Extraccion de Pectina 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO “sede Huamachuco”

EXTRACCION DE PECTINA I.

INTRODUCCIÓN:

Fue en 1825, cuando se comenzó a dar el nombre de pectina a la sustancia soluble que se encontraba en los jugos de la frutas y que tiene la propiedad de espesar o melificar cuando se encuentra en un medio acido. Tradicionalmente se ha obtenido la pectina a partir de los frutos cítricos y de las manzanas (su corteza y sus semillas).Es una sustancia neutra, no cristalizable, incolora y soluble en el agua que existe en los frutos maduros, como resultado de la transformación de la pectosa. Debido a que se convierte en una solución espesa, como gelatina, cuando se añade en pequeñas cantidades a los ácidos de las frutas, azúcar y agua, se usa para hacer jaleas, conservas y mermeladas. Forma la parte interna de la corteza de los frutos maduros, principalmente cítricos. Tiene propiedades gelatizantes y se emplea comercialmente para elaborar las mermeladas de frutas a las cuales les da ese punto especial que necesitan. La pectina es la sustancia básica para conseguir la gelatina. La pectina es un hidrato de carbono (polímero), que tiene un peso molecular alto y está presente en todas las plantas, principalmente en forma de p rotopectina. La pectina tiene una influencia importante sobre las células de las plantas, ya que la protopectina y la celulosa componen la estructura de las paredes celulares. La pectina comercial se deriva de la cáscara de los cítricos (limón, lima y naranja) o de pulpa de manzana. Se utilizan estas materias primas, ya que producen una pectina de calidad superior, contienen gran cantidad y están disponibles en cantidades suficientes para que sean comercialmente viables. El propósito propósito principal principal de este trabajo es dar a conocer como extrae la pectina a partir de desechos industriales de limón

II. OBJETIVOS: 

conocer el flujo del procesamiento para la extracción de pectinas.



Conocer el proceso de extracción de la pectina, a partir de materias primas limón.

ING. AGROINDUSTRIAL VIII Ciclo

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III. MARCO TEÓRICO: 

Pectinas

Las pectinas son un grupo complejo de heteropolisacáridos estructurales que contienen sobre todo unidades de ácido galacturónico. Estos compuestos están presentes en las paredes celulares primarias y en la laminilla media de las células parenquimáticas de muchas plantas, donde están frecuentemente asociadas con otros componentes de la pared celular, tales como la celulosa, hemicelulosa y la lignina, y son responsables de la firmeza de algunos productos. La disolución de los componentes de dicha pared celular, sobre todo de las pectinas se ha relacionado con el ablandamiento de diversas especies vegetales La cantidad y calidad de pectina útil que presentan los frutos dependen de la especie y del tipo de fruto, de la cantidad que el fruto contiene naturalmente, del estado de maduración en la cosecha, de las condiciones de manejo y de la actividad enzimática después de la recolección y desde luego, del proceso de extracción. Dependen también de la parte del fruto que se utilice y de la tecnología empleada en el proceso de obtención. En frutos sin madurar la mayor cantidad de material péptico es insoluble en agua, la cantidad y la solubilidad aumentan con la madurez; esto genera cambios en la firmeza del fruto. Las sustancias pecticas se encuentran sin excepción en todas las plantas superiores, en las regiones intercelulares y en las paredes celulares. Estas membranas se componen de celulosa, hemicelulosas y pectina, encontrándose estas últimas en la lámina media, sirviendo de material de cimentación entre las células.


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En los tejidos jóvenes, especialmente en los frutos, las pectinas se encuentran presentes en cantidades tan abundantes que a menudo forman canales anchos, apartando entre sí a las células. Al ser un coloide hidrofilito, la pectina tiene la capacidad de absorber grandes cantidades agua. Por esta capacidad, las sustancias pecticas aparentemente juegan un rol importante en las primeras etapas de desarrollo de los tejidos vegetales cuando los sólidos se encuentran a un separadas y a una distancia relativamente grande de los vasos conductores de agua. Las sustancia pecticas absorben agua rápidamente y la transfieren a la células con mayor facilidad que la que podría lograrse por osmosis en las células mismas. Como constituyente natural de los tejidos vegetales, las sustancia pecticas son responsables en buena medida de la firmeza y textura de los frutos y las hortalizas. El ablandamiento del tejido del fruto durante la maduración, la ruptura de la estabilidad coloidal en los jugos de frutas, los cambios de consistencia en los purés y los concentrados de frutas pueden atribuirse a menudo a modificaciones en las sustancias pecticas. En tanto las sustancias pecticas se encuentran en las paredes celulares exteriores, en la región de la laminilla central de los vegetales, se las considera estrechamente vinculadas a la celulosa. (BRAVERMAN, J.; 1965) En la mayoría de los tejidos vegetales y en las frutas inmaduras gran cantidad de material está presente en forma insoluble en agua llamada protopectina, transformándose a su forma más soluble con la madurez. Esta variación de solubilidad influye en los cambios de textura anexados a la madurez (Glicksman, M.; 1965).El contenido en pectinas de los tejidos vegetales varía según el origen botánico y anatómico de la planta, tal como se muestra en la Tabla 1. (Navarro y Navarro, 1985)Tabla 1:


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TABLA 2 : contenido de pectina en el limon



Estructura y composición La columna vertebral de la pectina está compuesta por unidades enlazadas (α1 -4) del ácido galacturónico interrumpidos por enlaces simples (α1 -2) de residuos de ramnosa. Los grupos carboxilos de las unidades del ácido galacturónico están parcialmente esterificados por metanol, lo cual define el contenido de metoxilo en una pectina dependiendo de la fuente y el modo de extracción. El grado de esterificación (GE) está definido por la relación de residuos de ácido galacturónico metilesterificados con el total de unidades de ácido galacturónico presentes en la 10 muestra de pectina. El número y distribución de los grupos estermetílicos a lo largo de la molécula juegan un papel importante en la solubilidad, propiedades de espesamiento, capacidad de gelificación, que son condiciones requeridas para las propiedades finales del gel, y también sobre la firmeza y cohesión de los tejidos de las plantas. Teóricamente, una pectina puede tener un contenido de metoxilo del 16%, pero en la práctica se han encontrado que contiene alrededor del 14%. Por esta razón se ha fijado el 7% de contenido de metodillo (50% de esterificación con metanol) como la línea divisoria para diferenciar las categorías de pectina sobre la base del contenido de metoxilo


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

Clasificación de las sustancias pécticas Se pueden distinguir dos clases principales de sustancias pécticas: los ácidos pectínicos, que tienen una pequeña porción de sus ácidos galacturónicos como ésteres metílicos, y los ácidos pécticos, que sólo contienen moléculas de ácido galacturónico libre de esterificación. Por definición las pectinas son ácidos pectínicos con diferentes grados de esterificación y neutralización, que pueden contener de 200 a 1000 unidades de ácido galacturónico. Existen otros compuestos de este tipo, las protopectinas, altamente esterificadas con metanol y muy insolubles en agua, que se encuentran en los tejidos de los frutos y son responsables de su textura rígida; sin embargo, la acción de la enzima protopectinasa hace que se conviertan en pectinas solubles o ácido pectínico, en un proceso que ocurre durante la maduración y que trae consigo el ablandamiento del fruto De todas estas sustancias, las pectinas son las más abundantes e importantes, están presentes especialmente en algunos tejidos suaves, como en la corteza de los cítricos, en las manzanas, las peras, entre otros. Aún dentro del propio vegetal existe una distribución de las pectinas.

Grado de Esterificación: Las pectinas son substancias coloidales y constituidas en su mayoría, por cadenas de ácidos D-galacturónicos unidos por enlaces (1-4) con cadenas laterales de Larabinosa y D-galactosa, y cuyos grupos carboxílicos pueden estar parcialmente metoxilados y parcial o totalmente neutralizados por bases. Un factor importante que caracteriza las cadenas de pectina es el grado de esterificacion (DE) de los grupos carboxilos de los residuos de ácido urónico con alcohol metílico. Las pectinas probablemente se forman inicialmente en forma altamente esterificada, pero experimentan algo de desesterificación después de insertarse en la pared celular olámina media. Hay una amplia gama de grados de esterificación dependiendo de especies, tejido y madurez. En general las pectinas del tejido tienen una gama de grados de esterificación que va del 60 al 90%. El grado de metilación tiene un papel importante en la firmeza y cohesión de los tejidos vegetales. La


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reducción del grado de metilación tiene como consecuencia un aumento de la cohesión, que es particularmente evidente en tejidos calentados. El efecto de fortalecimiento de los tejidos implica dos fenómenos separados. En tejido fresco, la formación de carboxilos libres incrementa las posibilidades y la fortaleza de los enlaces calcio entre polímeros. En los tejidos calentados se da la combinación de un incremento de los enlaces de calcio y un decremento de la susceptibilidad de la pectina a despolimerizarse por β-eliminación (Van Buren, J.; 1991).

