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obtención de la lerresina de páprikapr medi de tecnlgías emergentes

en Clmbia: un ejempl de lainnación de prduct

Maritza Andrea Gil Garzón*, Carlos Esteban Restrepo Restrepo**,Leonidas de Jesús Millán Cardona***, Benjamín Alberto Rojano****

Resumen

Introducción. La tendencia actual de consumo está enmar-cada en el desarrollo y comercialización de productos natu-

rales y libres de contaminantes; en la búsqueda de nuevastecnologías, para la obtención de estos productos con unvalor agregado, se ha logrado la apertura de nuevos merca-dos nacionales e internacionales cada vez más competitivos,como es el caso del uso de una tecnología de producciónmás limpia como la extracción por uidos supercríticos quereemplaza métodos tradicionales de extracción, altamentecontaminantes, debido al empleo de solventes tóxicos, y la microencapsulación por medio del secado por aspersión ospray-drying , que permite prolongar la vida útil por la pro-tección de las principales componentes y le coneren uncio-nalidad, en espacial a productos de la industria alimenticia y armacéutica, además, acilita su transporte, almacenamien-to y aplicación en otras matrices. Objetivo. En el presentetrabajo se aplican dos tecnologías de desarrollo incipiente ennuestro país para la obtención de oleorresina microencap-sulada de páprika cultivada en Colombia. Metodología. La extracción por FSC-CO

2se llevó a cabo bajo las condiciones

de presión de 280 y 350 bar y temperatura de 50°C y 70°C.

Las variables respuesta ueron: el rendimiento (%R), grados ASA, la determinación de tinción y la relación teórica de

* Ingeniera de Aliments, ma-gíster en Ciencia-Química.Decana (E) facultad de Inge-nierías Crpración Uniersi-taria Lasallista.

** Ingenier de Aliments, Ge-rente Duas Rdas Clmbia

*** Ingenier Industrial, especia-lista en Ciencia y Tecnlgíade Aliments. Dcente Cr-pración Uniersitaria Lasa-llista

**** Químic, magíster en Cien-cia y Tecnlgía de Alimen-ts, dctr en Ciencias Quí-micas. Directr del Grupde Inestigación en Químicade ls Prducts Naturales y ls Aliments, Uniersidad

Nacinal de Clmbia, sedeMedellín

Capítulo 22 / Chapter 22

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la racción isocrómica (R/Y) de los pigmentos rojos (capsantina y capsoru-bina) y amarillos (β-caroteno, β-criptoxantina, capsoluteina, zeaxantina,violaxantina). Se empleó la espectroscopía ultravioleta visible UV-Vis para

la cuanticación del β-caroteno y la capacidad antioxidante ue evaluada por ABS. En la microencapsulación las condiciones del secado ueron:temperatura de entrada (180°C), temperatura de salida (90°C), presión deatomización (35 psi) y diámetro de la boquilla (1 mm). La relación oleorre-sina/encapsulante ue 1:10 utilizando goma arábiga o Capsul. Resulta-dos. Las mejores condiciones encontradas para la extracción por uidossupercríticos ueron 350 bar y 60°C. Los resultados del diseño estadísticoconrman que la presión aecta las variables respuestas %R, ASA y rela-ción R/Y; caso contrario sucede con la temperatura, p>0.05. La oleorresina de páprika presenta una concentración de β-caroteno de 1.09 ug/mL, lo

cual está relacionado con la capacidad antioxidante encontrada por ABS,con un valor de 4500 ± 2100 ųmol trolox/100 g extracto de oleorresina.Se encontró mediante la microscopía de barrido electrónico –SEM- que elmejor encapsulante ue el Capsul (diámetro de microcápsula de 15 um), elporcentaje de material encapsulado 90% y oleorresina externa 12%. Con-clusión. El uso de la extracción por uidos supercríticos y la microencap-sulación por spray-drying permiten obtener un producto libre de solventesorgánicos y con mayor tiempo de vida útil, con características de calidadque pueden ser competitivas en el mercado nacional e internacional, poralcanzar los estándares de color oertados con metodologías de extraccióntradicional, que pueden ser nocivas por los solventes empleados.

obtaining paprika leresin by the use emerging

technlgies in clmbia. a prduct innatin example

Abstract

Introduction. Te current consumption trend is ramed in developing and commercializing natural and pollutant ree products. In the search ornew technologies to obtain such products with added values, new national

and international markets have been opened, achieving a higher competi-tiveness with, or instance, the use o a cleaner production technology likethe extraction by the use o supercritical uids, replacing highly contami-nating traditional extraction methods that use toxic solvents, and microencapsulation by spray-drying, which allows a lengthening o the product’sshel lie by protecting its main components, especially in ood and phar-maceutical products. Besides, transportation, storage and the applicationin other matrixes gets easier. Objective. wo technologies were appliedin this research work. Tey are just beginning to be applied in Colombia to obtain microencapsulated oleoresin rom paprika. Methodology. Teextraction by FSC-CO2 was made under 280 y 350 bar and 50°C y 70°C

Maritza Andrea Gil G., Carls Esteban Restrep R., Lenidas de Jesús Millán C., Benjamín Albert R.

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conditions. Te response variables were: perormance (%R), ASA degrees,staining determination and theoretical relation o the isochromic raction(R/Y) o red pigments (capsanthin and capsorubin) and yellow pigments

(β-carotene, β-cryptoxanthin, capsolutein, zeaxanthin, violaxanthin). Vi-sible ultra-violet spectroscopy UV-Vis was used or the quantication o β-carotene and the anti oxidative capability was evaluated by ABS. Inthe micro encapsulation, the drying conditions were: Inlet temperature(180°C), outlet temperature (90°C), atomizing pressure (35 psi) and no-zzle diameter (1mm). Te relation oleoresin/encapsulant was: 1:10 using Gum Arabic or Capsule. Results. Te best conditions ound to extract su-percritical uids were 350 bar and 60°C. Te results o the statistic designconrm that pressure aects the %R, ASA and R/Y relation variables.

Just the opposite happens with the temperature, p>0.05. Paprika oleoresin

has a 1.09 ug/mL β-carotene concentration, and this is related to the antioxidative capability ound by ABS, with a 4500 ± 2100 ųmol trolox/100g oleoresin extract value. Te electronic scanning microscopy allowed usto nd that the best encapsulant was the Capsule (micro capsule’s diame-ter: 15 um), the percentage o encapsulated material 90% and the exter-nal oleoresin 12%. Conclusion. Te use o the extraction by supercriticaluids and spray-drying microencapsulation are useul to have a productree o organic solvents and with a longer shel lie, quality characteristicsthat can be competitive in national and international markets because they have the color standards oered by those gotten with traditional extraction

methodologies, which can be harmul due to the solvents they require.

obtención de la lerresina de páprika pr medi de tecnlgías emergentes...

Intrducción

Las tendencias actuales de los consumidores exigen propuestas que promuevan lastransormación y comercialización de productos naturales con un valor adicional;por lo tanto, resulta indispensable comprometer la labor de las pequeñas y media-nas empresas –PYMES- hacia el desarrollo de productos innovadores que permitanimpulsar el sector agrícola colombiano, brindándole a este la posibilidad de accedera recursos tecnológicos de alto nivel con el ortalecimiento de la productividad y ampliación de la cobertura en mercados nacionales e internacionales1.

Dentro del sector agrícola, las oleorresinas y aceites esenciales son considera-dos como una de las principales uentes naturales con un alto potencial para suproducción, que requiere del apoyo e intervención por parte de los dierentes ac-tores económicos, como es el caso especíco de la oleorresina de páprika. Existendierentes actores que justican la producción de oleorresina de páprika, como:la alta demanda interna y externa, la riqueza geográca del país para el cultivo delas materias primas como alternativa de reemplazo de cultivos ilícitos y solución

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a problemáticas de desarrollo rural y en especial, la oportunidad de apertura denuevos mercados, entre otras2,3.

