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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA
LA MOLINA
ESCUELA DE POST-GRADO
MAESTRIA EN TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
“CAPACIDAD ANTIOXIDANTE Y COMPUESTOS BIOACTIVOS DE UN
FILTRANTE DE CINCO HIERBAS AROMÁTICAS Y ESTEVIOSIDO (Stevia
rebaudina B)”
Presentado por:
NOHEMÍ DEL CARMEN JUMBO BENÍTEZ
TESIS PARA OPTAR EL GRADO DE:
MAGISTER SCIENTIAE EN TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS
Lima – Perú
2012
DEDICATORIA
A Dios, por estar conmigo y guiarme en cada paso que doy, a mis queridos padres: Rosita
y Manuel, a mis apreciados hermanos: Duval, Consuelo, Hna Amanda, Jorge y Guido por
su constante apoyo y amor incondicional hacia mi
A mis amigos María Elena, Michael, Cristina, Sandra y Jonattan por brindarme su
confianza, tiempo y paciencia y haber podido compartir hermosos momentos inolvidables
AGRADECIMIENTO
El paso de estos dos años en la Universidad Agraria la Molina me ha dado la oportunidad
de vivir muchos momentos dignos de recordar. Casi siempre estos momentos van
asociados al recuerdo de personas que no hacen indiferente el paso del tiempo. Por esta
razón son muchos los agradecimientos que he de nombrar:
En primer lugar agradezco a la Secretaria Nacional de Educación Superior Ciencia y
Tecnología (SENESCYT) por la concesión de una beca de Formación de Personal que me
ha permitido realizar este Trabajo que aquí se presenta.
Deseo agradecer de manera especial al Dr. Américo Guevara P. por la dirección en el
trabajo de investigación por su amistad, apoyo y por la confianza depositada en mi durante
el desarrollo de este trabajo.
A los miembros del Comité Consejero Mg. Sc Gloria Pascual, Mg. Sc. Miguel Araujo V.y
Mg.Sc. Eduardo Morales gracias por su tiempo y colaboración a lo largo de esta
investigación
También quiero agradecer a mis compañeros de grupo que encontré desde mi primer día
de llegar a las aulas y gracias a los cuales lo desconocido se hizo apasionante. Mª Elena, tú
y tu gran capacidad, de verdad gracias amiga por tu ayuda y apoyo, a Cristina por
compartir hermosos momentos inolvidables, a Jonattan que siempre tenía la respuesta a
muestras dudas y quien siempre estaba dispuesto a ayudarmos.
Por supuesto no me olvido del resto de compañeros de los que también guardo mis mejores
recuerdos. Sandra, Anita, Margarita, Mabel, Karina Karla, Juan Víctor y Sarita por haber
podido compartir momentos inolvidables dentro y fuera de la UNALM, gracias por su
amistad. Siempre echaremos unas risas cuando recordemos lo que hemos vivido.
A mis amigos de la Universidad Nacional de Loja de manera especial a Teresita por su
constante ayuda, a Deicy, Natacha y Rodrigo por haber hecho un bonito equipo de trabajo
en la AARNR UNL
“CAPACIDAD ANTIOXIDANTE Y COMPUESTOS BIOACTIVOS DE UN
FILTRANTE DE CINCO HIERBAS AROMÁTICAS Y ESTEVIOSIDO (Stevia
rebaudina B)”
RESUMEN
Se estudió la variación de la capacidad antioxidante y compuestos fenólicos de hierbas
aromáticas durante el proceso para obtener un filtrante con esteviósido como edulcorante
natural y se encontró que las hierbas aromáticas aumentan su capacidad antioxidante
reportando en mM Trolox /100 g b.s.: la hierba luisa 2.049; 5.42 y 5.45, menta 4.847;
12.40 y 12.37, malva 1.011; 2.83 y 2.97, malva olorosa 5.354; 35.40 y 36.74, cola de
caballo 1.254; 4.01; 4.6; en las etapas de materia prima, secado y molienda
respectivamente; siendo la malva olorosa la que presentó el mayor contenido de capacidad
antioxidante. También se determinó que las hierbas aromáticas aumentan el contenido de
compuestos fenólicos durante el proceso de obtención del filtrante reportando en mg de
ácido gálico /100 g de muestra b.s: hierba luisa 1745.1; 2631.29 y 2706.48, menta 5601.42;
6989.91y 7063.26, malva 4058.79; 6038.63y 5881.26, malva olorosa 5150.44; 6669.02 y
6606.38, cola de caballo 645.68; 1017.08 y 1048.40; en las etapas de materia prima, secado
y molienda respectivamente; la menta fue la que presentó el mayor contenido de
compuestos fenólicos.
