5 49,1±0,7 51,7±1,0 60,1±1,0 52,7±1,0 Sitostanol 2,35±0,02 Nd Nd 2,17±0,02 Nd
∆-5-avenasterol 3,49±0,05 3,55±0,03 3,82±0,20 8,41±0,20 3,49±0,20 ∆-7-avenasterol 1,59±0,02 4,32±0,03 3,19±0,20 2,39±0,02 4,39±0,20 ∆-7-estigmastenol 3,41±0,03 24,02±0,5 2,30±0,05 2,11±0,05 2,63±0,05 ∆-5-24-estigmastodienol Nd 0,51±0,01 Nd Nd Nd Total (mg kg-1) 4200 3960 7450 4721 2945 Nd: No detectable (< 0,1 %).
152
Cuadro 5.11.2: Concentración de esteroles (mg kg.-1) en los aceites vírgenes no convencionales
Compuesto Negrillo Calabaza Perilla blanca
Linaza dorada
Linaza marrón
Piñón Uva Cañamón
Colesterol Nd Nd Nd 0,1±0,01 0,2±0,01 Nd Nd Nd Brassicasterol Nd Nd Nd Nd Nd Nd 0,91±0,01 0,98±0,01 Campesterol 14,14±1,1 11,10±0,3 10,20±0,05 7,73±0,03 8,17±0,03 12,42±0,08 9,10±0,3 10,26±0,05 Campestanol Nd 1,24±0,10 Nd 2,72±0,02 3,01±0,02 1,55±0,02 0,54±0,10 2,03±0,01 1,7-campesterol Nd Nd Nd Nd Nd Nd Nd Nd ∆-7campesterol Nd 0,56n±0,02 Nd Nd Nd 0,55±0,01 0,16±0,02 Nd Estigmasterol 12,83±0,5 12,80±0,3 13,40 12,58±0,05 13,10±0,05 9,95±0,05 10,80±0,3 7,95±0,05 Clerosterol Nd Nd Nd Nd Nd Nd 0,94±0,01 0,10±0,01 Beta -sitosterol 58,77±1,0 62,77±0,1 60,05±0,1 62,82±0,9 61,95±0,9 67,72±0,2 66,77±0,1 69,22±0,9 Sitostanol Nd 5,82±0,05 Nd 4,10±0,02 3,99±0,02 3,77±0,05 4,72±0,05 4,07±0,01 ∆-5-avenasterol 3,82±0,2 1,00±0,09 3,65±0,02 6,57±0,04 6,55±0,04 3,45±0,05 2,09±0,09 2,15±0,03 ∆-7-avenasterol 1,39±0,2 2,10±0,05 2,66±0,01 2,71±0,01 0,98±0,01 1,10±0,05 6,02±0,03 ∆-7-estigmastenol
Nd 2,50±0,05 0,5±0,01 Nd Nd Nd 2,30±0,05 14,00±0,5
∆-5-24-estigmastodienol
Nd Nd Nd Nd Nd Nd 0,41±0,03 0,80±0,01
Total 4512 4386 3962 4995 5105 3765 5480 5590 Nd: No detectable (< 0,1 %).
153
5.5.4 Pigmentos
Los pigmentos carotenoides y clorofílicos se encuentran casi exclusivamente
en los aceites vírgenes. Los primeros constituyen la fracción amarilla que además de
influir en el color del aceite, tienen actividad como precursores de la vitamina A, siendo
el β-caroteno el compuesto mas activo en este grupo. Mientras que los pigmentos
clorofílicos son los principales responsables del color verde y están asociados a un ligero
efecto antioxidante (Pêrry y col. 2005). Al igual que los tocoferoles, estos componentes
minoritarios estuvieron presentes en cantidades variables en todos los aceites vírgenes
estudiados (Cuadro 5.11).
Cuadro 5.12: Concentración de carotenoides y clorofilas en los aceites vírgenes
Aceite Virgen
Carotenoides (mg kg-1)
Clorofilas (mg kg-1)
Negrillo 3,29 ± 0,01 1,12 ± 0,09 Calabaza 42,3 ± 5,27 6,36 ± 0,02 Perilla Blanca 5,56 ± 0,01 6,55 ± 0,08 Cártamo 3,72 ± 0,02 0,74 ± 0,17 Colza 18,8 ± 0,12 2,16 ± 0,01 Linaza Dorada 12,0 ± 0,10 0,92 ± 0,05 Linaza Marrón 18,22 ± 0,14 1,54 ± 0,09 Piñón 2,77 ± 0,03 2,57 ± 0,10 Cañamón 18,00± 0,01 76,67 ± 0,04 Sésamo 4,32 ± 0,03 2,87 ± 0,02 Girasol 2,71 ± 0,15 3,04 ± 0,18 Uva 26,50 ± 0,20 90,6 ± 0,3 Soja 21,54 ± 0,02 1,11 ± 0,05
Con respecto a los carotenoides, la mayor concentración fue observada en el
aceite virgen de calabaza con 42,3 mg kg.-1, seguido por el aceite de semillas de uva con
154
26,5 mg kg-1que junto con una concentración de clorofilas de 90,6 mg kg.-1 explica el
intenso color verde que exhibe éste aceite virgen. Asimismo; el aceite obtenido de
cañamón también presentó un color muy verde lo que también se explica por el elevado
contenido de clorofilas (76,7 mg kg.-1), mientras que el aceite de calabaza que resultó de
un color oscuro intenso con un cierto tono rojizo, lo que pudiera estar relacionado mas
al contenido de carotenoides totales que a la presencia de pigmentos clorofílicos (6,36
mg kg.-1). Yu (2008), reporta un contenido total de carotenoides en aceites de calabaza
obtenidos por prensado en frío de 71 µmol k-1 y valores de β-caroteno 6,0 mg kg.-1.
El aceite de colza exhibió una concentración de carotenoides totales de 18,8
mg kg.-1 muy semejante al presentado por el aceite de linaza de la variedad marrón (18,2
mg kg.-1), no así al obtenido de la variedad dorada (11,97 mg kg.-1). Aunque se observa
diferencias entre las dos variedades de linaza en cuánto a su contenido de pigmentos, sin
embargo; el color de ambos aceites es de un amarillo intenso casi idéntico.
El color amarillo tenue observado en los aceites vírgenes de girasol, sésamo,
negrillo, cártamo y perilla blanca se asocia a las bajas concentraciones en los contenidos
tanto de clorofilas como de carotenoides totales, mientras que el aceite de soja con una
cantidad mayor de carotenoides totales (21,5 mg kg-1) exhibe un color amarillo de
tonalidad mas intensa. Los valores de clorofila encontrados para el aceite virgen de
sésamo son superiores a los reportados por Elleuch y col. (2008) para aceites de semillas
de sésamo sin tostar pero similares a los reportados por el mismo autor para aceites
procedentes de semillas que fueron sometidas a tratamientos de tostado. Al aceite virgen
de piñón, de todo el grupo de aceites evaluados es al que corresponde el color amarillo
de tonalidades mas clara, posiblemente debido a las bajas concentraciones en pigmentos
encontradas.
Un aspecto que se consideró importante dentro de la caracterización de todos
los aceites fue la elaboración de los espectros de absorción en la región UV-Visibles, lo
cuál pudiera estar relacionado con los contenidos de pigmentos en estos aceites vírgenes.
155
5.5.5 Propiedades ópticas de los aceites vírgenes.
El espectro de absorción UV-Visible del aceite de negrillo muestra un grupo de
picos de máxima absorción en el intervalo de 200 a 300 nm (figura 5.11), que sugieren
que este aceite pudiera ser utilizado como base para cremas de protección solar, ya que
es capaz de absorber eficientemente la radiación ultravioleta. El tenue color amarillo de
este aceite esta relacionado las débiles bandas de absorción entre los 400 y 450 nm.
El aceite virgen de calabaza presenta un espectro en el que también se observa
una fuerte absorción de radiación ultravioleta con un pico de absorción en la zona del
visible alrededor de los 440 nm y otros picos de absorción entre 550 y 590 nm debido
quizás al intenso color negro que presenta éste aceite virgen. En el aceite de perilla
blanca se observa la ausencia de picos de absorción en la zona visible del espectro
debido posiblemente a que el aceite es de un color amarillo no muy intenso. Al igual
que en los otros aceites se detectó un pico de absorción fuerte entre los 190 y 320 nm,
que evidencia la presencia de distintos cromóforos, como por ejemplo grupos carbonilos
y carboxilos de los ácidos grasos esterificados con el glicerol.
Espectros muy parecidos al anterior fueron los observados para los aceites de
girasol y cártamo, observándose los máximos de absorción en la región ultravioleta, en
la zona comprendida entre los 240 290 nm. En el caso de la colza y la soja, se producen
unos picos en la región visible entre los 400 y 500 nm que explican la tonalidad
amarillenta que muestran estos aceites vírgenes. Con respecto a las dos variedades de
linaza utilizadas en este estudio, se pudo observar que independientemente del color de
la semilla, los aceites extraídos exhibían el mismo color amarillo, con picos de
absorción entre 400 y 500 nm. Asimismo, se repite la presencia de una banda de
absorción ancha y fuerte en la zona del ultravioleta.
El piñón es un aceite de un color amarillo tenue que sólo exhibe absorción de
radiación en la zona del ultravioleta con un máximo que se ubica por debajo de los 290
nm. Un espectro que muestra una forma diferente a las descritas hasta ahora es el del
aceite virgen de sésamo, donde se observan claramente dos picos máxima absorción de
radiación a 240 y 280 nm, mientras que en la región visible se mantiene un % T
constante.
156
Figura 5.15: Espectros de absorción UV-Visible de los aceites vírgenes de semilla
157
El intenso color de los aceites de cañamón y uva se ve reflejado en los picos
fuertes en la región visible, principalmente por arriba de los 690 nm, lo que se explicaría
por la presencia de pigmentos liposolubles de colores verde-azulados. Estos espectros
de absorción indican que todos los aceites evaluados tienen en común bandas de
absorción fuertes e intensas en la región ultravioleta, en el rango de longitudes de onda
de 190 hasta 350 nm, lo que sugiere su uso potencial en cremas protectoras contra la
radiación ultravioleta procedente de la luz solar.
5.5.6 Propiedades antioxidantes y estabilidad oxidativa de los aceites vírgenes de semillas
Las propiedades antioxidantes de los aceites vírgenes fueron medidas
aplicando la prueba del radical DPPH. Éste ensayo lo que evalúa es la capacidad de los
antioxidantes endógenos para inactivar a los radicales libres, de allí que sería más
conveniente hablar de la capacidad antirradical que presentan los aceites vírgenes. Esta
actividad fue medida en dos condiciones; en primer lugar, en el aceite total disuelto en
tolueno, por lo que se denominará de aquí en adelante actividad antirradical total, que se
asocia a la presencia de antioxidantes liposolubles e hidrosolubles (Ramadan y Mórsel,
2003). Esta actividad antirradical se midió en términos de la concentración del aceite
virgen necesaria para neutralizar a la mitad de los radicales DPPH (%Inh50), mientras
mayor sea la concentración, menor es la capacidad antirradical del aceite. En segundo
lugar, se realizó la extracción de la fracción hidrosoluble, cuya actividad antirradical fue
medida en este caso en función a la concentración de Trolox y expresada como
equivalentes de este compuesto por gramo de aceite virgen. Aquí, a diferencia del caso
anterior, una concentración equivalente de Trolox elevada es signo de una gran
actividad antirradical.
Para determinar la actividad antirradical total, se elaboraron las curvas de
inhibición mostradas en las figuras 5.12 y 5.13. La primera de ellas corresponde a los
aceites obtenidos a partir de las semillas oleaginosas convencionales, observándose el
efecto de la concentración y fuente de aceite en la neutralización de los radicales DPPH.
Se observa que concentraciones entre 8 y 10 mg mL-1 son necesarias para reducir en un
50 % la concentración de los radicales, mientras que se alcanza casi un 100 % de
neutralización a concentraciones cercanas a los 30 mg mL-1, siendo los aceites de
cártamo y girasol los que exhiben la mayor capacidad antirradical. En el caso de los
158
aceites no convencionales, la concentración requerida para neutralizar el 50 % de los
radicales estuvo también alrededor de los 10 mg mL-1, con la excepción del aceite de
perilla blanca que requirió de una concentración cercana los 15 mg mL-1, lo que pone de
manifiesto una menor capacidad antirradical
Aceites vírgenes convencionales
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
0.0 10.0 20.0 30.0
Concentración de aceite (mg mL -1)
% In
hibi
ción
Girasol
Sésamo
Cártamo
Colza
Soja
Figura 5.16: Curvas de inhibición de los aceites vírgenes convencionales
Aceites vírgenes no convencionales
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
0.0 10.0 20.0 30.0
Concentración de aceite (mg mL -1)
% In
hibi
ción
Uva
Perilla blanca
Negrillo
Cañamón
Linaza dorada
Linaza marrón
Calabaza
Piñón
Figura 5.17: Curvas de inhibición de los aceites vírgenes no convencionales
159
Por interpolación de las curvas de inhibición se obtuvieron los valores de
%Inh50 para los aceites vírgenes convencionales y no convencionales (cuadro 5.12), los
resultados comprueban la elevada capacidad antirradical total de los aceites
convencionales de girasol, soja y cártamo. No así en el caso de los aceites vírgenes de
sésamo y colza con valores de %Inh50 de 11,69 y 9,93 mg mL-1 respectivamente; estos
resultados se asemeja a los calculados para los aceites vírgenes alternativos o no
convencionales, donde las valores se ubicaron por arriba de 9 mg mL-1, con la
excepción del aceite virgen de pepita de uva que junto al de soja, girasol y cártamo
resultaron ser los mas potentes en esta prueba antioxidante.
Los aceite con menor capacidad para neutralizar a los radicales DPPH
resultaron ser los obtenidos de las semillas de piñón (12,05 mg mL-1) y perilla blanca
(12,74 mg mL-1), mientras que los aceite vírgenes de las dos variedades de linaza,
negrillo, cañamón y calabaza, la actividad antirradical total (% Inh50) se ubicó entre
9,0 2 y 10,35 mg mL-1,
Por otra parte, la actividad antirradical de la fracción hidrosoluble tanto para
los aceites vírgenes convencionales como para los no convencionales también fue
evaluada (cuadro 5.12), observándose para la mayoría de los aceites una adecuada
correspondencia entre los valores arrojados en esta prueba y la actividad antirradical
total observada con el ensayo anterior.
Por otro lado, el aceite de soja mostró la mayor actividad antirradical, seguido
del aceite virgen de colza con 20,03 µg de Trolox g1, aun cuando su actividad
antioxidante total no fue una de las más elevadas, lo que indica que los compuestos
solubles en solventes polares desempeñan un papel importante en su actividad
antioxidante; lo que pudiera estar relacionado a la presencia de ácidos fenólicos y
flavonoides o a antioxidantes de otra naturaleza. En general, los aceites vírgenes no
convencionales presentaron las menores actividades antirradicales en términos de los
equivalentes de Trolox, Por ejemplo, el aceite de piñón presentó la menor actividad
antirradical con 2,15 µg Trolox g-1, lo cual también fue observado por Pellegrini y col,
(2006), quienes utilizaron otros procedimientos para medir la actividad antioxidante y
explicaron sus resultados en base a la baja concentración de fenoles y tocoferoles en
este aceite, Asimismo, los aceites de negrillo y calabaza exhibieron una baja actividad
160
antioxidante con 5,65 y 10,66 µg Trolox g-1 respectivamente. Una observación
interesante se desprende de los valores obtenidos para los aceites de las dos variedades
de linaza. El aceite obtenido de la variedad marrón presenta una mayor actividad
antioxidante, por otro lado; los resultados en cuanto a la composición minoritaria de
ambos aceites vírgenes evidenciaron mayores concentraciones de tocoferoles y fenoles
en el aceite virgen de la variedad marrón, lo que se asocia y/o explicaría la mayor
actividad antirradical cuantificada en la fracción hidrosoluble de éste aceite.
Cuadro 5.13: Valores de %Inh50 para los aceites vírgenes de semillas convencionales y no convencionales
Aceite Virgen % Inh50 (mg mL-1) (Fracción liposoluble +
hidrosoluble)
DPPH���� (µg Trolox g-1) (Fracción hidrosoluble)
Girasol 6,87 ± 0,03 3,21 ± 0,12 Cártamo 7,42 ± 0,05 13,78 ± 0,21 Sésamo 11,69 ± 0,09 12,05 ± 0,07 Uva 7,82 ± 0,06 15,14 ± 0,23 Cañamón 9,02 ± 0,05 9,11 ± 0,11 Linaza dorada 9,70 ± 0,06 4,92 ± 0,05
Linaza marrón 9,90 ± 0,08 7,63 ± 0,05
Negrillo 10,22 ± 0,07 5,65 ± 0,03 Calabaza 10,35 ± 0,09 10,66 ± 0,08 Colza 9,93 ± 0,11 20,03 ± 0,21 Piñón 12,05 ± 0,05 2,15 ± 0,03 Perilla blanca 12,74 ± 0,07 7,52 ± 0,09
Soja 6,80 ± 0,03 32,18 ± 0,32
161
Ahora bien; con el propósito de evaluar el efecto de la composición de los
aceites vírgenes con las capacidades antirradicales exhibidas, se calcularon los
coeficientes de correlación entre el % Inh50 y los µg de Trolox con respecto a las
concentraciones de compuestos fenólicos, tocoferoles y carotenoides totales (cuadro
5.13), En todos los casos los coeficientes de correlación no fueron significativos, lo que
indica que la capacidad antirradical se debe a la presencia de otros antioxidantes que no
han sido identificados en este trabajo, Sin embargo, el coeficiente de correlación
negativo entre la concentración de fenoles y el % Inh50 sugiere la posibilidad de que los
compuestos fenólicos desempeñan algún papel en la capacidad antirradical total de los
aceites; asimismo, los carotenoides pareciera tener alguna relación con la capacidad
antioxidante de la fracción hidrosoluble ya que se produjo un coeficiente de correlación
de 0,416, que si bien no es de significación estadística, al menos sugiere la presencia de
una tendencia.
Cuadro 5.14: Coeficientes de correlación entre las actividades antirradicales y las concentraciones de fenoles, tocoferoles y pigmentos
%Inh-50 Fenoles Tocoferoles Carotenoides
%Inh50 1,000 -0,378 0,292 -0,055
µgTrolox g-1 0,019 0,152 0,176 0,416
La estabilidad oxidativa, “oxidative stability index” (OSI), fue medida en este
trabajo empleando ensayos acelerado de Rancimat, ésta prueba consiste en someter al
aceite a altas temperaturas y a un burbujeo continuo de aire, con el fin de acelerar la
adición del oxigeno sobre los dobles enlaces de los ácidos grasos insaturados para
formar posteriormente productos de oxidación, En este sentido, la figura 5.14 muestra
que el aceite virgen de girasol fue el más estable con un periodo de inducción de 13,05
h, seguido por el aceite virgen de calabaza con una duración de 6,2 horas, Marquez-
Ruiz y col, (2008), reportan para el girasol alto oleico valores de OSI de 22 h, cuándo el
aceite fue oxidado en condiciones de rancimat iguales a 100ºC y 20 L/h de flujo de aire,
El aceite de girasol caracterizado en éste estudio fue sometido a condiciones más
extrema de temperatura (120ºC) lo cuál explicaría período de inducción mas bajo.
162
0 2 4 6 8 10 12 14
OSI (h)
Girasol
Colza
Negrillo
Perilla
Linaza dorada
Linaza marrón
Cañamón
Soya
Piñón
Sésamo
Uva
Calabaza
Cártamo
Figura 5.18: Valores de OSI para los aceites vírgenes de semillas
Los aceites vírgenes de las semillas convencionales exhibieron valores de OSI
desde 2,20 h para el aceite de cártamo, hasta 3,43, 3,70 y 4,32 h para el de soja, colza y
sésamo, respectivamente, Farhoosh (2008), reporta un valor de 3,82 h cuándo un aceite
de soja fue oxidado en rancimat a 120ºC y 20 L/h de flujo de aire continuo, Por su parte,
los periodos de inducción de los aceites vírgenes de las semillas oleaginosas no
convencionales resultó para la uva con un valor de 2,20 h, el resto como las linazas,
perilla blanca, cañamón y negrillo fueron más bajos con valores de 0,58, 0,95, 1,45
1,02, 1,67 respectivamente, lo cual sugiere su baja estabilidad en las condiciones
aceleradas de oxidación, La única excepción en este caso fue la del aceite virgen de
piñón que con un valor de OSI de 4,93 h se acercó a los señalados para los aceites
convencionales,
Con el propósito de establecer el efecto de la composición química de los aceites
sobre su estabilidad en las condiciones del Rancimat, se calcularon los coeficientes de
correlación mostrados en el cuadro 5.14, observándose que las concentraciones de los
antioxidantes naturales (fenoles y tocoferoles) no se relacionaron con la magnitud del
periodo de inducción de los aceites vírgenes, Esto puede ser debido a que en las
condiciones de temperatura del ensayo (120°C), estos compuestos no son capaces de
inactivar a los radicales libres con la misma rapidez con la cual estos radicales son
163
producidos, por lo que no producen un significativo efecto antioxidante que pudiera
explicar la magnitud de los valores de OSI, lo que se evidencia en el aceite de sésamo
que con un elevado contenido de tocoferoles el período de inducción resultó inferior al
de otros aceites, lo que parece indicar que estos compuestos antioxidantes en las
condiciones de rancimat y en una matriz lipídica no ejercen un efecto proporcional a su
concentración,
Cuadro 5.15: Coeficientes de correlación entre los valores de OSI, las concentraciones de antioxidantes naturales y la capacidad antioxidante
Fenoles (mg kg-1)
Tocoferoles (mg kg-1)
%Inh50
(mg mL-1) Equivalentes de Trolox (µg de Trolox g-1
aceite) Ac, Oleico
% OSI (h) -0,089 0,106 -0,413 -0,167 0,819
La capacidad antioxidante fue medida, como se ha explicado anteriormente, en
términos del %Inh50 y de la concentración equivalente del Trolox, Con respecto a la
primera, se obtuvo un coeficiente de correlación de -0,413, que si bien no es
estadísticamente significativo para el número de muestras utilizadas en este estudio, al
menos sugiere que mientras mayor sea el %Inh50, menor es el valor de OSI, lo cual
resulta lógico ya que hay que recordad que valores altos del porcentaje de inhibición
indican una baja capacidad antirradical del aceite,
Por otro lado, los equivalentes de Trolox se referían a la capacidad antioxidante
de los compuestos hidrosolubles presentes en los aceites, el coeficiente de correlación
tan bajo (-0,167) no permite establecer ninguna asociación entre las dos variables, por lo
que es probable que esta fracción de antioxidantes desempeñe un papel secundario en la
estabilidad oxidativa,
El coeficiente de correlación más elevado y positivo se obtuvo con el porcentaje
de ácido oleico, es decir, a mayor porcentaje de este ácido graso más estable será el
aceite ante las condiciones de oxidación acelerada, Este resultado resulta lógico ya que
aquellos ácidos con altas proporciones de ácidos grasos poliinsaturados tienden a ser
más susceptibles a la oxidación, ya que al presentar un mayor número de dobles enlaces,
164
las colisiones efectivas con las moléculas de oxigeno para producir los hidroperóxidos
son más frecuentes, Por ejemplo, los aceites vírgenes de cañamón y linazas con 64,8 y
55,5 % de ácido linoleico exhibieron periodos de inducción de 1 hora o menos, mientras
que el girasol con solamente 4,76 % del mismo ácido graso alcanzó el periodo de
inducción más prolongado, Esta dependencia con el porcentaje del ácido oleico puede
visualizarse en la figura 5.15, donde se aprecia una relación proporcional entre el
contenido de ácido oleico y el periodo de inducción en términos del valor de OSI
Figura 5.19: Relación entre el valor de OSI y la concentración de ácido oleico
Es importante señalar que los resultados del test de rancimat no deben ser
extrapolados a otras condiciones, como por ejemplo el almacenamiento a temperatura
ambiente, ya que en condiciones más suaves es probable que los antioxidantes naturales
ejerzan algún efecto que modifique la estabilidad oxidativa produciendo resultados
diferentes a los descritos en los párrafos anteriores, En todo caso, lo que parece estar
claro es que los resultados del test acelerado pueden explicarse en base al perfil de
ácidos grasos.
Una observación interesante se desprende de la figura 5.16, en este caso, se
han separado los aceites de girasol y colza, que son lo que presentaron la mayor
165
proporción de ácido oleico, los aceites vírgenes restantes mostraron una relación
proporcional entre la estabilidad oxidativa y la concentración de antioxidantes
hidrosolubles en términos de equivalentes de Trolox, Esto sugiere que en aceites
homogéneos en cuánto a su perfil de ácidos grasos, los antioxidantes naturales pudieran
ejercer algún efecto sobre la estabilidad de los mismos.
Figura 5.20: Relación entre los valores de OSI y la actividad antirradical de la fracción hidrosoluble.
166
Capitulo VI
Componentes volátiles y perfil sensorial de aceites vírgenes de semillas obtenidos por
presión en frío
Resumen
En este capitulo se determinó los perfiles de componentes volátiles en los aceites vírgenes de semillas convencionales y no convencionales. Todos los aceites fueron obtenidos por presión en frío, el único tratamiento aplicado luego de la extracción fue la centrifugación para separar el material sólido y obtener aceites totalmente libres de impurezas sólidas. La microextracción en fase sólida y la cromatografía de gases acoplada a la detección por espectrometría de masas, fueron los procedimientos utilizados para la identificación y cuantificación de los compuestos volátiles. Los resultados mostraron que los aceites provenientes de las semillas oleaginosas convencionales (girasol, cártamo, sésamo y soja) exhibieron las menores concentraciones de moléculas volátiles, con la presencia de cantidades variables de alcoholes, ácidos carboxílicos y terpenos, además; de cetonas y ésteres en el aceite virgen de colza. Los aceites de fuentes no convencionales mostraron más variabilidad de componentes volátiles y mayor concentración. El análisis sensorial fue llevado a cabo por un panel entrenado que previamente había procedido a generar los descriptores a valorar por el método de consenso fin de evaluar los siguientes atributos: semilla vegetal, nueces, notas vegetales, madera fresca/resina vegetal, dulce, amargo y picante como atributos positivos y como negativo: rancio, mohoso-húmedo-terroso, tostado y quemado, para lo cual fue empleada una escala no estructurada de 10 cm de longitud. El olor a vegetal verde fue percibido en los aceites vírgenes de negrillo, soja y calabaza, siendo asociado a la presencia de hexanal y otros compuestos del tipo C6 . El olor a pino detectado en el aceite virgen de piñón estuvo asociado a la alta concentración de α- pineno, el aceite de sésamo produjo una percepción a tierra húmeda al igual que la semilla de ésta especie vegetal. En general, los aceites produjeron una sensación agradable, asociada a la concentración y tipo de compuestos volátiles presentes.
167
168
6.1 Introducción
Durante el proceso tecnológico de refinación química y física de los aceites
vegetales comestibles, muchos de los componentes minoritarios son removidos con el
propósito de producir un aceite con unas características determinadas de olor, color y
sabor que los convierten en productos aptos para su comercialización masiva, lo que
hace que el consumo de aceites vírgenes pueda constituirse en una alternativa al uso de
los aceites refinados. Sin embargo, el aroma de los aceites vírgenes puede ser un factor
clave para la aceptación de los mismos por potenciales consumidores.
