Extracción y Cuantificación de Compuestos Fenólicos en Cascara de Rambután (Nephelium lappaceum)

Para la Implementación en la Industria Alimentaria como una Infusión (Bebida Funcional)


Tesis, 2015
93 Páginas, Calificación: 10

Extracto

INDICE DE CONTENIDO

1 INTRODUCCIÓN
1.1 Justificación
1.2 Hipótesis
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo general
1.4.1 Objetivos específicos

2 REVISION BIBLIOGRAFICA
2.1 Antecedentes sobre la planta y fruto de rambután
2.2 Ubicación de la producción del rambután en el Estado de Chiapas, México
2.3 Características generales del rambután
2.4 Origen y distribución
2.5 Regiones productoras en méxico
2.6 Taxonomía
2.7 Características botánicas
2.7.1Árbol
2.8.1 Fruto
2.9.1Estructura de la semilla
2.10.1Variedades
2.8 Paquete tecnológico alternativo
2.9 Cosecha
2.10 Índice de madurez para la cosecha de rambután
2.11 Conservación de la fruta
2.12 Enfriamiento y almacenamiento
2.13 Transporte
2.14 Condiciones para exportar

3 COMPUESTOS FENÓLICOS
3.1 Compuestos bioactivos en alimentos vegetales
3.2 Estructura química y clasificación
3.3 Fenoles, ácidos fenólicos y ácidos fenilacéticos
3.4 Ácidos cinámicos, cumarinas e isocumarinas
3.5 Lignanos y neolignanos
3.6 Taninos
3.7 Flavonoides
3.8 Papel en enfermedades cardiovasculares y cerebrovasculares
3.9 Papel en el cáncer
3.10 Actividad antioxidante de los compuestos fenólicos
3.11 Medición de la actividad antioxidante
3.12 Contenido de fenoles totales por el reactivo de Folin-Ciocalteu (F-C)

4 DETERMINACION E IDENTIFICACION DE FLAVONOIDES
4.1 Cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC)
4.2 Extracción de compuestos (sólido-líquido)

5 TÉ O INFUSIÓN
5.1 Papel de los flavonoides del té en la protección cardiovascular

6 ALIMENTOS FUNCIONALES
6.1 Origen del concepto de alimento funcional
6.2 Términos relacionados
Alimento funcional:
Producto nutracéutico:
Alimentos diseñado:
Productos fitoquímicos:
6.3 Alimentos en el mundo

7 MATERIALES Y METODOS
7.1 Desarrollo experimental
7.2 Materia prima
7.3 Acondicionamiento del material del fruto en estudio
7.4 Etapa I: Obtención del extracto de cáscara de rambután
7.5 Etapa II: Determinaciones de azúcares totales y reductores
7.5.1 Azúcares totales (Dubois 1959)
7.5.2 Azúcares reductores (Miller 1959)
7.6 Determinación del contenido fenólico
7.6.1 Cuantificación de polifenoles hidrolizables por el método Folin-Ciocalteu (Makkar 1993).
7.6.2 Cuantificación de polifenoles condensados
7.7 Etapa IV: Separación de los polifenoles totales del extracto de cáscara de rambután
7.8 Etapa V: Separación e identificación de compuestos de las fracciones puras de la cáscara de rambután por análisis en HPLC-MS
7.9 Etapa VI: Pruebas cualitativas
7.9.1 Terpenos: prueba Liebermann-Burchard
7.9.2 Alcaloides: prueba de Warner
7.10 Etapa VIII: Aprovechamiento de la cascara de rambután para implementarlo en la industria alimentaria como una infusión (bebida funcional)

8 ANALISIS SENSORIAL
8.1 Evaluación sensorial de la infusión

9 RESULTADOS Y DISCUSIONES
9.1 Cuantificación de azúcares totales y reductores
9.1.1 Cuantificación de azúcares totales
9.2.1 Cuantificación de azúcares reductores
9.2 Contenido de fenoles totales en cascara de rambután
9.2.1 Cuantificación de polifenoles hidrolizables
9.2.2 Cuantificación de polifenoles condensados
9.2.3 Contenido total de polifenoles
9.3 Identificación de compuestos de las fracciones puras de la cascara de rambután en estudio hplc
9.4 Pruebas cualitativas
9.4.1 Terpenos: prueba Liebermann-Burchard
9.4.2 Alcaloides: prueba de Warner

10 ANALISIS SENSORIAL
10.1 Evaluación sensorial de la infusión

11 CONCLUSIONES

12 RECOMENDACIONES

13 BIBLIOGRAFIA

AGRADECIMIENTOS

A Dios

Por haberme permitido llegar hasta este punto y haberme dado salud para lograr mis objetivos, además de su infinita bondad y amor, por ayudarme a terminar este proyecto, gracias por darme la fuerza y el coraje para hacer este sueño realidad, por ponerme en este loco mundo, por estar conmigo en cada momento de mi vida. Por cada regalo de gracia que me has dado y que inmerecidamente he recibido, como la beca sin la cual no hubiera podido concluir mis estudios, una prueba más de tu fidelidad, prometiste una buena escuela y me diste algo que fue más allá de mis expectativas, por lo que me doy cuenta que te importa mi desarrollo, pero antes de ser un profesionista quiero ser siempre tu hijo, ya que es el mayor privilegio que podemos tener, más valioso que todos los títulos de la tierra.

A Jesucristo por hacer algo tan brutal en mi vida con tu sacrificio en la cruz, gracias por haberme sacado de mi vida pasada para llevarme a lugares celestiales, ya que sin ti no existiría razón para vivir, me has dado hasta lo que ni siquiera he imaginado. El haberte conocido ha sido lo mejor que me ha pasado, ya que si no hubiera sido por ti no sé dónde estaría ahora y mi vida no sería emocionante.