Se estableció que la mejor dosificación de esteviósido es aplicando 5% respecto a las
hierbas y que la mejor formulación del filtrante se obtiene si se mezcla 23.75% de hierba
luisa, 23.75% de menta, 9.5% de malva, 9.5% de malva olorosa y 28.5% de cola de
caballo; filtrante que reporto la siguiente composición físico-química: humedad 5.69 %,
proteínas 12.79%, grasa 2.39%, carbohidratos 48.3%, cenizas 14.01%, fibra 16.82%
compuestos fenólicos 2973.76 mg de ácido gálico /100 g de muestra b.s. y capacidad
antioxidante 7.34 mM Trolox /100 g b.s., el valor de monocapa molecular: 0,073 g de agua
/g b.s. correspondiente a una actividad de agua (aw) de 0.219
ANTIOXIDANT CAPACITY AND BIOACTIVE COMPOUNDS TO OBTAIN A
TEA SACHET WITH STEVIA (Stevia rebaudiana B) AS NATURAL SWEETENER”
Eng. Nohemí Jumbo Benítez1 Dr. Guevara P. Ammérico2
ABSTRACT
The variation in their contents of antioxidant capacities and bioactive compounds supplied
with aromatic plants subject to processing to obtain a tea sachet with stevia as natural
sweetener were investigated. The antioxidant plant expressed as mM Trolox equivalent per
100 g.d.m. were increasing on lemon grass 2.049, 5.42 and 5.45; mint 4.847, 12.40 and
12.37; common mallow 1.011, 2.83 and 2.97; apple geranium nut meg 5.354, 35.40 and
36.74; field horsetail 1.254, 4.01, 4.6 for dry material, dehydration, milling phases,
respectively. The apple geranium nut meg contain relatively higher antioxidant capacity.
Likewise, the aromatic plants increased the content of bioactive compounds during the
process of making bag sachets expressed as mg of gallic acid/100 g.d.w. sample; lemon
grass 1745.1, 2631.29 and 2706.48; mint 5601.42, 6989.91 and 7063.26; common mallow
4058.79, 6038.63 and 5881.26; apple geranium nut meg 5150.44, 6669.02 and 6606.38,
field horsetail 645.68; 1017.08 and 1048.40 for raw material, dehydration and milling,
respectively. The mint contains a higher content of phenolic compounds.
The better dosage with stevia as natural sweetener is 5% in relation to herbs and the better
formulation for making bag sachet is obtained mixing 25% lemon grass, 20% mint, 10%
common mallow, 10% apple geranium nut meg and 30% field horsetail. The bag sachet
show the following physicochemical composition: 5.69% humidity, 12.79% proteins,
2.39% fat, 48.3% carbohydrate, 14.01% ash, 16.82% fiber, phenolic compound with
2973.76 mg of gallic acid/100 g.d.w. sample and antioxidant capacity of 7.34 mM
Trolox/100 g.d.w. the value of molecular monolayer: 0,0603 g water/g.d.w. corresponding
to water activity (aw) of 0.14. The irradiation applied to infusion lowering the antioxidant
capacity from 15.39 to 12.40 mmol Trolox/100 g.d.w. and phenolic compound from
1967.92 to 1678.2 mg gallic acid/100 g.d.w.
INDICE GENERAL
Pág.
