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DISEÑO DE GOMA DE MASCAR PARA FUMADORES A PARTIR DEL
APROVECHAMIENTO DEL CONTENIDO DE ALCALOIDES PRESENTE EN
EL EXTRACTO DE LA FRUTA MORINDA CITRIFOLIA (NONI)
Proyecto de grado
Por
KAROL YIZETH MEDINA TRUJILLO
Presentado a la Facultad de Ingeniería de la
Universidad de los Andes
En cumplimiento parcial de los requisitos para el grado de
INGENIERO QUÍMICO
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA
BOGOTÁ D.C.
2019
2
Diseño de goma de mascar para fumadores a partir del aprovechamiento del contenido
de alcaloides presente en el extracto de la fruta Morinda citrifolia (noni)
Copyright 2019 Karol Yizeth Medina Trujillo
3
DISEÑO DE GOMA DE MASCAR PARA FUMADORES A PARTIR DEL
APROVECHAMIENTO DEL CONTENIDO DE ALCALOIDES PRESENTE EN
EL EXTRACTO DE LA FRUTA MORINDA CITRIFOLIA (NONI)
Proyecto de grado
Por
KAROL YIZETH MEDINA TRUJILLO
Presentado a la Facultad de Ingeniería de la
Universidad de los Andes
En cumplimiento parcial de los requisitos para el grado de
INGENIERO QUÍMICO
Aprobado por:
Asesor, Andres González Barrios, Ph.D.
Jurado, Diego Camilo Pradilla Ragua, Ph.D.
Director del Departamento, Andrés Gonzáles Barrios, Ph.D.
Departamento de Ingeniería Química
Mayo 2019
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ABSTRACT
Design of chewing gum for smokers using the alkaloid content from the extract of the
fruit Morinda citrifolia (noni) (May 2019)
Currently, it is estimated that the link between tobacco and cardiovascular disease
accounts for 17,9 million deaths each year. As a solution, different smoking cessation
strategies have been proposed such as electronic cigarettes, prescription medications and
nicotine replacement therapy (NRT). That is why, in this document, the design of a
chewing gum was carried out with the potential to counteract withdrawal symptoms due
to the fact that it contains as active ingredients the different alkaloids (mainly Xeronine)
present in the fruit Morinda citrifolia (Noni). In order to fulfill this objective, alkaloid
extraction was carry out by supercritical fluid extraction technique, where the temperature
and pressure conditions were varied. Also the solvent flow (𝐶𝑂2) and the co-solvent flow
(Ethanol) was varied. Subsequently, a total of 11 formulations were made, where 4
components were varied: Arabic gum, liquid glucose, glycerin and ground sugar. As a
result of the extraction, it is obtained that a maximum amount of extract (4,5 ml) is
obtaind at 300 bar and 40° C., with a solvent flow of 4 ml/min and a co-solvent flow of
0,1 ml/min. Then, through the chewing gum´s design it was determined that the
formulation 9 is the adequate because its parameters of hardness and stickiness (120,20
𝑁 y -30,27 𝑁/𝑚𝑚2) are similar to the parameters of a commercial gum (Trident: 170 𝑁
y -24 𝑁/𝑚𝑚2)
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RESUMEN
Diseño de goma de mascar para fumadores a partir del aprovechamiento del
contenido de alcaloides presente en el extracto de la fruta morinda citrifolia (noni)
(May 2019)
Actualmente, se estima que el vínculo entre tabaco y enfermedades cardiovasculares
supone 17,9 millones de muertes cada año. Como solución a esta situación, se han
planteado diferentes estrategias para dejar de fumar como los cigarrillos electrónicos, los
medicamentos recetados y la terapia sustitutiva de nicotina (TRN). Es por esto, que en el
presente documento se realizó el diseño de una goma de mascar con potencial capacidad
de contrarrestar los síntomas de la abstinencia gracias a que contiene como principios
activos los diferentes alcaloides (principalmente Xeronina) presentes en la fruta Morinda
citrifolia (Noni). Con el fin de cumplir este objetivo, se ejecutó la extracción de alcaloides
por medio de la técnica de extracción por fluidos supercríticos donde se variaron las
condiciones de temperatura y presión de la extracción; asimismo se varió el flujo (𝐶𝑂2)
y cosolvente (Etanol). Posteriormente se realizaron en total 11 formulaciones con el
extracto, en donde se varió un total de 4 componentes: goma arábiga, glucosa liquida,
glicerina y azúcar molida. Como resultado de la extracción se obtuvo que se consigue una
máxima cantidad de extracto (4,5 ml) a 300 bar y 40° C, con un flujo de CO2 de 4 ml/min
y un flujo de etanol de 0,1 ml/min. Luego, en el diseño de la goma de mascar se determinó
que la formulación 9 es la adecuada ya que sus parámetros de dureza y adhesividad
(120,20 𝑁 y -30,27 𝑁/𝑚𝑚2) son similares a la de una goma comercial (Trident: 170 𝑁 y
-24 𝑁/𝑚𝑚2)
6
AGRADECIMIENTOS
Este proyecto está dedicado a todas aquellas personas que de alguna forma son
parte de su culminación.
Mi más sincero agradecimiento al profesor Andres González Barrios por sus
conocimientos dados como guía de este proyecto y por el tiempo invertido en este.
Asimismo, gracias a la Universidad de los Andes por ofrecerme un lugar en el
cual crecí personal y profesionalmente.
Por último, me faltan palabras para expresar mi profunda gratitud a toda mi
familia, especialmente a mis padres Wilson Medina Mosquera y Darneth Trujillo
Cardozo, y a mi hermana Geraldinne Medina Trujillo, por el constante apoyo a
lo largo de toda mi trayectoria en la universidad.
Todos trabajamos por un gran sueño que por fin es realidad, muchas gracias!
7
TABLA DE CONTENIDO
1. Introducción…………………………………………………………………….8
1.1.Panorama de consumo de cigarrillo y/o tabaco a nivel institucional……….. 9
2. Objetivos……………………………………………………..………………...10
2.1.Objetivo general………………………………………………………..…...10
2.2.Objetivo específico……………………………..…………………………..10
3. Estado del arte……………………………………………………………........11
3.1.Noni…………………………………………………………..…………….11
3.2.Xeronina………………………………………………………………...…..11
3.3.TRN…………………………………………………………………..…….12
3.3.1. Goma de mascar……………………………………………...……..12
4. Materiales y métodos………………………………………………………….12
4.1.Preparación inicial del Noni………………………………………………..12
4.2.Deshidratación del Noni ……………………………………………………12
4.3.Molienda y tamizaje………………………………………………………...13
4.4.Extracción de alcaloides de la fruta…………………………………………13
4.5.Caracterización del extracto………………………………………………...13
4.5.1. Reactivo de Mayer………………………………………………….13
4.5.2. Reactivo de Dragendorff……………………………………………14
4.5.3. Reactivo de Wagner………………………………………………...14
4.5.4. Espectrofotómetro de infrarrojo cercano (NIR)…………………….14
4.5.5. Medición de pH…………………………………………………..…14
4.5.6. Medición de grados Brix………………………………………..…..14
4.6.Diseño del producto: goma de mascar………………………………………14
4.6.1. Formulación………………………………………………………...14
4.6.2. Pruebas de dureza y adhesividad…….……………………………...15
5. Diseño de experimentos: goma de mascar………………………..….………15
5.1.Diseño factorial 24………………………………..……………………..….15
5.1.1. Planteamiento del problema……………………...…………….…...15
5.1.2. Factores y dominio experimental…………………………...…....…15
5.1.3. Matriz de experimentos……………………………...………….…..15
5.2.Diseño “Mezcla” …………………………………………………….......…16
6. Información del producto diseñado……………………..................................16
6.1.Ficha técnica……………………………………………………...……...…16
6.2.Presentaciones comerciales…………………………………………………17
7. Resultados y análisis……………………………………………………....…..18
8. Conclusiones…………………………………………………………………...27
9. Trabajo futuro y recomendaciones………………………………………..…28
10. Referencias…………………………………………………………………….28
11. Anexos………………………………………………………………………….32
8
1. INTRODUCCION
Actualmente, se estima que el vínculo entre tabaco y enfermedades cardiovasculares
supone 17,9 millones de muertes cada año. Aun así, se conoce que existe un total de 1.100
millones de fumadores adultos en el mundo, y al menos 367 millones de fumadores
pasivos [1]. Se aprecia que el humo del cigarrillo contiene más de 4.000 sustancias
químicas dañinas, tales como la nicotina, el monóxido de carbono, el alquitrán, el cianuro,
el formol y el plomo; por lo que se estima que los componentes del cigarrillo pueden
generar enfermedades cancerígenas y mortales [2]. Sin embargo, a pesar de las numerosas
pruebas acerca de los efectos negativos en la salud provocados por fumar, son cada vez
más las personas que adquieren este hábito. Se ha demostrado que dejar de fumar a
cualquier edad mejora la calidad de vida de las personas y reduce la ocurrencia de
enfermedades respiratorias, cardiovasculares y distintos tipos de cáncer [2]. Mientras
tanto, las personas que deciden dejar este hábito no logran realizarlo debido a la
dependencia generada gracias a la Nicotina presente en el cigarrillo. Cuando los niveles
de nicotina en el organismo están por debajo de los niveles de confort de un fumador,
aparecen síntomas de abstinencia; estos síntomas incluyen ansiedad, incapacidad de
concentrarse, irritabilidad, imposibilidad de descansar, necesidad urgente de un cigarrillo,
disminución del pulso, dolor de cabeza e insomnio [3]. Debido a esto, la dependencia a
la nicotina y el síndrome de abstinencia condicionan las posibilidades de éxito en el
intento de abandono de los fumadores [3]. Actualmente, se estima que el 65% de los
fumadores desean dejar de fumar y el 40% de ellos lo han intentado, pero les cuesta
conseguirlo debido a que el tabaquismo es una adicción muy fuerte [4]. El panorama
mundial indica que casi el 80% de los fumadores viven en países de ingresos bajos o
medios, donde solo 24 países, que representan el 15% de la población mundial, disponen
de servicios nacionales integrales para ayudar a los consumidores a dejar de fumar [5].
