Story Transcript
DEDICATORIA
ALFONSINA
Este trabajo de investigación lo dedico a Dios por darme una segunda oportunidad de estar aun con vida. Y para aquellas personas que en mis momentos de dolor me extendieron una mano una sonrisa y sobre todo me devolvieron las ganas de vivir y seguir luchando por todos mis sueños que hoy se vuelven una realidad. Mami, la vida me ha puesto siempre obstáculos que gracias a tu guía y apoyo, no han sido una barrera para mi progreso, que hoy es tu progreso mismo, a mi hermana Ivecita que con su voz de apoyo me impulsó en forma incuantificable hasta llegar este día, Andrés Aragundi mi dulce y precioso ángel de la guarda, Andrea Avalos mi gran amiga, Miguel Gálvez y María Heras Ustedes son faros de luz sempiterna enviados del cielo para visualizar y no perder de vista mi sendero, mil gracias, Padre tu eres el patrón de mis sueños al encaminar mi destino hacia el estudio de las ciencias que hoy se vuelven mis aliadas, eternas gracias.
AMMY Todo mi agradecimiento a MI Dios Todopoderoso, por la vida y la fuerza para hacer y dar lo mejor de mi siempre; A mi padre, por ser mi pilar fundamental, a mi tía Fabiola, mis hermanos, mi mama, abuelitos y el resto de mi familia, ustedes saben que ningún esfuerzo que haga es grande para darles a entender lo mucho que los amo, mis metas alcanzadas son un reflejo de su incondicional apoyo, a mis pocos amigos que realmente supieron apoyarme en los momentos más difíciles y estuvieron ahí para empujarme hacia la senda de mi propio bien; en fin, a Todos quienes de una y otra forma han puesto un grano de arena para que alcance el primer peldaño de la larga escalera que desde hoy será el resto de mi vida. Por último y no menos importante a la Directora del Proyecto Tuna Cochinilla Ing. Carola Resabala, a nuestros mentores y sobre todo a nuestro Director de Tesis Ing. Shayler Nieto, que han hecho de nosotras personas nuevas, no los defraudaremos ahora que tenemos que zarpar hacia el ancho mar de la vida, sus enseñanzas serán aprovechadas al máximo, para el buen nombre de nuestra institución y por el bien y el progreso del País.
Capítulo I: Introducción 1
Capítulo I: Introducción 2
CONTENIDO GENERAL Capítulo I: Introducción 3
Capítulo 1 Introducción Antecedentes El Problema Diagnostico del Problema Hipótesis Metodología Objetivos Objetivos Generales Objetivos Específicos Generalidades de la Cochinilla Historia de la Cochinilla en el Ecuador Características del Mercado Nacional Características del Mercado Internacional Cambios en la Oferta y Demanda de la Cochinilla Relación con la Elasticidad-Demanda Enfoque del Producto desde la Perspectiva Mundial Partidas Arancelarias Producción Mundial Principales Destinos de las Exportaciones Exportación y Precio de Cochinilla y Carmín de Cochinilla a nivel Internacional Exportación de Ecuador y Precio de Cochinilla y Carmín de Cochinilla Caracterización de la Provincia de Santa Elena
Capítulo I: Introducción 4
Ubicación Clima La Cochinilla en la Provincia de Santa Elena
Capítulo 2 Revisión Bibliográfica Cochinilla Definición Clasificación Taxonómica y biología de la cochinilla Ciclo Biológico Características Generales de la Cochinilla Composición Química Acido Carmínico Definición Características físicas y químicas Carmín Definición Estructura Química El color Medición del color Atributos del color Curvas Espectrofotométricas Espectrofotometría: cuantificación Aspectos teóricos de espectrofotometría cuantitativa Ley de Lambert -Beer Análisis espectrofotométrico
Capítulo I: Introducción 5
Curva de Calibrado Fórmula del Estándar
Capítulo 3 Materiales y Métodos Ubicación de la Investigación Localización del lugar donde se encuentra el cultivo de cochinilla. Situación geográfica y climática Recursos Institucionales Material Experimental Materia Prima Sustancia Reactivos Equipos e instrumentos de laboratorio Equipos y Material de oficina Diseño Experimental Delineamiento Experimental Factor de Estudio Experimental Estructura del Diseño Experimental Confirmación del método para la determinación del porcentaje de acido carmínico Repetibilidad y Reproducibilidad Linealidad Análisis del Diseño Experimental Modelo Matemático Analisis de la varianza o Razón F. Planteamiento de Hipótesis
Capítulo I: Introducción 6
Nivel de significación y regla de decisión Nivel de significación Regla de decisión Estimador Estadístico Modelo estadístico asociado al diseño Decisión final Trabajo Experimental Determinación del porcentaje de acido carmínico mediante técnicas de espectrofotométricas. Método A – Medio ácido con hidrólisis (Mexicana Official NOM-119SSA1, 1994) Método B – Medio Alcalino (Loja, 2000) Método C – Medio ácido sin hidrólisis (ESPOL, 2006)
Capítulo 4 Resultados y Discusión Determinación del Porcentaje del Acido Carmínico Resultados experimentales obtenidos en el primer día de trabajo. Tratamiento A (Norma oficial Mexicana NOM-119-SSA1-1994 including natural organic). Tratamiento B (Ruiz, 2000). Tratamiento C (Proyecto piloto, 2006). Resultados experimentales obtenidos en el segundo día de trabajo. Tratamiento A (Norma oficial Mexicana NOM-119-SSA1-1994 including natural organic). Tratamiento B (Ruiz, 2000). Tratamiento C (Proyecto piloto, 2006). Resultados experimentales obtenidos en el tercer día de trabajo. Tratamiento A (Norma oficial Mexicana NOM-119-SSA1-1994 including natural organic). Tratamiento B (Ruiz, 2000). Tratamiento C (Proyecto piloto, 2006).
Capítulo I: Introducción 7
Linealidad y curvas de calibración. Repetibilidad y Reproducibilidad. Análisis de la varianza (ANOVA) para tres tratamientos con un factor
Capítulo Conclusiones y Recomendaciones Conclusiones Recomendaciones
Bibliografía
Anexos
INDICE DE TABLAS Y GRAFICOS
contenido
pág.
Capítulo I: Introducción 8
Capítulo 1 Introducción Gráfico # 1
Cochinilla viva. Sta. Elena 2010
1
Gráfico # 2
Dactylopius Coccus Cochinilla
7
Gráfico # 3
Elasticidad Cruzada
12
Gráfico # 4
Elasticidad-Precio
13
Gráfico # 5
Producción Mundial Anual de Cochinilla
15
Gráfico # 6
Países Demandantes de Cochinilla
16
Gráfico # 7
Principales Países Compradores de Cochinilla
17
Gráfico # 8
Provincia de Santa Elena-mapa
20
Tabla # 1
Industrias Importadoras del Carmín en el Ecuador
9
Tabla # 2
Partidas del arancel de Importaciones del Ecuador
14
Tabla # 3
Exportación de Cochinilla y Carmín de Cochinilla 1994-2010
18
Tabla # 4
Precio Promedio del Carmín y de la Cochinilla 2008-2010
19
Tabla # 5
Exportación de Ecuador Carmín de Cochinilla 2008-2010
19
Tabla # 6
Exportación de Ecuador de Cochinilla 2008-2010
20
Capitulo 2 Revisión Bibliografía Gráfico # 9
Ciclo Biológico de la Cochinilla
25
Gráfico # 10
Estructura del Ácido Carmínico
28
Gráfico # 11
Formula Convencional del Acido Carmínico
30
Gráfico # 12
Estructura Revisada Del Acido Carmínico
30
Gráfico # 13
Estructura del carmín sugerida por Harms
37
Gráfico # 14
Estructura para el complejo del ácido carmínico – Al – Ca, sugerida por Meloan et al
37
Gráfico # 15
Colores
39
Capítulo I: Introducción 9
Gráfico # 16
Longitud de onda
41
Gráfico # 17
Número de Ondas por Longitud de Tiempo
41
Gráfico # 18
Técnicas Espectrofotométricas (1)
44
Gráfico # 19
Técnicas Espectrofotométricas (2)
45
Gráfico # 20
Espectros de absorción del NAD+ y del NADH.
46
Gráfico # 21
Curva de calibración
48
Tabla # 7
Clasificación Taxonómica
24
Tabla # 8
Composición de la Cochinilla (1)
26
Tabla # 9
Composición de la Cochinilla (2)
27
Tabla # 10
Composición de la Cochinilla (3)
27
Tabla # 11
Tabla de Colores
33
Capítulo 3 Materiales y Métodos Gráfico # 22 Diseño completamente al Azar DCA, con 3 tratamientos y 45 repeticiones para los tres días de estudio experimental.
56
Gráfico # 23
Determinación del % de acido carmínico
63
Tabla # 12
Localización del cultivo de cochinilla.
52
Tabla # 13
Situación geográfica y climática.
53
Tabla # 14
Instituciones Bibliotecarias.
53
Tabla # 15
Delineamiento Experimental
57
Tabla # 16
Factor de estudio experimental.
57
Tabla # 17
Estructura del Diseño Experimental completamente al azar con 3 tratamientos y 45 repeticiones para 3 días de estudio.
58
Capitulo 4 Resultados y Discusión Gráfico # 24
Curva de calibración - AL1 vs mg/ml
70
Gráfico # 25
Curva de calibración – AL2 vs mg/ml
70
Capítulo I: Introducción 10
Gráfico # 26
Curva de calibración – AL3 vs mg/ml
71
Gráfico # 27
Curva de calibración - BL1 vs mg/ml
73
Gráfico # 28
Curva de calibración – BL2 vs mg/ml
74
Gráfico # 29
Curva de calibración – BL3 vs mg/ml
74
Gráfico # 30
Curva de calibración - CL1 vs mg/ml
76
Gráfico # 31
Curva de calibración – CL2 vs mg/ml
77
Gráfico # 32
Curva de calibración – CL3 vs mg/ml
77
Gráfico # 33
Curva de calibración - AL1 vs mg/ml
79
Gráfico # 34
Curva de calibración – AL2 vs mg/ml
80
Gráfico # 35
Curva de calibración – AL3 vs mg/ml
80
Gráfico # 36
Curva de calibración - BL1 vs mg/ml
81
Gráfico # 37
Curva de calibración – BL2 vs mg/ml
82
Gráfico # 38
Curva de calibración – BL3 vs mg/ml
82
Gráfico # 39
Curva de calibración - CL1 vs mg/ml
84
Gráfico # 40
Curva de calibración – CL2 vs mg/ml
85
Gráfico # 41
Curva de calibración – CL3 vs mg/ml
85
Gráfico # 42
Curva de calibración - AL1 vs mg/ml
86
Gráfico # 43
Curva de calibración – AL2 vs mg/ml
87
Gráfico # 44
Curva de calibración – AL3 vs mg/ml
87
Gráfico # 45
Curva de calibración - BL1 vs mg/ml
89
Gráfico # 46
Curva de calibración – BL2 vs mg/ml
90
Gráfico # 47
Curva de calibración – BL3 vs mg/ml
90
Gráfico # 48
Curva de calibración - CL1 vs mg/ml
91
Gráfico # 49
Curva de calibración – CL2 vs mg/ml
92
Grafico # 50
Curva de calibración – CL3 vs mg/ml
92
Capítulo I: Introducción 11
Tabla # 18
Datos para elaborar la curva de calibración
69
Tabla # 19
% de Acido Carmínico
71
Tabla # 20
Datos para elaborar la curva de calibración
73
Tabla # 21
% de Acido Carmínico
75
Tabla # 22
Datos para elaborar la curva de calibración
76
Tabla # 23
% de Acido Carmínico
78
Tabla # 24
Datos para elaborar la curva de calibración
79
Tabla # 25
% de Acido Carmínico
80
Tabla # 26
Datos para elaborar la curva de calibración
81
Tabla # 27
% de Acido Carmínico
83
Tabla # 28
Datos para elaborar la curva de calibración
84
Tabla # 29
% de Acido Carmínico
85
Tabla # 30
Datos para elaborar la curva de calibración
86
Tabla # 31
% de Acido Carmínico
88
Tabla # 32
Datos para elaborar la curva de calibración
89
Tabla # 33
% de Acido Carmínico
90
Tabla # 34
Datos para elaborar la curva de calibración
91
Tabla # 35
% de Acido Carmínico
92
Tabla # 36
94
Tabla # 37
Resultados obtenidos del ácido carmínico en los tratamientos expresados en porcentajes Análisis estadístico
Tabla # 38
Análisis de Varianza de los porcentajes de ácido carmínico.
