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Aplicación de la páprika extraída por fluidos supercríticos y microencapsulada por spray-drying en un producto embutido. Una alternativa como colorante natural*
Maritza Andrea Gil Garzón**, Julián Londoño-Londoño***, María Isabel González Hurtado****, Leonidas de Jesús Millán Cardona*****, Cristian Camilo Sanabria Rincón******
* Artículoderivadodelainvestigación“Aplicacióndelapáprikaextraídaporfluidossupercríticosymicroencapsuladaporspray-dryerenunproductoembutido.Unaalternativacomocolorantenatural”,financiadaporelFondoparaelDesarrollodelaInvestigacióndelaCorporaciónUniversitariaLasallistadurante2012.
** MagísterenCiencia-Química,IngenieradeAlimentos.DocentecoordinadoradelprogramadeIngenieríadeAlimentosdelaCorporació[email protected]
*** PhD.EnCienciasQuímicas.QuímicoFarmacéutico.DirectordelgrupodeinvestigaciónGRIAL,docentedelprogramadeIngenieríadeAlimentosdelaCorporació[email protected]
**** MagísterenCienciayTecnologíadelosAlimentos,IngenieradeAlimentos.JefedeInvestigaciónyDesarrollo.IndustriadeAlimentosZenú[email protected]
***** MagísterenCienciayTecnologíadelosAlimentos.IngenieroIndustrial.DirectordelgrupodeinvestigaciónG-3INdelaCorporació[email protected]
****** Estudiante del programa de Ingeniería deAlimentos e integrante del semillero Innova de la CorporaciónUniversitaria [email protected]
Correspondencia:MaritzaAndreaGilGarzón,e-mail:[email protected]ículorecibido:05/06/2012;Artículoaprobado:15/11/2012
Artículo original / Original article / Artigo original
Resumen
Introducción. Los estudios de aplicación en ma-trices alimenticias de aditivos naturales obtenidospor tecnologías competitivas comercial, ambien-tal y nutricionalmente son necesarios para ofrecernuevas alternativas a la industria que respondan a lastendenciasdeconsumodeproductosnaturalesy saludables; de allí que la obtención de un colo-rante natural a partir de la oleorresina de páprika (ORP)extraídaaescalasemi-industrialporfluidossupercríticos(FSC)ymicroencapsuladaporspray-drying, para ser aplicada en un embutido cárnico,es una opción para la industria de aditivos de ali-mentos que requiere ser evaluada para su futuraofertaenelmercadomundial.Objetivo. Evaluarlaefectividad,en términosde lacapacidadcolorantesobre un chorizo, de la ORP obtenida por FSC ycomparadaconlaORPmicroecapsuladaporspray-drying.Metodología. LaextracciónporFSC-CO2a escalasemi-industrial se llevóacaboa350bar y60°C. LaORPobtenida fue caracterizada por susgradosASTAypresenciadeα,β–carotenosidentifi-cadosporHPLC.Enlamicroencapsulaciónlascon-dicionesdelsecado fueron:Tentrada:180°C±2°C,Tsalida: 90°C±5°C. La relación oleorresina/encapsulante-fue1:10, con unamezcla de almidónmodificado y
maltodextrina(75:25).Lasmicrocápsulassecarac-terizaron por el estudio de estabilidad de estas ySEM.LaefectividaddelacapacidadcoloranteentrelaORPymicrocápsulassobreunchorizoseevaluóconunSistemaDigiEyeysusdiferenciasfueroneva-luadasconrespectoaunaORPcomercialmedianteun análisis de varianza de dos factores.Resulta-dos. LaORPpresentó un valorASTAde716,3±5yelrendimientodelaextracciónfue14.6±0,9,conun perfil de α, β-carotenos superior al presentadoenelpimentón.Lasmicrocápsulas,conunatamañoentre11y21µm,presentaronunamayorestabili-dad.Elcambiodecolorenelchorizo,deacuerdoconelpatróndereferencia,fuemenorenelproduc-toelaboradoconORPextraídaporFSCqueconlaORPmicroencapsulada.Conclusión. Elusode laextracciónporFSCylamicroencapsulaciónaesca-lasemi-industrialpermiteobtenerunproductolibredesolventesorgánicosyconmayortiempodevidaútil; además,durante laaplicaciónenunproductocárnicoembutidoserequiereunamayorproporcióndeORPmicroencapsuladaparaobtener lamismacapacidadcolorantequetienelaORPencondicio-nesindustrialesactualmenteempleadas.