Con respecto a la demanda de oleorresinas en Colombia se encuentra que la

producción es prácticamente nula, lo que genera grandes volúmenes de importa-ción para satisacer la industria alimenticia y armacéutica. Para el 2003 se impor-taron casi 500 toneladas entre oleorresinas y aceites esenciales, lo que representa casi un 98% del consumo de este tipo de materias primas en el país. El Gobierno,consciente de esta necesidad, ha apoyado la nanciación de cultivos de páprika enel norte del país, reto de desarrollo tecnológico e innovador por la viabilidad para la inserción en mercados nacionales e internacionales, en especial, en la industria alimenticia por su uso como colorante, aderezo y/o saborizante, mezcla de espe-cias, entre otras utilizadas en una amplia gama de aplicaciones industriales4,5.

En el ámbito internacional, la demanda de la oleorresina de páprika se con-centra en países como España (49%), Estados Unidos (29%), México (19%),considerados como los principales importadores, junto con Israel, Chile y Ho-landa con una menor demanda 6. En general, estos países son reconocidos por lasaltas exigencias en la normativa para la importación de productos naturales deorigen agrícola; de allí que el desarrollo de la microencapsulación empleando elsecado por aspersión -spray- drying , de la oleorresina de páprika cultivada en Co-lombia y extraída por medio de uidos supercríticos utilizando el dióxido de car-bono como solvente FSC-CO

2, es un proyecto concebido desde el inicio como

una oportunidad para la aplicación de dos tecnologías incipientes en Colombia,

pero con un alto impacto en el mundo por las ventajas ambientales, técnicas y económicas que permiten el desarrollo e innovación de productos competitivos.Según lo descrito, la combinación de estas dos tecnologías en la industria de

aditivos se convierte en una oportunidad de desarrollo, no sólo para la páprika,sino también para otros productos similares autóctonos de nuestro país. De esta orma, el desarrollo del proyecto “Microencapsulación de oleorresina de páprika cultivada en Colombia extraída mediante la tecnología de uidos supercríticos”en el cual se enmarcan los resultados descritos a continuación, se crea como una alternativa de industrialización de la oleorresina de páprika para impulsar el sec-tor de los aceites esenciales y oleorresinas en Colombia, motivar el desarrollotecnológico en las empresas y propiciar una participación académica en la trans-erencia de conocimiento a través de esta tecnología.

Estad del arte de la inestigación e innación

La obtención de la oleorresina de páprika microencapsulada demanda el cono-cimiento de aspectos químicos y tecnológicos que se describen a continuación.

Generalidades de la páprika

La páprika (Capsicum annum L.) es un pimiento; hortaliza perteneciente a la amilia de las Solanáceas. Presenta dierentes especies que han evolucionado


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principalmente en América Central y del Sur; es valorada por su sabor y color. La páprika seca y molida es de igual orma un aderezo y un ingrediente saborizanteesencial en guisos, aderezos, carnes y rellenos alimenticios1.

En la década de los cincuenta, los primeros extractos de páprika (pimentón dul-ce) ueron producidos por la industria alimenticia en respuesta a su demanda por

Color consistente y uerte.•

Calidad microbiológica superior.•

Reducido espacio de almacenaje.•

Larga vida de anaquel.•

Compatibilidad con otras especias y extractos colorantes.•

La parte que se utiliza son los rutos. Estas son bayas huecas, carnosas, encuyo interior se encuentran las semillas suspendidas en tabiques. Contiene ácidosgrasos, aceites esenciales, pigmentos, compuestos pungentes, resinas, proteínas,celulosas, pentosas, vitaminas y minerales6.

La especie Capsicum annum L. se comercializa en tres ormas: como rutosenteros, rutos deshidratados y molidos y, como oleorresinas. Dentro los estánda-res internacionales, el más usado para determinar la calidad de la páprika son lasNormas ASA ( American Spice Trade Association)7, que entre otros parámetros,cuantican la intensidad de color.

Existen tres variedades importantes:Pimentón dulce: como su nombre indica, tiene su sabor característico pero no es•

picante

Pimentón picante: este producto pica en mayor o menor grado dependiendo del•

grado de maduración o la variedad

Pimentón agridulce: no es considerada una variedad distinta, sino una mezcla de las•

dos anteriores.

Según la materia prima, el pimentón o páprika adquiere, además, diversas

propiedades y usos, como:Dar color a mantequillas, margarinas y quesos•

En patatas ritas, chips, aperitivos, cereales en hojuelas•

Conserva de pescado en aceite, algunos tipos de sopas y comida congelada •

En abricación de salsas, ensaladas, embutidos (salchichas, chorizo, mortadela, mor-•

cilla), conservas, comidas preparadas, jamones

Cuando se precisa un color brillante y vivo en la abricación de alimentos•

En la industria armacéutica (oleorresina hidrosoluble) para la composición de algu-•

nos medicamentos

Los huevos y carnes de aves se colorean añadiendo oleorresina en sus piensos•


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Conturas, jaleas, mermeladas, las cuales son más apetecibles al incorporarles oleorresina •

En helados, pastas, aceites, mayonesas, aderezos, entre otros•8.

Pigmentos. El matiz amarillo-naranja a rojo-naranja de páprika es creado me-diante la mezcla de pigmentos carotenoides biosintetizados en los cromoplastos desu vaina. Las xantolas están presentes al principio como esteres de ácidos grasos,en las vainas y las preparaciones de oleorresina. Pequeñas cantidades de carotenos li-bres y pigmentos de xantola están también presentes. En el gráco 1, se muestranlas estructuras de los principales caroteinodes responsables de color en la páprika 9.


Gráic 1. Estructuras de ls principales cartenides presentes en la páprika

OH

-caroteno Criptoxantina

OH

OH

O

O

O

OH

OH

Violoxantina Capsantina

O

OH

O

OH

Capsorrubina

Funcionalidad de los carotenoides. Los carotenoides cobran gran importan-cia dentro de la industria de colorantes naturales, ya que son considerados comouno de los principales pigmentos orgánicos. Existen alrededor de 600 estructurasdistribuidas en 52 variedades de planta 10, pero solo alrededor de 24 de las estruc-turas son encontradas en productos para consumo humano11, como la luteína,β-caroteno, vilanxantina y neoxantina 12.

En recientes estudios los carotenoides han sido reconocidos como potencialesantioxidantes que intervienen en la prevención de enermedades cardiacas13 y regu-ladores de la respuesta del sistema inmune para la inhibición de enermedades cró-nicas, tales como: cáncer de varios órganos y enermedades degenerativas10,14-18. La actividad biológica de los carotenoides es conerida por su estructura, la cual está conormada por unidades de polienos que conorman cadenas hidroóbicas que

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permiten a la molécula absorber la luz y atrapar el oxígeno singulete, neutralizarradicales y estabilizar radicales peroxilo19.

En la mayoría de los casos, los carotenoides se encuentran en su orma trans, lo que acilita su asociación con proteínas, pero diculta su extracción, identica-ción y análisis durante la digestión. De allí, que los carotenoides sean estables ensu ambiente natural, pero durante la maduración son más lábiles. De otra parte,la digestión de los carotenoides es limitada por su biodisponibilidad, de esta or-ma, los carotenoides suministrados por vía oral como suplementos, solución osuspensión en aceite son mejor absorbidos20 que aquellos que se encuentran enalimentos con un alto contenido de bra, la cual puede disminuir las concen-traciones de carotenoides en el plasma 21,22. Por lo anterior, la presentación de loscarotenoides disponibles en sus matrices oleosas naturales es la mejor orma para

la absorción y aprovechamiento de los principios activos.Debido a las unciones biológicas presentes en los carotenoides son de gran in-

terés en la industria alimentaria o armacéutica como suplementos, orticadoresde alimentos23 y aditivos en la industria alimenticia 24-26.