Los componentes volátiles presentes en los aceites vírgenes de semillas se
producen principalmente a través de la ruta de la lipooxigenasa mediante oxidación
inducida por reacciones producidas por enzimas endógenas presentes en la materia
prima, mientras que la oxidación química por las enzimas exógenas derivadas de la
actividad microbiana, lo que producen olores y sabores que se consideran negativos. Por
ejemplo, los hongos tienen la capacidad para oxidar a los ácidos grasos libres
produciendo compuestos tales como la 2-heptanona y 2-nonanona (Kalua y col., 2007),
mientras; que la presencia del nonanal es un indicador del deterioro del aceite por
reacciones de oxidación (Vichi y col. 2003).
Por lo tanto, la aceptación de los aceites vírgenes puede depender de las
preferencias de los consumidores, lo cual a su vez se basa en las percepciones de aroma,
sabor y color. Aromas desagradables pueden conducir al rechazo del producto. Por tal
razón fue necesaria la determinación cualitativa y cuantitativa del perfil de componentes
volátiles; así como también definir descriptores y cuantificar las percepciones para
establecer el perfil sensorial.
6.2 Familias de componentes volátiles en los aceites vírgenes de semillas oleaginosas convencionales y no convencionales.
Los compuestos responsables de los aromas en los aceites vegetales son
moléculas de bajo peso molecular que se volatilizan a temperatura ambiente, algunos de
ellos se pueden disolver en las mucosas nasales alcanzando los centros receptores
olfativos dando la sensación de un aroma en particular. En consecuencia, la sensación
169
global del aroma depende de dos factores: del tipo y la concentración de las distintas
moléculas volátiles presentes. En este trabajo los componentes volátiles en los aceites
vírgenes estudiados, fueron agrupados en siete categorías o familias de compuestos:
hidrocarburos, alcoholes, aldehídos, cetonas, esteres, ácidos carboxílicos y terpenos. En
el cuadro 6.1 se muestran las concentraciones y cantidades totales de éstos compuestos
para cada aceite, mientras que la figura 6.1 presenta los mismos resultados en términos
de porcentaje.
La mayor concentración total de compuestos volátiles fue detectada en el
aceite virgen de piñón con 63,43 µg g-1, seguido por los aceites de cañamón, negrillo y
perilla blanca con 37,16; 36,29 y 26,93µg g-1, respectivamente. Por el contrario, las
concentraciones más bajas detectadas en los aceites vírgenes del grupo de los no
convencionales, corresponden al de pepita de uva y al de calabaza. En cuánto a los
aceites obtenidos de las dos variedades de linazas estudiadas se aprecia una mayor
concentración de componentes volátiles en el aceite obtenido de la variedad dorada. Los
aceites obtenidos a partir de las semillas convencionales (sésamo, girasol, colza,
cártamo y soja), en general exhibieron menores concentraciones de sustancias volátiles
totales con contenidos que se ubicaron entre 6,31 y 18,85 µg g-1, éste ultimo valor
correspondiente al aceite virgen de girasol.
La familia de los hidrocarburos, que incluye a los hidrocarburos saturados,
insaturados y cíclicos, fueron detectados en concentraciones variables en todos los
aceites vírgenes. Para las semillas de negrillo, éste grupo representó el 64,8 % de total
de componentes volátiles presentes en el aceite, con una concentración de 23,05 µg g-1.
El aceite extraído de las semillas de calabaza también exhibió una proporción alta de
hidrocarburos volátiles con un 54,27 % del total. En los restantes aceites este grupo de
compuestos estuvo presente en proporciones entre 3,13 y 28,84 %.
Los compuestos carbonílicos, como los aldehídos y cetonas, también estuvieron
presentes en casi todos los aceites vírgenes evaluados, con la única excepción del aceite
virgen proveniente de las semillas del piñón, donde estos compuestos no fueron
detectados.
170
Cuadro 6.1: Concentración de compuestos volátiles, agrupados por categorías, en los aceites vírgenes de semillas convencionales y no convencionales.
Concentración (µg g-1*)
Negrillo Calabaza Perilla blanca Cártamo Colza Linaza Dorada
Linaza Marrón
Hidrocarburos 23,05 ± 1,33 7,04 ± 0,91 2,61 ± 0,34 0,45 ± 0,04 1,82 ±0,07 2,71 ± 0,07 1,82 ± 0,05
Aldehídos 1,54 ± 0,08 1,49 ± 0,06 9,50 ± 1,40 3,71 ±1,23 1,97 ± 0,1 11,60 ± 1,11 6,58 ± 0,51 Alcoholes 1,45 ± 0,07 2,15 ± 0,16 4,77 ±0,62 2,16 ±0,54 1,66 ± 0,43 6,54 ± 1,59 4,02 ± 0,87 Cetonas Nd 0,06 ± 0,02 1,14 ± 0,07 Nd 0,04 ± 0,01 0,22 ± 0,02 0,19 ± 0,02 Ésteres 0,05 ± 0,01 Nd Nd Nd 0,09 ± 0,01 Nd Nd Ac, Carboxílicos 0,62 ± 0,02 0,45 ± 0,03 8,10 ± 0,93 0,94 ± 0,04 0,27 ± 0,01 0,34 ± 0,02 0,30 ± 0,01 Terpenos 8,86 ± 0,83 2,23 ± 0,54 0,81 ± 0,03 0,23 ±0,03 0,46 3,7 ± 0,37 1,05 ± 0,04
Totales 35,57 13,42 26,93 7,49 6,31 25,11 13,96 * Cuantificado usando 4-metil-2-pentanol como patrón interno
Nd: No detectado
171
Cuadro 6.1: Continuación
Concentración (µg g-1*)
Piñón Cañamón Sésamo Girasol Uva Soja
Hidrocarburos 5,58 ± 1,02 3,52 ± 0,1 0,66 ± 0,07 1,54 ± 0,06 1,20 ± 0,02 0,36 ± 0,03
Aldehídos 2,10 ± 0,30 2,59 ± 0,53 1,45 ± 0,13 0,27 ± 0,01 4,50 ± 0,82 2,51 ± 0,14
Alcoholes Nd 10,1 ± 0,87 0,36 ± 0,05 1,55 ± 0,06 8,30 ± 0,89 2,45 ± 0,12
Cetona Nd 1,77 ± 0,05 Nd Nd Nd Nd
Ésteres Nd 0,16 ±0,01 Nd Nd Nd Nd Ac. Carboxílicos 0,11 ± 0,01 6,36 ± 0,84 1,35 ± 0,16 Nd Nd Nd Terpenos 55,67 ±2,66 12,56 ± 1,41 0,06 ± 0,02 15,49 ± 0,63 1,10 ±0,0,1 6,17 ± 0,22
Totales 63,46 37,16 3,88 18,85 15,10 11,49 * Cuantificado usando 4-metil-2-pentanol como patrón interno
Nd: No detectado
172
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Neg
rillo
Cal
abaz
a
Per
illa
blan
ca
Cár
tam
o
Col
za
Lina
za d
orad
a
Lina
za m
arró
n
Piñ
ón
Cañ
amón
Sés
amo
Gira
sol
Uva
Soj
a
Terpenos
Ac. Carboxílicos
Ésteres
Cetonas
Aldehídos
Alcoholes
Hidrocarburos
Figura 6.1: Distribución porcentual de los compuestos volátiles presentes en los aceites vírgenes de semillas convencionales y no convencionales obtenidos por
presión en frío.
Compuestos cetónicos fueron cuantificados en los aceites de calabaza, perilla
blanca, colza, cañamón y en el de las dos variedades de linazas, correspondiendo las
mayores concentraciones a los aceites de cañamón y perilla blanca. Los aceites vírgenes
de cañamón, uva y linaza dorada presentaron las concentraciones más elevadas de
aldehídos totales con 10,1; 8,30 y 6,54 µg g-1, mientras que los menores contenidos se
encontraron en los aceites de sésamo y negrillo. Con respecto a los alcoholes volátiles,
las concentraciones se ubicaron en el intervalo entre 0,27 µg g-1 para el aceite virgen de
girasol y 11,60 µg g-1 en el aceite extraído de las semillas de linaza dorada. En este caso
también se observó que las mayores concentraciones se obtenían en los aceites
provenientes de las semillas no convencionales.
173
Los ácidos carboxílicos que también son de importancia en el aroma de los
aceites vegetales comestibles fueron solo identificados en algunos de los aceites
vírgenes estudiados, entre ellos los provenientes de las semillas de perilla blanca (8,10
µg g-1) y cañamón (6,52 µg g-1) cuyas concentraciones fueron las más elevadas. En
cuánto al grupo de los ésteres solo se encontraron y en bajas concentraciones en los
aceites vírgenes de negrillo, colza y cañamón.
Los terpenos son metabolitos secundarios formados por unidades de
isopropeno producidos por muchas plantas superiores. La presencia de estos
compuestos fue establecida en todos los aceites vírgenes analizados, destacándose el
aceite virgen de piñón con una concentración de terpenos de 55,67 µg g-1, lo que
representa el 87,73 % del total de componentes volátiles de éste aceite.
Una situación similar fue observada en el aceite virgen extraído de las semillas
de girasol, con una concentración de 15,49 µg g-1, constituyendo el 82,18 % de las
moléculas responsables del aroma de dicho aceite. Por el contrario, la menor presencia
de compuestos terpénicos fue detectada en los aceites vírgenes convencionales de
sésamo, cártamo y colza con concentraciones de tan solo 0,06; 0,23 y 0,46 µg g-1,
respectivamente; mientras que en el grupo de los no convencionales o aceites
alternativos las menores concentraciones de compuestos terpénicos correspondió a los
obtenidos de las semillas de linaza marrón, uva y perilla blanca.
En general, los resultados muestran una gran variedad de componentes
volátiles, tanto en los aceites vírgenes obtenidos a partir de las semillas oleaginosas
convencionales como los en aceites de las no convencionales. Esta elevada variabilidad
se ve reflejada en el gráfico mostrado en la figura 6.2, donde la mayor dispersión se
presentó en el contenido de compuestos terpénicos, mientras que las concentraciones de
alcoholes, aldehídos y ácidos carboxílicos tienden a ser más uniformes.
174
Figura 6.2: Variabilidad en las concentraciones de los grupos de compuestos volátiles presentes en los aceites vírgenes obtenidos por presión en frío de semillas
oleaginosas convencionales y no convencionales.
6.3 Identificación y cuantificación de los compuestos volátiles en los aceites vírgenes experimentales obtenidos en planta piloto.
6.3.1 Aceite virgen de negrillo
Este aceite no convencional se caracterizó por una elevada concentración de
hidrocarburos volátiles (cuadro 6.2), siendo el predominante el compuesto aromático
metil-2-(1-metiletil) benceno con una concentración igual a 21,58 µg g-1. Según
Aparicio y col. (1996), los derivados del benceno aportan a los aceites vegetales aromas
que van desde aquellos que recuerdan a los solventes hasta olores semejantes a los del
aceite de pescado. El segundo más importante dentro de este grupo es el hexano, un
alcano de cadena lineal con una concentración de 1,17 µg g-1.
175
Cuadro 6.2: Perfil de compuestos volátiles del aceite virgen de negrillo
Compuestos Concentración (µg g-1) Hidrocarburos(saturados e insaturados)
Hexano 1,17 ± 0,20 2,2-Dimetilheptano 0,08 ± 0,01 2,4,-Dimetil-1-hepteno 0,10 ± 0,01 Metil-2-(1-metiletil)Benceno 21,6 ± 1,1 Metil-2-(2-propenil)Benceno 0,12 ± 0,01
Alcoholes Pentanol 0,27 ± 0,01 Hexanol 0,86 ± 0,01 2-Metillbutanol 0,12 ± 0,01 3-Metilbutanol 0,07 ± 0,01 4-Metil-1-pentanol 0,06 ± 0,01 2-Metil-7-octen-2-ol 0,10 ± 0,01 2-Etilhexanol 0,03 ± 0,01 Feniletil alcohol 0,03 ± 0,01
Aldehídos Pentanal 0,10 ± 0,01 Hexanal 0,93 ± 0,01 2-Metilbutanal 0,13 ± 0,01 3-Metilbutanal 0,10 ± 0,01 3-Metilpentanal 0,09 ± 0,01 (E)-2-Heptenal 0,04 ± 0,01 Benzaldehido 0,06 ± 0,01
Esteres Metilpentanoato 0,05 ± 0,01
Ácidos Carboxílicos Ácido Pentanoico 0,11 ± 0,01 Ácido Hexanoico 0,51 ± 0,01
Terpenos Linalool 0,11 ± 0,01 l-Limoneno 3,90 ± 0,71 l-α-Terpineol 0,04 ± 0,01 Sabineno 0,63 ± 0,01 Tujeno 0,80 ± 0,01 α-Felandreno 0,99 ± 0,01 α-Pineno 0,22 ± 0,01 α-Terpineno 0,26 ± 0,01 α-Terpinoleno 0,13 ± 0,01 β- Felandreno 0,62 ± 0,01 β-Mirceno 0,48 ± 0,01 β-Pineno 0,48 ± 0,01 γ-Terpineno 0,17± 0,01 ∆3 Careno 0,03 ± 0,01
Con respecto a los alcoholes, fueron identificados ocho compuestos diferentes,
siendo el hexanol el mayoritario (0.86 µg g-1) y eventualmente el responsable de la
176
sensación picante que pudiera exhibir este aceite (Luna y col. 2006). Otro alcohol
importante fue el pentanol (0,27 µg g-1) que de acuerdo a la misma referencia aportaría
al aceite un aroma afrutado.
El hexanal, que es el aldehído responsable de los aromas a hierba/verde en los
aceites comestibles, fue identificado en éste aceite con una concentración igual a 0,93
µg g-1. Los isómeros geométricos del metilbutanal presentaron una concentración total
de 0,23 µg g-1, estos compuestos también pudieran contribuir a aromas dulces y
afrutados en los aceites vegetales. Otros aldehídos identificados en concentraciones
menores fueron el 3-metilpentanal, el 2-heptenal y el benzaldehído. No se detectaron
compuestos cetónicos en este aceite, pero sí estuvieron presentes los ácidos hexanoico
(0,51 µg g-1) y pentanoico (0,11 µg g-1), junto con el pentanoato de metilo (0,05 µg g-1)
como el único éster presente en el aceite.
Una gran variedad de compuestos terpénicos fueron identificados en este
aceite virgen, alcanzándose hasta un total de catorce moléculas diferentes, donde
predomina el l-limoneno con una concentración de 3,90 µg g-1. Otros terpenos en orden
de importancia debido a su concentración fueron el α y β-felandreno, tujeno y sabineno.
Estos resultados sugieren que esta planta es muy activa en la producción de ésta clase de
metabolitos secundarios.
6.3.2 Aceite virgen de calabaza
Los resultados reflejados en el cuadro 6.3, indica la presencia de hidrocarburos de
cadena lineal como el hexano y el octano, así como de otros tipos de compuestos,
incluidos alquenos del tipo 2-octeno, 3-octeno y 4-octeno, todos ellos asociados a
aromas semejante a los de los solventes orgánicos (Aparicio y col. 1996). Asimismo,
los alcoholes más importantes en éste aceite fueron el hexanol (0,64 µg g-1), 3-
metilbutanol (0,52 µg g-1) y el pentanol (0,24 µg g-1). En mucha menor proporción
fueron encontrados el 2-metil-3-pentanol y el alcohol fenoletílico.
177
Cuadro 6.3: Perfil de compuestos volátiles del aceite virgen de calabaza
Compuestos Concentración (µg g-1) Hidrocarburos (saturados e insaturados)
Hexano 5,01 ± 0,8 Octano 0,12 ± 0,01 3,4-Dimetilheptan 0,17 ± 0,01 2,5-Dimetilnonano 0,24 ± 0,01 2,2,6-Trimetildecano 0,16 ± 0,01 2-Metilhexano 0,24 ± 0,01 2,2,4-Trimetilhexano 0,29 ± 0,01 (Z)-2-Octeno 0,13 ± 0,01 (E)-3-Octeno 0,06 ± 0,01 (Z)-4-Octeno 0,10 ± 0,01 3-Etil-4-metilpenteno 0,08 ± 0,01 Metil-2-(1-metiletil)Benceno 0,44 ± 0,01
Alcoholes Pentanol 0,24 ± 0,01 Hexanol 0,64 ± 0,01 3-Metilbutanol 0,52 ± 0,01 3-Decanol 0,04 ± 0,01 2-Metil-3-pentanol 0,02 ± 0,01 Feniletil alcohol 0,03 ±0,01
Aldehídos Propanal 1,29 ± 0,1
Pentanal 0,13 ± 0,01 Hexanal 0,45 ± 0,01 2-Metilbutanal 0,05 ± 0,01 3-Metilbutanal 0,08 ± 0,01 (E)-2-Heptenal 0,10 ± 0,01 Benzaldehido 0,05 ± 0,01
Cetonas 2-Heptanona 0,02 ± 0,01 4-Metil-1-fenil-1-penten-3-ona 0,04 ± 0,01
Ácidos Carboxílicos Ácido Hexanoico 0,16 ± 0,01 Ácido 2-Metilbutanoico 0,26 ± 0,01 Ácido 3-Metilbutanoico 0,03 ± 0,01
Terpenos l-Limoneno 1,10 ± 0,5 α-Pineno 0,69 ± 0,01 β-Pineno 0,14 ± 0,01 γ-Terpineno 0,03 ± 0,01 ∆3 Careno 0,27 ± 0,01
178
Un total de siete aldehídos fueron identificados, destacándose el propanal,
como el mayoritario, seguido por el hexanal. Otros compuestos como el pentanal, el 2 y
3 metilbutanal también estuvieron presentes junto con el 2-heptanal y el benzaldehído,
este último en menor concentración que los anteriores. Dos cetonas, 2-heptanona que
aporta un aroma afrutado y la 4-metil-1-fenil-1-penten-3-ona también estuvieron
presentes. El ácido hexanoico y los isómeros del ácido metilbutanoico fueron
cuantificados, obteniéndose concentraciones entre 0,03 y 0,26 µg g-1.
A diferencia del aceite virgen de negrillo, el de calabaza presentó menos tipos
de terpenos: limoneno, α y β pineno, γ terpineno y ∆3 careno. El limoneno con
concentración de 1,10 µg g-1, mientras que el resto de compuestos terpénicos en
concentraciones mucho menor.
6.3.3 Aceite virgen de perilla blanca
Este aceite virgen se caracterizó por el elevado contenido de componentes
volátiles y al mismo tiempo por la diversidad de dichos compuestos. Por ejemplo, el
alcano lineal de seis átomos de carbono (hexano) fue el mayoritario en su grupo, con
una concentración de 1,67 µg g-1, también estuvieron presentes el heptano y octano así
como el ciclohexano, que no había sido identificado en los aceites anteriores, mientras
que sólo un alqueno ramificado (5-Metil-1-hexen) fue identificado en éste aceite virgen.
Doce alcoholes fueron identificados a través de sus respectivos espectros de masas,
entre ellos el pentanol, hexanol y heptanol, siendo el de seis átomos de carbono el de
mayor concentración con 5,26 µg g-1. Los isómeros E y Z del 3-penten-1-ol también
fueron detectados. En el aceite virgen de perilla blanca fue en donde se observó mayor
presencia de compuestos cetónicos, siendo el mayoritario el 3,5-octadien-2-ona con
0,22 µg g-1. En cuánto a los ácidos carboxílicos resaltan el propanoico y el hexanoico
como los mayoritarios con 4,73 y 2,15 µg g-1, respectivamente; mientras que solo el
limoneno, trans-cariofileno y β-pineno estuvieron presentes y en bajas concentraciones
en el grupo de los terpenos.
179
Cuadro 6.4: Perfil de compuestos volátiles del aceite virgen de perilla blanca
Compuestos Concentración (µg g-1) Hidrocarburos(saturados e insaturados)
Hexano 1,67 ± 0,32 Heptano 0,23 ± 0,01 Octano 0,31 ± 0,01 Ciclohexano 0,30 ± 0,01 5-Metil-1-hexen 0,10 ± 0,01
Alcoholes Pentanol 2,22 ± 0,45 Hexanol 5,26 ± 0,80 Heptanol 0,11 ± 0,01 3-Metilbutanol 0,26 ± 0,01 1-Penten-3-ol 0,99 ± 0,01 (E)-3-Penten-1-ol 0,12 ± 0,01 (Z)-3-Penten-1-ol 0,03 ± 0,01 (Z)-2-Penten-1-ol 0,21 ± 0,01 (E)-2-Hexenol 0,03 ± 0,01 (E)-3-Hexenol 0,08 ± 0,01 (Z)-3-Hexenol 0,04 ± 0,01 3,7-Dimetil-1,6-Octadien3-ol 0,15 ± 0,01
Aldehídos Hexanal 2,78 ± 0,50 Nonanal 0,05 ± 0,01 2-Metilbutanal 0,05 ± 0,01 3-Metilbutanal 0,05 ± 0,01 2-Metilhexanal 0,24 ± 0,01 2-Etilhexanal 0,42 ± 0,01 2-Butenal 0,33 ± 0,01 2-Hexenal 0,16 ± 0,01 (E)-2-Pentenal 0,35 ± 0,01 2-Metil-2-Pentenal 0,04 ± 0,01 2-Etiltrans-2-butenal 0,13 ± 0,01 Benzaldehído 0,07 ± 0,01 (E,E)-2,4-hexadienal 0,10 ± 0,01
Cetonas 2-Heptanona 0,20 ± 0,01 3-Octanona 0,11 ± 0,01 3-hidroxi-2-pentanona 0,17 ± 0,01 1-Pentene-3-ona 0,14 ± 0,01 (E)-3-Octen-2-ona 0,17 ± 0,01 2,3-Dimetil-2-Ciclopentenona 0,13 ± 0,01 (E,E)-3,5-Octadien-2-ona 0,22 ± 0,01
Ácidos Carboxílico Ácido Propanoico 4,73 ± 0,71 Ácido Butanoico 0,89 ± 0,01
Ácido Pentanoico 0,14 ± 0,01 Ácido Hexanoico 2,15 ± 0,21 Ácido 2-Propanoico 0,19 ± 0,01
180
Continuación Terpenos
l-Limoneno 0,65 ± 0,01 Trans-Cariofilene 0,05 ± 0,01 β-Pineno 0,11 ± 0,01
6.3.4 Aceite virgen de cártamo
Este aceite virgen junto al resto de los del grupo de los aceites evaluados de
semillas convencionales presentó bajas concentraciones de compuestos volátiles totales
y poca variabilidad de compuestos (Cuadro 6.5). Por ejemplo, en el grupo de los
hidrocarburos saturados e insaturados sólo se identificaron alcanos lineales de seis, siete
y diez átomos de carbono, siendo el hexano el de mayor concentración con 0,29 µg g-1.
Asimismo, se pudo identificar el 1,3-dimetilbenceno con una concentración de 0,05 µg
g-1.
Dentro del grupo de los alcoholes volátiles, el hexanol fue el más abundante
(2,61 µg g-1), siendo al mismo tiempo el de mayor concentración entre todas las
moléculas identificadas en este aceite. Otros alcoholes como el pentanol, 3-
metilbutanol y 1-penten-3-ol también fueron identificados, pero en concentraciones
mucho menores. Entre los otros compuestos volátiles oxigenados se encuentra el
hexanal, segundo en abundancia con una concentración de 1.84 µg g-1, e igualmente
otros aldehídos como el 2 y 3 metilbutanal, el (E)-2-heptenal y el benzaldehído también
estuvieron presentes en concentraciones inferiores a 0,10 µg g-1.
Cuatro ácidos carboxílicos fueron detectados, siendo el ácido hexanoico el de
mayor concentración (0,58 µg g-1). Esteres de éstos y otros ácidos carboxílicos no
fueron detectados, así como tampoco moléculas pertenecientes al grupo de las cetonas.
Una diferencia importante de este aceite virgen con respecto a aquellos obtenidos a
partir de semillas oleaginosas no convencionales es la baja concentración y variedad de
compuestos terpénicos. Sólo fueron identificados el l-limoneno (0,09 µg g-1), α-pineno
(0,12 µg g-1) y ∆3-careno (0,02 µg g-1).
181
Cuadro 6.5: Perfil de compuestos volátiles del aceite virgen de cártamo
Compuestos Concentración (µg g-1) Hidrocarburos(saturados e insaturados)
Hexano 0,29 ± 0,01 Heptano 0,04 ± 0,01 Decano 0,07 ± 0,01 1,3-Dimetilbenceno 0,05 ± 0,01
Alcoholes Pentanol 0,71 ± 0,31 Hexanol 2,61 ± 0,92 Heptanol 0,06 ± 0,01 3-Metilbutanol 0,29 ± 0,01 1-Penten-3-ol 0,04 ± 0,01
Aldehídos Hexanal 1,84 ± 0,51 2-Metilbutanal 0,10 ± 0,01 3-Metilbutanal 0,09 ± 0,01 (E)-2-Heptenal 0,04 ± 0,01 Benzaldehído 0,09 ± 0,01
Ácidos Carboxílicos Ácido Pentanoico 0,08 ± 0,01 Ácido Hexanoico 0,58 ± 0,01 Ácido 3-Metilbutanoico 0,03 ± 0,01 Ácido 3-Metilpentanoico 0,25 ± 0,01
Terpenos l-Limoneno 0,09 ± 0,01 α-Pineno 0,12 ± 0,01 ∆3 Careno 0,02 ± 0,01
6.3.5 Aceite virgen de colza
El aceite virgen de colza obtenido por presión en frío en las condiciones
establecidas en este trabajo presentó un perfil de compuestos volátiles con algunas
semejanzas con respecto a los del aceite de las semillas de cártamo, siendo su principal
característica pocos y baja concentración de compuestos terpénicos, tal como se muestra
en el cuadro 6.6, donde solo se aprecia el l-limoneno (0,42 µg g-1) y el α-pineno (0,04
µg g-1).
182
Cuadro 6.6: Perfil de compuestos volátiles del aceite virgen de colza
Compuestos Concentración (µg g-1) Hidrocarburos(saturados e insaturados)
Hexano 0,79 ± 0,01 Heptano 0,21 ± 0,01 Octano 0,63 ± 0,02 Ciclohexano 0,11 ± 0,01 Metil-2-(1-metiletil)benceno 0,05 ± 0,01 Estireno 0,03 ± 0,01
Alcoholes Pentanol 0,38 ± 0,01 Heptanol 0,09 ± 0,01 Octanol 0,06 ± 0,01 2-Metilbutanol 0,35 ± 0,01 3-Metilbutanol 0,49 ± 0,01 Feniletil alcohol 0,04 ± 0,01 1-Penten-3-ol 0,05 ± 0,01 4-Penten-1-ol 0,23 ± 0,01 2-Metilciclopentanol 0,09 ± 0,01 l-6-Metil-5-hepten-2-ol 0,19 ± 0,01
Aldehídos Hexanal 1,12 ± 0,4 Nonanal 0,05 ± 0,01 2-Metilbutanal 0,26 ± 0,01 3-Metilbutanal 0,23 ± 0,01
Cetonas 6-Metil-5-hepten-2-ona 0,04 ± 0,01
Esteres Butanoato de butilo 0,09 ± 0,01
Ácidos Carboxílicos Ácido Hexanoico 0,27 ± 0,01
Terpenos l-Limoneno 0,42 ± 0,01 α-Pineno 0,04 ± 0,01
Por otro lado, los hidrocarburos saturados de seis, siete y ocho átomos de
carbono constituyen la casi totalidad de ésta fracción de compuestos volátiles, aunque
hay que señalar también la presencia de compuesto cíclicos como el ciclohexano, el
metil-2-metiletilbenceno y el estireno. En general, en éste aceite los alcoholes
representan la fracción con mayor variedad de compuestos, identificándose diez tipos
diferentes de moléculas, entre ellas el pentanol, los isómeros del metilbutanol, el 4-
183
penten-1-ol representan más del 73 % de los alcoholes volátiles identificados en este
aceite.