95
94
Capítulo I: Introducción 12
CAPITULO I
1. INTRODUCCION 1.1. Antecedentes
El carmín de cochinilla (Dactylopius coccus) originario de México y de los países andinos como Ecuador, Perú, Bolivia y Chile, que se cría en los tallos de las tuneras Opuntia, de las cuales se alimenta extrayendo su jugo. De la hembra se extrae un tinte, también llamado carmín. Esta llega a poner hasta 400 huevos, tiene un tamaño de unos 6 mm y apenas se mueve en las hojas. El macho, más pequeño y con alas, no supera los 2,5 mm. Igualmente en la era pre-inca, en el antiguo Perú, era utilizada la cochinilla para teñir los textiles. Ya hace más de dos mil años era utilizada en la cultura Paracas en sus conocidos textiles, con la coloración de los mismos.
Grafica #1. Cochinilla viva. Santa Elena. 2010.
Capítulo I: Introducción 13
Al no ser tóxica, el tinte que de ella se extrae se usa en la industria como colorante de una gran variedad de productos: cosmética, alimentación, textiles, vinos, etc., ya que convenientemente procesado proporciona una variada gama de colores: violeta, naranja, rojo, gris y negro. Por lo tanto su uso se ha dado en diferentes industrias tales como: alimentos, farmacéutica y cosmética, cada vez está más restringido por la aplicación de legislaciones que tienden a limitar el uso de colorantes artificiales.
1.2. El Problema
De acuerdo a experiencias en países como Perú, Chile, México y España, se conoce que la asociación Tuna-Cochinilla representa una gran oportunidad económica para los agricultores de zonas áridas y semi-áridas, entre los principales usos tenemos: Tuna, sirve su fruto como alimento humano, sirve en la industria para la elaboración de gomas, caucho sintético, adherentes, anticorrosivo, floculante; Acido Carmínico su uso en la industria farmacéutica, alimentaria, textileras y otras; forraje para animales, mejora los suelo y es sustento para comuneros de la provincia. La zona costera de la Península de Santa Elena presenta estas características, cuyos pobladores al no disponer de recurso hídrico suficiente, no han sido capaces de desarrollar actividades agrícolas significativas, impulsadoras del desarrollo comunitario. Estas zonas pueden incorporarse a la producción, con cultivos apropiados de zonas áridas como son la Tuna, Pitajaya, Sábila, etc. En el país hay poca experiencia sobre proyectos de esta naturaleza.
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
23
Este estudio va a permitir evaluar la producción de cochinilla en el área de la Península de Santa Elena, teniendo en cuenta de que se puede garantizar la calidad de la cochinilla siguiendo un proceso controlado de infestación, cosecha y post cosecha, e implementando parámetros de control para la caracterización y determinación de la calidad de la misma. Con los resultados de este estudio se pretende impulsar la producción de Tuna-Cochinilla en la Península de Santa Elena entre los comuneros, otorgándoles alternativas de actividades económicas que mejoren su calidad de vida. La creciente demanda de colorantes naturales, ya que algunos sintéticos muestran propiedades cancerígenas, abre una oportunidad para los productores nacionales de grana cochinilla. Nos permite un mayor uso de colorantes naturales en vez de utilizar colorantes tóxicos que afectan nuestro medio ambiente.
El procesamiento de la cochinilla consiste en operaciones como secado, clasificación, determinación del porcentaje de acido carmínico y extracción del colorante. 1.3. Diagnostico del Problema
De todos los beneficios del Complejo productivo Tuna-Cochinilla, tal vez el más atractivo es la obtención del carmín natural como muchos lo llaman ácido carmínico. El carmín es uno de los colorantes mas antiguos de la humanidad. Su poder tintóreo deriva del ácido carmínico que se encuentra en el Dactilopius coccus Costa ó Cochinilla. La Cochinilla (Coccus cacti), es un insecto que vive en las ramas de los cactus, particularmente en el cactus (Opuntia coccilinifera) o Tuna (www.fao.org, 2005).
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
24
La cochinilla por su lado sirve como colorante natural ya que tiene gran demanda en mercados internacionales donde se lo utiliza en la industria textil, farmacéutica, alimentaria y cosmética. Perú es el mayor exportador de cochinilla en el mundo y en la frontera sur se la puede comercializar hasta en $40,00 el kilo de cochinilla seca (Proyecto Tuna-Cochinilla, PROMSA, 2003).
Este colorante ha tomado gran importancia debido a sus múltiples usos, como resultado de las restricciones globales en el uso de colorantes artificial, sobre todo en la industria alimentaria y otros productos de consumo. Actualmente el Perú es el mayor productor de carmín de cochinilla o grana, contribuyendo con el 80% de la producción mundial (40% en carmín y 60% en cochinilla).
A pesar de todas las ventajas del complejo Tuna-Cochinilla, el aprovechamiento de la cochinilla está sub-explotado por falta de un adecuado manejo, lo que incide en la producción y calidad del producto.
El poder colorante del carmín de cochinilla se mide por la concentración de ácido carmínico obteniéndose mejores precios con contenidos del 18 a 23 %, calificando a la Cochinilla de 1era, la cual se comercializa en mercado europeo hasta en $150/kg (www.cochinilla.org, 2005). Una buena infestación y seguimiento del ciclo de la cochinilla garantiza buenas producciones (50 kg de cochinilla seca/ha) y un buen contenido de ácido carmínico. 1.4 Hipótesis Como demostrar la calidad de la cochinilla? Al conocer el porcentaje de ácido carmínico en la cochinilla podemos mejorar su cultivo?
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
25
No existen metodologías desarrolladas para la identificación y cuantificación de
productos
naturales
como
este.
Actualmente
las
técnicas
espectrofotométricas, son una gran herramienta para la identificación y cuantificación de productos naturales, por lo tanto en este trabajo se pretende desarrollar e implementar una metodología analítica utilizando técnicas de espectrofotométricas para garantizar científicamente la calidad de la cochinilla y mejorar su comercialización.
1.5 Metodología
Esta investigación se llevara a cabo en Península de Santa Elena, y el laboratorio de Cromatografía del Instituto de Ciencias Químicas y Ambientales (ICQA), de la Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL), ubicado en el Km. 30.5 vía perimetral,
Campus Gustavo Galindo en
Guayaquil, Ecuador.
Se seleccionara el sitio para el criadero de cochinilla, se supervisara el ciclo evolutivo de la misma, controlando las mejores condiciones para la producción de la misma.
En el laboratorio se hará todo el desarrollo de validación del método de análisis, utilizando patrón certificado de acido carmínico. Adicionalmente se complementara este trabajo con la implementación de otros análisis físicosquímicos,
hasta
obtener
parámetros
de
calidad.
(Laboratorio
de
Cromatografía-ICQA)
1.6. Objetivos
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
26
1.6.1 Objetivo General
Evaluar 3 metodologías de análisis que permitan determinar el porcentaje de acido carmínico en la
cochinilla, garantizando la calidad de la
cochinilla siguiendo un proceso controlado de infestación, cosecha y post cosecha, e implementando parámetros de control para la caracterización y determinación de la calidad de la misma, otorgando un valor agregado a su comercialización.
1.6.2 Objetivos Específicos
Revisión bibliográfica de metodologías de análisis del porcentaje del acido carmínico en la Cochinilla.
Determinar la exactitud, repetibilidad y linealidad para las 3 metodologías analíticas.
Seleccionar la metodología analítica más eficiente o adecuada para determinar el porcentaje de acido carmínico.
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
27
1.7 Generalidades de la Cochinilla
Grafica #2. Dactylopius coccus “Cochinilla” Elaborado por: Ritta Abril
Miles de años antes de que los españoles llegaran a América, los pueblos indios de Mesoamérica y los Andes conocieron de las virtudes tintóreas de la grana cochinilla. En el área andina, existen evidencias de que en la etapa paleolítica sus pobladores utilizaron una variante de rojo en sus pinturas rupestres, en sus artefactos de madera y como aceite natural. En la Mesoamérica prehispánica la grana cochinilla tuvo un gran valor ya que era la base para producir la tintura de color rojo, componente esencial en sus creencias simbólicas y religiosas.