Palabras clave: fluidos supercríticos, secado poraspersión,capsicum annum L.,gradosASTA.
art 9
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Application of paprika extracted by supercritical fluids and microencapsulated by spray-drying, in a stuffed product. An
alternative as a natural dye
Abstract
Introduction. The studies about natural additivesobtained through commercially, environmentallyand nutritionally competitive technologies appliedtoalimentarymatrices,arenecessary tooffernewalternativestotheindustrythatrespondtothecon-sumption trends of natural and healthy products.Therefore, obtaining a natural dye from paprika´soleoresin(POR)extractedatasemi-industrialscalewith supercritical fluids (SCF) and microencapsu-latedbyspray-drying tobeapplied toameatsau-sage,isanoptionfortheindustryoffoodadditivesthatmustbeevaluatedforitsfutureofferinmarketsworldwide.Objective.EvaluatetheeffectivenessofthecoloringcapacityonasausageofthePORobtai-nedbySCF,andcompareitwiththecapacityofthePORmicroencapsulatedbyspray-drying.Methodo-logy.TheextractionbySCF-CO2atasemiindustrialscalewasperformedat350barand60°C.ThePORobtained was characterized by its ASTA degreesandbythepresenceofb,a–carotenesidentifiedbyHPLC. In the microencapsulation, the drying con-ditionswere:Tinput:180°C±2°C,Toutput: 90°C±5°C.Therelationshipoleoresin/encapsulantwas1:10,withamixtureofmodifiedstarchandmaltodextrin(75:25).Themicrocapsuleswerecharacterizedwiththestu-dy of their stability andSEM.TheeffectivenessofthecoloringcapacitybetweenthePORandthemi-crocapsulesonasausagewasevaluatedwithaDi-giEyesystemandthedifferenceswereevaluatedbythecomparisonwithacommercialPOR,withatwofactorsvarianceanalysis.Results.ThePORhadanASTAvalueof716,3±5andtheextractionyieldwas14.6±0,9,withab,a-caroteneprofileabovetheoneobtainedwiththecayenne.Themicrocapsules,withsizesbetween11and21µm,weremorestable.Thechangeofcolorinthesausage,accordingtothere-ferencepattern,waslowerintheproductmadewithPORextractedbySCFthanitwasinthatofthemi-croencapsulatedPOR.Conclusion.TheuseoftheextractionwithSCFandthemicroencapsulationatasemiindustrialscaleisusefultohaveaproductfreeoforganicsolventsandwitha longer life.Besides,during its application on a stuffedmeat product, ahigherproportionofPORmicroencapsulated is re-quiredtoobtainthesamecoloringcapacitythePORhasundertheindustrialconditionsusednowadays.
Key words: supercriticalfluids.Spraydrying,capsi-cum annum L.,ASTAdegrees.
Aplicação da páprica extraída por fluidos supercríticos e microencapsulada por
spray-drying num produto embutido. uma alternativa como corante natural
Resumo
Introdução.Osestudosdeaplicaçãoemmatrizesalimentíciasdeaditivosnaturaisobtidosportecnolo-giascompetitivascomercial,ambientalenutricional-mente são necessários para oferecer novas alter-nativasà indústriadeprodutosque respondamàstendênciasdeconsumodeprodutosnaturaisesau-dáveis;dealiqueaobtençãodeumcorantenaturalapartirdaoleorresinadepáprica(ORP)extraídaaescalasemi-industrialporfluidossupercríticos(FSC)emicroencapsuladaporspray-drying,paraserapli-cada num embutido cárnico, é uma opção para aindústria de aditivos de alimentos que requer seravaliadaparasuafuturaofertanomercadomundial.Objetivo.Avaliaraefetividade,emtermosdacapa-cidadecorantesobreumchouriço,daORPobtidaporFSCecomparadacomaORPmicroencapsu-ladaporspray-drying.Metodologia. A extração por FSC-CO2aescalasemi-industrialse levouacaboa350bar e 60°C.AORPobtida foi caracterizadaporseusgrausASTAepresençadeα,β–carotenosidentificadosporHPLC.Namicroencapsulaçãoascondiçõesdosecadoforam:Tentrada:180°C±2°C,Tsalida: 90°C±5°C. A relação oleorresina/encapsu-lantefue1:10, comumamisturadegomamodifica-da e maltodextrina (75:25). As microcápsulas secaracterizarampelo estudodeestabilidadedestaseSEM.AefetividadedacapacidadecoranteentreaORPemicrocápsulassobreumchouriçoseava-lioucomumSistemaDigiEyeysuasdiferençasfo-ramavaliadascomrespeitoaumaORPcomercialmedianteumaanálisedevariânciadedoisfatores.Resultados.AORPapresentouumvalorASTAde716,3±5 e o rendimento da extração foi 14.6±0,9,comumperfildeα,β-carotenossuperioraoapre-sentadonopimentão.Asmicrocápsulas,comumatamanho entre 11 e 21 µm, a presentaram umamaiorestabilidade.Amudançadecornochouriço,de acordo com o padrão de referência, foimenorno produto elaborado comORPextraída porFSCquecomaORPmicroencapsulada.Conclusão. O usodaextraçãoporFSCeamicroencapsulaçãoaescalasemi-industrialpermiteobterumprodutolivredesolventesorgânicosecommaiortempodevidaútil;ademais,duranteaaplicaçãonumprodutocár-nico embutido se requer umamaior proporção deORPmicroencapsuladaparaobteramesmacapa-cidadecorantequetemaORPemcondiçõesindus-triaisatualmenteempregadas.