A mi madre Areli

Por haberme apoyado en todo momento, por sus consejos, sus valores, por la motivación constante que me ha permitido ser una persona de bien, gracias por tu apoyo incondicional, por el desvelo que has tenido por nosotros, por estar conmigo en cada etapa de mi vida y por ser una amiga y comprenderme en los momentos más difíciles, como toda buena madre das la vida por tus hijos pero más que nada, por su amor que jamás me falta y que es un ejemplo y lo seguirá haciendo para mí una madre como ella no puedo pedir más, eres lo mejor mama en esta vida te amo.

A mi padre Jesús Oscar

Gracias por todo el apoyo que me has dado desde la infancia hasta ahora y porque siempre has trabajado para darnos lo mejor a mí y a mis hermanos. A través de estas líneas quiero decir lo mucho que te quiero, gracias por ser el mejor padre del mundo y por quitarte el pan de la boca con tal de que no nos faltara nada, además de un padre has sido un buen amigo y consejero, por los ejemplos de perseverancia y constancia que lo caracterizan y que me ha infundado siempre, por el valor mostrado para salir adelante y por su amor, te amo papa.

A mis familiares

Mis hermanos Misael, Yoni, Arbey y todos mis sobrinos y cuñadas por ser el ejemplo de un hermano y del cual aprendí aciertos y de momentos difíciles, y por su paciencia que tuvieron conmigo; a mi tía Mabí, a mi tía Blanca, a mi tío Edi, a mis primos que siempre estuvieron conmigo y lo seguirán haciendo, y a todos aquellos que participaron directa o indirectamente en la elaboración de esta tesis.
¡Gracias a ustedes!

A mis maestros

A mi “Alma Mater”, la gloriosa Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Por haberme formado académicamente. Gracias por todos los buenos momentos que viví en sus aulas y por las personas tan maravillosas que conocí.

Al Dr. Heliodoro, por ser un maestro que admiro y respeto, muchas gracias por su tiempo, paciencia y dedicación en este trabajo, no solo fue un profesor para mi si no como un amigo y padre que siempre confió en mí y en mi aprendizaje, gracias por haberme apoyado siempre. Eres el mejor.

Al Dr. Juan Ascacio, por su gran disponibilidad, dedicación y paciencia que brindo durante el desarrollo del presente trabajo y que sin sus conocimientos y técnicas no hubiese sido posible este trabajo. Gracias Ascacio por tus grandes aportaciones que nos llevaron a muchos logros.

Al Dr. Tony, por haber sido un gran maestro y amigo que me apoyo directa o indirectamente con los requerimientos necesarios para realizar las pruebas de laboratorio. Gracias Dr. Tony

A la MC. Xóchitl, gracias por su apoyo y dedicación en este trabajo es una gran maestra que admiro mucho.

Al T.L.Q. Carlos “Carlitos”, Gracias por ser parte del equipo de trabajo y apoyarme en el laboratorio con los equipos y reactivos. Gracias por su apoyo y disposición.

Al DIA (Departamento de Investigación en Alimentos) U A de C, por permitirme desarrollar parte del experimento en los laboratorios de posgrado. Gracias por su disposición.

SOY INGENIERO EN CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

A los maestros del Departamento del DCTA (Ciencia Y Tecnología De Alimentos) gracias por haberme formado profesionalmente.

A mis amigos

Que nos apoyamos mutuamente en nuestra formación profesional y que hasta ahora siguen siendo amigos, gracias generación XV de la carrera con los que estuve y no en la escuela a mi gran amigo y hermano del alma Carlitos y a su novia Bety por ser parte de mi historia en esta universidad, a la banda de pichi, mariano, Omar, Zavala, Marisol, Paty, Mariana, Lili, Karen, Ricardo, Fany, Gaby, Eunice, Dulce, Vane, Carmen Edith, Alducin, Ale, Yajan, Gerson, Samy, Hernán, Isa y Meli, por haber estado conmigo en esta carrera y formar parte de ella que Dios los bendiga siempre. Los extrañare.

DEDICATORIA

A mis padres quienes me apoyaron todo el tiempo y siempre confiaron en mi, a ellos les dedico esta gran logro de mi vida.

A mi novia Miriam Karina que simplemente es una bendición que solo Dios me pudo enviar, que ha llegado a mi vida a consideración del padre, me conoce y sabe siempre que es lo mejor para mí, y que por eso permite que ella sea mi apoyo y mi compañera en el camino de la vida, y a través de estas frases de agradecimiento a mi novia habláremos de cada detalle y de cómo es simplemente el complemento perfecto en mi vida, amo cada detalle de su ser, amo y agradezco a Dios por cada momento a su lado, ella es simplemente un todo dentro de mi finita existencia. Mi novia apoya cada pensamiento o decisión que yo decido tomar, siempre me da el mejor consejo y de la mejor manera para hacerme entender cuál es el mejor camino y como debo tomarlo, ella me trae paz y tranquilidad, los momentos a su lados no tienen que estar llenos de grandes hazañas o actividades, porque tenerla a ella ya es mi mayor hazaña, y no podría hacer nada mejor que estar a su lado.

A mis maestros quienes nunca desistieron al enseñarme, aun sin importar que muchas veces no ponía atención en clase, a ellos que continuaron depositando su esperanza en mí.

A los sinodales quienes estudiaron mi tesis y la aprobaron.

A todos los que me apoyaron para escribir y concluir esta tesis.

Para ellos es esta dedicatoria de tesis, pues es a ellos a quienes se las debo por su apoyo incondicional.

