Maiz Morado Antocnn Tesis Ecuador

8/16/2019 Maiz Morado Antocnn Tesis Ecuador

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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA YAGROINDUSTRIA

EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DEL COLORANTENATURAL DEL MAÍZ NEGRO (Zea mays L.) Y DETERMINACIÓN

DE SU ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERAAGROINDUSTRIAL

JENNY FERNANDA ALMEIDA GUDIÑOf!"#$%&'#*+,-.%#&$/0-%

DIRECTOR1 ING/ ELENA VILLACRÉS POVEDA M/S0/$2#3&$$#0!45+,-.%#&$/0-%

CODIRECTOR1 ING/ JENNY RUALES P,/D

Q6&.-7 J62&- 898

mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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© Escuela Politécnica Nacional 2012

Reservados todos los derechos de reproducción


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DECLARACIÓN

Yo, Jenny Fernanda Almeida Gudiño, declaro que el trabajo aquí descrito es de

mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningn grado o

cali!icaci"n pro!esional; y, que he consultado las re!erencias bibliogr#!icas que se

incluyen en este documento$

%a &scuela 'olit(cnica )acional puede hacer uso de los derechoscorrespondientes a este trabajo, segn lo establecido por la %ey de 'ropiedad

*ntelectual, por su +eglamento y por la normativa institucional vigente$

Jenny Fernanda Almeida Gudiño


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CERTIFICACIÓN

erti!ico que el presente trabajo !ue desarrollado por Jenny Fernanda Almeida

Gudiño, bajo mi supervisi"n$

*ng$ &lena -illacr(s .$/c *ng$ Jenny +uales$ 'h$0

DIRECTORA DEL PROYECTO CODIRECTORA DEL PROYECTO


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AUSPICIO

%a presente investigaci"n cont" con el auspicio del proyecto 123445264778,

9-alori:aci"n de cultivos y materias primas para respaldar las certi!icaciones de

origen, a trav(s de sistemas integrados de calidad, sanidad e inocuidad, a lo largo

de la cadena agro productiva, que se ejecut" en el 0epartamento de )utrici"n y

alidad del *nstituto )acional Aut"nomo de *nvestigaciones Agropecuarias <

&staci"n &=perimental /anta atalina$


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DEDICATORIA

A mis padres Fernando y Jenny a quienes debó todo lo que soy y

podré llegar a ser, que con amor incondicional, esfuerzo, dedicación y

sacricio me han enseñado grandes valores como el respeto,

disciplina, honestidad, perseverancia y me han deado el meor regalo

que un padre le puede dar a un hio !"a educación#$

A %ios dedicó y ofrezco este logró alcanzado, siendo el cimiento

espiritual m&s valioso, que me gu'a por el camino correcto, para

sentirme y hacer sentir orgullo a las personas que conaron y me

apoyaron siempre$


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AGRADECIMIENTO

A 0ios, por darme la vida y la !uer:a para cumplir con todo lo propuesto

A mis padres por sus consejos y apoyo incondicional en los momentos m#sdi!íciles$

A mis hermanas por estar junto a mí todos los momentos importantes de mi vida$

A la &scuela 'olit(cnica )acional y los maestros de la Facultad de *ngeniería>uímica y Agroindustria que con sus conocimientos me permitieron crecer comopersona y pro!esional, durante mi vida estudiantil$

Al *nstituto )acional Aut"nomo de *nvestigaciones Agropecuarias *)*A', &staci"n&=perimental /anta atalina, y por su intermedio al 0epartamento de )utrici"n yalidad que me brind" la oportunidad para desarrollar mi 'royecto de ?itulaci"n$

A la *ng$ .s$ ./c$ &lena -illacr(s 'oveda por darme la apertura para reali:ar eltrabajo de investigaci"n, y por el apoyo brindado durante el tiempo que dura elmismo$

A %uis .iguel Acosta por estar a mi lado, ayud#ndome y d#ndome #nimo siempre$

A mis compañeros y amigos, Josethe, 0any, Fran:, &duardito, /talin, @urro,-íctor, Andr(s por brindarme su amistad y un sin!ín de momentos inolvidables ypor su ayuda oportuna y desinteresada siempre que lo necesite$


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i

ÍNDICE DE CONTENIDO PÁGINA

RESUMEN viiiINTRODUCCIÓN ixGLOSARIO xABREVIATURAS xii1 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 1

1.1 Cultivo del ma! "e#$o % Zea mays. L& 11.1.1 Origen y distriución del !ai" 11.1.2 #olor del !ai" !orado 11.1.$ #lasi%icación taxonó!ica 21.1.& 'escripción ot(nica 2

1.1.) #o!posición *u+!ica )1.1., -sos y alternativas de procesa!iento )

1.2 Lo' (olo$a"te' ,1.2.1 #lasi%icación de los colorantes 1.2.2 Prole!as en la utili"ación de colorantes sintéticos /1.2.$ #olorante del !a+" negro 101.2.& edida del color 11

1.$ A"to(ia"i"a' 1&1.$.1 Estructura de las antocianinas 1&1.$.2 ntocianinas del !a+" !orado 1,1.$.$ actores *ue a%ectan la estructura de las antocianinas 11.$.& #o!puestos %enolicos 1,1.$.) lavonoides 1/

1.& E)t$a((i*" de (olo$a"te' 201.&.1 actores *ue deter!inan la extracción. 20

1.) Se(ado 221.).1 3io%ili"ación 221.).2 Envasado 2$1.).$ Envasado en at!ós%era !odi%icada 2&

1.).& Envasado al vac+o 2&1., A(tividad a"tio)ida"te 2)

1.,.1 3os antioxidantes 2)1.,.2 4ene%icios de los antioxidantes 2,

2 MATERIALES + M,TODOS 252.1 Mate$ia -$ima 252.2 Mate$iale' . e/ui-o' 25

2.2.1 ateriales 252.2.2 E*uipos 25

2.$ E)t$a((i*" del (olo$a"te 2/2.$.1 Evaluacion del rendi!iento de la extraccion del colorante de !ai" negro $12.$.2 Evaluación del contenido de antocianinas en el colorante del !ai" negro $1


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2.$.$ 'eter!inación del +ndice de degradación del colorante en los extractosde los granos y las corontas $1

2.$.& 'eter!inación de las coordenadas del color $2

2.& Ca$a(te$i!a(i*" del (olo$a"te $$2.&.1 Evaluación del contenido de antocianinas en el colorante del !a+" negro $$2.&.2 'eter!inación del contenido de nitratos en el colorante del !a+" negro $$2.&.$ deter!inación del contenido de oxalatos en el colorante del !a+" negro $&2.&.& 'eter!inación del contenido de co!puestos %enólicos en los extractos

colorantes del !a+" negro $&

2.) E'ta0ilidad del (olo$a"te $)2.).1 Evaluación la estailidad del colorante en el proceso de extracción $)2.).2 Evaluación de la estailidad del colorante en el al!acena!iento $,

123 A(tividad a"tio)ida"te 45125 E'tima(i*" del (o'to de -$odu((i*" del e)t$a(to (olo$a"te a "ivel de

-la"ta -iloto 46$ RESULTADOS + DISCUSIÓN $/

427 Dete$mi"a(i*" la' (o"di(io"e' *-tima' -a$a la e)t$a((io" del (olo$a"tea -a$ti$ de la' (o$o"ta' . #$a"o' del ma! "e#$o 48

421 Ca$a(te$i!a(i*" 9'i(o:/umi(a del e)t$a(to (olo$a"te '*lido ;8424 E'ta0ilidad del e)t$a(to (olo$a"te< a di9e$e"te' (o"di(io"e' de -$o(e'o

-$o(e'o . alma(e"amie"to =1$.$.1 Evaluación de la estailidad en el proceso de extracción )2

$.$.2 Evaluación de la estailidad del extracto colorante )42;2 Dete$mi"a(i*" de la a(tividad a"tio)ida"te del 5>

42= E'tima(i*" del (o'to de e)t$a((i*" 57$.).1 6nversión 1$.).2 #osto unitario del producto 2$.).$ 7entas netas $$.).& Estado de pérdidas y ganancias $$.).) Punto de e*uilirio &

& CONCLUSIONES + RECOMENDACIONES

;27 Co"(lu'io"e' 55;21 Re(ome"da(io"e' 56BIBLIOGRAF?A /ANE@OS 55


11/153

iii

ÍNDICE DE TABLAS

PÁGIN

Ta0la 72Ta0la 12

#lasi%icación taxonó!ica del !a+"#o!posición de los granos y las corontas de !a+" negro en aseseca 89:

2

)Ta0la 42Ta0la ;2

Ta0la =2

Ta0la 32

Ta0la 52

Ta0la 62

Ta0la 82

Ta0la7>2

Ta0la772

Principales radicales de las antocianinas Niveles de los %actores y codi%icaciones en el proceso para laextracción del colorante;rata!ientos para la deter!inación de las condiciones

apropiadas de proceso para la extracción del colorante;rata!ientos para la deter!inación de la estailidad del extractocolorante en el proceso de extracción;rata!ientos para la deter!inación de la estailidad del extractocolorante l+*uido< durante el al!acena!iento;rata!ientos para la evaluación de la estailidad del extractocolorante sólido< durante el al!acena!ienton(lisis de varian"a para el rendi!iento de extracción delcolorante< a partir de los granos del !a+" negro

n(lisis de varian"a para el rendi!iento de extracción delcolorante< a partir de las corontas del !a+" negroPruea de tu=ey al )9 para el rendi!iento de otención delextracto colorante< a partir de los granos y las corontas de !a+"negro

1)

2/

$0

$,

$,

$

&0

&1

&$Ta0la712

Ta0la742

Ta0la7;2

Ta0la

Pruea de ;u=ey al )9 para el contenido de antocianinas de losextractos de los granos y las corontas del !a+" negroPruea de ;u=ey al )9 para el +ndice de degradación del color<del extracto del grano y las corontas del !a+" negro;rata!ientos seleccionados para la deter!inación de

las coordenadas colori!étricasPar(!etros de color de los extractos de granos y corontas<

preparados con los trata!ientos seleccionados#o!posición *u+!ica del extracto sólido proveniente de losgranos y de las corontas anali"adas en ase seca

&&

&,

&

&/

)0Ta0la752Ta0la762

#aracteri"ación %+sica del colorante de los granos y de lascorontas n(lisis de varian"a para el +ndice de degradación delcolor en el extracto del grano de !a+" negroPruea de ;u=ey al )9 para el +ndice de degradación del color

del extracto del grano en la interacción p> vste!peratura

)2

))

))


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iv

Ta0la 1>2 n(lisis de varian"a para el +ndice de degradación del color en el

extracto de las corontas del !a+" negro ),

Ta0la 172 Pruea de ;u=ey para el +ndice de degradación del color del

extracto de las corontas en la interacción p> vs te!peratura )

