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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE LA FACULTAD DE
INGENIERIA QUIMICA
INFORME FINAL DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
“EVALUACIÓN DE LOS HIDROLIZADOS DE TALLOS DE
BROCOLI POR MEDIO ÁCIDO Y ENZIMÁTICO COMO
SUSTRATO PREBIÓTICO PARA LOS LACTOBACILLUS
ACIDOPHILUS”
AUTOR: ING. ALBERTINA DÍAZ GUTIÉRREZ
PERIODO DE EJECUCIÓN: Del 1 de noviembre del 2014 al 30 de junio de 2016
Resolución Rectoral N° 853-2014-R
CALLAO - PERÚ
2016
1
CAPÍTULO I
ÍNDICE
CAPÍTULO I ÍNDICE ________________________________________ 1
TABLA DE CONTENIDOS ________________________________________ 1
ÍNDICE DE CUADROS __________________________________________ 8
ÍNDICE DE TABLAS _____________________________________ 9
ÍNDICE DE FIGURAS _____________________________________ 12
ÍNDICE DE GRÁFICAS ___________________________________ 15
CAPÍTULO II RESUMEN y ABSTRACT ________________________ 16
RESUMEN ___________________________________________________ 17
ABSTRACT __________________________________________________ 17
CAPITULO III INTRODUCCIÓN ______________________________ 19
CAPITULO IV MARCO TEÓRICO _____________________________ 22
4.1 Los tallos de brócoli _________________________________ 22
4.1.1 Brócoli _________________________________________________ 22
4.1.2 La composición del brócoli fresco ____________________________ 23
4.1.3 Variedades de brócoli _____________________________________ 24
4.1.4 Beneficios del brócoli _____________________________________ 27
4.1.5 Tallos de brócoli _________________________________________ 28
4.2 Material lignocelulósica ______________________________ 30
4.3 Pre tratamientos del material lignocelulosa _______________ 33
4.3.1 Metodos de Pre-tratamientos _______________________________ 34
4.4 Hidrólisis _________________________________________ 38
2
4.4.1 Hidrólisis acida __________________________________________ 38
4.4.2 Hidrolisis enzimático ______________________________________ 40
4.5 Viabilidad de sustratos _______________________________ 41
4.5.1 Sustrato celulósico _______________________________________ 41
4.6 Crecimiento Bacteriano ______________________________ 42
4.6.1 Efecto de los factores ambientales sobre el crecimiento bacteriano _ 46
4.6.2 Velocidad de crecimiento __________________________________ 46
4.6.3 Efecto de la concentración de nutrientes sobre la velocidad de
crecimiento _____________________________________________ 47
4.6.4 Tratamiento de los datos en la fase exponencial de crecimiento ____ 48
4.6.5 Escala de medición de microorganismos Mac –Farlan (UFC). _____ 48
4.7 Bacterias productoras de ácido láctico (BAL) _____________ 49
4.7.1 Mecanismos de acción de las BAL ___________________________ 50
4.7.2 Bacterias lácticas probióticos _______________________________ 50
4.7.3 Efecto Lactobacillus acidophilus _____________________________ 51
4.7.4 Efecto de la temperatura en el crecimiento de la cepa de
Lactobacillus. ___________________________________________ 52
4.7.5 Efecto de la concentración de inóculo en el crecimiento de la cepa
Lactobacillus. ___________________________________________ 53
4.7.6 Influencia del medio en la reacción. __________________________ 53
4.8 Prebióticos y probióticos _____________________________ 53
4.8.1 Prebióticos _____________________________________________ 53
4.8.2 Probióticos _____________________________________________ 54