Teniendo como contexto esta problemática, la OMS ha propuesto el objetivo de rebajar
el consumo en un 30% para 2025 entre las personas de 15 años o más; no obstante, se
cree que uno de cada ocho países de la ONU alcanzará este objetivo [1]
Como solución a esta situación, se han planteado diferentes estrategias convencionales
para dejar de fumar: como los cigarrillos electrónicos, los medicamentos recetados y la
terapia sustitutiva de nicotina (TRN); y estrategias no convencionales como la
acupuntura, la hipnosis, terapia magnética y el uso de hierbas o suplementos. El principal
problema de estos métodos, a excepción del método TRN, es que no se plantea una
verdadera estrategia para reemplazar el efecto de la nicotina en el organismo a largo plazo,
lo que ocasiona la poca probabilidad de éxito. Por otro lado, la terapia sustitutiva de
nicotina sí remplaza la nicotina del cigarrillo, pero por la misma nicotina. Es por esto, que
en el presente documento se realiza el diseño de una goma de mascar con potencial
capacidad de contrarrestar los síntomas de la abstinencia gracias a que contiene como
principios activos los diferentes alcaloides (principalmente Xeronina) presentes en la
fruta Morinda citrifolia (Noni). De esta forma, se espera que el papel de la nicotina se
remplace temporalmente por estos alcaloides que no generan la adicción que sí genera la
nicotina. Adicionalmente, la formulación del producto diseñado permite que la
dosificación sea adecuada para poder cumplir con el objetivo propuesto.
9
1.1. Panorama de consumo de cigarrillo y/o tabaco a nivel institucional
Al realizar una encuesta a 60 personas fumadoras (72,6% hombre y 27,4% mujeres) en la
Universidad de los Andes se obtuvo como respuesta que aproximadamente el 80% de los
encuestados aceptan presentar cierto grado de dependencia al cigarrillo y/o tabaco, siendo
el 16,1% las personas que presentan dependencia fuerte (Figura 1).
Figura 1. Tipo de dependencia presentada por estudiantes de la universidad de los Andes, Colombia
Asimismo, se estimó que alrededor del 80% de las personas consumidoras de cigarrillo
y/o tabaco han intentado dejar fumar, de las cuales solo el 1% reporta haber dejado el
hábito de fumar de forma constante por más de 1 año. El porcentaje restante reporta haber
dejado de fumar solo por un corto plazo no superior a 2 meses, o simplemente informa
no haber podido dejar de fumar.
Figura 2. Porcentajes de éxito de personas que intentaron dejar de fumar
10
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo General
Diseñar goma de mascar con potencial uso para fumadores a base de alcaloides
provenientes del extracto de la fruta Noni (Morinda citrifolia)
2.2. Objetivos Específicos
- Obtener extracto de Noni con contenido de alcaloides a través del uso del equipo de
extracción de fluidos supercríticos, y posteriormente caracterizar cualitativamente
este extracto por medio de la realización de reacciones de precipitación con el reactivo
de Wagner, Dragendorff, y reactivo de Mayer, y del uso de equipos del laboratorio
como el NIR y el refractómetro.
- Diseñar goma de mascar con el extracto del Noni que cumpla con las características
físicas de otras gomas ya presentes en el mercado y con la normatividad
correspondiente a los requisitos generales de productos de Confitería.
11
3. ESTADO DEL ARTE
3.1. Noni (Morinda citrifolia): Noni es el nombre Hawaiano que recibe la fruta de
Morinda citrifolia L. (Rubiaceae). Este fruto es originario de la región
comprendida desde el sureste asiático hasta Australia donde actualmente se
presentan cultivos en Polinesia, India, el Caribe, México, América Central y la
parte sur de América del Sur [6]. El Noni es un árbol de 2 a 4 metros de altura,
cuyas hojas son anchas y elípticas de aproximadamente 5-17 cm de largo y de 10
a 40 cm de ancho. El fruto de Noni posee una forma ovalada (3-10 cm largo, 3-6
cm de ancho), y su color varía de verde a amarillo dependiendo del grado de
maduración de este; este fruto puede obtener un color casi blanco al momento de
su recolección, cuando su grado de maduración es el máximo [7]. La cáscara del
fruto se encuentra cubierta de pequeñas protuberancias, cada una de las cuales
contiene una semilla.
Figura 3. Estados de maduración de la fruta del Noni
Aproximadamente 200 compuestos fitoquímicos se han identificado en la
planta del Noni, de los cuales más de 120 constituyentes tienen propiedades
nutraceúticas con actividad biológica probada [7].
3.2. Xeronina: la Xeronina es un alcaloide pequeño patentado por el Dr Ralph
Heinicke (US4543212), y es uno de los componentes activos de la fruta del Noni,
al cual se le atribuye la capacidad de modificar la estructura molecular de ciertas
proteínas inactivas mediante el plegamiento adecuado a la enzima activa [8]. La
naturaleza alcaloide de la Xeronina está demostrada por el método de aislamiento
y purificación utilizado para el material, también por sus cambios en el espectro
UV cuando se calienta, por su comportamiento en un instrumento de análisis de
espectro de masas, y por sus reacciones químicas. Además, su olor es muy similar
a otros alcaloides [9]. Debido a que las demostraciones llevadas a cabo en la
patente anteriormente mencionada mostraron que el ingrediente activo en muchas
de las enzimas farmacológicamente activas y en muchas otras drogas es este
alcaloide llamado Xeronina, y sabiendo adicionalmente que este alcaloide se
puede recuperar de fuentes animales, vegetales y bacterianas, se indica que la
Xeronina es un regulador metabólico crítico [9]. Por lo tanto, se predice que la
Xeronina es un antídoto eficaz contra la intoxicación y la adicción a otros
alcaloides [9].
12
Figura 4. Estructura hipotética de la Xeronina [8]
3.3. TRN: La Terapia de Reemplazo de Nicotina es una manera de suministrarle
nicotina al organismo por vías alternas al cigarrillo para contrarrestar los efectos
del síndrome de abstinencia en el fumador [10]. Debido a las formas de
suministrar la nicotina, se estima que todas las presentaciones comercialmente
disponibles de las TRN´s (goma de mascar, parche transdemico, aerosol nasal,
inhalador y tabletas sublinguales/lozenges) ayudan a dejar de fumar ya que esta
terapia aumenta la tasa de cesación en un 50% a 70% [11]. Adicionalmente, un
estudio llevado a cabo por investigadores de la Universidad de Birmingham
(Reino Unido) y publicado en la edición digital de la revista British Medical
Journal sugiere que la terapia de reemplazo de la nicotina podría duplicar el éxito
entre aquellos fumadores que no quieren dejar el tabaco repentinamente [12]. La
efectividad reportada para la TRN se basa en que entre sus principales
mecanismos de acción se encuentra la reducción de efectos reforzantes y la
producción de ciertos efectos previamente buscados en los cigarrillos (relajación,
facilitación del enfrentamiento de situaciones estresantes, entre otros) [13].
3.3.1. Goma de mascar: es también conocida como “chicle de nicotina”, y
corresponde al método de TRN más estudiado y ampliamente usado desde los
años 80s. La absorción de la nicotina de esta TRN se hace a través de la mucosa
bucal. Actualmente en EEUU está disponible en diversos sabores (menta,
naranja y frutal) y en formulaciones de 2 y 4 mg para que la persona fumadora
pueda escoger la cantidad de nicotina más adecuada en función de la cantidad
de cigarrillos que fuma por día [13].
