Efecto de la temperatura de almacenamiento en el conteni=
do
total de Carotenoides de frutos de Palma Coroba=
(Attalea macrolepis Burret)
Effect of storage temperature on the total content of Carotenoids =
of Coroba palm fruits (Attalea macr=
olepis
Burret)
|
Douglas =
R.
Belén Camacho Universidad Nacional Experimental Simón
Bolívar Carabobo, Venezuela |
María Jo=
sé
Moreno Álvarez Universidad Nacional Experimental Simón
Bolívar Carabobo, Venezuela morenoalvarezmj@gmail.com |
David Ga=
rcía
Pantaleón Universidad Nacional Experimental Simón
Bolívar Carabobo, Venezuela |
|
Carlos M=
edina
Martínez Universidad Nacional Experimental Simón
Bolívar Carabobo, Venezuela |
<= o:p>
Resumen—
Palabras Clave: Caicara
del Orinoco, cinética química, coroba, pigmentos
naturales.
Enviado: 22/09/2019 Sumario: I Introducción, II Materiales y Métodos, III Resultados y
Discusión, IV. Conclusiones. Como
citar: Belén, Douglas., Moreno, Mario., Gar=
cía,
David., Medina, Carlos. (2020). Efecto de la temperatura de almacenamie=
nto
en el contenido total de Carotenoides de frutos de Palma Coroba (Attalea macrolepis Burret). <=
i>Revista
Tecnológica - Espol, 32(1). Recuperado a partir de
http://www.rte.espol.edu.ec/index.php/tecnologica/article/view/695 http://www.rte.espol.edu.ec/index.php/tecnologica/article/view/695 https://doi.org/10.37815/rte.v32n1.695
Keywords:
&nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp; &nbs=
p; &=
nbsp;
I. INTRODUCCIÓN
Los alimentos son sistemas=
de
composición compleja debido a la diversidad de sustancias presentes en ello=
s.
Estas sustancias intervienen en reacciones químicas desde el origen del
alimento, dado por los fenómenos que se llevan a cabo en las fuentes de mat=
erias
primas, también durante el procesamiento y el almacenamiento. Los compuestos
presentes son susceptibles a transformaciones químicas que pueden resultar
beneficiosas o adversas, influyendo considerablemente en la calidad de los
productos [1], [2], [3].
En este sentido, reviste
interés conocimiento y dominio de la intensidad con que se desarrollan los
cambios químicos, los factores influyentes en su realización y el mecanismo=
que
permite la conversión de una sustancia en otra. De tal manera que se apliqu=
en
eficientemente las condiciones de procesamiento y almacenamiento garantizan=
do
al consumidor productos con valor nutricional adecuado, propiedades sensori=
ales
aceptables, vida útil prolongada y, fundamentalmente, inocuos [4] [5]. Todas
estas garantías son indispensables en un entorno de seguridad alimentaria.<=
/span>
Las frutas y las hortalizas
presentan en su composición metabolitos que se han asociado con efectos
benéficos para la salud humana y, además, influyen las características
fisicoquímicas y sensoriales de los alimentos. Ejemplo de estos compuestos =
son
los carotenoides, los cuales imparten color natural y experimentan activida=
des
biológicas relevantes. Entre ellas destacan su acción antioxidante y provitamínica, ambas de utilidad en la prevención de
enfermedades crónicas como el cáncer, cardiovasculares y daños degenerativos
asociados con la edad [6],[7], [8],[9] [10], [11], [12].
Los carotenoides son
considerados uno de los grupos de pigmentos naturales que inciden
considerablemente en la calidad de los productos vegetales, dada su relación
con el color y por la contribución nutricional asociada a ellos; la mayoría=
de
las coloraciones amarillas, naranjas y rojas en hojas, flores y frutos de l=
as
plantas se deben a la presencia de estos colorantes. Se han identificado má=
s de
750 carotenoides en la naturaleza, encontrándose distribuidos en las planta=
s,
principalmente, algas, hongos y bacterias; los animales no producen estos
compuestos, pero están presentes en su estructura debido a la ingesta de
alimentos que los proveen, siendo responsables de la pigmentación en aves y
crustáceos, entre otros [13], [14], [15].