4.8.3 Importancia de los probióticos ______________________________ 55
4.8.4 Efectos benéficos de los probióticos _________________________ 55
CAPITULO V MATERIALES Y MÉTODOS ______________________ 57
3
5.1 Equipos, Materiales y Reactivos de Laboratorio ___________ 57
5.1.1 Equipos ________________________________________________ 57
5.1.2 Materiales ______________________________________________ 57
5.1.3 Reactivos ______________________________________________ 58
5.1.4 Medios de cultivo ________________________________________ 59
5.1.5 Implementos de protección _________________________________ 59
5.1.6 Muestras _______________________________________________ 59
5.2 Población y muestra de la investigación _________________ 59
5.2.1 Población ______________________________________________ 59
5.2.2 Muestra ________________________________________________ 59
5.3 Técnicas, procedimientos e instrumentos de recolección de datos
60
5.3.1 Selección y acondicionamiento de los tallos de brócoli. ___________ 60
5.3.2 Análisis bromatológicos de los tallos de brócoli. ________________ 61
5.3.3 Métodos para el pre-tratamiento de los tallos de brócoli. __________ 63
5.3.4 Hidrolisis acida de los tallos de brócoli. _______________________ 64
5.3.5 Hidrolisis enzimática de los tallos de brócoli. ___________________ 64
5.3.6 Activación y obtención del inóculo de Lactobacillus acidophilus. ____ 65
5.3.7 Inoculación de inoculo de Lactobacillus acidophilus en los hidrolizados
de tallos de brócoli. _______________________________________ 65
5.4 Técnicas de análisis y métodos estadísticos ______________ 66
5.4.1 Técnicas de análisis ______________________________________ 66
5.4.2 Métodos estadísticos _____________________________________ 76
5.5 Metodología _______________________________________ 76
5.5.1 Cuantificación de tallos presentes en el brócoli _________________ 76
5.5.2 Preparación de la muestra para los análisis bromatológicos. ______ 77
4
5.5.3 Pre-tratamiento de los tallos de brócoli. _______________________ 78
5.5.4 Hidrolisis de la fracción celulósica de los tallos de brócoli _________ 79
5.5.5 Activación y obtención del inóculo de Lactobacillus acidophilus. ____ 81
5.5.6 Inoculación del Lactobacillus acidophilus en los hidrolizados de tallos
de brócoli. ______________________________________________ 82
5.5.7 Determinación de la viabilidad de poblaciones del Lactobacillus
acidophilus en los hidrolizados. _____________________________ 83
CAPITULO VI RESULTADOS ________________________________ 84
6.1 Generación porcentual de residuo de brócoli _____________ 84
6.2 Identificación de los tallos de brócoli ____________________ 84
6.2.1 Análisis del porcentaje de humedad de los tallos de brócoli en base
húmeda y en base seca ___________________________________ 85
6.2.2 Análisis del porcentaje de ceniza en tallos de brócoli, base seca ___ 85
6.2.3 Análisis del porcentaje de proteína en tallos de brócoli, base seca __ 85
6.2.4 Análisis del porcentaje de Nitrógeno Asimilable en tallos de brócoli,
base húmeda ___________________________________________ 85
6.2.5 Análisis de Azucares Reductores en tallos de brócoli, base húmeda __ 86
6.3 Evaluación de la relación residuo/agua para el pretratamiento de
las muestras de los tallos de brócoli. ___________________________ 86
6.4 Pretratamiento ácido a 115°C y 15 min para muestras de los