Palavras importantes:fluidossupercríticos,seca-doporaspersão,capsicumannumL.,grausASTA.
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Introducción
Loscarotenoidescobrangranimportanciaden-trode la industriadecolorantesnaturales,yaque son considerados comouno de los prin-cipales pigmentos orgánicos. Existen alrede-dorde600estructurasdistribuidasen52va-riedadesdeplanta,perosoloalrededorde24de estas son encontradas en productos para consumohumano1,2.
En lamayoríade loscasos, loscarotenoidesseencuentranensuformatrans,loquefacilitasuasociaciónconproteínas,perodificultasuextracción, identificación yanálisis durante ladigestión.Deallíqueloscarotenoidesseanes-tablesensuambientenatural,perodurantelamaduraciónsonmáslábiles.Deotraparte, ladigestióndeloscarotenoideseslimitadaporsubiodisponibilidad;deestaforma,loscarotenoi-
dessuministradosporvíaoralcomosuplemen-tos,soluciónosuspensiónenaceitesonmejorabsorbidos3 que aquellos que se encuentran enalimentosconunaltocontenidodefibra,lacual puede disminuir las concentraciones decarotenoidesenelplasma4.
Por loanterior, lapresentaciónde loscarote-noides disponibles en sus matrices oleosasnaturaleseslamejorformaparalaabsorcióny aprovechamiento de los principios activos.Una de lasmatrices oleosasmás importantede la industria de alimentos empleada comocolorante natural5,6ofortificante7esaquellaco-nocidacomooleorresinaextraídadelapáprikaen polvo (Capsicum annum L.),lacualesunamezcladecarotenosopigmentosrojosyama-rillos disueltos en triacilgliceridos (TAG). Losprincipalescarotenospresentesenlaoleorre-sinadepáprikaserepresentanenelgráfico18.
β-caroteno Criptoxantina
Violoxantina Capsantina
Capsorrubina
Gráfi co 1. Estructuras de los principales carotenos presentes en la páprikaFuente:NAGY,V., et al.9
Latecnologíadeextracciónporfluidossuper-críticossurgecomounaalternativaparalaob-tencióndelaoleorresinadepáprikaydeestaformasustituirmétodosconvencionalesdeex-tracciónsólido-líquidosoxhlet,queactualmen-tesonrestringidosenvariospaíses,debidoala
residualidaddelossolventesempleadoscomohexano,éterdepetróleo,acetatodeetilo,entreotros,quesonaltamentetóxicos10.
ExistenvariosestudiosquereportanelempleodeFSC-CO2para laextracciónde laoleorre-
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sinadepáprika,enlosquesehanvariadolascondiciones de presión que van en un rango entre137.9-482.6baresconelfindeverlase-lectividad de extracción de acuerdo con la po-laridaddeloscompuestos;Jarén-Galányotrosemplearonco-solventescomoetanolyaceto-naparaaumentarelrendimiento11.Gnayfeed,DaoodyBiacsestudiaronelefectodelavaria-cióndelapresiónydelatemperaturaalmismotiempo,yencontraronmayorsolubilidaddeloscarotenos responsables de la fracción roja amayorpresiónytemperatura12.Finalmente,Gilyotrosevaluaronlaoptimizacióndelascondi-cionesdeextracciónenfuncióndelavariacióndelapresióndelatemperaturaydelacalidaddelcolordelproductoobtenido,yencontraronquelaextracciónpermitiólaconservacióndelα,β-carotenopresenteenlapáprikayunaac-tividad antioxidante representativa13.
Apesardelosavancesenlosmétodosdeex-traccióndelaORP,existenaspectostécnicosdeintroducciónadiferentesmatricesalimenta-riasofarmacéuticasqueporsuspropiedadesfisicoquímicas (inestabilidad de los compues-tos responsables del color, baja solubilidad,altaviscosidad)aúnnosehanresueltoyquedesersolucionadospodríanampliaraúnmáslos mercados nacionales e internacionales,tantoeneláreade losalimentoscomoen lafarmacéuticayenlacosmética.
Una de las alternativas de transformación dela ORP es la microencapsulación por spray-drying,lacualpermiteconvertirlaoleorresinaenmaterialfinamentegranulado,soluble,estable,de fácilmanejo,almacenamientoy transporte,yademás,conlaventajadeevitarelcambioenlas característicasorganolépticas causadoporinteraccionesconfactoresexternosymejoran-doasílosprocesosdebiodisponibilidaddeloscompuestosbioactivosofuncionales14-16.