Químicamente son, en su
mayoría, tetraterpenoides formados por la unión=
de
ocho unidades de isopreno, por lo que su fórmula molecular es C40H56,
y presentan en su estructura un sistema de dobles enlaces C-C conjugados, el
cual es el responsable de la propiedad cromófora de la molécula, y permite =
la
existencia de isomería cis-trans;=
la
configuración trans es la que predomina en la naturaleza, aunque tam=
bién
puede encontrarse casos con la configuración cis
[6], [16], [17], [18], [10], [20]. <=
/span>
La estructura insaturada l=
es
imparte reactividad a los carotenoides, siendo la oxidación y la isomerizac=
ión
las principales reacciones deteriorantes de est=
os
pigmentos, afectando sus funciones sensoriales y biológicas, las cuales son
altamente favorecidas por las condiciones térmicas de almacenamiento y
procesamiento de los alimentos [1], [4], [21], [22]. En e=
ste
sentido, reviste interés el conocimiento del efecto de la temperatura en el
contenido de carotenoides de un alimento ya que es un factor decisivo en el
establecimiento de las condiciones de almacenamiento y procesamiento que
inhiban la velocidad de reacción de estas sustancias.
La co=
roba
es una palma que habita de forma natural en el municipio Cedeño del estado
Bolívar (República Bolivariana de Venezuela), botánicamente identificada co=
mo
la especie Attalea macrolepis
Burret [23]. Su fruto es
aprovechado como alimento, formando parte de la tradición culinaria de la
región de cultivo. La fracción comestible es el mesocarpio o pulpa, el cual
presenta un color blanco en estado inmaduro y se torna amarillo-naranja con=
la
madurez.
En la composición del mesocarpio en madu=
rez de
consumo, se han determinado niveles de carotenoides totales de 87,05 y 94,78
mg/kg de mesocarpio fresco, atribuyéndosele el color característico a estos
pigmentos; los estudios realizados han evaluado la estabilidad de dichos
componentes en el almacenamiento congelado y el secado de la pulpa =
[24],
[25], pero no se ha estudiado el comportamiento en frutos enteros durante el
almacenamiento refrigerado aplicado como método de conservación.
En ese orden de ideas, se
realizó este trabajo con el objetivo de evaluar el efecto de la temperatura=
de
almacenamiento, de frutos enteros, en el contenido total de carotenoides del
mesocarpio de la palma coroba.
=
&nb=
sp; =
&nb=
sp; =
&nb=
sp; =
&nb=
sp; =
&nb=
sp;
II. MATERIALES Y MÉTODOS<=
/span>
A.&n=
bsp;
Muestra
Se empleó una muestra de
aproximadamente 100 kg de frutos maduros de palma coro=
ba
(Attalea macrolepis=
),
recolectados aleatoriamente en una plantación natural ubicada en el municip=
io
Cedeño, estado Bolívar (Venezuela).
B.&n=
bsp;
Almacenamiento
Los frutos
fueron limpiados manualmente frotándolos con una tela suave y colocados en
bandejas metálicas sin ningún recubrimiento, las cuales fueron almacenadas =
en
cavas acondicionadas para mantener la temperatura, en cada caso, a: 10ºC (M=
1),
20ºC (M2) y 30ºC (M3; variación de temperatura ±1ºC). Se colocaron dos band=
ejas
por temperatura conteniendo 10 kg de frutos cada una.