tallos de brócoli. ___________________________________________ 86
6.5 Análisis de la hidrólisis ácida al 2%, 3%, 4% y 5% en muestras
pretratadas de tallos de brócoli a 40°C y 120°C. __________________ 88
6.6 Análisis de la hidrólisis enzimática con α-amilasa en muestras
pretratadas de tallos de brócoli a 37 °C _________________________ 89
5
6.7 Análisis del crecimiento del lactobacillus acidophilus (𝟏𝟎𝟓
UFC/mL) en los hidrolizados ácidos en muestras pretratadas de los tallos
de brócoli. _______________________________________________ 90
6.7.1 Análisis del crecimiento bacteriano en hidrólizados ácidos de los
lactobacillus acidophilus por azucares reductores. ______________ 90
6.7.2 Análisis del crecimiento bacteriano en sustratos de hidrolizados ácidos
de los lactobacillus acidophilus por recuento en placa. ___________ 90
6.8 Análisis del crecimiento del lactobacillus acidophilus (𝟏𝟎𝟓
UFC/mL) en hidrolizados enzimáticos en muestras pretratadas de los
tallos de brócoli. ___________________________________________ 93
6.8.1 Análisis del crecimiento bacteriano en hidrólizados enzimáticos de los
lactobacillus acidophilus por azucares reductores _______________ 93
6.8.2 Análisis del crecimiento bacteriano en hidrólizados enzimáticos de los
lactobacillus acidophilus por recuento de UFC/mL en placa. _______ 94
CAPITULO VII DISCUSIÓN _________________________________ 102
CAPITULO VIII REFERENCIALES ___________________________ 112
CAPITULO IX APÉNDICE __________________________________ 120
9.1 El tallo de brócoli, componente porcentual del brócoli ______ 120
9.2 Determinación del % de Humedad de los tallos de brócoli __ 121
9.2.1 Determinación de humedad de muestra fresca ________________ 121
9.2.2 Determinación de humedad de muestra en base seca __________ 123
9.3 Determinación del % de ceniza de los tallos de brócoli _____ 124
9.4 Determinación del % de proteína total en tallos de brócoli __ 125
9.5 Determinación del Nitrógeno Asimilable en tallos de brócoli _ 126
9.6 Determinación del Azucares reductores en tallos de brócoli _ 127
9.7 Evaluación del pretratamiento de los tallos de brócoli ______ 129
6
9.7.1 Evaluación de la relación residuo/agua para el pretratamiento de las
muestras de los tallos de brócoli. ___________________________ 129
9.7.2 Pretratamiento ácido a 115°C y 15 min en las muestras de los tallos de
brócoli. _______________________________________________ 130
9.7.3 Evaluación del grado de remoción de lignina (GRL) del pretratamiento
ácido en muestras de los tallos de brócoli ____________________ 131
9.8 Evaluación de la hidrólisis ácida de los tallos de brócoli ____ 132
9.8.1 Evaluación de la hidrólisis al 2% de ácido en muestras de los tallos de
brócoli a 40°C y 120°C. __________________________________ 133
9.8.2 Evaluación de la hidrólisis al 3 % de ácido en muestras de los tallos de
brócoli a 40°C y 120°C. __________________________________ 134
9.8.3 Evaluación de la hidrólisis al 4% de ácido en muestras de los tallos de
brócoli a 40°C y 120°C. __________________________________ 135
9.8.4 Evaluación de la hidrólisis al 5 % de ácido en muestras de los tallos de
brócoli a 40°C y 120°C. __________________________________ 136
9.8.5 Evaluación de la hidrólisis ácida al 2%, 3%, 4% y 5% en muestras de
los tallos de brócoli a 40°C y 120°C. ________________________ 137
9.9 Evaluación de la hidrólisis enzimática con α-amilasa de los tallos
