1. CURSO :
Laboratorio de Ingeniería de Procesos Agroindustriales
DOCENTE :
Ms. Domínguez Castañeda
INTEGRANTES:
Beltrán Fernández Xiomara
Díaz Crespo Rosario
Sáenz Vilca Gina
Nuevo Chimbote, 21 de Octubre del 2011

2. 1 de
EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de
2011
La palabra PECTINA bien del griego “pektos”, que significa fime y fuete, reflejando la
capacidad de las pectinas para formar geles.
Las pectinas son sustancias altamente utilizadas en la industria alimentaria por tener
propiedad gelificadora que es aplicada hacia un abanico de productos alimentarios.
El presente informe se titula EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS
en donde se explica que es una pectina, para qué sirve, así como también se presenta
los resultados de la extracción de pectina de la cascara de maracuyá y la pulpa de
membrillo obtenidos en laboratorio a partir, en donde no sólo se ha realizado los
cálculo de rendimiento sino también la caracterización de los geles de pectina extraídos
de cada materia prima.
Por lo expuesto anteriormente, nosotros como estudiantes de la E.A.P de Ingeniería
Agroindustrial creemos que este tópico es de vital importancia ya que nos permite
conocer su caracterización sobre uno de los aditivos naturales alimentarios más
utilizados actualmente en la industria alimentaria.
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3. 1 de
EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de
2011
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 protopectina. La pectina tiene
una influencia importante sobre las células de las plantas, ya que la protopectina y
lacelulosa 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.
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EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de
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EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS
I. OBJETIVOS
Extraer la pectina de de la cáscara de maracuyá y de la cáscara y pulpa de
membrillo.
Evaluar el rendimiento de la extracción.
Conocer las Técnicas de Caracterización de la pectina.
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EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de
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II. FUNDAMENTO TÉORICO
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.
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 si 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
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EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de
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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 pures 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 esta presente en forma insoluble en agua llamada protopectina,
transformándose a su forma mas 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: Contenido en sustancias pécticas en vegetales y tejidos vegetales.
Origen Contenido en Pectina
(%)
Patata 2.5
Zanahoria 10.0
Tomate 3.0
Manzana 5.5
Torta de manzana (residuos) 17.5
Girasol 25.0
Albelo de agrios 32.5
Fibra de algodón 0.7
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EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de
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Pepitas de limón 6.0
Corteza de limón 32.0
Pulpa de limón 25.0
Fuente: Navarro y Navarro, 1985
El 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 L-
arabinosa 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 o
lámina 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 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.
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EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de
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Las pectinas están clasificadas como de alto metóxilo (HM) y bajo metóxilo (LM)
pectinas, dependiendo del grado de esterificación. La separación entre HM y LM es
arbitraria del 40 al 50% de DE.
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).
Las pectinas son polímeros del ácido galacturónico cuya estructura es la siguiente:
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EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de
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PECTINAS DE ALTO GRADO METOXILO (CooMe)
SU GRADO DE ESTERIFICACION (GE) ES SUPERIOR AL 50%
Por ejemplo esta pectina tiene 60% GE
PECTINAS DE BAJO GRADO METOXILO
SU GRADO DE ESTERIFICACION (GE) ES INFERIOR AL 50%
Por ejemplo esta pectina tiene 40% GE
La Viscosidad y el Peso Molecular de la Pectina
La viscosidad de la pectina depende del tamaño de la molécula, la conformación y
temperatura. A mayor peso molecular, la viscosidad incrementa; la viscosidad también
es influenciada por la presencia de polielectrolitos, puesto que afectan la conformación,
el tamaño de la macromolécula y a la naturaleza de los contraiones, que actúa como un
freno al flujo de los polímeros.
El peso molecular de la pectina, relacionado con la longitud de la cadena, es una
característica muy importante de la que dependen la viscosidad de sus disoluciones y su
comportamiento en la gelificación de las jaleas. La determinación cuidadosa del peso
molecular es difícil, parcialmente debido a la extrema heterogeneidad de las muestras y
parcialmente debido a la tendencia de las pectinas a agregarse, aún bajo condiciones no
favorables a la gelificación. (Avila, J. y Cipiran, V.; 1996)
La Gelificación de la Pectina
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EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de
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El uso más importante de la pectina en la industria de los alimentos deriva de su
capacidad para formar geles; se emplea por eso abundantemente en la fabricación de
mermeladas, gelatinas y conservas. Para que una pectina forme un gel se precisa un
agente deshidratante: alcohol o acetona son agentes deshidratantes típicos utilizados en
la extracción y manufactura de la pectina. En la producción de gelatina y mermeladas
este papel está desempeñado por el azúcar.