Con respecto a los aldehídos hay que señalar que el hexanal es el más
importante con 1,12 µg g-1, seguido de los isómeros del metilbutanal, donde el grupo
metilo se ubica en posición 2 ó 3. Con respecto a la presencia de cetonas, la única
detectada en éste aceite fue la 6-Metil-5-hepten-2-ona con una concentración igual a
0,04 µg g-1. Dos derivados carboxílicos también fueron identificados a través de sus
espectros de masas, el butanoato de butilo (0,09 µg g-1) y el el ácido hexanoico (0,27 µg
g-1).
6.3.6 Aceite virgen de linaza dorada y marrón
Estas semillas aunque no presentaron las mayores concentraciones de
compuestos volátiles sí exhibieron una amplia variedad de éste tipo de compuestos,
principalmente el aceite obtenido de las semillas de la variedad dorada (Cuadro 6.7).
En la familia de los hidrocarburos se observa la ausencia del metil-4-(1-
metiletil) benceno y el 2-metil-2-butene en el aceite perteneciente a la variedad marrón,
siendo el hexano dentro de ésta familia el compuesto mayoritario con 0,87 y 0,89 µg g-1
para cada una de las variedades estudiadas. El hexanol y el 3-metil butanol son los
alcoholes que se encuentran en mayor concentración en los dos aceites, sin embargo en
cantidades muy distintas. En el caso del hexanol, el aceite de la variedad dorada
presentó una concentración mucho mayor a la observada en el aceite de la variedad
marrón, en lo referente al 3-metil butanol la diferencia es más notable con una
concentración cuatro veces más.
Con respecto a los aldehídos hay que señalar que el hexanal es el más
importante con una concentración de 3,38 µg g-1 en el aceite de la variedad dorada y
2,35 µg g-1 para el de la variedad marrón. El octanal, el 2-metil- hexanal, 2-etil-hexanal,
2-metil-2-pentenal y benzaldehído fueron detectados solo en el aceite de la variedad
dorada, mientras que el 2-metil-propanal, el E-2-hexanal y el 2-etiltrans-2-butenal
solamente en el aceite virgen de la variedad marrón.
184
Compuestos cetónicos y carboxílicos también estuvieron presentes en ambos
aceites y en concentraciones muy similares, no ocurriendo lo mismo para el caso de la
familia de terpenos donde el perfil de los compuestos volátiles para los dos aceites
resultó más variable ya que se aprecia la ausencia del canfeno, linalool, β-felandreno, β-
myrceno y el γ-terpineno en el aceite virgen de la variedad marrón, además; con
contenido total de terpenos tres veces menor a la encontrada para la misma familia en la
variedad dorada.
Cuadro 6.7: Perfil de compuestos volátiles de los aceites vírgenes de linazas dorada y
marrón.
Compuestos Concentración (µg g-1) Dorada Marrón Hidrocarburos(saturados e insaturados)
Hexano 0,89 ± 0,01 0,87 ± 0,01 Heptano 0,43 ± 0,01 0,29 ± 0,01 Octano 0,62 ± 0,01 0,37 ± 0,01 Metil-2-(1-metiletil)Benceno 0,37 ± 0,01 0,11 ± 0,01 Metil-4-(1-metiletil)Benceno 0,12 ± 0,01 Nd 1,3-Dimetilbenceno 0,10 ± 0,01 0,18 ± 0,01 2-Metil-2-butene 0,18 ± 0,01 Nd
Alcoholes Butanol 0,24 ± 0,01 Nd Pentanol Nd 0,83 ± 0,01 Hexanol 6,56 ± 0,8 2,94 ± 0,3 Heptanol 0,09 ± 0,01 0,08 ± 0,01 Octanol 0,13 ± 0,01 0,07 ± 0,01 3-Octanol 0,20 ± 0,01 Nd 2-Metilpropanol 0,28 ± 0,01 0,22 ± 0,01 2-Metilbutanol 0,51 ± 0,01 0,50 ± 0,01 3-Metilbutanol 1,33 ± 0,1 0,27 ± 0,01 3-Hexanol 0,21 ± 0,01 0,26 ± 0,01 2,2-Dimetil-3-pentanol 0,05 ± 0,01 Nd Feniletil alcohol 0,03 ± 0,01 0,03 ± 0,01 1-Penten-3-ol 1,31 ± 0,11 1,14 ± 0,12 2-Penten-1-ol 0,37 ± 0,01 Nd (Z)-2-Penten-1-ol Nd 0,12 ± 0,01 (E)-2-Hexenol 0,14 ± 0,01 0,08 ± 0,01 (E)-3-Hexenol 0,05 ± 0,01 Nd (Z)-3-Hexenol 0,10 ± 0,01 0,04 ± 0,01 Continuación
Aldehídos Hexanal 3,38 ± 0,83 2,35 ± 0,81 Octanal 0,10 ± 0,01 Nd
185
Nonanal 0,09 ± 0,01 0,03 ± 0,01 2-Metilpropanal Nd 0,97 ± 0,02 2-Metilbutanal 0,25 ± 0,01 0,22 ± 0,01 3-Metilbutanal 0,18 ± 0,01 0,27 ± 0,01 2-Metilhexanal 1,76± 0,7 Nd 2-Etilhexanal 0,48 ± 0,02 Nd 2-Hexenal 0,15 ± 0,01 Nd (E)-2-Octenal Nd Nd 2-Metil-2-Pentenal 0,12 ± 0,01 Nd 2-Etiltrans-2-butenal Nd 0,06 ± 0,01 Benzaldehído 0,03 ± 0,01 Nd
Cetonas (E,E)-3,5-Octadien-2-ona 0,10 ± 0,01 0,05 ± 0,01 Canfor 0,12 ± 0,01 0,14 ± 0,01
Ácidos Carboxílicos Ácido Pentanoico 0,05 ± 0,01 Nd Ácido Hexanoico 0,29 ± 0,01 0,30 ± 0,01
Terpenos 1,8-Cineole 0,78 ± 0,01 0,18 ± 0,01 Campheno 0,06 ± 0,01 Nd Linalool 0,23 ± 0,01 Nd l-Limoneno 0,75 ± 0,01 0,23 ± 0,01 α-Pineno 1,22 ± 0,21 0,33 ± 0,01 β- Felandreno 0,24 ± 0,01 Nd β-Myrceno 0,03 ± 0,01 Nd β-Pineno 0,28 ± 0,10 0,31 ± 0,01 γ-Terpineno 0,11 ± 0,01 Nd
6.3.7 Aceite virgen de piñón
Una de las características más importante del aceite virgen de piñón es la
elevada proporción de terpenos en su perfil de compuestos volátiles, que con una
concentración de 55,67 µg g-1 representan el 87,72 % del total, pero no es sólo la
concentración el aspecto más notable sino la variedad, identificándose hasta un total de
once compuestos diferentes, entre los cuales se encuentran en orden de importancia el
limoneno, α-pineno, γ-terpinoleno, β-myrceno y β-pineno (Cuadro 6.8).
186
Cuadro 6.8: Perfil de compuestos volátiles del aceite virgen de piñón
Compuestos Concentración (µg g-1) Hidrocarburos(saturados e insaturados)
Hexano 1,23 ± 0,31 Heptano 0,21 ± 0,01 Decano 0,05 ± 0,01 (Z)-2-Octeno 0,11 ± 0,01 Metil-4-(1-metiletil) Benceno 1,29 ± 0,13 Metil-2-(2-propenil) Benceno 1,99 ± 0,35 1,3-Dimetilbenceno 0,27 ± 0,07 Estireno 0,32 ± 0,01 MetilCiclohexeno 0,11 ± 0,01
Alcoholes Pentanol 0,27 ± 0,1 Hexanol 1,83 ± 0,2
Ácidos Carboxílicos Ácido Hexanoico 0,11 ± 0,01
Terpenos Canfeno 0,32 ± 0,01 l-Limoneno 27,2 ± 0,8 Sabineno 0,16 ± 0,01 α-Felandreno 0,21 ± 0,01 α-Pineno 22,0 ± 1,0 α-Terpineno 0,75 ± 0,01 α-Terpinoleno 1,83 ± 0,40 β- Felandreno 0,16 ± 0,01 β-Myrceno 1,45 ± 0,20 β-Pineno 1,40 ± 0,20 γ-Terpineno 0,21 ± 0,01
Al igual que en otros aceites vírgenes estudiados en este trabajo, el ácido
hexanoico fue el único ácido carboxílico presente, sin detectarse la presencia de cetonas
ni ésteres. Es muy importante señalar que no se pudo establecer la presencia de ningún
compuesto perteneciente a los aldehídos volátiles, lo cual constituye una diferencia muy
significativa con respecto a los otros aceites vírgenes pertenecientes al grupo de los de
semillas no convencionales, en los cuales se pudo detectar la presencia de al menos el
hexanal.
Los alcoholes lineales pentanol y hexanol fueron los únicos compuestos
oxigenados volátiles presentes en éste aceite, con concentraciones de 0,27 y 1,83 µg g-1
187
respectivamente. Un poco más variado fue el perfil de hidrocarburos saturados e
insaturados, con un total de nueve compuestos diferentes. Entre ellos se pueden
mencionar al hexano, heptano y decano, junto con el alqueno (Z)-2-octeno y
compuestos cíclicos tanto aromáticos como alifáticos.
6.3.8 Aceite virgen de cañamón
Una de las características más relevantes del aceite de cañamón es la variedad
de compuestos volátiles que pudieron ser identificados en este estudio. Tal como puede
observarse (Cuadro 6.9), un total de ocho hidrocarburos fueron detectados, entre los
que se encuentran alcanos lineales como el hexano, heptano y octano, junto con
compuestos ramificados, cíclicos y alquenos.
Entre los alcoholes, la mayor proporción correspondió al pentanol con una
concentración de 1,94 µg g-1; mientras que el 3-hexanol, heptanol y 2-metilbutanol
también estuvieron presentes, aunque en concentraciones mucho menor. Asimismo;
fueron identificados ocho aldehídos, destacándose el hexanal con una concentración
(8,26 µg g-1) muy superior a la de los otros compuestos de su misma familia. En este
aceite virgen también estuvieron presentes cetonas como la heptanona, octanona, ciclo
octanona y una cetona insaturada cuya concentración fue de 0,12 µg g-1.
Un aspecto singular del aceite virgen de cañamón es la presencia de cinco
ácidos carboxílicos que van desde el ácido propanoico hasta el ácido heptanoico, siendo
el mayoritario el ácido de seis átomos de carbono (4,02 µg g-1), por lo que no resulta
extraña la presencia del éster hexanoato de etilo con una concentración de 0,16 µg g-1.
Un total de doce terpenos fueron detectados en este aceite, entre ellos el α y β-
pineno, β-myrceno, limoneno, ∆3careno, α-terpinoleno y el cariofileno, así como otros
que también fueron identificados por Rothschild y col. (2005), en el polen, hojas y tallos
de la planta de cañamón, lo que ha sido considerado de importancia no sólo para los
químicos de productos naturales, sino también por las aplicaciones farmacéuticas de
esta planta.
188
Cuadro 6.9: Perfil de compuestos volátiles del aceite virgen de cañamón
Compuestos Concentración (µg g-1) Hidrocarburos(saturados e insaturados)
Hexano 1.69 ± 0.03 Heptano 0.23 ± 0.01 Octano 0.27 ± 0.01 Ciclohexano 0.30 ± 0.01 1,3-Dimetilciclopentano 0.64 ± 0.02 4-Metilheptano 0.31 ± 0.01 5-Metil-1-hexeno 0.08 ± 0.01
Alcoholes Pentanol 1.94 ± 0.51 Heptanol 0.23 ± 0.01 2-Metilbutanol 0.36 ± 0.01 3-Hexanol 0.06 ± 0.01
Aldehídos Hexanal 8.26 ± 0.8 2-Metilbutanal 0.53 ± 0.01 3-Metilbutanal 0.18 ± 0.01 2-Butenal 0.49 ± 0.01 (Z)-2-Heptenal 0.46 ± 0.01 (E)-2-Hexenal 0.10 ± 0.01 (E)-2-Octenal 0.07 ± 0.01 Benzaldehído 0.08 ± 0.01
Cetonas 2-Heptanona 1.15 ± 0.02 2-Octanona 0.23 ± 0.01 Ciclooctanona 0.27 ± 0.01 (E)-3-Octen-2-ona 0.12 ± 0.01
Esteres Hexanoato de etilo 0.16 ± 0.01
Calboxílicos acidos Ácido propanoico 0.79 ± 0.01 Ácido butanoico 0.66 ± 0.01 Ácido pentanoico 0.75 ± 0.01 Ácido hexanoico 4.02 ±0.8 Ácido heptanoico 0.14 ± 0.01
Terpenos 1,8-Cineole 0.25 ± 0.01 Canfeno 0.10 ± 0.01 l-Limoneno 0.59 ± 0.01 Longipineno 0.05 ± 0.01 Tujeno 0.19 ± 0.01 Trans-Cariofileno 0.22 ± 0.01 α-Copaeno 0.16 ± 0.01 α-Pineno 4.71 ± 0.8 α-Terpinoleno 0.53 ± 0.01 β-Myrceno 3.54 ± 0.5 β-Pineno 1.67 ±0 .02 ∆3 Careno 0.55 ± 0.01
189
6.3.9 Aceite virgen de sésamo
Las semillas de sésamo son consideradas de gran importancia en la industria
de los alimentos por su diversidad de uso como semillas enteras y procesadas sobre todo
en la cocina oriental. Dentro de los tratamientos a los cuales son sometidas
generalmente estas semillas antes de ser consumidas se menciona el tostado, lo que
puede afectar el perfil de compuestos volátiles presentes en el aceite extraído; por tal
razón, las semillas utilizadas en este estudio fueron totalmente crudas. Haiyan y col.,
(2007); Shimoda y col. (1997); señalan que la ausencia de pirazinas y furanos en el
perfil volátil de aceites de sésamo sugieren que las semillas utilizadas fueron
sometidas a tratamientos de tostado mínimo, ya que es la etapa de tostado el
principalmente responsable del desarrollo de compuestos volátiles particularmente los
derivados de las pirazinas.
Los resultados, en cuánto a la identificación y cuantificación (Cuadro 6.10),
señalan que el compuesto volátil de mayor concentración en éste aceite virgen fue el
alcohol 1-penten-3-ol, con una concentración de 1,27 µg g-1, seguido del ácido
hexanoico con 1,18 µg g-1, representando entre los dos compuestos casi el 70% del total
del perfil de componentes volátiles. Asimismo, se puede mencionar la presencia de
otros ácidos carboxílicos minoritarios como los ácidos octanoico y nonanoico. En el
grupo de los terpenos solo estuvieron presentes el α y β-pineno con 0,03 µg g-1 cada
uno, mientras que los aldehídos, cetonas y ésteres estuvieron ausentes.
Con respecto a los hidrocarburos saturados se puede señalar la presencia del
hexano (0,39 µg g-1) y el ciclo hexano (0,16 µg g-1) como los más abundantes. Dentro
del grupo de los compuestos oxigenados solo se identificó la presencia de dos alcoholes
alifáticos de siete y ocho átomos de carbono, respectivamente.
A diferencia de los resultados encontrados en este estudio, Shimoda y col.,
(1996), reporta en la fracción volátil del perfil del aceite de sésamo obtenido de semillas
tostadas comerciales de Japón: 11 hidrocarburos, dos ésteres, 14 aldehídos, 9 cetonas, 6
alcoholes y 25 pirazinas, además de otros compuestos misceláneos.
190
Cuadro 6.10: Perfil de compuestos volátiles del aceite virgen de sésamo
Compuestos Concentración (µg g-1) Hidrocarburos(saturados e insaturados)
Hexano 0,39 ± 0,03 Heptano 0,03 ± 0,01 Ciclohexano 0,16 ± 0,02 Metil-4-(1-metiletil) Benceno 0,08 ± 0,01
Aldehídos Hexanal 0,36 ± 0,05
Alcoholes Heptanol 0,11 ± 0,02 Octanol 0,07 ± 0,01 1-penten-3-ol 1,27 ± 0,10
Ácidos Carboxílicos Ácido Hexanoico 1,18 ± 0,10 Ácido Octanoico 0,12 ± 0,05 Ácido Nonanoico 0,05 ± 0,01
Terpenos α-Pinene 0,03 ± 0,01 β-Pinene 0,03 ± 0,01
6.3.10 Aceite virgen de Girasol
Al igual que en el caso de calabaza y sésamo, las semillas de girasol utilizadas
en este trabajo para la extracción del aceite también fueron totalmente crudas y sin
descascarar por lo que la fracción del perfil de compuestos volátiles no estuvo afectado
por el proceso de tostado lo que según (Guillen y Goicoechea (2008); induce la
formación de compuestos como pirazinas, piridinas, furanos y furanonas entre otros.
En cuánto a la fracción volátil del aceite virgen, sólo se identificaron once
compuestos diferentes (Cuadro 6.11), siendo el octanal (1,36 µg g-1), junto con el
benzaldehído y el hexanol los que constituyen la totalidad de los compuestos
oxigenados presentes. Entre los hidrocarburos solo se pueden mencionar al hexano
(1,29 µg g-1) y al metil-2-(metiletil) benceno. Guillen y Goicoechea (2008), evaluando
presencia de compuestos insaturados en aceites de girasol reportan la presencia del
191
hexanol y aldehídos como el octanal y el benzaldehído dentro del perfil de compuestos
volátiles de éste aceite, compuestos que también han sido detectados en este estudio.
En el aceite virgen evaluado en éste estudio, la mayor variedad de compuestos
volátiles se encontró en el perfil de la familia de los terpenos con la presencia de siete
compuestos diferentes, entre los que se encuentran el canfeno, limoneno, linalool,
tujeno, α y β-pineno y γ-terpineno siendo, el α-pineno el mayoritario con 11,20 µg g-1.
Cuadro 6.11: Perfil de compuestos volátiles del aceite virgen de girasol
Compuestos Concentración (µg g-1) Hidrocarburos(saturados e insaturados)
Hexano 1,29 ± 0,05 Metil-2-(1-metiletil) Benceno 0,25 ± 0,01
Alcoholes Hexanol 0,27 ± 0,01
Aldehídos Octanal 1,36 ± 0,05 Benzaldehído 0,19 ± 0,01
Terpenos Canfeno 0,24 ± 0,01 l-Limoneno 0,23 ± 0,01 Linalool 2,02 ± 0,07 Tujeno 1,16 ± 0,02 α-Pineno 11,2 ± 0,5 β-Pineno 0,45 ± 0,01 γ-Terpineno 0,19 ± 0,01
6.3.11 Aceite virgen de pepita de Uva
La fracción de componentes volátiles para el aceite virgen de pepita de uva, se
muestra en el cuadro 6.12. En el grupo de los aldehídos, sé identificaron y cuantificaron
los de cadena lineal de cinco, siete y ocho átomos de carbono, con concentraciones de
4,20; 0,30 y 1,90 µg g-1. También se identificaron el E-2-hexenal (0,50 µg g-1) y el E-2-
octenal (1,40 µg g-1), notándose la ausencia del hexanal.
192
Otro compuesto oxigenado de importancia fue el hexanol cuya concentración
fue la segunda más alta después del pentanal con 3,40 µg g-1. Sin embargo, hay que
señalar la presencia de otros alcoholes como el butanol y pentanol pueden tener
influencia en la sensación de olor que se aprecia en este aceite. Los hidrocarburos
presentes en la fracción volátil fueron el octano y el estireno, sin detectarse la presencia
de cetonas, ácidos carboxílicos o ésteres. Finalmente, el limoneno y α-pineno con 0,5 y
0,6 µg g-1 constituyeron la familia de terpenos en éste aceite virgen.
Cuadro 6.12: Perfil de compuestos volátiles del aceite virgen de uva
Compuestos Concentración (µg g-1) Hidrocarburos(saturados e insaturados)
Octano 0,40 ± 0,01 Estireno 0,80 ± 0,01
Alcoholes Butanol 0,30 ± 0,01 Pentanol 0,80 ± 0,01 Hexanol 3,40 ± 0,81
Aldehídos Pentanal 4,20 ± 0,80 Heptanal 0,30 ± 0,01 Octanal 1,90 ± 0,05 (E)-2-Hexenal 0,50 ± 0,01 (E)-2-Octenal 1,40 ± 0,02
Terpenos l-Limoneno 0,50 ± 0,01 α-Pineno 0,60 ± 0,01
6.3.12 Aceite virgen de soja
El aceite de soja pertenece a los obtenidos de las semillas oleaginosas
convencionales. A nivel de producción mundial, el aceite obtenido de esta especie es el
segundo en importancia después del de la palma aceitera, pero no se consume como
aceite virgen sino como aceite refinado comercial. Los resultados en cuánto a la
caracterización de componentes volátiles presentes en el aceite virgen obtenido en
planta piloto evaluado en este estudio se muestran en el cuadro 6.13. El perfil señala al
193
2-metil-2-buteno, el octano y el hexano como los únicos hidrocarburos presentes,
además de cuatro alcoholes el hexanol, metilbutanol, el 1-penten-3-ol y el 1-butoxi-2-
propanol que con una concentración de 1,51 µg g-1 es el mayoritario dentro de ésta
familia de compuestos. Tres aldehídos también estuvieron presentes, siendo el 3-metil-
1-butanal con 1,75 µg g-1 el de mayor concentración. En cuánto a los terpenos, el α-
pineno, α-terpineno y limoneno representan en éste aceite a esta familia de compuestos;
donde el limoneno con una concentración de 5,74 µg g-1 no solo es el mayoritario en
este grupo sino en el total de compuestos volátiles detectados en el aceite.
Cuadro 6.13: Perfil de compuestos volátiles del aceite virgen de soja
Compuestos Concentración (µg g-1) Hidrocarburos(saturados e insaturados)
Hexano 0,06 ± 0,01 Octano 0,14 ± 0,01 2-metil-2-buteno 0,16 ± 0,01
Alcoholes Hexanol 0,14 ± 0,01 Metilbutanol 0,66 ± 0,02 1-Penten-3-ol 0,20 ± 0,01 1-butoxi-2-propanol 1,51 ± 0,10
Aldehídos Hexanal 0,19 ± 0,01 2-Etilhexanal 0,51 ± 0,01 3-Metil-1-butanal 1,75 ± 0,01
Terpenos α Pineno 0,12 ± 0,01 α Terpineno 0,31 ± 0,01 Limoneno 5,74 ± 0,23
6.4 Identificación y cuantificación de los compuestos volátiles en los aceites vírgenes comerciales.
Aceites vírgenes de girasol, sésamo y calabaza fueron adquiridos en el
comercio y caracterizados en cuánto a contenidos de componentes volátiles y análisis
sensorial, esto con el fin de establecer comparaciones con los aceites vírgenes de
194
girasol, sésamo y calabaza elaborados en este estudio por presión en frío en planta
piloto.
6.4.1 Aceite virgen comercial de girasol
En el perfil de componentes volátiles para el aceite virgen comercial de girasol
se detectaron hidrocarburos saturados e insaturados, alcoholes de cuatro, cinco y seis
átomos de carbonos, aldehídos y terpenos (cuadro 6.14). A diferencia del aceite virgen
obtenido en prensa donde el hexanal estuvo ausente, en el comercial resalta con la
mayor concentración (5,42 µg g-1), seguido por el α-pineno pero en una concentración
mucho menor que la cuantificada en el aceite virgen de prensa.
Cuadro 6.14: Perfil de compuestos volátiles del aceite virgen comercial de girasol
Compuestos Concentración (µg g-1) Hidrocarburos(saturados e insaturados)
Dimetil-sulfuro 0,15 ± 0,01 Metil-2-(1-metiletil)Benceno 0,65 ± 0,01
Alcoholes Hexanol 0,26 ± 0,01 3-metil-1-butanol 0,22 ± 0,01
2-penten-1- ol 0,22 ± 0,01 Aldehídos Hexanal 5,42 ± 1,00
Octanal 0,41 ± 0,01 Benzaldehíde 0,17 ± 0,01 2-metil-2-pentenal 1,75 ± 0,01
Terpenos Canfeno 0,19 ± 0,01 l-Limoneno 0,74 ± 0,01 Tujeno 0,45 ± 0,01 α-Pineno 3,17 ± 0,51 γ-Terpineno 0,86 ± 0,01
En el aceite comercial también estuvieron presentes el 2-metil-2-pentenal y los
acoholes 3-metil-1-butanol y el 2-penten-1-ol, además el hexano y metil-2- (1-metiletil)
benzeno dentro del grupo de los hidrocarburos, mientras que la familia de los terpenos
estuvo acompañada por los mismos compuestos presentes en el aceite virgen de prensa
con la excepción del β-pineno. En general los aceites de girasol (prensa y comercial)
presentaron perfiles de compuestos volátiles de composición cualitativa semejante,
aunque muy diferente desde un punto de vista cuantitativo.
195
6.4.2 Aceite virgen comercial de sésamo
El perfil de compuestos volátil para el aceite virgen comercial de sésamo se
presenta en el cuadro 6.15. Lo mismo que para el aceite virgen de prensa las sustancias
de mayor concentración fueron el ácido hexanoico y el 1-penten-3-ol, además de otros
compuestos que no fueron cuantificados en el aceite virgen de prensa como 2-metil-
furan y el 2-metoxi-3-isopropil-pirazina dentro de los hidrocarburos, el benzaldehído en
la fracción aldehídica y entre los alcoholes el butanol.
Cuadro 6.15: Perfil de compuestos volátiles del aceite virgen comercial de sésamo
Compuestos Concentración (µg g-1) Hidrocarburos(saturados e insaturados)
Hexano 0,51 ± 0,02 2-metil-furan 0,03 ± 0,01 Cyclohexano 0,23 ± 0,02 2-metoxi-3-isopropil-pirazina 0,91 ± 0,10
Aldehídos Hexanal 1,28 ± 0,11 Benzaldehido 0,07 ± 0,01
Alcoholes Butanol 0,61 ± 0,09
Heptanol 0,11 ± 0,02 Octanol 0,08 ± 0,01 1-Penten-3-ol 1,11 ± 0,89
Ácidos Carboxílicos Ácido Hexanoico 1,30 ± 0,11
Cetonas 3,5-octadien-2-ona 0,11 ±0,01
Terpenos α-Pinene 0,25 ± 0,01 β-Pinene 0,03 ± 0,01 β-felandreno 0,20 ± 0,01 Linalool 0,15 ± 0,01
El 3,5-octadien-2-one, una cetona ramificada también estuvo presente en el
aceite comercial pero ausente en el de virgen de prensa, lo mismo que el β-felandreno y
linalool. Por el contrario en el aceite virgen de prensa se observan compuestos como
ciclohexano, heptano y ácidos carboxílicos como el octanoico y nonanoico ausentes en
el aceite virgen comercial.