4. MATERIALES Y METODOS
4.1. Preparación inicial del Noni
Para iniciar la metodología experimental, se requirió obtener 3 kg de fruta madura de
Noni, los cuales fueron suministrados por la empresa “Mi plazita express SAS”. Esta fruta
fue lavada para remover su suciedad, y posteriormente su cascara fue retirada haciendo
uso de un cuchillo de sierra para facilitar el proceso.
4.2. Deshidratación del Noni
Una vez retirada la cascara del Noni, se cortó la fruta en rebanadas de 1 cm de grosor.
Estas rebanadas se mantuvieron refrigeradas durante 24 horas a una temperatura de -18
°C. Después de cumplir el tiempo estimado de refrigeración, la fruta fue retirada del
13
congelador y se colocaron las rebanadas en bandejas de metal, de modo que estas no
quedaran superpuestas una en la otra para agilizar la deshidratación. Para deshidratar el
Noni por el método de liofilización (secado por congelamiento o sublimación), las
bandejas fueron puestas en la cámara de gas del liofilizador (modelo FreeZone 6 Liter
Benchtop Freeze Dry System) durante un periodo de 48 horas hasta retirar la mayor
cantidad de humedad de la fruta. Se pesó el total de fruta al ingreso y salida del liofilizador
por medio de una balanza analítica
4.3. Molienda y tamizaje
Para realizar la posterior extracción de alcaloides del Noni es necesario tener un
determinado tamaño de partícula. Es por esto, que se usó un molino de cuchillas (modelo
PULVERISETTE 19) para triturar la fruta liofilizada, donde la alimentación al molino
fue de tipo “batchwise” para evitar la sobrecarga del equipo. El molino trabajó con un
tamiz de 1 mm de perforación trapezoidal con una velocidad del rotor de 1000 rpm.
Después, se realizó el tamizaje del producto de la molienda haciendo uso de la tamizadora
eléctrica REF PS 35. El tamaño de tamiz utilizado fue de 850 𝜇𝑚, y el tiempo de tamizaje
fue de 5 minutos.
4.4. Extracción de alcaloides de la fruta
La extracción de los alcaloides se realizó por medio del extractor de fluidos supercríticos
MV-10 ASFE. Para realizar la respectiva extracción se utilizó un flujo de 𝐶𝑂2 de 2
ml/min, y un flujo de 0,1 ml/min de Etanol como co-solvente. Las condiciones de
operación de cada prueba fueron las ilustradas en la Tabla 1 donde cada extracción se
realizó con su correspondiente replica
Tabla 1. Condiciones de operación para cada prueba de extracción de alcaloides
4.5. Caracterización del extracto
Por medio de la elaboración de reacciones de precipitación como la de Dragendorff,
Mayer y Wagner fue posible la caracterización cualitativa del extracto del Noni.
Adicionalmente, se hizo uso del Espectrofotómetro de Infrarrojo Cercano (NIR) para
caracterizar cualitativa y cuantitativamente la muestra liquida. Los diferentes reactivos
fueron realizados de la siguiente forma:
4.5.1. Reactivo de Mayer
14
En un matraz Erlenmeyer de 125 ml, se disolvió 1,36 g de cloruro mercúrico con 60 ml
de agua. En otro matraz de la misma capacidad, se disolvió en agua 5 g de yoduro de
potasio. Se mezclaron las soluciones y se aforó a 100 ml con agua destilada. El reactivo
preparado se agregó a la solución de la muestra acidulada con ácido clorhídrico.
4.5.2. Reactivo de Dragendorff
En un matraz Erlenmeyer de 125 ml se disolvió 8 g de nitrato de bismuto pentahidratado
con 20 ml de ácido nítrico al 30%. En otro matraz se colocó 27,2 g de yoduro de potasio
con 50 ml de agua. Se mezclaron las dos soluciones y se dejó en reposo la mezcla durante
24 horas. Se decantó la solución y se aforó con agua hasta 100 ml.
4.5.3. Reactivo de Wagner
En un matraz volumétrico de 100 ml, se disolvió 1,27 g de yodo (sublimado) y 2 gotas de
yoduro de potasio en 20 ml de agua. Se aforó la solución con agua destilada hasta 100 ml.
Cada reactivo se agregó a las muestras de extracto de Noni, y se esperó la aparición del
precipitado correspondiente.
4.5.4. Espectrofotómetro de infrarrojo cercano (NIR)
La muestra del extracto de Noni se sometió a pruebas en el espectrofotómetro de
infrarrojo cercano donde se midió la absorbancia de los diferentes constituyentes de la
muestra, y se obtuvo una gráfica con dichos valores. Los valores obtenidos se compararon
con la teoría reportada para los alcaloides.
4.5.5. Medición de pH
Se realizó la medición del pH del producto por medio del potenciómetro.
4.5.6. Medición de grados Brix
Los grados Brix del producto se midieron a través del refractómetro. Para iniciar la
medición fue necesaria la calibración del equipo donde se tomó la medición de agua
desionizada como 0° brix.
4.6. Diseño del producto: goma de mascar
4.6.1. Formulación
Para la formulación del producto se determinó que la goma de mascar tendría los
siguientes componentes: goma arábiga, glucosa liquida, glicerina, colorante (rojo),
saborizante (Cereza), fragancia (Chicle), extracto de Noni y azúcar molida
Posteriormente, el proceso de mezclado de los componentes se llevó a cabo de la siguiente
forma: en una plancha de calentamiento se colocó un beaker de 250 ml con 150 ml de
agua a una temperatura de 200°C. Paralelamente, en una balanza se pesó la cantidad
correspondiente de goma arábiga en un beaker de 50 ml. Esta cantidad de base de goma
se introdujo en el beaker de 250 ml y se dejó calentar a baño maría. Después, se pesó la
cantidad correspondiente de glucosa liquida y se realizó la mezcla de esta con la goma
arábiga. Asimismo, se agregaron a esta mezcla con ayuda de una pipeta Pasteur plástica
1 gota (aproximadamente 1 mg) de colorante, 1 gota de saborizante, 1 gota de fragancia
y 2 mg del extracto de Noni, en el respectivo orden indicado. Ahora bien, después de
15
mezclar los componentes en un baño maría hasta obtener una disolución homogénea, se
agregó paulatinamente a la mezcla azúcar previamente molida en una licuadora durante
2 minutos. En la tabla 2 se muestran las diferentes formulaciones realizadas
aleatoriamente
Tabla 2. Cantidad de cada componente por cada formulación realizada
4.6.2. Pruebas de dureza y adhesividad
Estas pruebas se realizaron con ayuda del texturometro TA.HDplusC. Se programó en la
categoría de Confectionary debido a que el producto que se va a medir es un chicle. A
cada formulación se le tomaron los datos de dureza y adhesividad, y estos se compararon
con una muestra control a la cual también se le midieron estas propiedades. La muestra
control correspondió a un chicle Trident tropicalmix sin azúcar.
5. DISEÑO DE EXPERIMENTOS
5.1. Diseño factorial 𝟐𝟒
5.1.1. Planteamiento del problema
Para determinar de una forma sistemática el efecto de cada uno de los compuestos sobre
las variables respuesta (dureza y adhesividad), y de esta forma escoger la formulación
adecuada del producto, se realizó un diseño de experimentos factorial 24 .
5.1.2. Factores y dominio experimental
Los factores escogidos a evaluar se definieron a dos niveles (-) y (+) como se muestra en
la tabla 3. El dominio experimental de un factor continuo como los elegidos anteriormente
se expresaron con notación codificada con un valor mínimo de -1 y un valor máximo de
+1.
Tabla 3. Determinación de los niveles (+) y (-) para cada factor
5.1.3. Matriz de experimentos: el diseño factorial completo 𝟐𝟒
16
Una vez realizada la determinación de los niveles de los factores, se realizó la codificación
de la matriz completa de experimentos como se muestra en la tabla 4.
Tabla 4. Codificación de los factores en los niveles (+) y (-) para cada formulación
5.2. Diseño “Mezcla”
Para realizar este diseño, se escogieron los compuestos cuyo efecto se iba a observar en
las variables respuestas. Como este diseño trabaja con composiciones, los gramos de cada
componente se dividieron sobre el peso total del chicle final y se determinaron sus
respectivas composiciones de la siguiente manera:
Tabla 5. Composición de cada formulación
Una vez se ingresaron estas composiciones a Minitab, se escogió un tipo de diseño
centroide simplex 2-10 componentes. Como componentes se definieron la goma de
mascar, glucosa liquida, glicerina y la azúcar molida. Igualmente, como respuestas se
escogieron la dureza y la adhesividad. Para ver el efecto de cada componente se realizó
las gráficas de rastreo de respuesta de Cox tanto para la adhesividad como para la dureza.