"HE PELEADO LA BUENA BATALLA, HE ACABADO LA CARRERA, HE GUARDADO LA FE." 2 TIMOTEO 4:

ÍNDICE DE CUADROS

Cuadro 1. Composición química de 100 g de arilo de una fruta de rambután

Cuadro 2. Composición química en base húmeda del arilo del Rambután.

Cuadro 3. Cierre de la producción agrícola Rambután Soconusco, Chiapas. Cíclicos y Perennes. Riego + Temporal (SIAP-SAGARPA, 2012)

Cuadro 4. Características de los principales clones de rambután cultivados en el mundo

Cuadro 5. Características de los frutos de rambután en algunas regiones de México y Costa Rica

Cuadro 6. Principales clases de compuestos fenólicos presentes en frutos.

Cuadro 7. Radicales de algunos ácidos fenólicos.

Cuadro 8. Flavonoides y taninos contenidos en algunos alimentos

Cuadro 9. Clasificación de los modelos de ensayo in vitro según su modo de reacción ET o HAT

Cuadro 10. Principales componentes funcionales

Cuadro 11. Datos para la preparación de la curva patrón

Cuadro 12. Datos para la preparación de soluciones

Cuadro 13. Curva de calibración (ácido gálico)

Cuadro 14. Curva de calibración (catequina)

Cuadro 15. Valores de concentración para la infusión de cascara de rambután

Cuadro 16. Cantidad de azúcares totales presentes.

Cuadro 17. Porcentaje promedio de azúcares reductores

Cuadro 18. Determinación de polifenoles hidrolizables (DPH)

Cuadro 19. Determinación de polifenoles condesados (DPC).

Cuadro 20. Polifenoles totales presentes en cáscara de rambután

Cuadro 21. Todos los compuestos identificados en HPLC

Cuadro22. Prueba cualitativa de terpenos

Cuadro23. Prueba cualitativa de alcaloides

Cuadro24. Resultados concentrados del análisis sensorial mediante análisis de varianza

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Región del Soconusco (INEGI

Figura 2. Principales grupos de polifenoles de alimentos. (Tomás y Espín

Figura 3. Estructuras de polifenoles poliméricos. 1. Procianidinas (taninos condensados) 2. Elagitaninos. 3. Punicalagina, un elagitanino de la granada. (Tomás y Espín 2000)

Figura 4. Producción de flavonoides y estilbenos a partir de fenilpropanoides

Figura 5. Estructuras químicas de diversos compuestos C6-C3-C6 encontrados en alimentos y nutracéuticos. Adaptado de Shahidi y Naczk (2004).

Figura 5. Estructura general y numeración de los flavonoides de alimentos. Adaptada de Shahidi y Naczk(2004).

Figura 7. Consecuencias de las ERO en enfermedades y el papel preventivo de los polifenoles

Figura 8. Mecanismos de reacción por transferencia de electrones y transferencia de átomos de hidrógeno (Huang et al., 2005)

Figura 9. Reacción de transferencia de electrones con el reactivo de Folin Ciocalteu (huang et al., 2005)

Figura 10. Molino y frascos con muestra.

Figura 11. Obtención del extracto crudo

Figura 12. Determinación de polifenoles hidrolizables

Figura 13. Determinación de Polifenoles condensados

Figura 14. Fracciones de la separación en cromatografía de columna

Figura 15. Equipo HPLC (Cromatógrafo líquido de alta resolución).

Figura 16. Panelistas evaluando la infusión

Figura 17. Curva para cuantificar los azúcares totales

Figura 18. Curva para cuantificar azúcares reductores.

Figura 19. Curva de calibración de ácido gálico para determinación de fenoles hidrolizables

Figura 20. Curva de calibración de catequina para determinación polifenoles condensados

Figura 21. Cromatografía HPLC de la fracción etanolica de la cascara de rambután (Nephelium lappaceum L.). 1; geranina, 2; corilagina y 3; ácido elágico

RESUMEN

El rambután “Nephelium lappaceum” es una fruta tropical que se introdujo hace 55 años en el estado de Chiapas en donde se ha incrementado su cultivo por su aceptación en México y sus amplias perspectivas de exportación, sin embargo su cáscara que forma un 15 % de la fruta no se comercializa, en este trabajo se buscó aprovechar su cáscara por las propiedades antioxidantes que posee. Se determinó en las cáscaras de rambután (N. lappaceum) el contenido de polifenoles totales mediante el método Folin Ciocalteu. Posteriormente se realizó una extracción alcohólica de las cáscaras para determinar azúcares totales y azúcares reductores. El extracto se purificó por medio de cromatografía de columna utilizado Amberlita XAD-16. El análisis de los compuestos obtenidos se sometió a un análisis por HPLC. Los compuestos aislados fueron identificados como geranina (1), corilagina (2) y ácido elágico (3). Los resultados sugieren que los elagitanos aislados, como componentes principales de la cáscara de rambután, podrían utilizarse en la industria alimentaria, por lo que las cáscaras se utilizaron para preparar una infusión acuosa que presentó una concentración de polifenoles totales de 177.4 mg /1 g de muestra. Para determinar la mejor concentración de polifenoles que tuviera un bebida tipo té y basándose en la legislación de los antioxidantes alimentarios se hicieron tratamientos con tres concentraciones (1) 10 mg/día, (2) 100 mg/día y (3) 190 mg/día. Se realizó un análisis sensorial de grado de aceptación usando una escala hedónica de 1 a 9 aplicado a 26 jueces semientrenados. De los 3 tratamientos realizados, la muestra (2) 100 mg/día fue la que presentó mayor aceptación, por lo tanto se reafirman las posibilidades de utilizar las cáscaras de rambután para elaborar una bebida funcional (infusión).