Conbaseenloanterior,sedefiniócomoobjetivodeestetrabajodeinvestigaciónevaluarlaefec-tividad,en términosde lacapacidad colorante
sobreunproductocárnicoembutido,delaORPobtenidaporfluidossupercríticosycomparadaconlaORPmicroecapsuladaporspray-drying.
Materiales y métodos
Materiales
La páprika en polvo fue suministrada por laempresaC.I.QuímicaAromáticaAndinaS.A.LosreactivosempleadosgradoanalíticofueronmarcaMerckyeldióxidodecarbonodel99.5%,suministradoporlaempresaCRYOGAS.
Métodos
Tratamiento preliminar de la materia prima. Lapáprikaseca(máximo8%dehumedad)fuealmacenadaenunlugarsecoantesdeserin-corporada en el proceso productivo. El trata-miento preliminar de la materia prima fue lareduccióndepartículasenunmolinodepinesT-17ytamizajeconunamalla40(20-30mesh)hastallegaraunagranulometríade500µm.
Caracterización de la materia prima.Lacali-daddelamuestramolidafueverificadaporlosanálisis bromatológicos (grasa, cenizas, hu-medadyproteína)ymicrobiológicos(aerobiosmesófilos,recuentodemohosylevaduras,co-liformes, salmonella) bajo los procedimientosestablecidosporlaAOAC17.
Extracción de la oleorresina con CO2 super-crítico a escala semi-industrial. La extrac-ción se realizó en un equipo semi-industrial,marcaGuangzhouWeiyaEconomicTrainingCoLtda.,elcualconstadedosseparadores,conunacapacidadde12Lyunacolumnadese-paraciónde4L.
Laextracciónserealizóconbaseenlascon-dicionesóptimasrecomendadasporGilyotrosen2010,quesedescribenenlatabla118:
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Evaluación del color de la oleorresina de páprika por grados ASTA. La calidad,entérminos de color de la oleorresina, está de-terminada por la relación de los compuestosresponsablesdel coloramarillo (b-caroteno+b-criptoxantina+capsoluteina+zeaxantina+violaxantina) y rojo (capsantina + capsorubi-na)yseevaluóporelmétododeGradosASTAdescritoporMínguez-Mosquerayotros19
Identificación de α, β-carotenos. La identi-ficación de los carotenos se realizó según elmétodomodificadodeCollera-Zuñigayotros.El análisis se realizó por HPLC-DADAgilent;laseparaciónserealizóenunacolumnaYMCJ´SphereODSde250x4,6mmx4µmdediáme-tro de partícula, de acuerdo con el gradienteconacetona:aguade75:25(20min)yde90:10(5min.);despuésde15minutosmássevolvióalascondicionesiniciales,paraunacorridafi-nal de 40min.El caudal de la fasemóvil semantuvoconstantea1mL/min.Elvolumendeinyeccióndelamuestrafue20μL.Laidentifi-cacióndeloscompuestosserealizómediantela información proporcionada por sus espec-tros y comparados con el perfil del pimentóncomoreferencia,a452nmyeltiempodere-tención del pico correspondiente al estándar de α, b-carotenoinyectadopreviamente20.
La preparación de lamuestra consistió en laextracciónde0.1gdemuestraconunarela-ción de solventes de hexano: acetona:alcohol absoluto: tolueno (10:7:6:7), respectivamente,alaqueluegofueadicionadaunasolucióndeKOHal40%;posteriormente,serealizólasa-ponificaciónencalientea56°Cdurante20min.Lamezcla se dejó enfriar a temperatura am-bienteenuncuartooscuroduranteunahora.Pasadoeste tiempo,se leadicionaron30mLdehexanoy seaforóhasta100mLconuna solucióndeNa2SO4al10%;despuésdela agi-
taciónsedejóreaccionarduranteunahorahas-taobtenerdosfases.Lafasesuperiorseempleópara el análisis21.
Microencapsulación por spray-drying. Fue-ron homogenizados 40 g de ORP con unamezcladeencapsulantescompuestapor25%demaltodextrina(10equivalentesdextrosa)y75%dealmidónmodificado(Capsul®),enunarelación 1: 10ORP: encapsulantes, respecti-vamente,hastaalcanzarunasoluciónde30°Brix.Elalmidónmodificadofuehidratadopre-viamentedurante12h.CadapreparaciónfuehomogeneizadaconunUltraturrax IKAT50a6400rpmpor5min.
Lassolucionesfueronalimentadasaunequi-podesecadoporaspersiónMiniBuchiB-290.Latemperaturadeinyecciónfue180±2°CydeTsalida90±5°C,el flujodeaire, lavelocidadde alimentación y la presión de atomizaciónfueron600L/h,15mL/miny35psi,respectiva-mente,paraambosagentesencapsulantes.