de brócoli _______________________________________________ 138
9.10 Evaluación del crecimiento del lactobacillus acidophilus en
hidrolizado ácido de los tallos de brócoli _______________________ 139
9.10.1 Evaluación del crecimiento bacteriano en hidrólizados ácidos de los
lactobacillus acidophilus por azucares reductores ______________ 139
9.10.2 Evaluación del crecimiento bacteriano en sustrato de hidrolizados
ácidos de los lactobacillus acidophilus por recuento en placa. ____ 140
9.11 Evaluación del crecimiento del lactobacillus acidophillus en
hidrolizado enzimático de los tallos de brócoli en hidrolizado enzimático a
37°C 142
7
9.11.1 Crecimiento del lactobacillus acidophillus en hidrolizado enzimático
de los tallos de brócoli a 10mL (B1) _________________________ 142
CAPITULO X ____________________________________________ 146
ANEXOS _______________________________________________ 146
10.2 Glosario _________________________________________ 149
10.3 “Avaluación de las xantofilas en mostaza, coliflor y bróculi”. _ 150
10.4 Relación entre el grado BRIX/ índice de refracción/azúcar __ 151
10.5 Procedimiento: Determinación de proteínas en los tallos de
brócoli. 152
10.6 Procedimiento: Preparación de sustrato a partir de los tallos de
brócoli 155
10.7 Informe N° 1: Análisis espectrofotométrico de azucares
reductores en muestras de los tallos de brócoli __________________ 157
8
ÍNDICE DE CUADROS
CUADRO N° 4.1: COMPOSICIÓN DEL BRÓCOLI CRUDO _____________ 23
CUADRO Nº 4.2: MINERALES EN EL TALLO DE BRÓCOLI (BIMI Y
PARTHENÓN) __________________________________________ 25
CUADRO N° 4.3: HUMEDAD, PROTEÍNA TOTAL Y FIBRA DIETÉTICA DE
DIFERENTES PARTES DE BRÓCOLI PARTHENÓN (P) Y BIMI (B) 26
CUADRO N° 4.4: COMPOSICIÓN BROMATOLÓGICA DEL BRÓCOLI Y
AVENA ________________________________________________ 29
CUADRO N° 4.5: CONTENIDO EN CELULOSA, HEMICELULOSA Y
LIGNINA _______________________________________________ 33
CUADRO N°4.6: BENEFICIOS EN LA SALUD ATRIBUIDOS ALOS
PROBIOTICOS __________________________________________ 55
CUADRO Nº 6.1: PORCENTAJE EN PESO DE LOS TALLOS EN EL
BROCOLI ______________________________________________ 84
CUADRO Nº 6.2: CARACTERISTICAS DE LOS TALLOS DE BRÓCOLI EN
MUESTRAS HUMEDAS Y SECAS __________________________ 86
CUADRO N° 6.3: TIEMPO DE LATENCIA DEL LACTOBACILLUS
ACIDOPHILLUS EN HIDROLIZADO ÁCIDO ___________________ 92
CUADRO N° 6.4: VELOCIDAD MÁXIMA DE CRECIMIENTO DEL
LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS EN LOS HIDROLIZADOS
ÁCIDOS _______________________________________________ 93
9
CUADRO N° 6.5: TIEMPO DE LATENCIA DEL LACTOBACILLUS
ACIDOPHILUS EN LOS HIDROLIZADOS ENZIMÁTICOS CON LA
CONCENTRACION DE B1 _________________________________ 96
CUADRO N° 6.6: VELOCIDAD MÁXIMA DE CRECIMIENTO DEL
LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS EN LOS HIDROLIZADOS
ENZIMATICOS PARA EL TRATAMIENTO DE B1 _______________ 96
CUADRO N° 6.7: TIEMPO DE LATENCIA DEL LACTOBACILLUS
ACIDOPHILUS EN LOS HIDROLIZADOS ENZIMÁTICOS CON LA
CONCENTRACION DE B2 _________________________________ 98
CUADRO N° 6.8: VELOCIDAD MÁXIMA DE CRECIMIENTO DEL
LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS EN LOS HIDROLIZADOS
ENZIMATICOS PARA EL TRATAMIENTO DE B2 _______________ 98
CUADRO N° 6.9: TIEMPO DE LATENCIA DEL LACTOBACILLUS
ACIDOPHILUS EN LOS HIDROLIZADOS ENZIMÁTICOS CON LA
CONCENTRACION DE B3 ________________________________ 100