Ta0la 112 7ariación del color de los extractos de los granos y las corontas en

ase a la interacción p> vs te!peratura )

Ta0la 142 n(lisis de varian"a para el +ndice de degradación del extracto

l+*uido del grano a di%erentes condiciones de al!acena!iento ,2

Ta0la 1;2 Pruea de ;u=ey al )9 para el +ndice de degradación del extracto

l+*uido del grano a di%erentes condiciones de al!acena!iento ,$

Ta0la 1=2 n(lisis de varian"a para el +ndice de degradación del extracto

l+*uido de las corontas a di%erentes condiciones de al!acena!iento ,$

Ta0la 132 Pruea de ;u=ey al )9 para el +ndice de degradación del extracto

l+*uido de las corontas a di%erentes condiciones de al!acena!iento ,&

Ta0la 152 n(lisis de varian"a para el +ndice de degradación del color en elextracto sólido del grano< a di%erentes condiciones y tie!pos deal!acena!iento ,,

Ta0la 162 Pruea de ;u=ey al )9 para el +ndice de degradación del color enel extracto sólido del grano< a di%erentes condiciones de

al!acena!iento ,,Ta0la 182 n(lisis de varian"a para el +ndice de tonalidad del color en elextracto sólido de las corontas< a di%erentes condiciones y tie!pode al!acena!iento ,5

Ta0la 4>2 Pruea de ;u=ey para el +ndice de degradación del extractocolorante sólido de las corontas< a di%erentes condiciones deal!acena!iento ,/

Ta0la 472 7ariación de color de los extractos sólidos y l+*uidos de los granos<

a di%erentes condiciones de al!acena!iento 0

Ta0la 412 7ariación de color de los extractos sólidos y l+*uidos de lascorontas< a di%erentes condiciones de al!acena!iento 0

Ta0la 442 'etalle de la inversión inicial calculada en la planta piloto 2

Ta0la 4;2 #ostos unitarios de la planta piloto 2Ta0la 4=. 7entas netas anuales de la planta piloto $

Ta0la 432 Estado de pérdidas y ganancias de la planta piloto &

Ta0la 452 Punto de e*uilirio de la planta piloto )


13/153

v

ÍNDICE DE FIGURAS

PÁGIN

Fi#u$a or%olog+a de la planta de !a+" 8nderung< 200$: $Fi#u$a #lasi%icación de los colorantes 8?uintero< 2002: Fi#u$a pariencia del !a+" negro 8El !a+" peruano< 2011: 11Fi#u$a 'iagra!a cro!(tico 8 Proyectacolor< 2011: 12Fi#u$a Estructura *u+!ica del catión %lavilio 8'urst y @rolstad< 2001: 1)Fi#u$a32

Fi#u$a52

Fi#u$a

E%ecto del p> en la estructura de las antocianinas 8@rolstad<200&: 'iagra!a de las coordenadas colori!étricas< segAn el

siste!a #ielaE%ecto del tipo de solvente< tie!po de contacto y te!peratura enel rendi!iento del extracto colorante de los granos y corontas del!a+" negro

1

$2

&2Fi#u$a

82#ontenido de antocianinas de los extractos del !a+" negro< pore%ecto de varios trata!ientos &&

Fi#u$a 7>2 Bndice de degradación del color de los extractos del !a+" negro< pore%ecto del tipo del solvente< el tie!po y la te!peratura deextracción &)

Fi#u$a 772 #oordenadas del color segAn el siste!a #iela 8El ac de lossiste!as< 2010: &/

Fi#u$a 712 E%ecto del p> en el +ndice de degradación del color< de los extractos

otenidos a partir de los granos y corontas del !a+" negro )$

Fi#u$a 742 E%ecto de la te!peratura en el +ndice de degradación del color< delos extractos otenidos a partir del grano y las corontas del !a+"negro )&

Fi#u$a 7;2 Rastreo de la longitud de onda !(xi!a de asorción del extracto

colorante del !a+" negro )5

Fi#u$a 7=2 Bndice de tonalidad del extracto l+*uido de los granos so!etido a

di%erentes condiciones de al!acena!iento )/

Fi#u$a 732 Bndice de degradación del extracto l+*uido de los granos so!etidos

a di%erentes condiciones de al!acena!iento ,0

Fi#u$a 752 Bndice de tonalidad del extracto l+*uido de las corontas so!etido a

di%erentes condiciones de al!acena!iento ,1

Fi#u$a 762 Bndice de degradación del extracto l+*uido de las corontas so!etido

a di%erentes condiciones de al!acena!iento ,2

Fi#u$a 782 7ariación del +ndice de tonalidad del color< en el extracto sólido del

grano< con el tie!po de al!acena!iento ,)

Fi#u$a 1>2 7ariación del +ndice de degradación del color en el extracto sólido

del grano< con el tie!po de al!acena!iento ,)


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Fi#u$a 172 7ariación del +ndice de tonalidad del color en el extracto sólido de

las corontas< a di%erentes condiciones de tie!po y al!acena!iento ,

Fi#u$a 112 7ariación del +ndice de degradación del color en el extracto sólido

de las corontas< a di%erentes condiciones de tie!po yal!acena!iento ,5

Fi#u$a 142 Punto de e*uilirio ,


15/153

ÍNDICE DE ANEXOSPÁGINAS

A"e)o 'escripción de !étodos 555

A"e)o Resultados 100A"e)o n(lisis estad+stico 10&


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RESUMEN

&n la presente investigaci"n, se estudi" la e=tracci"n del colorante del maí: negro

tanto de los granos como de las corontas, se evalu" la estabilidad del mismo, a

di!erentes valores de p, temperaturas de e=tracci"n y condiciones de

almacenamiento$

&l mayor rendimiento en la e=tracci"n del e=tracto colorante 17,2 B8, se obtuvo a

partir de las corontas, en un medio acuoso, manteniendo una relaci"n corontasC

agua igual a 3CD, con un tiempo de contacto de 324 minutos y a 54 o$

&l e=tracto colorante de las corontas en estado s"lido present" un menor tiempo

de humectabilidad 132E s8, mayor índice de solubilidad 14,2E48 y mayor

dispersabilidad en agua 1ED,62 B8, que el e=tracto colorante proveniente del

grano$ *gualmente el contenido de antocianinas 122,D mgg muestra, e=presado

como cianidina 7HI gluc"sido8 y compuestos !en"licos 1266,7 mg GA&344 g de

muestra seca8, registrados en el e=tracto de las corontas, super" al encontrado en

el e=tracto del grano con 37,E2 mgg muestra para las antocianinas y 3E7,5 mg

GA&344 g de muestra seca, para los compuestos !en"licos$

A trav(s del índice de degradaci"n del color, se determin" que el e=tracto

colorante presenta mayor estabilidad en un rango de p entre 2 a D y a

temperaturas entre 34 o y 54 o$

0urante el almacenamiento, se determin" para el e=tracto colorante en estado

s"lido y sellado al vacío una durabilidad promedio de D4 días$ %a actividad

antio=idante se determin" en base a mediciones del poder reductor, e=presado

como concentraci"n inhibitoria media 1*548, registr#ndose un valor de

4,76 mgm%, para el e=tracto de los granos y 4,7D3 mgm% para el e=tracto de las

corontas, teniendo presente que un menor valor *54, signi!ica una mayor

actividad antio=idante$


17/153

i=

INTRODUCCIÓN

&ste trabajo est# en!ocado al aprovechamiento integral del !ruto de la planta demaí: morado ya que se e=trae el colorante de los granos y de las corontas, estas

ltimas son consideradas un desecho$ %a importancia del colorante del maí:

morado 1granos y corontas8 se debe a que contiene antocianinas, las mismas que

son consideradas un importante antio=idante y puede ser utili:ado como un

aditivo natural para alimentos$

&l maí: es un producto b#sico a nivel mundial, tanto para la alimentaci"n comopara la agroindustria$ &s considerado uno de los productos agrícolas m#s

importantes en la economía mundial por su incidencia social debido a que el 65 B

de la producci"n total viene de unidades !amiliares campesinas y para muchas de

ellas es la base de su economía$ Adem#s, es la principal materia prima para la

elaboraci"n de concentrados para la alimentaci"n animal en especial en el sector

avícola 1Y!era, 3EE58$

&n el &cuador el maí: es uno de los cultivos m#s importantes ocupando un #rea

de alrededor de 544 444 ha$ /u cultivo se ha distribuido en casi todo el territorio,

desde cerca al nivel del mar hasta las tierras altas de la serranía 17 244 msnm8,

en suelos !(rtiles, así como en terrenos pobres, pedregosos, planos o de

pendiente, en colinas y en cerros$ 0e estos el maí: amil#ceo es un componente

importante en la dieta de la poblaci"n ecuatoriana, especialmente de la rural, por

su aporte proteico y energ(tico 1Y#ne: et al., 24458$

Y al ser el &cuador uno de los países con mayor diversidad gen(tica de maí: por

unidad de super!icie, el preservarla representar# el recurso natural renovable m#s

importante para la supervivencia, sostenibilidad rural y seguridad alimentaría de

las !uturas generaciones 1Y#ne: et al $, 24478$

&ntre los principales tipos de maí: que todavía se cultivan en la sierra del &cuador se incluyenC cu:co y cangil ecuatoriano, racimo de uva, chillos huandango,

moroch"n, patillo y Kcello, y las variedades que han sido generadas tales comoC


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=

chaucho, mishca, blanco blandito, guagal, shima y chulpi 1Y#ne: et al $, 24478$

0e los maíces anteriormente mencionadas el maí: nativo 9racimo de uva Leamays. %$ es de especial inter(s debido a la e=istencia de un pigmento natural

denominado cianidinaH7HI glucosido, el cual pertenece a las denominadas

antocianinas, pigmentos que dan color a las !lores, !rutas y vegetales 1allejo,

24428.


19/153

GLOSARIO

Aditivo M /ustancia que se añade a un producto para conservarlo o

mejorarlo$

Adventicios M Nrgano animal o vegetal que se desarrolla en un lugar distinto

del habitual y cuya presencia no es comnC raíces adventicias.