Las cualidades de la pectina que influyen en los caracteres del gel son: la longitud de la
molécula péctica, su grado de esterificación y la proporción entre los grupos
hidrofóbicos e hidrofílicos.
- La longitud de la molécula condiciona la rigidez o firmeza del gel. A valores de
longitud muy bajos una pectina no da geles, cualquiera que sea la dosis empleada y las
restantes condiciones del medio.
- El grado de metilación contribuye por un lado a regular la velocidad de gelificación y
también es responsable de algunas propiedades organolépticas de los geles pectina-
azúcar ácido que forman las pectinas de alto metóxilo.
- La proporción entre grupos hidrofóbicos e hidrofílicos en la molécula de pectina
determina la solubilidad de ésta. El grupo éster es menos hidrofílico que el grupo ácido
y en consecuencia una pectina de alto metóxilo con un alto grado de esterificación
gelifica a temperaturas más altas que otra con menor grado de esterificación. Esta
diferencia se refleja en la clasificación de las pectinas en pectinas de gelificación rápida,
normal o lenta.
Los factores del medio más importante que influyen en la formación del gel son: La
temperatura, pH, iones de calcio, azúcar y otros solutos
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- Temperatura. Cuando se enfría una solución caliente que contiene pectina las
energías térmicas de las moléculas decrecen y su tendencia a gelificar aumenta.
Cualquier sistema que contenga pectina, tiene un límite superior de temperatura por
encima de la cual la gelificación nunca ocurrirá. Por debajo de esta temperatura crítica,
las pectinas de bajo metóxilo gelifican casi instantáneamente mientras que la
gelificación de las de alto metóxilo depende del tiempo. En contraste con las pectinas de
bajo metóxilo, las de alto no son termorreversibles.
- pH. La pectina es un ácido con pH de aproximadamente 3,5. Un porcentaje alto de
grupos ácido disociados respecto a no disociados hace la pectina más hidrofílica. Por lo
tanto, la tendencia a gelificar aumenta considerablemente al bajar el pH.
Esto se hace especialmente evidente en pectinas de alto metóxilo las cuales requieren
normalmente un pH por debajo de 3,5 para gelificar.
- El azúcar y otros solutos similares. Estos hidratos de carbono, tienden generalmente
a deshidratar las moléculas de pectina en solución. Cuantos más sólidos en solución
hay, menos agua disponible para actuar como disolvente de la pectina y por lo tanto la
tendencia a gelificar se favorece.
En valores de sólidos solubles superiores al 85% el efecto deshidratante es tan fuerte
que la gelificación de la pectina es muy difícil de controlar. Las pectinas de alto
metóxilo gelifican a valores de sólidos solubles por encima del 55%. Para cada valor de
sólidos solubles superior al 55% hay un valor de pH en el cual la gelificación es óptima
y un rango de pH en el que en la práctica se puede gelificar.
Las pectinas de bajo metóxilo pueden gelificar a cualquier valor de sólidos solubles, la
temperatura de gelificación disminuye al disminuir el contenido en sólidos solubles.
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- Los iones calcio. Al contrario que las pectinas de alto metóxilo, las pectinas de bajo
metóxilo desesterificadas requieren bastante calcio y un rango estrecho de dicho catión
para una óptima gelificación. Las pectinas de bajo metóxilo amidadas muestran más
flexibilidad a este respecto. Para ambos tipos de pectina, un incremento en la
concentración de calcio implica un aumento de la fuerza del gel y también un aumento
de la temperatura de gelificación.
