APROVECHAMIENTO DE DESPERDICIOS DEL BENEFICIO DEL LIMON Madrigal Peralta Domingo*a,b, López Vásquez Ramonb , López Jarquin Silviaa a

Instituto Tecnológico de Oaxaca, Depto. de Ingeniería Quím. y Bioquím., Calz. Tecnológico y W. Massieu s/n, Oaxaca, Oax., México. C.P. 68030. b Sociedad Oaxaqueña de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, A.C., Apdo. Postal 3257, Oaxaca, Oax.

Tradicionalmente el Estado de Oaxaca, se ha caracterizado por estar entre los principales Estados productores de cítricos, principalmente el limón. El 78% de su producción se localiza en la Región de la Costa, en las inmediaciones de San Pedro Tututepec, zona en la cual se encuentran ubicadas varias plantas que benefician este fruto para obtener principalmente aceite esencial, cuyo proceso de producción implica la generación de desechos de cáscara, y el peso es del orden de 2,500 Ton anuales. Actualmente parte de este desecho es exportado a Dinamarca y Estados Unidos para la obtención de pectinas y el restante se dispone a cielo abierto en los terrenos aledaños a las Plantas Beneficiadoras, con los consecuentes problemas de contaminación del suelo y mantos friáticos, que inclusive se manifiestan en el olor y sabor del agua proveniente de los pozos cercanos así como la sobrepoblación de fauna nociva. En este trabajo se presenta como alternativa para el aprovechamiento de dichos residuos, la obtención de pectinas, cuyas bondades fueron experimentadas a nivel laboratorio entre varios cítricos y posteriormente a nivel piloto utilizando un reactor de 50 lts de capacidad, dentro de las instalaciones del Instituto Tecnológico de Oaxaca. Palabras clave: pectinas, limón, cítricos, citrus aurantifolia ANTECEDENTES Los principales productores de cítricos en nuestro país son los Estados de Colima, Michoacán, Guerrero, Veracruz y Oaxaca aportando el 88% de la producción total de limón, contribuyendo cada uno de ellos aproximadamente con una quinta parte del total del cítrico(SARH, 1987). En 1988 Oaxaca tuvo una producción total de cítricos de 116,703 ton de las cuales 88,703 fueron de limón, lo que significa el 76% de la producción total de cítricos. De las siete Regiones Geográficas en las que se divide el estado, es en la Costa, donde se cultivaron 70,000 ton exclusivamente de limón, lo que representa el 78% del total del limón que se produce en el Estado (CONAFRUT, 1988). Gran parte del limón es encerado y vendido como limón fresco (25,200 ton. 36%) y otra es utilizada como materia prima para la obtención de aceite esencial (44,800 Ton. 64%), donde se obtiene como material de desecho, cáscara o bagazo, que deshidratado conduce a 2,500 ton. Actualmente una parte del bagazo es exportado a Dinamarca y Estados Unidos, utilizándolo para la obtención de Pectinas. Por otra parte, los cítricos se han aprovechado para la obtención de pectina. Este material son polisácaridos que tienen como unidades monoméricas al ácido galactourónico(Calvet; Glickman, 1969) con algunos grupos carboxílicos esterificados, principalmente con radicales metilos. El promedio de los pesos moleculares en estos compuestos, se encuentran entre 30,000 y 300,000 según sea el origen y método de obtención. Como resultado se sus propiedades gelificantes, la pectina ha tomado mucha importancia como una goma industrial, utilizándose en jaleas, mermeladas y en gran variedad de productos alimenticios. La pectina es eficaz contra venenos, en las intoxicaciones con metales pesados, además se usa en la formación de complejos que regulan la acción de la insulina, de la epinefrina, de la estreptomicina y otros fármacos. Gran variedad de cosméticos se preparan con pectinas, y en la preparación de medios de cultivo bacteriológicos se emplean varios tipos de pectinas, como medio de identificación de ciertos microorganismos y como sustituyente de agar (Kirk,1962). Debido a que las pectinas son compuestos utilizados en alimentos, es necesario utilizar en su producción reactivos, disolventes y equipo que no dejen residuos tóxicos en el producto final; por esto es importante