@r#cteas M Nrgano !oli#ceo en la pro=imidad de las !lores y di!erente a las

hojas normales$

&=tracto M /ustancia muy concentrada que se obtiene de otra por

distintos procedimientos$

%anceoladas M oja de una planta que tiene !orma de punta de lan:a

+aquis M )ervio o eje principal de una hoja$

/olvente M /ustancia que contiene al soluto, el cual suele hallarse en

menor proporci"n y el solvente o disolvente en mayor

cantidad$

Antio=idantes M .ol(culas capaces de prevenir o retardar la o=idaci"n

1p(rdida de uno o m#s electrones8 de otras mol(culas,

generalmente sustratos biol"gicos como lípidos, proteínas o

#cidos nucl(icos$ %a o=idaci"n de tales sustratos puede ser

iniciada por dos tipos de especies reactivasC los radicales

libres y aquellas especies que sin ser radicales libres son

su!icientemente reactivas para inducir la o=idaci"n de los

sustratos mencionados$

/ublimaci"n M %a sublimaci"n es el proceso que consiste en el cambio de

estado de la materia s"lida al estado gaseoso sin pasar por el

estado líquido$


20/153

ABREVIATURAS

AOA M Association o! O!!icial Analytical hemistry

AP M Actividad de agua

*AA M Qndice de absorci"n de agua

cm M entímetros

min$ M .inutos

g M Gramos

GA& M &quivalentes de acido g#lico H Gallic acid equivalentsha M ect#reas

*)*A' M *nstituto Aut"nomo de *nvestigaciones Agropecuarias

*/A M Qndice de solubilidad en agua

Kg M Kilogramos

mg M miligramos

m% M mililitros

msnm M metros sobre el nivel del mar nm M nan"metros

p M 'otencial de idrogeno

ppm M 'artes por mill"n

rpm M +evoluciones por minuto

s M /egundos

μ M micra

° M Grados centígrados o elsius


21/153

3

7 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

727 CULTIVO DEL MA? NEGRO % Zea mays L2&

72727 ORIGEN + DISTRIBUCIÓN DEL MAI

&l origen de la planta de maí: contina siendo un misterio, por m#s que los

estudiosos se est(n es!or:ando por aclararlo desde di!erentes puntos de vista$

Rnicamente se puede asegurar que !ue el alimento b#sico de las culturas

americanas muchos siglos antes que los europeos llegaran al )uevo .undo

1FAO, 24448$

&l 'er, es el mayor consumidor de los productos obtenidos del maí: negro como

por ejemplo la ma:amorra morada, la principal materia prima para la elaboraci"n

de la misma son los pigmentos morado e=traídos$ /us conocimientos vienen

desde la (poca de la colonia, aquí los agricultores de los valles andinos

clasi!icaron este maí: a partir de la ra:a Kulli, este maí: corresponde al g(nero

Zea, especie mayz %$, grupo amilaceae st 1.anrique, 24428

%a distribuci"n de algunos de los tipos de maíces mas cultivados en las provincias

de la sierra del &cuador; se debe a los agricultores$ 0e esta manera, en el norte

1archi, *mbabura y 'ichincha8 se consume maíces de tipo amarillo harinoso, en

la parte central 1himbora:o y especialmente @olívar8 se cultivan los maíces

denominados Lhina 1blanco amorochado8 1Y#ne: et al., 24478$

72721 COLOR DEL MAI MORADO

%a coloraci"n morada que presentan las plantas, corontas y pericarpio de los

granos de maí: nativo, son el resultado del complejo trabajo reali:ado por muchos

genes ubicados en di!erentes cromosomas, lo que da como resultado la !ormaci"n

de pigmentos antocianicos de di!erente color, los mismos que al combinarse


22/153

!orman el color morado 1combinaci"n de pigmentos rojos y a:ules8 1.anrique,

24448$

72724 CLASIFICACIÓN TA@ONÓMICA

&n la ?abla 3 se presenta la clasi!icaci"n ta=on"mica del maí:$

Ta0la 72 #lasi%icación taxonó!ica del !a+"

ReinoC 7egetal

'ivisiónC ngiosper!a

#laseC onocotyledoneae

OrdenC #ereales

a!iliaC Poaceae

DéneroC Zea

EspecieC Mays

No!re cient+%icoC Zea mays 3.

uenteC ;erranova< 1//)

7272; DESCRIPCIÓN BOTÁNICA

%os especímenes típicos del maí: negro se encuentran desde los 3 244 a

2 54 msnm, tienen granos redondos con pericarpio rojo, morado, estrechamente

agrupados para dar la apariencia de una racimo de uvas$ %as ma:orcas son de

tamaña medio, de !ormas c"nicas a ovales con ocho a catorce hileras en espiral$

olor roji:o a prpura en toda la tusa, incluidas las lemas, las glumas y la m(dula

1Y#ne:, 24478$

&n la Figura 3 se puede observar la mor!ología de la planta de maí:$


23/153

Fi#u$a 72 or%olog+a de la planta de !a+" 8nderung< 200$:

7272;27 Ra!

%a raí: primaria, es decir, la que se desarrolla en la germinaci"n tiene corta

duraci"n$ &n la planta adulta todo el sistema radicular es adventicio y brota de la

corona, con el #pice en la parte in!erior !ormado por 34 entrenudos muy cortos$ &ltamaño y la !orma del sistema radicular cambian considerablemente de acuerdo al

tipo de propagaci"n y las condiciones ambientales 1?erranova, 3EE58$


24/153

7272;21 Tallo

&l tallo del maí: es de caña vertical, la longitud varía entre 3 a 5 m con undi#metro que va entre 2 a cm y tiene nudos y entrenudos que varían en un

nmero de a 2 1.apes, 244E8$

7272;24 oa'

%as hojas de maí: son largas, de gran tamaño, lanceoladas, alternas,

paralelinervias$ %a vaina de la hoja !orma un cilindro alrededor del entrenudo, pero

con los e=tremos desunidos$ &l color de las hojas es usualmente verde, pero se

puede encontrar hojas rayadas de blanco y verde o blanco y purpura 1'arsons,

3E68

7272;2; I"9lo$e'(e"(ia -i'tilada %9eme"i"a&

/e !orma a partir de las ramas laterales de la planta, est#n cubiertas por hojas

siendo m#s cortas que el tallo, aquí se !orma la ma:orca de la planta 1%e"n, 3ED8

7272;2= I"9lo$e'(e"(ia e'tami"ada %ma'(uli"a&

&s la continuaci"n del tallo de la planta, se rami!ica en espigas laterales siendo la

espiga central la m#s gruesa, en algunas in!lorescencias se puede observar

rami!icaciones terciarias 1%e"n, 3ED8

7272;23 Ma!o$(a

%a ma:orca del maí: es compacta y !ormada por hojas que la cubren totalmente$

&l eje de la in!lorescencia recibe el nombre de tusa en Am(rica del sur y elote o

coronta en .(=ico y Am(rica entral 1Y#ne: et al $, 24478$


25/153

7272;25 Semilla'

ada semilla en la ma:orca es un !ruto independiente que est# insertado en el

raquis cilíndrico o coronta; la cantidad de granos producidos por ma:orca est#

limitada por el nmero de granos por hilera y de hileras por ma:orca, al igual que

otros cereales, el grano de maí: est# constituido por pericarpio, endospermo y

embri"n como se puede observar en la Figura 3 1.apes, 244E8$

7272= COMPOSICIÓN U?MICA

&n la ?abla 2 podemos observar la composici"n de los granos y de las corontas

del maí: negro$

Ta0la 12 #o!posición de los granos y corontas de de !a+" negro en ase seca 89:

Com-o"e"t G$a"o' %& Co$o"ta'#arohidrat 1


26/153

las cuales aportan color a las bebidas, dulces y con!ites, productos de panadería,

conservas de pescado, grasas y aceites, mermeladas y jaleas, !rutas con!itadas y

en almíbar, jarabes de !rutas, sopas y sabori:antes, coloraci"n de jugos de !rutas1!resa8, vinos y vinagres 1h#ve:, 24448$

&l maí:, junto con la papa constituyen las materias primas m#s importantes para

la obtenci"n industrial de almid"n, el cual se usa industrialmente como tal y para

producir alcohol y edulcorantes alimentarios, ya sea por hidr"lisis #cida o

en:im#tica 1FAO, 244D8$

%a molienda del maí: puede e!ectuarse en seco o en hmedo$ &n ambos casos,

un primer objetivo es la separaci"n del germen, muy voluminoso en este cereal y

rico en aceite$ %a escari!icaci"n del grano de color negro, previo a la molienda,

permite obtener almid"n de color claro, similar al de las variedades de color

blanco o amarillo$ %os productos de la molienda son muy diversos, incluyendo

germen, salvado 1destinado a la elaboraci"n de piensos8 y una variedad de

s(molas y harinas de distinta granulometría$ omo subproducto de la molienda

hmeda se obtiene el germen, que se destina a la e=tracci"n de aceite comestible

y el gluten producto rico en proteína, que se utili:a para la elaboraci"n de piensos

1Y!era, 3EE58$

721 COLORANTES

&l color y su uni!ormidad son componentes importantes en la calidad visual de los

alimentos !rescos y tienen un papel trascendental en la elecci"n del consumidor el

momento de comprar 1@rennan, 2448$

%a industria alimenticia con el objetivo de obtener productos que presenten los

colores propios de los alimentos !rescos o para presentar productos m#s

llamativos para los consumidores utili:a diversos colorantes naturales o arti!iciales

1Y!era, 3EE58$


27/153

72127 CLASIFICACIÓN DE LOS COLORANTES

&=isten diversas maneras de clasi!icar a los colorantes, con base en su naturale:a

u origen 1naturales o arti!iciales8, por su grupo crom"!oro 1radical que le con!iere

un determinado color8, como se puede ver en la Figura 2 1>uintero et al., 24428$

igura 22 Cla'i9i(a(i*" de lo' (olo$a"te' %ui"te$o< 1>>1&

7212727 Colo$a"te' "atu$ale'

/on pigmentos coloreados que se encuentran en la naturale:a y que se e=traen

por di!erentes m(todos 1ubero et al., 24428$


28/153

%as !uentes de las cuales se puede e=traer estos colorantes son las planta

superiores, algas, insectos y hongos$ A pesar de la gran cantidad de super!icie

cultivada de plantas superiores, su baja concentraci"n de colorantes de nopermite reali:ar una e=tracci"n r#pida y econ"mica 1/ing, 3EE68

7212721 Colo$a"te' o$#"i(o'

%os colorantes org#nicos se caracteri:an por tener en su estructura mltiples

dobles enlaces conjugados, tambi(n se puede encontrar heteroatomos de

nitr"genos y o=ígeno 1.olina, 244E8.

olorantes vegetalesC /e pueden e=traer de di!erentes estructuras de los

vegetales, como son las raíces, corte:as, partes leñosas, hojas, !lores, !rutos y

semillas 1ubero et al$, 24428$

olorantes animalesC &l colorante m#s representativo de este grupo es el

obtenido a partir de la cochinilla, ya que es considerado como el mejor de los

colorantes naturales$ Actualmente es utili:ado para colorear jarabes, con!ituras y

mermeladas 1'(re:, 2448

7212724 Colo$a"te' i"o$#"i(o'

%os primeros colorantes org#nicos que se conocieron son los obtenidos de los

"=idos de metales como el :inc y el hierro$ 1.olina, 244E8$

olorantes mineralesC &ntre los colorantes minerales m#s importantes est#nconsiderados el o=ido de hierro, el di"=ido de titanio, el a:ul ultramarino estos

colorantes han sido prohibidos debido a la to=icidad que presenta 1Artusi, 24468$