Mecanismo de Gelificación de Pectinas de Alto Grado de Metoxilación
Una solución coloidal de pectina contiene micelas altamente hidratadas y con cargas
negativas debidas al grupo –COO-. Para el pase de solución a gel se debe provocar
aproximación de las micelas por la eliminación de sus cargas, rebajándose el pH hasta
2,8-3,5 y retirándose por lo menos parcialmente, el agua de hidratación. Por
enfriamiento se forma el gel que es termoreversible. Considerándose R-COO –nH2O
como una representación de la molécula de pectina hidratada, la gelificación se daría
según el esquema:
H
R COO nH 2 O R COOH nH 2 O
H
azúcar
R COOH nH 2 O R COOH n m H 2O azúcar mH 2 O
(Santesso, D.; 2003)
Las pectinas de Alto Metóxilo (HM) pueden encontrarse en el mercado de tres tipos de
acuerdo a su velocidad de gelificación (Tabla 6) que a su vez esta relacionado por su
grado de esterificación: (www.virtual.unal.edu.co)
Tabla : Tipos de Pectina de Alto Metóxilo (HM) según su Velocidad
de Gelificación
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EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de
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Gelificación de la pectina Porcentaje esterificación
Lenta 60 - 67
Mediana 68 - 70
Rápida 71 - 76
Fuente: www.virtual.unal.edu.co
EXTRACCIÓN DE PECTINA DE TEJIDOS VEGETALES
1. Materia prima para la extracción de pectina
Las materias Prima de importancia para la producción de pectina son actualmente varios
tipos de cáscara de cítrico, y bagazo de manzana. El limón y lima son las fuentes
preferidas de cítrico, y mas pectina se produce de estos que de manzana y los cítricos
menos preferidos son la naranja y toronja.
2. Proceso industrial de extracción de pectina
Comercialmente la pectina se extrae tratando la materia prima con ácido mineral,
caliente y diluido a pH bajo. El intervalo preciso de tiempo varía con la materia prima,
el tipo de pectina deseada y de una factoría a la otra (May, C.; 1990).
3. Extracción.
La materia prima pretratada es extraída con agua la cual ha sido acidulada con acido
clorhídrico o nítrico. Las condiciones típicas son: el pH 1 a 3, temperatura 50 a 90°C,
durante 3 a 12 h. Durante la extracción, una posible despolimerización de la pectina y
posiblemente de otro biopolímeros tiene lugar. El pH bajo disocia uniones iónicas que
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EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de
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sostienen la pectina en el tejido de la planta. Además hidroliza enlaces glucosídicos, las
condiciones de extracción también hidrolizan enlaces éster, más específicamente el
metil éster (C-6) y el acetato a el cual la pectina se puede esterificar por su grupos
hidroxil. El proceso de extracción causas una reducción en el grado de polimerización
así como en el grado esterificación del grupo metóxilo y del acetato. El rendimiento de
pectina se incrementa con el pH, la temperatura, y el tiempo, pero el producto perderá
demasiado en el grado de polimerización si todos estos parámetros están en su máximo.
La combinación de pH bajo y la temperatura baja favorecen la hidrólisis de uniones
éster sobre la hidrólisis de uniones glucosídicos, y se prefiere así para la producción de
pectina con un grado relativamente bajo de esterificación. (Ullmann’s, 2002)
4. Filtración: La Filtración en una o más etapas separan el extracto que contiene la
pectina solubilizada de la insoluble, esto no es fácil ya que los sólidos son
blandos y la fase liquida es viscosa. La filtración requiere la viscosidad
bastante baja, y como una consecuencia la concentración de la pectina debe
estar menos de 0.6 a 1%, dependiendo del tipo de la pectina. Además, los
sólidos no deben de haber sido pulverizados por un tratamiento mecánico
excesivo como una agitación vigorosa. Los materiales insolubles en agua
como la celulosa de madera o la tierra diatomeas se pueden agregar para
mejorar la porosidad y la fuerza mecánica del queque de filtración. α-
Amilasas puede agregarse para degradar el almidón que podrían precipitar de
los extractos de pectina de manzana. También se añade carbón activado con
el fin de eliminar el color.
5. Purificación:Después de la filtración, el extracto se puede pasar a través de una
columna con resina de intercambio catiónico y concentrar opcionalmente por
evaporación. La pectina entonces es precipitada mezclando el extracto con un alcohol
apropiado, ejemplo 2-propanol. Finalmente, el precipitado se separa del alcohol gastado,
se lava en más alcohol, se prensa para drenar tanto líquido como sea posible, y después
se seca y se muele. El polvo está ahora listo para la estandarización, es decir, es
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EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de
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mezclado con otros lotes de la pectina y/o sacarosa para asegurar la uniformidad. El
alcohol se recupera por destilación. Una alternativa a la precipitación del alcohol es la
precipitación agregando sales de metal apropiadas al extracto. Por ejemplo, la pectina
forma sales insolubles con Cu2+ y Al3+. La precipitación de Al3+ fue previamente usada
industrialmente (Joslyn M. A., 1957).