Los carotenoides comerciales más importantes son los pigmentos rojos di-sueltos en triacilglicéridos (AG), conocidos como oleorresinas extraídas de la páprika en polvo (Capsicum annum L.) descritos a continuación27.

Generalidades de la lerresina de páprika

La oleorresina es una mezcla uida de resina y aceite esencial. Los aceites esencia-les, por su parte, son sustancias volátiles de origen vegetal, químicamente com-plejas; la mayor parte de las plantas los contienen, pero solo de 200 a 300 especiestienen aplicación comercial; los aceites esenciales pueden encontrarse distribui-dos en todas las partes de la planta (hojas, tallos, semillas, ores, raíces y rutos),en dierente proporción y calidad.

La oleorresina es el aceite resultante del proceso de extracción y concentracióndel pimentón. iene un color rojo intenso y gran viscosidad. La oleorresina es unode los colorantes orgánicos naturales permitido para uso alimentario por las die-rentes normativas de cada país. Las técnicas para medir el color en la páprika sonparámetros de calidad que le aportan valor comercial. Se puede decir que la intensi-dad de color de un kilo de oleorresina de pimentón equivale a 100.000 unidades decolor ASA y equivale además a unos 20 kilos de pimiento de primera calidad.

Métds para determinar el cntrl de la calidad

de la páprika y su lerresina

El color está relacionado con la calidad de los carotenoides presentes en la páprika 28-30; por consiguiente, el deterioro durante el almacenamiento de la páprika en polvo es un problema en la mayoría de las empresas productoras31.


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Esta degradación se debe a muchos actores, como la variedad de la páprika, elcontenido de humedad32, estado de maduración de la cosecha, estado de salud delos rutos secos antes del proceso de molienda previa a la extracción33. Por lo tan-

to, se han empleado durante los últimos años diversos métodos para la medicióndel color en este producto y sus derivados. El más utilizado es el método ASA o capacidad total de coloración7. Otro método utilizado es la determinación delgrado de tinción34, que se conoce como un método para determinar la relaciónentre pigmentos rojos y amarillos en la muestra.

Estos métodos pueden indicar la mayor o menor capacidad que tiene la páprika u oleorresina como pigmento rojo. Mínguez-Mosquera y autores (1984,1992, 1998) encontraron que estos métodos espectrootométricos son inecacesen la identicación de posibles adulteraciones y proponen otros métodos basados

en la cuanticación total de cada uno de los componentes responsables del colorpor cromatograía líquida de alta resolución –HPLC25,26,35, de gran precisión y exactitud, pero es considerada como un método costoso y poco práctico en la caracterización de materias primas, en especial en empresas con un alto volumende recepción de páprika de distintos proveedores. Sin embargo, recientemente,ue propuesto método espectrootométrico para estimar la concentración de la racción isocromática responsables del color rojo (R) y amarillo (Y) y el total decarotenoides presentes en la oleorresina de páprika, el cual puede ser utilizadocomo un índice rápido y cuantitativo de su calidad36

Métds de extracción de la lerresina de páprika

El proceso de extracción empleado industrialmente para la obtención de la oleorresina de paprika es uno de los principales actores determinantes en la ca-lidad del color del producto nal. En la actualidad existen métodos tradicionalescomo la extracción sólido-líquido por soxhlet o uidos supercríticos, como sedescribe a continuación.

Extracción por Soxhlet. La extracción Soxhlet es un método convencionalampliamente empleado en la industria, y se basa en la separación de compuestos queno se pueden volatilizar en ase gaseosa, pero que en presencia de solventes orgánicosy altas temperaturas se puede obtener una óptima separación de los analíticos presen-tes en el compuestos con un alto rendimiento y alto porcentaje de recuperación delsolventes. Este procedimiento no requiere equipos sosticados. La obtención de la oleorresina de páprika se realiza en un alto grado por este método, y es el hexano elsolvente empleado más eciente por sus propiedades sicoquímicas37.

El empleo de la extracción por soxhlet para la obtención de la oleorresina depáprika, a pesar de ser la más empleada industrialmente, presenta algunas des-ventajas como isomerización de los carotenoides presentes o la pérdida parcial dela actividad de la provitamina A, por descomposición debido a las altas tempera-


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turas empleadas para la remoción por evaporación de los solventes presentes enel extracto38-40. Adicionalmente, los solventes empleados se caracterizan por alta inamabilidad, lo que genera un riesgo en términos de almacenamiento, pero la

principal desventaja de la extracción en general por soxhlet con solventes orgá-nicos, es atribuida a la toxicidad de los solventes y muchas veces no es posiblegarantizar una total remoción, lo cual puede generar problemas de seguridadalimentaria al ser empleados en la industria alimenticia y armacéutica, y comoconsecuencia son productos asociados a problemáticas con la legislación ambien-tal en la mayoría de los países, que en general no es permitido como solventeresidual por encima de 25 mg/kg 14.

Extracción por fuidos supercríticos – FSC. La tecnología de extracción poruidos supercríticos surge como una alternativa para sustituir métodos conven-

cionales como la extracción sólido-líquido soxhlet. El principio de esta tecnología consiste en el empleo de un gas o un líquido que a condiciones ambientales es ca-lentado y comprimido hasta alcanzar un estado superior a su punto crítico, lo cuales denominado como uido supercrítico. El proceso se basa en cuatro principiosbásicos: extracción, expansión, separación y compresión del uido. Las principalesaplicaciones de los uidos supercríticos consisten en la descontaminación de suelos,lavado de máquinas y textiles, abricación de polímeros, productos armacéuticos,cosméticos, alimentos y aceites esenciales. En la tabla 1, se muestran los principalessolventes empleados en la extracción por FSC y sus propiedades críticas.


Tabla 1. Prpiedades críticas de luids de

interés en prcess supercrítics

FluidoTemperatura críticaTc/K

Presióncrítica Pc/bar

Volumen crítico Vc/cm3·mol–1

Dióxido de carbono 304.12 73.7 94.07

Etano 305.3 48.7 145.5

Propano 369.8 42.5 200.0

Agua 647.1 220.6 55.95

Amonio 405.4 113.5 72.47

n- hexano 507.5 30.2 368.0

Metanol 512.6 80.9 118.0

El dióxido de carbono (CO2)

en estado supercrítico es uno de los disolventes

más utilizados en este tipo de tecnología, pues abunda en la naturaleza, es barato,ácil de transportar y no es tóxico. En la obtención de la oleorresina de páprika

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es el gas más empleado debido al carácter lipoílico de los carotenoides presentes enla páprika, los cuales se solubilizan ácilmente en el CO2 supercrítico permitiendo suextracción a bajas temperaturas evitando la pérdida de los principios biológicos de es-

tos compuestos termolábiles, además de una posible extracción selectiva al permitir elequipo la variación de las condiciones por encima de sus condiciones críticas41. Otra de las ventajas del uso del CO

2durante la extracción de la oleorresina es que después

de la etapa de despresurización y aislamiento del producto nal, el gas puede serrecogido y reciclado, lo que reduce la contaminación ambiental y representa reduc-ción de costos operativos dentro del proceso. De igual orma al eliminar los solventesorgánicos dentro del proceso de extracción, existe la ventaja de que la oleorresina seencuentre bajo condiciones apropiadas para el consumo humano directo.