29/153

721272; Colo$a"te' 'i"tti(o'

/on pigmentos obtenidos por síntesis química$ 'ueden ser de dos clasesC síntesisde mol(culas nuevas o síntesis de mol(culas iguales a las que se encuentran en

el medio natural 1ubero et al., 24428$ &n general, los colorantes sint(ticos son

m#s resistentes que los colorantes naturales; sin embargo, presentan problemas

en su uso; por ejemplo, se decoloran por acci"n del #cido asc"rbico, e!ecto

importante en el caso de las bebidas re!rescantes, en las que esta sustancia se

utili:a como antio=idante$ %os colorantes arti!iciales pueden utili:arse en !orma

soluble, como sales de sodio y potasio o bien absorbidos sobre hidr"=ido dealuminio !ormando lo que se conoce como laca$ %a utili:aci"n de un colorante

soluble o insoluble depende de la !orma en que se va a llevar a cabo la dispersi"n

en el alimento 1Grupo %atino, 24468$

721272= Colo$a"te' a!oi(o'

&stos colorantes !orman parte de una !amilia de sustancias org#nicas

caracteri:adas por la presencia de un grupo peculiar que contiene nitr"geno unido

a anillos arom#ticos$ ?odos se obtienen por síntesis química, no e=istiendo

ninguno de ellos en la naturale:a$ &l nmero de colorantes de este grupo es

pequeño, en comparaci"n con los e=istentes, muchos de los cuales se utili:aron

antiguamente y luego se prohibieron por su e!ecto potencialmente perjudicial para

la salud 1Grupo latino, 24468$

%a mayoría de los colorantes sint(ticos son a:oicos; entre ellos se encuentra el

amarillo )T 5 denominado tambi(n tartracina 1.olina, 244E8$

72121 PROBLEMAS EN LA UTILIACIÓN DE COLORANTES SINT,TICOS

%os colorantes sint(ticos presentan diversas ventajas sobre los naturales; sin

embargo, muchos causan problemas para la salud$ omo ejemplo se puede citar


30/153

34

el 9amarillo mantequilla, utili:ado hace tiempo para colorear este alimento,

posteriormente se restringi" su uso debido a sus e!ectos carcinog(nicos 1Grupo

%atino, 24468$

&n 3E4D @ernard esse anali:" en &stados Unidos aquellos colorantes utili:ados

en la industria de los alimentos y encontr" que de una lista de 4 di!erentes

colorantes, 74 de ellos nunca habían sido probados en su seguridad, 2D tuvieron

resultados diversos y ocho !ueron considerados de alto riesgo para la salud

1orrales, 24438$

%a F0A 1Food and 0rug Administration o Agencia de 0rogas y Alimentos8, en la

l#usula 0elaney de 3E5, determin" cierto riesgo de c#ncer para algunos

colorantes sint(ticos, estableciendo que no puede utili:arse ningn tipo de aditivo

si se demuestra que al ser ingerido por el hombre o por algn animal induce

c#ncer$ 'or medio de esta clausula se prohíben los colorantesC A:ul )T D, +ojo )T

34, 33, 32, 37, Amarillo )T 3 y por otro lado se prohíben para alimentosC +ojo )T

2, -ioleta )T 3, Gra!ito y Anaranjado @ 1%isco, 24448$

Actualmente solo e=isten E colorantes sint(ticos aceptados bajo !uerte

restricciones en su utili:aci"n y de acuerdo con la F0A solo de estos pueden ser

comerciali:ados 1orrales, 24438$

72124 COLORANTE DEL MA? NEGRO

&l maí: negro contiene seis importantes antocianinasC pelargonidina 7HOHIH0H

gluc"sido, peonidina 7HOHIH0Hgluc"sido, cianidina 7HOHIH0H1DHmalonilgluc"sido8,

pelargonidina 7HOHIH0H1DHmalonilgluc"sido8 y peonidina 7HOHIH0H1DH

malonilgluc"sido8 que son las que le dan el color característico a esta especie

vegetal 1AoKi et al., 24428$

%a antocianina que se encuentra en mayor proporci"n es la cianidinaH7H VH

gluc"sido, la misma que es un importante antio=idante 1uevas et al., 2448$


31/153

%a Figura 7, muestra la gran variedad de coloraciones del maí: morado$

Fi#u$a 42 pariencia del !a+" !orado 8El !a+" peruano< 2011:

&l colorante obtenido del maí: morado !ue aprobado en Jap"n y !igura en la Wlista

e=istente para aditivos alimentariosW, se usa para la elaboraci"n de bebidas,

gelatinas, caramelos, etc$ 1AoKi et al., 24428$

7212; MEDIDA DEL COLOR

Uno de los sistemas para medir este atributo es el *&%A@, en el que se de!ine un

espacio en coordenadas rectangulares 1%X,aX,bX8 junto con otro en coordenadas

cilíndricas 1%X, X,X8, 1Jim(ne: y Guti(rre:, 2443; alvo y 0uran, 24428$

&ste sistema tiene base en la teoría de la apreciaci"n de los colores opuestos,esta dice que un color no puede ser amarillo y a:ul al mismo tiempo ni tampoco

puede ser rojo y verde, esto se muestra es la Figura 1*ñigue: et al., 3EE58$


32/153

Fi#u$a ;. 'iagra!a cro!(tico 8Proyectacolor< 2011:

&l sistema *&%A@, trabaja con los valores triestimulo del sistema *& 1*ñigue: et

al., 3EE58$

%uminosidad 1-alue8C &s considerado como la claridad u oscuridad de un color es

decir el brillo que tengan los objetos, es resultado de la cantidad de lu: re!lejada

por dicho objeto, dicho de otra manera, cuanta lu: es re!lejada otra ve: al ojo

1+osenstiel et al., 244E8$

.ati: 1ue8C &s una propiedad que ayudan a clasi!icar a los colores en a:ules,

verdes, amarillos, rojos, etc$, !ísicamente esta característica tiene relacion con la

longitud de onda de una lu: de espectro continuo 1arrasco, 24428$


33/153

/aturaci"n 1hroma8C /e considera como la intensidad del color o la cantidad de

color puro que est# me:clado con blanco$ &s la medida en que un mati: est#

concentrado 1Jim(ne: y Guti(rre:, 24438$

&n la Figura , se presenta el diagrama crom#tico, que simboli:a el #rea donde

tienen lugar todos los colores reales segn la trans!ormaci"n *&%A@

&n la parte central se encuentra el iluminante sobre el cual el eje vertical %X marca

el eje de la luminosidad del color cuyo valor va entre 4 a 344 B, en la mitad de

dicho eje se !orma un plano hori:ontal con los valores de las coordenadas aX y bX,un valor positivo en la coordenada colorim(trica a* indica que hay un componente

rojo y si es negativo indica que hay un componente verde, si la coordenada b* es

positiva signi!ica que el color tiene componente amarillo mientras que si es

negativo el color contiene a:ul 1Qñigue: et al., 3EE58$

7212;27 De#$ada(i*" del (olo$

%os pigmentos en!rentan un problema, que es la degradaci"n del color, la cual se

puede presentar como consecuencia de la e=posici"n a la lu: 1!oto degradaci"n8,

por acci"n de la temperatura e!ecto conocido como o=idaci"n t(rmica o

descomposici"n t(rmica$ uando los alimentos se someten a elevadas

temperaturas, el color de los mismos cambia entre tonalidades que van desde un

ligero amarillo hasta un intenso ca!(, debido las reacciones de carameli:aci"n que

se producen en su interior 1@adui, 3E8$

%a degradaci"n de los pigmentos se debe especialmente a reacciones de

o=idaci"n las mismas que pueden ser o no en:im#ticas$ %os colorantes naturales

pueden o=idarse estar en contacto con el o=ígeno atmos!(rico, la lu:, el calor$ &l

e!ecto de la temperatura es muy importante, tanto que en ausencia de agua

1productos deshidratados8 como en su presencia 1productos hidratados8, latemperatura siempre acelera la velocidad de la reacci"n degradaci"n 1Fennema,

24448$


34/153

%a acci"n de la lu: en los colorantes produce su ruptura y como consecuencia de

esto se !orman compuestos incoloros de bajo peso molecular$ &stas reacciones

presentan un e!ecto signi!icativo en la industria de alimentos, debido a que loscolorantes pierden su color característico$ %os cambios de p ya sean a ps

#cidos o alcalinos, provocan isomeri:aciones de ciertos dobles enlaces, que

deben considerarse en la manipulaci"n de pigmentos 1/chPart:, 3EE8$

724 ANTOCIANINAS

%as antocianinas son pigmentos con características químicas de gluc"sidos$

Generalmente, son de color rojo, rosado, a:ul y violeta, solubles en agua y est#n

ampliamente distribuidas en la naturale:a, !ormadas por una mol(cula de

antocianidina 1agluc"n8 que se une a una !racci"n de carbohidrato a trav(s de un

enlace glucosídico 1Leiger et al., 244D8$ /i las antocianinas no poseen la mol(cula

de a:car toma el nombre de antocianidinas 1@adui, 3E8$

%as antocianidinas m#s importantes son la pelargonidina, la cianidina, la

del!inidina, la peonidina, la petunidina y la malvidina$ Generalmente una misma

antocianidina !orma interacciones di!erentes clases de carbohidratos para !ormar

di!erentes antocianinas 1Fennema, 3E58$

&l color de las antocianinas depende de la cantidad de grupos hidro=ilo 1O8 y

met"=ilo 1O78 que se encuentran en el anillo @ de cada antocianina 1Leiger,

244D8, esto se muestra en la Figura 5$

72427 ESTRUCTURA DE LAS ANTOCIANINAS

?odas las antocianinas est#n !ormadas por el cati"n !lavilo b#sico 1Fennema,

3E58 como se muestra en la Figura 5, contienen 2 anillos benc(nicos unidos por

medio de un anillo heterocíclico y segn el tipo de antocianina e=isten variaciones


35/153

en algunos de los carbonos de los anillos benc(nicos o del anillo heterocíclico

antes mencionados 1+ebolo, 24478$

Fi#u$a =2 Estructura *u+!ica del #ation lavilio 8'urst y @rolstad< 2001:.