PALABRAS CLAVE: Nephelium lappaceum; antioxidantes; polifenoles;

Infusión.

ABSTRACT

The rambutan "Nephelium lappaceum" is a tropical fruit that was introduced 55 years ago in the state of Chiapas where it has increased its culture by its acceptance in Mexico and their broad prospects for export, however its shell which form a 15 per cent of the fruit is not traded, in this work, we sought to take advantage its shell by the antioxidant properties it possesses. It was found in the rinds of rambután (N. Lappaceum) total polyphenol content through the Folin Ciocalteu's method. This was followed up by alcoholic extraction of the shells to determine total sugars and reducing sugars. The extract is purified by means of column chromatography used Amberlita XAD-16. The analysis of compounds obtained was subjected to an analysis by HPLC. The isolated compounds were identified as geraniin (1), corilagin (2) and ellagic acid (3). The results suggest that the elagitans isolated, as a major component of the shell of rambutan, could be used in the food industry, so that the shells were used to prepare an aqueous infusion that presented a concentration of total polyphenols of 177.4 messages from mg /1 g of sample. To determine the best concentration of polifenoles that had a type of drink tea and based on the legislation of the antioxidant food treatments were made with three concentrations (1) 10 mg/day, (2) 100 mg/day and (3) 190 mg/day. There was a sensory analysis of degree of acceptance using a hedonic scale of 1 to 9 applied to 26 trained arbiters. Of the 3 treatments performed, the sample (2) 100 mg/day was the one greater acceptance, therefore reaffirms the possibilities of using the shells of rambután to develop a functional beverage (infusión).

1 INTRODUCCIÓN

Los compuestos fenólicos o polifenoles constituyen un amplio grupo de sustancias químicas, considerados metabolitos secundarios de las plantas, con diferentes estructuras químicas y actividad. Englobando más de 8.000 compuestos distintos. Su forma más frecuente es la de polímeros o lignina insoluble, mientras que su presencia en los tejidos animales está relacionada con el consumo e ingestión de alimentos vegetales. La distribución de los compuestos fenólicos en los tejidos y células vegetales varía considerablemente de acuerdo al tipo de compuesto químico que se trate, situándose en el interior de las células o en la pared celular. (Isabel Martínez et al. , 2000)

Sus principales funciones en las células vegetales son las de actuar como metabolitos esenciales para el crecimiento y reproducción de las plantas, y como agentes protectores frente a la acción de patógenos, siendo secretados como mecanismo de defensa.

Los compuestos fenólicos están relacionados con la calidad sensorial de los alimentos de origen vegetal, tanto frescos como procesados. Su contribución a la pigmentación de los alimentos vegetales está claramente reconocida, a través de las antocianidinas, responsables de los colores rojo, azul, violeta, naranja y púrpura de la mayoría de las plantas y de sus productos. Además, la reacción de oxidación de los compuestos fenólicos hacia la formación de quinonas, catalizada por las enzimas polifenol oxidasas, produce un pardeamiento enzimático en los alimentos, fenómeno de vital importancia para asegurar la calidad de frutas y verduras durante el procesado. Igualmente los compuestos fenólicos, y en concreto los taninos condensados o proantocianidinas se asocian con la astringencia que presentan muchas de las frutas comestibles antes de la maduración. (Martínez et a.l , 2000).

En la actualidad este grupo de compuestos fitoquímicos presentan un gran interés nutricional por su contribución al mantenimiento de la salud humana. Así, muchas de las propiedades beneficiosas descritas en los alimentos de origen vegetal, asociadas principalmente a la actividad antioxidante y las propiedades anti nutritivas de estos compuestos, están relacionadas con la presencia y con el contenido de compuestos fenólicos (Isabel Martínez et al. , 2000).

Los antioxidantes son conocidos como moléculas que actúan antes o durante una reacción en cadena de los radicales libres; ya sea en la etapa de iniciación, propagación, terminación, descomposición o en la subsecuente oxidación de los productos (Cardoso et al., 2005). Por otro lado, los prooxidantes son especies altamente reactivas de radicales libres o especies reactivas de oxígeno que están presentes en los sistemas biológicos; provienen de una amplia variedad de fuentes (Carocho et al., 2013) y se encuentran tanto en los alimentos como en los sistemas biológicos.

En los alimentos el proceso de auto-oxidación y generación de la rancidez es causado por radicales libres como consecuencia de la peroxidación lipídica y en los sistemas vivos los radicales libres atacan moléculas biológicas claves, produciendo muchas enfermedades degenerativas (Suja et al., 2004). Un desequilibrio entre prooxidantes y antioxidantes en el organismo genera el fenómeno llamado estrés oxidativo, el cual es clave en el desarrollo de enfermedades crónicas tales como cáncer, arteriosclerosis, artritis reumatoidea, algunas formas de anemia, diabetes, entre otras (Tapia et al., 2004; Celik et al., 2010).

En los últimos años el interés por los antioxidantes naturales se ha incrementado dramáticamente, debido principalmente a tres razones : (1) la baja seguridad que ofrece el consumo de antioxidantes sintéticos, (2) la eficacia antioxidante de una variedad de agentes fitoquímicos, y (3) la idea generalizada de que el consumo de ciertos agentes fitoquímicos pueden afectar de manera positiva la patología de las enfermedades crónicas y el proceso de envejecimiento; además, la creencia de que los compuestos naturales son innatamente más seguros que los compuestos sintéticos y por consiguiente son comercialmente más aceptados ( Dorman et al., 2004 ).