CUADRO N° 6.10: VELOCIDAD MÁXIMA DE CRECIMIENTO DEL
LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS EN LOS HIDROLIZADOS
ENZIMATICOS PARA EL TRATAMIENTO DE B3 ______________ 101
CUADRO N° 6.11: PARÁMETROS DE CRECIMIENTO COMPARATIVO _ 101
CUADRO N° 9.1: DETERMINACIÓN DEL PESO DE LAS DIFERENTES
PARTES DEL BRÓCOLI _________________________________ 121
CUADRO N° 10.1: COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA HARINA EN EL
MATERIAL FOLIAR DE BRÓCULI __________________________ 150
10
ÍNDICE DE TABLAS
TABLA N° 4.1: CRECIMIENTO DE UNA CÉLULA (BACTERIA) __________ 44
TABLA N° 6.1: GRADO DE REMOCIÓN DE LA LIGNINA POR
TRATAMIENTO ÁCIDO EN MUESTRAS DE LOS TALLOS DE
BRÓCOLI, 30g/100 mL a 115°C por 15 min. ___________________ 87
TABLA Nº 6.2: GRADO DE HIDRÓLISIS ÁCIDA EN MUESTRAS
PRETRATADAS DE TALLOS DE BRÓCOLI A 40°C Y 120 °C _____ 89
TABLA Nº 6.3: GRADO DE HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA α-AMILASA EN
MUESTRAS PRETRATADAS DE TALLOS DE BRÓCOLI A 37 °C __ 89
TABLA Nº 6.4: AZUCARES REDUCTORES TOTALES EN EL PROCESO DE
CRECIMIENTO DE LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS EN
HIDRÓLIZADOS ENZIMÁTICOS DE LOSTALLOS DE BRÓCOLI __ 94
TABLA N° 9.1: PRODUCCIÓN PORCENTUAL DE RESIDUO DE
BRÓCOLI _____________________________________________ 120
TABLA N° 9.2: DETERMINACIÓN DEL % DE HUMEDAD DE MUESTRAS DE
TALLOS DE BRÓCOLI, BASE HÚMEDA _____________________ 121
TABLA N° 9.3: PORCENTAJE DE HUMEDAD DE MUESTRAS DE TALLOS
DE BRÓCOLI, BASE HÚMEDA ____________________________ 123
TABLA N° 9.4: DETERMINACIÓN DEL % DE HUMEDAD DE MUESTRAS DE
TALLOS DE BRÓCOLI, BASE SECA _______________________ 123
TABLA N° 9.5: PORCENTAJE DE HUMEDAD DE MUESTRAS DE TALLOS
DE BRÓCOLI, BASE SECA _______________________________ 124
TABLA N° 9.6: DETERMINACIÓN DE CENIZA: MUESTRAS DE TALLOS DE
BRÓCOLI, BASE SECA. _________________________________ 125
TABLA N° 9.7: PORCENTAJE DE PROTEÍNA EN MUESTRAS DE TALLOS
DE BRÓCOLI, BASE SECA _______________________________ 126
11
TABLA N° 9.8: DETERMINACIÓN DE NITRÓGENO FACILMENTE
ASIMILABLE EN MUESTRAS DE TALLOS DE BRÓCOLI _______ 126
TABLA N° 9.9: DETERMINACIÓN DE AZUCARES REDUCTORES EN
MUESTRAS DE TALLOS DE BRÓCOLI _____________________ 129
TABLA N° 9.10: RELACIÓN PESO DE TALLOS DE BRÓCOLI/ 200 mL
AGUA, A 115 °C POR 15 min ______________________________ 130
TABLA N° 9.11: CONCENTRACIÓN DE AZUCARES EN MUESTRAS DE
TALLOS DE BRÓCOLI CON PRETRATAMIENTO ÁCIDO A 115 °C Y
15 min ________________________________________________ 131
TABLA N° 9.12: GRADO DE REMOCIÓN DE LA LIGNINA POR
TRATAMIENTO ÁCIDO EN MUESTRAS DE LOS TALLOS DE
BRÓCOLI, 30g/100 mL a 115°C por 15 min. __________________ 132
TABLA Nº 9.13: HIDRÓLISIS ÁCIDA AL 2 % EN MUESTRAS PRETRATADAS
DE TALLOS DE BRÓCOLI A 40 °C Y 120 °C. _________________ 133
TABLA Nº 9.14: GRADO DE HIDRÓLISIS ÁCIDA AL 2 % EN MUESTRAS
PRETRATADAS DE TALLOS DE BRÓCOLI A 40°C Y 120 °C ____ 134
TABLA Nº 9.15: HIDRÓLISIS ÁCIDA AL 3 % EN MUESTRAS PRETRATADAS
DE TALLOS DE BRÓCOLI A 40°C Y 120°C. __________________ 134
TABLA Nº 9.16: GRADO DE HIDRÓLISIS ÁCIDA AL 3 % EN MUESTRAS
PRETRATADAS DE TALLOS DE BRÓCOLI A 40°C Y 120°C ____ 135
TABLA Nº 9.17: HIDRÓLISIS ÁCIDA AL 4 % EN MUESTRAS PRETRATADAS
DE TALLOS DE BRÓCOLI A 40 °C Y 120°C. _________________ 135
TABLA Nº 9.18: GRADO DE HIDRÓLISIS ÁCIDA AL 4 % EN MUESTRAS
PRETRATADAS DE TALLOS DE BRÓCOLI A 40°C Y 120°C ____ 136