&st#n compuestas por un aglicon 1antocianidina8 la cual est# unida a una o varias

mol(culas de a:car, esta puede ser glucosa, galactosa ramnosa, arabinosa, etc

1Fennema, 3E58

&n la ?abla 7, se presentan los radicales 1+3 y +28 anteriormente mostrados en la

Figura 5$

Ta0la 42 Principales radicales de las antocianinas

A:$&0-2# R9 R8

'etunidina O O

.alvidina O O

'elargonidin

0el!inidina O O

ianidina O

'eonidina O

uenteC 'urst y @rolstad< 2001


36/153

%as antocianinas pueden clasi!icar en base a la cantidad de mol(culas de a:car

que contiene, se divide en varios tiposC los mon"sidos s"lo tienen una mol(cula

de a:car, generalmente en posici"n 7, rara ve: en las posiciones 5 " 6 y nuncaen otras posiciones, los bi"sidos contienen 2 a:cares, ambos en posici"n 7, o

uno en 7 y el otro en 5 y muy pocas veces en 7 y en 6, los tri"sidos contienen 7

a:ucares , generalmente dos en posici"n 7 y uno en posici"n 5, con !recuencia

tres en una estructura rami!icada o lineal en la posici"n 7 o, en algn caso, con

dos en la posici"n 7 y uno en la posici"n 6, las di!erentes posiciones antes

mencionadas se puede ver en la Figura 5 1Fennema, 24448$

72421 ANTOCIANINAS DEL MA? MORADO

&n la estructura química de las semillas y las corontas del maí: negro se ha

encontrado en !orma predominante, el compuesto cianidina 7HβHgluc"sido

1Arroyo et al., 24468$

?ambi(n se han encontrado en variedades de maí: negroC pelargonidina 7H

gluc"sido, peonidina 7HOHgluc"sido, cianidina 7Hmalonilgluc"sido, pelargonidina 7H

malonilgluc"sido y peonidina 7Hmalonilgluc"sido, adem#s, cianidina 7H

dimalonilgluc"sido como compuesto minoritario en algunas variedades 1AoKi et

al., 24428$

%as antocianinas en los granos de maí: negro, son de tipo simple y no aciladas,

esto quiere decir que su estructura est# !ormada por el grupo crom"!oro y

nicamente un a:car, que es la glucosa 1/alinas et al., 24458$

Al tener esta estructura se minimi:a su potencial de uso como colorante

alimenticio debido a que son menos estables a cambios de p que las aciladas;

sin embargo, poseen una actividad antio=idante sobresaliente, por lo que las

antocianinas del maí: negro pueden considerarse valiosas como agentes

antio=idantes 1/alinas et al., 24458$


37/153

72424 FACTORES UE AFECTAN LA ESTRUCTURA DE LAS ANTOCIANINAS

&l color de las antocianinas se modi!ica !#cilmente por e!ecto de gran cantidad de

reacciones que ocurren en los alimentos y se presenta mayores variaciones

durante el almacenamiento debido a su inestabilidad producida por diversos

!actores comoC p, temperatura, o=ígeno, lu:, entre otras 1Fossen et al., 3EE8$

%a p(rdida de color de las antocianinas tambi(n se da por la presencia de

compuestos reactivos como a:cares reductores, !enoles y amino#cidos 1Leiger,

244D8$ Otra causa de degradaci"n de las antocianinas son las reacciones

en:im#ticas que se producen en !orma natural en los !rutos; la en:ima IH

glucosidasa hidroli:an al enlace glucosídico en el #tomo de carbono 7, separando

al aglic"n del a:car$ &=isten en:imas del tipo de las poli!enolasas que tambi(n

pueden causar una decoloraci"n de los !rutos$ Algunos microorganismos

presentan actividad en:im#tica de antocianasa, capa: de inducir la destrucci"n de

las antocianinas 1Fennema, 2444; @adui, 3E8$

7242427 E9e(to del -

Fi#u$a 32 E%ecto del p> en la estructura de las antocianinas 8@rolstad< 200&:


38/153

%as antocianinas tienen cambios importantes de color con las variaciones de p,

cuando el p es #cido su color es rojo intenso mientras que a p neutro se

encuentra de manera incolora y a p alcalino su coloraci"n es amarilla y pasaposteriormente a ser a:ul 1uevas et al., 2448$ &n la Figura D, se muestra el

comportamiento de la antocianina a di!erentes ps$

72424212 E9e(to de la tem-e$atu$a

0urante el procesamiento y el almacenamiento las antocianinas son destruidas

por e!ecto del calor 1uevas et al., 2448$ &l aumento de la temperatura produce

la perdida de una mol(cula de a:car en la posici"n 7 y como consecuencia la

ruptura del anillo y como e!ecto la !ormaci"n de chalconas incoloras 1Gar:"n,

2448

Algunos tipos de peras desarrollan un color rosado durante tratamientos t(rmicos,

estas !rutas provienen de tierras donde el p es bajo y el contenido de taninos

alto$ &l pigmento rosado es una antocianina, como la cianidina, cuyo precusor es

una leucoantocianidina incolora que se descompone a altas temperaturas

1Fennema, 24448$

7242; COMPUESTOS FENÓLICOS

%os !enoles son los compuestos b#sicos de los sistemas en los cuales un grupo

hidro=ilo se une a un anillo benc(nico 1Flan:y, 24478$

%os compuestos !en"licos se encuentran en la mayoría de las !rutas y en muchos

casos contribuyen al color y al sabor de las mismas, en este grupo se encuentran

las !lavonas, !lavononas, !lavonoles, chalconas, iso!lavonoides, antocianos y

catequinas 1Aranceta, 244D8$

&l enlace DH7, !enilpropano, de la !enilalanina y la tirosina, puede hallarse en

muchos compuestos !en"licos naturales$ %a lactona estable del #cido oHcum#rico,

la cumarina y sus (steres carbohidratados, se encuentran ampliamente


39/153

distribuidos en los vegetales$ &l (ster del #cido ca!eico y el #cido quínico es el

#cido clorog(nico, una sustancia muy di!undida en las !rutas y verduras 1papas,

man:anas, peras8$ &l #cido g#lico es un importante constituyente de los taninos$/us (steres se encuentran ampliamente di!undidos 1Fennema, 24448$

7242= FLAVONOIDES

%os !lavonoides corresponden al grupo de los compuestos !en"licos dentro de los

cuales e=iste un rango de sustancias coloreadas 1Leiger et al., 244D8$

%a clasi!icaci"n de los !lavonoides se reali:a con base en sus variaciones

estructurales, los m#s importantes son las !lavonas, iso!lavonas, !lavonoles y

antocianinas 1*glesias, 24478$

&stos compuestos tienen buena solubilidad en agua y etanol, debido a que

cuentan con la presencia de grupos arom#ticos conjugados, tienen una intensa

absorci"n en la regi"n ultravioleta y visible del espectro 1/ing, 3EE68$

72423 ACIDO O@ÁLICO

&l #cido o=#lico est# presente en diversas plantas en !orma de sales tantosolubles 1s"dicas o pot#sicas8 como insolubles 1c#lcicas8 1Gil, 24348$

&l consumo de alimentos que contengan gran cantidad de #cido o=#lico puede

provocar carencias nutriciones debido a que este puede !ormar enlaces con

minerales como hierro, sodio magnesio, potasio$ &s letal en cantidades elevadas,

ya que el precipitado de o=alato c#lcico provoca obstrucci"n renal$ 1-alle, 2444;

Gil, 24348$

&l #cido o=#lico posibilita la !ormaci"n de c#lculos renales por precipitar cristales

de o=alato c#lcico en el tubo renal 1Gil, 24348$


40/153

24

72; E@TRACCIÓN DE COLORANTES

Adem#s de las consideraciones relativas a la estabilidad, debe tenerse en cuentaque el aprovechamiento tecnol"gico de un producto tambi(n depende de su

e=tractabilidad$ %a e=tracci"n de los pigmentos a partir de los tejidos vegetales

suele reali:arse con solventes org#nicos, %os solventes empleados para el

proceso depende de la naturale:a de los pigmentos y su polaridad 1*bar:, 24458$

%a e=tracci"n s"lidoHlíquido, es una operaci"n unitaria b#sica que consiste en la

separaci"n de uno o varios componentes presentes en una !ase s"lida, para estose utili:a una !ase líquida o un solvente 1*bar:, 24458$

'ara la e=tracci"n de pigmentos a partir de los vegetales, se debe tomar en

cuenta las siguientes condicionesC

- &l rendimiento o recuperaci"n m#=ima de los colorantes para un "ptimo

aprovechamiento de la materia prima$- oncentraci"n de los e=tractos, lo que incide en el menor gasto de solvente

por unidad de peso de la materia prima$ ?ambi(n hay que considerar el ahorro

en las operaciones de !iltraci"n y concentraci"n$

- @aja o nula to=icidad del solvente empleado, para !acilitar la seguridad del

personal que participa en el proceso y porque el producto !inal est# destinado

para el consumo humano$

- @ajo nivel de e=tracci"n de impure:as, o bien, que estas sean de !#cil

remoci"n 1>uintero et al $, 24428

72;27 FACTORES UE DETERMINAN LA E@TRACCIÓN2

72;2727 TamaHo de -a$t(ula

&l tamaño de las partículas in!luye en la e=tracci"n de di!erentes maneras, ya que

los s"lidos de tamaño pequeño tienen una mayor super!icie de contacto con el


41/153

líquido y la distancia de di!usi"n entre el soluto y el solvente es menor por lo tanto

la cantidad de soluto trans!erido es m#s alto 1Ullauri, 24348$

72;2721 Solve"te

&l solvente escogido debe ser altamente selectivo, de baja viscosidad que circule

libremente 1*bar:, 24458, pero con!orme la e=tracci"n trascurra, la cantidad de

soluto aumentara y el gradiente de concentraci"n disminuye, incrementando

progresivamente la viscosidad 1Ullauri, 24348$

Generalmente se utili:a etanol para la e=tracci"n de los principios activos de las

plantas, sin embargo el agua es considerada el solvente universal por su

capacidad de e=tracci"n en !ase s"lidoHlíquido 1Ullauri, 24348.