Los antioxidantes derivados de las plantas desde el punto de vista fitoquímico pueden ser taninos, lignanos, estilbenos, cumarinas, quinonas, xantonas, ácidos fenólicos, flavones, flavonoles, catequinas, antocianinas y proantocianinas los cuales debido a sus propiedades redox pueden actuar como donadores de hidrógenos y de esta manera prevenir o retrasar el desarrollo de enfermedades degenerativas ( Marwah et al., 2007 ).

La actividad antioxidante de los compuestos fenólicos tiene interés desde un punto de vista tecnológico y nutricional. Así, los compuestos fenólicos intervienen como antioxidantes naturales de los alimentos, por lo que la obtención y preparación de alimentos con un alto contenido en estos compuestos supone una reducción en la utilización de aditivos antioxidantes, a la vez que se obtienen alimentos más saludables, que incluso pueden llegar a englobarse dentro de los alimentos funcionales. Desde un punto de vista nutricional, esta actividad antioxidante se asocia con su papel protector en las enfermedades cardiovasculares y en el cáncer así como en procesos de envejecimiento por lo que está siendo intensamente estudiado mediante ensayos "in vivo" e "in vitro".

El objetivo de esta investigación es proporcionar una visión general del aspecto nutricional los principales grupos de compuestos fenólicos presentes en la cáscara de rambután “Nephelium Lappaceum” mediante una infusión .

1.1 JUSTIFICACIÓN

Los compuestos fenólicos poseen importantes bioactividades, tales como: actividad antioxidante, propiedades antiinflamatorias, antialérgicas, anti Cáncer, antivirales y presentan protección contra enfermedades degenerativas.

La relación entre radicales libres, antioxidantes y otros cofactores es importante en la conservación de la salud, el envejecimiento y los problemas relacionados con la edad. Los radicales libres inducen el estrés oxidativo, que es equilibrado por antioxidantes endógenos, mediante la ayuda de cofactores y por la ingesta de antioxidantes exógenos (Rahman K. 2007).

Actualmente existe un interés por el estudio de alimentos con un alto contenido en antioxidantes naturales, como son los compuestos fenólicos los cuales están ampliamente distribuidos en la naturaleza y cuyo consumo se ha asociado con una disminución en la aparición de enfermedades cardiovasculares así como el cáncer y otras enfermedades crónico-degenerativas que actualmente están en crecimiento.

El interés que se tiene por estudiar la cáscara del fruto rambután introducido a México hace 55 años, es el investigar sus propiedades nutricias que aporten beneficios a nuestra salud y que se retomen en nuestra dieta diaria dichos alimentos, por lo cual hace que una infusión de cascarilla de rambután sea un alimento idóneo para este estudio.

Esta investigación tiene por objetivo caracterizar la cascarilla de rambután cultivada en el estado de Chiapas, en la región del Soconusco, con relación a los compuestos polifenólicos presentes en la misma y los que contengan en el té extraído de la cascara, mediante la cuantificación de polifenoles totales debido a que es una técnica actual y muy eficiente en cuanto al análisis químico se refiere, las cantidades de muestra y reactivos que se utilizan son en cantidad mínima comparándolas con otras técnicas que son costosas, tardadas y con menor eficiencia.

Es por toda esta problemática que esta investigación se centrará en el estudio de los compuestos fenólicos como antioxidantes en la cáscara de rambután de la familia Sapindaceae, que fueron recolectadas en la región del soconusco Chiapas, en los que se podría considerarse como una alternativa natural que reduciría o retrasaría la formación de especies reactivas del oxígeno (ROS); mencionando que sería una gran riqueza por sus compuestos antioxidantes.

1.2 HIPÓTESIS

La cáscara de rambután posee compuestos fenólicos que al identificarlos y cuantificarlos aportaran beneficios a la salud humana al ser consumidos en forma de una infusión (bebida funcional).

1.3 OBJETIVOS

1)

2)

2.1

1.1.1)

1.2.1)

1.3.1 Objetivo general

Extraer, cuantificar e identificar los compuestos fenólicos mayoritarios contenidos en la cáscara de rambután, cultivado en la región soconusco, Chiapas, para implementarlo en la industria alimentaria con una infusión (bebida funcional).

1.4.1 Objetivos específicos

- Extraer y cuantificar los grupos de compuestos fenólicos en la cáscara del rambután.
- Determinar el contenido de polifenoles totales por los métodos de Folin-Ciocalteu y taninos condensados en las fracciones de las muestras.
- Separar los polifenoles totales del extracto de cáscara de rambután por un método en columnas de adsorción por afinidad.
- Identificar los compuestos fenólicos de la cáscara del rambután por medio de análisis en HPLC-MS.
- Elaborar y evaluar sensorialmente una infusión de cáscara de rambután por un análisis de preferencia por panel de jueces.

2 REVISION BIBLIOGRAFICA

En esta revisión bibliográfica se pretende dar un panorama amplio de los aspectos más importantes en relación a la presente investigación, donde se abordan temas relacionadas a las características del fruto, condiciones de cultivo, además de las moléculas involucradas en las acciones benéficas para la salud y su acción biológica, Además las definiciones de alimento funcional que servirán para la mejor comprensión del fin último de este proyecto.

2.1 ANTECEDENTES Sobre la Planta y Fruto de Rambután

El rambután cuyo nombre proviene del vocablo malayo “rambut” que significa “pelo”, en referencia a las espinas largas y suaves que cubren la superficie del fruto, pertenece a la familia de las sapindaceae. Siendo también miembros de esta familia otros frutales asiáticos como el longan (Dimucarpus longan Lour), el litchi (Litchi chinesis Sonn) y el mamoncillo (Melicocca bijuga Linn). Sin embargo, el rambután es el más difundido a nivel mundial en las zonas tropicales, debido a su gran capacidad de adaptación en una amplia diversidad de suelos. (Luciano et al., 2006).