196
6.4.2 Aceite virgen comercial de calabaza
Los resultados reflejados en el cuadro 6.16, indican que el compuesto más
importante en este aceite es el 2,5-dimetilpirazina con un contenido de 13,73 µg g-1, lo
que representa el 55,5% del total de la fracción volátil, mientras que en el aceite de
prensa también resultó ser un hidrocarburo el compuesto de mayor concentración pero
en este caso, el hexano con 5,01 µg g-1.
Cuadro 6.16: Perfil de compuestos volátiles del aceite virgen comercial de calabaza
Compuestos Concentración (µg g-1) Hidrocarburos (saturados e insaturados)
Hexano 0,12 ± 0,01 Octano 0,10 ± 0,01 2-metilheptano 0,12 ± 0,01 Dimetil-sulfuro 1,61 ± 0,08 2-Metilhexano 0,16 ± 0,01 2,2,4-6,6 Pentametil-heptano 0,14 ± 0,01 2,5-Dimetilpirazina 13,7 ± 1,0
Alcoholes Butanol 0,38 ± 0,01
Pentanol 0,24 ± 0,01 Hexanol 0,64 ± 0,01 3-Metilbutanol 0,22 ± 0,01 2-Metil-3-pentanol 0,07 ± 0,01 1-Butoxi-2-propanol 0,39 ± 0,01 Pentanal 0,07 ± 0,01 Hexanal 1,10 ± 0,01 2-Metilbutanal 0,09 ± 0,01 3-Metilbutanal 0,11 ± 0,01 Benzaldehido 2,14 ± 0,10
Cetonas 2-Heptanona 0,02 ± 0,01 4-Metil-1-fenil-1-penten-3-ona 1,27 ± 0,07
Ácidos Carboxílicos Ácido Hexanoico 0,73 ± 0,01 Ácido 2-Metilbutanoico 0,09 ± 0,01
Terpenos l-Limoneno 0,30 ± 0,01 α-Pineno 0,39 ± 0,01 β-Pineno 0,08 ± 0,01 Linalool 0,43 ± 0,01
Entre los alcoholes aparece el hexanol, el 1-butoxi-2-propanol y el butanol
como los principales, mientras que entre los aldehídos se encuentran el benzaldehído y
el hexanal como los de mayor concentración. Los dos compuestos cetónicos
197
encontrados en el aceite virgen de prensa también estuvieron presentes en el aceite
virgen comercial pero en el caso de 4-metil-1-fenil-1-penten-3-ona en una
concentración mucho mayor.
El ácido hexanoico y el 2-metilbutanoico fueron los únicos ácidos
carboxílicos cuantificados en éste aceite, mientras que en el aceite virgen de prensa la
cantidad de compuestos reportados en este grupo de compuestos fue mayor. En cuánto
a los terpenos solo fueron determinados el limoneno, α y β-pineno y el linalool, siendo
este ultimo el predominante del grupo con una concentración de 0,43 µg g-1.
En cuánto a las concentraciones totales de compuestos volátiles presentes en
los aceites vírgenes comerciales de girasol, sésamo y calabaza, los resultados se
muestran en el cuadro 6.17. En todos los casos la concentración total fue mayor que la
obtenida para aceites experimentales extraídos en prensa en planta piloto. En lo
referente al perfil (figura 6.3), la familia de los alcoholes es la favorecida en el aceite
virgen comercial de girasol con un porcentaje equivalente a 49,41%, mientras que ésta
familia en el aceite virgen experimental apenas representa el 8,22%, siendo el grupo de
los terpenos los que representan el mayor porcentaje de los compuestos volátiles en el
aceite experimental.
Los hidrocarburos con 64,59% fue la familia de compuesto más importante en
el aceite comercial de calabaza al igual que en el aceite virgen experimental pero en
una cantidad apreciablemente menor (52,46%), mientras que al comparar a los aceites
vírgenes de sésamo se observa un perfil de componentes volátiles más uniforme.
Posiblemente la variabilidad observada entre los aceites vírgenes de prensa con los
adquiridos en el mercado, se deba a que el material al cual se le extrajo el aceite en este
estudio fueron semillas totalmente crudas mientras que las semillas utilizadas para la
obtención de los aceites vírgenes comerciales quizás hayan sido sometidas a un
tratamiento de tostado previo.
Por otro lado, también es importante tomar en cuenta que aunque se trate de
especies iguales botánicamente, genéticamente difieran en cuánto al cultivar, lo que
pudiera afectar la fracción volátil de cada aceite. Luna y col. (2006), resaltan que la
composición volátil de aceites de oliva virgen está muy relacionada con factores
198
genéticos propios de la variedad de procedencia, así como también con factores
agronómicos como edad de los frutos, tiempo de cosecha, condiciones de
almacenamiento y al proceso tecnológico como tal empleado en la extracción del aceite.
Cuadro 6.17: Concentración (µg g-1) de compuestos volátiles, agrupados por categorías, en los aceites vírgenes comerciales
Compuesto Aceite virgen comercial girasol
Aceite virgen comercial sésamo
Aceite virgen comercial calabaza
Hidrocarburos 0,80 ± 0,02 1,68 ± 0,15 16,0 ± 1,2
Alcoholes 0,70 ± 0,03 1,91 ± 0,11 1,94 ± 0,06
Aldehídos 6,75 ± 1,03 1,37 ± 0,23 3,51 ± 0,14
Cetonas Nd 0,11 ± 0,01 1,29 ± 0,11
Esteres Nd Nd Nd
Ac. Carboxílicos 0,00 1,30 ± 0,1 0,82 ± 0,02
Terpenos 5,41 ± 0,54 0,41 ± 0,04 1,2 ± 0,04
TOTAL 13,66 6,78 24,74
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
Con
cent
raci
ón (µ
g g-1
)
Exp
erim
enta
l
Com
erci
al
Exp
erim
enta
l
Com
erci
al
Exp
erim
enta
l
Com
erci
al
Terpenos
Ác.CarboxílicosÉsteres
Cetonas
Alcoholes
Girasol
Sésamo
Calabaza
Figura 6.3: Comparación de los perfiles de componentes volátiles en los aceites
vírgenes de girasol, sésamo y calabaza, experimentales y comerciales
199
6.5 Perfil sensorial de aceites vírgenes experimentales obtenidos por presión en frío y aceites vírgenes comerciales
Del total de aceites vírgenes elaborados en planta piloto, se seleccionaron
como se indicó en el capítulo de materiales y métodos para la caracterización sensorial
a: aceite virgen de girasol, sésamo, soja y colza como representantes del grupo de los
aceites convencionales y a los aceites vírgenes de negrillo, piñón y calabaza dentro del
grupo de los aceites no convencionales. Asimismo, fueron evaluados a través de un
perfil sensorial aceites vírgenes de girasol, sésamo y de calabaza de procedencia
comercial.
La finalidad de un análisis es obtener una información confiable y
reproducible, por lo que para establecer el perfil sensorial de los aceites, fue necesario
caracterizar al producto en función a sus parámetros sensoriales, definiendo en primer
lugar un vocabulario apropiado mediante el uso de atributos y descriptores que permitan
expresar a los panelistas las sensaciones percibidas (cuadro 6.18). Estos descriptores
fueron establecidos por consenso en sesiones de evaluaciones sensoriales previas.
Cuadro 6.18: Atributos usados para la evaluación sensorial de los aceites vírgenes y descriptores para la sensación percibida.
Atributos Descriptores
Semilla vegetal Semilla
Frutos secos Nueces, avellanas, almendras
Madera Madera fresca, madera seca, resina vegetal
Dulce Dulce
Amargo Amargo
Picante Picante
Rancio Aceite oxidado
Atrojado Fermentado
Mohoso-húmedo-terroso Tierra húmeda, polvo, pintura húmeda
Tostado Semillas tostadas
Quemado Semillas quemadas
200
Es importante tener en cuenta que en el análisis sensorial los individuos son el
instrumento de medida, por lo tanto es necesario seleccionarlos, entrenarlos y confirmar
su eficacia, evaluando la consistencia de sus respuestas y la habilidad en distinguir
diferencias entre las muestras. Por otro lado, la descripción de las propiedades
sensoriales de un producto se puede realizar a través de perfiles sensoriales, donde se
considera el orden de percepción de los atributos y se asigna un valor de intensidad para
cada uno. El empleo de descriptores es una herramienta que permite que los resultados
dados por el conjunto de panelistas resulten más homogéneos.
De manera, que la evaluación sensorial para cada uno de los aceites vírgenes
se realizó en duplicado a través de un perfil sensorial, empleando una escala no
estructurada de 10 cm de longitud y considerando como atributos positivos: semilla
vegetal, frutos secos, madera/resina vegetal, dulce, amargo y picante; como atributos
negativos: rancio, atrojado, Mohoso-húmedo-terroso, tostado y quemado. Los
resultados fueron representados mediante mapas radiales.
La figura 6.4, muestra los perfiles correspondientes a los aceites vírgenes
convencionales, en la misma se aprecia que el atributo de mayor percepción por parte de
los panelistas fue el de semilla vegetal, es decir todos los aceites vírgenes recordaban el
aroma de las semillas de donde procedían, siendo más notorio en los casos de los aceites
vírgenes de girasol y sésamo. La nota a vegetales frescos se percibió con mayor
intensidad en los aceites vírgenes de colza y girasol, lo cuál podría deberse en el aceite
de colza a la presencia del hexanal ya que es el compuesto de mayor concentración
presente en el perfil volátil de éste aceite virgen. En el aceite virgen de girasol los
atributos más puntuados fueron dulce y madera/resina vegetal, éste ultimo posiblemente
debido a la presencia de terpenos como el linalool y α y β-pineno, mientras; que en el
caso de la soja la sensación dulce percibida en el aceite se deba quizás a la presencia del
compuesto 3-metil-1-butanal, ya que según lo reportado por Angerosa y col., (2004),
éste aldehído es el responsable de las notas sensoriales dulce y afrutado percibidas en un
aceite virgen de oliva.
201
0.00
2.50
5.00Semilla
Fruto seco
Notas vegetales
Madera/Resina
Dulce
Amargo
Picante
Rancio
Atrojado/Fermentado
Moho/hum/Terr.
Tostado
Quemado
Girasol
Sésamo
Soya
Colza
Figura 6.4: Diagrama del análisis descriptivo cuantitativo de aceites vírgenes convencionales.
El aceite de sésamo destaca con un perfil sensorial donde predomina el
atributo a moho-húmedo-terroso lo que pudiera estar relacionado con la presencia del
alcohol volátil 1-penten-3-ol que con una concentración de 1,27 µg g-1 es el componente
volátil mayoritario de éste aceite virgen.
La figura 6.5, representa el diagrama del perfil sensorial de los aceites vírgenes
no convencionales: negrillo, piñón y calabaza. Al igual que en el caso de los aceites
vírgenes convencionales, el atributo sensorial de mayor puntuación correspondió al de
semilla vegetal. Además en el perfil sensorial del aceite virgen de negrillo se aprecian
atributos positivos como fruto seco, picante y amargo, lo que pudiera estar relacionado
con la presencia de algunos terpenos, específicamente el limoneno y felandreno. En
cambio las notas sensoriales de pino percibidas en el aceite virgen de piñón fueron
cuantificadas bajo el atributo madera/resina vegetal, lo cuál podría ser atribuible a las
concentraciones elevadas del α-pineno así como también a otros terpenos como β-
pineno, β-mirceno y el α y γ-terpineno presentes en su perfil de componentes volátiles.
Minh Tu y col., (2002), Jiang y Kubota (2004) y Krist y col., (2005), reportan que son
estos tipos de terpenos los responsables del aroma a pino detectados en algunos aceites
202
vírgenes vegetales. Por otro lado; la nota sensorial a dulce pudiera ser el resultado de
combinación de distintos tipos de compuestos que forman la matriz lipídica del aceite,
que pueden ser volátiles o no como ácidos grasos, glicerol, etc.
0.00
2.50
5.00Semilla
Fruto seco
Notas vegetales
Madera/Resina
Dulce
Amargo
Picante
Rancio
Atrojado/Fermentado
Moho/hum/Terr.
Tostado
Quemado
Negrillo
Piñón
Calabaza
Figura 6.5: Diagrama del análisis descriptivo cuantitativo de aceites vírgenes no convencionales.
En cuánto al aceite virgen de calabaza, se percibieron atributos positivos
como picante asociados posiblemente a compuestos volátiles como limoneno y
aldehídos como el propanal. Notas sensoriales como madera/resina y vegetal también
fueron cuantificadas en éste aceite lo que quizás esté relacionado con la presencia en su
fracción volátil de terpenos y aldehídos como el 2-metilbutanal y el hexanal. El atributo
a tostado también fue detectado en éste aceite virgen pero en muy baja intensidad.
En general, los aceites vírgenes extraídos de las semillas oleaginosas
convencionales y no convencionales produjeron sensaciones aromáticas agradables,
asociada a la concentración, tipos de compuestos volátiles y las interacciones entre
ellos. Grosch, 1998; señala que la relación existente entre la concentración de un
compuesto volátil y su umbral de detección, que se define como la mínima
concentración de una sustancia volátil capaz de producir una respuesta olfativa,
203
determina principalmente la contribución de cada compuesto volátil al aroma global del
aceite virgen, de forma que cuánto más alto sea este valor, mayor será la intervención de
dicha sustancia en la percepción aromática del producto final. Es importante señalar,
que a diferencia del aceite de oliva virgen, para la mayoría de los aceites vírgenes de
semillas no existen referencias bibliográficas de estudios de correlación entre
componentes volátiles y sus análisis sensoriales.
Los aceites vírgenes comerciales de girasol, sésamo y calabaza también fueron
evaluados sensorialmente y se compararon con los perfiles obtenidos para los aceites
vírgenes experimentales obtenidos en este estudio por procedimientos de prensado en
frío. La figura 6.6, muestra los perfiles sensoriales correspondiente a los aceites de
girasol, donde se puede apreciar que la nota semilla es el atributo de mayor percepción
en ambos aceites vírgenes, sin embargo se observan diferencias en cuánto a la
intensidad de los atributos positivos como notas verde, madera/resina y dulce, siendo
mayor la sensación percibida en el aceite virgen experimental, mientras que el atributo
amargo fue más puntuado en el aceite virgen comercial.
0.00
2.50
5.00Semilla
Fruto seco
Notas vegetales
Madera/Resina
Dulce
Amargo
Picante
Rancio
Atrojado/Fermentado
Moho/hum/Terr.
Tostado
Quemado
Prensa
Comercial
Figura 6.6: Diagrama del análisis descriptivo cuantitativo para los aceites vírgenes de girasol
204
Es importante señalar que al comparar el perfil de los componentes volátiles
de los dos aceites, también se observan diferencia en cuánto a concentración y tipos de
compuesto, por ejemplo el contenido de terpenos es mucho mayor en el aceite
experimental, con una concentración de α-pineno de cuatro veces mayor que la
cuantificada en el aceite comercial lo que pudiera explicar la mayor percepción del
atributo positivo madera/resina vegetal obtenido en el aceite virgen experimental.
Asimismo, en el aceite comercial se identificaron y cuantificaron compuestos
como el 3-metil-1-butanol, 2-penten-1-ol, aldehídos como el hexanal y 2-metil-2-
pentenal que no estuvieron presentes en el aceite virgen experimental, por otro lado la
presencia del linalool solo en el aceite virgen experimental explicaría la mayor
intensidad del atributo dulce percibido en éste aceite, ya que según Minh Tu y col.
(2002) la presencia de este compuesto en los aceites puede estar asociado a notas
aromáticas dulce.
En cuánto a los aceites vírgenes de sésamo-experimental, sésamo-comercial,
la figura 6.7 describe la evaluación sensorial resultante de la caracterización de los dos
aceites. La nota sensorial “semilla” al igual que en todos los aceites fue la de mayor
percepción, seguido por la sensación aromática moho-húmedo-terroso, también
percibida en las semillas, lo que pudiera estar relacionada con la presencia del
compuesto 1-penten-3-ol en el perfil volátil de ambos aceites, una contribución extra en
el aceite comercial lo constituiría el 2 metoxi-3-isopropil-pirazina, un derivado de las
pirazinas causante de olores como a tierra y polvo. El grado de intensidad del defecto
moho-húmedo-terroso en ambos aceites constituye un obstáculo para su aceptación
comercial. El atributo rancio con una nota suave de carácter picante percibido en el
aceite virgen comercial podría ser atribuible al ácido hexanoíco, ya que según Kalua y
col., (2007), es el responsable de éstas notas sensoriales en aceites de oliva virgen.
En lo referente a los dos aceites de calabaza, la figura 6.8, describe los
resultados de la cata sensorial. Los atributos positivos como frutos secos, notas verdes,
madera/resina vegetal, dulce, amargo y picante fueron percibidos con mayor intensidad
en el aceite virgen experimental, mientras que el perfil del aceite virgen comercial
destaca con notas aromáticas de tostado, quemado y aunque en baja intensidad rancio.
205
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2.50
5.00Semilla
Fruto seco
Notas vegetales
Madera/Resina
Dulce
Amargo
Picante
Rancio
Atrojado/Fermentado
Moho/hum/Terr.
Tostado
Quemado
Comercial
Prensa
Figura 6.7: Diagrama del análisis descriptivo cuantitativo para los aceites vírgenes de
sésamo
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2.50
5.00
Semilla
Fruto seco
Notas vegetales
Madera/Resina
Dulce
Amargo
Picante
Rancio
Atrojado/Fermentado
Moho/hum/Terr.
Tostado
Quemado
Prensa
Comercial
Figura 6.8: Diagrama del análisis descriptivo cuantitativo para los aceites vírgenes de calabaza
206
Siegmund y Murkovic (2004), señalan que el aceite de semillas de calabaza se
caracteriza por un fuerte color verde oscuro, así como también un típico “flavor” a
nueces tostadas como resultado del proceso de calentamiento a que son sometidas las
semillas antes de la extracción del aceite. Adicionalmente, Matsui y col., 1998; reporta
que son las pirazinas que se forman durante el tostado de las semillas, las responsables
del típico aroma percibido en aceites de calabaza.
El aceite virgen comercial de calabaza destaca con una concentración total de
compuestos volátiles mucho más elevado que el cuantificado para el aceite virgen
experimental, posiblemente la explicación se deba a que las semillas utilizadas para la
extracción del aceite hayan sido sometidas a un proceso de calentamiento lo que
condujo al desarrollo de compuestos como el 2,5-dimetilpirazina con una concentración
de 13,73 µg g-1, lo que junto a otros compuestos presentes sean los responsables de las
notas sensoriales a tostado y quemado percibidas en el aceite comercial evaluado
Las pirazinas, son compuestos heterocíclicos aromáticos de seis átomos de
carbono, según los sustituyentes que presenten tendrán un umbral de percepción
determinado, ya que son estos los causantes de numerosas reacciones químicas con la
mucosa olfativa, y también a lo que se debe la diversidad de esteroisómeros que como
tales presentan propiedades distintas. El número, la naturaleza y la posición de los
radicales, son los responsables de la intensidad del olor originado por este tipo de
compuestos.
207
208
Capitulo VII
Evaluación de la estabilidad oxidativa de aceites vírgenes de semillas aplicando el
método de Rancimat y por almacenamiento a 25°C
Resumen
La estabilidad oxidativa de los aceites vírgenes de semilla es de mucha importancia para su comercialización, ya que determina el tiempo que pueden permanecer almacenados sin que pierdan sus propiedades o adquieran olores y sabores desagradables. En este estudio se aplicaron dos procedimientos para determinar la estabilidad oxidativa: la prueba acelerada de Rancimat y la de almacenamiento a temperatura constante (25°C). Se utilizaron aceites vírgenes de sésamo, girasol y uva, los cuales fueron extraídos por presión en frío, siendo la limpieza por centrifugación el único tratamiento adicional posterior a la extracción. Bajo las condiciones de almacenamiento prolongado a temperatura de 25ºC, el aceite de sésamo resultó ser el más estable, seguido del aceite virgen de girasol. El aceite obtenido de semillas de uva fue el más inestable, debido principalmente a la alta proporción de ácidos grasos poliinsaturados. Al aplicar el test de Rancimat, se pudo comprobar que la estabilidad oxidativa, medida como el tiempo de inducción, fue dependiente de la temperatura utilizada, siendo en este caso el aceite de girasol el más estable de los tres aceites evaluados. A partir de los resultados de este test se pudo establecer un modelo matemático para determinar la energía de activación de la reacción de oxidación. El test de Rancimat permitió comparar la estabilidad oxidativa de los tres aceites en condiciones de oxidación acelerada, sin embargo; según los resultados encontrados en este estudio no es adecuado para predecir la estabilidad de los aceites vírgenes durante el almacenamiento a temperatura ambiente.
209
210
7.1 Introducción
La extracción por prensado es un procedimiento utilizado para obtener aceites
vírgenes de un gran número de semillas oleaginosas, evitando el uso de disolventes
orgánicos inflamables y potencialmente peligrosos. El aceite obtenido por esta técnica,
sólo necesita ser tratado por métodos físicos para eliminar los residuos sólidos que
acompañan al aceite virgen y que deben ser retirados, de tal forma que el producto
conserve sus características y composición química original, lo cual es altamente
apreciado por aquellos consumidores que buscan alimentos ecológicos, sin adición de
productos químicos que puedan ser dañinos para la salud.
La determinación de la estabilidad oxidativa de estos aceites vírgenes es de
mucha importancia, debido a que la autooxidación es la principal causa de deterioro por
rancidez, con la consecuente aparición de olores y sabores desagradables. La evaluación
de la estabilidad bajo condiciones de almacenamiento a temperatura ambiente permite
obtener de manera exacta la estabilidad de un aceite; sin embargo, es un procedimiento
que requiere de mucho tiempo ya que las reacciones de oxidación pueden tener periodos
de inducción muy largos.
Por esta razón, se han desarrollado pruebas de oxidación acelerada, siendo el
método del Rancimat uno de los más utilizados. Este método se basa en el empleo de un
flujo de aire seco que se hace burbujear en una masa de aceite sometida a calentamiento
a una temperatura determinada. El monitoreo de la estabilidad se hace automáticamente
a través de la medición continua de los cambios de conductividad eléctrica del agua
ultra pura, donde se disuelven los componentes volátiles generados durante la oxidación
de los lípidos. En la práctica, los ácidos orgánicos volátiles son retenidos en el agua
desionizada dando lugar a un aumento de la conductividad. El tiempo que transcurre
desde el inicio del ensayo hasta obtener el valor máximo de la conductividad eléctrica es
una medida del periodo de inducción de la reacción y se denomina Índice de Estabilidad
Oxidativa (OSI). El período de inducción corresponde al punto de inflexión de la curva
de la reacción de oxidación y se calcula mediante la intersección de la línea base con la
tangente a la curva trazada cuando se produce un aumento brusco de la conductividad
eléctrica.
211
El objetivo de este capítulo fue evaluar el efecto de las condiciones operativas
del equipo Rancimat en la determinación de la estabilidad oxidativa, de tres aceites
vírgenes de semillas elaborados en planta piloto por procesos de extracción en frío, así
como explorar la aplicabilidad de dos modelos matemáticos para la caracterización
cinética y termodinámica del proceso de oxidación acelerada. Igualmente se buscaba
comparar la estabilidad oxidativa predicha por el método de oxidación acelerada con la
de la estabilidad medida durante el almacenamiento a 25°C.
Las condiciones experimentales en las que se llevaron a cabo tanto las pruebas
de oxidación acelerada en el Rancimat, como las aplicadas en las pruebas de
almacenamiento fueron detallados en el capitulo correspondiente a los materiales y
métodos.
7.2 Estado de oxidación inicial, composición en ácidos grasos, contenidos de tocoferoles y polifenoles de los aceites vírgenes seleccionados para este ensayo.
Para evaluar la calidad de los aceites vírgenes de sésamo, girasol y uva que
fueron obtenidos por prensado en frío, se determinaron el valor de peróxidos, grado de
acidez y las absorbancia en la región ultravioleta del espectro electromagnético, los
resultados de estas determinaciones son mostrados en el cuadro 7.1. En los aceites de
sésamo y girasol se obtuvieron valores de peróxidos y de acidez bajos, lo que pone de
manifiesto la buena calidad de dichos aceites. Asimismo, las absorbancia a 232 y 270
nm reflejan una baja concentración de productos secundarios de oxidación.
Cuadro 7.1: Valores de peróxidos, acidez y absorbancia de radiaciones en el ultravioleta.
V. Peróxidos (meq O2/kg) Acidez (% Ac, Oleico) K232 K270
Sésamo 1,25 ± 0,01 0,21 ± 0,01 1,5226 0,1001
Girasol (alto oleico) 1,29 ± 0,01 0,20 ± 0,01 1,4836 0,1021
Uva 9,93 ± 0,04 2,16 ± 0,01 2,0485 0,3806
212
Una situación distinta se produce en el aceite virgen de semillas de uva, en el
cual el valor de peróxidos se incrementó hasta los 9,93 meq O2/Kg con una acidez
titulable de 2,16 %, lo que podría explicarse en base a un cierto deterioro inicial de las
semillas durante el almacenamiento previo a la extracción del aceite.
La susceptibilidad de un aceite vegetal a la oxidación esta estrechamente
relacionado con el perfil de ácidos grasos presente en el aceite, ya que es conocido que
los ácidos grasos poliinsaturados pueden oxidarse relativamente más fácil que los
monoinsaturados, produciendo hidroperóxidos mediante reacciones de oxigenación
catalizadas por enzimas, por fotooxidación o por autooxidación química, Estos
hidroperóxidos dan lugar a la formación de aldehídos, cetonas, alcoholes, y ácidos
grasos de cadenas cortas, que son los compuestos responsables del desarrollo de sabores
y aromas desagradables por enrranciamiento oxidativo.
En consecuencia, la capacidad de un aceite vegetal para resistir al deterioro por
oxidación depende del grado de instauración de las cadenas carbonadas de sus ácidos
grasos, aunque también hay que señalar el efecto antioxidante de varios compuestos
minoritarios como los polifenoles y tocoferoles, que contribuyen proporcionando una
mayor estabilidad a los aceites comestibles, por lo que se consideró necesario conocer
las características de los aceites empleados en este trabajo.
De acuerdo con los resultados mostrados en el cuadro 7.2, en el aceite de
sésamo se cuantificaron concentraciones muy parecidas de los ácidos oleicos y linoleico
con 40,9 y 42,7 % respectivamente. Lo más relevante en el aceite de girasol es su
elevada proporción del ácido graso monoinsaturado (86,8 %) que es característico de la
variedad de girasol alto oleico, lo cual puede tener un impacto importante en su
estabilidad ante las reacciones de oxidación. Por el contrario, el aceite virgen de
semillas de uva presentó una alta proporción de ácido linoleico (66,5%) que casi
triplica al porcentaje del ácido oleico (20,5 %), lo que sugiere una mayor tendencia a ser
oxidado.
Otra característica relevante en el aceite de sésamo es el alto contenido de
antioxidantes naturales, con concentraciones de α y δ tocoferol de 2698,3 y 62974
mg/Kg, que superan grandemente los contenidos presentes en el aceite de girasol.
213
Cuadro 7.2: Perfil de ácidos grasos, contenidos de tocoferoles, tocotrienoles y polifenoles en los aceites vírgenes de sésamo, girasol y uva.