C.&n=
bsp;
Determinación de caroteno=
ides
totales
Diariamente= se tomaron al azar, cantidades iguales de cada bandeja, muestras de los frutos almacenados, se pelaron y se les separó el mesocarpio con ayuda de un cuchi= llo manual y se procedió luego a determinar el contenido total de carotenoides [19], midiendo la absorbancia de los extractos a 450 nm con un espectrofotómetro UV-Visible marca Agilent modelo 8453 y utilizando como pa= trón β-caroteno (Sigma). Las determinaciones se efectuaron por triplicado.<= o:p>
D.&n=
bsp;
Parámetros cinéticos
Se evaluó el
comportamiento del contenido total de carotenoides en función del tiempo de
almacenamiento para definir el orden de la reacción en cada caso y a partir=
de
éste, se calcularon los parámetros: constante de velocidad (k) y tiempo de
media reacción (t1/2). El efecto de la temperatura en la velocidad de la
reacción se evaluó a través del modelo de Arrhenius:
k =3D Ae-Ea/RT (Ec=
. 1)
Donde, k es=
la
constante de velocidad de reacción, A el factor pre-ex=
ponencial,
Ea la energía de la activación de la reacción, =
R la
constante universal (8,314 J/mol.º=
K),
y T la temperatura (ºK) a la cual ocurre la
transformación. Para determinar los parámetros A y Ea<=
/span>,
se graficó el (ln K) en función del inverso de =
T, con
base a la ecuación logarítmica [5] [26] [27]:
ln k =3D ln A – Ea/RT (Ec. 2)
E.&n=
bsp;
Análisis estadístico
Los resulta=
dos
de las determinaciones se presentaron como valores promedios (n =3D 3) con =
sus
respectivas desviaciones estándar y se les realizó un análisis de varianza =
(p
< 0,05) y comparación de medias de Tukey (p < 0,05), para un diseño
experimental lineal totalmente aleatorizado, considerando como única fuente=
de
variación la temperatura de almacenamiento (tres tratamientos), siendo la
variable de medición el contenido total de carotenoides. Se obtuvieron las
ecuaciones de las líneas de tendencia de las gráficas de dispersión obtenid=
as
aplicando el programa Microsoft Office Excel 2007, considerado como el más
adecuado porque presentó mayor valor de R2.
=
&nb=
sp; =
&nb=
sp; =
&nb=
sp; =
&nb=
sp; =
&nb=
sp;
III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
A. =
Carotenoides en mesocarpio de la palma co=
roba
durante el almacenamiento
El
efecto de la temperatura de almacenamiento en el contenido total de
carotenoides en el mesocarpio del fruto maduro entero de la palma coroba se muestra en la Fig. 1. Aunque en todos los casos se observa un descenso en dic=
ha
concentración, hay comportamiento diferente en los primeros dos días (48 h)=
. En
ese lapso, a 20ºC y a 30ºC, hubo un aumento en la proporción de estos pigme=
ntos
mientras que a 10 ºC ese incremento no se prese=
ntó.
En las primeras 48 h, a 30 ºC la variación fue =
desde
14,54 mg/100 g de mesocarpio fresco, hasta un máximo de 15,77 mg/100 g. Lue=
go,
el contenido total de carotenoides experimentó descensos hasta el final del
estudio (15 días =3D 360 h), donde presentó un valor de 10,58 mg/100 g.
En
el tratamiento a 20 ºC, el aumento estuvo desde=
el
valor inicial (14,54 mg/100 g) hasta 15,27 mg/100 g, en el mismo lapso que a
30ºC. A continuación, experimentó descensos hasta el valor final de 11,4 mg=
/100
g. En cambio, a 10ºC el comportamiento fue siempre en descenso, desde el va=
lor
inicial 14,54 mg/100 g hasta el final de 11,89 mg/100 g. El aumento en el
contenido de carotenoides durante los primeros dos días de almacenamiento a
20ºC y 30ºC, presentó diferencias significativas (p<0,05) respecto al va=
lor
inicial en cada temperatura, pero la diferencia de los niveles de carotenoides entre las
temperaturas no fue significativa (p>0,05), mientras que los valores
obtenidos al final del almacenamiento presentó diferencias significativas
(p<0,05) en ambas temperaturas, respecto al contenido inicial en cada ca=
so,
también entre los niveles finales determinados.