6. INFORMACION DEL PRODUCTO DISEÑADO
6.1. Ficha técnica Tabla 6. ficha técnica del producto diseñado
Nombre del producto: Fenonix
Descripción Goma de mascar (3,5 𝑐𝑚 × 2 𝑐𝑚 ×1 𝑐𝑚) de 3 gramos con contenido en
alcaloides con potencial uso para
fumadores
País de fabricación Colombia
Composición Goma arábiga: 10,94%
Glucosa Liquida: 23,10%
Glicerina: 0 %
Extracto de Noni: 21,89 %
Colorante: 0,011%
Fragancia: 0,011%
17
Saborizante: 0,011%
Azúcar molida: 44,02 %
Especificaciones organolépticas Apariencia Goma solida
masticable
rectangular de
color rojo
Sabor Frutos rojos
Olor Fragancia a chicle y frutos rojos
Alérgenos Ninguno
Datos nutricionales Cantidad por
unidad
%Valor diario
Grasa total (0 g) 0%
Sodio (0 mg) 0%
Carbohidratos
totales (6,12 g)
3,06%
Azucares (6,12 g)
Proteína (0 g)
Vía de administración Exclusivamente por vía oral
Condiciones de almacenaje y
consumo
Almacenar en un lugar seco, fresco,
libre de plagas y con correcta
ventilación. Consumo preferente antes
de 90 días después de la fecha de
empaquetado.
Vida útil del producto El producto tiene una duración de 12
meses a partir de la fecha de
elaboración indicada en el envase.
Tipo de empaque Caja rectangular de papel plegado con
interior recubierto de hoja metálica de
Aluminio
Embalaje y distribución En envases de polipropileno de 20 kg.
Uso previsto Indicado para personas fumadores de
cigarrillo. No apto para personas con
alergias o intolerancia a algún
componente de esta goma de mascar.
6.2. Presentaciones comerciales
El producto diseñado se encuentra en 2 presentaciones: presentación comercial de
2 unidades y una presentación de 20 unidades como se muestra en la figura 5.
18
Figura 5. Presentación comercial de 2 y 20 unidades
7. RESULTADOS Y ANALISIS
7.1. Deshidratación del Noni
El método de deshidratación utilizado fue la liofilización ya que este no usa altas
temperaturas para realizar el secado; esta característica es útil en este caso debido a que
posteriormente se debía realizar la extracción de alcaloides, y como estos componentes
son altamente volátiles y termo-sensibles, al aplicar altas temperaturas con otros métodos
de secado como el secado por horno o en una termobalanza, se corre el riesgo de la perdida
de alcaloide durante este proceso. Adicionalmente, se debe destacar que las principales
aplicaciones de la Liofilización se encuentran en el diseño de productos de alto valor
añadido ya que evita la desnaturalización de los componentes activos del producto a secar
y preserva adecuadamente las células, enzimas, frutas, etc; y a diferencia de otros métodos
de secado que utilizan altas temperaturas, la textura, el aspecto, el sabor y el aroma no se
pierden, por el contrario se intensifican y se mantienen intactas las características
nutricionales debido a que las temperaturas bajas que se emplean reducen al mínimo las
reacciones de degradación que casi siempre ocurren en los procesos comunes de secado [14].
Sin embargo, este método es más costoso que otros ya que este presenta un alto coste
energético y un elevado tiempo de proceso. Como se mencionó en la metodología, se
requirió de un total de 48 horas para retirar la mayor cantidad de agua presente en la fruta.
Al medir el peso de la muestra antes y después del secado se logró verificar que se retiró
un porcentaje total del 90% de humedad de la fruta. Para verificar el porcentaje de
humedad aun presente en la fruta, se utilizó la termobalanza y se comprobó que esta tenía
un porcentaje igual a aproximadamente 5%. Como se reporta en la literatura, el Noni tiene
una humedad de 91,8%, lo cual indica que la fruta con la que se trabajó en este estudio
estaba en un estado de maduración más avanzado que con la fruta que se trabajó en el
estudio de la literatura [15].
7.2. Extracción de alcaloides
Como método de extracción, se hizo uso la extracción con fluidos supercríticos, haciendo
uso de dióxido de carbono (𝐶𝑂2) como disolvente. Este método se eligió ya que ha sido
comprobado que este gas inocuo (𝐶𝑂2) es un potente disolvente en condiciones de
presión y temperaturas superiores a su punto crítico [16]. Adicionalmente, se debe
19
destacar que este método es más limpio debido a que el dióxido de carbono es una
sustancia no inflamable, no corrosiva, no tóxica y no cancerígena, por lo que es ideal la
aplicación de este en la industria alimenticia, y además presenta una fácil separación de
la matriz; y con respecto a la parte ambiental, este no presenta generación de residuos en
su utilización como si lo hacen otros solventes orgánicos en la extracción liquido-liquido.
Finalmente, gracias a todas estas características, el método de extracción con fluidos
súper críticos es un proceso de extracción más rápido, eficiente y selectivo.
Antes de determinar un co-solvente para la extracción de los alcaloides del Noni, se
realizaron las correspondientes extracciones sin el uso de un co-solvente. Como resultado,
no se obtuvo ningún extracto a ninguna de las condiciones de operación. Esto se debe a
que aún siendo el solvente más usado en la industria alimenticia, el 𝐶𝑂2 es apolar por lo
que se limita su acción de solvente con sustancias polares; al igual que muchas sustancias,
el dióxido de carbono puede ser polarizado variando la presión y la temperatura, sin
embargo se necesitaría una presión muy alta (de aproximadamente 2700 bar) para lograr
este objetivo [17] [18]. Para evitar el uso de presiones extremadamente altas, se hace uso
de pequeñas cantidades (<10% del solvente) de las sustancias denominadas
modificadores (solventes polares que al añadirse al 𝐶𝑂2 producen una gran variación en
la polaridad de este) [18]. Debido a lo anterior, se decidió hacer uso de un co-solvente.
Como es de conocimiento general, no existen solventes universales, pero hay ciertas
sustancias que se acercan a esta universalidad; a parte del agua, los solventes más
utilizados en la industria son el Etanol, el Dioxano y la Acetona. Debido a que la
extracción se destinara posteriormente a formar parte de la formulación de un producto
comestible, se hace uso del Etanol ya que la Acetona y el Dioxano son solventes no aptos
para el consumo humano debido a su alta toxicidad. Es preciso mencionar que el Etanol
es considerado un modificador compuesto GRAS (Generally Recognized As Safe) [17].
Se utilizó un flujo de co-solvente de 0,1 ml/min, ya que esta cantidad es menor al 10%
del 𝐶𝑂2 definido para la extracción. En la tabla 7, se puede observar los resultados de la
extracción a diferentes condiciones siendo la presión y la temperatura las variables del
proceso.
Tabla 7. Cantidad de extracto obtenido a diferentes condiciones de operación
Se logró observar que haciendo uso un flujo de 𝐶𝑂2 de 2ml/min como solvente, se obtuvo
un extracto de 4 ml en promedio en la prueba 7, cuyas condiciones de operación serían
las óptimas de extracción ya que a una temperatura de 40°C y una presión de 300 bar se
obtuvo la mayor cantidad de extracto. Después de extraer los alcaloides de la fruta del
Noni liofilizado, se identificó que la muestra solida ya no presentaba ningún olor mientras
20
que el extracto sí. De esto se comprobó que las sustancias responsables del olor
característico de la fruta del Noni son los alcaloides.
Con respecto a las pruebas 1,2,3 se puede decir que no se obtuvo ningún extracto ya que
la presión trabajada no favoreció esto. Por otro lado, en las pruebas 4, 5 y 6, se obtuvo
menos de 0,5 mililitros de un líquido amarillo aceitoso (figuras 17, 18 y 19 del anexo 2),
el cual no se tomó como extracto de alcaloides debido a su apariencia. Gracias a que los
fluidos supercríticos como el 𝐶𝑂2 tienen la capacidad de adoptar un amplio rango de
densidades, por encima de las condiciones críticas, se presentan grandes cambios en la
densidad al realizar mínimos cambios en la presión y la temperatura lo cual explica la
razón por la cual se obtienen diferentes cantidades de extracto a diferentes condiciones:
al haber un cambio de densidad, el solvente y el co-solvente no podrán disolver igual a
diferentes densidades.