Sésamo Girasol (alto oleico)
Uva
Ácido graso (%)
Palmítico 10,4 ± 0,01 3,64 ± 0,01 8,10 ± 0,01
Esteárico 5,40 ± 0,01 4,01 ± 0,01 4,50 ± 0,01
Oleico 40,9 ± 0,2 86,8 ± 0,2 20,5 ± 0,1
Linoleico 42,7 ± 0,2 4,76 ± 0,01 66,5 ± 0,2
Linolénico 0,61 ± 0,01 1,21 ± 0,01 0,40 ± 0,01
Tocoferoles (mg/Kg)
α-tocoferol 2698 ± 2 398,1 ± 0,5 55,8 ± 0,2
β-tocoferol Nd Nd 48,4 ± 0,2
γ-tocoferol 62974 ± 3 131,3 ± 0,1 29,4 ± 0,1
δ-tocoferol Nd Nd 2,50 ± 0,01
Tocotrienoles (mg/Kg)
α-tocotrienol Nd Nd 258,3 ± 0,5
β-tocotrienol Nd Nd Nd
γ-tocotrienol 429,5 ± 0,5 Nd 520,2 ± 0,5
δ-tocoferol ND Nd 14,3 ± 0,1
Polifenoles totales (mg/Kg) 24,3 ± 0,1 15,3 ± 0,1 Nd
Nd: No detectable
Las concentraciones de los tocoferoles en el aceite virgen de semillas de uva
fueron inferiores a las obtenidas en los aceites de sésamo y girasol; sin embargo, se
detectó la presencia de varios isómeros del tocotrienol con concentraciones de 258,3,
520,2 y 14,3 mg/Kg para los isómeros α, γ y δ respectivamente.
214
7.3 Oxidación acelerada por el método del Rancimat
Los resultados mostrados en los cuadros 7.3 y 7.4 evidencian el efecto de las
condiciones experimentales de temperatura y flujo de aire sobre los valores de OSI para
los aceites vírgenes de las semillas de sésamo, girasol y uva. En general, los valores de
OSI dependen en mayor grado de la temperatura que del flujo de aire utilizado, tal como
se aprecia en las gráficas de superficie mostradas en la figura 7.1.
Cuadro 7.3: Índice de estabilidad oxidativa (OSI) de los aceites vírgenes de sésamo y girasol sometidos a oxidación acelerada
Temperatura (°C) Aceite Flujo de Aire
(L h-1) 100 120 140 160 OSI ± SD OSI ± SD OSI ± SD OSI ± SD Girasol 15 60,0 ± 0,9 12,4 ± 0,2 2,9 ± 0,1 0,7 ± 0,2 20 62,0 ± 0,7 13,1 ± 0,2 3,0 ± 0,1 0,7 ± 0,2 25 63,5 ± 0,9 13,1 ± 0,2 3,1 ± 0,1 0,7 ± 0,2 Sésamo 15 21,4 ± 0,6 4,7 ± 0,1 1,0 ± 0,1 0,3 ± 0,1 20 21,3 ± 0,6 4,3 ± 0,1 1,0 ± 0,1 0,2 ± 0,1 25 22,4 ± 0,6 4,8 ± 0,2 1,0 ±0,1 0,2 ± 0,1 OSI (horas) SD Desviación estándar
Cuadro 7.4: Índice de estabilidad oxidativa (OSI) del aceite virgen de uva sometido a oxidación acelerada
Temperatura (°C) Flujo de Aire (L h-1) 80 90 100 110 120
OSI ± SD OSI ± SD OSI ± SD OSI ± SD OSI ± SD
15 35,7 ± 0,2 16,5 ± 0,2 7,1 ± 0,1 3,8 ± 0,1 1,9 ± 0,1
20 36,8 ± 0,2 17,6 ± 0,2 7,4 ± 0,1 3,9 ± 0,1 2,0 ± 0,1
25 38,6 ± 0,2 18,3 ± 0,2 7,5 ± 0,1 3,9 ± 0,1 2,0 ± 0,1 OSI (horas) SD Desviación estándar
215
Figura 7.1: Tendencia de la estabilidad oxidativa en función a la temperatura y flujo de aire.
La temperatura ejerció el efecto más importante sobre los valores de OSI en
cada uno de los aceites evaluados, lo cual era de esperarse ya que es conocido que la
velocidad de las reacciones químicas tiende a duplicarse por cada 10° C de aumento de
la temperatura a la cual ellas ocurren. Por lo tanto, los valores más bajos de OSI se
obtuvieron a 120°C para el aceite virgen de uva (1,9 ± 0,1 h) y a 160 °C para los
aceites vírgenes de sésamo (0,2 ± 0,1h) y girasol (0,7 ± 0,1 h).
216
En todos los aceites también se observó un ligero aumento de los valores de
OSI como respuesta al incremento en el flujo de aire, esta tendencia ha sido señalada
por Farhoosh (2007a) y Jebe y col, (1993). En un estudio similar Farhoosh (2007b), lo
explica basado en que a elevados flujos de aire se hace más difícil alcanzar una
condición de saturación del oxigeno en la masa de aceite, por lo cual muchas moléculas
de O2 no tienen el tiempo suficiente para disolverse en la matriz oleosa, reduciéndose
por lo tanto la concentración efectiva de oxigeno que puede adicionarse a los dobles
enlaces de los ácidos grasos insaturados, como resultado se extiende el tiempo de
inducción.
El ensayo acelerado de estabilidad oxidativa mostró que el aceite virgen de
girasol fue el más resistente a la oxidación, alcanzando valores de OSI entre 60,0 y 63,5
h cuando se utilizó, por ejemplo la temperatura de 100° C. A esa misma temperatura,
los periodos de inducción del aceite virgen de sésamo se ubicaron en el intervalo de
21,3 a 22,4 h, dependiendo del flujo de aire utilizado. La alta estabilidad del aceite de
girasol fue debida a que, como ya se ha mencionado, se emplearon semillas de una
variedad genética que produce un aceite con concentraciones elevadas de ácido oleico (›
80%), mientas que en el aceite de sésamo la concentración del ácido graso
monoinsaturado fue de 40,9 %, con la presencia de ácido linoleico a la concentración
del 42,7 %.
El aceite de las semillas de uva fue el menos estable, tal como lo evidencian
los valores de OSI, con 7,5 h durante el ensayo de oxidación acelerada a 100°C, Esta
susceptibilidad está asociada a la alta proporción del ácido linoleico, lo que lo hace más
susceptible a la adición de moléculas de oxígeno sobre los dobles enlaces.
Hay que señalar que la presencia de los isómeros del tocoferol no ejerce un
efecto importante en la estabilidad oxidativa de estos aceites vírgenes, ya que el aceite
de sésamo con su elevada concentración de tocoferoles es menos estable que el aceite de
girasol, lo que sugiere que en las condiciones aceleradas del método de Rancimat, los
antioxidantes naturales no son capaces de proteger al aceite ante el ataque de las
especies de oxigeno reactivo y otros radicales que se forman por la acción de la
temperatura y del flujo de aire.
217
7.3.1 Relación empírica entre el valor de OSI y la temperatura
Se puede establecer una relación matemática entre los valores de OSI y la
temperatura utilizada en el equipo Rancimat, tal como lo han señalado para aceites
vegetales, Nakatani y col, (2001) y Méndez y col, (2006), En la ecuación (7.1), el
término A representa el coeficiente de temperatura, que indica que tan susceptible es el
aceite virgen al aumento de la temperatura durante el ensayo de oxidación acelerada,
dicho valor es calculado a partir de la pendiente de las rectas que se obtienen al
representar el logaritmo decimal de OSI en función a la temperatura, tal como se
muestra en la figura 7.2.
(7.1)BA.TOSILog C)(10 += °
El término B corresponde a un valor empírico sin significación física. Los
resultados de la aplicación del método de los mínimos cuadrados se muestran en el
cuadro 7.5, donde se señalan los valores de A y B para cada aceite. Por ejemplo, en el
aceite de girasol los valores de A se ubicaron en el intervalo de -0,0322 a -0,0325 °C-1,
mientras que para el aceite virgen de sésamo el intervalo fue de -0,0312 a -0,0341 °C-1.
El aceite virgen de semillas de uva produjo valores semejantes a los otros dos aceites, es
decir entre -0,0318 y -0,0324 °C-1. Resultados similares han sido reportados por
Farhoosh (2007b) y Hassenhuettl y Wan (1992), para otros aceites vegetales
comestibles, incluido el aceite refinado de soja.
Cuadro 7.5: Valores de los términos A y B para los aceites vírgenes sometidos al test
de Rancimat
Aceite Flujo de Aire (L h-1)
A ± SE (°C-1) B ± SE R2
Girasol 15 -0,0322 ± 0,0006 4,974 ± 0,073 0,9997 20 -0,0324 ± 0,0004 5,021 ± 0,047 0,9998 25 -0,0325 ± 0,0004 5,038 ± 0,055 0,9995
Sésamo 15 -0,0312 ± 0,0012 4,421 ± 0,160 0,9970 20 -0,0336 ± 0,0004 4,681 ± 0,059 0,9996 25 -0,0341 ± 0,0002 4,772 ± 0,031 0,9999
Uva 15 -0,0319 ± 0,0010 4,082 ± 0,097 0,9972 20 -0,0318 ± 0,0010 4,099 ± 0,101 0,9971 25 -0,0324 ± 0,0011 4,166 ± 0,109 0,9967
SE: Error estándar obtenido por regresión,
218
Aceite virgen de uva
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
70 80 90 100 110 120 130
Temperatura (°C)
Log(
OS
I)15 L/h
20 L/h
25 L/h
Aceite virgen de girasol
-0.4
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
100 110 120 130 140 150 160 170
Temperatura (°C)
Log(
OS
I)
15 L/h
20 L/h
25 L/h
Aceite virgen de Sésamo
-1.2
-0.8
-0.4
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
100 110 120 130 140 150 160 170
Temperatura (°C)
Log(
OS
I)
15 L/h
20 L/h
25 L/h
Figura 7.2: Dependencia del logaritmo de OSI con la temperatura en los aceites de uva, girasol y sésamo
219
La ecuación empírica puede utilizarse para calcular los valores de OSI a
temperaturas distintas a aquellas utilizadas en la oxidación acelerada, para lo cual se
aplican procedimientos matemáticos de interpolación o extrapolación; en este último
caso se extrapolaría a las temperaturas usuales de almacenamiento de los aceites.
La extrapolación es un procedimiento en el cual se obtiene un resultado para
un valor de la variable independiente que está fuera del intervalo de los valores
experimentales de la temperatura, por lo cual el error asociado al resultado final tiende a
ser muy elevado. Asimismo, la ecuación empírica parte del supuesto de que se mantiene
la dependencia lineal de OSI con la temperatura, lo cual no es necesariamente cierto
cuando se trabaja con valores muy alejados del límite inferior o superior del intervalo de
valores experimentales.
No obstante, con el propósito de evaluar la capacidad predictiva de la ecuación
empírica, se calcularon los valores de OSI para una temperatura de 25°C para los tres
aceites estudiados. También se aplicó el cálculo del error asociado al valor extrapolado
aplicando el método de propagación de errores tal como se describe a continuación.
En primer lugar se hace la transformación de la ecuación empírica 7.1 para
obtener la ecuación 7.2:
(7.2)10OSI BAT+=
Para obtener el error de la extrapolación cuando se usa esa ecuación, es
necesario plantear una ecuación diferencial (7.3) en la cual el diferencial total viene
dado por la suma de las derivadas parciales de cada uno de los términos:
(7.3)δBB
OSIδT
T
OSIδA
A
OSIδOSI
TA,BA,BT,
∂∂+
∂∂+
∂∂=
En la ecuación, δ OSI representa el error de la extrapolación, δA y δB son los
errores estándar (SE) de los coeficientes A y B, los cuales se obtienen por el cálculo de
los mínimos cuadrados. Para resolver las derivadas parciales se hace uso de las
ecuaciones 7.4 y 7.5
220
(7.5) Ln(a)au'y' (7.4)a y uu == Al resolver la diferencial total se obtiene la ecuación 7.6
(7.6)δB]A δ AT δ T102.303δOSI BAT ++××= +− [
El cuadro 7.6 muestra los valores de OSI extrapolados a una temperatura de
almacenamiento para los tres aceites vírgenes. De acuerdo con dichos resultados el
aceite de girasol tendría un periodo de vida en anaquel que oscilaría entre los 615 y 701
días, dependiendo del flujo de aire empleado en el equipo de Rancimat. En el caso del
aceite virgen de sésamo el periodo de vida útil es menor, entre los 182 y 309 días,
siendo significativo el hecho de que en este aceite, el valor de OSI depende fuertemente
del flujo de aire utilizado. El aceite de pepitas de uva sigue siendo el más susceptible al
deterioro por oxidación, con valores extrapolados de OSI entre 80 y 95 días.
Cuadro 7.6: Valores extrapolados de OSI a 25°C
Aceite Flujo de aire
(L h-1) OSI(25°C) ± δ OSI
(días) Girasol 15 615 ± 79
20 677 ± 38 25 701 ± 55
Sésamo 15 182 ± 67 20 288 ± 24 25 308 ± 1
Uva 15 80,2 ± 17 20 83,9 ± 18 25 94,6 ± 23
7.4 Estudio cinético y termodinámico de las reacciones de oxidación bajo las condiciones del test de Rancimat.
La dependencia de los valores de OSI con respecto a la temperatura
termodinámica fue utilizada para la determinación de la energía de activación de las
reacciones de oxidación en los aceites vegetales vírgenes estudiados. Según las
221
consideraciones de Blaine y Savage (1992) y García-Ochoa y col, (1989), la adición de
los radicales de oxígeno a los ácidos grasos se produce preferentemente en los dobles
enlaces entre los átomos de carbono, siguiendo cinéticas de primer orden. Según estos
autores se puede hacer uso de la ecuación:
(7.1)x
oa
xα
−=
Donde α, representa el grado de transformación de las moléculas, a0 presencia de
insaturaciones iniciales y x la formación de los productos secundarios de la oxidación.
Al integrar la ecuación para una cinética química de primer orden, desde α = 0
hasta α = α*, se tiene:
)2.7(∫∫=
=
=
=
=*tt
0t
*
0
dt-1
dαα
α αα
Donde α* representa el grado de transformación para un tiempo t* o periodo de
inducción, Resolviendo la integral se obtiene la ecuación:
(7.3)Kt)-Ln(1 ** =− α
Definiendo t* como OSI y despejando se obtiene la ecuación:
(7.4)K
)αLn(1OSI
*−−= ,
Haciendo uso de la ecuación de Arrhenius se puede establecer la relación entre
la constante de velocidad y la temperatura termodinámica (T), a través de la siguiente
ecuación:
(7.5)ZeKTgR
Ea−
=
222
Sustituyendo 7.4 en 7.5 y aplicando logaritmos a ambos lados de la ecuación
resulta la ecuación 7.6:
)6.7(T(K)
1
R
Ea
Z
)αLn(1Ln Ln(OSI)
g
*
+−−=
Como la anterior es una ecuación lineal, se puede determinar la energía de
activación (Ea) a partir de la pendiente de la recta que resulta de representar el
logaritmo natural de los valores de OSI contra el inverso de la temperatura absoluta, tal
como se observa en las gráficas de la figura 7.3. En este caso, Rg representa la constante
universal de los gases y Z es el factor pre-exponencial de la ecuación de Arrhenius.
Las líneas rectas exhiben coeficientes de regresión elevados y significativos
(cuadro 7.7). A partir de la pendiente de las rectas se determinaron los valores de las
energías de activación, obteniéndose resultados entre 97,2 y 100,0 kJ mol-1 para el
aceite virgen de girasol. En el aceite de sésamo se observa un muy ligero incremento de
la Ea hasta los 105,2 kJ mol-1 cuando el flujo de aire fue de 25 L h-1. Sin embargo, estas
diferencias tan pequeñas indican que las discrepancias en los periodos de inducción para
ambos aceites pueden deberse a factores de tipo molecular, como por ejemplo la
relación de ácidos grasos monoinsaturados/poliinsaturados, y no a consideraciones de
tipo termodinámico.
Como ya se ha señalado, el aceite virgen de semillas de uva fue el más
inestable ante la oxidación acelerada, lo que se justifica desde el punto de vista
termodinámico ya que la Ea de este aceite fue la más baja (84,5 a 86,0 kJ mol-1), por lo
que la barrera energética para que las colisiones entre las moléculas de oxígeno y las de
de los ácidos grasos poliinsaturados sean efectivas es mucho menor que en los otros dos
aceites.
223
Sésamo
-2
-1
0
1
2
3
4
0.00225 0.00235 0.00245 0.00255 0.00265
1/T K -1
Ln(O
SI)
15 L/h
20 L/h
25 L/h
Girasol
-1
0
1
2
3
4
0.00225 0.00235 0.00245 0.00255 0.00265
1/T K -1
Ln(O
SI)
15 L/h
20 L/h
25 L/h
Uva
1
2
3
4
0.0026 0.00265 0.0027 0.00275 0.0028 0.00285
1/T K-1
Ln(O
SI)
15 L/h
20 L/h
25 L/h
Figura 7.3: Dependencia del logaritmo de OSI con respecto al inverso de la temperatura termodinámica para lo aceites vírgenes de semillas
224
Cuadro 7.7: Determinación de la Energía de Activación de la oxidación lipídica
Aceite Flujo de aire (L h-1)
A ± SE Pendiente
R2 Ea (kJ mol-1)
Girasol 15 -27,92 11951,4 0,999 99,2 20 -28,12 12043,1 0,999 100,0 25 -28,18 12074,0 0,999 100,2
Sésamo 15 -28,01 11595,4 0,999 96,2 20 -30,31 12468,2 0,998 103,5 25 -30,79 12673,6 0,997 105,2
Uva 15 -25,28 10183,8 0,999 84,5 20 -25,22 10178,7 0,999 84,5 25 -25,71 10366,3 0,998 86,0
A: Ordenada en el origen SE: Error estándar de la ordenada en el origen
Resultados semejantes para valores de energía de activación han sido
obtenidos por Dunn (2008), en diferentes materiales oleaginosos destinados a la
obtención de biodiesel; por ejemplo, los metil esteres del aceite de girasol (Ea = 90 kJ
mol-1) o los esteres provenientes de aceites utilizados en frituras con una energía de
activación de 106,4 kJ mol-1, el oleato de metilo puro tuvo un valor de Ea igual a 82 kJ
mol-1. Litwinienko y col, (1999), aplicaron la calorimetría diferencial al estudio de la
cinética de la oxidación de los ácidos grasos láurico, mirístico, palmítico y esteárico,
obteniendo reacciones de primer orden y energías de activación entre 106 y 123 kJ mol-
1.
Por otro lado, Marquez-Ruíz y col, (2008), determinaron las constantes de
velocidad de reacciones de oxidación de aceite de oliva, midiendo la velocidad de
desaparición de los monómeros de los triacilgliceroles oxidados a distintas temperaturas
empleando la prueba de Rancimat. Estas constantes fueron usadas para el cálculo de las
energías de activación de acuerdo a la ecuación de Arrhenius y se obtuvieron resultados
del orden de 104 ± 9 kJ mol-1.
Con base en esos resultados se puede afirmar que el efecto de la temperatura
en los valores de OSI obtenidos por el método de Rancimat puede ser estudiado
aplicando tanto la ecuación empírica como el modelo cinético. Con este último pueden
225
obtenerse la energía de activación de la reacción a fin de poder comprender un poco
mejor el proceso de oxidación de los aceites vírgenes de semillas.
Aún cuando en algunos casos se ha sugerido que la extrapolación de los
valores de OSI a temperatura ambiente puede dar una idea del periodo de vida útil del
aceite, en este trabajo se pudo comprobar que esto depende del tipo de aceite en
particular, por lo que los resultados deben ser estudiados cuidadosamente para evitar
hacer predicciones que pudieran escapar de la realidad, ya que el método de Rancimat
parece depender solamente de la composición del perfil de los ácidos grasos que
constituyen la matriz del aceite y no de la concentración de sustancias potencialmente
antioxidantes y que sí serían las responsables de la estabilidad oxidativa de un aceite
virgen durante su almacenamiento a temperatura ambiente.
7.5 Cinética de acumulación de peróxidos de los aceites vírgenes de girasol, sésamo y uva en almacenamiento a 25ºC
A los efectos de validar los resultados extrapolados a 25° C, se llevaron a cabo
experimentos de oxidación en condiciones de almacenamiento isotérmicas (25°C) a fin
de obtener el valor real de la estabilidad de los aceites. Las cinéticas de acumulación de
peróxidos son mostradas en las figuras 7.4 a 7.6.
Figura 7.4: Cinéticas de acumulación de peróxidos del aceite virgen de sésamo
almacenado a 25°C.
226
Figura 7.5: Cinéticas de acumulación de peróxidos del aceite virgen de girasol almacenado a 25°.
Figura 7.6: Cinéticas de acumulación de peróxidos del aceite virgen de uva almacenado a 25°C,
227
De acuerdo a las cinéticas de acumulación de peróxidos, el final del periodo de
inducción para el aceite de sésamo se produce aproximadamente a los 620 días de
almacenamiento, que representa una periodo de vida útil mucho mayor que el estimado
por la extrapolación de los datos del Rancimat (182 a 308 días). En el caso del aceite
virgen de girasol el periodo de inducción finalizó alrededor de los 570 días, que es un
tiempo mucho más cercano al valor extrapolado de 615 ± 79 días. Es importante señalar
que el mantener abiertos o cerrados los recipientes que contenían a los aceites
almacenados, no modificó el tiempo de inducción, alcanzándose valores iguales en
ambas condiciones.
Con respecto al aceite virgen de semillas de uva, el periodo de inducción
finalizó aproximadamente a los 59 días de almacenamiento, mientras que el valor más
bajo de la extrapolación fue de 80,2 ± 17 días, que representa un intervalo que incluye al
valor anteriormente señalado.
El periodo de inducción también fue determinado por medio de la absorbancia
de los aceites a 232 nm (figura 7.7). La absorción de radiación a esa longitud de onda es
una medida del grado de descomposición de los peróxidos y de la acumulación
progresiva en hidroperóxidos como productos secundarios de la autooxidación. En este
caso, el aceite virgen de sésamo siguió siendo el de mayor estabilidad, alcanzado el final
de periodo de inducción aproximadamente a los 21 meses, mientras que en el aceite de
girasol el incremento de la absorbancia fue más intenso a partir de los 15 meses de
almacenamiento.
Los resultados de la determinación de la estabilidad de los aceites por el
método del Rancimat deben ser tomados con precaución al momento de afirmar que un
aceite es más o menos estable ante la oxidación, ya que en este estudio se pudo
comprobar que el aceite de girasol fue más estable que el aceite virgen de sésamo en las
condiciones aceleradas, obteniéndose un resultado opuesto cuando se llevó a cabo el
ensayo en condiciones de almacenamiento.
228
Figura 7.7: Variación de la absorbancia a 232 nm de los aceites vírgenes durante los ensayos de almacenamiento a 25°C
229
Esta discrepancia en los resultados puede explicarse en base a la composición
química de ambos aceites. Por ejemplo, el elevado contenido de tocoferoles en el aceite
virgen de sésamo explicaría el valor del período de vida útil bajo condiciones de
almacenamiento, ya que estos antioxidantes naturales pueden proteger al aceite contra la
oxidación, disminuyendo la velocidad de formación de peróxidos y alargando el periodo
de inducción de la reacción. Por el contrario, en el test de oxidación acelerada la
adición de oxigeno a los dobles enlaces de los ácidos grasos insaturados ocurre muy
rápidamente, lo que hace que el efecto protector de los tocoferoles se vea minimizado
por lo que la estabilidad oxidativa del aceite pasa a depender en gran medida de la
composición en ácidos grasos. Esto podría explicar que en las condiciones del Rancimat
el aceite virgen de girasol con más de un 80% de ácido oleico y menor concentración
de tocoferoles, sea más estable que el aceite virgen de sésamo.
En otras palabras, con la determinación de la estabilidad de un aceite vegetal
por el método de Rancimat, lo que se evalúa es la rapidez con la cual se produce la
formación de los peróxidos y, es lógico suponer que mientras más insaturado sea el
aceite, más rápidamente ocurrirá la oxidación, independientemente de la presencia de
cantidades mayores o menores de antioxidantes naturales.
El aceite de semillas de uva presenta unas características que lo hacen el más
inestable en ambas condiciones, ya que además de tener en su composición una alta
proporción de ácido graso poliinsaturado, el contenido en tocoferoles y tocotrienoles es
mucho menor al cuantificado en el aceite virgen de sésamo.
Por otro lado, la descomposición del ácido linoleico del aceite virgen de
sésamo se evidencia por el notable incremento del hexanal en el perfil de compuestos
volátiles, en aquellos frascos que permanecieron abiertos durante los ensayos de
almacenamiento, aumentando la concentración desde 0,36 µg g-1 al inicio, hasta
alcanzar los 7,96 µg g-1 al final del periodo de inducción. Con respecto al aceite virgen
de girasol, la descomposición del ácido oleico produjo un enriquecimiento de la
fracción volátil con octanal (2,22 µg g-1) y nonanal (2,15 µg g-1); asimismo, con la
presencia del hexanal a una concentración de 14,6 µg g-1, muy superior a la que se
produjo en el aceite de sésamo, lo que evidencia la mayor oxidación del acido linoleico
en el aceite de girasol. Por otro lado, la alta susceptibilidad a la oxidación del aceite
230
virgen de uva se refleja en las altas concentraciones de compuestos volátiles
provenientes de la descomposición de los hidroperóxidos, formados sobre los ácidos
grasos mono y poliinsaturados que predominan en este aceite.
231
232
Capitulo VIII
Propiedades antioxidantes de las tortas
residuales provenientes de la extracción de aceites por prensado en frío
Resumen
Las tortas residuales de semillas oleaginosas convencionales y no convencionales obtenidas como un subproducto de la extracción del aceite de las semillas, fueron caracterizadas en cuánto a contenidos de proteínas y componentes bioactivos como fenoles y flavonoides. La torta residual de calabaza destaca con un contenido de 67.3% de proteínas, seguidas por las tortas residuales de las semillas de perilla blanca, soja y piñón con valores superiores al 42%, mientras que la torta residual de la uva fue la que presentó la mayor concentración de fenoles y flavonoides totales. La actividad antirradical de las tortas residuales también fue medida a través de la prueba del radical DPPH, siendo la torta residual de uva y girasol las que presentaron la mayor capacidad antirradical. La actividad antioxidante de las tortas de uva y girasol fue evaluada en ensayos de almacenamiento en estufa a 25 y 50ºC, empleando aceites purificados de maíz, girasol y soja bajo la condición de frascos tapados y destapados y fue comparada con la de antioxidantes como el α-tocoferol y hidroxitirosol. Los resultados demostraron que los extractos de las tortas residuales de uva y girasol constituyen fuentes potenciales de antioxidantes naturales contra la autooxidación de aceites vegetales.
233
234
8.1 Introducción
Los subproductos industriales de origen vegetal han sido estudiados para evaluar
sus posibles usos como fuentes de compuestos funcionales, principalmente
antioxidantes (Moure y col. 2001). Los residuos de la industria vinícola, como las
semillas y hollejos de uva han sido los más empleados como fuentes de antioxidantes
naturales debido a su actividad antirradical (Negro y col. 2003; Louli y col. 2004;
Shaker 2006), aunque también se han estudiado otras semillas provenientes del
procesamiento industrial de frutas y hortalizas (Soong y Barlow, 2004). Por su parte,
Schieber y col. (2001), señala que muchos de los residuos generados del procesamiento
de vegetales exhiben propiedades que pueden tener algún interés en la industria de
alimentos como suplementos o complementos nutricionales.