6. Estandarización.: Las características botánicas de la materia prima usados para la
pectina fluctúan debido por ejemplo, a condiciones del clima o variación de
especies. La pectina esta influenciada directamente por estas variaciones.
Para mantener una calidad constante, el fabricante de pectina puede mezclar
lotes diferentes. Además, la pectina prevista para alimentos se mezcla con
sacarosa para lograr una calidad uniforme. La Pectina sin azúcar, por
ejemplo para lo propósito farmacéuticos, también está disponible por los
fabricantes. Debido a la multitud de maneras en que las pectinas pueden
variar, no es posible asegurar obtener lotes estándares, con respecto a todas
las cualidades posibles a la vez. La pectina normalmente se estandariza con
respecto a algunas propiedades las cuales son determinadas por métodos
físicos y químicos que simulan las aplicaciones que tenga, por ejemplo grado
de gelificación, temperatura del gelificación, etc. Los fabricantes de pectina
han desarrollado un gran número de métodos específicos que les permite
tener sus propios criterios de estandarización (métodos de control). De
hecho, un tipo de la pectina se define por diversos criterios de
estandarización. Al usar la pectina, es obviamente importante elegir un tipo
que se ha estandardizado de una manera que corresponde razonablemente al
uso previsto.
III. MEDIOS Y MATERIALES
Materias Primas
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Maracuyá Membrillo
Materiales y utencilios
Cuchillo Bandejas
Vaso de Pipetas
precipitación
Reactivos
Acido Cítrico Naranja de
metilo
Agua destilada Hidróxido de
LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES sodio
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Cloruro de Alcohol
sodio
Equipos
Refrigerado Balanza
pHchimetro Equipo de
titulación
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IV. PROCEDIMIENTO
PRUEBA DE GELIFICACIÓN
PECTINA
PESAR (0.4-1.4)
Añadir 50ml de agua destilada en
un vaso de precipitación junto
con la pectina en polvo
EBULLICIÓN
(Disolución completa)
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19. 1 de
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Añadir 100g de azúcar
Añadir acido cítrico hasta
regular el pH que este entre
3.2-3.5
REPOSAR POR 24HORAS
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V. RESULTADOS
Resultados De Grado De Gelificacion
Gramos de sacarosa
Grado de gelificaci ón
Gramos de pectina
Reemplazando los datos:
Grado de gelificación de la maracuyá:
Con 0.4g de pectina
Con 0.9g de pectina
Con 1.4g de pectina
Grado de gelificación del membrillo:
Con 0.5g de pectina
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EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de
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Con 1g de pectina
Peso equivalente de la maracuyá
DATOS:
Solución=0.08
Agua= 8 ml
Gasto=6.8
Muestra= 0.4
Nota: El valor obtenido en la
evaluación de peso equivalente
(588.23) corresponde al número
de unidades de ácido D-
galacturónico que están contenidos
LAB. PROCESOS AGROINDUSTRIALES en las moléculas de pectina.
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22. 1 de
EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de
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VI. DISCUSIONES
Durante la extracción de pectina se utilizó agua, al respecto sobre la función que ésta
desempeña:
Según Charles Helen en su publicación TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS:
Las moléculas de pectina son hidrofílicas debido al gran número de grupos polares que
contienen. La función del agua en el gel de pectina de frutas es disolver el ácido y el
azúcar, ambos indispensables para la formación del gel y para dispersar la pectina. Las
moléculas de pectina se dispersan en el agua para formar sales coloidales estabilizadas
por las cargas negativas que resultan de la ionización de los grupos carboxilo.