1.7.1
Historia de la Cochinilla en el Ecuador
Los conquistadores españoles cuando llegan a tierras Americanas (1530 - 1540), y particularmente, en México, los Andes de Perú y Ecuador
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
28
observan que los indígenas utilizaban los frutos de la tuna para la alimentación, las pencas para el forraje y la medicina tradicional; y la grana o cochinilla la criaban en las pencas Opuntia ficus indica en condiciones naturales, usándola para teñir ropa y estampar dibujos en la arcilla (cerámica). Es posible que desde aquella época existió el intercambio de productos entre aztecas e incas, en todo caso estos hechos históricos ponen en duda de que México sea el único centro de origen de la cochinilla del carmín (Dactylopius coccus), conforme lo sostienen algunos especialistas mexicanos. Según los cronistas españoles Juan de Velasco y Juan Salinas de Loyola en 1571 observaron que solo en el sur del Ecuador (Loja y Cuenca) se criaba o se utilizaba la grana o cochinilla, como una tecnología común y corriente que les llamo mucho la atención. Las generaciones actuales de indígenas de Loja, Cuenca y Riobamba, han dejado de utilizar estas antiguas tecnológicas y se han acostumbrado a los tintes sintéticos de fábricas. Ecuador posee un ambiente propicio para el crecimiento de los tunales y de la cochinilla, Ecuador es un país con poca historia con respecto a la producción de cochinilla, existen cultivos en las provincias de Imbabura (Chota), Chimborazo (Guano), Guayas (Península de Santa Elena) y Loja (Conzánama, Calvas y Espíndola), Entre los años 1991 al 2000, Ecuador es un país que posee poca historia con respecto a la producción de cochinilla, de hecho no se registran datos de exportadores de este producto, Ecuador también ha estado importando cochinilla tanto seca como carmín para ser utilizada, ya sea para la elaboración de colorantes
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
29
o para utilizarlas en las industrias de alimentos respectivamente (ESPOL, 2003). 1.7.2
Características del Mercado Nacional
Tradicionalmente, las pequeñas cantidades de cochinilla que se producen en el Ecuador, han tenido como destino nuestro vecino país Perú, sin embargo en los últimos 5 años se ha empezado a comercializarlo en industrias de Guayaquil, Cuenca y Quito. En los últimos años no se han realizado importaciones de cochinilla seca dado que algunas empresas vinculadas al sector de alimentos están realizando proyectos pilotos para la producción del insecto y la posterior exportación del carmín. El mercado de la cochinilla en el Ecuador siempre existió, lamentablemente las estadísticas del Banco Central han desaparecido, no obstante, existen en la actualidad evidencias y testimonios de viejos campesinos agricultores quienes mantienen la costumbre de cosechar y vender la grana cochinilla en pequeñas cantidades, la gran mayoría vende cada mes de 1 a 4 libras. Los principales sitios de compra-venta han sido y siguen siendo: Nambacola, Cariamanga, Malacatos y Quinara. Las principales Industrias importadoras del carmín en el Ecuador son
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
30
-Aditivos y Maquinarias Aditmaq. - Export Klore S.A - Fausto Moncayo. - Industria Conservera Guayas Cía. Ltda. - Aromcolor - Distribuidora Agropecuaria Descalzi. - Lautaro Jeton Suscal. - Deltagen Ecuador Ltda. - Embutidos la europea. - Industrias Lácteas Toni S.A - Industrias pesqueras Santa Priscilla. Tabla #1. Industrias importadoras del carmín en el Ecuador Elaborado por Ritta Abril. 2010 Fuente: Banco Central del Ecuador.
1.7.3
Características del Mercado Internacional
Según la Organización Mundial de Cochinilla con sede en España, la demanda de cochinilla seca como materia prima en el mercado internacional el año pasado (2009) fue de 67,085 kilos, los países desarrollados particularmente, Europa, EEUU y Japón que tienen un alto nivel de ingresos promedio están acentuando los hábitos tendientes al consumo de productos naturales. En los últimos años algunos países latinoamericanos han comenzado a comprar cochinilla seca como materia prima para elaborar el acido carmínico y poner a disposición de los diferentes mercados nacionales e
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
31
internacionales el colorante natural (Acido carmínico), que a futuro reemplazara a los colorantes sintéticos. El acido carmínico que se extrae de la cochinilla esta recomendado por el Instituto de Alimentos y Drogas de los Estados Unidos y de los Organismos Especializados de la Comunidad Económica Europea y del Japón, por ello asumimos que la tendencia de la demanda internacional a futuro será cada vez mayor.
1.7.4
Cambios en la Oferta y Demanda de la Cochinilla
La aparente paradoja que representa la sensible disminución de los precios de este producto, en presencia de una demanda creciente, comienza a hacerse comprensible con un incremento más que proporcional en la oferta. Esto no debe confundirse con elasticidadproducción del bien, toda vez que la oferta no disminuye frente a un crecimiento menor, o franco decrecimiento, de la demanda. Ello es así por las condiciones de pobreza y pobreza extrema de los recolectores que, en tal circunstancia, no establecen un precio piso por debajo del cual no exista incentivo para la recolección; en las condiciones socioeconómicas de los recolectores cualquier precio resulta aceptable, en ausencia de alternativas de ocupación e ingreso, aunque se ha visto que debajo de un precio interno de USD $10 se paraliza la oferta. A una escala mayor, un mercado tradicional, como es el caso, puede convertirse en temporalmente competitivo con arreglo a la reducción de costos, frente a una oferta de bienes sucedáneos de origen industrial que
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
32
no encuentra dificultades para mostrar la demanda. La información disponible en series históricas ilustra esta situación, en la que la variable explicativa del crecimiento de la oferta de cochinilla en condiciones de menor crecimiento de la demanda, verdadera inelasticidad de la producción corresponde a la falta de alternativas de ocupación e ingreso de los oferentes iniciales y a la consecuente aceptación de cualquier precio de signo positivo. El mercado mundial de exportación de la cochinilla en los últimos 25 años se ha caracterizado por altibajos periódicos.
1.7.4.1
Relación con la Elasticidad - Demanda:
Se tiene que decir que la elasticidad de la demanda es la sensibilidad al precio que exhibe la cantidad demandad, el cambio porcentual en la cantidad demandada causando por un cambio de 1% en el precio. Por lo tanto de los diferentes tipos de elasticidad nos encontramos con uno de ellos que es la elasticidad-cruzada y elasticidad-precio:
Elasticidad - cruzada:
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
33
De acuerdo en la siguiente tabla se observa que el precio de la cochinilla disminuye por lo tanto
la cantidad demandada
aumentara. Grafica#3. Elasticidad Cruzada Elaborado por: Ritta Abril. 2010.
Precio 12
10
350
500
Cantidad
Interpretación.- Por cada 10% que se aumenta el Precio, la demanda de X disminuirá en 15%, por lo tanto es un bien complementario ya que es menor a 0.
X
Y
10
500
12
350
𝐷𝑦1 − 𝐷𝑦2 𝐷𝑦1 𝐸 𝑥, 𝑦 = 𝑃𝑥1 − 𝑃𝑥2 𝑃𝑥1
500 − 350 500 𝐸 𝑥, 𝑦 = 10 − 12 10
= −1.5 Elasticidad- precio:
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
34
De acuerdo a la siguiente tabla se mostrara que el precio de la cochinilla aumentara por lo tanto la cantidad demandada disminuirá. Grafica#4. Elasticidad- Precio Elaborado por: Ritta Abril. 2010
Precio 16
10
100
200
Cantidad
Interpretación.- Por cada 10% que se aumenta el Precio, la cantidad demanda de la cochinilla (X) disminuirá en 8.33%, por lo tanto la demanda es relativamente inelástica.
X
Y
10
500
12
350
𝐷𝑦1 − 𝐷𝑦2 𝐷𝑦1 𝐸 𝑥, 𝑦 = 𝑃𝑥1 − 𝑃𝑥2 𝑃𝑥1
500 − 350 500 𝐸 𝑥, 𝑦 = 10 − 12 10
= −1.5
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
35
El precio de la cochinilla seca es más bajo que el precio del carmín, esto es debido a que el carmín tiene un mayor valor agregado dado al proceso que involucra su extracción. En consecuencia a medida que se le entregue un mayor valor agregado a la materia prima se estará dispuesto también a recibir un mejor precio por el producto. Un punto que es interesante analizar es el hecho de la oferta de cochinilla, dado que al existir una mayor oferta, el precio de mercado tiende a bajar, es decir que se cumple la ley de la oferta y la demanda, el principal gestor en la variación de los precios de la cochinilla seca es Perú por ser el mayor productor, en consecuencia mientras mas suba la oferta principalmente de Perú y de los otros países productores y la demanda no suba tan rápido como la oferta, se tendrá precios más bajos para la cochinilla. 1.7.5 Enfoque del producto desde la perspectiva mundial 1.7.5.1 Partidas arancelarias
La partida arancelaria utilizada en el presente estudio es la 0511991000: que hace referencia a “los demás productos de origen animal no expresado ni comprendido en otra parte, animales muertos no aptos para el consumo humano”, dentro del cual se encuentran cochinilla e insectos similares.
Partida
Descripción Partida
0511991000-0000-0000
Cochinilla e insectos similares
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
36
0511991000-0000-0001
Cochinilla e insectos similares
3203002100-0000-0000
Carmín de Cochinilla
Tabla.2 Partidas del Arancel de Importaciones del Ecuador Fuente: Todo comercio exterior Elaborado por: Ritta Abril
1.7.6 Producción Mundial
En el mercado mundial de la grana cochinilla se producen aproximadamente 500 toneladas (TM) por año, con valor estimado en 35 millones de dólares. De esta cantidad el Perú produce alrededor de 400 anuales, que corresponde al 85 % del total, siguiéndole en importancia, con un 10% las Islas Canarias y en el restante 5% participan Chile, Bolivia y Ecuador.
PRODUCCION MUNDIAL ANUAL DE COCHINILLA CHILE, BOLIVIA Y ECUADOR 40 TM 5% PERU 400 TM 85%
ISLAS CANARIAS 60 TM 10% Grafica #5 .PRODUCCION MUNDIAL ANUAL DE COCHINILLA Elaborado por Ritta Abril. 2010.
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
37
En el caso de México la producción es insignificante con relación al mercado mundial, ya que no excede de los 100 kilos anuales de grana, por tanto, no participa en los mercados internacionales ni de la grana, ni del carmín.
El Perú es el principal exportador de grana en el mundo con exportaciones de 400 TM por año, el 50% lo procesa y exporta transformado en carmín, aproximadamente 40 TM; las otras 200 TM las exporta como cochinilla natural.
1.7.7
Principales destinos de las exportaciones
Grafica #6. Países demandantes de cochinilla Elaborado por: Exportaciones del Perú. 2009 Fuente: http://exportacionesdelperu.blogspot.com/2009/07/peru-es-el-principal-exportador-de.html
Los principales países compradores o clientes de cochinilla son:
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
38
· Francia · Inglaterra · Italia · Japón (*) · EE.UU. · Argentina. (*) Japón prefiere adquirir cochinilla y con su propia tecnología producir carmín. En el 2004 hasta la actualidad el sector empezó a recuperarse al alcanzar exportaciones por diez millones 688,853 dólares, a un total de 40 países liderados por Estados Unidos, Alemania, Francia y Japón. El principal destino es Estados Unidos con un millón 757 mil dólares (24 %), seguido por Alemania con 860,982 dólares (12 %), mientras que en tercer lugar está Francia con el (10%) y República de Corea con el (8%). Asimismo, México y el Reino Unido concentraron un (7%), mientras que Turquía y España adquirieron un (6%) cada uno, y el 19% restante se envió a los otros 31 países.
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
39
Principales paises compradores de cochinilla 3,000,000 2,500,000 2,000,000
24%
FOB US$ MILES
20% 1,500,000 2,565,325 2,137,771 12% 10% 1,000,000 1,282,662 8% 7% 7% 6% 1,068,885 6% 855,108 748,220 500,000 641,331 748,220 641,331 0
PAISES QUE COMPRAN COCHINILLA Grafica #7. PRINCIPALES PAISES COMPRADORES DE COCHINILLA Fuente: AGRODATA PERU Elaborado por Ritta Abril. 2010.
1.7.8
Exportación y Precio de Cochinilla y Carmín de cochinilla a nivel internacional. La exportación de Cochinilla crece un 42% la exportación en el 2010. Son US 1.8 millones frente a los US 1.3 millones del mismo período del 2009. Los pecios se elevan 324% exportándose a US 84.49 kilo frente a los US 19.91 kilo promedio del 2009. El Carmín de cochinilla es uno de los productos que más ha evolucionado favorablemente con un crecimiento del 435% en el 2010. A Septiembre se viene exportando US 41.3 millones frente a los US 7.7 millones del mismo período del 2009.