Shahidi (2000), ha señalado que las semillas oleaginosas con altos contenidos de
ácidos grasos poliinsaturados representan fuentes promisorias de antioxidantes de tipo
hidrofílico, de los cuales la mayor parte lo constituyen los compuestos de tipo fenólico.
La extracción de estos compuestos se facilita al utilizar el material desgrasado, lo que
según Peschel y col. (2006), representa una ventaja desde el punto de vista económico.
Extractos con actividades antioxidantes han sido obtenidos a partir de las tortas
residuales de semillas oleaginosas (Matthaus, 2002), siendo las tortas residuales de las
semillas de sésamo las más estudiadas (Suja y col. 2004; Suja y col. 2005), junto a las
obtenidas a partir de semillas de soja (Kao y col. 2005; Kao y Chen, 2006).
El propósito de este capítulo fue el de evaluar algunas características químicas
de las tortas residuales obtenidas de la extracción de los aceites vírgenes, principalmente
en lo que respecta al contenido proteico y de compuestos bioactivos como fenoles y
flavonoides. Asimismo, evaluar la actividad antioxidante de estas tortas residuales tanto
por métodos que miden la capacidad antirradical, como por medio de la adición de
extractos preparados a partir de las tortas residuales a aceites purificados que luego sean
sometidos a ensayos de oxidación acelerada.
235
8.2 Características de las tortas residuales
Las tortas residuales utilizadas en este trabajo fueron obtenidas como
subproductos de la extracción de los aceites vírgenes de semillas oleaginosas
convencionales y no convencionales. Estas tortas presentaron la forma de cilindros
extruídos como se muestran en la figura 8.1, y cuyas formas depende del diámetro
interno de la boquilla utilizada en la cámara de prensado. El color de las tortas depende
del tipo de semilla utilizada; por ejemplo, la torta residual de calabaza conserva el color
verde de la semilla, al igual que la torta de negrillo, cuyo color negro se debe al color de
estas semillas. En cuanto a las determinaciones químicas (cuadro 8.1), los porcentajes
de humedad oscilaron entre 5,0 y 8,9 %, la variabilidad se debe a las condiciones
tecnológicas empleadas para la extracción, lo cuál a su vez dependió del tipo de semilla
utilizada. Con respecto al aceite retenido en las tortas, en todos los casos los resultados
estuvieron por debajo del 2 %, debido principalmente a la optimización del proceso de
extracción empleado.
Un aspecto relevante en la composición de estas tortas residuales son los
contenidos en cuanto a proteínas, destacándose la torta residual de calabaza con 67,3 %,
así como las de perilla blanca, soja y piñón, que presentaron contenidos de proteínas
superiores al 42 %. Estos niveles de proteínas sugieren el uso de estos residuos en la
elaboración de suplementos alimenticios tanto para consumo animal como para
consumo humano, sin embargo; sería conveniente la realización de estudios posteriores
orientados hacia la evaluación de la calidad de estas proteínas, tanto en lo que respecta a
la composición de sus aminoácidos, como a la biodisponibilidad de las mismas.
En cuánto a la concentración de biofenoles totales, los resultados mostraron
que las tortas residuales de uva exhibieron el mayor contenido de estos compuestos
bioactivos (5468,9 µg AC g-1), seguido de la torta proveniente de las semillas de colza
(5178,2 µg AC g-1), la de negrillo (4993,2 µg AC g-1) y girasol (4774,8 µg AC g-1). Por
su parte, las tortas residuales de cártamo, perilla blanca, sésamo, cañamón y soja
presentaron contenidos fenólicos totales superiores a los 1800 µg AC g-1. Los menores
contenidos fenólicos fueron detectados en las tortas provenientes de las semillas de
calabaza, piñón y la chufa. Por su parte, Suja y col. (2005) reportan contenidos de 1709
µg g-1 de polifenoles totales para tortas de sésamo.
236
Figura 8.1: Tortas residuales de: girasol, sésamo, uva, cártamo, calabaza, cañamón, negrillo, perilla blanca, colza, linaza dorada, linaza marrón, piñón, soya, chufa.
237
Cuadro 8.1: Composición físico-química de las tortas residuales obtenidas como subproductos de la extracción del aceite
Torta residual
Humedad (%)
Aceite (%)
Proteínas (%)*
Biofenoles totales (µg AC g-1)
Uva 8,3 ± 0,2 2,0 ± 0,1 13,1 ± 0,1 5468,9 ± 100,7 Colza 8,1 ± 0,2 0,9 ± 0,1 34,1 ± 0,2 5178,2 ± 80,1 Negrillo 7,1 ± 0,2 1,4 ± 0,1 35,3 ± 0,2 4993,2 ± 65,9 Girasol 5,6 ± 0,2 0,9 ± 0,1 26,6 ± 0,2 4774,8 ± 95,1 Cártamo 8,6 ± 0,2 1,0 ± 0,1 22,8 ± 0,1 2608,8 ± 34,1 Perilla blanca 8,2 ± 0,2 0,9 ± 0,1 42,4 ± 0,3 2511,9 ± 25,0 Cañamón 8,2 ± 0,2 0,6 ± 0,1 37,4 ± 0,3 2266,0 ± 52,7 Soja 8,0 ± 0,2 1,0 ± 0,1 45,5 ± 0,3 2079,7 ± 22,0 Sésamo 6,0 ± 0,2 0,8 ± 0,1 30,4 ± 0,2 1856,5 ± 18,1 Linaza dorada 5,1 ± 0,2 0,7 ± 0,1 41,8 ± 0,3 1623,5 ± 25,1 Linaza marrón 5,0 ± 0,2 0,7 ± 0,1 40,9 ± 0,3 1547,5 ± 24,0 Calabaza 8,9 ± 0,2 1,2 ± 0,1 67,3 ± 0,4 653,5 ± 12,3 Piñón 8,1 ± 0,2 0,8 ± 0,1 49,9 ± 0,3 488,4 ± 31,2 Chufa 8,5 ± 0,2 0,7 ± 0,1 5,4 ± 0,1 435,5 ± 8,9 * En base seca AC = Ácido Cafeico
Los flavonoides, que pertenecen al grupo de los compuestos fenólicos con
actividades antioxidantes importantes, sólo fueron detectados por el método
colorimétrico en los extractos alcohólicos de las tortas residuales de uva, soja, girasol,
negrillo, colza, cañamón, cártamo y linaza marrón (cuadro 8.2). Como era de esperarse,
la mayor concentración de estos compuestos se cuantificó en la torta residual
proveniente de las semillas de uva, ya que la mayor parte de sus compuestos fenólicos
son de tipo hidrosoluble, lo que explicaría la ausencia de fenoles en el aceite virgen
extraído a partir de estas semillas. En cuánto a la soja ocupa el segundo lugar con
1295,2 µg g-1., siendo éste valor muy similar al reportado por Chian y col. (2007). La
torta residual de girasol con una concentración de flavonoides totales de 1252,4 µg g-1
238
fue la tercera en cuanto a riqueza en este tipo de compuestos, lo que sugiere una
actividad antioxidante importante. Con respecto a los subproductos de la extracción del
aceite de las otras semillas, se obtuvieron concentraciones entre 736,9 µg g-1 para la
torta residual de negrillo, 753,7 µg g-1 para la colza y 956,9 µg g-1 para los residuos de
cártamo. Los contenidos más bajos fueron detectados en las tortas de cañamón y linaza
marrón. En el resto de las tortas residuales no se identificaron cantidades detectables por
el método analítico empleado.
Cuadro 8.2: Determinación colorimétrica de flavonoides totales en las tortas las
residuales obtenidas de la extracción de aceites vírgenes.
Tortas residuales Flavonoides totales (µg Quercetina g-1) Uva 1502,0 ± 14,0 Soya 1295,2 ± 15,2 Girasol 1252,4 ± 15,2 Negrillo 736,9 ± 8,1 Colza 753,7 ± 7,9 Cañamón 269,2 ± 2,5 Cártamo 756,9 ± 6,5 Linaza marrón 215,7 ± 1,9 Linaza dorada Nd Sésamo Nd Calabaza Nd Negrillo Nd Perilla Blanca Nd Piñón Nd Chufa Nd Nd: No detectable LD: 80
239
Con el propósito de indagar sobre la composición de flavonoides y ácidos
fenólicos presentes en los extractos alcohólicos de las tortas residuales, se procedió a la
separación por cromatografía líquida de dichos compuestos y a su eventual
identificación por comparación de sus tiempos de retención con los de patrones
usualmente presentes en las muestras vegetales. Los resultados expuestos en el cuadro
8.3, muestran la presencia de diversos compuestos fenólicos en todas las muestras
analizadas.
Por ejemplo, cinco compuestos fueron separados en la torta residual de las
semillas de negrillo, identificándose los ácidos cafeico, p-cumárico y ferúlico, junto con
la vainillina y de los flavonoides la quercetina. El tirosol y su derivado hidróxitirosol
estuvieron presentes en la torta residual de las semillas de calabaza, junto con la
vainillina, todos en concentraciones muy bajas. En el caso del cañamón, solo se
identificó el tirosol con concentraciones de 163,34 µg g-1.
La torta residual de semillas de cártamo presentó el perfil más variado de
compuestos fenólicos entre los que se pueden mencionar al hidroxitirosol y su
correspondiente acetato, la vainillina, el ácido vainillico y el ácido ο-cumárico
Asimismo fueron detectados tres flavonoides: la naringina, hesperidina y quercetina que
representan los compuestos más abundantes. Por otro lado, en la torta de girasol, que
contiene una alta concentración de fenoles totales, se identificó la presencia del
hidroxitirosol en una concentración muy baja, junto con los ácidos ο-cumárico y p-
cumárico y de los flavonoides luteolina y hesperitina, además de dos compuestos que no
pudieron identificarse, aunque es muy posible que alguno de ellos sea el ácido
clorogénico, que según De Leonardis y col. (2005), está presente en grandes cantidades
en las cáscaras de las semillas de girasol.
La vainillina y la naringina estuvieron presentes en la torta residual de linaza
dorada, mientras que en la otra variedad de semillas de linaza solo se detectó la
naringina en una concentración mucho menor que la encontrada para la torta de la otra
variedad de linaza.
240
Cuadro 8.3: Determinación de flavonoides y ácidos fenólicos por cromatografía HPLC y detección UV, en los extractos de tortas residuales obtenidas de la
extracción de aceites vírgenes.
Aceite Virgen Nombre del compuesto Concentración*
Negrillo Ácido cafeico 7,83 ± 0,39 Vainillina 20,15 ± 1,00 Ácido p-Cumarico 0,43 ± 0,03 Ácido Ferúlico 33,67 ± 1,75 Quercetina 213,13 ± 10,65 Calabaza Hidroxitirosol 0,90 ± 0,05 Tirosol 0,74 ± 0,05 Vainillina 0,43 ± 0,03 Cañamón Tirosol 163,34 ± 8,20 Cártamo Hidroxitirosol 1,49 ± 0,07 Ácido vainillico 0,57 ± 0,03 Vainillina 5,90 ± 0,30 Acetato de hidroxitirosol 16,63 ± 0,75 Ácido o-Cumarico 13,89 ± 0,67 Naringina 243,22 ± 12,50 Hesperidina 153,97 ± 7,50 Quercetina 332,61 ± 15,50 Girasol Hidroxitirosol 2,33 ± 0,13 Ácido p-Cumarico 24,40 ± 1,22 Ácido o-Cumarico 28,55 ± 1,40 Luteolina 159,81 ± 8,10 Hesperetina 91,52 ± 5.05 Linaza dorada Vainillina 0,40 ± 0,02 Naringina 3,20 ± 0,15 Linaza marrón Naringina 81,41 ± 2,55 Colza Hidroxitirosol 1,73 ± 0,04 Äcido Ferulico 30,32 ± 1,55 Naringina 23,45 ± 1,22 Hesperidina 185,23 ± 7,55 Quercetina 165,64 ± 8,25 Luteolina 119,33 ± 6,10 Naringenina 34,39 ±1,72 Perilla Blanca Tirosol 1,57 ± 0,07 Ácido vainíllico 1,16 ± 0,05 Acetato de hidroxitirosol 1,24 ± 0,06 Naringina 33,12 ± 1,60
241
Continuación Quercetina 26,51 ± 1,25 Uva Ácido Gálico 102,63 ± 5,03 Ácido Vainillico 83,52 ± 4,15 Vainillina 29,30 ±1,50 Piñón Hidroxitirosol 5,06 ± 0,25 Tirosol 0,59 ± 0,03 Soja Quercetina 132,05 ±6,65 Luteolina 138,20 ± 6,67 Genisteina 106,00 ± 5,00 Daidzeina 49,75 ± 2,5 Ácido Ferúlico 22,59 ± 1,11 Sésamo Ácido Cinámico 34,01 ± 1,75 Ácido Ferúlico 32,36 ± 1,62 Chufa Tirosol 0,10 ±0,01 Ácido ferúlico 0,32 ± 0,02
*Los ácidos fenólicos fueron expresados como equivalentes de tirosol. Los Flavonoides fueron determinados a partir de las curvas de calibración de los compuestos individuales
En la torta de las semillas de perilla blanca se identificaron y cuantificaron
cinco compuestos separados en el sistema cromatográfico, entre ellos el tirosol, el ácido
vainillico y el acetato de hidroxitirosol, los otros dos compuestos fueron la naringina y
la quercetina. Para la torta de pepita de uva solo fue posible identificar y cuantificar
ácidos fenólicos como gálico el vainillico y la vainillina. En la torta residual de las
semillas de piñón estuvieron presentes el hidroxitirosol (5,06 µg g-1) y tirosol (0,59 µg
g-1), mientras que en la torta residual de la soja fueron identificado cuatros flavonoides
y el ácido ferúlico dentro de los compuestos fenólicos; Prati y col. (2007), señalan que
las leguminosas especialmente el cultivo de la soja constituyen una fuente importante de
flavonoides específicamente del tipo de las isoflavonas. Con respecto a la torta residual
obtenida de la extracción del aceite virgen de sésamo sólo se identificó al ácido
cinámico y el ferúlico en concentraciones de 34,01 y 32,3 µg g-1, respectivamente,
mientras que en el material residual de la chufa el tirosol y el ácido ferúlico, ambos
compuestos en concentraciones muy baja.
242
8.3 Capacidad Antioxidante exhibida por las tortas residuales
La actividad antirradical de los extractos metanólicos de las tortas residuales
obtenidas a partir de la extracción del aceite virgen, fue estimada utilizando la prueba
del radical DPPH, ya que se ha señalado que los antioxidantes presentes en los extractos
pueden ceder protones a dicho radical formando una molécula estable e incolora. (Suja
y col. (2005). Este efecto antirradical fue mayor en el extracto proveniente de la torta
residual de semillas de uva (cuadro 8.4), seguido del extracto residual de semillas
enteras de girasol. Estos resultados coinciden con el alto contenido de compuestos
fenólicos cuantificados en las tortas residuales, por lo que en algunos trabajos (De
Leonardis y col. 2005) se ha sugerido su uso como materia prima para la obtención de
antioxidantes naturales destinados a la industria farmacéutica o de alimentos.
La torta residual de sésamo ha sido utilizada por Suja y col. (2005), como
fuente de antioxidantes debido a la presencia de compuestos endógenos de gran
actividad como son el sesamin, la sesamolina y el sesamol, con los cuales es posible
incrementar el periodo de inducción de aceites de soja y girasol sometidos a oxidación
acelerada en el test de Rancimat.
En cuánto a las demás tortas residuales evaluadas en este trabajo, se cuantificó
una actividad antirradical para la torta de sésamo de 1125,5 µg de Trolox g-1, que
resultó ser menor que el de los extractos de tortas residuales de semillas no
convencionales como por ejemplo el negrillo (4117,5 µg Trolox g-1) o perilla blanca
(1305,5 µg Trolox g-1). Con respecto a las tortas obtenidas a partir de las semillas
oleaginosas convencionales de colza y cártamo, las actividades antirradicales resultaron
más elevadas que la presentada por la torta residual de sésamo.
Un aspecto interesante es la diferencia en las dos variedades de linaza, donde
la de color marrón presentó una menor actividad antirradical, a pesar de que ambas
variedades presentaron concentraciones de fenoles totales semejantes. Las otras tortas
residuales provenientes de la extracción de los aceites de semillas oleaginosas no
convencionales, como por ejemplo el piñón, cañamón, calabaza o las de los tubérculos
de chufa exhibieron las menores actividades antirradicales, con un valor máximo de
243
313,6 µg Trolox g-1 para el piñón, 299,4 para la de cañamón, 288,3 en la de chufa y en
la torta de calabaza apenas 66,0 µg Trolox g-1 cuantificados.
Cuadro 8.4: Actividad antirradical de los extractos alcohólicos de las tortas residuales obtenidas de la extracción del aceite.
Muestra DPPH����
(µg Trolox g-1) Método del
Fosfomolibdeno (µ BHA g-1)
Uva 9780,0 ± 85,2 301,0 ± 1,1 Girasol 8666,0 ± 80,1 136,5 ± 1,3
Colza 2966,5 ± 32,2 30,1 ± 0,2 Sésamo 1125,5 ± 17,0 113,1 ± 1,2 Calabaza 66,0 ± 0,4 44,9 ± 0,2 Cártamo 1204,0 ± 20,5 293,1 ± 1,2 Negrillo 4117,5 ± 41,2 179,1 ± 1,0 Linaza dorada 1141,0 ± 32,3 87,6 ± 0,5 Linaza marrón 353,7 ± 1,9 84,2 ± 0,5 Perilla blanca 1305,5 ± 16,5 271,2 ± 1,6 Piñón 313,6 ± 1,7 52,6 ± 0,9 Cañamón 299,4 ± 1,8 107,6 ± 2,0 Chufa 288,3 ± 1,8 166,9 ± 1,3 Soja 693,0 ± 2,5 150,2 ± 1,1
Con el propósito de estudiar la posible relación entre la actividad antioxidante
y el contenido de biofenoles totales de las tortas residuales, se representó la curva
mostrada en la figura 8.2, donde se aprecia que en la medida que se incrementa la
concentración de biofenoles, es mayor la actividad antirradical en términos de la
desactivación del radical DPPH, por lo que es de suponer que estos compuestos
desempeñan un papel de importancia en cuanto a las propiedades antioxidantes de estas
tortas residuales.
244
R2 = 0.7321
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
[Fenoles totales] (µg g-1)
Act
ivid
ad A
ntirr
adic
al (µ
g T
rolo
x g-1
)
Figura 8.2: Dependencia de la actividad antirradical con la concentración de fenoles en tortas residuales.
Adicionalmente se estudió la capacidad de los extractos para actuar como
agentes reductores, para lo cual se aplicó el método del fosfomolibdeno, que mide la
capacidad de los antioxidantes para reducir al Mo(VI) a Mo(V); por lo que la medición
de la actividad antioxidante se basa en la transferencia simple de un electrón desde el
agente reductor hasta el ión de molibdeno. Los resultados (cuadro 8.4) indican que el
extracto de torta de uva sigue siendo el de mayor potencial reductor, seguido por los
extractos de semillas de cártamo y de perilla blanca, los cuales exhibieron una actividad
antirradical frente al DPPH relativamente baja.
Es necesario señalar que el extracto de torta de girasol mostró un potencial
reductor inferior al de otras tortas como cártamo o perilla blanca, a pesar de que su
actividad antirradical por el método del DPPH fuese la segunda más elevada. La misma
situación pero al inverso se produjo en otros extractos, como por ejemplo en los casos
de las tortas residuales de chufa y soja, que a pesar de exhibir actividades antirradicales
245
bajas, mostraron potenciales reductores más elevados que los exhibidos por la torta de
girasol y de negrillo.
La ausencia de relación de la capacidad antioxidante entre ambos métodos de
medición, es producto de la complejidad de los extractos crudos y de los mecanismos
por los cuales las moléculas antioxidantes presentes en estas tortas residuales puedan
actuar para desactivar a los radicales libres. En el método del DPPH la capacidad
antioxidante se fundamenta en reacciones de transferencia de un electrón, ó
simultáneamente por transferencia de un hidrógeno mediante ruptura homolítica de un
enlace en la molécula antioxidante, mientras que en el método del complejo del
fosfomolibdeno el mecanismo solo ocurre por transferencia de electrones, la molécula
antioxidante cede un electrón oxidándose y al mismo tiempo reduce al radical libre, por
lo que la capacidad antioxidante se basa por lo tanto en el poder reductor que exhiba el
extracto.
8.4 Ensayos de almacenamiento
8.4.1 Almacenamiento a 50ºC
La actividad antioxidante de algunas tortas residuales fue evaluada a través de
la capacidad para inhibir la oxidación de los aceites purificados de maíz, girasol y soja
en condiciones de almacenamiento a 25 y 50°C. En primer lugar fue necesario purificar
a los aceites comerciales a fin de remover los tocoferoles, pigmentos o polifenoles
presentes en dichos aceites y que pudieran exhibir algún tipo de actividad antioxidante,
Al final del proceso de purificación descrito en el capitulo dedicado a los materiales y
métodos empleados en esta tesis, se obtuvieron aceites totalmente incoloros y libres de
la presencia de tocoferoles y polifenoles, tal como se pudo comprobar por medio de las
determinaciones cromatográficas de ambos componentes. Con los aceites purificados se
prepararon extractos a partir de tortas residuales de girasol y pepita de uva y su
capacidad antioxidante junto a la del α-tocoferol y hidroxitirosol fue medida en las
pruebas de oxidación. Las marcas comerciales y composición en ácidos grasos de los
tres aceites refinados empleados para este ensayo se muestran en el cuadro 8.5.
246
Cuadro 8.5: Muestras de aceites comerciales y composición en ácidos grasos
Muestra de Aceite Refinado
Marca comercial
% Ácidos Grasos
Saturados Monoinsaturados Poliinsaturados Girasol Koipesol
(España) 13,0 27,0 60,0
Maíz Vita La Masia (España)
14,0 21,0 65,0
Soja Diana (Venezuela)
12,0 18,0 70,0
Se seleccionaron las tortas residuales de girasol y uva para estos experimentos
debido a que fueron esos materiales los que presentaron las mayores concentraciones de
polifenoles totales, así como elevadas capacidades antirradicales de acuerdo con los
resultados del test del radical DPPH. La extracción de los compuestos fenólicos se hizo
utilizando metanol para análisis (99,9 %) como disolvente (ver capitulo de materiales y
métodos), posteriormente el disolvente fue evaporado hasta reducir su volumen a una
pequeña cantidad que fue añadida a cada uno de los aceites purificados. Luego de agitar
en ultrasonido para promover la transferencia de los fenoles hacia la matriz oleosa, el
metanol remanente fue removido por evaporación bajo una corriente de nitrógeno seco.
De esta forma, se logró enriquecer a los aceites purificados con concentraciones
fenólicas de 4000 µg g-1 de fenoles totales, tal como se pudo comprobar al aplicar el
método de Folin-Coicalteu.
Por lo tanto, se disponía de disoluciones madres de fenoles en los aceites de
maíz, girasol y soja, las cuales fueron utilizadas para preparar disoluciones de trabajo de
400 µg g-1 que fueron sometidas a la oxidación en las condiciones de almacenamiento
(25 y 50°C). Adicionalmente, se prepararon disoluciones de α-tocoferol (100 µg g-1) y
hidroxitirosol (100 y 300 µg g-1), a fin de comparar los resultados con estos
antioxidantes, cuya actividad ha sido establecida en estos y otros aceites vegetales. Hay
que indicar igualmente que los experimentos de oxidación acelerada fueron llevados a
cabo empleando frascos abiertos y cerrados con el fin de medir el efecto de la saturación
del espacio de cabeza sobre los tiempos de inducción de los aceites.
247
En los experimentos a 50ºC utilizando el aceite de maíz purificado (figura
8.3), se pudo comprobar que el aceite libre de sustancias antioxidantes (tratamiento
control) presentó la mayor acumulación de peróxidos tanto en los frascos abiertos como
cerrados. La adición del hidroxitirosol a las dos concentraciones produce un efecto
protector significativo, con una acumulación de peróxidos al final del ensayo inferior a
los 16 meq O2 Kg-1, que demuestra la elevada actividad antioxidante de este fenol.
El α-tocoferol, añadido a una concentración similar a la que se emplea en los
aceites refinados comerciales, fue menos eficiente que el hidroxitirosol en la protección
contra la autooxidación, aunque siempre con una acumulación de peróxidos inferior a la
del tratamiento control, alcanzándose el valor de peróxidos límite (20 meq O2 kg-1) en
más de 5 días, demostrando así el tocoferol su capacidad para desactivar a las especies
reactivas de oxígeno responsables de la autooxidación. Los extractos preparados a partir
de las tortas residuales de semillas de uva y girasol también exhibieron la capacidad de
retardar la autooxidación del aceite purificado de maíz, produciendo resultados
semejantes a los descritos para el α-tocoferol, con tiempos de inducción cercanos a los
cuatro días, aunque con una mayor acumulación de peróxidos, en cuánto a los dos
extractos, en el caso del extracto de girasol se alcanza el valor límite un poco antes que
en el extracto correspondiente al de semillas de uva.
Por otro lado, la presencia o no de un espacio de cabeza limitado no afectó a
las cinéticas de oxidación del aceite de maíz, ya que independientemente de la adición
de los antioxidantes o los extractos, la acumulación de peróxidos en los frascos cerrados
y abiertos fue prácticamente la misma. Por ejemplo, En el caso de los experimentos en
los cuales se dejaron abiertos los frascos se observaron las mismas tendencias en las
cinéticas de acumulación de peróxidos sin diferencias notables con respecto a los
frascos cerrados, por lo que se sugiere que, en este caso, la saturación del espacio de
cabeza no perece afectar de un modo importante a las reacciones de autooxidación.
248
Cerrado
5.0
15.0
25.0
35.0
45.0
0 1 2 3 4 5 6
Días de almacenamiento a 50°C
Val
or d
e pe
róxi
dos
(meq
O2
kg-1)
Control
Hidroxitirosol 100 mg/kg
" 200 mg/kg
UVA
Girasol
Tocoferol
Abierto
5
15
25
35
45
0 1 2 3 4 5 6
Días de almacenamiento a 50°C
Val
or d
e pe
róxi
dos
(meq
O2
kg-1)
Control
Hidroxitirosol 100 mg/kg
" 200 mg/kg
UVA
Girasol
Tocoferol
Figura 8.3 Cinéticas de acumulación de peróxidos a 50°C en el aceite de maíz tratado con los extractos de las tortas residuales, hidroxitirosol y α tocoferol.
249
El mismo experimento fue llevado a cabo utilizando un aceite refinado de
girasol con un contenido de monoinsaturado de 27% y de ácidos grasos poliinsaturados
de 60%, lo que lo hace más susceptible a la oxidación que en el caso de los aceites
obtenidos a partir de las variedades de girasol del tipo alto oleico. Las cinéticas
representadas en la figura 8.4, muestran una acumulación de peróxidos ligeramente
superior a la producida en los experimentos con aceite de maíz purificado, con un
periodo de inducción para el tratamiento control de 3 días. En este caso las dosis
empleadas del hidroxitirosol también fueron eficaces para alargar la estabilidad
oxidativa del aceite, tanto en el caso de los frascos abiertos como cerrados.