Como se observó durante el procesamiento de extracción de la pectina se utilizó agua
acidulada y también se le agregó azúcar para la formación del gel de pectina. Al
respecto sobre la función que cumple el ácido y el azúcar en la formación del gel:
Según Dikes F. en su publicación QUIMICA DE LOS CARBOHIDRATOS: El
ácido es indispensable para proporcionar iones de hidrógeno. Estos en teoría neutralizan
las cargas lo suficiente como para que las moléculas de pectina dispersas ya no se
repelen entre sí ya que los protones del acido desplazan el equilibrio entre los grupos
ionizados y los no ionizados hacia los grupos menos ionizados, por lo que disminuye las
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23. 1 de
EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de
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cargas negativas. Además, el azúcar efectúa la gelificación disminuyendo la actividad
del agua.
Según Charles Helen en su publicación TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS:
Las pectinas más altamente metiladas requieren azúcar para la formación de un gel.
Entre menos metilada sea la pectina, menor es la cantidad de azúcar para formar un gel,
siempre que los iones divalente estén presentes. Los iones divalente como el calcio, se
entrelazan con moléculas contiguas de pectina a través de los grupos carboxilo,
estableciendo así una red de pectina.
Al finalizar nuestra práctica, pudimos obtener un ge de pectina y caracterizarlo. Al
respecto sobre la formación del gel:
Según Charles Helen en su publicación TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS:
Cuando se forma un gel un sol viscoso de pectina se hace un sólido elástico. Las
moléculas de pectina del sol se han unido en cierta forma para dar lugar a una red
tridimensional (un gel) en los espacios capilares de los cuales, el líquido ha sido
inmovilizado. Cuando se enfría, la dispersión inestable de la pectina menos hidratada
forma un gel. El gel es reversible y capaz de licuarse al calentarlo.
Según POTTER, NORMAN N. La Ciencia de los Alimentos menciona que: Las
pectinas son derivados del azúcar, generalmente presentes en las plantas, presentan las
siguientes características:
Como los almidones y las celulosas, las pectinas están compuestas por cadenas
de unidades que se repiten (pero las unidades son acidos de azúcar mas bien que
azucares simples).
Las pectinas están presentes en las frutas y hortalizas y son gomosas ( se
encuentran dentro de y entre paredes celulares y ayudan a mantener las células
vegetales unidas)
Las pectinas son solubles en agua, especialmente agua caliente.
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24. 1 de
EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINAS enero de
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Las pectibnas en una solución coloidal, contribuyen viscosidad a la pasta de
tomate y etsabilizan las partículas finas en el jugo de naranja, impidiendo que se
separen.
Las pectinas en solución forman geles cuando se les agrega azúcar en ácido; y
esta en base a la fabricación de jaleas.
Según HELEN CHARLEY en su publicación tecnología de los aliemntos
menciona que: La concentración óptima de ion hidrogeno para la formación del gel,
depende de la calidad d ela pectina, especialmente de su contenido de metoxilo, también
de las sales presentes ene el estractode fruta yb de la concentración de azúcar en la jalea
terminada. Siendo tan importante el pH para la elaboración de jalea.
En la práctica de laboratorio se empleó ácido cítrico para regular el pH a 3.2-3.5,
alcanzando asi la pectina su grado de gelificación.
Ing. G. Rodriguez P. , Judy Muñoz S. – Procesos Agroindustriales II: Las pectinas
actualmente es un insumo muy importante en la industria debido que ayuda a corregir y
estabilizar la consistencias de productos viscosos es decir espesar productos como la
mermelada, mazamorra industrializadas, etc. Este compuesto se encuentra en casi todas
las plantas formando parte de su estructura y es a partir justamente de la estructura que
obtiene industrialmente.
Químicamente, las pectinas tienen comunidad constitutiva fundamentalmente al acido
galacturonico, los cuales se unen como enlaces β -1,4, dando de esta manera cadenas
largas no ramificadas; los grupos carboxílicos de este ácido poligalacturónico pueden
estar parcialmente esterificadas con alcohol metílico y de esta manera dan una amplia
variedad de propiedades que lo hacen útil agroindustrialmente.
A la pectina que está completamente se le conoce como ácido péctico, mientras que a
la pectina que tiene algún grado de esterificación se le denomina ácido pectínico.
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Braverman J.B.S. (1967), introducción a la bioquímica de los alimentos señala: Las
pectinas o sustancias pécticas son polisacáridos que se componen principalmente de
ácidos poligalacturónicos coloides, se hallan en los tejidos de las plantas. Las pectinas
tienen la capacidad de formar geles con compuestos polihidroxilados, como los azúcares
o cantidades diminutas de iones polivalentes.