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
40
Los precios se triplicaron vendiéndose a US 146.88 kilo promedio. La calidad y concentración del producto peruano es reconocida internacionalmente. EXPORTACIÓN DE COCHINILLA Y CARMÍN DE COCHINILLA, 1994 - 2010 Total Año
Cochinilla
Carmín de cochinilla
Peso Bruto
Valor FOB
Peso Bruto
Valor FOB
Peso Bruto
Valor FOB
( kg )
( US dólares)
( kg )
( US dólares)
( kg )
( US dólares)
1994
127 058
10 524 941
176 982
2 691 649
142 556
10 004 482
1995
376 767
32 001 959
289 663
15 622 429
87 104
16 379 530
1996
436 288
38 636 344
416 300
31 927 900
19 988
6 708 444
1997
405 500
33 430 100
379 000
26 212 100
26 500
7 218 000
1998
427 700
16 022 700
386 500
11 362 200
41 200
4 660 500
1999
440 000
13 401 600
396 300
9 284 100
43 700
4 117 500
2000
433 051
10 204 417
361 572
5 988 249
71 479
4 216 168
2001
373 100
9 468 600
263 400
4 450 600
109 700
5 018 000
2002
442 800
9 785 300
295 500
4 262 000
147 300
5 523 300
2003
536 900
10 697 600
273 700
3 877 800
263 200
6 819 800
2004
507 026
16 002 629
260 636
5 306 832
246 390
10 695 797
2005
586 311
17 957 901
279 334
5 157 028
306 977
12 800 873
2006
557 436
19 185 981
197 835
3 613 285
359 601
15 572 697
2007
556 960
21 216 089
144 918
2 307 764
412 041
18 908 326
2008
508 362
14 747 999
166 498
2 896 335
341 864
11 851 664
2009
354 744
12 601 410
67 085
1 335 487
287 659
11 265 923
2010*
302 219
43 059 453
21 338
1 802 778
280 881
41 256 675
Tabla #3. EXPORTACION DE COHINILLA Y CARMIN DE COCHINILLA, 1994 - 2010 Fuente: INSTITUTO NACIONAL DE RECURSOS NATURALES PERU Elaborado por Ritta Abril. 2010. * Valores de exportación desde Febrero hasta el mes de Septiembre del 2010.
Cochinilla Año
Peso Bruto
Valor FOB
( kg )
( US dólares)
2008
166 498
2 896 335
2009
67 085
1 335 487
Carmín de cochinilla PREC.
Peso
PROM.
Bruto
U$D
Valor FOB
PREC. PROM. U$D
( kg )
( US dólares)
17,40
341 864
11 851 664
34,67
19,91
287 659
11 265 923
39,16
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
41
2010*
21 338
1 802 778
84,94
280 881
41 256 675
146,88
Tabla #4. PRECIO PROMEDIO DEL CARMIN Y DE LA COCHINILLA. 2008 – 2010. Fuente: INSTITUTO NACIONAL DE RECURSOS NATURALES PERU Elaborado por Ritta Abril. 2010. * Valores de exportación desde Febrero hasta el mes de Septiembre del 2010.
Por cada 3 kg de cochinilla, se obtiene 1 kg de carmín. El precio de exportación FOB presenta una relación inversa: US$ 84,94 por kg de cochinilla y US$ 146,88 por kg de carmín.
1.7.9
Exportación
de Ecuador y Precio de Cochinilla y Carmín de
cochinilla. Actualmente el Ecuador es el último país que produce y exporta cochinilla y carmín de cochinilla. Exportación de Ecuador Carmín de Cochinilla
Tabla
Peso Bruto
Valor FOB
( kg )
( US dólares)
2008
7 920
176 310
22,26
2009
10 190
200 457
19,67
2010*
4 100
153 000
37,32
Año
#5.
PREC. PROM.
EXPORTACION DE ECUADOR CARMIN DE COCHINILLA. 2008 – 2010. Fuente: BANCO CENTRAL DEL ECUADOR.QUITO Elaborado por Ritta Abril. 2010. * Valores de exportación desde Febrero hasta el mes de Agosto del 2010.
Exportación de Ecuador de Cochinilla
Año 2008
Peso Bruto
Valor FOB
( kg )
( US dólares)
23 760
277 279
PREC. PROM.
11,17
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
42
2009
30 570
305 700
10,00
2010*
12 300
265 434
21,58
Tabla #6. EXPORTACION DE ECUADOR DE COCHINILLA. 2008 – 2010. Fuente: BANCO CENTRAL DEL ECUADOR.QUITO Elaborado por Ritta Abril. 2010. * Valores de exportación desde Febrero hasta el mes de Agosto del 2010.
1.8 Caracterización de la Provincia de Santa Elena La Península de Santa Elena, es uno de los accidentes geográficos más importantes de la costa del océano Pacífico sur, y el más importante del territorio continental ecuatoriano, sus características de extensión, influencias climáticas y bondades, se describen en líneas posteriores. Su nombre actual se lo debe a los españoles que la descubrieron en el año 1537 y según el historiador Alejandro Guerra, era llamada Sumpa o Punta por los habitantes nativos (lengua chimú).
Grafica #8. Dactylopius coccus1 “Cochinilla”
1.8.1
Ubicación.
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
43
Para efectos de este estudio, se conoce como Península de Santa Elena al sector geográfico comprendido entre las coordenadas de Latitud Sur 2°12´ y Longitud Oeste 79°53´. Limita al norte con la provincia de Manabí, al sur y al oeste con el Océano Pacifico y al este con la cuenca del rio Guayas, definida por la línea divisoria de aguas de la Cordillera Chongón-Colonche.
1.8.2
Clima.
En la actualidad los factores climáticos han convertido en zona desértica a la Península. La corriente de Humboldt: como factor climático y de producción, en el régimen de climas y de lluvias en la Península de San Elena determina el clima entre subtropical y templado, según su acercamiento o alejamiento de la costa.
1.8.3
La Cochinilla en la Península de Santa Elena.
En ecuador el avance de la desertificación a causa de la erosión y causas ecológicas alcanza un 60% situación que se ve reflejada en la Península, ancestralmente esta zona fue exuberante en vegetación tropical seca y ganadería, pero debido a la deforestación agresiva de los arboles, sufre en la actualidad una aguda escasez de agua dulce y lluvias, condición que la ha convertido en una de las mayores zonas áridas del país. Pese a las grandes limitaciones productivas que esto
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
44
genera, esta zona tiene en la tuna, un cultivo alternativo que se viene sembrando desde el año 2003. En la actualidad este se ha transformado en un cultivo nativo que se adapta a los sistemas de producción. Esta planta prospera bien con poco de agua y en terrenos de mala calidad, no tiene plagas y enfermedades de importancia económica. La penca de la tuna constituye el hábitat de la “Cochinilla” (Dactylopius coccus) pequeño insecto que produce un colorante llamado “rojo carmín” y que en la actualidad es cotizado en el mercado internacional.
En la actualidad existe 20 hectáreas de cultivo tuna-cochinilla sembradas en la Península de Santa Elena, cuyas cochinillas serán de estudio en esta investigación.
CAPITULO II
2.
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 2.7
Cochinilla
2.7.1 Definición
Fray Bernardino de Sahagún (1989), explica que de Cochinilla o Nocheztli es el nombre indígena natural de la grana que se traduce como sangre de tuna (nochtli: significa tuna, extli: sangre), seguramente debido al intenso color rojo del ácido carmínico.
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
45
Según el ITINTEC (1982), la cochinilla es el insecto proveniente de la familia Dacyloides; genero Dactilopius; especie Dactilopius coccus costa.
FAO Y OMS (1983), define a la cochinilla como un colorante preparado a partir de los cuerpos secos de las hembras del insecto Dactilopius, que vive en el nopal o nepal, Nepalea coccinellifera.
Capítulo II: Revisión Bibliográfica
46
Villavecchia (1964), dice que la cochinilla esta constituida por el cuerpo desecado de un insecto, que se presenta como un grano pardo oscuro, cubierto o no por un polvo blanquecino.
Kirk y Othmer (1962), afirman que la cochinilla es un colorante rojo formado por los cuerpos secos de las hembras del insecto Coccus cacti, que vive en una especie de cactus, el Nopalea coccinellifera, indígena de México y América Central.
Según Zuniga (1982), la cochinilla es el insecto parasito de la tuna o nopal (Opuntia ficus indica). Cita también a Ediciones Omegas quienes definen a la cochinilla como la materia roja formada a partir de los cuerpos secos de las hembras del insecto Coccus cacti.
PROCOEARCOIRIS (2005), la cochinilla está recubierta por una sustancia blanca y forma manchas del mismo color en las plantas, lo que utiliza como mecanismo de defensa repelente para que ningún otro insecto se acerque. Necesita de clima seco y cálido para poder desarrollarse. Las hembras de la cochinilla, muy gordas, contienen una sustancia de color rojo oscuro, conocida como carmín, obtenido del cuerpo del insecto.
Capítulo III: Metodología
52
2.7.2
Clasificación Taxonómica y biología de la cochinilla
Tabla#7. CLASIFICACION TAXONOMICA
Reino:
Animal
Phyllum:
Arthropoda
Subphyllum :
Mandibulata
Clase:
Insecto
Orden :
Hemíptera
Suborden :
Sternorrhyncha
Súper familia
Coccoidea
: Familia :
Dactylopiidae
Género :
Dactylopius
Especie :
Dactylopius coccus Costa
Fuente: Murillo (2006). Elaborado por: Ritta Abril
Ciclo biológico El ciclo biológico de la cochinilla tiene las siguientes fases: oviplena, huevos, ninfa I, ninfa II, hembra inmadura y hembra madura u oviplena, como se observa en el siguiente gráfico.
Grafico # 9. Ciclo Biológico de la Cochinilla
Capítulo III: Metodología
53
Fuente: Murillo (2006).
2.7.2.1 Características Generales de la Cochinilla
La cochinilla adulta mide unos 2 mm de longitud, es de color rojo, forma
ovalada
y
cubierta
de
un
polvo
blanquecino;
pesa
aproximadamente 0.006 g (15,0000 insectos pesan cerca de 1,000 g). Las hembras de la cochinilla ovipositan12 en promedio 415 huevos (mínimo de 293 y máximo de 586) y se multiplican tres veces por año. Los huevos contienen hasta el 22% de ácido carmínico. La cochinilla está constituida por los cuerpos desecados del insecto hembra, normalmente es inodora cuando está libre de la capa cerúlea, de sabor amargo y tiñe de un color rojo violáceo. Es difícil de pulverizar debido al contenido de grasas y ceras. El género Dactylopius pertenece a la familia Dactilopidae del suborden Homóptera y comprende nueve especies, entre ellas D.
Capítulo III: Metodología
54
austrinus, D. celynonicus, D. coccus, D. confertus, D. confusus, D. salmianus, D. tomentosus, y D. zimmermannii, de las cuales 5 están presentes en América del Norte (Macgregor, 1975) y 6 en Sudamérica (Zimmermann, 1978).