El comportamiento antioxidante del α-tocoferol difiere del observado en el
caso del aceite purificado de maíz, en el sentido de que es menos eficiente para proteger
al aceite si se le compara con los extractos de tortas de girasol y uva. Los datos
experimentales muestran que los valores de peróxido a los 5 días de almacenamiento
son inferiores en los aceites tratados con las tortas en comparación con el aceite al que
se agregó el tocoferol; sin embargo hay que considerar que la concentración de los
extractos es cuatro veces mayor a la del α-tocoferol. Al contrario de lo observado para
el aceite de maíz, en este aceite tanto en los frascos cerrados como en los abiertos, la
actividad del extracto de girasol fue ligeramente superior a la obtenida con la adición
del extracto de semillas de uva. En todo caso, se pone en evidencia que ambos residuos
son fuentes potenciales de antioxidantes naturales para evitar el deterioro del aceite de
girasol.
El aceite de soja libre de antioxidantes endógenos o añadidos exhibió la mayor
susceptibilidad a la autooxidación acelerada a 50°C, con una rápida acumulación de
peróxidos y un periodo de inducción de aproximadamente 3.5 días tanto en los frascos
abiertos como en los cerrados (figura 8.5). Es interesante señalar que el aceite de soja
presenta una elevada proporción de ácidos grasos poliinsaturados (70%), lo que explica
la susceptibilidad a oxidarse formando peróxidos e hidroperóxidos en un tiempo menor
a los correspondientes a los aceites purificados de maíz y girasol. Al igual que en los
aceites anteriores, el hidroxitirosol sigue siendo el antioxidante fenólico más efectivo
para inhibir la oxidación, extendiendo el período de inducción de la reacción, tanto en
los frascos con tapas como en los frascos sin tapas. La diferencia más notable con
respecto a los aceites purificados de girasol y maíz se observó en el efecto antioxidante
250
Cerrados
5.0
15.0
25.0
35.0
0 1 2 3 4 5
Días de almacenamiento a 50°C
Val
or d
e pe
róxi
dos
(meq
O2
kg-1) Control
Hidroxitirosol 100 mg/kg
" 200 mg/kg
UVA
Girasol
Tocoferol
Abiertos
5.0
15.0
25.0
35.0
0 1 2 3 4 5
Días de almacenamiento a 50°C
Val
or d
e pe
róxi
dos
(meq
O2
kg-1) Control
Hidroxitirosol 100 mg/kg
" 200 mg/kg
UVA
Girasol
Tocoferol
Figura 8.4: Cinéticas de acumulación de peróxidos a 50°C en el aceite de girasol tratado con los extractos de las tortas residuales, hidroxitirosol y α tocoferol.
251
Cerrado
5.0
15.0
25.0
35.0
45.0
0 1 2 3 4 5 6 7
Dias de almacenamiento a 50°C
Val
or d
e pe
róxi
dos
(meq
O2
kg-1) Control
Hidroxitirosol 100 mg/kg
" 200 mg/kg
UVA
Girasol
Tocoferol
Abierto
5.0
15.0
25.0
35.0
45.0
0 1 2 3 4 5 6 7
Dias de almacenamiento a 50°C
Val
or d
e pe
róxi
dos
(meq
O2
kg-1)
ControlHidroxitirosol 100 mg/kg " 200 mg/kgUVA GirasolTocoferol
Figura 8.5: Cinéticas de acumulación de peróxidos a 50°C en el aceite de soja tratado con los extractos de las tortas residuales, hidroxitirosol y α tocoferol.
252
del α-tocoferol, el cual genera en el aceite de soja una mayor protección que la
observada en los otros aceites. Esta mayor protección se evidencia en el hecho de
requerirse de cinco días para alcanzar los 20 meq O2 kg-1 de peróxidos acumulados. Por
otro lado, los extractos protegen menos al aceite de soja en comparación con el α-
tocoferol, ya que los tiempos de inducción están alrededor de los cuatro días,
alcanzándose la concentración límite de peróxido en un tiempo ligeramente superior a
los cuatro días de almacenamiento a 50°C.
Debido a que es muy frecuente la adición de α-tocoferol a los aceites refinados
de girasol, maíz y soja, se consideró interesante estudiar el efecto de la mezcla de este
compuesto a una concentración de 100 mg Kg-1, con los extractos alcohólicos de las
tortas de girasol y uva (400 mg Kg-1 cada uno). En ese sentido, la figura 8.6 muestra
que las mezclas de estos antioxidantes son más eficientes en la protección de los aceites
contra la oxidación, que en los casos cuando sólo se utilizó el α-tocoferol, lo cual
evidencia que la presencia de distintos compuestos con potenciales antioxidantes ofrece
una mayor posibilidad para la desactivación de las especies reactivas de oxígeno.
Del estudio de las cinéticas de acumulación de peróxidos a 50° C, no se
detectaron diferencias importantes en la capacidad de ambos extractos vegetales para
proteger a los aceites; sin embargo, cuando se hace la mezcla con el α-tocoferol, se
observó que el extracto de torta de girasol es mucho más efectivo que el extracto de
semillas de uva en la protección de los aceites, lo cual sugiere la presencia de algún
efecto sinergístico entre los compuestos del extracto de girasol y el α-tocoferol, que no
se produce en la misma medida en el otro extracto de torta residual.
La mezcla α-tocoferol-extracto de torta de girasol resultó más eficiente en
proteger a los aceites de maíz y soja, requiriéndose de 5 y 7 días en ambos casos para
alcanzar un valor de peróxidos de 15 meq O2 kg-1, que en el caso del aceite de girasol
donde el mismo valor de peróxido se alcanzó antes de los cinco días de
almacenamiento.
253
0
5
10
15
20
25
30
Val
or d
e pe
róxi
dos
(meq
O2
kg-1)
0 2 3 5 6
Dias
Aceite de Maíz
TocoferolToco + Ext(Girasol)toco + Ext(Uva)
0
5
10
15
20
25
30
Val
or d
e pe
róxi
dos
(meq
O2
kg-1
)
0 3 4 5
Dias
Aceite de Girasol
TocoferolToco + Ext(Girasol)toco + Ext(Uva)
0
5
10
15
20
25
30
Val
or d
e pe
róxi
dos
(meq
O2
kg-1
)
0 2 3 6 7
Dias
Aceite de Soja
TocoferolToco + Ext(Girasol)toco + Ext(Uva)
Figura 8.6: Acumulación de peróxidos en los aceites comestibles en función a la
mezcla de α tocoferol con los extractos de las tortas residuales durante el almacenamiento a 50°C.
254
8.4.2 Almacenamiento a 25ºC
El experimento con aceites purificados de maíz, girasol y soja y las mismas
concentraciones de α-tocoferol, hidroxitirosol y las tortas residuales, fue llevado a cabo
también a 25° con el fin de estudiar el efecto antioxidante a la temperatura usual de
almacenamiento. Los resultados (figuras 8.7 a 8.9) indican que la actividad antioxidante
del hidroxitirosol, α-tocoferol y extractos de tortas sigue la misma tendencia que en los
experimentos a 50°C, el hidroxitirosol el antioxidante de mayor actividad.
En todos los casos la mayor acumulación de peróxidos fue observada en los
tratamientos control tanto en frascos abiertos como cerrados, alcanzándose un valor de
peróxidos de 20 meq de O2 kg-1 para el aceite de maíz y girasol después de 40 días de
almacenamiento, mientras que el aceite de soja con un mayor porcentaje de ácidos
grasos poliinsaturados lo que significa una mayor susceptibilidad a la oxidación alcanzó
el mismo valor de peróxidos en un tiempo de almacenamiento menor.
El efecto antioxidante de los extractos de las tortas residuales de girasol y
pepita de uva resultó muy similar al mostrado por el α-tocoferol tanto en el aceite de
maíz como en el aceite de girasol, alargándose en ambos casos el período de inducción
hasta los 60 días de almacenamiento cuando estuvieron presente las tres fuentes de
antioxidantes. La actividad protectora del α-tocoferol resultó más efectiva en el caso del
aceite de soja donde el período de inducción del antioxidante fue extendido hasta los 60
días de almacenamiento siendo menor este valor cuando el aceite fue tratado con los
extractos que contenían a las tortas residuales. Sin embargo, se puede asegurar en base a
estos resultados, que los extractos vegetales constituyen fuentes de sustancias con
potencial antioxidante para ser utilizadas en la industria de los aceites vegetales
comestibles, en sustitución de los antioxidantes sintéticos potencialmente peligrosos
para la salud.
Por otro lado, al igual que en los ensayos a 50ºC en este experimento tampoco
fue observado el efecto de la saturación del espacio de cabeza al utilizar envases
abiertos o cerrados.
255
Cerrado
6.0
16.0
26.0
36.0
46.0
0 10 20 30 40 50 60
Días de almacenamiento a 25°C
Val
or d
e pe
róxi
dos
(meq
O
2 K
g-1)
Control
Hidroxitirosol 100 mg/Kg
Hidroxitirosol 300 mg/Kg
Tocoferol 100 mg/Kg
Girasol 400 mh/Kg
Uva 400 mg/Kg
Abiertos
6.0
16.0
26.0
36.0
46.0
0 10 20 30 40 50 60
Días de almacenamiento a 25°C
Val
or d
e pe
róxi
dos
(meq
O
2 K
g-1)
Control
Hidroxitirosol 100 mg/Kg
Hidroxitirosol 300 mg/Kg
Tocoferol 100 mg/Kg
Girasol 400 mg/Kg
Uva 400 mg/Kg
Figura 8.7: Cinéticas de acumulación de peróxidos a 25°C en el aceite de maíz tratado con los extractos de las tortas residuales, hidroxitirosol y α tocoferol.
256
Cerrados
6.0
16.0
26.0
36.0
46.0
0 10 20 30 40 50 60
Días de almacenamiento a 25°C
Val
or d
e pe
róxi
dos
(meq
O
2 K
g-1)
Control
Hidroxitirosol 100 mg/Kg
Hidroxitirosol 300 mg/Kg
Tocoferol 100 mg/Kg
Girasol 400 mg/Kg
Uva 400 mg/Kg
Abiertos
6.0
16.0
26.0
36.0
46.0
0 10 20 30 40 50 60
Días de almacenamiento a 25°C
Val
or d
e pe
róxi
dos
(meq
O
2 K
g-1)
Control
Hidroxitirosol 100 mg/Kg
Hidroxitirosol 300 mg/Kg
Tocoferol 100 mg/Kg
Girasol 400 mg/Kg
Uva 400 mg/Kg
Figura 8.8: Cinéticas de acumulación de peróxidos a 25°C en el aceite de girasol
tratado con los extractos de las tortas residuales, hidroxitirosol y α tocoferol.
257
Cerrados
6.0
16.0
26.0
36.0
46.0
0 10 20 30 40 50 60
Días de almacenamiento a 25°C
Val
or d
e pe
róxi
dos
(meq
O
2 K
g-1)
Control
Hidroxitirosol 100 mg/Kg
Hidroxitirosol 300 mg/Kg
Tocoferol 100 mg/Kg
Torta Uva 400 mg/Kg
Torta Girasol 400 mg/Kg
Abierto
6.0
16.0
26.0
36.0
46.0
0 10 20 30 40 50 60
Días de almacenamiento a 25°C
Val
or d
e pe
róxi
dos
(meq
O
2 K
g-1)
Control
Hidroxitirosol 100 mg/Kg
Hidroxitirosol 300 mg/Kg
Tocoferol 100 mg/Kg
Torta Uva 400 mg/Kg
Torta Girasol 400 mg/Kg
Figura 8.9: Cinéticas de acumulación de peróxidos a 25°C en el aceite de soja tratado
con los extractos de las tortas residuales, hidroxitirosol y α tocoferol.
258
Capitulo IX
Caracterización de otros aceites vírgenes no convencionales: Aceite de la palma de seje y
aceite de tubérculos de chufa.
Resumen
Los pueblos aborígenes de la región del Amazonas cultivan la palma de seje (Jessenia bataua) como fuente de alimentos y fibras vegetales. El aceite se extrae de los frutos de la palma por procedimientos artesanales en los cuales el fruto es sumergido en agua caliente y la masa obtenida se prensa utilizando el “sebucán” que es una prensa manual. En este trabajo se determinaron las características químicas de los aceites vírgenes de seje obtenidos en ocho comunidades de aborígenes Piaroas del estado venezolano de Amazonas, haciendo énfasis en la presencia de componentes minoritarios. Los resultados mostraron que el perfil de ácidos grasos se caracteriza por un alto contenido de ácido oleico (>75%), mientras que en el perfil de fitoesteroles destaca el β-sitosterol y el ∆5-avenasterol. Los alcoholes alifáticos más abundantes fueron los que contenían 7, 8 y 10 átomos de carbono. Entre los tocoferoles, el isómero α fue el predominante. Aldehídos de seis y ocho átomos de carbonos, así como terpenos fueron identificados en la fracción volátil. En cuánto al aceite virgen de chufa la composición en ácidos grasos mostró que el ácido oleico es el mayoritario con un 67.70%. Los principales componentes bioactivos presentes en el aceite fueron el α-tocoferol, pigmentos y flavonoides como la luteolina. En el perfil de fitoesteroles predomina el β-sitosterol, seguido del estigmasterol y campesterol. El componente volátil más importante fue el α-pineno, representando más del 70% del total de los compuestos identificados.
259
260
9.1 Introducción
La región amazónica se caracteriza por su gran riqueza vegetal y
biodiversidad, con millones de plantas, insectos y otros organismos vivientes. Entre las
especies vegetales se encuentran las palmas de los géneros Jessenia y Oneocarpus que
producen aceites de características muy similares (Oliveira 1991) y que son utilizados
por los pobladores de la zona para la alimentación y como medicamento para las
afecciones respiratorias. Específicamente la palma Jessenia bataua, conocida en
Venezuela como palma de seje es un árbol de 25 metros de altura que produce frutos en
forma almendrada de color púrpura intenso. Estos frutos poseen un alto contenido
proteico de calidad comparable a la proteína animal y muy superior a las proteínas que
se obtienen de granos y legumbres (Balick y Gershoff 1981).
Esta planta suministra a las poblaciones indígenas productos tales como
medicinas, aceite, fibras y alimentos para animales (Evans 1989). En las comunidades
Piaroas el aceite contenido en los frutos es extraído por procedimientos artesanales que
involucran el calentamiento para romper las células que contienen al aceite y
posteriormente una fase de prensado manual. Pocos controles existen en este
procedimiento, lo que puede ocasionar cambios en las características de los aceites
producidos en las distintas comunidades.
De acuerdo con Texeira y col. (2001), la característica más importante del
aceite de la palma de seje es su alto contenido en ácido oleico, con bajas
concentraciones de ácido palmítico que lo diferencia de otros aceites de palmas como la
Eleaeis guinnensis. En un estudio previo Briceño y Navas (2005), analizaron varias
muestras de aceites comerciales de seje, demostrando su potencial como aceite
comestible. Sin embargo, es escasa la información disponible sobre la composición de
este aceite, particularmente en cuanto a sus constituyentes minoritarios (biofenoles,
antioxidantes, esteroles y componentes volátiles, etc.).
Por otro lado, la chufa (Cyperus esculentus) es un tubérculo que se ha utilizado
desde hace siglos en regiones importantes de África. Los antiguos egipcios utilizaban
este alimento por sus propiedades curativas y regenerativas. Prueba del valor que le
261
daban es que se han encontrado chufas en algunos sarcófagos, donde es sabido que los
egipcios se enterraban con sus pertenencias más valiosas.
Desde aquellos tiempos, o incluso antes, diferentes civilizaciones le han dado
a la chufa un papel fundamental dentro de una alimentación equilibrada y sana. La
chufa fue introducida en Europa, gracias a la entrada de los árabes en la península
ibérica, cultivándose definitivamente en la Comunidad Valenciana. Estudios han
demostrado que los tubérculos de chufa pueden ser empleados exitosamente en la
prevención de la arterioesclerosis (Salim y col. 2005).
En base a lo anterior, el presente capítulo estuvo enfocado en la
caracterización de los aceites de seje producidos por las comunidades Piaroas más
importantes del Estado Amazonas de Venezuela, así como del aceite virgen obtenido de
tubérculos de chufa, haciendo un énfasis especial en los componentes minoritarios y en
la estabilidad ante la autooxidación.
9.2 Aceite virgen de la palma de seje
9.2.1 Muestras de aceites
Un total de 16 muestras de aceites vírgenes de seje fueron recolectadas en
ocho comunidades Piaroa denominadas: Río Terecai, Río Limón, Villa Maco, Villa
Manapiare, Arrollo El Limón, Ciudad Piaroa, Arrollo Seje y Río Sipapo, todas ellas
localizadas en el municipio Manapiare del Estado Amazonas, Venezuela (figura 9.1).
Los aceites fueron extraídos durante los meses de abril a mayo de 2008, por los
métodos artesanales utilizado en cada una de estas comunidades.
9.2.2 Índices de calidad y componentes mayoritarios.
Todas las muestras analizadas presentaron una acidez libre inferior al 1 %, con
valores de peróxido entre 4,54 y 16,45 meq O2 kg-1 (cuadro 9.1), lo que indica que se
trataba de aceites de buena calidad si se compara con los límites máximos establecidos
en el Codex Alimentario para la mayoría de los aceites vegetales no refinados.
262
Figura 9.1: Sitios de recolección de los aceites vírgenes de la palma de seje.
Cuadro 9.1: Índices de calidad de las muestras de aceite virgen de seje.
Muestra IP (meq O2 Kg-1) Grado de acidez (% A. oleico) RSI 15,22 ± 0,55 0,53 ± 0,06
CPI 16,13 ± 0,11 0,66 ± 0,02
MAN 4,98 ± 0,04 0,34 ± 0,01
MAC 9,03 ± 0,06 0,37 ± 0,04
CAS 4,54 ± 0,03 0,34 ± 0,01
PT 8,77 ± 0,06 0,33 ± 0,01
PLM 7,44 ± 0,13 1,02 ± 0,08
PLI 16,45 ± 0,11 0,71 ± 0,03
263
Los perfiles de ácidos grasos (cuadro 9.2), fueron similares a los reportados por
Briceño y Navas (2005) para aceites comerciales de seje y por López (1997) para
aceites extraídos de variedades cultivadas en Perú. En general, los aceites analizados se
caracterizaron por una concentración promedio de ácido oleico de 78,82 %, mientras
que la concentración de ácido palmítico fue de 13,25 %. Los ácidos grasos más
insaturados, es decir, linoleico y linolénico representaron solamente el 3,6 % del total,
siendo esta composición en ácidos grasos similar a la del aceite de oliva virgen. Debido
a que los coeficientes de variación de la concentración de los ácidos grasos fueron
pequeños, este criterio podría ser utilizado en la detección de adulteraciones con otros
aceites vegetales, como por ejemplo de maíz o soja, lo cual parece ser una práctica usual
en la región (Briceño y Navas 2005).
9.2.3 Concentración en Componentes minoritarios.
9.2.3.1 Biofenoles totales, flavonoides y ácidos fenólicos
Las muestras analizadas en este estudio presentaron concentraciones de fenoles
totales en el intervalo de 31,6 a 64,0 mg kg-1 (cuadro 9.3), que representan
concentraciones muy bajas si se compara con el aceite de oliva virgen (Gomez-Alonso y
col. 2002), pero mayor que en la mayoría de los aceites vegetales refinados (Cert 2000).
Flavonoides como la quercetina, luteolina, naringenina y naringina fueron cuantificados
en cantidades variables en las muestras de aceite de seje (cuadro 9.4). Muchos de esos
compuestos son importantes tanto para la estabilidad oxidativa como por sus efectos
beneficiosos en la salud de quienes consumen este aceite de palma.
La alta variabilidad en las concentraciones sugiere que tanto el proceso de
extracción artesanal, como la zona de cultivo de las plantas pudieran tener alguna
influencia en la biosíntesis de estos biofenoles. Otros compuestos fenólicos también
identificados en los aceites vírgenes fueron la vainillina, acetato de tirosil y los ácidos
cafeíco, ferúlico, cumárico y cinámico.
264
Cuadro 9.2: Perfil de ácidos grasos (%) en las muestras de aceite virgen de seje (Jessenia bataua) del Amazonas Venezolano
Ac, Graso PLM PT RSI CAS MAC MAN PLI CPI Miristico 0,33 ± 0,01 0,33 ± 0,01 0,33 ± 0,01 0,33 ± 0,01 0,33 ± 0,01 0,33 ± 0,01 0,33 ± 0,01 0,32 ± 0,01 Palmítico 13,43 ±0,65 13,34 ±0,65 13,22 ±0,63 13,12 ±0,50 13,42 ±0,65 13,11 ±0,50 13,18 ±0,55 13,19 ±0,50 Palmitoleico 0,69±0,03 0,72±0,03 0,77±0,04 0,65±0,03 0,69±0,03 0,64±0,03 0,79±0,04 0,79±0,04 Esteárico 3,15±0,15 3,21±0,16 3,15±0,15 3,20±0,16 3,11±0,12 3,20±0,16 3,13±0,12 3,13±0,12 Oleico 77,68±3,85 78,15±3,80 79,01±3,82 80,00±4,00 77,77±3,85 79,97 ± 3,84 79,00 ± 3,85 78,99 ± 3,80 Linoleico 3,98 ± 0,20 3,53 ± 0,15 2,83 ± 0,12 2,12 ± 0,10 3,96 ± 0,20 2,17 ± 0,11 2,89 ± 0,16 2,89 ± 0,15 Linolénico 0,72 ± 0,04 0,70 ± 0,04 0,67 ± 0,04 0,56 ± 0,03 0,70 ± 0,04 0,57 ± 0,03 0,67 ± 0,03 0,67 ± 0,03 SFA 16,91 16,88 16,70 16,65 16,86 16,64 16,64 16,64 MUFA 78,37 78,87 79,78 80,65 78,46 80,61 79,79 79,78 PUFA 4,70 4,23 3,50 2,68 4,66 2,74 3,56 3,56
265
En general, los resultados muestran que las composiciones en estos
componentes bioactivos difieren de manera importante entre las muestras de aceite, lo
cual pudiera estar relacionado con los procesos artesanales de extracción. Por ejemplo,
en la muestra MAC, proveniente de la localidad de Villa Maco, se identificaron dos
fenoles y dos flavonoides, con concentraciones diferentes a las de las restantes muestras,
la PT, destaca con una concentración elevada de luteolina (924,8 µg kg-1). En la muestra
CAS, la vainillina fue el único fenol identificado, con una concentración de 348,5 µg
kg-1, mientras que en la muestra MAN sólo estuvo presente el ácido cinámico.
Cuadro 9.3: Concentración de biofenoles totales, flavonoides y ácidos fenólicos en
los aceites vírgenes de seje.
Muestra Biofenoles totales* (mg/kg)
Compuesto Concentración** (µg kg-1)
CAS 31,6 ± 0,6 Vainillina 348,5 ± 19,2
CPI 38,0 ±0,8 Vainillina 110,4 ± 5,2 Naringenina 157,5 ± 7,5
MAC 55,9 ± 1,1 Ac, Vainíllico 51,7 ± 2,75 Ac, p-Coumárico 165,1 ± 7,9 Quercetina 200,0 ± 10,2 Luteolina 452,8 ±22,6
MAN 62,5 ± 1,3 Ac, Cinámico 694,9 ± 34,5
PLM 57,4 ± 1,1 Ac, Ferúlico 142,8 ± 6,5 Quercetina 940,0 ± 42,2 Metil-luteolina 76,0 ± 3,8
PT 63,1 ± 1,3 Vainillina 156,0 ±7,1 Acetato de tirosil 252,2 ± 12,7 Luteolina 924,8 ± 33,9
RSI 64,0 ± 1,3 Ac, Cafeico 39,5 ± 2,5 Ac, Ferúlico 44,6 ± 2,5 Luteolina 272,5 ± 12,65
PLI 36,2 ± 0,7 Vainillina 122,6 ± 5,7 Naringenina 55,0 ± 2,5 Naringina 72,55 ±3,1
* Biofenoles totales como ácido cafeíco ** Los ácidos fenólicos fueron expresados como equivalentes de tirosol Los Flavonoides fueron determinados a partir de las curvas de calibración de los compuestos individuales
266
9.2.3.2 Tocoferoles y pigmentos.
El α-tocoferol fue el único isómero presente en todas las muestras analizadas
(cuadro 9.4), con concentraciones entre 76,1 y 103 mg kg-1, siendo estos valores
similares a los señalados por Lubrano y col. (1999) para los aceites de seje producidos
en la Guayana Francesa. Se observaron igualmente pocas diferencias en el contenido de
este antioxidante entre las muestras, lo que sugiere que la concentración del tocoferol se
ve poco afectadas por las variaciones en los procesos de extracción utilizados en las
ocho comunidades. Los isómeros del tocotrienol no fueron detectados en los aceites de
seje, lo que representa una diferencia importante con respecto a los aceites de otras
palmas como Eleaeis guinensis o Eleaeis oleifera, donde los tocotrienoles están
presentes (Basaron y Weng 2004). La concentración de pigmentos es un parámetro de
calidad importante que se relaciona con el color de los aceites, además los pigmentos
están involucrados en la respuesta de los aceites vegetales a la autooxidación y
fotooxidación. En los aceites analizados en este trabajo se detectaron concentraciones de
clorofila entre 3,8 y 5,1 mg kg-1, mientras que los carotenoides presentaron
concentraciones un poco mayores (9,3 a 13,5 mg kg-1), estos resultados son similares a
los obtenidos por Mambrin y Barrera-Arellano (1997), para aceites de seje producidos
en Brasil.
Cuadro 9.4: Concentración de tocoferoles y pigmentos (mg kg-1) en las muestras de aceites vírgenes de seje
Muestra α-Tocoferol Carotenoides Clorofilas
RSI 76,1 ± 4,7 9,3 ± 0,2 3,8 ± 0,2
PLM 93,3 ± 0,8 10,5 ± 0,2 4,1 ± 0,2
PT 82,9 ± 0,6 13,5 ± 0,3 5,0 ± 0,2
MAC 96,4 ± 0,7 11,3 ± 0,2 4,3 ± 0,2
MAN 100,3 ± 0,8 12,9 ± 0,2 4,9 ± 0,2
CAS 89,8 ± 0,2 10,5 ± 0,2 3,8 ± 0,2
PLI 76,5 ± 1,3 9,8 ± 0,2 3,8 ± 0,2
CPI 77,7 ± 2,0 9,3 ± 0,3 3,8 ± 0,2
267
9.2.3.3 Esteroles, alcoholes alifáticos y triterpénicos
Los fitoesteroles son compuestos triterpénicos que desempeñan un papel
importante en el control de la acumulación del colesterol en los seres humanos, ya que
ellos compiten por los sitios de absorción en el intestino, lo cual contribuye a prevenir la
arterioesclerosis (Lecerf, 2007). Un total de ocho fitoesteroles fueron identificados en
las muestras de aceite de seje (cuadro 9.5), entre ellos el β-sitosterol, ∆5 avenasterol y el
estigmasterol fueron los más abundantes con concentraciones de 479,2, 434,7 y 166,1
mg kg-1, respectivamente.
Cuadro 9.5: Composición en fitoesteroles en los aceites vírgenes de seje.