Kertesz Z.I.(1951), the pectic substances indica: 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.
VII. CONCLUSIONES
VIII. RECOMENDACIONES
Trabajar de manera ordenada, siguiendo los pasos ya indicados.
Las personas a prepara la pectina deben estar con la limpias y vestidas con la debido
indumentaria.
Los materiales a utilizar deben estar estériles, lavados, boca abajo.
Dejar escurrir boca abajo sobre un lienzo o secador limpio
Realizar los análisis correspondientes, para asegurarnos la calidad de la pectina.
Medir el rendimiento de la pectina.
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CUESTIONARIO
1. ¿Porque la extracción de la pectina involucra un proceso con agua acidulada
pH 2,5 – 3,0?
La pectina se extrae por medio del agua caliente adulada, en un medio de pH bajo.
El acido empleado puede ser acido clorhídrico o acido sulfúrico. La extracción de
pectina de frutas, principalmente se realiza en medio acido, ya que uno de las
propiedades de la pectina es la formar geles ya este rango de pH 2.5 a 3,0 se obtiene
geles de pectina de otro metoxilo, y por ser una de las mejores alternativas, después
de realizar un estudio teórico y económico.
Se da a ese pH para que los grupos ácidos, minoritarios, se encuentren
fundamentalmente en forma no ionizada, y no existan repulsiones entre cargas.
Proceso en que la protopectina (insoluble en agua) presente en la materia prima se
transforma en pectina (soluble en agua), que luego es fácilmente separada del resto
de componentes insolubles de la materia prima (celulosa especialmente). Es
importante mencionar que para realizar la hidrólisis ácida se utiliza agua
desmineralizada, con el propósito de eliminar especialmente los iones calcio, los
cuales tienen un efecto negativo en el rendimiento del proceso.
2. ¿Qué pasa si realiza a pH > 3,5 o a un pH < 2?
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Si se realizara a pH superior a 3.5, no habría formación de geles, porque a pH más
bajos se obtienen pectinas de alto metoxilo. La mayoría de las pectinas no forman
geles a pH superiores a 3.5 y la firmeza del gel crece a medida que se baja el pH
hasta un valor óptimo para cada caso.
El incremento en el rendimiento de la pectina con el descenso del ph del medio
podría estar asociado a la extracción de diferentes biomoléculas existentes en la
cáscara tales como almidón, hemicelulosa, celulosa, entre otros, durante el proceso
de hidrólisis.
3. ¿Cuál es la función de la hidrólisis acida para la obtención de la pectina?
La hidrólisis acida tiene la función de disminuir la presencia de algunas sales
contenidas en las frutas (llamadas sales tampones o buffers, que tienen poder
estabilizante sobre los iones ácidos y básicos de una solución) que reducen el efecto
de la acidez total e influyen negativamente el proceso de gelificación, que requiere
el ajuste del pH a valores bien delimitados. Tal es asi que si no hubiera un proceso
de hidrólisis acida, la formación de geles disminuiría. Y también la hidrólisis acida
cumple la función transformar la protopectina que es insoluble en agua, a pectina
que es soluble en agua, para que después se separe, de la materia prima, de los
componentes insolubles de la materia prima tales como la celulosa.
4. ¿Qué enzimas se inactivan en el proceso del calentamiento de las cáscaras?
¿Qué función cumple cada una de estas enzimas?
Las enzimas inactivadas son:
o Las pectinesterasas responsables de la hidrólisis de grupos éster metílicos que
inducen la formación de metanol y por ende pectinas de menor metoxilo.
o Así como las poligalacturonasas que rompen los enlaces glucosídicos entre las
moléculas poligalactrurónicas, despolimerizando la cadena a fracciones más
cortas hasta llegar al monómero del ácido poligaracturónico.
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5. ¿De qué forma analizaría usted la pectina obtenida para decidir su utilización
comercial?
Analizando las propiedades físicas y químicas de la pectina, puesto que las
pectinas son mayormente empleadas como aditivos alimenticios para la
elaboración de mermeladas, jaleas, etc.
Entonces, se podría realizar primero un análisis sensorial de la pectina. L
Luego sería importante determinar el rendimiento con el cual se quiere trabajar,
para ver si esta es la más conveniente.
°Brix, azucares reductores y totales.