Según Macgregor, el centro de dispersión de la especie podría ubicarse en la región de Mesoamérica. De las nueve especies, solamente Dactylopius coccus Costa, es la única especie cultivada para la obtención de pigmentos, por lo que se le denomina grana fina o cultivada. Las otras especies constituyen un grupo denominado granas silvestres o corrientes (Portillo, 1992).
La cochinilla (Dactylopius coccus C.) es un insecto que se utiliza como fuente de pigmento carmín, cuyo principio colorante (ácido carmínico), es muy apreciado sobre todo por sus cualidades de resistencia a la luz y temperatura; crece asociada a la tuna (Opuntia ficus indica), de cuya savia se nutre a través de un estilete bucal. Su reproducción se realiza en la misma tuna, donde se aloja formando colonias (Portillo y Vigueras, 2002).
2.7.3
Composición Química
La Enciclopedia Universal Ilustrada (1968) indica la siguiente composición promedio para la cochinilla:
Grasas Agua
6-18 % 4-8% Capítulo III: Metodología
55
Cenizas Acido Carmínico
3-6% 10%
Tabla #8. COMPOSICION DE LA COCHINILLA (1) Fuente: La Enciclopedia Universal Ilustrada (1968)
Alcabés (1970), Vargas (1974) y Fopex (1983) indican la composición que se muestra a continuación:
Acido Carmínico Grasas
9-10 % 6-8%
Ceras
0,5-2%
Agua
10-20%
Sustancias Minerales
15-30%
Sustancias Nitrogenadas
15-30%
Tabla #9. COMPOSICION DE LA COCHINILLA (2) Fuente: Alcabés (1970), Vargas (1974) y Fopex (1983)
Globe del Perú (1991), indica que la composición química de la cochinilla de primera calidad es la siguiente:
Acido Carmínico
19 %
Grasas y Ceras
12,53%
Agua
11,50%
Capítulo III: Metodología
56
Cenizas
5,14%
Proteínas
51,83%
Tabla #10. COMPOSICION DE LA COCHINILLA(3) Fuente: Globe del Perú (1991)
2.8
Acido Carmínico
Grafico#10. Estructura del Ácido Carmínico Elaboración propia
2.8.1
Definición
En la Enciclopedia Salvat de Ciencia y Tecnología (1264), se define al ácido carmínico como el principio tintóreo del colorante de la cochinilla obtenido de los cuerpos desecados de las hembras del insecto Coccus cacti, que vive sobre un
Capítulo III: Metodología
57
cactus indígena de México, Según Kirk y Othmer (1962), el ácido carmínico es un derivado antraquinónico complejo. La Enciclopedia universal Ilustrada (1968) define al ácido carmínico como una materia colorante natural, contenida en la cochinilla y probablemente también en otros cóccidos y en las flores de la Monarda didvna; su formula no es bien conocida. FAO y OMS (1963), dice que el ácido carmínico es un polvo pardo rojizo oscuro o rojo brillante, derivado de la materia, colorante glicosídica de Dactylopius coccus Costa. ITINTEC (1982) define al ácido carmínico como la principal materia colorante obtenida por un proceso de extracción de la cochinilla o del extracto de cochinilla. Por otro lado, Gibaja y Montes (1979), afirman que el ácido carmínico es el principio coloreado contenido en los insectos Dactylopius coccus Costa (Coccidae), conocido con el nombre de "cochinilla". Es un derivado de la antraquinona. Según IMDECOPI (1995), el acido carmínico es la principal materia colorante obtenida por un proceso de extracción de la cochinilla o del extracto de cochinilla.
La Asociación Nacional de Cochinilla (1990), afirma que el ácido carmínico es el principio activo colorante que se encuentra en los cuerpos de los insectos hembra "coccus cacti", obtenida por un proceso de extracción de la cochinilla. En los insectos, la materia colorante ácido carmínico, se encuentra asociada con materia proteica.
Moreno (1985), cita a Kirk y Othmer (1962), quienes afirman que el ácido carmínico es un derivado de la antraquinona. Con referencia a la
Capítulo III: Metodología
58
estructura química del ácido carmínico, el mismo autor indica que la fórmula convencional es la que aparece en la Figura 1. Sin embargo, estudios posteriores demostraron que esta fórmula era incorrecta, determinándose 1a estructura descrita en 1a Figura 2. Indica además que esta estructura fue confirmada por reacciones químicas y métodos físicos como resonancia magnética nuclear.
Grafico
#11. FORMULA CONVENCIONAL DEL ACIDO CARMINICO
Fuente: Marmion (1979), citado por Moreno (1985) Elaborado por Ritta Abril. Grafico
#12. ESTRUCTURA REVISADA DEL ACIDO CARMINICO
Capítulo III: Metodología
59
Fuente: Índex Merck (1976), citado por Moreno (1985) Elaborado por Ritta Abril.
Meloan et al (1971), manifiestan que en una revisión de literatura química reciente se demostró que la fórmula del ácido carmínico ampliamente aceptada (Fig. 1) es incorrecta; el grupo carboxílico no está en la posición 4 sino en la posición 2, y la cadena lateral no es una metíl pentosa sino una hexosa. Indica, además, que Bhatia y Venkataraman (1965) confirmaron la estructura revisada del ácido carmínico (Fig. 2) en estudios químicos y de resonancia nuclear magnética.
The Merck Index (1976) e IT1NTEC (1983), describen al acido carmínico
como
el
7-αD-glucopiranosil-9,10-dihidro-3,5,6,8-
tetrahidroxi-l metil-9,10-dioxo-2-antraceno ácido carboxílico.
Lloyd (1980) y Cazorla (1982), describen la fórmula del ácido carmínico como: 7-C-D-glucopiranosil-3,5,6,8-tetrahidroxi l-metil9,10 dioxo-2 antraceno ácido carboxílico. Capítulo III: Metodología
60
2.8.2
Características físicas y químicas
Cassano (1962), menciona que el ácido carmínico es un ácido débil, insípido e inodoro, cristaliza en forma de prismas de color rojo brillante. Es soluble en agua, 1 gr/100 c.c. Soluble en alcohol y ácido sulfúrico concentrado. Ligeramente soluble en éter. Fácilmente soluble en los álcalis cáusticos e insolubles en benceno y cloroformo. No se ha podido obtener al punto de fusión por no ser constante,
A
130°C se oscurece, a 140oC pierde su solubilidad en el agua y a 250°C se ennegrece. Forma sales con los metales pesados llamados carmiratos y origina diferentes productos cuando actúa sobre el cloro, ácido nítrico y otros reactivos. El ácido carmínico se descompone por el calor; es hidrolizado rápidamente por ebullición con ácido diluido produciendo carmín rojo de descomposición, C11H12O7. Con las sales de plomo forma un precipitado azul en medio neutro. Cuando el medio es amoniacal precipita con el hidróxido de plomo. Con las sales potásicas da carminato monopotásico de color rojo, C22H23O6K, y carminato bipotásico, C11H11O6K2 de color violeta. Las reacciones del ácido carmínico con las sales de alúmina dan un precipitado rojo azulado; con las sales de estaño produce rojo escarlata; con las sales de uranio, precipitado verde. La solución acuosa del ácido carmínico precipitable por los óxidos metálicos, forma verdaderas lacas, que es la base de su aplicación como colorante.
Capítulo III: Metodología
61
En la Enciclopedia Universal Ilustrada (1968)
se indica que el
ácido carmínico constituye, después de seco, un polvo de color pardo purpuro, fácilmente soluble en el agua y en el alcohol; la solución acuosa es rojo-amarillenta, pero toma color carmesí por la acción de les cuerpos de reacción alcalina. Por ebullición prolongada con ácido sulfúrico diluido se desdobla el ácido carmínico en una sustancia llamada rojo de carmín y en azúcar; por acción del ácido sulfúrico concentrado toma, a 120°C, color violado (sic), separándose luego, al diluir el líquido
en agua, un precipitado que contiene una materia
roja, soluble en alcohol hirviendo, llamada ruficoccina; tratado en solución acética, por el bromo, se convierte en bromo-carmín; por la acción del ácido nítrico se transforma en ácido
nitrocóccico, idéntico
al trinitrocresotínico; bajo la influencia del hidrogeno naciente se decolora, pero recobra su color primitivo al oxidarse por contacto con el aire. Las sales alumínicas y la de los metales pesados dan con el ácido carmínico precipitados (carminatos) que tienen el carácter de lacas, de color rojo por lo general.
Las soluciones amoniacales del ácido
carmínico forman al cabo de algún tiempo color violado, debido probablemente a la formación de una amida.
The Society of dyers colourist (1958) mencionado por Alcabés (1970) indica que el ácido carmínico adquiere diversos colores con diferentes sales metálicas.
Capítulo III: Metodología
62
Sales Metálicas
Color
Aluminio y estaño
Escarlata
Alumbre
Carmesí
Bario
Violeta Mate
Cromo
Púrpura
Hierro
Rojo grisáceo
Plomo
Rojo pardusco
Magnesio
Rosado
Estaño
Escarlata
Uranio
Verde
Zinc
Carmesí
Tabla #11. Tabla de colores Fuente: The Society of dyers colourist (1958) mencionado por Alcabés (1970)
Según Lloyd (1980), el ácido carmínico tiene la propiedad de formar complejos con diversos metales un estado de combinación que es acompañado, frecuentemente, por un cambio en la posición de máxima absorbancia en el rango visible hacia longitudes de onda superiores y un incremento aparente en la intensidad del color cuando es visto por el ojo. Desde el punto de vista tecnológico, los colores más "Brillantes" son producidos con estaño y con aluminio.
Vargas et al (1974) señalan que el ácido carmínico es un ácido débil, insípido e inodoro, que cristaliza en prismas truncados oblicuamente y de color rojo púrpura. Moderadamente soluble en agua, alcohol y ácido Capítulo III: Metodología
63
sulfúrico concentrado, poco soluble en éter e insoluble en álcalis cáusticos.
En The Merck Index (1976) se indica que el ácido carmínico tiene un peso molecular de 492,38.
2.9
Carmín
2.9.1 Definición
Villavecchia (1964), dice que el carmín es la sustancia colorante de la cochinilla, precipitada de una solución mediante un ácido débil o una sal acida (alumbre).
La Enciclopedia Universal Ilustrada (1978), define al carmín como un
compuesto complejo que puede considerarse como un
albuminato alumínico - cálcico de la materia colorante de la cochinilla.
Cassano (1962), afirma que el carmín es una combinación aluminio caliza albuminoidea del ácido canónico.
Alcabés (1970) y Vargas et al (1974) dicen que el carmín es una laca, producto de la combinación del ácido carmínico de la cochinilla con diferentes sales metálicas hidrolizables de acuerdo a las cuales
Capítulo III: Metodología
64
adquieren diversos colores. El color más hermoso del carmín es el obtenido con estaño; pero como no es inocuo, la variedad que tiene mayor demanda es la obtenida con alumbre.
ITINTEC (1982), define al carmín como la laca aluminosa o calcio aluminoso de los principales colorantes
t
mayor mente ácido
carmínico obtenido mediante una extracción acuosa de cochinilla.