TABLA Nº 9.19: HIDRÓLISIS ÁCIDA AL 5 % EN MUESTRAS PRETRATADAS
DE TALLOS DE BRÓCOLI A 40 °C Y 120 °C. _________________ 136
TABLA Nº 9.20: GRADO DE HIDRÓLISIS ÁCIDA AL 5 % EN MUESTRAS
PRETRATADAS DE TALLOS DE BRÓCOLI A 40°C Y 120°C ____ 137
12
TABLA Nº 9.21: VARIACIÓN DE AZUCARES REDUCTORES TOTALES EN
EL PROCESO DE HIDRÓLISIS ÁCIDO AL 2%, 3%, 4% Y 5% DE LOS
TALLOS DE BRÓCOLI ___________________________________ 137
TABLA Nº 9.22: HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA CON α-AMILASA EN MUESTRAS
PRETRATADAS DE TALLOS DE BRÓCOLI A 37°C. ___________ 138
TABLA N° 9.23: AZUCARES REDUCTORES TOTALES EN EL PROCESO
DE CRECIMIENTO DE LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS EN
HIDRÓLIZADOS ÁCIDOS DE TALLOS DE BRÓCOLI __________ 140
TABLA N° 9.24: CRECIMIENTO DEL LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS (UFC
/ml) EN HIDROLIZADO ÁCIDO ____________________________ 141
TABLA N° 9.25: CURVA DE CRECIMIENTO DEL LACTOBACILLUS
ACIDOPHILUS (Log UFC /ml) EN HIDROLIZADO ÁCIDO _______ 142
TABLA N° 9.26: CURVA DE CRECIMIENTO DEL LACTOBACILLUS
ACIDOPHILUS (UFC /mL) EN HIDROLIZADO ENZIMÁTICO CON 1
mL, 1.5 mL Y 2 mL DE ALFA-AMILASA PARA EL TRATAMIENTO DE
B1 ___________________________________________________ 142
TABLA N° 9.27: CURVA DE CRECIMIENTO DEL LACTOBACILLUS
ACIDOPHILLUS EN HIDROLIZADO ENZIMÁTICO CON 10 ml (B1) 143
TABLA N° 9.28: CURVA DE CRECIMIENTO DEL LACTOBACILLUS
ACIDOPHILUS (UFC /ml) EN HIDROLIZADO ENZIMÁTICO CON 1 ml,
1.5 ml Y 2 ml DE ALFA-AMILASA PARA EL TRATAMIENTO DE
B2 ___________________________________________________ 143
TABLA N° 9.29: CURVA DE CRECIMIENTO DEL LACTOBACILLUS
ACIDOPHILUS (Log UFC /ml) EN HIDROLIZADO ENZIMÁTICO
CON 1 ml, 1.5 ml Y 2 ml DE ALFA-AMILASA PARA EL
TRATAMIENTO DE B2 ___________________________________ 144
TABLA N° 9.30: CURVA DE CRECIMIENTO DEL LACTOBACILLUS
ACIDOPHILUS (UFC /ml) EN HIDROLIZADO ENZIMÁTICO CON 1
ml, 1.5 ml Y 2 ml DE ALFA-AMILASA PARA EL TRATAMIENTO DE
B3 ___________________________________________________ 144
13
TABLA N° 9.31: CURVA DE CRECIMIENTO DEL LACTOBACILLUS
ACIDOPHILUS (Log UFC /ml) EN HIDROLIZADO ENZIMÁTICO CON
1 ml, 1.5 ml Y 2 ml DE ALFA-AMILASA PARA EL TRATAMIENTO DE
B3 ___________________________________________________ 145
TABLA N° 9.32: VELOCIDAD MÁXIMA DE CRECIMIENTO DEL
LACTOBACILLUS ACIDOPHILLUS, 105 UFC/mL EN HIDROLIZADOS
ENZIMÁTICOS A CONCENTRACIÓN DE 10/3 EN RELACIÓN L/S 145
TABLA N° 10.1: LECTURA DE AZUCARES REDUCTORES EN MUESTRAS
FRESCAS DE LOS TALLOS DE BRÓCOLI ___________________ 157
14
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA N° 4.1: PARTES DEL BRÓCOLI ___________________________ 22
FIGURA N° 4.2: VARIEDADES DE BRÓCOLI (BIMI Y PARTHENÓN) _____ 25
FIGURA Nº 4.3: TALLOS DE BRÓCOLI ____________________________ 28
FIGURA N° 4.4: MATRIZ LIGNOCELULOSICA _______________________ 31
FIGURA N° 4.5: PRINCIPALES COMPONENTES DE LA BIOMASA
LIGNOCELULOSICA _____________________________________ 31
FIGURA: N° 4.6: EFECTO DE LA CONCENTRACION DE NUTRIENTES
SOBRE LA VELOCIDAD DE CRECIMIENTO __________________ 47
FIGURA N° 4.7: FASES DE LA CURVA DE CRECIMIENTO DE LA
POBLACION ____________________________________________ 48
FIGURA: N° 4.8: ESCALA DE MEDICIÓN MAC –FARLAN (UFC) ________ 49
FIGURA N° 5.1 MUESTRAS DE TALLOS DE BROCOLI _______________ 60
FIGURA N°5.2 DETERMINACIÓN DE CENIZAS _____________________ 61
FIGURA N°5.3 MUESTRAS EN DIGESTIÓN: A 400ºC Y 60 MINUTOS -