Determinación de la eficiencia de la mi-croencapsulación. El rendimiento se siguiósegúnelmétododeFagenetal.Elporcentajedeoleorresinaentrapadasedeterminó lavan-do10mgdeoleorresinacon0.5mLdeetanolabsolutoyfiltradoenunpapeldefiltroWhat-manN°1;elresiduosólidofuedisueltoenclo-roformo y agitado en un sonicador durante 5minutos;lasoluciónresultantefueleídaenunespectrofotómetroJenway,a460nm22.
Estabilidad de la oleorresina entrapada den-tro de la microcápsula.Setomaronmuestrasentresmomentos(1,15díasy30días)ysecalculó el porcentaje de retención del analitopormediodelasiguienteecuación:
%Retención=(Abs(460nm)/Abs(t=0))x100(2)
Tabla 1. Condiciones del equipo para la extracción por fluidos supercríticos de la ORP
Parámetro ValorCantidaddemateriavegetal(páprikaenpolvo) 5.000g
Solvente Dióxidodecarbono,CO2
Presión 350BarTemperaturadelextractor1 60°CTemperaturadelextractor2 70°C
Fuente:elaboraciónpropia
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Donde:Abs(460nm):absorbanciadelamuestraenlosdi-ferentestiempos(15díasy30días)
Abs(t=0):absorbanciaeneltiempocero
Segraficóelsemi-logaritmodelosporcentajesderetencióncontratiempo,afindedeterminarla constante de velocidad (k)de lapendientedel gráfico LN (% de retención entrapados omaterial microencapsulado contra el tiempoexpresadoendías).
Determinación del tamaño de la microcápsu-la. Laestructuraexternade lasmicrocápsulasobtenidas fueanalizadamediantemicroscopíadebarridoelectrónico(SEM).Lasmuestrasfue-ronpreviamenterecubiertasconorousandounequipodevacíoVarianVacuumEvaporatorPS10E (USA)yposteriormenteanalizadasenunmicroscopiodebarridoelectrónicoJEOLJSM-5950 LV (USA) operado a 15 kv de corrien-teeléctricaya25Padevacío.Las imágenesfueron obtenidas con una cámara Kodak 120T-MaxISO100filmacopladaalmicroscopio23.
Aplicación de la páprika en un producto embutido.Elproductoembutidoaevaluarfue
un chorizoquesepreparóconunaoleorresi-nacomercialcomoreferenciaparacompararlocon losembutidospreparadoscon laoleorre-sinaextraídaporFSCyotracon laoleorresi-namicroencapsulada.TantolaORPcomercialcomo la extraída por FSC se aplicaron a unnivel del 0,1% y la concentración de laORPmicroencapsuladaal1%,paraasegurarelmis-moaportedelaORP,yaquecadamicrocápsulaestápreparadaenunarelación1:10(ORP:encapsulantes)24.
Análisis de color en el producto embutido. Para la determinación de color del productoembutidosemidieronlascoordenadasL*,a*,b*,C*, h*,mediante el sistemaDigiEye ver-sión2.60,elcualcuentaconunacámaradigitalNikonD90.Elequipocapturaymidedigital-menteelcolorensucontexto,noaisladamen-te,talycomolopercibeelconsumidor.ApartirdelasvariablesL*,a*,b*sedeterminóelcam-biodecolor∆Econrespectoaunaoleorresinadepáprikacomercial,empleadacomoblanco,con la siguiente ecuación25:
(3)
Donde:
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Diseño estadístico.Lacomparacióndelcolorde laoleorresinaextraídaporFSCymicroen-capsuladaconrespectoalaoleorresinacomer-cialserealizómedianteunanálisisdevarianzadedosfactores26.Elprimerfactorcomprendidoporuntratamientoconseisniveles(Oleorresinamicroencapsulada1,2y3,oleorresinaextraídapor fluidossupercríticos1,2 y3).El segundofactorevaluadofue lapartedelembutidodon-deseanalizóelcolor,enestecasofuerondosniveles(interiorysuperficie).Elvaloróptimodereferenciaesel∆Epróximoaunvalorcero“0”.Seempleóunniveldeconfianzadel95%yparadeterminar diferencias significativas se trabajóconunniveldepotenciadel80%.LosdatosseanalizaronpormediodelprogramaStatgraphicsCenturión, licencia amparada por la Corpora-ciónUniversitariaLasallista.
Todos losanálisis fueron realizadospor tripli-cado.
Resultados y análisis
Caracterización de la materia prima
Latabla2muestralosresultadosdelacarac-terizaciónfisicoquímicaymicrobiológicade lapáprikaenpolvo.