Según FDA (1983) y Marmion (1979), el aditivo colorante carmín es la laca aluminios o cálcica alumínica sobre un sustrato de hidróxido de aluminio de los principios colorantes, mayormente ácido carmínico, obtenido por una extracción acuosa de cochinilla (Dactilopius coccus costa (Coccus cacti.)).
Para el FOPEX (19833), el carmín es la laca de aluminio de la cochinilla (Dactilopius coccus costa o Coccus cacti L) cuya principal materia colorante es el ácido carmínico.
2.9.2 Estructura Química
Según Lloyd (1980) la estructura del complejo ácido carmínico /metal tienen intrigados a muchos investigadores; y la mayoría de opiniones tienen sus orígenes en estudios de les correspondientes complejos de alizarina.
Capítulo III: Metodología
65
Harms (1957), mencionado por Meloan et al (1971), sugiere una fórmula para el complejo calcio/aluminio derivado del acido carmínico que se muestra en la grafica, análoga a la estructura de Rutishauser (1940) para el complejo de alizarina-aluminio-calcio. Los grupos de Ca y H2O encerrados en los cuadrados no se demostraron por análisis químicos y fueron omitidos por el mismo autor en un artículo posterior.
Meloan et_ al_ (1971) objetaron la representación de Harms (1957), básicamente, porque empleó la estructura antigua del ácido carmínico, y la presencia del grupo carboxílico en la posición 4 tiene un impedimento estérico que hace imposible la formación del complejo. Estos investigadores sugieren la formula que se detalla en la grafica, basados en extensivos estudios químicos y espectroscopios de tintes hidroxiantraquinónicos del grupo de la alizarina y en la fórmula para el complejo alizarina-Al-Ca determinado por Kiel y Heertjes (1563). El átomo de aluminio puede formar un quelato con los átomos de oxígeno 5 y 10 de dos moléculas de tinte. Los cationes de calcio compensan las cargas negativas de los grupos disociados β-0-
En contrasta con el complejo de la alizarina, el carmín contiene alrededor del 20-25% de proteína, la cual se deriva, en par te del insecto durante la preparación de la cochinilla y en parte agregada durante la preparación del carmín.
Capítulo III: Metodología
66
Gráfico #13. Estructura del carmín sugerida por Harms
Fuente: Harms (1957) Figura #14. Estructura para el complejo del acido carmínico – Al – Ca sugerida por Meloan et al.
Capítulo III: Metodología
67
2.9.3
Caracteristicas Físicas y Químicas
Villavecchia (1964) menciona que el carmín es poco soluble en agua, insoluble en alcohol y en éter. Con los ácidos se tiñe en rojo amarillento. En el amoniaco se disuelve completamente en rojo intenso. En la potasa se disuelve en rojo solferino. El sulfato de sodio no lo decolora. Con una solución de cloruro de cal se decolora. Arde desprendiendo olor de sustancias nitrogenadas y dejando pocas cenizas.
Según Cassano (1962), el carmín es un polvo liviano de color rojo vivo, lustroso. Insoluble en agua, líquidos orgánicos y ácidos diluidos. El carmín puro es intensamente soluble en amoniaco, quedando como residuo insoluble los compuestos nitrogenados.
Produce disoluciones de color carmesí con los álcalis cáusticos. Con los ácidos se obtiene un color rojo amarillento. El sulfito de sodio no lo decolora, pero si una solución de cloruro de calcio. Arde desprendiendo olor a sustancia nitrogenada y dejando pocas cenizas. Un buen carmín debe dar solo una pequeña cantidad de cenizas, no más del 9% que por lo general se compone de alúmina y cal.
Según Marmion (1979), el carmín presenta poca solubilidad en la mayoría de solventes. Desde que solo es una laca alumínica, puede ser Capítulo III: Metodología
68
hidrolizado por ácidos y bases fuertes que provoquen la degradación del sustrato y la liberación del color.
En la Enciclopedia Universal Ilustrada (1978) se afirma que el carmín se encuentra en el comercio en forma de terrones o de polvo fino casi impalpable, de color rojo vivo muy hermoso, insípido e inodoro, insoluble en el agua, fácil y casi completamente soluble en el amoniaco líquido y en las lejías alcalinas. Evaporando sus soluciones amoniacales vuelve a separarse en parte en estas mismas soluciones y en las alcalinas producen los ácidos minerales un precipitado rojo insoluble que aunque el ácido mineral esté en exceso, no es la materia colorante pura sino una laca de la misma; si en cambio, se calienta el carmín con un ácido mineral poco diluido dicha materia colorante se pone en libertad y queda en solución comunicando al liquido en un color pardo rojizo. En las soluciones amoniacales, a pesar de la cal y la alúmina que contiene, no produce el oxalato amónico precipitado alguno.
2.10
El color
Gráfico #15. Colores.
Capítulo III: Metodología
69
Según Parramón José María (1993), El color es una percepción visual que se genera en el cerebro al interpretar las señales nerviosas que le envían los foto receptores de la retina del ojo y que a su vez interpretan y distinguen las distintas longitudes de onda que captan de la parte visible del espectro electromagnético. Es un fenómeno físico-químico asociado a las innumerables combinaciones de la luz, relacionado con las diferentes longitudes de onda en la zona visible del espectro electromagnético, que perciben las personas y animales a través de los órganos de la visión, como una sensación que nos permite diferenciar los objetos con mayor precisión. Todo
cuerpo
iluminado
absorbe
una
parte
de
las
ondas
electromagnéticas y refleja las restantes. Las ondas reflejadas son captadas por el ojo e interpretadas en el cerebro como colores según las longitudes de ondas correspondientes. El ojo humano sólo percibe las longitudes de onda cuando la iluminación es abundante. A diferentes longitudes de onda captadas en el ojo corresponden distintos colores en el cerebro. Con poca luz se ve en blanco y negro. En la denominada síntesis aditiva (comúnmente llamada "superposición de colores luz") el color blanco resulta de la superposición de todos los colores, mientras que el negro es la ausencia de color. En la síntesis sustractiva (mezcla de pinturas, tintes, tintas y colorantes naturales para crear colores) el blanco solo se da bajo la ausencia de pigmentos y utilizando un soporte de ese color y el negro es resultado de la superposición de los colores cian, magenta y amarillo.
Capítulo III: Metodología
70
Para Maier Marta y Santos Maria (1992), el color en sí no existe, no es una característica de los objetos. En realidad, el color es una percepción de nuestro sentido de la vista. Es una sensación que se produce en respuesta a la estimulación de la retina, un tejido que se encuentra en la parte interna del ojo, y que está conectado al nervio óptico. Lo que produce esa estimulación que nos hace ver colores es la energía de la luz. La luz es radiación electromagnética, es decir, es una combinación de campos eléctricos y magnéticos, que se propagan a través del espacio en forma de onda. Al igual que cualquier otra onda, la radiación electromagnética puede ser caracterizada en términos de su longitud de onda (distancia sucesiva entre dos ondas) y su amplitud (diferencia entre los picos máximos y mínimos), tal y como se ilustra en la figura
Grafico #16 . Longitud de onda. Fuente: Maier Marta y Santos Maria (1992).
Capítulo III: Metodología
71
A su vez, las ondas electromagnéticas tienen una frecuencia de oscilación (número de ondas por unidad de tiempo), como se ilustra en la Figura.
Grafico #17. Número de Ondas por Longitud de Tiempo.
Fuente: Maier Marta y Santos Maria (1992).
Como podemos deducir de los gráficos anteriores, cuanto mayor es la longitud de onda (λ), menor es la frecuencia (υ). Es decir, la relación entre ambas magnitudes es inversamente proporcional, de acuerdo con la siguiente ecuación: 𝑣=
𝑐 λ
𝑒𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (1)
Capítulo III: Metodología
72
Por otra parte, la energía (E) de la radiación electromagnética es directamente proporcional a su frecuencia (a mayor frecuencia, mayor energía, y viceversa): 𝐸 = ℎ𝑣
𝑒𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 (2)
Donde h= CONSTANTE DE PLANCK (6,6260755x10−36Jouse\segundo).
De (1) y (2) deducimos que: 𝐸
=
ℎ𝑐 λ
Por lo tanto, cuanto mayor longitud de onda tenga una radiación electromagnética, menor será su energía, y viceversa: a menor longitud de onda, mayor energía. De esta manera, los diferentes tipos de radiación electromagnética conforman lo que se ha denominado espectro electromagnético.
2.11
Medición del color
2.11.1 Atributos del color
Según Potter (1.970), la luz reflejada par un objeto de color puede ser dividida en tres componentes a los que se han dado los términos de Valor, Matiz y Croma. El Valor (VALUÉ) se refiere a la claridad u oscuridad del color. El Matiz (HUE) a la Longitud de Onda
Capítulo III: Metodología
73
predominante que determina si el color es rojo, verde o azul . El Croma (SATURACIÓN, PUREZA) se refiere a la intensidad del color. El color de un objeto puede definirse con precisión en términos del valor numérico de estos tres componentes, esto se conoce como Colorimetría de Estímulo Triple, y es la base de varios instrumentos de Medición de Color y sistemas de anotación de color. Las muestras que tienen los mismos tres números son del mismo color. Estos números varían según si color de una manera sistemática que puede ser reproducida gráficamente en un Diagrama de Cromaticidad.
2.11.2 Curvas Espectrofotométricas
Hunter (1988) afirma que el color se encuentra asociado a las ondas de luz, específicamente a la distribución de sus longitudes de onda visibles al ojo humano son aquellas entre violeta y el infrarrojo del espectro, las cuales se encuentran entre los 380 y 770 nm (nanómetros). Por lo general los objetos deben sus colores a la absorción selectiva de diferentes cantidades de luz dentro de sus longitudes de onda visibles. Las longitudes de onda no absorbidas son aquellas reflejadas o transmitidas por los objetos y visibles por el observador. En otras palabras, los objetos amarillos característicamente absorben la luz azul, los objetos rojos absorben la luz verde, etc.
Capítulo III: Metodología
74
Gráfico #18. Técnicas Espectrofotométricas Fuente: Dr. Jorge Palermo.
Físicamente, el color de un objeto es medido y representado por Curvas Espectrofotométricas, las que diagraman fracciones de la luz incidente (reflejada o transmitida) como una función de la longitud de onda, por todo el espectro visible. En la Figura#
muestran las curvas
espectrofotométricas de algunos colores. Se puede notar como las curvas del Blanco, del Gris y del Negro son casi rectas, líneas horizontales en la cima, el medio y la base del diagrama, respectivamente. Por otro lado cada una de las curvas que representan a los otros colores tiene su punto máximo en la parte del espectro asociada con ese color, y disminuye hacia menores valores para otras longitudes de ondas.
Capítulo III: Metodología
75
Gráfico #19. Técnicas Espectrofotométricas Fuente: Dr. Jorge Palermo.
2.12
Espectrofotometría: cuantificación
2.12.1 Aspectos teóricos de espectrofotometría cuantitativa
Bozimowsk D. Artiss J.D. and Zak B. (1983), habla sobre la absorción de luz por parte de una sustancia es una propiedad característica de ella, que puede ser utilizada para su identificación y cuantificación.
Todas las sustancias absorben luz en alguna región del espectro electromagnético (VIS, UV, IR, etc.).
