Mostrando entradas con la etiqueta cáscaras. Mostrar todas las entradas
Mostrando entradas con la etiqueta cáscaras. Mostrar todas las entradas

miércoles, 22 de febrero de 2023

Ciencia y Tecnología Cáscara del Hass, promisoria fuente de antioxidantes y neuroprotectores

 Además de las bondades como abono o en el cuidado del cabello, que tradicionalmente se le ha adjudicado, la piel que recubre a este manjar, del que se producen más de 155.000 toneladas al año en Colombia, es una “minita de oro” en compuestos benéficos para la salud, con potencial farmacéutico como antioxidantes –que frenan el deterioro de las células– y como protectores del sistema nervioso, que sirven para prevenir enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.

Por primera vez en el país, usando una extracción secuencial a altas presiones, investigadores de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira encontraron aceites, carotenoides y fenoles, entre otros compuestos conocidos como bioactivos, en el epicarpio o cáscara del aguacate Hass (Persea americana Mill).

Los compuestos bioactivos se encuentran en las plantas, hojas, flores, frutos y todo lo que se consume de forma natural. Además cuentan con propiedades antioxidantes, antiinflamatorias y anticancerígenas, que por sus estructuras químicas son preventivas.

El ingeniero Juan Felipe Grisales Mejía, estudiante del doctorado en Ciencia y Tecnología de Alimentos de la UNAL Sede Palmira, destaca que “aplicando dicha tecnología se obtuvieron compuestos como proantocianidinas, presentes especialmente en las plantas y en algunos frutos, las cuales han demostrado tener propiedades antioxidantes y antimicrobianas”.

“El uso de disolventes naturales como ácidos orgánicos, azúcares o aminoácidos, que además de biodegradables son económicos y de baja toxicidad, posibilitó la obtención de compuestos bioactivos de manera eficiente y sostenible”.

Por ejemplo, dichos elementos presentes en la cáscara del Hass, en especial aquellos más afines con el agua, demostraron tener una buena inhibición frente a la acetilcolinesterasa, una de las enzimas responsables del Alzheimer.

“Es decir, posee actividades protectoras del sistema nervioso (neuroprotectoras), que podrían prevenir enfermedades neurodegenerativas. Los resultados tienen el potencial para ser utilizados en el desarrollo de productos farmacéuticos, cosmetológicos y alimenticios” anota el experto, integrante del Grupo de Investigación en Procesos Agroindustriales (GIPA) de la UNAL Sede Palmira.

Altas presiones, técnica que revoluciona la industria tradicional

“Las técnicas de extracción a alta presión responden a las necesidades globales de la industria y a los Objetivos de Desarrollo Sostenible, en comparación con las de baja presión, que generan gases a la atmósfera y deterioran el ambiente”, indica el profesor de la Facultad de Ingeniería y Administración Hugo Alexander Martínez Correa, investigador del Grupo de investigación en Procesos Agroindustriales y director de tesis.

Las extracciones a alta presión permiten modificar algunas propiedades extractivas de los solventes naturales utilizados; aquí la temperatura también juega un papel importante.

El modelo propuesto se basó en los conceptos de biorrefinería y contó con tres etapas en las cuales se obtuvieron compuestos de diferente polaridad de la misma materia prima.

“En la primera etapa se extrajo la fracción lipídica, o de baja polaridad, empleando dióxido de carbono supercrítico; en la segunda se extrajeron los compuestos de mediana polaridad utilizando etanol expandido con dióxido de carbono comprimido, y en la tercera se obtuvieron los analitos de mayor polaridad con agua subcrítica", explica el investigador Grisales Mejía.

Otra de las primicias de este estudio fue el uso de Solventes Eutécticos Naturales (NADES) para extraer y caracterizar los componentes bioactivos de la piel del aguacate, ya que los solventes convencionales comúnmente utilizados en estos procesos, como la acetona y el hexano, tienen algún tipo de toxicidad y dejan residuos dañinos para el ambiente.

Solventes como los NADES se consideran biodegradables, de bajo costo y de baja toxicidad, pueden ser empleados en diversos procesos de extracción y además podrían ser aplicados directamente en productos farmacéuticos, cosmetológicos y alimenticios gracias a que están hechos de ácidos orgánicos, azúcares, aminoácidos, entre otros.

Cáscara de aguacate Hass, residuo prometedor

La cáscara del aguacate Hass representa cerca del 13 % del peso del fruto, mientras que la semilla o la pepa alrededor del 17 %, juntos constituyen el 30 % del fruto en general.

Lo primero que hicieron los investigadores fue evaluar las diferentes mezclas de cáscara y semilla a través de un diseño experimental, para determinar en qué proporción se podía obtener el mayor contenido de compuestos fenólicos y contar con las mejores capacidades antioxidantes y neuroprotectoras, determinadas in vitro. Así, se evidenció que la cáscara fue el residuo con mejores resultados.