El primer estudio que reporta el empleo de FSC-CO2

para la extracción de la

oleorresina de páprika ue realizada por Jaren- Galen y colaboradores38. Ellos esta-blecieron el empleo de co-solventes como el etanol o acetona al 1%, que dio comoresultados un alto rendimiento. El rango de presiones empleado ue entre 137.9 -482.6 bar, donde encontraron una mayor cantidad de b-caroteno a bajas presiones,mientras las racciones con mayor carotenoides rojos ueron obtenidas a presionesmás altas38. Las siguientes investigaciones trabajaron en rangos dierentes de presióny temperatura: Gnayeed, Daood y Biacs (2001) conrmaron que la solubilidad delos pigmentos presentes en la páprika y su rendimiento se mejoran con el aumentode la presión entre 100 - 200 hasta 400 bar (ambos en 40°C)42; Daood y colabo-

radores (2002) evaluaron el eecto de la presión, la temperatura y el uso del propa-no como solvente y concluyeron que el rendimiento es ineciente (12%), pero la máxima extracción de carotenoides se realizó a 400 bares43; Ambrogi, Cardarelli,y Eggers (2002) también conrmaron una mejor extracción con el aumento de la presión en el proceso (300 – 500 bar), y reportaron una solubilidad de 7.5 g oleo-resina/kg CO

2en 60°C y 300 bar44. Uquiche y colaboradores (2004) estudiaron

la cinética de extracción en 40° C en unción del tamaño de partícula del sustratopeletizado evidenciando un aumentó en la densidad evidente bajo condiciones dealtas presiones45. En 2009, Rutkowska y Stolyhwo propusieron el uso de dióxidode carbón líquido (LCO

2

) en estado subcrítico para extracción, una técnica menoscostosa; de allí dedujeron que el incremento de la polaridad del LCO2) se debe aldecrecimiento de la temperatura acilitando el raccionamiento de los pigmentos deacuerdo a la polaridad, en orden creciente, de los pigmentos. Los principales tria-cilgliceroles y β-caroteno se obtuvieron entre +6°C y-6°C. A -16°C se obtuvieronlos pigmentos más polares (capsorubina, capsantina, zeaxantina) y sus respectivosésteres grasos ácidos46.

Micrencapsulación de la lerresina de páprika

La microencapsulación es una técnica de recubrimiento de compuestos or-mados por uno o dierentes tipos de compuestos de tamaño micro o nano con


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una película o barrera delgada continua o discontinua de polímeros que es dise-ñada para proteger el contenido de eectos adversos bajo condiciones establecidaspredeterminadas. El material protector puede estar conormado por una capa

simple o compuesta 47.La microencapsulación tiene una amplia aplicación en la industria de alimen-

tos, como las vitaminas, sabores, aromas, colores u oleorresina. Por medio de la microencapsulación, además de proteger los compuestos antes mencionados deldeterioro, permite un mejor manejo del producto nal, ya que lo convierte en unpolvo uido acilitando la incorporación de esta en dierentes matrices, evita la interacción indeseable de sabores y aromas o acilita la absorción de compuestosbioactivos en el organismo48,49.

Existen varios métodos para llevar a cabo la microencapsulación como son:el secado por aspersión, la aspersión por enriamiento, la extrusión, la cobertura por lecho uidizado, el atrapamiento en liposomas, la inclusión de complejos, la coacervación y la polimerización interacial, pero la técnica más empleada en la industria es el secado por aspersión. La técnica ha sido aplicada en el encapsula-miento de aceites, oleorresinas y jugos50-53.

Fernández y rujillo (2007) describieron los trabajos realizados sobre micro-encapsulación de oleorresina de páprika, donde reeren los dierentes encapsu-lantes empleados como goma arábiga 54, almidones modicados55, maltosa, dex-trina, almidón de arroz y gelatina, con resultados de tamaño de partícula óptimosentre 16 y 20.3 um56.

A continuación se presentan los resultados obtenidos en tres aspectos:

Extracción: inuencia de presión y temperatura sobre los parámetros de calidad del•

color, por medio de la determinación de la tinción, los grados ASA, relación teórica de las racciones isocromática roja y amarilla (R/Y), evaluados en la oleorresina depáprika obtenida por extracción utilización supercrítica CO

2.

Capacidad antioxidante: evaluación de la actividad de antioxidante por medio de•

método de ABS en unción del b-caroteno presente en la oleorresina de páprika.

Microencapsulación: determinación de las condiciones de microencapsulación con•

dos compuestos encapsulantes y el sobre eecto en la vida útil del producto nal.

Materiales y métds

Material egetal y reactis

La páprika ue suministrada por la empresa CODINAL Ltda. (Antioquia, Co-lombia).

La molienda ue realizada en un molino de pines -17, donde los aspectostenidos en cuenta para el diseño experimental contemplaron dos variables y dosniveles, correspondientes a un diseño actorial balanceado 22 con tres réplicas.


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La caracterización bromatológica (cenizas, grasa, humedad y proteína) y mi-crobiológica (aerobios mesólos, coliormes, recuento de mohos y levaduras, sal-monella) se realizaron bajo las normas estándar AOAC57.

Los reactivos empleados para el desarrollo de los métodos espectrootomé-tricos para determinar el control de calidad ueron grado analítico (MERCK).El estándar de β-caroteno empleado para la cuanticación en la oleorresina depáprika (Fluka, catálogo N°22040). Durante la extracción con FSC se empleódióxido de carbono suministrado por la empresa AGAFANO (Medellín, Colom-bia) al 99.99% de pureza.

Extracción pr luids supercrítics cn dióxid de carbn – fSC-Co2

Descripción técnica del equipo de extracción por fuidos supercríticos. La extracción por uidos supercríticos se realizó en un equipo de escala semi indus-trial. En la tabla 2 se presentan los datos técnicos del equipo seleccionado.


Tabla 2. Inrmación técnica del equip de estracción pr luids supercrític

Característica Límites

Capacidad Máxima del extractor 12 litros x 2

Presion del extractor 45Baremperatura maxima del extractor 90°C

Presión máxima de la columna de separación 22 Bar

emperatura máxima de la columna de separación 90°C

Capacidad máxima de la columna de separación 4 L

Presión del separador 9.8 Bar

emperatura máxima del separador 90°C

Capacidad máxima del separador 90°C

Capacidad máxima del separador 5 L

SolventeDióxido de Carbono (CO2) Pureza>99.5% Humedad< 0.2%

Determinación de las variables de operación durante la extracción. Para la elección de los niveles de trabajo de la presión se tuvieron en cuenta los valoresóptimos de presión reportados por Jarén-Galán et al ., 1999 y las temperaturasevaluadas por Daood et al ., 2002. Por lo anterior, se eligieron las presiones de 280y 350 bares y las temperaturas de 40 y 50°C38,43.

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La metodología seguida para la extracción consiste en la presurización del CO2 líquido, hasta las condiciones deseadas y este es llevado al cilindro de extracción;simultáneamente se pasa el gas supercrítico y la oleorresina por la válvula de re-

gulación de presión a los cilindros de separación. Para las dierentes condicionesestablecidas se emplean aproximadamente 5000 g el pimiento rojo seco, el cual escargado en un cilindro de acero equipado con ltros de red de 13 mL. Duranteel proceso de extracción, la presión, la temperatura de extracción y el caudal CO2 ueron controlados por ajuste en las válvulas sobre el panel de control. Cuando eltiempo previsto ue alcanzado (90 minutos), el proceso es detenido, el cilindro deextracción es despresurizado y la oleorresina es recogida solo del primer cilindro deseparación, ya que en el segundo cilindro no se obtuvo producto; el producto esreposado en el cilindro durante 20 minutos para permitir la evaporación del sol-

vente. La oleorresina obtenida es almacenada en recipientes con protección de rayosultravioleta y mantenida bajo rerigeración, hasta el momento de evaluación.