La absorción de luz depende de la estructura química del compuesto absorbente, y en especial de ciertos grupos funcionales, de modo que Capítulo III: Metodología
76
es posible identificar un compuesto por medio de las características de su espectro de absorción.
NAD+
A
NADH
260
300
340
nm
Gráfico #20. Espectros de absorción del NAD+ y del NADH.
Ley de Lambert -Beer
Lambert y Beer demostraron que la absorbancia (A), también llamada densidad óptica (D.O.) de una sustancia es directamente proporcional a la concentración (c) de la sustancia absorbente, la longitud del paso de luz (l) (espesor de la solución) y una constante denominada coeficiente de extinción o coeficiente de absorción (a), que es característico para cada sustancia a una longitud de onda () determinada.
Capítulo III: Metodología
77
𝐴 = 𝑎. 𝑙. 𝑐
Ecuación 1.1
Para medir la absorbancia de una sustancia se utiliza el espectrofotómetro, instrumento destinado a medir la absorción por especies inorgánicas y orgánicas de luz monocromática en la región ultravioleta / visible del espectro.
Los espectrofotómetros dan la lectura directa de la absorbancia (A) o bien, el porcentaje de transmitancia (%T). La relación entre ambos es: 𝐴 = 2 − 𝑙𝑜𝑔. %𝑇T
Ecuación 1.2
Análisis espectrofotométrico:
Todo método espectrofotométrico se basa en la comparación de la absorbancia de una sustancia de concentración desconocida con la de una solución de la misma sustancia cuya concentración se conoce y a la cual se denomina solución patrón o estándar.
La absorbancia de una solución es la resultante de la absorbancia del soluto cuya concentración se desea conocer y la de otros componentes del sistema (solventes, reactivos) que absorben también a esa longitud de onda. Estos compuestos se denominan interferencias. Se debe descartar la absorbancia de las interferencias, para ello es necesario hacer siempre una muestra que contenga todos los componentes del sistema menos aquel que se desea medir. Esta muestra se llama blanco Capítulo III: Metodología
78
y la absorbancia de éste debe restarse a las muestras problema y a los patrones, o bien, con el blanco se calibra el instrumento a absorbancia igual a 0, o sea 100% de transmisión.
Curva de Calibrado:
Se obtiene la curva de calibrado midiendo la absorbancia de una serie de soluciones de concentraciones conocidas de una misma sustancia tratadas con un mismo método y medidas a igual longitud de onda en el mismo instrumento. Para medir la concentración de una sustancia se elige por lo general, la región de máxima absorción del espectro, denominada longitud de onda analítica.
Gráfico #21. Curva de Calibrado.
El resultado se expresa en una gráfica de la absorbancia (A) en función de la concentración (c). Si el sistema sigue la ley de Lambert-Beer se obtiene una línea recta que pasa cerca del origen; de cuya pendiente se puede obtener el coeficiente de extinción (a) (Ecuación 1.3).
Capítulo III: Metodología
79
Es posible determinar gráficamente la concentración de una muestra desconocida (cx) midiendo la absorbancia de la muestra (Ax) e interpolando en la curva de calibrado.
Normalmente la concentración se estima, a partir de la ecuación de la curva de calibrado. 𝐴 = 𝑎. 𝑙. 𝑐 + Ao
Ecuación 1.3
Donde, A es la variable dependiente (y), la pendiente es igual a (a l), c es la variable controlada (x) y Ao es el intercepto. Las unidades del coeficiente de extinción dependen de las unidades de concentración y de longitud del paso de luz. Generalmente la unidad de longitud es el centímetro y la longitud del paso de luz es 1,0 cm. Si las unidades de concentración son moles L-1 o milimoles L-1, se hace referencia al coeficiente de extinción molar (ε) o milimolar, respectivamente (Ecuación 1.4). Si la concentración está expresada en g/100 mL (% peso / volumen) se obtiene el coeficiente de extinción específico (E1%). 𝐴 = 𝑎. 𝑙. 𝑐 + Ao
Ecuación
1.4
Cuando la concentración de la sustancia y la longitud del paso de la luz se hacen iguales a la unidad, la absorbancia corresponde al coeficiente de extinción. Si se midiera la absorbancia de una solución 1,0 M de una sustancia colocada en una celda de 1,0 cm se obtendría el Capítulo III: Metodología
80
coeficiente de extinción molar (). Si la concentración fuera 1,0 g/100 mL se obtendría el coeficiente de extinción específico (E1%). Estos coeficientes son una propiedad específica de las partículas absorbentes y su valor es referido a un determinado solvente y a una determinada longitud de onda.
Cuando se conoce por bibliografía el coeficiente de extinción de un compuesto ((E1%), o éste es estimado experimentalmente, midiendo la absorbancia (AX) de una muestra del compuesto de concentración desconocida (cX) se puede calcular su concentración (ecuación 1.5).
cx
AX Ao
l
Ecuación 1.5
En esta forma se obtiene la concentración (cf) de la muestra problema en la cubeta, para obtener la concentración original (ci) se debe considerar las diluciones correspondientes al ensayo usado para cuantificar (Ecuación 1,6).
vi * ci v f * c f
Ecuación 1.6
Fórmula del Estándar.
La concentración desconocida puede determinarse sobre la base de un sólo estándar, de acuerdo a la siguiente ecuación:
Capítulo III: Metodología
81
v AS cmp i vf
mp
v AMP C S i vf
s
Ecuación 1.7
As y Amp son las absorbancias del estándar y muestra problema, respectivamente.
vi
corresponde al volumen de la solución estándar o de la muestra
problema ocupado en el ensayo para cuantificar.
vf
corresponde al volumen final del ensayo ocupado para cuantificar.
cs y cmp
corresponden a las concentraciones de las soluciones
estándar y muestra problema respectivamente. Ambas concentraciones se refieren a las originales sin la dilución propia del ensayo ocupado para cuantificar.
Unidades. Absorbancia (A): Adimensional (sin unidades) Longitud (l): cm Concentración (c): (mol, milimol, gr/100ml) Coeficiente de extinción (a):
molar () M-1 cm-1 L moles-1 cm-1 mL milimoles-1 cm-1 Capítulo III: Metodología
82
milimolar () mM-1 cm-1 L mmoles-1 cm-1 mL moles-1 cm-1
Específico (E1%) dLg-1 cm -1 (g/100mL) –1 cm-1
Capítulo III: Metodología
83
CAPITULO III
3. Materiales y Métodos
3.1 Ubicación de la Investigación
El presente estudio de investigación se realizó en el Laboratorio de Cromatografía del Instituto de Ciencias Químicas y Ambientales de la Escuela Superior Politécnica del Litoral, ubicado en el km 30.5 vía perimetral, Campus Gustavo Galindo en Guayaquil, Ecuador.
3.1.1
Localización del lugar donde se encuentra el cultivo de cochinilla.
Provincia:
Península de Santa Elena
Comuna: Cerezal de Bellavista Parroquia: Colonche Sector: Las vías de acceso corresponden a una carretera de segundo orden; para llegar a la finca se debe recorrer una distancia de14 Km desde el cruce de palmar y a 45km partiendo de la cabecera cantonal. Tabla #12. Localización del cultivo de cochinilla. Fuente propia.
Capítulo III: Metodología
84
3.1.2
Situación geográfica y climática 2º13'36.14"S Coordenadas geográficas: 80º51'29.94"O Elevación:
45 m
Temperatura media anual:
22.9ºC
Temperatura máxima
28.3ºC
anual: Temperatura mínima
21.2ºC
anual: Precipitación anual media: Humedad relativa:
76 mm 82%
Tabla #13. Situación geográfica y climática. Fuente: INAMHI (2010). Elaboración Propia.
3.1.3
Recursos Institucionales Para la elaboración de nuestro trabajo se recopiló información en: INSTITUCIONES BIBLIOTECARIAS -
Biblioteca Facultad Ingeniería Química, Universidad Estatal de Guayaquil.
-
Biblioteca Facultad de Ingeniería en Alimentos, Universidad Técnica de Ambato.
-
Biblioteca Central Ingenierías, Escuela Politécnica del Litoral.
Capítulo IV: Resultados y Discusión
85
-
Biblioteca Facultad Ingeniería Química, Universidad Politécnica Nacional del Ecuador.
-
Biblioteca del Banco Central.
-
Instituto Nacional de Meteorología en Hidrología
-
Instituto Ecuatoriano de Normalización.
-
Sitios web (Internet).
Tabla #14. Instituciones Bibliotecarias. Elaboración propia.
3.2 Material Experimental
3.2.1
Materia Prima
La materia prima para el experimento es Cochinilla (Dactylopius coccus), procedente de la comuna Cerezal de Bellavista, Provincia de Santa Elena.
3.2.2
Patrón certificado Carminic acid.
3.2.3
Sustancia Agua destilada (libre de CO2).
3.2.4
Reactivos Capítulo IV: Resultados y Discusión
86
Los reactivos utilizados en el proceso fueron: Acido clorhídrico. Acido Carmínico estándar. Hidróxido de sodio.
3.2.5
Equipos e instrumentos de laboratorio. Espectrofotómetro. Balanza analítica. Embudos Estufa eléctrica. Tamiz. Matraz kitazato 1litro. Matraz con boca esmerilada 1 litro. Mangueras de caucho de ¼” de diámetro interno. Vasos de precipitación 2 litros. Vasos de precipitación 500 ml. Vasos de precipitación 100ml. Papel filtro Espátula de acero inoxidable. Papel aluminio. Fundas Plásticas negras.
3.2.6
Equipos y Material de oficina.
Capítulo IV: Resultados y Discusión
87
Computadoras (Portátil personal). Impresora. Unidades de memoria (disco de almacenamiento extraíble). Cds. Cámara fotográfica digital. Filmadora. Papel bond formato A4, para impresiones. Internet on line.
3.3 Diseño Experimental
Se aplico un diseño completamente al azar (DCA) de 3 tratamientos con 3 repeticiones en 5 niveles de concentración obteniendo 15 réplicas por cada tratamiento, y a su vez con un subtotal de 45 repeticiones con los tres tratamientos, para el final procesar 135 repeticiones por tres días de trabajo experimental.
Este diseño consiste en la asignación de los tratamientos en forma completamente aleatoria a las unidades experimentales.
Capítulo IV: Resultados y Discusión
88
Figura#22. Diseño completamente al Azar DCA, con 3 tratamientos y 45 repeticiones para los tres días de estudio experimental. Elaboración por Ritta Abril, Ammy Pazmiño (2010).
3.3.1
Delineamiento Experimental Tipo de diseño:
DCA
Número de tratamientos:
3
Número de repeticiones en cada día:
45
Número de días del experimento:
3
Tabla#15. Delineamiento Experimental. Elaboración: Ritta Abril y Ammy Pazmiño (2010).
Capítulo IV: Resultados y Discusión
89
3.3.2
Factor de estudio experimental
Planteamiento del experimento:
Determinación del % de acido carmínico en la cochinilla para seleccionar la mejor metodología.
Factor de estudio:
Porcentaje de acido carmínico.
Tratamientos:
Métodos A, B y C. Selección de la mejor metodología
Variable de respuesta:
para la determinación del % del acido carmínico.