RESUMEN
I. INTRODUCCIÓN 1
II. REVISIÓN DE LITERATURA 3
2.1. Hierbas Aromática 3
2.1.1. Cola de caballo 3
a) Origen y distribución geográfica 3
b) Clasificación taxonómica 3
c) Descripción botánica 3
d) Composición química 4
2.1.2. Malva 4
a) Origen y distribución geográfica 4
b) Clasificación taxonómica 4
c) Descripción botánica de la malva 5
d) Composición química 5
2.1.3. Hierba luisa 5
a) Origen y distribución geográfica 5
b) Clasificación taxonómica 5
c) Descripción botánica 6
d) Composición química
7
2.1.4. Malva olorosa 7
a) Origen y distribución geográfica 7
b) Clasificación taxonómica 7
c) Descripción botánica 8
d) Composición química 8
2.1.5. Menta 8
a) Origen y distribución geográfica 8
b) Clasificación taxonómica 9
c) Descripción botánica 9
d) Composición química 9
2.2. Edulcorante 10
2.2.1. Generalidades 10
2.2.1.1.Poder edulcorante 10
2.2.1.2.Composición 12
2.2.1.3.Toxicidad de la estevia y del esteviósido 12
2.3. Capacidad antioxidante compuestos fenólicos 12
2.3.1 Capacidad antioxidante 12
2.3.2 Compuestos fenólicos 13
2.3.3 Compuestos fenólicos y su efecto en la salud 15
2.4. Procesos de extracción 15
2.4.1. Extracción de compuestos fenólicos 15
2.4.2. Extracción sólido liquido 16
2.4.3. Factores que influyen en el proceso de extracción sólido líquido 16
2.5 Filtrantes 18
2.5.1 Infusión 19
2.6 Secado 20
2.6.1Definición 22
2.6.1.1. Aspectos generales sobre secado 20
2.6.1.2. Periodos de secado 21
2.6.1.3. Temperatura de secado 21
2.6.1.4. Influencia del secado en el producto
2.7 Irradiación de alimentos 22
2.7.1 Fundamento de la irradiación de alimentos 22
2.7.2 Ventajas y desventajas de la irradiación de alimentos 22
2.7.3 Aplicación de la irradiación en alimentos alimentos 23
2.8. Isoterma de adsorción 25
2.8.1 Métodos de determinación de la isoterma de sorción de humedad 27
2.8.1.1 Cálculo de monocapa 27
2.8.1.2 Modelo de GAB 27
2.9 Evaluación Sensorial 29
2.9.1 Definición e importancia 29
2.9.2 Métodos de Evaluación Sensorial 29
2.9.3 Análisis estadístico de los datos sensoriales 31
2.9.3.1 Datos de forma rating 31
2.9.3.2 Datos groceros (Rank) 31
III. MATERIALES Y MÉTODOS 32
3.1 lugar de ejecución 32
3.2 Materiales 32
3.2.1 Materia Prima 32
3.2.2 Reactivos 32
3.2.3 Material de Vidrio 32
3.2.4 Equipos 34
3.2.5. Otros 33
3.3 Métodos de análisis 34
3.3.1 Análisis físico- químicos 34
3.3.2 Análisis microbiológico 34
3.3.3 Cuantificación de compuestos fenólicos 34
3.3.4 Capacidad antioxidante 35
3.3.5 Determinación de la isoterma de adsorción 38
3.4 Análisis sensorial y estadístico 39
A. Evaluación sensorial 39
A.1. Para decidir la mejor mezcla de hierbas aromáticas 39
A2. Para decir la mejor dosificación de esteviósido 39
B. Evaluación estadística 40
B.1. Para decidir la mejor mezcla de hierbas aromáticas 40
B.2. Para decidir la mejor dosificación de esteviósido 40
B.3. Determinación de la variación por etapas 40
3.5. Metodología experimental 40
3.5.1. Descripción de las operaciones para obtener el filtrante de
hierbas aromáticas 40
3.5.2. Parte experimental 44
a) Materia prima 44
b) Secado 45
c) Triturado y tamizado 45
d) Estandarizado mezclado 45
d1.Obtención de la mejor mezcla de hierbas aromáticas45 45
d.2. Obtención de la mejor dosificación de esteviósido 45
e) Irradiación 47
f) Evaluación de la variabilidad de compuestos fenólicos y capacidad
antioxidante por efectos del proceso 47
g) Caracterización de la mezcla final 47
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 48
4.1. Caracterización de la materia prima 49
4.2. Secado 50
4.3. Molienda 51
4.4. Determinación de la mejor combinación de hierbas para obtener el filtrante 52
4.5. Determinación de la mejor dosificación de esteviósido como edulcorante 54
4.6. Irradiación 55
4.7 Variabilidad de compuestos fenólicos y capacidad antioxidante por efecto del
proceso de secado y molienda del filtrante de hierbas aromáticas 55
4.7.1 Compuestos fenólicos 56
4.6.1. Capacidad antioxidante 58
4.8 Caracterización del producto final 59
4.8.1. Análisis proximal 59
4.8.2. Análisis microbiológico 61
4.9 Isotermas de adsorción 61
V. CONCLUSIONES 63
VI. RECOMENDACIONES 64
VII. BIBLIOGRAFÍA 65
VIII. ANEXOS 75
ÍNDICE DE CUADROS
N° CUADRO PÁG
Cuadro 1: Poder edulcorante de diferentes productos comerciales 11