Ealuación del clr

Grados ASTA. Los grados ASA, presentes en la muestra de oleorresina, sondeterminados por el método de la norma internacional ASA 7.

Determinación de la tinción. El grado de tinción presente en la muestra deoleorresina es determinado por el método de Mínguez y Pérez-Galvez30 donde0.025 g del extracto es disuelto en 50 mL de acetona y la absorbancia de la so-lución es medida a 470 y 454 nm en un UV-Vis Agilent con arreglo de diodos,modelo 8453E. El grado de tinción es determinado por la relación de las absor-bancias A 470/A 454.

Relación teórica de las racciones isocromáticas roja y amarilla, R/Y. Loscarotenoides se unen en cadenas proporcionando una racción roja (R) con-ormada por capsantina y capsorubina y una racción amarilla (Y) que reúne elβ-caroteno, β -criptoxantina, capsoluteina, zeaxantina y violaxantina. Cada una de las racciones pueden ser cuanticadas por HPLC con el uso de estándares opor medio del método de la cuanticación isocromática de las racciones R/Y,propuesta por Mínguez-Mosquera and Pérez-Gálvez (1998). Esta última meto-dología se crea con la nalidad de dar una respuesta rápida y precisa de aplicaciónindustrial, la cual consiste en la saponicación de los carotenoides que durante la maduración se esterican, para una posterior lectura de la absorbancia por UV-Vis y con el uso de los coecientes de extinción reportados por los autores, sepuede denir la concentración de cada una de las racciones con un error máximode 4% con respecto a la cuanticación por HPLC30.

E 1%1cm = Avalor(FD)/CMm (1)


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Donde A es la absorbancia de la muestra a 456 (racción total) y 525 (racciónroja), por dierencia se determina la racción amarilla, FD es el actor de diluciónempleado, C, la concentración que se hallará con los valores de E (coeciente de

extinción) que según la literatura son para la racción roja (EOR =1041 ± 51.033)y amarilla (EOY =1613 ± 47.850) y Mm es la masa de muestra empleada.

El cálculo de la relación teórica R/Y es estimada usando el valor medio delas absorbancias de cada racción previamente separadas por cromatograía decolumna semipreparativa – CL y expresadas como A

525/A 456-52530.

La separación por columna es realizada en una placa de 20 x 20 cm y 0.7 mmde grosor, con silica gel 60 GF254 marca Merck (Darmstadt, Germany). El extrac-to de carotenoides sin saponicar es aplicado sobre la columna y separado conuna mezcla de solventes de hexano/acetato de etilo/etanol/acetona (95:3:2:2)58.La racción amarilla está comprendida en una banda con un tiempo de retenciónde 0.78 a 0.58. Ambas racciones son retiradas del plato y disueltas en acetona.La racción colectada es disuelta hasta 50 mL de acetona y almacenadas a -30°C,antes de ser analizada 36.

Diseñ de experiments

El diseño central compuesto llevado a cabo en el sotware SAGRAPHICS(XV) tomó como respuesta para los actores de entrada o variables independien-tes (presión y temperatura), tres aspectos de importancia relacionados con la ca-lidad y eciencia del método empleado:

Rendimiento: expresado en (g de oloerresina extraído/g de paprika x 100)•

Grados ASA: capacidad total de coloración. Rango esperado entre 500 y 3500 color•

ASA.

Determinación del grado de tinción y la relación teórica, R/Y: relación de las raccio-•

nes de las cadenas de los pigmentos que conorman la páprika, proporcionados por la presencia de carotenoides (rojo y amarillo, R/Y). Rango esperado entre 1.2 y 1.5

En la tabla 3 se muestran los actores o variables y sus respectivos niveles emplea-

dos en el diseño de experimentos, para la extracción por uidos supercríticos.


Tabla 3. factres y nieles ealuads para el diseñ experimental

Variablesindependientes

Variable Codicada Variable Natural

Niveles Niveles

Presión (Bar) -1 0 +1 280 315 350

emperatura (°C) -1 0 +1 50 60 70

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Para optimizar la variable respuesta se utilizó la metodología de la pendiente as-cendente (técnica de optimización que tiene como objetivo encontrar el y/o los pun-tos que maximizan o minimizan la ecuación de supercie de respuesta). Este proceso

permite recorrer secuencialmente la trayectoria de la máxima o mínima pendienteque conduce a la dirección del máximo o mínimo aumento de la respuesta 59.

Cuantiicación del β-carten

La cuanticación del β-caroteno presente en la oleorresina de páprika se realiza a partir de una curva de calibración de un estándar del caroteno diluido en ace-tona, en concentraciones obtenidas en un rango entre 0.96 y 3.9 ug/mL. Cada solución estándar es analizada por triplicado. La cuanticación se realiza por me-dio de la determinación de la absorbancia en un espectrootómetro Agilent , con

arreglo de diodos, modelo 8453E a 460 nm.

Determinación de la capacidad antixidante pr ABTS

El método reportado por Re, et al., (1999) con algunas modicaciones es empleadopara la determinación de la capacidad antioxidante del extracto de páprika, dondeel reactivo 2,2´-azinobis(ácido 3-ethylbenzothiazolina-6-sulónico) es disuelto enagua desionizada hasta una concentración de 7mM, seguida de una adición depersulato de potasio 2.45 mM. La reacción se realiza a temperatura ambiente y en ausencia de luz entre 12 y 16 horas. El radical catión de ABS es diluido en

una solución buer salina de osato (PBS) 0.01 M y pH 7.4 hasta alcanzar una absorbancia de 0.7 aproximadamente, a 734 nm. El extracto es preparado en eta-nol y diluido con 980 uL del radical catión obtenido; la reacción toma 30 minutosen completarse antes de ser medida la absorbancia nal en un espectrootómetro Jenway Model 6320D a 734 nm. odas las absorbancias se realizaron por triplicadoy con sus respectivas soluciones de reerencia o blancos47.

Micrencapsulación

Las pruebas de microencapsulación se realizaron en un equipo de secado por

aspersión Mini Spray Dryer, B-290. De acuerdo con la revisión bibliográca rea-lizada, se encontró que las variables: temperatura de entrada, o, emperatura desalida,

, presión de atomización, P

a y diámetro de boquilla, Ø

b, son constantes;

sólo en el caso de aquellos trabajos donde se requiere realizar la cinética, se varía la temperatura de entrada. Por esta razón, se tomaron los valores más usados quepresentaron buenos rendimientos55,60, se modicaron las concentraciones de loscomponentes de la emulsión y se comparó la calidad de encapsulación con die-rentes materias primas, ya que en trabajos previos, se utilizaron relaciones con va-lores muy bajos de oleorresina con respecto al encapsulante y esto no es aplicablea escala industrial, a pesar de haber generado buenos resultados en la supercie y tamaño de la microcápsula.


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Determinación de las variables óptimas de operación. Se consideraron lassiguientes variables:

emperatura de entrada (•o): 180°C

emperatura de salida (• ): 90°C

Presión de atomización (P•a ): 35 psi

Diámetro de la boquilla (Ø•b): 1 mm

Los encapsulantes utilizados ueron:Goma arábiga •

Almidón modicado, Capsul•

La relación establecida para la emulsión se presenta en la tabla 4.