Fitoesterol Promedio
(mg Kg-1) Coeficiente de
variación (%)
Min. (mg Kg-)
Max. (mg Kg-)
Colesterol 3,0 39,3 1,0 43,0 24-metilencolesterol 63,0 16,6 49,0 89,3 Campesterol 89,1 13,9 72,0 101,1 Estigmasterol 166,1 19,7 127,1 213,0 Clerosterol 9,1 27,0 6,2 13,9 β-sitosterol 479,2 11,1 410,0 535,0 ∆5-avenosterol 434,7 15,6 316,0 538,0 ∆5-24-estigmastodienol
9,0 47,7 4,2 18,0
Total 1253,2 10,3 985,5 1551,3
Un aspecto interesante es la alta concentración de ∆5-avenasterol que pudiera
tener algún efecto antioxidante (Williamson 1988). Como se esperaba, la concentración
de colesterol fue muy baja (3 mg kg-1) representando menos del 0.2 % del total. En
general, la composición en fitoesteroles es semejante a la señalada por Ríos y col.
(1997), para los aceites de seje producidos en Colombia. En la figura 9.2, se muestran
los ocho alcoholes alifáticos detectados en las muestras, donde el octacosanol y el
268
decosanol presentaron las concentraciones más elevadas, con valores promedio de 9,8 y
5,6 mg kg-1, respectivamente y con coeficientes de variación superiores al 20 %.
9.2.3.4 Componentes volátiles
Los compuestos volátiles son muy importantes en el aroma de los aceites
vegetales vírgenes; no obstante, no se han encontrado referencias de estudios previos
sobre estos compuestos en el aceite virgen de Jessenia bataua. Los resultados del
presente trabajo (cuadro 9.6) mostraron la presencia de aldehídos de cadena recta de
entre 6 y 8 átomos de carbono, siendo el octanal el más abundante con una
concentración de 0,78 mg Kg-1. Entre los otros compuestos volátiles identificados se
encontraron varios terpenos como los α y β pinenos (0,36 y 0,74 mg Kg -1), el
longifoleno (0,29 mg Kg -1) y el canfeno (0,08 mg Kg -1), este último exhibe
propiedades antimicrobianas tal como lo ha señalado Tabanca y col. (2008).
Entre los alcoholes volátiles se identificó al 1-pente-3-ol que junto con el
hexanol fueron los más abundantes. El noctano fue el único hidrocarburo saturado
presente en los aceites. Estos resultados muestran la complejidad de la fracción volátil
de los aceites de seje, el cual además contiene compuestos pertenecientes a los grupos
funcionales cetónicos y aromáticos, como por ejemplo el 1,3-dimetilbenceno. Es
importante señalar que el calentamiento de los frutos durante la extracción del aceite
puede ser el responsable de la alta variabilidad detectadas en las concentraciones de los
distintos compuestos, ya que como se ha señalado, esta fase de calentamiento carece de
controles de temperatura y tiempo.
9.2.4 Actividad antioxidante y estabilidad oxidativa
De acuerdo con Shultes (1989), los aceites vírgenes de seje no muestran signos
de deterioro por rancidez durante muchos meses de almacenamiento, por lo que se
consideró necesario evaluar la actividad antirradical y la estabilidad oxidativa de las
muestras utilizadas en este trabajo. Los resultados de la determinación del %Inh50
representados en el cuadro 9.7 indican la concentración necesaria de aceite para reducir
en un 50 % la concentración de los radicales DPPH�.
269
Cuadro 9.6: Compuestos volátiles en las muestras de aceite virgen de seje
Compuesto Promedio Coeficiente
de Variación (%)
Min. Max.
nOctano 0,66 52 0,36 1,09 1,3-Dimethylbencene 0,15 140 0,00 0,40 1-penten-3-ona 0,04 225 0,00 0,27 Hexanal 0,07 129 0,00 0,18 2,2-Dimetil-3-heptanol 0,05 180 0,00 0,14 1-Penten-3-ol 0,06 50 0,00 0,10 Heptanal 0,78 85 0,07 1,47 2-pentilfurane 0,03 167 0,00 0,12 Octanal 0,86 72 0,16 1,80 Acetato de cis-3-hexenilo 0,10 70 0,00 0,21 Hexan-1-ol 0,10 490 0,00 0,16 Nonanal 0,22 59 0,00 0,46 Decanal 0,70 47 0,24 1,07 Undecanal 0,34 103 0,00 0,93 Trans-2-decenal 0,28 114 0,00 0,90 α-Pineno 0,36 69 0,00 0,76 β-Pineno 0,47 79 0,16 1,06 Canfeno
0,08
250
0,00
0,58
Longifolene 0,29 186 0,00 1,42
270
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Dec
osan
ol
Tric
osan
ol
Tetr
acos
anol
Pen
taco
sano
l
Hex
acos
anol
Hep
taco
sano
l
Oct
acos
anol
Con
cent
ratio
n (m
g 10
0g-1)
Figura 9.2 Concentración de los alcoholes alifáticos presentes en los aceites vírgenes de seje
Cuadro 9.7: Valores del %Inh50 para el aceite disuelto en tolueno y equivalentes de
Trolox para la fracción hidrosoluble.
Muestra %Inh50 (mg mL-1) (Fracción liposoluble + hidrosoluble)
µg Trolox g-1 (Fracción hidrosoluble
RSI 46,7 ± 0,2 12,98 ± 0,09 PLM 29,8 ± 0,1 12,98 ± 0,08 PT 40,0 ± 0,2 9,48 ± 0,08 MAC 28,3 ± 0,1 13,55 ± 0,07 MAN 24,8 ± 0,1 7,12 ± 0,05 CAS 26,6 ± 0,1 5,60 ± 0,04 PLI 31,5 ± 0,1 13,05 ± 0,07 CPI 30,4 ± 0,1 11,26 ± 0,07 Sésamo 11,7 ± 0,1 12,01± 0,07 Oliva virgen 15,5 ± 0,2 86,58 ± 0,5
271
Estos valores que corresponden al aceite disuelto en tolueno fueron obtenidos
por interpolación en las curvas de inhibición de la figura 9.3; mientras mayor es el valor
del %Inh50 menor será la capacidad antirradical del aceite, los resultados se ubicaron en
el intervalo de 26,6 a 46,7 mg mL-1 con una variabilidad que recuerda a la variabilidad
descrita para las concentraciones de biofenoles y flavonoides. Asimismo, se determinó
la actividad antirradical en términos de concentración de Trolox a la fracción extraíble
con metanol, que corresponde a los antioxidantes hidrofílicos presentes en el aceite, en
este caso las concentraciones elevadas implican una alta actividad antirradical. En las
muestras MAN y CAS la situación fue inversa, es decir, fueron muestras en la que la
actividad antioxidante del aceite disuelto en tolueno fue mayor que la actividad
antioxidante medida en la fracción hidrosoluble, lo que hace pensar que en estos casos
son los compuestos de tipo lipofilico los que más contribuyen a la capacidad
antioxidante.
0.0
25.0
50.0
75.0
100.0
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0
[Aceite] mg mL -1
%In
h
MAN
CAS
MAC
PT
RSI
CPI
PLI
PLM
%Inh-50
Figura 9.3: Curvas de inhibición de las muestras de aceites de seje
Solamente la muestra RSI, con una %Inh50 igual a 46,7 mg mL-1 que fue el
valor más elevado, mostró una actividad antioxidante de la fracción soluble en alcohol
de 12,98 µg de Trolox g-1, que se ubicó entre los más altos, sugiriendo que en esta
muestra la fracción hidrosoluble contribuye de una forma importante a la actividad
antioxidante. En general, se puede afirmar que aunque se trata de muestras del mismo
272
tipo de aceite, existen diferencias importantes entre ella, que podrían atribuirse a
diferencias en los procesos de extracción aplicados en cada una de las ocho
comunidades de donde provenían las muestras de los aceites estudiados.
Con propósitos de comparación, las mismas determinaciones fueron realizadas a
muestras de aceites vírgenes de sésamo y oliva, observándose que los aceites de seje
exhibieron menores actividades antirradicales tanto en la fracción lipofilica como en la
fracción hidrofílica si se compara con los resultados para el aceite de oliva virgen, lo
cual puede atribuirse a la alta concentración de fenoles y tocoferoles en este aceite. Sin
embargo, los resultados fueron semejantes con la actividad antirradical correspondiente
a la fracción hidrofílica mostrada por el aceite virgen de sésamo.
Por otro lado, la estabilidad oxidativa, medida por el método de Rancimat a
120 °C, fue expresada en términos del Índice de Estabilidad Oxidativa (OSI), el cual es
proporcional al periodo de inducción de la reacción de autooxidación. Los resultados
mostrados en el cuadro 9.8, revelan diferencias importantes entre las muestras
estudiadas. Los valores más altos se obtuvieron en las muestras MAN (8,70 h) y CAS
(6,90 h), que se acercan a los valores de OSI de algunos aceites de oliva (Salvador y col.
2001), en las muestras restantes los periodos de inducción se ubicaron en el intervalo de
2,12 a 5,13 h.
Cuadro 9.8: Valores del Índice de Estabilidad Oxidativa para los aceites vírgenes
de seje.
Muestra OSI (h) RSI 2,32 ± 0,15
PLM 5,35 ± 0,23
PT 3,65 ± 0,21
MAC 2,90 ± 0,19
MAN 8,70 ± 0,74
CAS 6,90 ± 0,51
PLI 2,12 ± 0,13
CPI 2,34 ± 0,22
273
Con el propósito de explorar los efectos de la composición de los aceites en la
estabilidad oxidativa, se calcularon los coeficientes de correlación mostrados en el
cuadro 9.9. Los resultados de las pruebas del Rancimat (OSI) mostraron un coeficiente
de correlación negativo y significativo (-0,824) con respecto al valor inicial de
peróxidos en las muestras de aceite de seje. Asimismo, el coeficiente de correlación
entre los valores de OSI y las concentraciones del α-tocoferol fue de 0,758, lo que
podría indicar que este componente minoritario desempeña un papel importante en la
estabilidad oxidativa. Los biofenoles, que han sido señalados como antioxidantes
importantes en muchos aceites vegetales, no produjeron un coeficiente de correlación
significativo, probablemente debido a sus bajas concentraciones en todas las muestras.
Cuadro 9.9: Matriz de coeficientes de correlación entre la estabilidad oxidativa y las características y composición de las muestras de aceites.
r Acidez α-tocoferol
Fenoles totales
∆5Avenasterol Ácido Linoleico
OSI
Valor de peróxidos
0,333 -0,858 -0,205 -0,054 0,102 -0,824
Acidez 1,000 0,201 -0,110 0,178 0,419 -0,080
α-tocoferol 1,000 -0,260 -0,305 0,072 0,758
Biofenoles
Totales 1,000 -0,187 0,374 -0,406
∆5Avenasterol 1,000 0,409 0,593
Ácido
linoleico 1,000 -0,698
El valor de r en negrillas es significativo a un nivel p < 0,05
La presencia del ∆5-Avenasterol, se correlacionó positivamente con los valores
de OSI, lo que podría sustentar la idea de un posible efecto antioxidante de este
compuesto. Con respecto a la concentración de ácido linoleico produjo un coeficiente de
correlación negativo de -0,698, lo que era de esperarse ya que al ser un ácido graso
poliinsaturado, es más susceptible a la oxidación. Aunque gran parte de estos
coeficientes de correlación no fueron estadísticamente significativos, al menos dan una
274
idea de la influencia de la composición del aceite de seje en su estabilidad oxidativa en
condiciones de una oxidación acelerada a alta temperatura. Sn embargo, es necesario el
análisis de un número mayor de muestras para poder obtener resultados concluyentes.
9.3 Aceite de tubérculos de chufa
9.3.1 Muestras y extracción del aceite virgen.
Los tubérculos de chufa empleados en este trabajo provinieron de plantas que
fueron cultivadas en la Comunidad Valenciana, España, pertenecientes a la variedad
Llargeta alboraia. En general, los tubérculos presentaron una forma redondeada de 10 a
16 mm de diámetro, con un contenido total de aceite determinado por el método de
soxlhet de 8,92 ± 0,31 %, siendo este valor inferior al señalado por Kim y col. (2007)
de 17 a 25 %. Estos tubérculos constituyeron el material de mayor tamaño que ha sido
llevado a la prensa para la obtención de aceite. Por tal motivo fue necesario emplear el
cabezal de la cámara de prensado con la boquilla de mayor diámetro interno (1,0 cm) a
fin de evitar que se bloqueara el tornillo sinfín. Asimismo, fue necesario optimizar la
velocidad de giro del tornillo para obtener la máxima eficiencia del proceso de
extracción. Los resultados mostrados en la figura 9.4 indican que la velocidad óptima
fue de 30 rpm, con lo cual se alcanza la cantidad mínima de aceite retenido en la torta
residual de 0,9 %. Una vez optimizado el proceso para la extracción del aceite, se
emplearon tres lotes de tubérculos de chufa de 1 kg cada uno para la caracterización y
determinaciones analíticas del aceite final.
Al igual que en el caso de los aceites de semillas, fue necesaria una etapa de
limpieza del aceite crudo para eliminar las partículas sólidas que lo acompañan luego de
su salida de la cámara de prensado. Para ello se empleó la centrifugación ya descrita
para los aceites de semillas, obteniéndose una cantidad final de 7 g de aceite por cada
100 g de tubérculos de chufa, lo que representa una rendimiento del 70,00 %. Este
aceite virgen presentó una acidez libre de 0,25 % y un valor de peróxidos de 2,95 meq
O2 kg-1, lo que pone de manifiesta su buena calidad.
275
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
20 25 30 35 40 45 50
Velociad de rotación (rpm)
Ace
ite r
eten
ido
en la
tort
a (%
)
Figura 9.4: Efecto de la velocidad de rotación del tornillo sinfín sobre el porcentaje de aceite retenido en la torta de chufa.
Por otro lado, el espectro de absorción UV-Visible del aceite (figura 9.5)
presentó máximos de absorción a las longitudes de onda de 200 nm, 240 nm y 280 nm,
lo que sugiere su posible uso en cremas para la protección solar ya que es capaz de
bloquear a los rayos ultravioleta, siendo ésta una característica que comparte con
mucho de los aceites vírgenes evaluados en esta tesis. Asimismo; la absorción de
radiación entre los 390 y 490 nm es la responsable de la tonalidad amarilla que presentó
este aceite.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
190 240 290 340 390 440 490 540 590 640 690
Longitud de Onda
%T
rans
mita
ncia
Figura 9.5: Espectro de absorción UV-Visible del aceite virgen de chufa
276
9.3.2 Perfil de ácidos grasos
La composición en ácidos grasos del aceite de chufa (cuadro 9.10) muestra que
el ácido oleico es el predominante con un 67,7 %, seguido del ácido palmítico (14,1 %),
mientras que el acido linoleico representa solamente el 11,1 %. Este perfil es semejante
a los señalados por Eteshola y Oraedu (1996) para variedades de Nigeria y Arafat y col.
(2009), para aceites de chufa obtenidos en Egipto. En este sentido, el aceite de chufa se
asemeja al del aceite de oliva virgen en cuanto a la alta proporción del ácido graso
monoinsaturado en relación a los ácidos más insaturados, lo que revela el potencial del
aceite de chufa desde el punto de vista nutricional.
Cuadro 9.10: Perfil de ácidos grasos en el aceite virgen de chufa
Ácido graso %
Palmítico 14,6 ± 0,2
Palmitoleico 0,16 ± 0,03
Esteárico 6,23 ± 0,12
Oleico 67,7 ± 0,6
Linoleico 11,1 ± 0,3
Araquídico 0,18 ± 0,03
9.3.3 Componentes minoritarios 9.3.3.1 Biofenoles totales, tocoferoles y pigmentos
Como en el caso de los aceites vírgenes de semillas, los principales
componentes bioactivos presentes en el aceite de chufa fueron el α-tocoferol, los
pigmentos y los flavonoides. Sin embargo, el aceite no presentó concentraciones
fenólicas que pudieran ser determinadas por el método colorimétrico empleado (cuadro
277
9.11). La ausencia de compuestos fenólicos puede ser determinante al establecer la
resistencia de este aceite al deterioro por autooxidación y su capacidad antioxidante, ya
que esos compuestos han sido identificados en diversos trabajos como los principales
responsables de la actividad antioxidante de los aceites vegetales comestibles.
Cuadro 9.11: Biofenoles totales, tocoferoles y pigmentos en el aceite virgen
de chufa
Compuestos Concentración (mg kg-1)
α-Tocoferol 55,1 ± 2,9
Carotenoides 14,43 ± 0,25
Clorofilas 2,16 ± 0,02
Luteolina 62,5 ± 0,3 *
Biofenoles totales Nd
*µg g-1
Nd: No detectable
El α-tocoferol es el antioxidante natural que pudo ser cuantificado en las
muestras de aceites vírgenes de chufa con una concentración de 55,1 mg kg-1 que es
superior a los encontrados en esta tesis para aceites vírgenes de semillas como la
calabaza, perilla blanca, piñón; sin embargo, esos aceite presentaron otros isómeros del
tocoferol que contribuyen a aumentar significativamente la concentración total, mientras
que en la chufa no se detectaron otros tocoferoles o tocotrienoles. Asimismo, la
concentración de pigmentos vegetales es semejante a la señalada en los capítulos
anteriores para la mayoría de los aceites de semillas, lo que establece una semejanza con
respecto al aceite obtenido a partir de estos tubérculos. Por medio de la determinación
cromatográfica se pudo identificar y cuantificar a la luteolina (62,5 µg kg-1) como el
único flavonoides presente en el aceite virgen de chufa.
278
9.3.3.2 Fitoesteroles
Como ha sido mencionado en los capítulos de este trabajo, los esteroles
constituyen compuestos bioactivos de importancia debido al papel que desempeñan en
el control de la absorción de colesterol por el organismo. En el cuadro 9.12 se puede
observar que, al igual que en muchos aceites vegetales comestibles, el β-Sitosterol es el
fitoesterol predominante con un 56,67 %, seguido del estigmasterol y campesterol con
16,91 y 16,03 % respectivamente, siendo el colesterol uno de los minoritarios con sólo
el 0,27 %.
Cuadro 9.11: Composición en fitoesteroles en el aceite virgen de chufa
Fitosterol % Colesterol 0,27 ± 0,02 Brasicasterol 0,51 ± 0,05 24-Metilencolesterol 0,18 ± 0,03 Campesterol 16,03 ± 0,25 Campestanol 0,47 ± 0,02 Estigmasterol 16,91 ± 0,20 ∆7-Campesterol 0,94 ± 0,06 ∆7-Avenasterol 3,05 ± 0,03 ∆5-Avenasterol 3,15 ± 0,03 Clerosterol 1,82 ± 0,04 β-Sitosterol 56,67 ± 0,36
9.3.3.3 Componentes volátiles
Sólo fueron identificados cinco compuestos en la fracción volátil del aceite
virgen de chufa, entre ellos el más importante fue el α-pineno, con concentración de
7,25 µg g-1, que representa más del 70 % del total. Este terpeno puede ser el
279
responsable del olor característico de este aceite. No se detectaron otros terpenos
volátiles, a pesar de que Kubmarawa y col. (2005), identificaron hasta catorce terpenos
diferentes como por ejemplo el limoneno, linalool o tujeno, donde el α-pineno también
fue el mayoritario con una proporción relativa también del 70 %. También estuvieron
presentes en la fracción volátil alcanos como el hexanal (0,38 µg g-1) y el 2-etilhexanal
(0,21 µg g-1), mientras que el único alqueno presente fue el segundo compuesto volátil
en importancia, debido a que presentó una concentración de 1,37 µg g-1. Los derivados
de la metilpirazina fueron detectados por Bail y col. (2009), entre los volátiles de aceites
obtenidos de chufas tostadas, por lo que la ausencia de estos compuestos se justifica
debido a que los tubérculos de chufas empleadas en el presente estudio no fueron
tostados previamente.
Cuadro 9.12: Compuestos volátiles presentes en el aceite virgen de chufa
Compuesto Concentración (µg g-1)
2-Etilhexanal 0,21
2-Metil-2buteno 1,37
Noctano 0,14
Hexanal 0,38
Hexanol 0,42
α-pineno 7,25
Total 9,77
9.3.4 Estabilidad oxidativa y actividad antioxidante
La estabilidad oxidativa de estos aceites fueron determinadas por el método
del Rancimat, obteniendo un periodo de inducción promedio de 6,39 ± 0,25 h que es
superior a los obtenidos para los aceites vírgenes de semilla obtenidos en esta tesis. Esta
alta estabilidad ha sido señalada por Arafat y col. (2009), encontrándose que era
comparable a la del aceite de oliva virgen. Esta elevada estabilidad en las condiciones
del Rancimat puede estar relacionada principalmente con el elevado contenido de ácido
oleico, ya que en las condiciones de oxidación acelerada, la presencia de antioxidantes
280
naturales como el α-tocoferol pareciera desempeñar un papel secundario para establecer
la estabilidad oxidativa de un aceite.
Al mismo tiempo se evaluó la capacidad antirradical por medio del test del
radical DPPH, tanto para el aceite disuelto en tolueno, como para la fracción de
compuestos hidrosolubles. Con respecto al primero, se puede observar en la recta de
inhibición de la figura 9.6 que el %Inh50 corresponde a una concentración de 18,9 mg
mL-1 que es muy alto si se compara con los valores señalados en el capitulo V para los
aceites de semillas convencionales y no convencionales, lo que sugiere la baja actividad
antirradical del aceite de chufa. Igualmente, en la fracción hidrosoluble la capacidad
antirradical fue equivalente a 9,11± 0,2 µg de Trolox por gramo de aceite, que resultó
ser mayor que en los casos del aceite virgen de girasol, linaza, negrillo, piñón o perilla
blanca, aunque igual o inferior a los restantes aceites.
0.0
25.0
50.0
75.0
100.0
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0
[Aceite de Chufa] mg mL -1
% In
hibi
ción
Figura 9.6: Recta de inhibición de radicales DPPH por el aceite virgen de chufa
281
282
CONCLUSIONES
283
284
Del presente estudio se desprenden las siguientes conclusiones:
El proceso de extracción mecánica constituye una alternativa
tecnológicamente viable para la obtención de aceites vírgenes de fuentes convencionales
y no convencionales con un rendimiento adecuado y con parámetros de calidad que
además de cumplir con las normas establecidas por el Códex Alimentarium, aporta
nutrientes para una alimentación adecuada.
En todos los aceites vírgenes de semillas evaluadas en este estudio
predominan los ácidos grasos insaturados, principalmente el oleico, linoleico y
linolénico. En cuánto a los componentes minoritarios, destaca el aceite virgen de
sésamo por su particularmente elevada concentración total de tococromanoles (66102
mg kg-1), en los aceites vírgenes correspondientes a las semillas oleaginosas no
convencionales, el aceite de calabaza resalta con una concentración de tocoferoles
totales igual a 8020,1 mg kg-1. En lo referente a los aceites de negrillo, perilla blanca,
piñón, cañamón y pepita de uva las concentraciones totales de tocoferoles estuvieron
entre 318,6 y 928,9 mg kg-1, siendo estos resultados muy similares al intervalo de
concentración encontrado en los aceites vírgenes provenientes de las semillas
oleaginosas convencionales. Con respecto al perfil de los tococromanoles, fue el aceite
extraído de las semillas de uva el que mostró más variedad de isómeros, conteniendo el
α, β, γ, δ tocoferol, además del α, β y δ tocotrienol. Biofenoles totales solo estuvieron
ausentes en el aceite virgen de semillas de uva, mientras que en los restantes aceites
vírgenes las concentraciones oscilaron en el intervalo de 5,1 mg kg.-1 para el aceite
virgen de piñón y 393,8 mg kg-1 en el aceite virgen de soja, ácidos fenólicos y
flavonoides también fueron cuantificados. En el perfil de fitoesteroles de todos los
aceites vírgenes resalta el β-sitosterol como mayoritario.
La mayor concentración total de los componentes volátiles, fue detectada en el
aceite virgen de piñón con 63,43 µg g-1, seguido por los aceites de cañamón, negrillo y
perilla blanca con 37,16; 36,29 y 26,93µg g-1, respectivamente. Por el contrario las
concentraciones más bajas detectadas en los aceites vírgenes del grupo de los no
convencionales, corresponden al de pepita de uva y calabaza. . Los aceites obtenidos a
partir de las semillas convencionales (sésamo, girasol, colza, cártamo y soja),
285
exhibieron menores concentraciones de sustancias volátiles totales con contenidos que
se ubicaron entre 6,31 y 18,85 µg g-1, éste ultimo valor correspondiente al aceite virgen
de girasol.
El ensayo acelerado de estabilidad oxidativa mostró que el aceite virgen de
girasol fue el más resistente a la oxidación, con períodos de inducción más elevados que
los obtenidos para los aceites vírgenes de sésamo y pepita de uva. Por el contrario, las
cinéticas de acumulación de peróxidos en el ensayo de oxidación a 25ºC, mostraron que
fue el aceite de sésamo el más estable con un periodo de inducción de aproximadamente
620 días de almacenamiento, que representa una periodo de vida útil mucho mayor que
el estimado por la extrapolación de los datos del Rancimat. En el caso del aceite virgen
de girasol el periodo de inducción finalizó alrededor de los 570 días, siendo al valor
extrapolado por el método de Rancimat de 615 ± 79 días. Con respecto al aceite virgen
de semillas de uva, el periodo de inducción finalizó aproximadamente a los 59 días de
almacenamiento, mientras que el valor más bajo de la extrapolación fue de 80,2 ± 17
días.
La composición química de las tortas residuales en los contenidos de
proteínas, destaca la torta residual de calabaza con 67,3 %, así como las de perilla
blanca, soja y piñón, que presentaron valores de proteínas superiores al 42 %. En cuánto
a la concentración de biofenoles totales, los resultados mostraron que las tortas
residuales de uva exhibieron el mayor contenido de estos compuestos bioactivos
(5468,9 µg AC g-1), seguido de la torta proveniente de las semillas de colza (5178,2 µg
AC g-1), la de negrillo (4993,2 µg AC g-1) y girasol (4774,8 µg AC g-1). La actividad
antioxidante de los extractos de las tortas residuales de girasol y pepita de uva tanto en
los ensayos de oxidación a 25 y 50 ºC mostraron que ambos materiales son fuentes
potenciales de antioxidantes naturales para evitar el deterioro de aceite vegetales. El
efecto antioxidante de los extractos de las tortas residuales de girasol y pepita de uva
resultó muy similar al mostrado por el α-tocoferol pero inferior al obtenido con el
hidroxitirosol.
La caracterización química de los aceites vírgenes de seje del amazona
venezolano mostró una concentración promedio de ácido oleico de 78,82 %, en cuánto a
componentes minoritarios y estabilidad oxidativa los resultados difieren de manera
286
importante entre las muestras de aceite evaluadas, lo cual pudiera estar relacionado con
los procesos artesanales de extracción y la zona de cultivo de donde procedía cada
muestra.
En cuánto al aceite virgen de tubérculos de chufa, la composición en ácidos
grasos muestra que el ácido oleico es el predominante con un 67,7 %. Al igual que para
los aceites vírgenes de semillas, los principales componentes minoritarios presentes
fueron el α-tocoferol, pigmentos y flavonoides; asimismo, el β-Sitosterol es el
fitoesterol predominante con un 56,67 %. En cuánto a los componentes volátiles el más
importante fue el α-pineno, con concentración de 7,25 µg g-1, que representa más del 70
% del total.
287
288
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