1

que el proceso de extracción cumpla estas necesidades, además de que las propiedades fisicoquímicas, como son pH, porciento de cenizas, grado de gelificación, etc. deben estar dentro del rango apropiado para que las cualidades de la pectina puedan ser aprovechadas (López, 1989). El objetivo de este trabajo fue el de implementar un método para la extracción de pectinas de la cascaras o bagazo de limón obtenido como subproducto en las plantas de aceite esencial de la región de la Costa Oaxaqueña.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Después de haber revisado en la literatura los diferentes procesos(Roy, 1973) que se han utilizado para la obtención de pectinas, se elaboró el que se muestra en el Diagrama 1 para trabajar en el laboratorio. Este proceso se eligió por su facilidad de adaptación y disponibilidad de reactivos, además de ser viable a escalarse a nivel planta piloto, pues se considera que todas las operaciones son fáciles y de dominio común de la industria. Diagrama 1. Proceso para la obtención de pectinas.

Bagazo deshidratado

Secado y molido

Hidrólisis

Escurrido y prensado

Residuo celulósico

Clarificación

Purificación

Precipitación

Siguiendo el proceso de Diagrama 1, se obtuvieron pectinas para cada uno de los cítricos, que se indican en el Cuadro 1, en el cual se puede observar que los mayores rendimientos fueron en el bagazo de limón, obteniéndose hasta un 21% de extracto pectínico, el que le sigue es la naranja con un 17.5%. El limón en estado de composición tuvo el rendimiento mas bajo de pectina. Cuadro 1. Porciento de extracto pectínico aislado de cítricos. Material

% en Base Seca

Limón verde rayado 13 Naranja 17 Limón estado de descomposición 7 Toronja 11 Bagazo de limón (cascara deshidratada) * 15-21 *Obtenido de la fabrica de aceite esencial de limón, BENELIN en el Gachupin, Tututepec, Oax.

2

El Cuadro 2 muestra los rendimientos de pectina como pectinato de calcio, estos fueron obtenidos mediante la técnica de cuantificación de pectina recomendada por la Norma Oficial Mexicana se la Secretaría de Fomento Industrial (SPFI, NOM-P-347-S, 1980). Al analizar los rendimientos obtenidos de pectina como pectinato de calcio, se observa que con esta técnica se obtuvieron valores mas bajos, que los obtenidos como extracto pectínico aislado. Esto es debido a la técnica de aislamiento; en el primer caso la hidrólisis es básica y se obtiene, como subproducto final pectinato de calcio que se traduce a pectina pura contenida en el cítrico y en el segundo, la hidrólisis es ácida y el extracto pectínico contiene además de pectina, algunos azúcares y almidones. Al cuantificar la pureza de este extracto se encontró en un rango de 80-82 % de pectina. Glicksman (1969) reporta que en el limón se ha encontrado de un 10-30 % de pectina, y nuestros resultados muestran que se extrae prácticamente toda la pectina, lo que indica la eficiencia del método. Cuadro 2. Porciento de pectina como pectinato de calcio en cítricos. Material

% Base Seca

Limón verde rayado Naranja Limón en descomposición Toronja Bagazo de limón (cascara deshidratada) *

8 5 4 13 15

En el Cuadro 3 se reportan los resultados del análisis de calidad a las diferentes pectinas que se obtuvieron el laboratorio. De acuerdo a estos resultados podemos decir que la calidad de la pectina obtenida es muy satisfactoria al compararla con la marcada en la literatura (Glickman, 1969; FCC, 1981) y tomando como referencia el análisis de una pectina comercial.

Cuadro 3. Parámetros de Calidad de Pectinas Obtenidas. Parámetro

Limón rayado

Bagazo Limón

Limón descomp.

Toronja

Naranja

Pectina comercial

1 98.0 97.0 93.2 90.2 91.8 97.6 2 3.4 3.3 3.0 3.4 3.2 3.2 3 5.5 4.1 4.3 8.9 4.6 4.8 4 a a a a a a 5 100 100 100 100 100 100 1)Grado de esterificación (%), 2) pH, 3) Cenizas(%), 4) Gelificación, 5) Grado de gelificación. a) Buena calidad.