Tabla 4. Cmpnentes de la emulsión para micrencapsular

lerresina de páprika

Materias primas emulsión Cantidad

Oleorresina 4 g

Material encapsulante 40 g

Emulsicante (Tween 80) 0.5 mL

Caracterización de la oleorresina microencapsulada. Se realizaron variosanálisis que son considerados importantes para la determinación de la calidad delproceso de mciroencapsulación.

Microscopia de Barrido Electrónico -MEB. El microscopio electrónico debarrido (MEB) utiliza un haz de electrones de alta energía para generar una varie-dad de señales en la supercie de las muestras sólidas. Las señales que se derivanmuestran las interacciones de los electrones y revelan inormación acerca de la muestra incluyendo la morología externa (textura), composición química y es-tructura cristalina y la orientación de los materiales que componen la muestra 61.Para la determinación del tamaño de partícula de la microcápsula de oleorresina se empleó un microscopio electrónico de barrido (MEB) Jeol JSM 5910 LV, conuna aceleración de tensión de 30 KV, sistema de vacío junto con la bomba me-cánica, el lamento de tungsteno, con detector de electrones secundarios (SE),retro proyectadas (EEB) y de rayos X tipo de EDS y WDS.

Determinación de la eciencia de la microencapsulación. El rendimientose siguió según el método de Fagen et al., 1955. El porcentaje de oleorresina en-trapada se determinó lavando 10 mg de oleorresina con 0.5 mL de etanol absolu-to y ltrado en un papel de ltro Whatman N°1; el residuo sólido ue disuelto en

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cloroormo y agitado en un sonicador durante 5 minutos; la solución resultanteue leída en un Espectrootómetro a 460nm62.

Estabilidad de la oleorresina entrapada dentro de la microcápsula. Se to-maron muestras en tres momentos (día primero, 15 días y 30 días) y se calculó elporcentaje de de retención del analito por medio de la siguiente ecuación:

%Retención=(Abs(460nm)/Abs(t=0))x100 (2)

Donde: Abs

(460nm): absorbancia de la muestra en los dierentes tiempos (15 días y 30 días)

Abs(t=0): absorbancia en el tiempo cero

Un gráco del semi-logaritmo del los porcentajes de retención contra tiempo, para determinar la constante de velocidad (k ) de la pendiente del gráco LN % de retenciónentrapados o material microencapsulado contra el tiempo expresado en días.

Tiempo de vida media. La vida útil de la oleorresina microencapsulada uecalculada por medio de la aplicación de la siguiente ecuación:

iempo de vida media = 0.693/k (3)

Donde:

k : es la constante de velocidad

52

Seguimiento a la calidad por medio de grados ASTA. La calidad de la mi-

crocápsula se siguió por medio de las unidades de color (Grados ASA), ya que esel parámetro que es tenido en cuenta para determinar el valor comercial.

Análisis y resultads

Caracterización de materia prima: brmatlógica y micrbilógica

La selección del proveedor de la páprika permitió el aseguramiento de la calidadde esta, y debido al diseño estadístico planteado, se decidió realizar el muestreo deun mismo lote y caracterizar la materia prima para garantizar la reproducibilidadde los resultados.

La tabla 5 muestra la inormación de los análisis bromatológicos requeridospara la estandarización de los procesos, a los que serán sometidos la muestra y elanálisis microbiológico para dar garantía de la calidad y seguridad alimentaria delproducto.


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Tabla 5. Caracterización brmatlógica y micrbilógica de la páprika

Análisis Bromatológico

Grasa 11.93 ± 0.30Cenizas 9.49 ± 0.07

Humedad 6.30 ± 0.24

Proteína (%N) 2.28 ± 0.12

Proteína, % 14.27 ± 0.77

Análisis Microbiológico

Valor obtenido Nivel Máx. Permitido

Aerobios mesólos < 100 Máx. 1000 UFC/g

Recuento de mohos y levaduras 100 Máx. 100 UFC/g Coliormes Ausente Ausente

Salmonella Ausente Ausente

Los resultados obtenidos del diseño experimental para la determinación de lascondiciones óptimas de la molienda, empleando un diseño actorial balanceado22 con tres réplicas, se describen en la tabla 6.

Tabla 6. factres, nieles y ariables respuesta del diseñ actrialbalancead de las cndicines de mlienda

Factores NivelesRespuesta Respuesta

60:10 40:20 60:20 40:10

amaño de partícula (∅

p, malla)

60 40 (500 ± 10) ųm (500 ± 10) ųm (500 ± 10) ųm (500 ± 10) ųm

iempo(t

m, minutos)

10 20 (500 ± 10) ųm (500 ± 10) ųm (500 ± 10) ųm (500 ± 10) ųm

Según los resultados, para la obtención nal de un tamaño de partícula reque-rido de 500 ųm, la malla óptima es de tamaño 40 y el tiempo de tamizado es de20 minutos. La muestra tamizada (20–30 mesh) es dispuesta para los tratamien-tos de extracción y microencapsulación.

Extracción de la lerresina pr luids supercrítics

La tabla 7 presenta los resultados obtenidos sobre los análisis de color realizados(ASA, grado de tinción y relación teórica de las racciones isocromáticas roja y amarilla, R/Y) a las dierentes condiciones de presión y temperatura empleadas

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durante la extracción y bajo los parámetros del diseño central empleado para elanálisis.


Tabla 7. Rendimient de la lerresina, ASTA, Determinación de

Tinción y Relación teórica de las raccines de pigment rj

y amarill de las lerresinas extraídas

TratamientoPresión(Bar)

Temperatura (ºC)

Rendimiento de Oleorresina (% de oleorresina extraída/Páprika)

1 350 50 9,7

2 280 50 8,4

3 350 70 10,2

4 280 70 8,2

5 315* 60* 9,4*

6 315* 60* 9,1*

7 315* 60* 9,2*

ASTA Grado de Tinción (A 470

/A 454

) Relación teórica R/Y (A 525

/A 456-525

)

212 0,9677 1,2368

120 0,9431 1,5395

198 0,9604 1,0310

101 0,9407 0,7542

118 0,9482 1,5467

108 0,9456 1,1226

116 0,9516 1,4413

Fracción Roja (R) = capsantina + capsorubina. Fracción Amarilla (Y) =β-caroteno + β-criptoxantina+ capsoluteina + zeaxantina + violaxantina. *Replicas al centro

El diseño central compuesto utilizado en el presente trabajo permitió elaboraruna prueba de bondad de ajuste para la evaluación estadística del modelo mate-mático ajustado. En la tabla 8, se muestra el análisis de varianza de las variablesrespuesta denidas (Rendimiento de Oleorresina, ASA, Grado de inción y Relación eórica R/Y). El término residual que resulta al extraer la variabilidadtotal correspondiente a los términos del modelo ue, a su vez, utilizado para ge-nerar una prueba de bondad de ajuste al descomponerse en un término de error

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puramente aleatorio, y en un término de error, debido a la alta de ajuste delmodelo. La alta de ajuste no signicativa (p>0.05) indica que las supercies derespuesta ajustan bien los datos, por lo tanto, se puede tomar su unción polinó-

mica para encontrar las combinaciones óptimas que se deseen analizar de la pre-sión y temperatura. El error cuadrático ajustado indica que los modelos explicanun 95.44%, 46.79, 82.92% y 27.35% la variabilidad de las variables respuesta encontradas. Los resultados se muestran en la tabla 8.

Mediante el análisis de varianza se encontraron dierencias signicativasp<0.05 en la presión para las variables respuestas Rendimiento de Oleorresina, ASA y grado de tinción; caso contrario sucedió con y la Relación eórica R/Y.