El rambután fue introducido a México en los años 50’s y 60’s en la región del Soconusco, como una planta atractiva por sus frutos, pero no fue hasta principios de los 90’s cuando empieza a tener auge en dicha zona, hasta llegar a ocupar en la actualidad una superficie aproximada de 200 has, siendo los municipios de Cacahoatán, Metapa de Domínguez, Huehuetán y Tuxtla Chico los principales productores.

La región del Soconusco se ha caracterizado como una zona altamente productiva, por lo homogéneo del clima, lo que se hace que se desarrollen diferentes cultivos, como los ornamentales, hortalizas y frutales, dentro de estos últimos se encuentra el rambután, que en conjunto conllevan un fuerte impacto ambiental, económico y social.

El fruto de rambután tiene una composición y propiedades que lo hacen especialmente importante como alimento, sin mencionar sus propiedades medicinales y terapéuticas. Entre sus propiedades nutritivas figura su alto valor contenido de vitamina C. Es un fruto prácticamente libre de grasas y colesterol. Es rico en minerales como el hierro y el calcio.

En los últimos años se ha convertido en una de las frutas más atractivas de los mercados más importantes del país. El color atractivo, la apariencia característica de la fruta, el exquisito sabor de su pulpa, y la relativa rusticidad y capacidad productiva de los árboles de esta especie, hacen que este cultivo se esté transformando poco a poco en uno de los cultivos atractivos para los productores frutícolas de las zonas tropicales húmedas del país. (Luciano et al., 2006).

2.2 UBICACIÓN de la producción del rambután en el Estado de Chiapas, México.

La región del Soconusco se encuentra dentro de la Provincia fisiográfica de la cordillera centroamericana.

Figura 1.- Mapa de la región del Soconusco, en el Estado de Chiapas, México (INEGI).

Es una región del estado de Chipas, ubicada en el extremo sur del estado, con límites con la Republica de Guatemala, así como las regiones Costa, Sierra y Fraylesca de Chiapas, y con litoral al Océano Pacífico. (INEGI 2006).

Se localiza entre los paralelos 16°11’24” – 14°31’48” Latitud y 93°56’24” – 92°04’12” Longitud W y tiene una extensión de 9,314.63 Km2. (INEGI 2006).

2.3 CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL RAMBUTÁN

El rambután (Nephelium lappaceum) es considerado como un fruto exótico, por su escasez y desconocimiento en el mercado, ya que es un fruto de introducción reciente en el país. Sin embargo, es apreciado como uno de los frutos más finos del mundo por su agradable sabor y apariencia, además de su alto contenido de vitamina C, características que lo hacen altamente demandando en los mercados. También ya se comercializa como conserva en Centroamérica y en sus países de origen.

Cuadro 1.- Composición química de 100 g de arilo de una fruta de rambután

Fuente: (Tee 1982).

Nota: Un arilo (o arillus) es una cobertura carnosa de ciertas semillas formado a partir de la expansión del funículo (punto de unión de la semilla al ovario).

Cuadro 2.-. Composición química en base húmeda del arilo del Rambután Fuente: (JICA 1999).

2.4 ORIGEN Y DISTRIBUCIÓN

El rambután (Nephelium lappaceum L.), es un frutal tropical exótico, perteneciente a la familia sapindaceae, y es nativo de la región de Malasia e Indonesia (Tindall H. 1994). El rambután se ha difundido desde tiempos prehistóricos en la mayoría de los países tropicales del Sureste de Asia. Sin Embargo, son introducciones de materiales seleccionados durante el siglo XX, las que han permitido el desarrollo del cultivo en escala comercial en países como Malasia, Indonesia, Tailandia Filipinas, Singapur, entre otros (Aister, M. 2005). El fruto de rambután presenta características específicas en su sabor que lo hacen atractivo para su consumo en fresco o de manera procesada. Entre sus componentes nutritivos figuran su alto contenido de proteínas y vitamina C; además presenta cantidades importantes de minerales como Potasio, Calcio y Magnesio; y carbohidratos como la sacarosa, glucosa y fructosa (Tindall H. 1994).

A nivel mundial los principales países productores a nivel comercial de Rambután son: Tailandia, Malasia, e Indonesia y a Nivel de auto consumo en otros países tropicales.

2.5 REGIONES PRODUCTORAS EN MÉXICO

En México, el rambután es un fruto poco conocido, a pesar de tener un claro potencial de desarrollo en las regiones del trópico y en específico el Soconusco, gracias a unas condiciones agroecológicas favorables para la producción de este fruto. El rambután fue introducido a México en los años 1950 y 1960. En la región del Soconusco se cultivan alrededor de 200 ha con plantaciones comerciales; sin embargo existen huertos de traspatio, calculándose que existen unos 50,000 plantas en producción, lo que equivaldría a una superficie compactada de 500 hectáreas (Vanderlinden et al., 2004). Por otra parte, existen pequeñas plantaciones de rambután en el estado de Tabasco, y Nayarit, cuya tendencia es incrementar la superficie actual del rambután en México.

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Cuadro 3.- Cierre de la producción agrícola Rambután Soconusco, Chiapas. Cíclicos y Perennes. Riego y Temporal (SIAP-SAGARPA, 2012).