Deacuerdo con laResolución4241de1991delMinisteriodeSaluddeColombia,enlacualsedefinen lascaracterísticasde lasespeciaso condimentos vegetales y se dictan normassanitarias y de calidad de estos productos yde susmezclas27, los valores descritos en la
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tabla2para lapáprikaenpolvocumplenconlosparámetrosestablecidosparaseremplea-
dacomomateriaprimaen laobtenciónde laoleorresinadepáprikacomocolorantenatural.
Tabla 2. Caracterización físico-química y microbiológica de la páprika en polvo
Análisis bromatológicoGrasa 11.96±(0.30)Cenizas 10.67±(0.07)Humedad 7.30±(0.20)
Proteína(%N) 2.36±(0.12)Proteína total 14.94±(0.77)
Análisis microbiológicoColiformesfecales Ausente(Máximo40)
Esporasclostridiumsulfitoreductor/g <100(Máximo1000)Bacilluscereus <100(Máximo1000)
Hongosylevaduras 100(Máximo5000)
Fuente:elaboraciónpropia
Oleorresina de páprika
La oleorresina de páprika industrialmente esobtenida,porun lado,porextracciónconven-cionalSoxhletconsolventesorgánicos,comohexano,éterdepetróleo,acetatodeetilo,en-treotros;porotrolado,laextracciónporfluidossupercríticos es una de las tecnologías másempleadasactualmenteporlasbondadesquepresentaalnodejarresiduosdesolventestó-xicos,nopermitidosen lamayoríadepaísesparamateriasprimasalimentarias28.
Las principales ventajas de la extracción porsoxhlet consisten en el rendimiento y el bajocosto de producción, razones por las cualesenelsectorproductivoesmásempleado,peroestaconcepciónhaidocambiandoenlosúlti-mostiemposporlatendenciadelosconsumi-doresdeadquirirproductosnaturales,inocuosyensudefectoconpropiedades funcionales;de allí que la extracción por fluidos supercrí-ticos para la obtención de la oleorresina depáprika haya aumentado como remplazo decolorantes rojos y anaranjados artificiales,comoalternativaparacubrirdemaneraacele-radaunmercado importante comoel deMé-xico,queimportaalrededorde6225ton/anualy en general, el 50%delmercadodisponiblede laORP que está cubierto porAlemania yEEUU.Esteúltimoimporta261,3tndesdeEs-paña (4%)y la India (36%),paísesqueusan
tecnologíascompetitivasdeproducciónmáslim-pia,comolaextracciónporfluidossupercríticos29.
Conelfindeavanzarenunapropuestacom-petitivaenelsectordelasoleorresinas,espe-cialmenteparaColombia yLatinoamérica, sellevóacabolaextraccióndelaoleorresinadepáprikaobtenidaaescalasemi-industrialbajolas condiciones optimizadas recomendadasporGil,etal.,en201013,yquepresentanunascondicionesde rendimientoy coloren launi-dad de referenciaGradosASTA, con valorescomercialmentecompetitivos,comosemues-tranenlatabla3.
Comosepuedeobservarelporcentajederen-dimientoseencuentradentrodelosdatosre-portadosenestudiosanterioresyseacercanalosobtenidospormétodosconvencionalesqueoscilanentre12y16%32.
Con respeto a losGradosASTA, los valoresobtenidosseencuentranpordebajodelosre-portadosporestudiosanterioresylaORPco-mercialdereferencia,aunqueentérminosdecalidadesimportanteverificarlapresenciadeloscompuestosbioactivos,comoelβ-caroteno,elcualnoseesterificadurantelamaduraciónyalobtenerselaORPporFSC,esposiblecon-servar su propiedad antioxidante33.
En el gráfico 2, semuestran los cromatogra-masdelaORPcomparadaconpimentón.
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Tabla 3. Valores obtenidos experimentalmente a escala semi-industrial del rendimiento y Grados ASTA de la ORP extraída por FSC,
comparada con valores comerciales y reportados previamente
Ítem evaluado Oleorresina extraída por FSC Patrón de referencia* Estudios realizados
Rendimiento 14.6±(0,9) Noreportado 11,5%(Daoodyotros,2002)16%Yaoyotros(1994)30
GradosASTA 716,3±(5) 1890,5±(4,6) Entre1463±(30)y3621±(52)31
*Oleorresinacomercialextraídapormétodosconvencionales
αybcaroteno
Comosemuestraenelgráfico2,lapresenciadeαyβcarotenosessuperioralacomparadaconelpimentón.Lapresenciadeβ-carotenoscobró importancia ya que está relacionadacon la capacidad antioxidante, en este casodelaoleorresina,comoloreportanGilyotrosen201013 (ABTS:4500±2100expresadoenųmoltrolox/100gextractodeoleorresina),bajocondicionessimilares.
Oleorresina microencapsulada
LaconservacióndelcolorydelapresenciadecarotenosenlaORP,eneltiempopuedeverseafectadaporfactoresexternoscomolapresen-cia de oxígeno, la humedad alta, el contacto
conmaterialesmetálicosolaincorporacióndelaoleorresinacomoaditivoenmatricesalimen-ticiasmáscomplejas;porconsiguiente, lami-croencapsulación es una opción para extender lavidaútil,entérminosdecolor34.