En este punto conviene distinguir que, aunque en la prueba 7 se obtuvo una cantidad
significativa de extracto considerando la cantidad obtenida en los otros extractos, se
esperaba obtener un total de 6 ml y no 4 ml en promedio. Esto, debido a que se suministró
un flujo de 0,1 ml/min de Etanol durante 60 minutos. Adicionalmente, se consideró
observar el efecto del cambio en los parámetros de flujo tanto del solvente como del co-
solvente a las condiciones de operación donde de obtuvo la mayor cantidad de extracto,
así como se indica en la tabla 8:
Tabla 8. Cantidad de extracto obtenido a diferentes flujos de solvente y co-solvente
Al observar la tabla 8, se puede analizar que al duplicar el flujo de solvente (𝐶𝑂2) no se
obtuvo el doble de extracto que cuando se trabajó con un flujo de 2 ml/min; por el
contrario, el extracto solo aumento en 0,5 ml con respecto a la prueba 7 (figura 20 del
anexo 2). Con respecto a duplicar el flujo del co-solvente (Etanol), se observó que se
obtuvo 0,5 ml de aceite y no de alcaloides, ya que el extracto fue de apariencia aceitosa y
de color amarillo (figura 21 del anexo 2). La causa probable de la no obtención de
alcaloides en la prueba 11 se puede atribuir a que al aumentar el co-solvente y no variar
el flujo de 𝐶𝑂2, no se está cumpliendo con la proporción de que el co-solvente sea
estrictamente menor al 10% del solvente.
7.3. Caracterización del extracto
El extracto obtenido en las pruebas 7, 8, 9 y 10, fue un líquido incoloro con olor
característico del Noni, características que coinciden con las mencionadas en la literatura.
Después de transcurrido los 60 minutos de extracción, al realizar la caracterización del
extracto obtenido en la prueba 7, se observó que al agregar 1 ml de cada reactivo a su
correspondiente muestra de extracto no se obtuvo ningún precipitado. Sin embargo, al
agregar 2 ml de cada reactivo se comenzó a observar precipitado blanco en la prueba de
Mayer y un pequeño precipitado café en la prueba de Wagner mientras que en el reactivo
de Dragendorff se obtuvo partículas en suspensión y no un precipitado como se muestra
en la figura 23 del anexo 2. Para el extracto de la prueba 10, al contrario de la prueba 7,
21
se obtuvieron resultados más claros ya que se obtuvieron precipitados más definidos para
la prueba de Wagner y de Dragendorff (de color café oscuro y naranja respectivamente)
(figura 24 y 25 del anexo 2); por el contrario, en la muestra que contenía reactivo de
Mayer no se observó precipitado. No obstante, al transcurrir un tiempo de 15 minutos, se
observó que en la solución se encontraban pequeñas partículas blancas en suspensión
(figura 26 del anexo 2). De acuerdo con estos resultados, es preciso mencionar que estos
precipitados fue posible obtenerlos debido a que los alcaloides presentes en el extracto
hicieron parte de reacciones de precipitación frente a iones complejos generalmente
inorgánicos como el ioduro mercúrico-potásico (reactivo de Mayer), ioduro de potasio y
bismuto (reactivo de Dragendorff) y trioyoduro de potasio (reactivo de Wagner).
Cabe añadir que llevaron a cabo tres reacciones de caracterización por precipitación
debido a que el proceso de detección de los alcaloides mediante estas reacciones de
precipitación puede dar falsos positivos y falsos negativos, por lo que conviene realizar
varias reacciones de detección para confirmar los resultados.
Ahora bien, debido a que la solubilidad de los alcaloides depende del pH del medio en el
que están, ya que las variaciones de este determinan si el nitrógeno básico se encuentra
protonado [19], es posible afirmar que los alcaloides de la extracción se encuentran en
forma protonada ya que el pH de la solución de la prueba 7 fue de 4,4, lo cual indica que
es una solución acida. Asimismo, se comprueba esta forma en la que se encuentran estos
alcaloides (protonada o en forma libre-no salina) ya que la forma protonada es soluble en
mezclas hidroalcohólicas. Para las pruebas 8 y 9 se obtuvieron soluciones con un pH de
5,2 y 5,7 respectivamente, ya que se tenía menos alcaloides en forma protonada por lo
que la solución tiende a ser más básica, a diferencia de la solución de la prueba 10 donde
se obtuvo un pH de 4,1 debido a que esta solución tenía una mayor cantidad de alcaloides
como se comprobó en las reacciones de precipitación.
Por medio del uso del refractómetro, también fue posible realizar la medición de los
grados Brix de la prueba 7 y prueba 10 donde se obtuvo que esta primera tiene un
porcentaje igual a 20,9% mientras que esta última tiene un porcentaje de 23,2%. Teniendo
en cuenta que los grados Brix son el porcentaje de sólidos solubles presentes en alguna
sustancia, los grados obtenidos anteriormente significan que se tienen 20,9 g de solido
disuelto (alcaloides) por cada 100g de disolución total. Para el caso de la muestra 10, se
observa que habría 23,2 g de solido disuelto (alcaloides) por cada 100g de disolución.
Como era de esperar, se obtuvo una mayor cantidad de alcaloides disueltos en la muestra
del extracto 10.
Asimismo, haciendo uso del NIR (Espectrofotometro de infrarojo cercano) se obtuvo el
siguiente espectro (figura 6 y 7) para la muestra de la prueba 7 y 10:
22
Figura 6. Espectro del NIR para la muestra 7
Figura 7. Espectro del NIR para la muestra 10
En las figuras 6 y 7, es posible resaltar que ambas presentan espectros similares; esto tiene
sentido ya que ambos extractos se llevaron a cabo a las mismas condiciones de operación
(presión de 300 bar y temperatura de 40°C). Sin embargo, se observa que el espectro de
la muestra 10 presenta absorbancias de mayor valor; esto se debe a que a esta muestra se
le aplico mayor solvente (4 ml/min) de lo cual se obtuvo una mayor cantidad de
alcaloides. Asimismo, se debe mencionar que en la longitud de onda de 2500
(aproximadamente) se observa el pico más alto de ambos espectros. Como se ilustra en
la tabla 9, los grupos funcionales presentes en el extracto del Noni son el 𝑅𝐻𝑂 y el 𝑅𝑁𝐻2
ya que a una longitud de onda de aproximadamente 1400 nm se visualizó un pico en el
espectro. Adicionalmente, se pueden encontrar los grupos 𝐶𝐻2 y 𝐶𝐻3 en gran cantidad,
ya que a una longitud de 2400 y 2500 nm se obtuvieron los picos más definidos y con
mayor absorbancia.
-0,003
-0,002
-0,001
0,0
0,001
0,002
0,003
11
00
,01
15
4,0
12
08
,01
26
2,0
13
16
,01
37
0,0
14
24
,01
47
8,0
15
32
,01
58
6,0
16
40
,01
69
4,0
17
48
,01
80
2,0
18
56
,01
91
0,0
19
64
,02
01
8,0
20
72
,02
12
6,0
21
80
,02
23
4,0
22
88
,02
34
2,0
23
96
,02
45
0,0
Ab
sorb
anci
a
Longitud de onda (nm)
Espectro de la muestra 7
-0,0035
-0,0025
-0,0015
-0,0005
0,0005
0,0015
0,0025
0,0035
0,0045
0,0055
11
00
,01
15
0,0
12
00
,01
25
0,0
13
00
,01
35
0,0
14
00
,01
45
0,0
15
00
,01
55
0,0
16
00
,01
65
0,0
17
00
,01
75
0,0
18
00
,01
85
0,0
19
00
,01
95
0,0
20
00
,02
05
0,0
21
00
,02
15
0,0
22
00
,02
25
0,0
23
00
,02
35
0,0
24
00
,02
45
0,0
Ab
sorb
anci
a
Longitud de onda (nm)
Espectro de la muestra 10
23
Tabla 9. Asignación de bandas en la región NIR [20]
De acuerdo con los resultados anteriores, se puede mencionar que estos coinciden con la
estructura general de los alcaloides, ya que todos los grupos funcionales mencionados
anteriormente se encuentran en la estructura molecular de este compuesto químico.
Ahora bien, se realizó la medición del espectro de la pulpa de Noni, a la cual se realizó la
extracción de alcaloides, para distinguir los picos presentes en esta. Se determinó que en
la pulpa se cuenta una mayor absorbancia para las diferentes longitudes de onda, y se
observa un pico principal a una longitud de onda igual a 1520 nm aproximadamente. Al
comparar la figura 8 con la figura 6 y 7, se evidencia que en las dos últimas, en un gran
número de longitudes de onda, la absorbancia es igual a cero por lo que se puede
determinar que la extracción fue selectiva. Igualmente, se visualiza que a longitudes de
onda mayor a 2400 nm, el comportamiento de las tres figuras es similar (figuras 6,7 y 8).