Como se muestra en el gráco 2, de los resultados obtenidos del eecto de lasvariables se puede inerir que el rendimiento de oleorresina, grados ASA y el Gra-do de inción incrementa cuando la presión pasa del nivel inerior al nivel superiory la temperatura no inuye sobre estos cambios. La relación teórica R/Y aumenta con el mayor valor de temperatura y un cambio de presión del nivel inerior al nivelsuperior, pero cuando se encuentra con una temperatura inerior disminuye.


Gráic 2. Eects de ls ariables (Presión y Temperatura) en el Rendimientolerresina, Grads ASTA, Grad de Tinción y Relación Teórica

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Tabla 8. Análisis de arianza para mdels reinads de Y (Grads ASTA),

Z (Grad de Tinción) W (Relación Teórica R/Y)

Variable FuenteSuma de

cuadrados D Media

cuadrada F-Relación P-Valor

Rendi-miento

Oleorresina

A: Presión 2,7225 1 2,7225 116,68 0,0085

B: emperatura 0,0225 1 0,0225 0,96 0,4296

AB 0,1225 1 0,1225 5,25 0,1490

Lack-o-t 0,020119 1 0,020119 0,86 0,4511

Error puro 0,0466667 2 0,0233333

otal (corr.) 2,93429 6

R 2 = 97.72% R 2 ajustado = 95.44%

ASA

A: Presión 8930,25 1 8930,25 318,94 0,0031

B: emperatura 301,25 1 301,25 10,75 0,0785

AB 6,25 1 6,25 0,22 0,6831

Lack-o-t 272,25 1 272,25 9,72 0,0893

Error puro 56,0 2 28,0

otal (corr.) 12546,0 6

R 2 = 73.39% R 2 ajustado = 46.79%

Grado deinción

A: Presión 0,000490623 1 0,000490623 54,19 0,0180

B: emperatura 0,0000235225 1 2,60 0,2483

AB 0,0000060025 1 0,66 0,5010

Lack-o-t 0,000034843 1 0,000034843 3,85 0,1888

Error puro 0,0000181067 2

otal (corr.) 0,000573097 6

R 2 = 90.76% R 2 ajustado = 82.92%

Relaciónteórica

A: Presión 0,000167703 1 0,000167703 0,00 0,9586

B: emperatura 0,24557 1 0,24557 5,04 0,1540

AB 0,0839551 1 0,0839551 1,72 0,3198

Lack-o-t 0,0905478 1 0,0905478 1,86 0,3061

Error puro 0,0975132 2 0,0487566

otal (corr.) 0,517754 6

R 2 = 63.67% R 2 ajustado = 27.35%

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A continuación se presenta la ecuación de cada uno de los modelos ajustados,para las variables respuestas consideradas en el estudio:

Y 1

= 10,7464 - 0,00642857*X 1

- 0,15*X 2

+ 0,0005*X 1

*X 2

(4)

Y 2= -169,25 + 1,13571*X

1- 1,95*X

2+ 0,00357143*X

1*X

2(5)

Y 3= 0,799768 + 0,000526429*X

2+ 0,00086*X

2- 0,0000035*X

1*X

2(6)

Y 4= 10,607 - 0,0250207*X

1- 0,155165*X

2+ 0,000413929*X

1*X

2(7)

Donde X

1: Presión

X 2: emperatura

Y 1: Rendimiento Oleorresina Y

2: Grados ASA

Y 3: Grado de inción

Y 4: Relación teórica

Con la metodología de la pendiente ascendente se obtuvieron los valores delos actores que optimizan las variables respuesta teniendo en cuenta los rangoslímite esperados. Los resultados encontrados se muestran en el gráco 3.


Gráic 3. Supericies de respuesta que relacina la Presión (Bar) y Temperatura (ºC) cn: Rendimient olerresina, Grads ASTA,

Grad de Tinción y Relación Teórica (R/Y)

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Los valores máximos encontrados en cada uno de los análisis se describen enla tabla 9.


Tabla 9. valres máxims de ls análisis de rendimient y clr de acuerd alas ariables de presión y temperatura empleadas en la extracción pr fSC

Variable respuesta Valor MáximoCondiciones

Presión (bares) Temperatura (°C)

Rendimiento, % 10.24 350 70

Grados ASA, (Unidades decolor, UC)

212 350 50

Grado de tinción (A 470

/A 454

) 0.9604 350 70

Relación teórica de la raccionesisocromáticas roja y amarilla (R/Y)

Entre 1.2 y 1.5 280 a 315 55 a 60

Como se observa en los resultados, el rendimiento se encuentra en las con-diciones máximas de presión y temperatura, como es reportado en los trabajosanteriores, al igual que los grados ASA 63. De otro lado, el grado de tinción noalcanzó el rango óptimo entre 1.2 y 1.5, para ser clasicado como una oleorresina

de alta calidad por su relación equilibrada entre el color rojo y el amarillo; el re-sultado por debajo del rango pudo presentarse debido al deterioro o degradaciónde los carotenos en las condiciones más extremas que se emplearon (350 baresy 70°C); de allí que esta prueba no sea muy recomendada en la industria, por la cercanía de las longitudes de onda empleadas en el análisis58.

Los resultados obtenidos mediante la relación teórica de las racciones iso-cromática roja y amarilla, prueba clasicada según las evaluaciones previas comoel método más exacto, obtuvo por medio de las variables propuestas un rangomás amplio de operación, y en condiciones no tan extremas como los anteriores,

respuesta que es más consecuente con las características termolábiles de los caro-tenoides presentes; además, los resultados de esta técnica en el rango de presión y temperatura evaluados corresponden a los datos reportados en la literatura.

Finalmente, el diseño de experimentos ue creado en unción de encontrar unequilibrio entre los valores máximos en el rendimiento de la oleorresina, grados ASA y la relación teórica isocromática, el cual puede ser encontrado a una pre-sión de 350 bares y una temperatura de 60 ºC, y de acuerdo con el análisis devarianza, la presión aecta las variables respuesta rendimiento de la oleorresina, losgrados ASA y la relación teórica R/Y; caso contrario sucede con la temperatura la cual no ue signicativa p>0.05.

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Tabla 10. Cncentracines de las raccines iscrmática R/Y

Tratamiento

Concentración (g/kg)

Fracción Roja A 525

(EOR=1041±51.033)

Fracción Amarilla

(EYR=EOT – EOR=1613 ± 47.850)

Fracción Total A 456

(EOR=2654±84.868)

1 11.83 9.57 21.40

2 7.16 4.65 11.80

3 8.15 7.91 16.06

4 4.04 5.36 9.40

5 8.88 5.74 14.62

6 6.59 5.87 12.45

7 6.79 4.71 11.50

La determinación de la concentración es el último parámetro de control de cali-dad reportado en la tabla 10, el cual es de de gran importancia para la industria.

Los valores se encontraron dentro de los reportados por trabajos previos,excepto por los resultados de la muestra obtenida con el cuarto tratamiento (280

bares y 70°C), el cual presenta una concentración mayor de la racción amarilla que la racción roja, lo cual en la realidad es contrario, porque a pesar de quela páprika presenta mayor número de compuestos de la racción amarilla, estosse encuentran en menor concentración que la capsantina y capsorrubina res-ponsables del color rojo. De otro lado, estos resultados son importantes porquecoinciden reportes anteriores, donde conrman que a menores valores de pre-sión y temperatura durante la extracción se puede obtener mayor contenido deβ-caroteno, el cual hace parte de la racción amarilla.