72;2724 Tem-e$atu$a

A medida que se incrementa la temperatura la e=tracci"n es mejor pero si el

rango de temperatura est# entre 64 y 344 ° el rendimiento no aumenta de !orma

signi!icativa por lo que es m#s importante encontrar un equilibrio en la cual se

redu:ca el gasto de energía y el tiempo de e=tracci"n 1enteno, 24478$

72;272; A#ita(i*" del Si'tema

%a trans!erencia de materia entre un líquido en movimiento y un s"lido es

importante en una gran variedad de aplicaciones de procesado biol"gico$ %a

agitaci"n del sistema s"lidoHlíquido es importante porque aumenta la di!usi"n y

como consecuencia la trans!erencia de masa aumenta desde las partículas

s"lidas al líquido o soluci"n y de esta !orma tambi(n se evita sedimentaciones

1Ullauri, 24348$


42/153

72;272= Tiem-o de e)t$a((io"

&s considerado como un !actor de menor incidencia en la e=tracci"n del colorante,

pero a nivel industrial donde se trabaja con grandes volmenes ser# un !actor

muy importante en los costos de operaci"n ya que un largo en el tiempo de

producci"n baja el rentabilidad 1enteno, 24478$

72= SECADO

&l secado es una operaci"n unitaria que consiste en la eliminaci"n de la humedad

de un producto 1*bar:, 24458, es el m(todo m#s antiguo de conservaci"n de los

productos perecederos 1asp, 2448$

72=27 LIOFILIACIÓN

%a lio!ili:aci"n consiste en eliminar el agua de un producto congelado sin pasar

por el estado líquido 1.ontoya, 2448$ Al congelar la soluci"n que contiene el

elemento que se desea e=traer, la baja temperatura impide que e=istan cambios

químicos que puedan causar deterioro y se somete a un alto vacío el mismo que

evita que la soluci"n pase por el estado líquido, este es un m(todo que permite

secar un producto evitando el deterioro que se produce por el calentamiento

1.ontoya, 2448$

&ste proceso implica 7 etapasC congelaci"n del alimento, sublimaci"n del hielo

1secado primario8 y eliminaci"n de la pequeña cantidad de agua enla:ada a los

s"lidos 1secado secundario8 1asp, 24478$

Al congelar los productos se incrementa la cantidad de s"lidos solubles presentes

en la !ase líquida lo que disminuye el punto de congelaci"n, para poder reali:ar

este proceso debería estar en estado s"lido 1hielo8 el E5B del agua que presente

en el alimento 1@rennan 2448$


43/153

%a etapa de sublimaci"n se inicia en la super!icie e=terior y termina en la parte

interior dejando una masa porosa de material seco, el calor latente de sublimaci"n

del hielo, se trans!iere por conducci"n a trav(s de la corte:a de material seco, elvapor de agua que se !orma se trans!iere a trav(s de la capa superior, el agua

congelada se sublima a menos 4Z y a una presi"n de D26 'a o menos 1+amíre:,

244D8$

%a lio!ili:aci"n al ser comparada con otros m(todos de deshidrataci"n presenta

ciertas ventajas, no e=iste movimiento de líquidos dentro del s"lido y no hay

encogimiento, el producto seco se rehidrata con !acilidad debido a su estructura

porosa, el daño producido por el calor es bajo 1@rennan 2448$

/in embargo, la congelaci"n tambi(n puede producir algunos daños estructurales

que di!icultarían la rehidrataci"n del producto seco 1@rennan 2448$

72=21 ENVASADO

&l envasado es considerado un aspecto importante en la conservaci"n y el

procesamiento de los alimentos, ra:"n por la cual es primordial pensar en el

envasado desde que se inicia a desarrollar un producto, no solo por el aspecto

t(cnico sino por los costos que este puede generar 1@rennan, 2448$

%as !unciones del envasado son de contener y proteger el producto de varios

riesgos que puedan a!ectar la calidad del mismo 1@rennan, 2448$

&n la actualidad la bsqueda de envases que permitan o!recer a los

consumidores productos !rescos e higi(nicamente almacenados ha llevado al

desarrollo de di!erentes m(todos de envasado con diversos materiales y tipos de

tratamientos de conservaci"n 1%"pe:, 24338$


44/153

72=24 ENVASADO EN ATMÓSFERA MODIFICADA

&l envasado en atm"s!era modi!icada 1.A'8 es un procedimiento que consiste en

la sustituci"n del aire del interior del envase por una determinada me:cla de

gases antes de su cierre 1@rennan 2448$ /e utili:a esta t(cnica para no utili:ar

aditivos para la conservaci"n de los alimentos, los gases que se utili:an para en

este proceso son el nitr"geno 1)28, o=ígeno 1O28 y anhídrido carb"nico 1O28 o

una me:cla de estos gases 1Armendaris, 24428$

&l m(todo que elimina el o=ígeno del aire sustituy(ndolo por nitr"geno tiene

muchas ventajas, no modi!ica la estructura química del producto, no hay

modi!icaciones en el producto 1.adrid et al., 24478$

&l nitr"geno no tiene sabor ni color y es poco soluble$ )o !orma nuevos productos

y no ocasiona p(rdida de sustancias vol#tiles por arrastre, ya que es muy puro

1impure:as in!eriores a 544 volmenes por mill"n8 1.adrid et al., 24478$

&s un m(todo e!ica: ya que elimina del E4 al E5 B del o=ígeno disuelto, el

sistema es econ"mico, ya que la inversi"n es muy reducida y el consumo de

nitr"geno es de apro=imadamente 3litro por litro de producto 1.adrid et al., 24478

72=2; ENVASADO AL VAC?O

&l envasado al vacío es la t(cnica m#s simple y sencilla de modi!icar la atm"s!era

en el interior del empaque &l envasado al vacío es til para eliminar la mayor

cantidad de bacterias nocivas, aumentando el tiempo de duraci"n del producto

durante el almacenamiento, ya que est#s bacterias necesitan de o=ígeno para su

crecimiento normal 1+anKen, 2447; Guevara, 24348$

&l envasado al vacío aísla al producto del contacto con el e=terior con lo que se

elimina la posibilidad de cualquier tipo de contaminaci"n, tambi(n se descarta la

deshidrataci"n del producto y la o=idaci"n del mismo 1Armend#ris, 24428$


45/153

&l envasado al vacío se reali:a en un !ilm de baja permeabilidad al o=ígeno y el

sellado despu(s de reali:ar la evacuaci"n del aire, si el vacío se lo reali:a bajo

condiciones !avorables la concentraci"n del o=ígeno puede estar debajo del 3 B,1%"pe:, 2448$

723 ACTIVIDAD ANTIO@IDANTE

&l t(rmino antio=idante hace re!erencia a cualquier sustancia que, estando

presente a una concentraci"n m#s baja comparada con la de un sustrato

o=idable, es capa: de retrasar o prevenir la o=idaci"n de dicho sustrato$ %os

radicales libres se de!inen como especies químicas que poseen uno o m#s

electrones desapareados, lo cual las hace altamente inestables y reactivas

1alliPell y Shiteman, 2448$

%a actividad antio=idante de los compuestos !en"licos depende del nmero y de la

posici"n de los grupos hidro=ilos, de la cantidad de electrones donadores que

contenga el anillo estructural, y de la capacidad que tiene el grupo arom#tico de

resistir el desapareamiento de electrones 1[usKosKi et al., 2448$

&% *54 1concentraci"n inhibitoria media8, es la concentraci"n de muestra que

causa una disminuci"n en la concentraci"n inicial de algn o=idante en un 54 B,

un valor *54 es inversamente proporcional a la actividad antio=idante, es decir,

valores mayores de *54 indican un menor poder antio=idante y viceversa 1uang,

24458$

72327 LOS ANTIO@IDANTES

%os antio=idantes di!icultan la posibilidad que otras mol(culas se unan al o=ígeno,

al interactuar m#s r#pido con los radicales libres del o=ígeno y las especies

reactivas del o=ígeno que con otras mol(culas presentes, en un organismos, la


46/153

acci"n del antio=idante es perder de su propia integridad molecular para evitar

alteraciones de mol(culas de lípidos, proteínas, A0), etc$ 1-enereo, 24428$

%os aditivos antio=idantes se usan para conservar los alimentos retardando el

deterioro, para disminuir la decoloraci"n o rancide: que se da como consecuencia

de la o=idaci"n 1ubero et al., 24428$

'ara la neutrali:aci"n de los radicales libres, e=isten antio=idantes end"genos y

e="genos

%os end"genosC son las en:imas con capacidad antio=idante que no se consumen

al reaccionar con los radicales libres y son dependientes de sus co!actores tales

como el cobre, el hierro, el :inc, el magnesio y el selenio 1alliPell y Shiteman,

2448

%os antio=idantes e="genosC provienen de la dieta y a di!erencia de las en:imas

se consumen al reaccionar con los radicales libres y deben ser reempla:ados$&stos se dividen segn la :ona donde actan$ %os que ejercen su acci"n a nivel

de la membrana lipídica sonC la vitamina &, los carotenos, los poli!enoles o

!lavonoides, el ubiquinol 34$ %os que actan en medio acuosoC el #cido asc"rbico$

%os relacionados con los metales pesadosC !erritina, trans!errina, ceruloplasmina

1-enereo, 2442; alliPell y Shiteman, 2448

%os compuestos !en"licos que se encuentran de manera representativa en losvegetales como los pertenecientes al grupo de los !lavonoles y las !lavonas tienen

un importante papel como antio=idantes 1@elit: et al., 3EE68$

72321 BENEFICIOS DE LOS ANTIO@IDANTES

%a acci"n de los antio=idantes sobre la salud es impedir la o=idaci"n de mol(culasbiol"gicas, !acilitar el uso !isiol"gico del o=ígeno por parte de las mitocondrias

ayudando a reducir los e!ectos del estr(s o=idativo y la !alta de o=ígeno; !ormar


47/153

complejos que atenan las reacciones producidas por radicales libres y

desempeñando una !unci"n !undamental en la prevenci"n de las en!ermedades

derivadas del estr(s o=idativo 1%aho: et al., 24448$

on respecto al c#ncer, se ha encontrado la posible relaci"n !isiopatol"gica entre

dicha en!ermedad y las alteraciones encontradas en el metabolismo de los lípidos;

por lo que los antio=idantes son considerados una !orma de prevenci"n para

di!erentes tipos de c#ncer 1'ita et al., 24448$

/e ha asociado una reducci"n en la incidencia de en!ermedades degenerativasen aquellas personas que han incrementado en el consumo de !rutas y vegetales,

debido al elevando contenido de di!erentes antio=idantes presentes en (stos

alimentos, los que neutrali:an la acci"n de los radicales libres, ra:"n por la cual

juegan un papel importante en la prevenci"n de estas en!ermedades, logrando un

e!ecto positivo en la salud pblica 1[eith et al., 24438$


48/153

1 MATERIALES + M,TODOS

127 MATERIA PRIMA

'ara este estudio se utili:aron 54 Kg de maí: del ecotipo 9racimo de uva, que !ue

transportado al laboratorio cuando alcan:" la madure: !isiol"gica de cosecha, y

!ue deshidratado en una estu!a de aire !or:ado, hasta un contenido de humedad

del 32 B y se almacen" 136 Z, D4 B +8 en recipien tes herm(ticos, previo a la

reali:aci"n de los di!erentes ensayos$

121 MATERIALES + EUIPOS

12127 MATERIALES

H 'robetas de 34 m%, 54 m%, 344 m% y 544 m%H 'ipetas de 4,5 a 24 m%

H -asos de precipitaci"n 54 m%, 344 m%, 254 m%, 544 m%, 3 444 m% y 2 444 m%

H Frascos &rlenmeyer de 254 m% y 544 m%

H @alones de 25 m%, 54 m%, 344 m%, 244 m%, 544 m% y 3 444 m%

H -iales

H ?ubos para centri!uga

12121 EUIPOS

- %io!ili:ador LABCONCO

- olorímetro COLOR TEC PCM/PSM

- romatogra!o líquido de alta e!iciencia SHIMADZ RID-!"