Esta investigación se adelantó en los Laboratorios de Química, Bioquímica y Fitoquímica y de Operaciones Unitarias de la UNAL Sede Palmira y del Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación – del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)– y la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), en donde el estudiante Grisales Mejía realizó parte de la experimentación.







miércoles, 5 de octubre de 2022

En cáscara de papaya buscan antioxidantes con potencial para la industria alimenticia

 La cáscara de la papaya tiene compuestos químicos bioactivos, entre ellos los denominados fenólicos, que tienen un amplio espectro de propiedades biológicas, como por ejemplo efecto antioxidante, lo que permitiría usarlos en la producción de aceites vegetales, para cuya elaboración se utilizan hoy conservantes sintéticos.

Los antioxidantes sintéticos obtenidos de la industria petroquímica se usan en margarinas, mantequillas, aceites vegetales y todo alimento rico en lípidos y ácidos grasos insaturados, para conservar el sabor, color y aroma; sin embargo, pueden provocar tumores, quistes y daños hepáticos en humanos y animales. Por eso, la Organización Mundial de la Salud (OMS) ha hecho un llamado a los Gobiernos para que fomenten la alimentación saludable.

Como una posibilidad de dar respuesta a dicha problemática, la ingeniera agroindustrial Viviana Andrea Velasco Arango, estudiante del Doctorado en Ciencia y Tecnología de Alimentos de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, ha centrado su interés en la papaya, debido a su alto consumo en el país y al aumento en su producción en el Valle del Cauca.

La investigación “Obtención y evaluación de un extracto de compuestos fenólicos a partir del epicardio de papaya como antioxidante natural en un aceite vegetal comestible”, que se adelanta en este momento, ha sido financiada con recursos de regalías gracias a la convocatoria del Programa Becas de Excelencia Doctoral otorgada por el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación.

La estudiante explica que los compuestos fenólicos tienen capacidad antioxidante y pueden ser consumidos por las personas.

“Estos se encuentran en las hojas y en los tallos de los frutos. Son producidos por la planta como un mecanismo de defensa ante un posible factor de estrés que se puede causar por altas temperaturas, falta de riego o de nutrientes en el suelo”.

Además, señala que la cáscara de papaya es un residuo que no se utiliza, y como desecho orgánico contamina suelos y aguas e incrementa la huella de carbono.

“La idea con el proyecto es aprovechar la cáscara de la papaya como subproducto y reincorporarla en la cadena alimentaria para cumplir con la economía circular, que quiere decir que todo residuo sea aprovechado e incluido de nuevo en la cadena de producción agroindustrial”.

De hecho, los compuestos fenólicos también se pueden aplicar a margarinas, carnes y productos cárnicos, procesados y ultraprocesados, para evitar que se pongan rancios.

Residuo prodigioso

El proyecto tiene tres objetivos: (i) hacer una evaluación cualitativa y cuantitativa de los compuestos fenólicos presentes en cáscara de papaya, (ii) hacer un proceso de extracción  asistida por ultrasonido, método para maximizar la concentración, y (iii) evaluar su aplicación para saber si cumple o no con la función antioxidante.

A partir de la revisión bibliográfica y científica, la investigadora constató que los compuestos fenólicos tienen capacidad antioxidante y que pueden ser consumidos por las personas.

Así mismo, que en la cáscara de la papaya se hallan en concentraciones de ácido cafeico, ácido ferúlico y p-cumárico.

Además, contiene vitamina C y concentraciones altas de carotenoides, que también cumplen funciones antioxidantes y tienen un alto potencial en la industria alimentaria.

El siguiente paso ha sido la puesta en marcha de las técnicas experimentales como espectrofotometría (mide la cantidad de luz absorbida por una sustancia) y cromatografía líquida (separa los componentes individuales de una muestra), con las que ensaya en laboratorio los métodos científicos evaluados por otros investigadores, para en la siguiente etapa identificar las cualidades de los compuestos hallados.


A partir de estas metodologías la investigadora hace la extracción del compuesto fenólico total de la cáscara de la papaya y mide su absorbencia para hacer la cuantificación.

En una fase posterior, la estudiante de doctorado espera que el extracto cumpla con la función antioxidante y luego sea escalado en la industria nacional de alimentos.

En su trabajo, la investigadora ha estado acompañada por el profesor de la UNAL Sede Palmira Luis Eduardo Ordóñez, Ph. D. en Alimentos: Valor Nutritivo, Tecnología y Seguridad de la U. de Santiago de Compostela, y el docente de la Sede Medellín Misael Cortés Rodríguez, Ph. D. en Ingeniería de Alimentos de la UNAL.

La producción y el consumo de papaya repuntan en el mundo

En los últimos 20 años la producción de papaya ha aumentado en todo el mundo; en 2020 registró 13,89 millones de toneladas métricas.