Cuantiicación del β-carten

De acuerdo con la curva de calibración que presentó un coeciente de corre-lación de 0.9979, la concentración del β-caroteno es de 1.09 ug/mL. Segúnestudios realizados por la Ciencia Nacional Academia de Estados Unidos, existeuna equivalencia del carotenoide en unidades de actividad de la vitamina A, la cual es llamada Equivalencia de Actividad Retinol (RAE), donde 1 RAE=1.2 µg de ß-caroteno de alimento (Solomons, 2003), lo cual muestra que esta cantidadpuede ser comparable con algunos alimentos con alto contenido de vitamina A,como el perejil; además, el β-caroteno se absorbe ácilmente en el organismo, lo

cual permite una valoración mayor en la interpretación nutricional debido a surápida y eectiva absorción.

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Determinación de la capacidad antixidante

La presencia de carotenoides como β-caroteno y criptoxantina se convierte en la principal causa de la capacidad de antioxidante del pimentón dulce o páprika, enparticular β-caroteno, porque es el único carotenoide que durante la maduraciónde la planta no se esterica, conservando de esta orma su actividad biológica enel ruto nal y por consiguiente en cualquiera de sus derivados. Esto es una de lasrazones para soportar los valores resultantes de la capacidad antioxidante evalua-da por el método de ABS y expresada en equivalentes rolox –EAC, como semuestra en la tabla 11.


Tabla 11. valres de capacidad antixidante de la lerresina de páprika

determinada pr medi de ABTS y expresada en TEAC

Valor expresado en Trolox

TEAC(ųMol trolox/100g extracto de oleorresina)

4500 ± 2100

Los valores obtenidos son comparables con rutos naturales en sus primerasetapas de maduración, pero que están clasicados como un reerente por alta capacidad antioxidante, como es el caso del mortiño.

Por lo anterior, se puede inerir que aunque la mayoría de los compuestos dela oleorresina de páprika son estericados durante su maduración, lo que origina la pérdida de su actividad biológica, la presencia del β-caroteno es representativa para proporcionarle a este producto un valor uncional, que no había sido repor-tado antes para la oleorresina de páprika.

Micrencapsulación

Caracterización de la lerresina micrencapsulada

Las microcápsulas obtenidas bajo las condiciones antes mencionadas ueron eva-luadas por SEM, para determinar la orma denida globular de las microcápsulasy el tamaño de la partícula. Los resultados obtenidos están cercanos a los repor-tados en la literatura 54. En los grácos 4 y 5, se muestran las otograías de lasmicrocapsulas obtenidas goma aguar y almidón modicado, Capsul.

Según los resultados obtenidos la microcápsula obtenida con Capsul (Almi-dón Modicado) tiene menor tamaño de partícula, supercie mejor denida y baja aglomeración del material encapsulante sin orma denida; caso contrariocon la Goma Aguar, aunque el tamaño de la partícula todavía se encuentra dentrode los límites reportados.

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Gráic 5. Micrscpia de Barrid Electrónic de lamicrcápsula cn Gma Aguar

Eectiidad de la micrencapsulaciónCon el n de vericar la eectividad de la microencapsulación total, se realizaron losanálisis para determinar el porcentaje de oleorresina entrapada o microencapsulada y el porcentaje de oleorresina externa. Los resultados se muestran en la tabla 12.

Tabla 12. Prcentaje de material encapsulad y lerresina

externa resultad del us de ds encapsulantes

% Material Encapsulado % Oleorresina Externa

Microcapsula – Capsul 90 12

Microcapsula – Goma Aguar 82 16

Gráic 4. Micrscpia de Barrid Electrónic de la micrcápsula cn Capsul

El porcentaje de oleorresina encapsulada con Capsul ue superior al porcentaje que se alcanzó con la Goma Guar, lo cual es coherente con los análisis de MEB,que presentan un menor tamaño de partícula. Estos dos parámetros o pruebas decalidad están relacionados. Para los análisis de tiempo de vida media, se empleóla oleorresina microencapsulada con el almidón modicado, Capsul, por haberpresentado menor tamaño de partícula.

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Tiemp de ida media

Uno de los principales objetivos de la microencapsulación es la protección de loscompuestos bioactivos termolábiles; de allí que la evaluación de la estabilidadde las microcápsulas bajo condiciones de temperaturas extremas (condicionesclimáticas de la costa colombiana) ueron evaluados a dierentes tiempos.

En el gráco 6 se muestra la representación de los datos obtenidos, por elseguimiento del porcentaje de eectividad de la microencapsulación.


Gráic 6. Estabilidad de la lerresina entrapada

La gráca muestra una disminución de la concentración del compuesto activoque se puede dar por la presencia de compuestos volátiles, que en una próxima investigación deben ser calculados por cromatograía gaseosa. De otro lado, sepuede observar que la oleorresina microencapsulada es más estable que la oleorre-sina sin encapsular, siguiendo una cinética de primer orden52.

Este análisis ue de gran importancia para saber la relación de oleorresina encapsulada que eectivamente proporcionará color al producto nal donde sea incorporado.

El tiempo de vida media ue calculado de la constante de velocidad como 0.693/k .En la tabla 13 se muestran los resultados del tiempo de vida media de la oleorresina sin microencapsular y microencapsulada con el almidón modicado, Capsul52.

Tabla 13. Tiemp de ida media de la lerresina y micrcapsula

Tiempo de vida media (días)

Oleorresina 4

Capsul 77

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El tiempo de vida media está determinado como el tiempo en que disminuyeel 50% de las propiedades de interés, en este caso la concentración de la oleorre-sina entrapada y como se puede ver en la tabla, se nota la dierencia signicativa

entre la oleorresina microencapsulada que puede alargar su tiempo a condicionesde temperatura extrema (60°C) y humedad, a un tiempo de 77 días, opuesto a los resultados de la oleorresina sin la protección de una barrera o pared que soloconservaría su 50% de acción durante 4 días.

La calidad del color también ue evaluada en el período para el estudio deestabilidad. En la tabla 14 se muestran los resultados.


El color se ve aectado por las condiciones de temperatura y humedad a lascuales se sometió la microcápsula, pero se debe tener en cuenta que la concentra-ción de la oleorresina se encuentra en una relación 1:10, lo cual aecta signicati-vamente el resultado y sólo hasta introducirlo a una matriz alimenticia, se podrá calcular la capacidad de coloración de la oleorresina y su estabilidad en el tiempodentro del alimento, comparado con la oleorresina líquida.

Cnclusines

El CO2,

empleado en la extracción por uidos supercríticos es una uente alter-nativa, no toxica, inerte, no inamable, con alta pureza y bajo costo, empleadopara la obtención de productos naturales libres de solventes orgánicos altamentetóxicos como el hexano, entre otros, que no son recuperables y su tratamientoes altamente contaminante, perjudicial para la salud los vapores generados en suincineración y, principalmente, los eectos colaterales que mínimas cantidadesresiduales que permanezcan en el producto nal extraído y empleado para con-sumo directo por humanos puede desencadenar en enermedades como cáncer.Por esta razón, la alternativa de uidos supercríticos reutilizables es una de lasmejores propuestas ambientales en la obtención de la oleorresina de páprika concaracterísticas de alta calidad por la conservación de sus propiedades bioactivas y ser un producto natural y con altos estándares de calidad.

La microencapsulación de la oleorresina de páprika es una tecnología que per-mite alargar la vida útil del producto nal y acilita el manejo en polvo de u pro-ducto, ya que actualmente la oleorresina presenta dicultades para el transporte y la incorporación en matrices alimenticias o cosméticas por su alta viscosidad.

Tabla 14. Grads ASTA de la lerresina micrencapsulada

1 día 15 días 30 días

Capsul 119 55 28

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“Perspectivas y Avances de Investigación”de la serie “Lasallista Investigación y Ciencia”

se terminó de imprimir en la Editorial Artes y Letras S.A.S.en noviembre de 2010.

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