Contenido de humedad, contenido de cenizas
Contenido de metoxilo
Tiempo y grado de gelificación,
Viscosidad relativa,
Contenido de acido galacturónico,
6. ¿Qué otros métodos de extracción de pectina se conoce en la actualidad?
Existen otros métodos de extracción de la pectina, en algunos casos los
procedimientos están ligados al tipo de materia prima utilizados como fuente de
pectina. Para la selección del proceso a emplear se podría considerar la
disponibilidad de equipos y la facilidad para la obtención de los reactivos.
Entre estos métodos tenemos:
o Método con Cloruro de amonio
o Método de extracción con arrastre con vapor: Este método busca por medio de
arrastre con vapor, eliminar aceites esenciales así como otras impurezas con el
fin de obtener un mejor rendimiento. Este método no se emplea porque en el
extracto no se obtienen aceites esenciales, que es el objetivo de esta técnica y
por el contrario se afecta notablemente el rendimiento de la pectina, porque al
ser esta soluble en agua parte de ella se hidroliza durante el procedimiento.
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o Extracción por la “Técnica convencional de precipitación con alcohol y
purificación posterior”: Este método de extracción es el más empleado
comercialmente e incluye básicamente un proceso de hidrólisis y posterior
precipitación.
7. ¿Cuál es la función del alcohol en el proceso de extracción de pectinas?
Como la pectina es insoluble en alcohol, se emplea éste para precipitarla de sus
soluciones. Los alcoholes más empleados en esta industria son: el etílico
desnaturalizado especialmente y el isopropílico debido a su bajo impuesto.
La operación se lleva a cabo agregando alcohol de 80º al extracto hasta precipitarlo
completamente, agitando continuamente posteriormente se decanta el alcohol a
través de un falso fondo, el precipitado se vuelve a mezclar con alcohol más
concentrado para darle más consistencia y purificar el precipitado, eliminando
finalmente el alcohol residual por medio de prensas hidráulicas especiales, saliendo
el precipitado de ellas por una humedad entre el 20% y 30%.
8. Para un trabajo de investigación, ¿Qué parámetros tomaría en cuenta para
una extracción adecuada de la pectina?
Los parámetros que tendría en cuenta en un trabajo de investigación seria: pH bajo,
ya que a pH bajos se obtiene geles de pectina de alto metoxilo, y por ende hay un
mejor rendimiento de la materia prima.
Y así también tendría en cuenta la temperatura porque el aumento de ésta favorece
en el rendimiento del proceso, ya que se incrementa la hidrólisis de los enlaces de la
protopectina, que pasa a pectina soluble.
Otro parámetro que se tendría en cuenta es el grado de esterificación, es decir, el
número de funciones carboxilos esterificados por 100 grupos galacturónicos; esto
permite distinguir dos grupos de pectinas:
o Pectinas fuertemente metiladas (H.M. > 55 %)
o Pectinas débilmente metiladas (L.M. < 45 %).
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9. ¿Qué es el grado SAG?
El valor comercial de la pectina viene dado por su capacidad para formar geles y su
calidad se expresa en geles SAG que indica la cantidad de azucar que esta pectina
puede gelificar en condiciones optimas. Entonces, los grados SAG se define como la
cantidad en gramos de sacarosa que son gelificados por 1gramo de pectina en una
solucion acuosa de 65 º Brix y un valor de pH 3,2 aproximadamente, son gelificados
por un gramo de pectina, obteniéndose un gel de una consistencia determinada.
Los grados SAG de una determinada pectina extraida de una fruta como la manzana
o cáscaras de cítricos, varían principalmente según el grado de madurez de la fruta,
del proceso de extracción y condiciones de almacenamiento de la pectina obtenida.
BIBLIOGRAFÌA
POTTER, NORMAN N. La Ciencia de los Alimentos. México, Harla, 1973.
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/agronomia/2006228/teoria/obmerm/p3.htm
Desarrollo tecnológico para la preparación de nuevos productos
procesados en fresco./ Francisco Artés (Universidad Politécnica de Cartagena)
Desarrollo tecnológico de un sistema integral de envase-embalaje y de conservación
para frutas y hortalizas./
Francisco Artés (Universidad Politécnica de Cartagena)
Optimización del envasado de verduras y hortalizas
en atmósferas modificadas./ Justino Burgos (Universidad de Zaragoza)
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