- +e!lect"metro R#$le% &l's ()

- +otavapor BCHI "!(

H @año .aría SBRON ?hernolyne

- pmetro I+lab t


49/153

H @alan:a METTLER de capacidad hasta 3 444 g

H &spectro!ot"metro /'&?+O)* 24H0 U-H -isible

- entri!uga I+te+a0+al E1'0&me+t CO

124 E@TRACCIÓN DEL COLORANTE

'ara el estudio del m(todo apropiado de e=tracci"n del colorante a partir de las

corontas y los granos, se consideraron como !actores, el tipo de solvente, tiempo

de e=tracci"n y la temperatura$ &n la ?abla se muestran los niveles de los

!actores en estudio$

Ta0la ;2 Niveles de los %actores y codi%icaciones en el proceso para la extracción delcolorante

Fa(t De'($i-(i*" del De'($i-(i*" del Nivel C*di#o

;ipo de solvente

gua destiladaEtanol 8/0 9:

Golución acuosa de (cido

c+trico

a0

a1

4 ;ie!po de contacto1 h

2 h

0

#;e!peratura

deextracción

$0H#

&0H#

c0

'ara el proceso de e=tracci"n, la unidad e=perimental estuvo constituida por

354 g de granos y 54 g de corontas, para estas se utili:a menor cantidad debido a

la poca disponibilidad de materia prima$

/e mantuvo una relaci"n solventeC grano de C3 y solventeC coronta de C3$

%os tratamientos e=perimentales se describen en !orma detalla en la ?abla 5$


50/153

74

Ta0la =2 ;rata!ientos para la deter!inación de las condiciones apropiadas de proceso para la extracción del colorante

TRATAMIENTOS

T a0 0c0 gua destiladaF 1 hF $0 H#

a0 0c1 gua destiladaF 1 hF &0 H#

T a0 0c2 gua destiladaF 1 hF )0 H#

a0 1c0 gua destiladaF 2 hF $0 H#

a0 1c1 gua destiladaF 2 hF &0 H#

a0 1c2 gua destiladaF 2 hF )0 H#

T a1 0c0 Etanol 8/09:F 1 hF $0 H#

a1 0c1 Etanol 8/09:F 1 h< &0 H#

a1 0c2 Etanol 8/09:F 1 hF )0 H#

T a1 1c0 Etanol 8/09:F 2 hF $0 H#

T a1 1c1 Etanol 8/09:F 2 hF &0 H#

T a1 1c2 Etanol 8/09:F 2 hF )0 H#

T a2 0c0 Golución acuosa de (cido c+trico 0


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%os e=tractos !ueron congelados y posteriormente sometidos a un proceso de

secado por lio!ili:aci"n para obtener un e=tracto s"lido$

'ara el an#lisis de resultados, se aplic" un diseño !actorial 72 = 2 con 7

repeticiones$

%a selecci"n del tratamiento apropiado para la e=tracci"n del colorante se bas" en

el rendimiento, contenido de antocianinas, índice de degradaci"n y coordenadas

del color$

12427 EVALUACIÓN DEL RENDIMIENTO EN LA E@TRACCIÓN DELCOLORANTE DE MA? NEGRO

/e determin" a trav(s de mediciones del peso del e=tracto colorante s"lido

obtenido, en relaci"n al peso de las corontas y los granos utili:ados$

12421 EVALUACIÓN DEL CONTENIDO DE ANTOCIANINAS EN ELCOLORANTE DEL MA? NEGRO

&l contenido de antocianinas se determin" en una soluci"n acuosa al 34 B

preparado a partir del e=tracto colorante s"lido de acuerdo al m(todo de Giusti y

Srolstad, 1244387 adaptado en el departamento de )utrici"n y alidad del *)*A'$&l m(todo se describe detalladamente en el Ane=o 3$

12424 DETERMINACIÓN DEL ?NDICE DE DEGRADACIÓN DEL COLOR< ENLOS E@TRACTOS DE LOS GRANOS + LAS CORONTAS

&l índice de degradaci"n se evalu" en base a medidas de la absorbancia m#=imay mínima del e=tracto colorante, segn la t(cnica descrita por 1Jim(ne: y

Guti(rre:, 24438, como se detalla en el Ane=o 3$


52/153

1242; DETERMINACIÓN DE LAS COORDENADAS DEL COLOR

&l color de los e=tractos se midi" con un colorímetro O%O+ ?& '.'/.

como se describe en el Ane=o 3$ &n el colorímetro se registran los siguientes

valoresC

% mide tonalidades de blanco 13448 hasta negro 148,

aX las tonalidades de rojo 1\8 hasta verde 1H8

bX las tonalidades de amarillo 1\8 hasta verde 1a:ul8

Angulo ]M 4] 1rojo8, E4] 1amarillo8, 34] 1verde8 y 264] 1a:ul8, como se muestra

en al Figura 6 41Jim(ne: y Guti(rre:, 24438

%os valores obtenidos se ubicaron en el diagrama de coordenadas *&%ab para

así determinar el color predominante de los e=tractos$

Fi#u$a 52 'iagra!a de las coordenadas colori!étricas< segAn el siste!a #6E3a

8#alvo y 'uran< 1//:


53/153

12; CARACTERIACIÓN DEL COLORANTE

Una ve: escogido el mejor tratamiento de e=tracci"n del colorante a partir de las

corontas y de los granos, se reali:" la caracteri:aci"n química de los mismos con

base en el contenido de antocianinas, nitratos, acido o=#lico y compuestos

!en"licos$

12;27EVALUACIÓN DEL CONTENIDO DE ANTOCIANINAS EN EL

E@TRACTO COLORANTE DEL MA? NEGRO

&l contenido de antocianinas se determin" segn el m(todo de Giusti y Srolstad,

124438, descrito en el Ane=o 3$

&ste m(todo reali:a dos e=tracciones de las antocianinas utili:ando metanol

acidi!icado con #cido clorhídrico y posteriormente se reali:a la lectura del e=tracto

a 574nm$

12;21DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE NITRATOS EN ELE@TRACTO COLORANTE DEL MA? NEGRO

&l contenido de nitratos en el e=tracto colorante se determin" en una soluci"n

acuosa al 34 B obtenida a partir del e=tracto colorante s"lido, segn el m(todo dela AOA, 13EE487 adaptado por el departamento de )utrici"n y alidad del *)*A'$

'ara la determinaci"n de nitratos se reali:a una hidr"lisis del e=tracto mediante

#cido sul!rico para eliminar el color para que no inter!iera en las lecturas con el

espectro!ot"metro$

&l m(todo se describe detalladamente en el Ane=o 3/


54/153

12;24DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE ACIDO O@ÁLICO EN EL

E@TRACTO COLORANTE DEL MA? NEGRO

&l contenido de #cido o=#lico se determin" en una soluci"n acuosa 34 B, de

acuerdo al m(todo de Jinap y 0imicK, 13EE487 adaptado en el departamento de

)utrici"n y alidad del *)*A', cuya descripci"n detallada consta en el Ane=o 3$

&ste compuesto se determin" mediante lecturas en el '% del e=tracto

acondicionado previamente y comparando al mismo con un est#ndar de #cido

o=#lico$

12;2;DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE COMPUESTOS FENÓLICOS EN

LOS E@TRACTOS COLORANTES DEL MA? NEGRO

&l contenido de compuestos !en"licos se determin" segn el m(todo de Folin y

iocalteu^s 13E268, adaptado por el departamento de )utrici"n y alidad del

*)*A' 1Ane=o 38, la determinaci"n se reali:" en una soluci"n acuosa del e=tracto

al 34 B$

omo complemento de la caracteri:aci"n se reali:" una caracteri:aci"n !ísica que

incluy" la medici"n de la actividad de agua, humectabilidad, índice de absorci"n

de agua, índice de solubilidad en agua y el poder de hinchamiento del e=tracto

colorante de los granos y de las corontas en estado s"lido$ %os m(todos utili:ados

en esta caracteri:aci"n se presentan en el Ane=o 3$


55/153

12= ESTABILIDAD DEL COLORANTE

12=27EVALUACIÓN DE LA ESTABILIDAD DEL E@TRACTO COLORANTE EN

EL PROCESO DE E@TRACCIÓN

on el !in de reducir el nmero de tratamientos, se reali:" un ensayo e=ploratorio

de estabilidad del e=tracto colorante de los granos y de las corontas a di!erentes

condiciones de p 12, , D, 8 y temperatura 134, 74, 54, 64, E4 ]8, como se

indica en la ?abla D$

%a e=presi"n gra!ica del índice de degradaci"n del color en !unci"n del p y color

en !unci"n de la temperatura, permiti" determinar las condiciones a las cuales los

e=tractos presentaron mayor estabilidad$

%a unidad e=perimental estuvo constituida por muestras de 25 m% de e=tracto

colorante$

A partir del ensayo e=ploratorio, se seleccionaron los ps y las temperaturas, a

las cuales los e=tractos colorantes, mostraron mayor estabilidad$ on estas

condiciones se integraron los tratamientos para precisar la estabilidad de los

e=tractos, tanto de los granos como de las corontas$

%os resultados se anali:aron aplicando un diseño completamente al a:ar, en

arreglo !actorial 2 = 2 con 7 repeticiones$

'ara los !actores e interacciones que resultaron signi!icativos, se aplic" la prueba

de ?uKey al 5B$


56/153

Ta0la 32 ;rata!ientos para la deter!inación de la estailidad del extracto colorante en el proceso de extracción

TRATAMIENTOS

GRANOS CORONTA

- T - T

;1 & 10 2 10

;2 & $0 2 )0

;$ , 10 , 10

;& , $0 , )0

&l índice de degradaci"n del color, en base a medidas de absorbancia, !ue la

variable anali:ada$

12=21 EVALUACIÓN DE LA ESTABILIDAD DEL E@TRACTO COLORANTE EN

EL ALMACENAMIENTO

%a estabilidad en el almacenamiento se prob" con el e=tracto colorante de los

granos y de las corontas, en estado líquido y s"lido a di!erentes condiciones de

almacenamiento como se muestra en las ?ablas 6 y , las muestras se colocaron

en envases de polietileno de color #mbar$

Ta0la 52 ;rata!ientos para la deter!inación de la estailidad del extracto colorantel+*uido< durante el al!acena!iento

TRATAMIENTOS

;1 Expuesto a la lu" -7

;2 l!acenado en la oscuridad

;$ Expuesto al O2 del aire

;& #on Nitrógeno


57/153

Ta0la 62 ;rata!ientos para la evaluación de la estailidad del extracto colorante sólido<durante el al!acena!iento