Tipos de Pectina Según el Grado de Esterificación a. Pectinas de Alto Metóxilo. Posee un grado metoxil de al menos 70%, forman geles al adicionarles ácidos y azucares entre un pH de 3.0 a 3.4 y a temperaturas relativamente elevadas. La cantidad de ácido es proporcional al porcentaje de carboxilos

b. Pectinas de Bajo Metóxilo. Aquellas que poseen un grado metoxil de al menos de 50%. No forman geles en presencia de azúcar y ácido pero si con iones de calcio y otros cationes polivalente, la fuerza de los geles ligados de esterificación. (Braverman, 1965). 

Presencia y función biológica Las sustancias pécticas son conocidas por contribuir a la adhesión entre las células y al mecanismo de fuerza de la pared celular, a través de su habilidad para formar geles estabilizantes, y tienen también un importante papel en el crecimiento de las células de las plantas. Adicionalmente a estas importantes funciones fisiológicas, estos polisacáridos estructurales tienen también otras funciones, entre ellas, el que estén involucrados en las interacciones entre plantas y agentes patógenos; la cantidad y la naturaleza de la pectina son determinantes para la estructura de los frutos y vegetales durante su crecimiento, madurez, almacenamiento y procesamiento; adicionalmente ellas tienen un importante papel como fibra nutricional, y pueden tener interesantes propiedades terapéuticas.


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

Usos y aplicaciones de las pectinas La pectina juega un papel fundamental en el procesamiento de los alimentos como aditivo y como fuente de fibra dietética. Los geles de pectina son importantes para crear o modificar la textura de jaleas, confites y productos lácteos bajos en grasa. Es también utilizada como ingrediente en preparaciones farmacéuticas como antidiarreicos, desintoxicantes, entre otros. Además, ésta reduce la intolerancia a la glucosa en diabéticos e incluso bajan el nivel del colesterol sanguíneo y de la fracción lipoproteica de baja densidad. Se prefiere la cáscara de los limones que de las limas por la calidad de pectina, también la de naranja. La piel de los cítricos puede ser lavada libre de acidez y secarse cuidadosamente para preservar la calidad dela pectina, o puede procesarse directamente en estado húmedo (naranja). La principal aplicación de las pectinas en la industria de alimentos es la fabricación de compotas y mermeladas; se utiliza también como agente gelificante en pudines, estabilizante de emulsiones y suspensiones, agente viscosante en bebidas, agente estabilizante en helados y postres fríos, y en soluciones para recubrir salchichas y carnes enlatadas. En el campo farmacéutico las pectinas se emplean por su acción protectora y reguladora del sistema gastrointestinal, su acción desintoxicante, anticolesterol, inmunológica, antihemorrágica, anticancerígena y cicatrizante; prolonga la acción terapéutica al aumentar los tiempos de liberación de los principios activos. Se usan también en la formación de películas para recubrir papel y dar características de suavidad en el papel de envoltura, como vehículo en la preparación de suspensiones de sulfato de bario para aplicar en las radiografías por rayos X, en la fabricación de películas biodegradables en forma de mezclas de pectina y alcohol polivinílico como reemplazantes de derivados del petróleo; estas películas son biodegradables, reciclables y permitidas para formas farmacéuticas de liberación prolongada y como protectores o adhesivos en preparaciones farmacéuticas para la piel.


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

Importancia económica de las pectinas

La totalidad de la cantidad de pectina consumida en Colombia es importada, debido a que no existe ninguna empresa productora de esta sustancia, lo cual implica altos precios de venta de dicho producto. Entre los años 2004 al 2006, el uso de pectina se incrementó progresivamente, en el 2004 se importaron 193.039 kg de pectina, mientras que en el 2005 se 13 importaron 27.197 kg más de las que se importaron en el 2004 y en el 2006 se importaron 35.856 kg más de las importadas en el año inmediatamente anterior

Fuentes de pectina convencional y no convencional



Los residuos de manzana y las cortezas de cítricos son las materias primas tradicionalmente usadas para la extracción industrial de pectinas Ambos materiales contienen altas cantidades de sustancias pécticas y están disponibles en abundancia como residuos de la producción de jugo. Sin embargo, estos frutos producen pectinas ligeramente diferentes, lo cual hace que la una o la otra sea más adecuada para aplicaciones específicas, aunque ambas tienen buen reconocimiento de deseabilidad y propiedades comercialmente atractivas. Los orujos de manzana secos generalmente contienen entre un 15 a 20% de pectina, mientras que las corteza de cítricos secos rinden de un 30 a 35% de pectina. Existe un interés general en el uso de desperdicios de productos obtenidos de bioindustrias, para minimizar los problemas ambientales y aprovechar las grandes cantidades de biomasa para elaborar productos con valor agregado.