DESTILADOR ___________________________________________ 62
FIGURA Nº 5.4 DETERMINACIÓN DE HUMEDAD DE LAS MUESTRAS DE
TALLOS DE BROCOLI ____________________________________ 66
FIGURA N° 5.5 DIGESTIÓN DE LA MUESTRA, PARA DETERMINAR
PROTEÍNAS EN MUESTRAS DE TALLOS DE BRÓCOLI. ________ 69
FIGURA N° 5.6 DESTILACIÓN Y TITULACIÓN DE LA MUESTRA
DIGESTADA, PARA DETERMINAR PROTEÍNAS EN MUESTRAS DE
TALLOS DE BRÓCOLI. ___________________________________ 70
FIGURA Nº 5.7 MUESTRAS PATRÓN PARA LA DETERMINACIÓN DE
AZÚCAR EN LAS MUESTRAS DE TALLOS DE BRÓCOLI. _______ 73
FIGURA Nº 5.8 MUESTRAS DE TALLOS DE BROCOLI CON REACTIVO DE
SOMOGYI-NELSON HERVIDAS POR 20 MIN PARA AGREGAR 1 ml
DEL REACTIVO ARSENOMOLÍBDATO ______________________ 74
FIGURA N° 5.9 MUESTRA DE BROCOLI ___________________________ 77
FIGURA N° 5.10 SECADO DE LAS MUESTRAS DE TALLOS DE
BRÓCOLI. ______________________________________________ 78
15
FIGURA N° 5.11 AUTOCLAVADO DE LOS ENVASES CON MUESTRAS DE
TALLOS DE BROCOLI ____________________________________ 79
FIGURA N° 5.12 MUESTRAS DE TALLOS DE BROCOLI HIDROLIZADAS
ENZIMATICAMENTE _____________________________________ 81
FIGURA Nº 7.1 HUMEDAD, PROTEÍNA TOTAL Y FIBRA DIETÉTICA DE
DIFERENTES PARTES DE BRÓCOLI PARTHENON ¡Error! Marcador
no definido.
FIGURA N° 7.2 COMPOSICIÓN BROMATOLÓGICA DEL BRÓCOLI Y
AVENA _________________________ ¡Error! Marcador no definido.
FIGURA Nº 7.3 COMPOSICIÓN BROMATOLÓGICA DEL BRÓCOLI Y
AVENA. _________________________ ¡Error! Marcador no definido.
16
ÍNDICE DE GRAFICAS
Gráfica Nº 4.1 _________________________________________________ 45
GRÁFICA Nº 6.1: AZUCARES REDUCTORES EN MUESTRAS DE TALLOS
DE BRÓCOLI CON PRETRATAMIENTO ÁCIDO DE 0.0, 10, 20 Y 30
mL, A 115 °C Y 15 min ____________________________________ 88
GRÁFICA N° 6.2: CURVA DE CRECIMIENTO DE LACTOBACILLUS
ACIDOPHILUS EN HIDROLIZADOS POR EL MÉTODO ÁCIDO DE
LOS TALLOS DE BRÓCOLI ________________________________ 92
GRÁFICA N° 6.3: CURVA DE CRECIMIENTO DE LACTOBACILLUS
ACIDOPHILUS EN HIDROLIZADOS ENZIMÁTICOS PARA 10 mL DE
LOS TALLOS DE BRÓCOLI ________________________________ 95
GRÁFICA N° 6.4: CURVA DE CRECIMIENTO DE LACTOBACILLUS
ACIDOPHILUS EN HIDROLIZADOS ENZIMÁTICOS PARA 20 mL DE
LOS TALLOS DE BRÓCOLI ________________________________ 97
GRÁFICA N° 6.5: CURVA DE CRECIMIENTO DE LACTOBACILLUS
ACIDOPHILUS EN HIDROLIZADOS ENZIMÁTICOS PARA 30 mL DE
LOS TALLOS DE BRÓCOLI _______________________________ 100
GRÁFICA N° 9.1: CURVA PATRÓN: AZUCARES REDUCTORES, MÉTODO
SOMOGYI Y NELSON ___________________________________ 128
GRÁFICA N° 10.1: CURVA PATRÓN: AZUCARES REDUCTORES, MÉTODO
SOMOGYI Y NELSON ___________________________________ 160
GRÁFICA N° 10.2: CURVA PATRÓN: AZUCARES REDUCTORES, MÉTODO
SOMOGYI Y NELSON ___________________________________ 165
17
CAPÍTULO II
RESUMEN y ABSTRACT
RESUMEN
Los residuos vegetales como los tallos de brócoli (Brassica oleácea) se generan
en la industria y el comercio, representan casi el 50% del peso del producto; la
variedad Parthenón es el que se cultiva en Perú. El objetivo de la presente
investigación fue evaluar los sustratos obtenidos por la hidrólisis ácida y
enzimática de la fracción lignocelulósica de los tallos de brócoli y su viabilidad
para el crecimiento de lactobacillus acidophillus. La identificación de la humedad
en base fresca y base seca es de 92.67% y 10.46% respectivamente, el
contenido de ceniza (BS) es 20.04%, proteína en (BH) 2.61% y en (BS) de