Figura 8. Espectro del NIR para la pulpa del fruto del Noni
7.4. Diseño del producto: goma de mascar
0,0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,1
11
00
,00
11
52
,00
12
04
,00
12
56
,00
13
08
,00
13
60
,00
14
12
,00
14
64
,00
15
16
,00
15
68
,00
16
20
,00
16
72
,00
17
24
,00
17
76
,00
18
28
,00
18
80
,00
19
32
,00
19
84
,00
20
36
,00
20
88
,00
21
40
,00
21
92
,00
22
44
,00
22
96
,00
23
48
,00
24
00
,00
24
52
,00
Ab
sorb
anci
a
Longitud de onda (nm)
Espectro de la pulpa de Noni
24
Por medio del uso del texturómetro, se realizó la medición de la dureza y de la adhesividad
de la goma de mascar diseñada para las diferentes formulaciones, y se obtuvieron los
resultados obtenidos en la tabla 10:
Tabla 10. Valores de dureza y adhesividad obtenidos para cada formulación
Debido a que se tiene como objetivo obtener una goma con características similares a
otras gomas ya presentes en el mercado, se buscó una formulación en donde se obtuvieran
valores de dureza y adhesividad similares a 170 𝑁 y -24 𝑁/𝑚𝑚2 ya que estos son los
valores de la goma de mascar Trident (goma de referencia). Como se puede observar, la
formulación 9 fue en la que se obtuvieron valores de dureza y adhesividad más cercanos
a los valores de referencia; es por esto, que esta formulación fue escogida como la
formulación adecuada. La diferencia de valores de fuerza y adhesividad pueden derivar
del hecho de que la goma de mascar de referencia presenta un menor contenido de azúcar
que la formulación realizada. Con respecto al saborizante usado en la formulación, se
puede decir que se escogió saborizante de cereza debido a que entre los sabores frutales
el de cereza es uno de los preferidos en la confitería moderna. Además, se usó colorante
rojo ya que en la industria alimenticia, los colores rojos y rosas están entre los preferidos
de los consumidores de golosinas en todo el mundo [21].
Cumpliendo con la reglamentación del Invima, el agua utilizada en el proceso de
fabricación y limpieza fue agua potable desde los puntos de vista físico, químico y
microbiológico como lo indica la reglamentación vigente en Colombia sobre agua potable
de consumo público [22]. Adicionalmente, las materias primas utilizadas en la
formulación son adecuadas y están autorizadas para su uso en gomas de mascar ya que
no están alteradas, adulteradas o contaminadas [22]. Gracias a lo anterior, el producto
final es un producto en perfectas condiciones de consumo. Además, según las normas
Icontec, en la producción de la goma de mascar se puede usar cualquier base de goma que
sea un producto no nutritivo conformado por la mezcla de ingredientes tales como resinas,
cauchos de origen natural o sintético, ceras, grasas, rellenos (talco, carbonatos),
emulsificantes y aditivos, lo cual se cumple al usar goma arábiga ya que esta es un
emulsionante natural [23]. También se establece que en la fabricación de gomas de
mascar se permiten ingredientes como azucares, almidones modificados, goma base,
glucosa y los demás permitidos por la autoridad sanitaria competente; y al verificar este
25
dato con la formulación realizada, todos los componentes se encuentran aprobados [23].
Con respecto a los aditivos, los saborizantes y colorantes artificiales también están
permitidos por esta norma. Por último, se menciona que las gomas de mascar pueden
tener el color, sabor y olor de su designación y los debe conservar desde el
almacenamiento hasta su consumo [23]; esto se cumple ya que la goma diseñada no
perdió su olor ni color después de un periodo superior a 1 mes.
Es preciso aclarar que, a parte de estos parámetros, no hay mucha regulación por parte
del Invima con respecto a productos de confitería como las gomas de mascar.
Asimismo, se puede observar que al realizar una prueba en el NIR de la goma base y de
la diseñada (figura 9), se verifica que el espectro observado de la goma diseñada es similar
al espectro de la goma comercial. Sin embargo, la diferencia radica principalmente en que
la absorbancia del producto diseñado es mayor en todas las longitudes de onda. Se
presume que esto es el resultado de que la goma comercial tiene un color más claro y un
menor contenido de azúcar.
Figura 9. Espectro de goma de mascar comercial y goma diseñada
7.5. Diseño de experimentos
7.5.1. Diseño factorial 𝟐𝟒
Al realizar el diseño de experimentos factorial 24, se obtuvo un análisis de varianza con
un modelo con 5 grados de libertad. Asimismo, se logró observar que según los p-value
de los factores analizados (goma arábiga: 0,259, glucosa: 0,289, glicerina: 0,138, azúcar:
0,878) mostraron que estos no son estadísticamente significativos en las variables
respuesta ya que los valores de p son mayores al valor de la significancia (0,05). Esto
quiere decir que los compuestos: goma arábiga, glucosa, glicerina y azúcar, no afectan en
la dureza y adhesividad del producto final, por lo que cualquier combinación de estos
compuestos no causarían mayor impacto en estas variables. Al revisar el ajuste del
modelo utilizado con el caso de estudio, se observó que este presenta un R cuadrado de
41,44%; esto indica que el modelo escogido en este diseño de experimentos no se ajusta
adecuadamente a los datos experimentales, lo cual causaría el resultado de la no
significancia de ninguno de los compuestos sobre las variables respuesta.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
11
00
,01
15
2,0
12
04
,0
12
56
,01
30
8,0
13
60
,01
41
2,0
14
64
,01
51
6,0
15
68
,01
62
0,0
16
72
,01
72
4,0
17
76
,01
82
8,0
18
80
,01
93
2,0
19
84
,02
03
6,0
20
88
,02
14
0,0
21
92
,0
22
44
,0
22
96
,02
34
8,0
24
00
,0
24
52
,0
Ab
sorb
anci
a
Longitud de onda (nm)
Espectro de goma de mascar con extracto vs goma comercial
Chicle con extracto de Noni Chicle comercial
26
7.5.2. Diseño experimental “Mezcla”
Al realizar el diseño de experimentos “Mezcla” fue posible ver que el R cuadrado del
modelo obtenido fue de 88,46% por lo que se analizó que el modelo escogido sí se ajusta
adecuadamente a los valores tomados. Sin embargo, al igual que en el modelo anterior,
se obtuvo en el análisis de varianza que los componentes no eran estadísticamente
significativos ya que los p-values de los componentes fueron mayores a la significancia.
Debido a esto, se atribuyó que los cambios en la textura de la goma de mascar se deben a
factores externos como la temperatura de todo el proceso y a la humedad del ambiente
donde se lleva a cabo este. Esto debido a que se requieren altas temperaturas para fundir
la base, y para poderla laminar y recubrir, se necesita disminuir esta variable, por lo que
si no es controlada la temperatura estos cambios abruptos podrían dañar la textura,
consistencia y elasticidad del producto final. Es preciso mencionar que la temperatura se
controló durante el proceso de mezclado de los componentes; sin embargo, no se realizó
control después de realizado el mezclado, y no se hizo el correcto enfriamiento de la goma
de marcar ya que esta se dejó enfriar solo a temperatura ambiente. Por último, cabe señalar
que las mediciones de dureza y adhesividad se realizaron indiscriminadamente sin tener
en cuenta el tiempo de enfriamiento de cada goma. Aunque la diferencia entre los tiempos
de enfriamiento fue menor a 10 minutos, se pudieron producir variaciones en las variables
de respuesta debido a este factor.
En las figuras 10 y 11, se pueden observar las gráficas de rastreo de respuesta Cox, las
cuales se utilizan para verificar el efecto de cada componente sobre las variables de
respuesta, debido a que las curvas de las trazas muestran el efecto que tiene el cambio del
componente correspondiente a lo largo de una línea imaginaria (dirección) que conecta la
mezcla de referencia a un vértice [24]; estas gráficas de trazas de respuesta son
especialmente útiles cuando existen más de tres componentes en la mezcla el cual es el
caso de este estudio.
Aunque no tienen un efecto estadísticamente significativo, los cuatro componentes
expuestos en las siguientes figuras (figuras 10 y 11), se alcanza a analizar que estos
componentes poseen cierto efecto en las variables de respuesta. En el caso de la glucosa
liquida, se puede ver que al aumentar la cantidad de este componente disminuye la dureza
y aumenta la adhesividad del producto final. Por el contrario, al aumentar la cantidad de
glicerina en el producto diseñado se produce un aumento en la dureza de este, mientras
que se produce una disminución en la adhesividad. Con respecto a la goma arábiga, se
ilustra que hay un mínimo aumento en la dureza cuando la cantidad de este componente
aumenta, a diferencia del efecto de este componente en la adhesividad el cual si es un
aumento significativo cuando aumenta la composición de este en la formulación.