Según Statista GmbH, portal de estadística en línea alemán, el principal productor es India (38,61 %), seguido de Brasil (17,5 %), Indonesia (6,89 %), Nigeria (6,79 %), México (6,18 %), Etiopía (2,34 %), República Democrática del Congo (2,12 %) y Colombia (2,08 %).

En Colombia, los departamentos que reportan mayor producción de papaya son Córdoba, Magdalena, Santander y Valle del Cauca.








viernes, 18 de septiembre de 2020

Pigmentos de la mandarina le pondrían color a los panes

 Los carotenoides (pigmentos) de la cáscara de la mandarina presentan un alto potencial agroindustrial como colorante natural de productos horneados y para reemplazar los artificiales, en especial la tartrazina.

Jessica Esparza Estrada, magíster en Ingeniería Agroindustrial de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, es la autora del trabajo mediante el cual se busca aprovechar un residuo de la industria de los cítricos, en este caso de la mandarina oneco, la variedad que más se cultiva en el Valle del Cauca, para evaluar qué tan factible es usarla en productos horneados.

En la actualidad, los colorantes artificiales siguen representando una problemática muy compleja, pues a pesar de que varios han sido prohibidos o se ha desestimado su uso, en Colombia se siguen utilizando con la aprobación del Ministerio de Salud.

 Tal es el caso de la resolución 10593 de 1985 que, de manera explícita, permite el uso de colorantes conocidos como nocivos para la salud como la tartrazina o amarillo n°. 5 y rojo cochinilla A, entre otros.

A estos se les ha asociado con diferentes enfermedades como erupciones cutáneas, asma bronquial, problemas del sistema inmunológico y algunas reacciones alérgicas.

 También se les atribuye una influencia considerable en el comportamiento impulsivo, hiperactivo y en el trastorno del déficit de atención en niños.

Por otro lado, según lo explica la magíster Esparza, “la industria de cítricos genera un alto porcentaje de residuos, los cuales pueden ir a las corrientes de agua, y como la mandarina es un residuo orgánico y necesita oxígeno para degradarse, representa una problemática ambiental”.

En su trabajo realizó una caracterización físico-química de la cáscara en fresco y deshidratada, en el cual se analizaron las propiedades de materia seca, color, actividad de agua, pH, determinación de compuestos fenólicos totales y de la capacidad antioxidante y cuantificación de carotenoides. Este último para hacer una comparación y determinar si la concentración de carotenoides aumentaba o disminuía durante la deshidratación.

 Allí se evidenció un aumento significativo y los carotenoides más representativos fueron β-criptoxantina y zeaxantina.

Es importante destacar que el proceso de extracción se realizó por ultrasonido y se descubrió que la concentración de carotenoides tuvo un máximo de 144,93 miligramos por cada 100 gramos de muestra seca.

Después de deshidratarla, los investigadores molieron la cáscara e hicieron un extracto lipídico cuyo solvente fue el aceite de girasol. Para su elaboración hicieron un diseño estadístico y usaron la metodología de optimización de superficie de respuesta con el fin de obtener el mayor rendimiento de carotenoides en el extracto.

Ese extracto, ya optimizado a través del proceso anterior, se evaluó en una matriz biológica con el fin de ver si tenía un potencial colorante para sustituir la tartrazina, la más utilizada en la industria de panificación. Dicho extracto fue probado en la elaboración de galletas, tortas y pan.

Para este punto se hicieron unos análisis previos con diferentes concentraciones del extracto con el fin de ver cuál formulación se acercaba más al producto de control, es decir el que tenía colorante artificial. Una vez obtenida esa formulación, se evaluó la degradación térmica de los carotenoides en cada producto, para ver cómo se comportaban con la temperatura de horneado.

“Evaluamos diferentes temperaturas y diferentes tiempos de horneado en cada producto con el propósito de establecer, termodinámicamente, la condición óptima para que los carotenoides se degradaran menos”, explica la magíster Esparza.

Los resultados de este proyecto mostraron que los carotenoides más estables son α-caroteno y β-caroteno en torta, licopeno y β-caroteno en galleta y β-criptoxantina y zeaxantina en pan. Además, agrega la investigadora, “al evaluar el efecto de pigmentación de los carotenoides en productos de panificación se logra una variación de color muy cercana a los tratamientos de control que contenían tartrazina”.

Aunque se trata de una investigación preliminar, estos resultados demuestran que los pigmentos de la cáscara de la mandarina sí tienen un alto potencial para reemplazar los colorantes artificiales más usados en la industria de productos horneados.

 Estos, además, adicionarían calidad nutricional y propiedades funcionales.

Cabe resaltar que, como lo indica la investigadora en la tesis, el consumo de los colorantes naturales en la industria de alimentos en el mundo fue de 72.281 toneladas en 2011, y se proyectó un crecimiento a una tasa anual compuesta de 5,2 % entre 2015 y 2020, con respecto al consumo de los de origen sintético.