Por
otra parte, a 10 ºC la diferencia entre el cont=
enido
inicial y el contenido final también fue significativa (p<0,05), siendo
significativa (p<0,05) respecto al valor final determinado a 30 ºC, pero no fue significativamente diferente (p>0,=
05) al
contenido final determinado a 20 ºC.
Los
cambios evidenciados en el contenido total de carotenoides del mesocarpio
maduro de la coroba, reflejan el efecto de la
temperatura en la síntesis y degradación de éstos. El aumento inicial obser=
vado
a 20 ºC y a 30 ºC e=
n las
primeras 48 h, es una manifestación del desarrollo de actividad metabólica =
en
el fruto como consecuencia de una continuación del proceso de maduración
postcosecha, mientras que la temperatura de 10 ºC fue
lo suficientemente baja para inhibir la síntesis de los carotenoides (Fig. 1). Durante la maduración de frutas, ocurren cambios quími=
cos
y bioquímicos entre los que se encuentran la biosíntesis de carotenoides [1=
3],
[28], [30], [31], [32].
Fig. 1<=
!--[if supportFields]> Carotenoides t=
otales
durante el almacenamiento.
B. Cinética de la variación = en el contenido total de carotenoides
De acuerdo al comportamiento mostrado a 20 ºC y 30 ºC, se infiere que, en estas condiciones, la variació=
n en
el contenido total de carotenoides se debe a una reacción que al menos
contempla dos fases: la primera, dada por la biosíntesis de carotenoides; y=
la
segunda, en la que experimentan transformación o degradación. De tal manera=
que,
en general, la reacción involucrada en la variación de los carotenoides tot=
ales
en esta situación puede obedecer a una reacción múltiple en serie [33] o
consecutiva [27] representada por la ecuación química general:
P → C → D
(Ec.4)
Donde, P representa a algún precursor de
carotenoides, C es carotenoides y D es productos de la transformación de los
carotenoides. Un modelo parecido ha sido propuesto para la biosíntesis de
licopeno (un carotenoide) en frutos de tomate34. La velocidad de la primera reacción puede expres=
arse
como27:
-(d[P]/dt) =3D k1[P]α (Ec=
. 5)
En cambio, =
la
segunda parte que contempla la reacción de transformación de los carotenoid=
es
(C) en los productos de la degradación (D), puede representarse por la ecua=
ción
cinética siguiente:
(d[C]/dt=
) =3D
k1[P]α=
– k2[C]<=
span
lang=3DES style=3D'font-size:10.0pt;line-height:102%;mso-fareast-font-famil=
y:"Times New Roman";
mso-ansi-language:ES'>β (Ec.
6)
Donde k<=
sub>1
y k2 son las constantes de velocidad de cada una de las reaccion=
es
indicadas. El modelo de velocidad para la reacción planteada (
Para establ=
ecer
un orden aparente para la cinética de la reacción experimentada en los prim=
eros
dos días a 30 ºC, se procedió a graficar
concentración de carotenoides en función del tiempo de almacenamiento (Fig. 2). El comportamiento presentado es característico de =
una
cinética de orden cero (R2 =3D 0,9498). Esta deducción coincide =
con
los resultados mostrados para la formación de β-caroteno durante la
maduración de tomates [34]. La ecuación cinética deducida para describir el
comportamiento planteado es:
C =3D 0,615t + 14,622
(Ec. 7)
Donde C es =
el
contenido total de carotenoides en el tiempo t. De acue=
rdo al
orden establecido, el valor de la constante cinética (k) fue 0,615 mg/100 g=
x d
(equivalente a 6,15 mg/kg x d) y el tiempo de media reacción (t1/2)
fue 11,82 d, el cual corresponde a la transformación del compuesto que da
origen a los carotenoides involucrados.