Finalmente, la azúcar molida aumenta la dureza de la goma mientras que disminuye la
adhesividad de esta.
27
Figura 10 y 11. Efecto de la cantidad de goma arábiga, glucosa liquida, glicerina y azúcar molida
sobre la dureza y adhesividad del producto
7.6. Goma de mascar con potencial uso para fumadores
En este estudio se definió que la goma de mascar diseñada tiene como población objetivo
a personas fumadoras ya que este producto presenta un significativo contenido de
alcaloides. Como se reporta en la literatura, existen aproximadamente 10 alcaloides
presentes en el Noni de los cuales solo se han identificado algunos (Xeronina, Morindina
y Morindadiol). Asimismo, de acuerdo a un reporte realizado por el medico Neil
Sólomon, médico Ph.D, se enunció que el doctor William McPhilamy Ph.D, especialista
certificado en adicciones y nutricionista licenciado, ha reportado éxito al usar jugo de
Noni para ayudar al tratamiento de adicciones a heroína, cocaína, marihuana, nicotina,
alcohol, drogas de prescripción y cafeína [26].
Ahora bien, en la figura 9 se pudo verificar que la única diferencia en el espectro de la
goma diseñada con respecto a la comercial se observó a una longitud de onda entre 2400
a 2500 aproximadamente; y al comparar el comportamiento a esta longitud de onda con
el de la figura 9 con las figuras 6 y 7, se logra ver que el comportamiento es igual en
ambos casos por lo que se comprueba que el producto diseñado presenta efectivamente
un contenido de alcaloides que puede ser utilizado para contrarrestar los efectos
provocados por la falta de Nicotina en el sistema de una persona que se encuentra en el
proceso de dejar de fumar.
8. CONCLUSIONES
- A partir del estudio realizado, se puede concluir que las condiciones de temperatura
y presión óptimas para realizar la extracción de alcaloides son 40°C y 300 bar
respectivamente, ya que en estas condiciones se obtuvo la mayor cantidad de extracto
(4 ml).
- Es necesaria la utilización de un co-solvente (preferiblemente Etanol en la industria
alimenticia) para la extracción de alcaloides del Noni.
- A presiones menores de 300 bar, no se lleva a cabo la extracción de alcaloides.
- A medida que se aumenta la temperatura del proceso de extracción, disminuye la
cantidad de extracto de alcaloides obtenido.
28
- Al aumentar el flujo de solvente 𝐶𝑂2 se obtiene una mayor cantidad de alcaloides en
el extracto (4,5 ml), sin embargo, el aumento de volumen del extracto no es
directamente proporcional con el aumento de solvente.
- Con el aumento del co-solvente no se obtiene extracción de alcaloides, sino que se
obtiene aceite del Noni.
- Los reactivos de Mayer, Dragendorff y Wagner son métodos funcionales para la
caracterización de alcaloides presente en una muestra.
- El diseño de experimentos adecuado para observar el efecto de ciertas variables en el
diseño de la goma presentada en este documento es el diseño “Mezcla” y no un diseño
factorial.
- La cantidad de los componentes goma arábiga, glucosa liquida, glicerina, azúcar
molida en la formulación no afectan la dureza y la adhesividad del producto final; en
cambio, variables como la temperatura y humedad sí podrían tener un mayor impacto
en estas variables respuesta.
- La metodología llevada a cabo permitió que la goma diseñada presentara contenido
de alcaloides
- La goma de mascar diseñada presenta un espectro similar a la goma comercial Trident
por lo que se concluye que presentan características físicas y químicas parecidas.
- La mejor formulación escogida fue la 9 debido a que presenta valores de dureza y
adhesividad (120,2 𝑁 y -30,27 𝑁/𝑚𝑚2 respectivamente) similares a los de la goma
de referencia Trident (170 𝑁 y -24 𝑁/𝑚𝑚2)
9. TRABAJO FUTURO Y RECOMENDACIONES
Debido a cuestiones de tiempo, se limitó la caracterización de la goma de mascar a solo
sus características físicas (requisitos generales) y no se tuvieron en cuenta algunas
características químicas y microbiológicas (requisitos específicos) importantes para
determinar el apto consumo de un producto según el Invima. Estas características y sus
límites máximos de tolerancia se indican en la tabla 11:
Tabla 11. Limites máximo de tolerancia de microorganismos y metales pesados en un producto de
consumo humano [22]
Item /Característica Límite máximo de tolerancia
Microorganismos patógenos o toxinas
Recuento total de aerobios mesófilos: 1 x 10(4) col/g Recuento mohos y levaduras 3 x 10² col/g
Enterobacteriáceae totales Ausencia (0 col/g)
Residuos de metales pesados
Arsénico 0,1 ppm
Plomo 0,2 ppm
Cobre 5 pm
Adicionalmente, por este mismo problema, no se realizaron pruebas para determinar la
efectividad de la goma de mascar a corto (6 meses) y largo plazo (más de 6 meses), y el
tiempo de duración del efecto. Debido a esto, se recomienda en futuros estudios realizar
estas pruebas con grupos focales de más de 20 personas a las cuales se les debe suministrar
29
la goma de marcar con extracto de Noni, y a otros un placebo; y así monitorear los
síntomas que presenten los sujetos durante el experimento.
10. REFERENCIAS
[1] "El consumo de tabaco está cayendo, pero no lo suficientemente rápido |
ELESPECTADOR.COM", ELESPECTADOR.COM, 2018. [En línea]. Disponible:
https://www.elespectador.com/noticias/salud/el-consumo-de-tabaco-esta-cayendo-pero-
no-lo-suficientemente-rapido-articulo-791762.
[2] Anónimo. "Efectos Del Cigarrillo En El Organismo", Internet:
https://www.suteba.org.ar/efectos-del-cigarrilloen-el-organismo-6851.html. [diciembre
8, 2018]
[3] "Fases del abandono del consumo del tabaco > Pfizer.es", Pfizer.es. [En línea].
Recuperado de https://www.pfizer.es/salud/dejar_de_fumar/fase
s_abandono_consumo_tabaco.html.
[4] M. Azagra Rey, I. Yurss Arruga and C. Agudo Pascual, "El tratamiento de la
dependencia del tabaco", Navarra.es, 2001. [En línea]. Recuperado de
http://www.navarra.es/home_es/Temas/Portal+de+la+Salud/Profesionales/Documentaci
on+y+pu blicaciones/Publicaciones+tematicas/Medicame nto/BIT/Vol+9/BIT+9+3.htm.
[5] "Tabaco", Organización Mundial de la Salud, 2018. [En línea]. Recuperado de
https://www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/tobacco.
[6] Ulloa, P. Ulloa, J. Ramírez Ramírez and B. Ulloa Rangel, "El noni: propiedades, usos
y aplicaciones potenciales", Fuente.uan.edu.mx, 2019. [En línea]. Disponible en
http://fuente.uan.edu.mx/publicaciones/04-10/5.pdf.
[7] "Metabolitos secundarios del Noni (Morinda citrifo", ResearchGate, 2018. [En línea].
Disponible en
https://www.researchgate.net/publication/329625754_Capitulo_6_Metabolitos_secunda
rios_del_Noni_Morinda_citrifolia.
[8] D. Morakinyo Sanni, T. Hezekiah Fatoki and A. Clement Akinmoladun, "Xeronine
structure and function: computational comparative mastery of its mystery", SpringerLink,
2017. [Online]. Disponible en https://link.springer.com/article/10.1007/s40203-017-
0028-y.
[9] Heinicke, "United States Patent: XERONINE, A NEWALKALOID, USEFUL IN
MEDICAL, FOOD AND INDUSTRIAL FIELDS", Patentimages.storage.googleapis.com,
1983. [Online]. Available:
https://patentimages.storage.googleapis.com/37/8f/77/28985f48f74c76/US4409144.pdf.
[10] Dr. Villarán, "Terapia de Reemplazo de Nicotina: ¿Qué saber antes de
probarla?", Oncosalud, 2018. [En linea]. Available: https://blog.oncosalud.pe/terapia-de-
reemplazo-de-nicotina-todo-lo-que-necesitas-saber-antes-de-probarla.
30
[11] M. Corvalán, "Terapia de reemplazo de nicotina", Scielo, 2017. [En línea].
Disponible en https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0717-
73482017000300206.
[12] "Terapia de reemplazo de la nicotina - Noticias médicas - IntraMed", Intramed.net,
2009. [En línea]. Disponible en
https://www.intramed.net/contenidover.asp?contenidoID=59230.
[13] S. Bello, "Tratamiento del Tabaquismo", Sscardio.org, 2011. [En línea]. Disponible
en http://www.sscardio.org/wp-content/uploads/2012/01/sergio-bello.pdf.