IV.

MATARILES Y METODOS: 3.1. Materiales 

materia prima: naranja



alcohol industrial



agua destilada



HCL 1N



papel filtro


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

balanza



estufa



PH- metro



cocina eléctrica



ollas , cucharas , cuchillos



termómetro

3.2 metodología A continuación se describe el flujo de procesamiento para la obtención de pectina a partir de cascara de naranja. 1.

Recepción: consiste en recibir y controlar que las cascara estén libres de semillas,

2.

desmenuzado: viene a ser la reducción de tamaño de las cascaras, empleando un cuchillo de acero inoxidable.

3.

banqueado: consiste en calentar la cascara de 96 a 98 °C, por 10 minutos, para inactivara las enzimas pectoliticas.

4.

extracción: para efectuar la extracción se procede a hacer una hidrolisis acida controlando temperatura Ph , tiempo de extracion y relacion materia prima : agua acidulada.

5.

relacion materia prima: agua acidulada Esta relacion es un parámetro que influye

directamente

en la extracción de

pectina. Se recomienda emplear un a relacion 1:6 6.

PH: el valor del PH óptimo de extracción se halla en el rango de 1.5 a 3.0 , empleándose en este caso un pH de 1.8 , para acidificar el medio se empleara el ácido clorhídrico 1N.

7.

temperatura: el valor óptimo de temperatura de extracción se encuentra en el rango de 45 a 80 °C

empleándose en este caso una temperatura de 70 °C por

un tiempo de 70 minutos. 8.

filtración : consiste en la separación del líquido y del bagazo , se puede hacer empleando papel filtro o mediante un tocuyo, en cuyo caso , se realizara la


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operación manualmente , ejerciendo presión sobre los trozos de cascara a través del tocuyo , para así liberara la mayor cantidad de líquido. 9.

precipitación: el líquido filtrado, debe ser enfriado a una temperatura ambiente (25 °C) , una vez alcanzada esta temperatura se hace la precipitación mediante la adición de alcohol en una relacion de 60 % (v/v) , con respecto al volumen filtrado.

10. clarificación:

el extracto pectinico obtenido del filtrado es de color verde

opaco , lo que hace necesario un tratamiento para obtener el color adecuado ( caramelo ), para la cual se hace uso de carbón activado o tierra decolorantes .sin embargo , el empleo de sustancias clarificantes, no da resultados satisfactorios , además resulta imposible eliminarlas del líquido filtrado , se recomienda , hacer la clarificación mediante diversos lavados con alcohol

, cuando la pectina

haya sido precipitada 11. filtrado: la operación de filtrado de la pectina precipitada se puede

hacer

usando papel filtro o mediante un tocuyo. 12. secado

: la pectina que tiene un contenido de humedad de alrededor de 60 % ,

es sometida a un proceso de secado , para reducir la humedad a valores de 7 a 10 % , para lo cual se puede usar un estufa , esterilizado al vacío , liofilizador , secado de tambor rotatorio , etc. la temperatura de secado se encuentra en el rango de 40 a 70 °C no deberá ser mayor de 70 °C , pues un sobrecalentado , es perjudicial para la calidad. 13. molienda: consiste en la reducción

del tamaño

de las partículas

hasta

pulverización usando un molino. 14.

tamizado: la molienda debe hacerse

de manera

tal que

las

partículas

atraviesen la malla N° 60. 15. envasado: se hará en depósitos donde las características del producto obtenido no sean alteradas.


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

Flujo de operacion para la obtención de pectina:

Naranja

Lavado

Cortado y exprimido Cortado

pH=1.8 Tº = 50 =

Producto 1

5 cm de grosor (Cáscara)

Escaldado 90ºC por 5 min.

Extracción

Filtración

Enfriado a 25ºC

Precipitado 60% Alcohol de 90º Lavado

Secado


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V.