Cuadro 2: Clasificación de compuestos fenólicos 14
Cuadro 3: Clasificación de los métodos y paneles de evaluación sensorial 30
Cuadro 4: Caracterización de materia prima 48
Cuadro 5: Determinación compuestos fenólicos y capacidad antioxidante en materia
Prima 49
Cuadro 6: Determinación compuestos fenólicos y capacidad antioxidante de hierbas
aromáticas posterior al secado 50
Cuadro 7: Determinación compuestos fenólicos y capacidad antioxidante de materia
prima en la etapa de molienda 52
Cuadro 8: Resultados de la evaluación sensorial con respecto al sabor 53
Cuadro 9: Resultados de la evaluación sensorial con respecto al aroma 53
Cuadro 10: Resultados de la evaluación sensorial con respecto al dulzor para encontrar
la mejor dosificación de esteviósido 54
Cuadro 11: Compuestos fenólicos y capacidad antioxidante del filtrante antes y después
de la irradiación 56
Cuadro 12: Análisis microbiológico del producto final antes y después de la irradiación 56
Cuadro 13: Composición físico-química del filtrante de hierbas aromáticas
y esteviósido 60
Cuadro 14: Análisis microbiológico del filtrante de hierbas aromáticas 61
INDICE DE FIGURAS
N° Figura TÍTULO Pág
Figura 1: Cola de caballo 4
Figura 2: Malva 5
Figura 3: Hierba luisa 7
Figura 4: Malva olorosa 8
Figura 5: Menta 9
Figura 6: Isoterma de equilibrio 26
Figura 7: Flujo de operaciones para la obtención del filtrante de hierbas aromáticas y
esteviósido 43
Figura 8: Esquema experimental para la obtención del filtrante de hierbas
aromáticas y esteviósido 46
Figura 9: Variabilidad de compuestos fenólicos de las hierbas en materia prima, secado y
molienda 57
Figura 10: Variabilidad de capacidad antioxidante de las hierbas en materia prima, secado
y molienda 58
Figura 11: Isoterma de adsorción del filtrante de hierbas aromáticas y esteviósido 62
Figura 12: Curva estándar de ácido gálico 76
Figura 13: Esquema de determinación de compuestos fenólicos 77
Figura 14: Curva estándar de trolox 79
Figura 15: Esquema de determinación capacidad antioxidante 80
ANEXOS
N° ANEXOS TÍTULO
Anexo 1: Curva estándar ácido gálico para el ensayo de compuestos fenólicos a 755 nn
Anexo 2: Curva estándar de trolox para el ensayo de abts (capacidad antioxidante) a 734
nm.
Anexo 3: Cartilla de evaluación sensorial mezcla de hierbas aromáticas
Anexo 4: Prueba de hedónica para escoger la mejor mezcla de hierbas
Anexo 5: Evaluación sensorial dosificación de esteviósido
Anexo 6: Prueba de hedónica para elegir la mejor dosificación de esteviósido
Anexo 7: Resultado del contenido de humedad de las cinco hierbas aromáticas
Anexo 8: Resultado del contenido de ceniza de las cinco hierbas aromáticas
Anexo 9: Resultados de la cuantificación del contenido de compuestos fenólicos por
etapas
Anexo 10: Resultados de la cuantificación del contenido de compuestos fenólicos por
etapas resultados de la cuantificación del contenido de capacidad antioxidante
por etapas
Anexo 11.a: Análisis de varianza de compuestos fenólicos por etapas: hierba luisa
Anexo 11.b: Análisis de varianza de compuestos fenólicos por etapas: menta
Anexo 11.c: Análisis de varianza de compuestos fenólicos por etapas: malva
Anexo11.d: Análisis de varianza de compuestos fenólicos por etapas: malva olorosa
Anexo11.e: Análisis de varianza de compuestos fenólicos por etapas: cola de caballo
Anexo 12.a: Análisis de varianza de capacidad antioxidante por etapas: hierba luisa
Anexo12.b: Análisis de varianza de capacidad antioxidante por etapas: menta
Anexo 12.c: Análisis de varianza de capacidad antioxidante por etapas: malva
Anexo 12.d: Análisis de varianza de capacidad antioxidante por etapas: malva olorosa
Anexo 12.e: Análisis de varianza de capacidad antioxidante por etapas: cola de caballo
Anexo13: Resultados de la cuantificación del contenido de compuestos fenólicos y
capacidad antioxidante del producto final antes y después de la irradiación
Anexo 14.a: Análisis de varianza de compuestos fenólicos del filtrante de hierbas
aromáticas y esteviósido sin y con irradiación
Anexo 14.b: Análisis de varianza de capacidad antioxidante por filtrante de hierbas
aromáticas y esteviósido sin y con irradiación
Anexo 15: Determinación de la isoterma de adsorción
Anexo 16: Determinación de los constantes de la ecuación de GAB por el método de
mínimos cuadrados