[14] J. Ramirez Navas, Liofilización de alimentos. 2007. Disponible en
https://www.researchgate.net/publication/259620189_Liofilizacion_de_alimentos
[15] Y. Chan-Blanco, F. Vaillant, A. Pérez and P. Brat, "Caracterización fisico-quimica
y funcional del noni (Morinda citrifolia) cultivado en Costa Rica -
Agritrop", Agritrop.cirad.fr, 2007. [En línea]. Disponible en
http://agritrop.cirad.fr/548979/
[16] S. Científicas, "El CO2 supercrítico revoluciona la industria alimentaria, cosmética,
farmacéutica y química", Agenciasinc.es, 2008. [En línea]. Disponible en
https://www.agenciasinc.es/Noticias/El-CO2-supercritico-revoluciona-la-industria-
alimentaria-cosmetica-farmaceutica-y-quimica.
[17] J. García Borreguero, "Metodología de simulación de almacenamiento geológico
de CO2 como contribución a la solución al problema de cambio climático aplicada a la
estructura BG-GE-08", Universidad politécnica de Madrid, 2015.
[18] V. Ancasi Concha, Tecnología de alimentos. Huancayo, 2015. Disponible en
https://www.academia.edu/18769906/Fluido_supercritico
[19] M. Palacios Palacios, Alcaloides. Disponible en
.http://files.uladech.edu.pe/docente/32924394/Farmacognosia_y_Fitoquimica/Sesion_1
4/TEMA_14.pdf
[20] M. Alcalá Bernardéz, Utilizacion de espectroscopia NIR en el control analítico de
la industria farmacéutica. Barcelona: Universidad Autónoma de Barcelona, 2006.
Disponible en
https://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/3227/mab1de1.pdf?sequence=1
[21] "Colorantes naturales para la industria de confitería", Industriaalimenticia.com,
2017. [En línea]. Disponible en https://www.industriaalimenticia.com/articles/88846-
colorantes-naturales-para-la-industria-de-confiteria.
[22] "Norma de calidad para caramelos, chicles, confites y golosinas", Iustel.com. [En
línea]. Disponible en
https://www.iustel.com/diario_del_derecho/noticia.asp?ref_iustel=1048511.
[23] Norma Técnica Colombiana: Productos alimenticios. Goma de mascar o chicle.
(2001).
[24] "Revisión general de Gráfica de trazas de respuesta - Minitab", Support.minitab.com.
[En línea]. Disponible en https://support.minitab.com/es-mx/minitab/18/help-and-how-
31
to/modeling-statistics/doe/how-to/mixtures/response-trace-plot/before-you-
start/overview/.
[25] "Gráficas de residuos incluidas en Minitab - Minitab", Support.minitab.com. [En
línea]. Disponible en https://support.minitab.com/es-mx/minitab/18/help-and-how-
to/modeling-statistics/regression/supporting-topics/residuals-and-residual-
plots/residual-plots-in-minitab/.
[26] N. Sólomon, "INFORME DE MÉDICO A MÉDICO - TAHITIAN NONI EN
ARGENTINA", Sites.google.com. [En línea]. Disponible en
https://sites.google.com/site/tahitiannonideargentina/informe-de-medico-a-medico
[27]"¿Quiere dejar de fumar? Los productos aprobados por la FDA pueden
ayudarle", Fda.gov, 2017. [En línea]. Disponible en
https://www.fda.gov/ForConsumers/ConsumerUpdates/ConsumerUpdatesEnEspanol/uc
m439983.htm.
[28] M. Bu, N. Sanchez, H. Perez-Saad, G. Lara and I. Scull, "Efecto neurofarmacológico
del zumo de Morinda citrifolia", Redalyc.org, 2011. [En linea]. Disponible en
https://www.redalyc.org/html/856/85617384010/.
[29] "EL JUGO DE NONI, LA XERONINA, EL DAMNACANTAL Y LOS ESTUDIOS
Científicos | Noni Tahitian NONI Internacional TNI Iorana Mercadeo de Acceso Camino
al Éxito Proyecto Diamante", Nonitni, 2005. [En línea]. Disponible en
http://nonitni.zoomblog.com/archivo/2005/07/13/el-Jugo-De-Noni-La-Xeronina-El-
Damnaca.html.
[30] N. Sólomon, "Libro El FENÓMENO NONI", Roa.ult.edu.cu. [En línea]. Disponible
en http://roa.ult.edu.cu/bitstream/123456789/2255/1/elfenoni.pdf.
[31] "SOCIALIZACIÓN DEL PROCESO DE IMPLEMENTACIÓN DE LA
RESOLUCIÓN 2674 DE 2013 Y RESOLUCIÓN 719 DE 2015 REGISTRO, PERMISO
Y NOTIFICACIÓN SANITARIA", Invima.gov.co. [En línea]. Disponible en
https://www.invima.gov.co/images/pdf/informate/PRESENTACI%C3%93N%20ALIM
ENTOS%20RESOLUCION%202674%20Y%20719%20%20DE%202015.pdf.
32
11. ANEXOS
ANEXO 1
ENCUESTA DE CONSUMO DE CIGARRILLO Y/O TABACO EN LA
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
33
Figura 12. Encuesta realizada a los estudiantes de la universidad de los Andes sobre el consumo de
cigarrillo y/o tabaco
ANEXO 2
MATERIALES, Y PROCESO DEL LABORATORIO
Figura 13. Fruta madura del Noni lavada
34
Figura 14. Fruta del Noni cortada en rebanadas de 1 mm
Figura 15. Grosor (1 mm) de la rebanada de Noni
Figura 16. Fruta del Noni liofilizada por 48 horas
Figura 17. Extracto de Noni de la prueba 4
35
Figura 18. Extracto de Noni para la prueba 5
Figura 19. Extracto de Noni para la prueba 6
Figura 20. Extracto de Noni de la prueba 10
36
Figura 21. Extracto de Noni de la prueba #11
Figura 22. Reactivo de Dragendorff, Wagner y Mayer para la caracterización de alcaloides
37
Figura 23. Precipitado del extracto #7 al agregarle reactivo de Mayer, Dragendorff y Wagner
Figura 24. Precipitado de la muestra al adicionar el reactivo de Wagner al extracto de la prueba 10
38
Figura 25. Precipitado de la muestra del extracto 10 al adicionar el reactivo de Dragendorff
Figura 26. Partículas en suspensión en la muestra del extracto 10 al adicionar el reactivo de Mayer
Figura 27. Filtración del precipitado de la muestra del extracto 10 al adicionar el reactivo de
Dragendorff
Figura 28. Filtración del precipitado de la muestra al adicionar el reactivo de Wagner
39
Figura 29. Formulaciones número 8,9 y 10 y chicle Trident
ANEXO 3
GRAFICAS DE RESIDUOS DE LOS DISEÑOS DE EXPERIMENTO
Figuras 30 y 31. Graficas de residuo para la adhesividad y dureza en el diseño de experimentos
“Mezcla”
Debido a que examinar las gráficas de residuos ayuda a determinar si se cumplen los
supuestos de los mínimos cuadrados ordinarios es necesario realizar el análisis de estos
residuos para el diseño de experimentos escogido. Teniendo en cuenta las gráficas de
residuos para la adhesividad y para la dureza (figuras 30 y 31), se puede analizar con el
primer grafico (la gráfica de probabilidad normal de los residuos) el supuesto de que los
residuos si están distribuidos normalmente ya que como se puede observar, esta grafica
tiende a comportarse como una línea recta y este es el comportamiento que se espera que
tenga; este comportamiento se puede verificar con el histograma el cual presenta la misma
tendencia normal. También se pueden ver un valor atípico en la distribución (en cada
figura) los cuales son los puntos más alejados de la recta. Con el segundo grafico podemos
verificar el supuesto de homocedasticidad y aleatoriedad ya que esta gráfica de residuos
vs. ajustes nos dice si los residuos están distribuidos aleatoriamente y tienen una varianza
constante. Como los puntos están organizados aleatoriamente a ambos lados del cero, se
40
puede decir que están distribuidos aleatoriamente, pero como estos no mantienen la
misma distancia del cero se puede decir que en general, los puntos no presentan una
varianza constante. El ultimo grafico (gráfica de residuos vs. Orden) nos da información
acerca de independencia del error experimental y de la aleatoriedad. Como se puede
observar en la gráfica, no se puede señalar ninguna tendencia o patrón de lo cual se
confirma que no hay relación alguna entre los puntos cercanos y que el experimento se
hizo de forma aleatoria ya que los puntos están distribuidos sin orden alguno alrededor
de la línea central. En virtud de que se cumplen los supuestos del diseño, se estima que la
regresión de mínimos cuadrados ordinarios produjo estimaciones de coeficientes sin
sesgo con la varianza mínima [25].