20.93%, contenido de nitrógeno asimilable 120.33mg/L y azúcares reductores
1.4076g/L; se utilizó ácido sulfúrico para 10mL, 20mL y 30mL de 0.5N/50ml de
agua, para la hidrólisis ácida con ácido sulfúrico al 2%, 3%, 4% y 5% y la hidrólisis
enzimática con 1mL, 1.5mL y 2mL de enzimas α-amilasa incubadas a 37°C; la
viabilidad de los sustratos de los tallos de brócoli para los lactobacillus
acidophilus, se evaluaron comparativamente por la velocidad de crecimiento de
las UFC y el tiempo de latencia para los hidrolizados ácidos y los hidrolizados
enzimáticos. La relación para muestra de los tallos de brócoli es 30g/100mL de
agua; el pre-tratamiento usando 10mL de ácido sulfúrico 0.5N/50mL es el más
adecuado asociado a la hidrólisis ácida al 2%, la muestra (B1. 2%) tiene un
tiempo de latencia de 9.4 horas y velocidad máxima de crecimiento 0.222 (ℎ−1), la
asimilación de la bacteria no es mayor al 60%, concentraciones superiores al 3%
de H2SO4 inhiben el crecimiento bacteriano. El sustrato de la hidrólisis enzimática
pre-tratada con 30mL de ácido sulfúrico 0.5N/50mL, es el más adecuado cuando
se usa 1.5mL de enzimas α-amilasa, (B3. 1.5mL) tiene un tiempo de latencia de
11 horas y una velocidad máxima de crecimiento de 0.265 (ℎ−1), la asimilación
láctica llega al 90% para estos hidrolizados. Se concluye que la hidrólisis
enzimática de los tallos de brócoli es mucho más viable para los lactobacillus
acidophilus.
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ABSTRACT
Plant residues such as stalks of broccoli (Brassica Oleacea) are generated
in industry and commerce, they represent for almost 50% of the product
weight; Parthenón variety is grown in Peru. The aim of this research was to
evaluate the substrates obtained by acid hydrolysis and enzymatic from
lignocellulosic fraction of the broccoli stalks and viability for the growth of
lactobacillus acidophilus. The identification of moisture in fresh base and
dry base is 92.67% and 10.46% respectively, the ash content (DB) is
20.04%, protein (WB) 2.61% and (DB) of 20.93%, assimilable nitrogen
content 120.33mg/L and reducing sugars 1.4076g/L; sample of 30g/100mL
was used for the processes of pretreatment with sulfuric acid to 10mL, 20mL
and 30mL of 0.5N/50ml of water to acid hydrolysis with sulfuric acid 2%,
3%, 4% and 5 % and enzymatic hydrolysis with 1 mL, 1.5 mL and 2 mL of
α-amylase enzymes incubated at 37°C; the viability of substrates from
broccoli stalks for lactobacillus acidophilus, were assessed comparatively
by the growth rate of CFU and the latency time for the acid hydrolysates and
enzymatic hydrolysates:
The relation of broccoli stalks sample is 30g/100mL water; the pre-treatment
using 10mL of 0.5N/50mL sulfuric acid is the most suitable asociated to acid
hydrolysis at 2%, the sample (B1. 2%) has a latency time of 9.4 hours and
maximum growth rate 0.222(ℎ−1), the assimilation of the bacterium is not
greater than 60%, concentrations above 3% H2SO4 inhibits bacterial growth.
The enzymatic hydrolysis substrate pre-treated with 30mL of 0.5N/50mL
sulfuric acid, it is best when used 1.5mL α-amylase enzyme, (B3. 1.5mL)
has a latency period of 11 hours and one maximum growth rate 0.265(ℎ−1),
lactic assimilation reaches 90% for these hydrolysates. It is concluded that
the enzymatic hydrolysis of the stalks of broccoli is much more viable for
lactobacillus acidophilus.