La cinética=
en
los primeros días del almacenamiento a 20 ºC es
mostrada en la Fig. 3. Al igual que a 30 ºC, la
formación de los carotenoides siguió un modelo cinético de orden cero (R
C =3D 0,365t + 14,588
(Ec. 8)
En el prese=
nte caso
(20 ºC), el valor de k fue 0,365 mg/100 g x d
(equivalente a 3,65 mg/kg xd) y el tiempo de me=
dia reacción
fue 19,92 d. Los valores de k y t1/2 indican que la reacción de
formación de carotenoides a 30 ºC fue más rápid=
a que
la se llevó a 20 ºC, al presentar valor de k má=
s alto
y t1/2 más bajo. En este sentido, se confirma el efecto de la
temperatura en la velocidad de las reacciones, la cual se ve favorecida con=
el
aumento en la temperatura.
Después del
segundo día en almacenamiento a 20 ºC y 30 ºC, el contenido en carotenoides totales mostró desce=
nsos
consistentes con una cinética de primer orden (Fig. 4 y Fig. 5); para esta evaluación se consideró como tiempo cero=
a
partir del día 2, que fue hasta donde aumentó la concentración de carotenoi=
des.
A 20 ºC, la degradación de los carotenoides sig=
uió el
modelo exponencial (R2 =3D 0,8871):
C =3D 14,189e-0,02t (Ec=
. 9)
El valor de=
la
constante de velocidad (k) a dicha temperatura fue 0,02 d-1 y el
tiempo de media reacción (t1/2) fue 34,66 d.
Fig. 2<=
!--[if supportFields]> Carotenoides totales los primeros dos dí=
as de
almacenamiento a 30 ºC
Fig. 3<=
!--[if supportFields]> Carotenoides totales los primeros dos dí=
as de
almacenamiento a 20 ºC
A 30 ºC, la degradación de los
carotenoides siguió el siguiente modelo cinético (R2 =3D 0,9292)=
:
C =3D 15,161e-0,032t (Ec. 10)
En este=
caso,
la constante de velocidad (k) presentó el valor
0,032 d-1 y el tiempo de media reacción (t1/2)=
fue
21,66 d.
Fig. 4<=
!--[if supportFields]> Degradación de carotenoides a 20 ºC
La variación del contenido total =
de
carotenoides a 10 ºC (Fig. 6) también siguió un modelo cinético de primer orden (R
C =3D 14,768e-0,015t (Ec. 11)
A esta temperatura, la constante = de velocidad mostró el menor valor (0,015 d-1) y el tiempo de media reacción fue mayor al determinado a las otras dos temperaturas (46,21 d). <= o:p>
Fig. 5<=
!--[if supportFields]> Degradación de
carotenoides a 30 ºC
Fig. 6<=
!--[if supportFields]> Degradación de
carotenoides a 10 ºC
El resume=
n de
los parámetros cinéticos que describen la degradación de los carotenoides
totales del mesocarpio evaluado se
muestra en la Tabla 1. La disminución en la temperatura de almacenamiento redu=
jo
la velocidad de degradación de los pigmentos, lo cual es consistente con los
argumentos teóricos señalados en la bibliografía consultada [27], [33], [35]. En este sentido, desde el punto de vista fisicoquímico,=
el
almacenamiento del fruto maduro de la palma coroba a10ºC puede incrementar =
la
vida útil en relación al aporte en carotenoides. Sin embargo, es conveniente
evaluar la incidencia en la calidad total del fruto.
La cinética de la degradación de
carotenoides en otros sistemas alimentarios también ha mostrado un comporta=
miento
de primer orden. En bebidas a base de naranja, pomelo y pulpa del fruto de =
Opuntia
boldinghii, un catus, almacenadas en condiciones de refrigeración (7 ºC=
),
el contenido total de carotenoides totales descendió de acuerdo a un modelo
cinético de primer orden, presentado en valores de k y t1/2 en l=
os
rangos de 0,0105 – 0,0245 d-1 y 28,3 – 66,0 d, respectivamente <=
/span>[36].
En mesocarpio de frutos maduros de
palma coroba previamente desecados en un colector solar y almacenados a
temperatura ambiente, protegidos de la luz [25], el contenido total de carotenoides mostró descensos consistentes con=
una
cinética de primer orden, con valor de k =3D 0,0208 d-1 y t=
1/2
=3D 33,3 d; estos resultados son cercanos a los obtenidos en el presente es=
tudio
a 20 ºC.