Por loanterior, laORPobtenidaporFSC fuemicroencapsuladasecadaporaspersión,comouna opción industrial para prolongar la vida útil ymejorar la incorporacióndel coloranteaunproductoalimenticio.
LaefectividaddelamicroencapsulacióndelaORPseverificópormediodelporcentajedelaORPentrapada (86%) con respectoa la quese cuantificó en la capa externa delmaterial
Gráfico 2. Cromatograma de la ORP comparada con pimentónFuente:Elaboraciónpropia
Aplicacióndelapáprikaextraídaporfluidossupercríticosymicroencapsuladaporspray-dryingenunproductoembutido...
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encapsulante(12%).Estosvaloresfueroneva-luadoseneltiempoencondicionesdehume-dadytemperaturadel trópico.Enelgráfico3semuestralarepresentacióndelosdatosob-tenidos por el seguimiento del porcentaje deefectividaddelamicroencapsulación.
Enlagráfica3sepuedeobservarquelaoleo-rresinamicroencapsuladaesmásestableque
laoleorresinasinencapsular,siguiendounaci-néticadeprimerorden35.
En la foto 1 semuestra lo obtenido porme-diodelmicroscopioelectrónicodebarrido.Secorroboró la microencapsulación de la ORPcon un tamañode partícula óptimoparame-jorar la solubilidad del colorante en matricescomplejas.
Gráfi co 3. Cromatograma de la región de los carotenos (15-30 min) comparando pimentón (trazo azul) y páprika (trazo rojo)
Fuente:Elaboraciónpropia
Foto 1. Microscopia de barrido electrónico de la ORP microencapsuladaFuente:elaboraciónpropia
A partir de la verificación de la microencap-sulación de la ORP, en una relación 1:10(oleorresina:encapsulante), como alternativaparamejorar su estabilidad, se continuó con
laaplicaciónenunembutidocárnicoparaeva-luarsucapacidadcoloranteycompararlaconlaoleorresinaobtenidaporFSCobtenidaaes-calasemi-industrial.
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Aplicación de la ORP a un producto cárnico embutido
Laoleorresina de páprika es aplicada a dife-rentes productos alimenticios, como salsas,queso cheddar, snacks y productos cárnicosembutidos;enlaformulacióndeestosúltimosesdondemásseaplica laORPparaaportarcolor;porestarazónseescogióelchorizo,elcualesunembutidooriginarioytípicoespañol
extendidoalatinoamérica,queseelaboraconcarnepicadaygrasadecerdo36.
Porloanterior,elcolorfueevaluadocualitativaycuantitativamenteenelproductocárnicoembu-tido.Acontinuaciónsemuestran lasfotografíasobtenidasde lasuperficieydel interiordelpro-ductocárnicoembutido(chorizo),preparadoconlaoleorresinadepáprikaobtenidaporFSC(O1,O2yO3),laORPmicroencapsulada(M1,M2yM3)ydelpatróndereferencia(ORPcomercial).
Foto 2. Color de la superfi cie e interior de un producto cárnico embutido preparado con oleorresina de páprika extraída por FSC (O1, 02, 03) y ORP microencapsulada
(M1, M2, M3) y con oleorresina comercial (patrón)Fuente:elaboraciónpropia
M1 01
M2 02
M3 03
Patrón
Aplicacióndelapáprikaextraídaporfluidossupercríticosymicroencapsuladaporspray-dryingenunproductoembutido...
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La relación de la apariencia del color de loschorizosfueevaluadaporlasvariablesL*,a*,b*,C,h,paradeterminarel∆Econrespectoalpatrón(ORPcomercial).Lovaloresdel∆Esemuestranenlatabla4.
De los resultadosseobservaunmayor valorde lacoordenadadecolora*,correspondien-tealacromaticidadrojaenlasmuestrasdelaoleorresina extraída por FSCque en laORPmicroencapsulada, pero ambas con un valormenorqueelpatrón.
Con relación a la luminosidad (L*), el patrónpresentó valores menores de acuerdo conlos chorizos codificados como 01, 02 y 03.
La diferencia entre la capacidad de propor-cionarcolordelaORPextraídaporFSCymi-croencapsulada se evaluó estadísticamenteporunanálisisdevarianza(tabla5),enelquesepuedeobservarquelasdiferenciasentrelosdos factores evaluados (DE y el lugar dondefue evaluado el color en el producto cárnico)ysusinteraccionessonsignificativas(p<0,05).
Enelgráfico4sepuedeobservarcómoeltra-tamiento que presenta elmenor valor enΔΕeslaoleorresina3enelinterior;respectoalasuperficie,sepuedeobservarcómo los trata-mientosoleorresina1,2y3nopresentandife-renciassignificativasysonlosquereportanelmenorvalor.