RESULTADOS Y DISCUSIONES:

5.1 Resultados: a) extracción de pectina a partir de cascara de naranja : Calcular en rendimiento: 

pH 1.8 Peso inicial = 564.78g Peso final = 2.6938g Rendimiento =

Rendimiento = Rendimiento =

 

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 

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0.48 %

5.2 Discusiones  acerca de los resultados obtenidos en la práctica de extracción de pectina a partir

de cascar de naranja podemos observar que a un pH de 1.8 su rendimiento es 0.48% y al compararlo (bibliografia) un pH de 2.5 su rendimiento es de 0.30% , esto quiere decir que a un pH de 1.8 su rendimiento es mejor que el de pH de 2.5 pero el

uso de PH muy bajo tiene el inconveniente de reducir el poder gelificante

de la pectina , pero como observamos en estos resultados

nos damos cuenta que

si utilizamos un pH alto y un pH bajo su rendimiento o su poder gelificante será menor , pero si utilizamos un pH intermedio habrá un rendimiento mejor. Los intervalos trabajados en cuanto a PH, temperatura, están dentro de las señaladas en la práctica, ya que algunos autores afirman también, que los rangos en, Tiempo y Temperatura son de 30 y 40 minutos a una temperatura entre 80°C y 85°C, lo cual indica que la práctica se realizó adecuadamente en cuanto a estos parámetros.


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 La variación de los parámetros durante la hidrólisis determina una diferencia en la

calidad de la pectina que se obtiene, es decir, que la aplicación de un Ph muy bajo con temperaturas muy altas destruye la molécula de la pectina.

 en la bibliografía nos habla que el porcentaje de rendimiento en la pepa de naranja

es de 6 %, en la cascara 30 % y en el jugo un 25 % pero estos resultados se dan en base seca y en con parición con nuestros resultados que están determinados en base húmeda que son 3.41 y 0.30 % es por eso que los resultados de la bibliografía tiene un mayor rendimientos. entonces podemos decir que la extracción de pectina a partir de desechos de limón, un mayor rendimiento se encuentra en la casara. produciendo texturas de consistencia de pectina comercial, por lo que puede

usar

cáscaras o todos los desechos de limón como materia prima para la obtención de material gelificante y ser esta una buena alternativa para la industria alimentaria.  Las pectinas tienen la capacidad de formar geles con compuestos polihidroxilados,

como los azúcar eso cantidades diminutas de iones polivalentes .Kertesz Z.I.(1951), El nombre de pectina, es originado del término griego (coagulado, duro) fue empleado para denominar a estas sustancias por Braconnot en 1825, en reconocimiento a su capacidad de formar geles. En realidad se trata de sustancias estrechamente relacionadas. Estas llenan los espacios intercelulares en los tejidos vegetales. En los tejidos jóvenes especialmente en los frutos, las pectinas se encuentran en cantidades abundantes formando canales anchos, apartando entre sí a las células.

VI. CONCLUSIONES:  Con esta práctica hemos podido determinar el rendimiento de pectina a partir de

la cascar de naranja. Las pectinas son sustancias que tienen la capacidad de formar geles por los que se les utiliza como agentes de espesamiento.


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 Los procesos esenciales para producir pectina de calidad, son: control de calidad de

la materia prima, hidrólisis ácida, evaporación, secado y molienda  La extracción de pectina con pH bajos y a temperaturas bajas, ésta tiene un mayor

rendimiento, y a pH mayores el rendimiento es menor.  La pectina es muy susceptible a la degradación enzimática, por lo cual se debe

extraerse inmediatamente tanto como sea posible  La pectina como bien se sabe tiene un uso amplio en la agroindustria lo cual

tenemos materia prima casacara de naranja, que da una posibilidad para su extracción con buenos rendimientos.

VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Espinal CF, Martínez HJ, Peña Y. La cadena de cítricos en Colombia: Una mirada global de su estructura y dinámica 1991-2005. Bogotá: Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, Observatorio Agrocadenas Colombia. [Sitio en Internet]. Disponible en: http://www.agrocadenas.gov.co. Consultado: 15 marzo 2005.

2. Marín RF, Soler C, Benavente O, Castillo J, Pérez JA. By-products from different citrus processes as a source of customized functional fibres. Food Chem. 2007; 100(2): 736-741.

3. Wilkins MR, Widmer WW, Grohmann, K, Cameron RG. Hydrolysis of grapefruit peels waste cellulase and pectinase enzymes. Bioresource Technol. 2007; 98 (8): 1596-1601.


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Extraccion de Pectina 1

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