TABLA I
PARÁMETROS CINÉTICOS DE LA DEGRADACIÓN DE LOS CAROTENOIDES
TOTALES DEL FRUTO DE LA PALMA COROBA DURANTE EL ALMACENAMIENTO
|
T (ºC) |
Orden aparente |
Ecuación cinética |
R2 |
k (d-1) |
t1/2 (d) |
|
10 |
1 |
C =3D 14,768e-0,015t |
0,99 |
0,015c |
46,21a |
|
20 |
1 |
C =3D 14,189e-0,02t |
0,89 |
0,020b |
34,66b |
|
30 |
1 |
C =3D 15,161e-0,032t =
|
0,93 |
0,032a |
21,66c |
-Superíndices en una misma columna indican diferencias significativas (p<0,05)
El efecto de la temperatura fue estimado mediante la ecuación de
Arrhenius, para lo cual se graficó el ln k =3D f(1/T), con la temperatura de
almacenamiento T expresada en ºK; el resultado se presenta en la REF _Ref43759260 \* MERGEFORMAT Fig. 7. Los parámetros deducidos para la ecuación de Arrhenius
fueron: factor pre-exponencial 8690,6 d-1 y energía de activación
7,6 kcal/mol (7600 cal/mol, equivalente a 63,19 kJ/mol). Otros autores
reportaron para β-caroteno valores de A y Ea de 36,6 h-1
(equivalente a 878,4 d-1) y 26,2 kcal/mol (equivalente a 217,8
kJ/mol), respectivamente; las diferencias respecto al presente estudio pued=
en
estar asociadas al hecho que utili=
zaron
β-caroteno en un medio lipídico mientrás que en el estudio con la palma
coroba se ha utilizado el fruto entero, lo que conlleva a diversidad de
reacciones en los distintos carotenoides presentes y que en un conjunto dan=
un
efecto global [35].
Cabe señalar que se han reportado valores diversos de k y Ea para la
degradación del β-caroteno, dependiendo del producto donde se encuentr=
e,
así como de las condiciones de procesamiento y almacenamiento. En el caso d=
e la
energía de activación, se han indi=
cado
valores de 64,2 kJ/mol en la degradación de este caroteno en hojuelas de ba=
tata
sometidas a fritura y 66 kJ/mol para rodajas de zanahoria deshidratadas [37]. El efecto de la temperatura de almacenamiento, en un ra=
ngo
desde 10 ºC hasta 30 ºC, sobre la
constante de velocidad de la degra=
dación
de los carotenoides del mesocarpio de la coroba, queda definido por la
ecuación:
k =3D 8=
690e(-3800/T)
(Ec. 12)
Fig. 7<=
!--[if supportFields]> Efecto de la
temperatura en la velocidad de degradación de carotenoides del mesocarpio d=
e la
coroba
IV. CONCLUSIONES=
El estudio realizado ha permitido corroborar que la fracción comestible d=
el
fruto de la palma coroba, representada por el mesocarpio o pulpa, es una fu=
ente
importante de carotenoides. La biosíntesis de estos pigmentos, de gran
importancia nutricional y tecnológica, continúa luego de la postcosecha sie=
mpre
que la temperatura de almacenamiento sea 20 ºC o más. El aumento de la temp=
eratura
favorece la velocidad de degradación de los carotenoides presentes en el fr=
uto
de la coroba, por lo que el almacenamiento del fruto debe realizarse en
condiciones de refrigeración (temperatura 10 ºC o menos) para garantizar una
pérdida mínima de estos metabolitos. Sin embargo, el metabolismo postcosecha
exhibido permite recomendar mantener los frutos al menos 48 h a temperatura
ambiente (cercana a 30ºC), lo cual incrementará el contenido total de
carotenoides e inmediatamente almacenar a 10 ºC, en caso de no procesarse a
continuación del tratamiento señalado. El almacenamiento a 10 ºC puede
mantenerse hasta un máximo de 15 d=
ías.
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