Los rendimientos reportados por SIAP-SAGARPA (2008), son de 9.81 t·ha-1, mientras que en Tailandia son de 15.81 t·ha-1. En 2008 la producción de rambután en México fue de 865.6 toneladas, con un valor total de 11.10 millones de pesos (SIAP-SAGARPA, 2008). La aceptación en los mercados regionales, nacionales y la cercanía con Norte América y Sudamérica están posicionando al cultivo como alternativa económica en zonas frutícolas y cafetaleras del estado de Chiapas (Pérez y Jürgen, 2004).

2.6 TAXONOMÍA

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2.7 Características botánicas

3)

4)

5)

5.1

5.2

2.1.1)

2.2.1)

2.3.1)

2.4.1)

2.5.1)

2.6.1)

2.7.1 Árbol

Son de porte mediano que alcanzan de 15 a 25 m de altura, de 40 a 60 cm de diámetro, de copa abierta y ramificada. En el caso de árboles injertados, llegan a medir de 10 a 12 metros altura como máximo (Fraire V., 2001).

En condiciones naturales alcanza una altura de 12 a 20 m de altura en plena edad productiva, pero en arboles de clones crecen hasta 12 metros de altura, el diámetro del tronco va de 40 – 60 cm de color oscuro o café grisáceo. Las ramas tienen una forma de crecimiento de corona relativamente compacta, está cubierta con numerosas lenticelas. Las ramas secundarias son frágiles y rugosas, con una pubescencia rojiza.

Las plantas provenientes de semillas tiene hábitos de crecimiento erectas, con troncos rectos y gruesos, de ramas con estructura compactas. Las propagadas vegetativamente pueden ser erectas o no muy erectas y de formas extensas; los arboles masculinos comparados con árboles injertados, desarrollan ensanchando sus ángulos y son más propagados. Los clones son más cultivados generalmente porque son menos vigorosos que los obtenidos por plántulas o semillas (Tindall H., 1994).

2.8.1 Fruto

El fruto de rambután puede ser de diferente tamaño, calidad y forma; así pueden ser ovoides o globosos, con el pericarpio cubierto de espinas blandas de apariencia pilosa, y pueden ser de color amarillo, anaranjado o rojo. Los frutos pueden reproducirse de manera libre o agrupada en panículas de 10 a 20 frutos suspendidos sobre una rama leñosa (Pérez y Jürgen., 2004).

Desde la floración hasta la cosecha transcurren de 100 a 120 días: el rambután en un fruto no climatérico y debe madurar completamente en el árbol, y cosecharse cuando el pericarpio cambia de verde a rojo o amarillo. Por lo general los frutos de la misma panícula maduran al mismo tiempo, pero no forzadamente al mismo tiempo sobre las ramas o sobre el mismo árbol, dando una cosecha escalonada.

2.9.1 Estructura de la semilla

Las flores del rambután son estructuralmente bicarpelados, solamente tienen desarrollado un carpelo, con semillas masculinas. Estas son rectangulares o elípticas, delgadas de 20 a 35 mm de largo y de 12 a 22 mm de ancho (Tindall H., 1994).

2.10.1 Variedades

Cuadro 4.- Características de los principales clones de rambután cultivados en el mundo.

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Cuadro 5.- Características de los frutos de rambután en algunas regiones de México y Costa Rica.

2.8 Paquete tecnológico alternativo

En la región del soconusco se dispone de un paquete tecnológico recomendado por el INIFAP (campo experimental Rosario Izapa), apoyándose de la investigación que a lo largo de 20 años han desarrollado. Más aparte se integraron algunos conceptos e información en base a una revisión de literatura, destacando aspectos importantes de manejo.

La propagación vegetativa de la planta garantiza la producción de la planta, el mantenimiento de la calidad del fruto y acelerar la producción; ante esto el injerto es una de las mejores alternativas de propagación (Vanderlinden E., et al., 2004)

2.9 Cosecha

La floración del rambután no se presenta al mismo en el árbol y la cosecha se realiza de forma escalonada, y en huertos de 200 a 300 árboles, la cosecha se debe hacer tres veces por semana durante el periodo más productivo (Fraire V., 2001).

La cosecha debe realizarse en las primeras horas de la mañana o en las horas frescas de la tarde cuando la temperatura ambiente ha bajado. Las frutas deben cosecharse con tijeras, haciendo uso de escaleras, ayudándose de bolsas de tela o de plástico. Es muy importante en esta operación evitar la caída al suelo y dejar expuestas las frutas al sol. También, en el caso de usar bolsas o sacos de plástico para bajar las frutas, es importante no dejarlas mucho tiempo en ellos para evitar su calentamiento. Luego, los racimos son colocados en canastas plásticas y llevados a los lugares de empaque para la preparación y tratamiento (Ramírez T. y Rafie., 2003).

Durante esta labor, se procura no causar daño a las ramas; si los frutos se separan, conviene dejar el pedúnculo, evitar golpearlos y no exponerlos al sol, es aconsejable separarlos por el grado de madurez y eliminar los frutos dañados o deformes (Fraire V., 2001).

Los frutos de rambután son altamente perecederos se almacenan bajo condiciones normales, lo que hace difícil su comercialización después de tres días de cosechado (Fraire V., 2001).

2.10 Índice de madurez para la cosecha de rambután

El rambután es una fruta no climatérica y no continúa madurando después que se ha cosechado, razón por la cual la fruta debe cosecharse cuando ha alcanzado las óptimas condiciones de calidad comestible y apariencia visual. De otra parte, los consumidores prefieren los rambutanes cuando han alcanzado su óptimo estado de desarrollo y composición química interna. Sin embargo, muchos productores cosechan las frutas en un estado inmaduro para obtener los precios más altos, por no tener las condiciones apropiadas de almacenamiento o por la influencia de los compradores (Fraire V. 2001).