CONCLUSIONES El proceso que se desarrollo en el laboratorio para la obtención de pectinas es muy viable de escalarse a nivel planta piloto e industrial. La materia prima para la obtención de pectinas en el estado de Oaxaca es considerable y solo en la región de la costa se producen 2 500 toneladas anuales de bagazo de limón deshidratado, con lo cual se pueden obtener 500 toneladas anuales de pectina.

3

Los solventes y reactivos empleados para este proceso permiten obtener pectinas de grado alimenticio de buena calidad. de acuerdo a las normas de calidad que existen para este producto, la pectina obtenida en este proceso esta dentro de las establecidas. Conforme al proceso de obtención de pectinas y los resultados aquí obtenidos, se establecen las bases para realizar un estudio socioeconómico de la región de la Costa, así como la instalación de una planta piloto para la obtención de pectinas, considerando que se tiene la materia prima suficiente. Por otra parte se generaría otra fuente más de empleo para la región de la Costa aprovechando sus propios recursos naturales.

PARTE EXPERIMENTAL MATERIA PRIMA UTILIZADA. Las muestras utilizadas para la realización de este trabajo fueron obtenidas de diferentes centros comerciales, y el bagazo de limón se obtuvo en la región de la Costa, proporcionado por la Beneficiadora de limón BENELIN localizada en el Gachupin Tututepec, Oax. Se obtuvo una muestra representativa de bagazo deshidratado, tomando una porción del mismo de varios sacos. El limón verde se obtuvo de terrenos de cultivo de la región antes mencionada, en los municipios de Santa Rosa de Lima y San José del Progreso, Tututepec. También se realizaron pruebas con limones de la región del Istmo y Valles Centrales. Para realizar la identificación botánica, se colectaron ejemplares de limón en la misma zona para el herbario. Una muestra de este ejemplar de limón (Citrus aurantifolia) está depositada en el herbario en el Instituto Tecnológico de Oaxaca. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA Las muestras de limón verde, naranja y pomelo frescos, fueron rayados, para eliminar todas las glándulas que contienen aceite. Para el caso del limón se extrajo todo el jugo, para la naranja y el pomelo después de rayado se obtuvo todo el albedo posible. Después de esta operación el material se molió y se secó determinándose su humedad; pesando un gramo de muestra y depositándola en una caja de petri, a peso constante. La caja ya con la muestra se introdujo a una estufa a 60ºC hasta que la muestra se encontró totalmente seca. El porciento de humedad se determinó por diferencia de pesos. AISLAMIENTO DE PECTINA En un matraz erlenmeyer de 1 000 ml se colocaron 50 gr de bagazo deshidratado con 800 ml de agua acidulada hasta pH ácido. La mezcla acidulada se calentó a 85ºC durante una hora, transcurrido el tiempo de calentamiento se separó el extracto pectínico y el bagazo gastado por medio de un escurrimiento y prensado, el extracto se enfrió y se sedimento, ajustando el pH a 4, se clarifico con tierra diatomaceas y se filtró. El extracto pectínico claro se precipitó y se secó.

REFERENCIAS

4

Calvet, E., Química Orgánica Aplicada a la Industria en practicas de laboratorio, Tomo IV, editorial Salvat, s.a. Comisión Nacional de Fruticultura, Segundo informe de gobierno Oaxaca, Delegación Oaxaca (1988). Food Chemicals Codex, National Academy Press, third edition, WDC (1981). Glickman, M. Gum Tecnology the food Industry, food science of monograpas Academiy Press, New York, (1969). Kirk, O, Enciclopedia de la Tecnológica Química, tomo VI, editorial Uteha, México (1962). López, J. S. Tesis, ITO, Oaxaca (1989). Roy, L. W. Industrial Gums Academy Press, Second Edition New York and London (1973). SARH, Jefatura del programa de planeación, subprograma de información y estadística, Delegación en el estado de Oaxaca (1987). Secretaría de Patrimonio y Fomento Industrial, Norma Oficial Mexicana Nom-P-347-S (1980).

5