TRATAMIENTOS

;1 Expuesto a la lu" -7

;2 l!acenando en la oscuridad

;$ Expuesto al O2 del aire

;& Gellado al vac+o

'ara el tratamiento que implica el sellado al vacío, se utili:aron bolsas apropiadas

para este proceso 1me:cla de polietileno y poliamida8$ %as que una ve: selladas

con los e=tractos, se envasaron en los !rascos de color #mbar$

%a unidad e=perimental estuvo constituida por muestras de 3 gramo cada una,

para presentaciones s"lidas y 25 m% para los e=tractos líquidos$

/e aplic" un diseño completamente al a:ar tanto para las muestras s"lidas como

líquidas, con 7 observaciones por tratamiento$ A los tratamientos signi!icativos se

aplic" la prueba de ?uKey al 5 B$

%a selecci"n del mejor tratamiento se reali:" en base a los índices de tonalidad y

degradaci"n del color$ /e reali:aron muestreos sucesivos a los 4, 2, , D, 35, 74,

5 y D4 días de almacenamiento$

123 ACTIVIDAD ANTIO@IDANTE

/e evalu", la actividad antio=idante del e=tracto colorante a di!erentes

concentraciones 14H4,5 mgm%8, con el m(todo espectro!om(trico descrito por Oyaia:u, 13ED8, como se detalla en el Ane=o 3$


58/153

125 ESTIMACIÓN DEL COSTO DE PRODUCCIÓN DEL E@TRACTO

COLORANTE A NIVEL DE PLANTA PILOTO

&l an#lisis de costos se reali:" a escala de planta piloto, para ello se tomaron los

costos directos e indirectos relacionados con el producto objetivo$

&l costo de mano de obra directa se calcul" con base al sueldo b#sico y todos los

bene!icios de ley, se ubic" la mano de obra cali!icada, semiHcali!icada y no

cali!icada$

0entro de la carga !abril, se encontr" la mano de obra indirecta, materiales

indirectos, depreciaci"n de equipos, suministros, reparaciones, mantenimientos,

seguros e imprevistos$

'ara la obtenci"n del costo unitario de cada producto se c#lculo los costos de

producci"n, gastos de ventas, gastos de administraci"n y !inanciamiento$

on base en el valor total de los costos directos e indirectos, se determin" el valor

total del costo de !abricaci"n$ &n !unci"n del porcentaje de los gastos

operacionales, se determin" el costo total de producci"n y se calcul" el posible

precio de venta del producto !inal$

on toda la in!ormaci"n, se determin" la capacidad de operaci"n de la planta, en

el punto de equilibrio donde no hay p(rdidas ni ganancias y se represent"

gr#!icamente$


59/153

4 RESULTADOS + DISCUSIÓN

427 DETERMINACIÓN DE LAS CONDICIONES ÓPTIMAS PARA LA

E@TRACCIÓN DEL COLORANTE A PARTIR DE LAS

CORONTAS + GRANOS DEL MA? NEGRO

%os !actores que m#s inciden en la e=tracci"n de los colorantes vegetales son el

tipo de solvente, la temperatura de e=tracci"n y el tiempo de contacto del vegetal

con el medio de e=tracci"n 1@elit: y Grosch, 3EE68$

omo líquidos para la e=tracci"n se probaron el agua y el etanol, cuyas mol(culas

interaccionan con los grupos hidro=ilo de la cianidina, !ormando puentes de

hidr"geno 10el arpio et al., 244E8$ &l agua es el disolvente universal, disuelve

sales y sustancias i"nicas$ ?ambi(n disuelve muchas otras sustancias no i"nicas

pero con car#cter polar, como a:cares, alcoholes, aldehídos, cetonas y otros,

cuyos grupos carbonilos, aminos, hidro=ilos y carbo=ilos interaccionan con lasmol(culas de agua por medio de puentes de hidr"geno 1@adui, 3E8$

&n el ensayo de preparaci"n de e=tractos, se plante" como un tratamiento, la

e=tracci"n del colorante en soluci"n acuosa acidi!icada con #cido cítrico 4,4 .$

/in embargo para el an#lisis estadístico se descart" este tratamiento, debido a

que el e=tracto obtenido present" una elevada acide: 1p 2,48, lo que di!icult" el

proceso de secado por lio!ili:aci"n, sin que el producto !inal pueda alcan:ar el

estado s"lido 1polvo8, a pesar de que, con este tratamiento se obtuvo el mayor

rendimiento de e=tracci"n$

'ara determinar si los datos obtenidos son estadísticamente di!erentes, se aplic"

el an#lisis de varian:a 1?abla E8, el cual muestra un e!ecto signi!icativo del tipo de

solvente, la temperatura de e=tracci"n y las interacciones tipo de solventeH

temperatura de e=tracci"n, tipo de solventeHtiempo de contacto, tiempo de

contactoHtemperatura de e=tracci"n, sobre el rendimiento de los e=tractos

obtenidos a partir de los granos de maí: negro$


60/153

4

&n el caso de las corontas, resultaron altamente signi!icativos el tipo de solvente,

el tiempo de contacto, la temperatura de e=tracci"n y la interacci"n entre el tipo de

solvente y la temperatura, como se observa en la ?abla 34$

Ta0la 82 n(lisis de varian"a para el rendi!iento de extracción del colorante< a partir delos granos de !a+" negro

Fue"te deVa$ia(i*"

Suma

de

G$ado'

de

Cuad$a

doF> F

8=P$o0a0ilid

ad

;ipo de solvente 8a: 0


61/153

a cada unidad de super!icie del s"lido, disminuyendo así la velocidad global de

disoluci"n, hasta que, !inalmente, no se e=trae m#s colorante/

Ta0la 7>2 n(lisis de varian"a para el rendi!iento de extracción del colorante< a partir delas corontas del !a+" negro

Fue"te deVa$ia(i*"

Suma

de

G$ado'

de

Cuad$a

doF> F

8=P$o0a0ilid

ad

;ipo de solvente 2


62/153

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0GranosCorontas

0,5

0,0

60min 120 min 60min 120 min 60min 120 min

30 ˚C 40 ˚C 50 ˚C

aleurona del maí: negro variedad peruano, con 7,2 B, 1/alinas et al $, 24458$ &l

rendimiento en la obtenci"n de e=tracto, a partir de las corontas 17 B8 !ue similar

al valor reportado para la variedad de maí: peruano$

Fi#u$a 62 E%ecto del tipo de solvente< tie!po de contacto y te!peratura en el rendi!ientodel extracto colorante de los granos y corontas de !a+" negro

&n la ?abla 33, se presenta la prueba de ?uKey al 5 B, para la interacci"n de los

tres !actores en estudio$ A partir de estos resultados, se determin" un rendimiento

de 12,27 B8, en la obtenci"n de e=tracto colorante, a partir del grano utili:ando

agua como solvente, a un tiempo de contacto de dos horas y a 54 o$ &ste valor,

no di!iere estadísticamente del obtenido con los tratamientos a3b3c2 y a4b3c3, ya

que estos comparten el primer rango estadístico 1a8 *gual ocurre con las corontas,

R e n

d i m i e n t o ( % )

A g u a D e s t i l a a

! t a n o l " # 0 $ %


! t a n o l " # 0 $ %


! t a n o l " # 0 $ %


! t a n o l " # 0 $ %


! t a n o l " # 0 $ %


! t a n o l " # 0 $ %


63/153

si bien el mayor rendimiento num(rico 12,D B8, se obtiene con el tratamiento

a4b3c4 1agua destilada; 2 horas de contacto; 74 Z8, sin e mbargo este valor no es


64/153

estadísticamente di!erente de los tratamientos a4b3c4 y a4b3c2, ya que comparten el

primer rango estadístico 1a8$

Ta0la 772 Pruea de ;u=ey al )9 para el rendi!iento de otención del extracto colorante<a partir del grano y corontas del !a+" negro

T$atamie"t De'($i-(i*" P$omed Ra"#o e'tad'ti(o

G$a"o'

a0 1c2gua destiladaF 2horasF )0H# 2


65/153

302520151050

GranosCorontas

60min12060min12060min120minminmin

30 ˚C 40 ˚C 50 ˚C

Fi#u$a 82 #ontenido de antocianinas de los extractos del !a+" negro< por e%ecto de variostrata!ientos

/e determin" un mayor contenido de antocianinas en los tratamientos a3b3c2

Ta0la 712 Pruea de ;u=ey al )9 para el contenido de antocianinas del grano y corontasdel !a+" negro

T$atamie"t De'($i-(i*" P$omed Ra"#o e'tad'ti(o

G$a"o'

a1 1c2Etanol 8/09:F 2 horasF)0H# 5


66/153

10,000#,000&,000',0006,0005,000

4,0003,0002,0001,0000,000

Granos (usas

60min120 min60min120 min60min120 min30 ˚C40 ˚C50 ˚C

&n el caso de los e=tractos del grano, se determin" una mayor concentraci"n de

antocianinas, aplicando los tratamientos a3b3c2 1etanol E4 B; 2 horas; 54 Z8 y

a4b3c2 1agua destilada; 2 horas; 54 Z8, cuyos valores 1, E y 6,2 mg GA&344 gde muestra8, no di!irieron estadísticamente, compartiendo el primer rango

estadístico$ &n el caso de las corontas, todos los tratamientos especi!icados en la

?abla 32, comparten el primer rango estadístico, lo que signi!ica que una

concentraci"n similar de antocianinas puede obtenerse utili:ando agua o etanol

como solvente, a un tiempo de contacto de 3 o 2 horas y a una temperatura de 4

o 54 o$ Al respecto, Giusti y Srolstad, 124438, considera que 5 o, es una

temperatura moderada para la e=tracci"n de antocianinas$

&n cuanto a la degradaci"n del color de los e=tractos, la Figura 34, muestra que

un mayor índice de degradaci"n del color, se produce en los e=tractos obtenidos a

partir de las corontas, con relaci"n al grano; cuando el proceso de e=tracci"n se

reali:a a 54 o, con etanol al E4 B y a un tiempo de contacto 1solventeC corontas8

de 324 min

Fi#u$a 7>2 Bndice de degradación del color de los extractos del !a+" negro< por e%ecto deltipo de solvente< el tie!po y la te!peratura de extracción

I n d i c e

d e

D e g r a d a c i ó n


! t a n o l " # 0 $ %


! t a n o l " # 0 $ %


! t a n o l " # 0 $ %


! t a n o l " # 0 $ %


! t a n o l " # 0 $ %


! t a n o l " # 0 $ %


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'ara determinar la veracidad de esta apreciaci"n gr#!ica, se reali:" el an#lisis de

varian:a, determin#ndose un e!ecto signi!icativo de los tres !actores en estudio

1tipo de solvente, tiempo de contacto y temperatura de e=tracci"n8$ 'or lo que sereali:" la 'rueba de ?uKey al 5 B presentada en la ?abla 37, para categori:ar los

di!erentes tratamientos$

Ta0la 742

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Maiz Morado Antocnn Tesis Ecuador