Los productores generalmente cosechan el rambután en base a la experiencia acumulada por varios años o por la observación directa del estado de madurez de la fruta en el campo. Un parámetro muy importante y que puede ayudar a definir el estado de madurez de la fruta es el conteo del número de días después de la floración. Por ejemplo, en países como Tailandia, la cosecha entre los 90 y 120 días de la floración; en Indonesia, se cosecha entre los 90 y 100 días y en Malasia entre los 100 y 130 días. Sin embargo, el color de la fruta constituye la principal guía, principalmente cuando se tienen diferentes variedades en la misma finca. Normalmente las frutas tienen una aceptable apariencia para el mercado entre los 16 y los 28 días después del inicio del cambio de color (de verde al color definitivo de madurez de la variedad al nivel de la cascara y los espinaretes) (Ramírez T., y A. Rafie, 2003).

La desuniformidad en la madurez de la fruta, en un árbol o en un racimo, constituye un problema al momento de la cosecha porque obliga el productor a realizar varias cosechas, alargando el tiempo de cosecha e incrementando los costos de producción (Ramírez T., y A. Rafie, 2003).

Sin embargo, es bueno considerar que varias cosechas permiten una mejor distribución de la oferta, evitando tener un exceso de fruta en el pico de producción (Ramírez T., y A. Rafie, 2003).

2.11 Conservación de la fruta

Con el propósito de estudiar la mejor forma de conservación de la fruta. Se evaluaron algunos materiales para el empaque y efecto de diferentes temperaturas sobre la calidad de la fruta. La conclusión del estudio indica que las bolsas de polietileno no perforadas mantuvieron a la fruta con mejor apariencia y calidad de consumo después de nueve días de almacenamiento a 15 ° C (Ramírez T., y A. Rafie, 2003).

Las pérdidas de peso de las frutas después de cosechadas, pueden reducirse si los frutos se cubren con cera, si son empacados con aserrín o almacenados en cámaras frías a 10 ° C con 70-95% de humedad relativa y en sacos de polietileno cerrados (Fraire V.; 2001).

Además para una temperatura superior a los 30 °C es preferible usar bolsas perforadas principalmente si los frutos son tratados con Benomyl (100 ppm), antes de ser empacados, de esta forma los frutos se comercializan durante 12 días en bolsas de polietileno cerradas; y 10 días en bolsas perforadas (Fraire V.; 2001).

Las frutas deben empacarse, enfriarse y enviarse al mercado de distinto inmediatamente después de la cosecha para que lleguen a su destino en un buen estado. Tiempos largos entre la cosecha y el empaque causan pérdidas de agua y disminuyen drásticamente la calidad. Las facilidades de empaque deben arreglarse linealmente e incluir tanques con agua en circulación, esponjas para secado de la fruta y mesas de selección y empaque. Generalmente no se utilizan fungicidas para el tratamiento de las frutas, si no cloro a una concentración de 100 ppm que se mezcla en los empaques de agua (Fraire V., 2001).

Al llegar a la empacadora, los racimos de frutas deben colorarse con cuidado en los tanques con agua y luego, se separan las frutas de los racimos con tijeras, dejando una sección de 1 cm del péndulo para evitar la deshidratación y la entrada de bacterias u hongos en la fruta.

Las frutas pequeñas, de color no uniforme, con signo de daños de insectos, enfermedades o con daños mecánicos deben eliminarse en este punto. Aquí cabe mencionar que es preferible clasificar las frutas por tamaño, antes de colocarlas en el tanque de agua. Por ello, se considera oportuno, tener dos secciones en el tanque: una para las frutas grandes y otra para las frutas pequeñas. Los tanques deben ser rectangulares y largos y de un mínimo de 30 cm de profundidad para que haya un constante flujo de frutas. Se recomienda tanques de fibra de vidrio, los cuales son fáciles de mantener limpios y pueden ser movidos a otros lugares, pero deben tener paredes lisas para no causar daños mecánicos a las frutas. El tanque debe tener, en un extremo, una entrada de agua con presión que permite un movimiento hacia el otro extremo opuesto para que la fruta se mueva lentamente. Generalmente, se considera que la fruta necesita un tiempo de 5 a 10 minutos sumergida en el agua para bajar su temperatura, remover el polvo e insectos. Al llegar al final del tanque, las frutas se remueven y se dejan escurrir en cestas de plástico. Luego se colocan sobre una mesa cubierta con una esponja y un plástico claro. Aquí se recomienda pasarlas bajo una corriente de aire para terminar de secarlas, teniendo el cuidado de no producir un exceso de secado que podría deshidratarlas (Ramírez T., y A. Rafie, 2003).

[...]

Final del extracto de 93 páginas

Detalles

Título
Extracción y Cuantificación de Compuestos Fenólicos en Cascara de Rambután (Nephelium lappaceum)
Subtítulo
Para la Implementación en la Industria Alimentaria como una Infusión (Bebida Funcional)
Curso
Alimentos funcionales
Calificación
10
Autor
Año
2015
Páginas
93
No. de catálogo
V315598
ISBN (Ebook)
9783668157835
ISBN (Libro)
9783668157842
Tamaño de fichero
2508 KB
Idioma
Español
Etiqueta
extracción, cuantificación, compuestos, fenólicos, cascara, rambután, nephelium, implementación, industria, alimentaria, infusión, bebida, funcional
Citar trabajo
Christian Hernandez (Autor), 2015, Extracción y Cuantificación de Compuestos Fenólicos en Cascara de Rambután (Nephelium lappaceum), Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/315598

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