Tabla 4. ∆E en función de las variables de color L*, a*, b* evaluados para la O1, 02, 03, M1, M2, M3 con respecto a la oleorresina comercial
Muestras Coordenadas de color superficie Coordenadas de color interiorL* a* b* ΔE L* a* b* ΔE
Patrón (oleorresina comercial)
60,63 34,29 43,49 58,09 31,1 36,85 61,92 30,55 38,15 56,89 31,48 37,1860,16 34,2 44,15 59,76 30,79 37,1762,88 30,73 37,54 59,94 31,49 37,42
ORPMicroencapsulada1(M1)
70,92 16,13 26,04 11,30 64,32 21,88 31,09 6,5869,62 16,73 26,78 10,35 64,5 22,61 31,93 6,4570,8 17,54 27,68 11,97 64,04 22,59 30,65 6,1569,82 17,55 26,32 10,19 65,27 21,99 31,78 7,16
ORPMicroencapsulada2(M2)
70,92 16,13 26,04 11,30 64,32 21,88 32,09 6,6269,92 16,73 26,78 10,50 64,5 22,61 31,93 6,4570,8 17,54 27,68 11,97 64,04 22,59 30,65 6,1569,82 17,55 26,32 10,19 65,27 21,99 31,78 7,16
ORPMicroencapsulada3(M3)
67,61 23,77 31,67 6,63 62,25 26,47 36,17 3,9867,11 23,68 32,27 6,29 62,72 26,55 36,19 4,2869,18 22,46 32,02 7,90 63,39 27,37 35,8 4,4966,62 23,62 32,24 6,02 63,02 25,91 34,74 4,54
Oleorresina1(O1)
66,07 27,07 36,94 4,57 61,68 25,87 27,77 4,7265,58 26,99 37,53 4,27 62,49 27,29 31,4 4,0865,44 28,38 39,78 3,95 62,5 27,31 30,77 4,2366,21 27,78 40,21 4,73 61,56 27,2 28,84 4,29
Oleorresina2(O2)
67,68 25,9 34,31 6,01 62,58 25,9 31,6 4,2762,15 29,96 44,07 2,71 52,48 27,27 32,03 6,1966.07 27,07 36,94 4,57 64,1 28,23 32,92 4,9966,22 25,71 33,43 5,17 64,38 27,57 33,34 5,22
Oleorresina3(O3)
67,48 25,13 34,55 6,03 61,88 28,52 33,71 3,1567,36 26,54 36,18 5,59 61,22 27,71 34,1 2,7563,59 28,11 34,78 3,00 62,16 27,87 34,75 3,3966,43 28,53 39,2 4,57 62,83 28,68 34,36 3,82
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Tabla 5. Análisis de varianza
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-PParte(superficieointerior) 49,3051 1 49,3051 81,43 0,0000Tratamiento 187,796 5 37,5593 62,03 0,0000Parte*Tratamiento 44,0239 5 8,80478 14,54 0,0000Residuo 21,7981 36 0,605504Total(corregido) 302,924 47
r2=92,80%
Fuente:elaboraciónpropia
Gráfi co 4. ΔΕ vs Tratamiento, Intervalos LSDFuente:elaboraciónpropia
Conclusiones
Laoleorresinadepáprikaextraídaporfluidossupercríticosaescalasemi-industrialpresentó,por un lado, un rendimientodentrodel rangoreportado por estudios previos a escala piloto opormétodosconvencionales;porotro lado,losgradosASTAestuvieronpordebajodelosevaluados para una ORP comercial extraídapormétodosconvencionales,perose identifi-
cólapresenciadea,b-carotenoscomovaloragregado.
Laevaluacióndelcolorenunproductocárni-coembutidocomoelchorizoenpresenciadeoleorresina extraída por fluidos supercríticostuvounamenordiferenciaconrespectoaco-lorproporcionadoporlaoleorresinacomercial,tantoenlasuperficiecomoenelinterior,sien-do laoleorresinaO3 lademejorefectoenel
Aplicacióndelapáprikaextraídaporfluidossupercríticosymicroencapsuladaporspray-dryingenunproductoembutido...
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interior.Elcolorproporcionadopor laoleorre-sinamicroencapsuladaenel chorizo sealejadelosvaloresdereferencia,peropresentóunamayorestabilidadencondicionesdehumedadytemperaturaextremacomparadaconlaORPextraídaporFSC.Porloanterior,serecomien-da para futuras aplicaciones aumentar la do-sificación de la ORP microencapsulada paraalcanzarelnivelempleadocomercialmenteenproductoscárnicosembutidosyaprovecharlaventajadeestecomocolorantenaturalyconpresenciadecompuestosbioactivos.
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