Repeticiones:
45 repeticiones por tres días dando un total de 135 replicas.
Tabla#16. Factor de estudio experimental. Elaboración: Ritta Abril y Ammy Pazmiño (2010).
3.3.3
Estructura del diseño experimental Factor en estudio Diseño experimental completamente al azar (DCA): 1 solo factor con diferentes tratamientos.
Tabla#17. Estructura del Diseño Experimental completamente al azar con 3 tratamientos y 45 repeticiones para 3 días de estudio. Factor
Tratamientos
Repeticiones por niveles Niveles Concentración
# de repeticiones Repetición 1
Porcentaje de ácido carmínico
A1 (10%)
Repetición 2
Método A Repetición 3 Repetición 1
A2 (15%) Repetición 2
Capítulo IV: Resultados y Discusión
90
Repetición 3 Repetición 1
A3 (20%)
Repetición 2 Repetición 3 Repetición 1
A4 (25%)
Repetición 2 Repetición 3 Repetición 1
A5 (30%)
Repetición 2 Repetición 3
Niveles Concentración
# de repeticiones Repetición 1
B1 (10%)
Repetición 2 Repetición 3 Repetición 1
B2 (15%)
Repetición 2 Repetición 3 Repetición 1
Método B B3 (20%)
Repetición 2 Repetición 3 Repetición 1
B4 (25%)
Repetición 2 Repetición 3 Repetición 1
B5 (30%)
Repetición 2 Repetición 3
Capítulo IV: Resultados y Discusión
91
Niveles Concentración
# de repeticiones Repetición 1
C1 (10%)
Repetición 2 Repetición 3 Repetición 1
C2 (15%)
Repetición 2 Repetición 3 Repetición 1
Método C C3 (20%)
Repetición 2 Repetición 3 Repetición 1
C4 (25%)
Repetición 2 Repetición 3 Repetición 1
C5 (30%)
Repetición 2 Repetición 3
Elaboración: Ritta Abril y Ammy Pazmiño (2010).
3.3.4
Confirmación del método para la determinación del porcentaje de acido carmínico. Podríamos decir que con las determinaciones que se aplico se obtiene una confirmación sistemática de que un método de análisis es funcional a las condiciones del laboratorio y sensibilidades requeridas, para este caso se llevan a cabo varios protocolos que incluyen repetibilidad, reproducibilidad y linealidad.
Capítulo IV: Resultados y Discusión
92
3.3.4.1 Repetibilidad y Reproducibilidad Se trabajó tanto con el patrón como con muestras en replicas de n=3. Para repetibilidad se trabajó en un mismo día y para reproducibilidad se trabajó en diferentes días.
3.3.4.2 Linealidad Es el trabajo con patrones. El patrón utilizado es un patrón certificado de marca SIGMA-ALDRICH. Se prepararon soluciones madre de 100mg de sustancia patrón y disueltos en 1000ml de agua libre de CO2 con 30ml concentración en acido clorhídrico y 5ml concentración en hidróxido de sodio. Luego se prepararon disoluciones individuales de un rango de 10,15, 20, 25 y 30 ml hasta un enrace de 50ml. Haciendo 3 replicas por nivel obteniendo así las lecturas del espectrofotómetro y con esos datos se construyo las curvas de calibración. Las curvas de calibración permiten evaluar la linealidad de la respuesta del equipo estableciendo el rango de trabajo o en otras palabras obteniendo la ecuación de la curva y así encontrar el porcentaje del acido carmínico en la muestra (cochinilla). Se acepta índices de linealidad (R2) por encima de 0.98.
3.3.5
Análisis del diseño experimental Para evaluar los resultados de los tratamientos para la determinación del porcentaje de acido carmínico en la cochinilla se aplico el modelo matemático estadístico llamado Análisis de varianza o razón F.
3.3.5.1 Modelo Lógico
Capítulo IV: Resultados y Discusión
93
Originalmente, se estudió como la distribución de muestreo de la razón de dos variables aleatorias independientes como distribuciones ji cuadrada.
Se emplea para probar si dos muestras provienen de
poblaciones que poseen varianzas iguales. Es útil para determinar si una población normal tiene una mayor variación que la otra y también se aplica cuando se trata de comparar simultáneamente varias medidas poblacionales. La comparación simultánea de varias medidas poblacionales se conoce como Análisis de Varianza (ANOVA). En ambas situaciones, las poblaciones deben ser normales y los datos tener al menos la escala de intervalos. Todo esto se proceso con un software estadístico.
3.3.5.2 Planteamiento de hipótesis
3.3.5.3 Nivel de significación y regla de decisión 3.3.5.3.1 Nivel de significación
Capítulo IV: Resultados y Discusión
94
Al nivel de significación de 0.05 y a (2) grados de libertad (gl) el valor de Chi cuadrado tabular es 5.99
3.3.5.3.2 Regla de decisión: Se acepta la hipótesis nula si el valor de F a calcularse es igual o menor a 5.99, caso contrario se rechaza y se acepta la hipótesis alterna.
3.3.5.4 Estimador Estadístico: Modelo estadístico asociado al diseño: Ho: 1 2 t H1: al menos un efecto de un tratamiento es diferente de los demás. Fuentes de Variación (F.V.)
Grados de Libertad (G.L.)
Suma de Cuadrados (S.C.)
Cuadrados Medios (C.M.)
F0
t-1
ni Yi. Y ..
S .C .TRAT . t 1
C.M .TRAT C.M .ERROR
Tratamientos
t
2
i 1
Error
t
ni t i 1
Y t
ni
i 1 j 1
ij
2
Yi.
S .C.ERROR t
ni t
2
i 1
Total
t
ni 1 i 1
2
Yij Y.. t
ni
i 1 j 1
3.3.5.5 Decisión final
Por tanto se selecciona el mejor tratamiento si:
Capítulo IV: Resultados y Discusión
95
3.4 Trabajo Experimental
3.4.1
Determinación del porcentaje de acido carmínico mediante técnicas de espectrofotométricas.
Gráfico#23. Determinación del % de acido carmínico
Para realizar la determinación del ácido carmínico en esta etapa se utilizó la técnica de espectrofotometría UV-VIS, la cual se fundamenta en la medición de la transmitancia o absorbancia de una sustancia, en función de la longitud de onda de la radiación electromagnética. La cantidad de energía absorbida es la diferencia entre la radiación incidente (Io) y la transmitida (I), que se expresa normalmente como transmitancia o absorbancia.
De acuerdo a la ley de Beer, se establece que la absorbancia es proporcional al número de moléculas absorbentes por las que pasa la luz, de tal modo que: 𝐴=𝑒∗𝑏∗𝑐 Donde: e = Coeficiente de extinción molar, este es característico de una sustancia en condiciones definidas de longitud de onda, solvente y temperatura, cuyo camino óptico es de 1 cm y cuya concentración es del 1 %. Capítulo IV: Resultados y Discusión
96
b = Paso óptico o espesor de la celda, expresado en cm. c = concentración de la especie absorbente. La unidad que se usa para describir las longitudes de onda es el nanómetro
(nm=
10-7,
cm).
El
espectro
visible
se
extiende
aproximadamente desde 400 nm (violeta) hasta 750 nm (rojo), mientras que el de ultravioleta abarca el intervalo 100-400 nm.
3.5.2.1 Método A – Medio ácido con hidrólisis (Mexicana Official NOM119-SSA1, 1994)
La muestra de rojo carmín se hidroliza con HCl para liberar todo el ácido carmínico y su absorbancia a una longitud de onda de 494 nm.
Preparación del patrón para la curva de calibración:
Pesar exactamente 0,10 g de sustancia patrón en un vaso de precipitados de 250 ml, adicionar 30 ml de HCl 2N y calentar a ebullición en baño maría durante 3-4 minutos, vaciar cuantitativamente esta mezcla en un matraz aforado de 1 litro y llevar al volumen con agua destilada. De esta dilución se hace varias diluciones a concentraciones de 10, 15, 20, 25 y 30 ml que se enraza con HCl 2N hasta 50 ml, y respectivamente hacemos las lecturas a 494 nm en el espectrofotómetro para cada nivel de concentración con estos datos elaboramos la curva de calibración para obtener la ecuación de la recta y así encontrar el porcentaje de acido carmínico de la muestra. Sustancias Blanco: Se utiliza HCl 2N.
Capítulo IV: Resultados y Discusión
97
Preparación de muestra: Pesar exactamente 0,10 g de muestra en un vaso de precipitados de 250 ml, adicionar 30 ml de HCl 2N y calentar a ebullición en baño maría durante 3-4 minutos, vaciar cuantitativamente esta mezcla en un matraz aforado de 1 litro y llevar al volumen con agua destilada.
Cuantificación:
Se
determina
la
absorbancia
utilizando
un
espectrofotómetro marca Spectronic 20 GENESYS, el cual se encera con el blanco (HCl) y luego se hacen las lecturas del patrón y de la muestra a 494 nm. Utilizando la curva de calibración determinamos el porcentaje del acido carmínico en la cochinilla.
3.5.2.2 Método B – Medio Alcalino (Loja, 2000)
Preparación del patrón para la curva de calibración:
Se pesa 100 mg aproximadamente de sustancia patrón se añade 5ml de NaOH a 0.1M, agitar hasta una disolución perfecta y añadir agua destilada hasta 1 litro. De esta dilución se hace varias disoluciones a concentraciones de 10, 15, 20, 25 y 30 ml que se enraza con agua destilada hasta 50 ml, y respectivamente hacemos las lecturas a 517 nm en el espectrofotómetro para cada nivel de concentración con estos datos elaboramos la curva de calibración para obtener la ecuación de la recta y así encontrar el porcentaje de acido carmínico de la muestra. Sustancias Blanco: Se utiliza NaOH 0.1M
Capítulo IV: Resultados y Discusión
98
Preparación de muestra: Se pesa 100 mg aproximadamente de muestra se añade 5ml de NaOH a 0.1M, agitar hasta una disolución perfecta y añadir agua destilada hasta 1 litro. Cuantificación:
Se
determina
la
absorbancia
utilizando
un
espectrofotómetro marca Spectronic 20 GENESYS, el cual se encera con el blanco (NaOH 0.1M) y luego se hacen las lecturas del patrón y de la muestra a 517nm.
Utilizando la curva de calibración determinamos el porcentaje del acido carmínico en la cochinilla.
3.5.2.3 Método C – Medio ácido sin hidrólisis (ESPOL, 2006)
Preparación del patrón para la curva de calibración:
Se pesa 0,1 g aproximadamente de sustancia patrón, se enrasa con HCl 0.02N hasta 1000 ml. De esta dilución se hace varias disoluciones a concentraciones de 10, 15, 20, 25 y 30 ml que se enraza con HCl 0.02N hasta 50 ml, y respectivamente hacemos las lecturas a 494 nm en el espectrofotómetro para cada nivel de concentración con estos datos elaboramos la curva de calibración para obtener la ecuación de la recta y así encontrar el porcentaje de acido carmínico de la muestra.
Sustancias Blanco: Se utiliza el HCl 0.02 N Preparación de muestra: Se pesa 0,1 g aproximadamente de muestra y se enrasa a 1000ml con HCl 0.02N. Capítulo IV: Resultados y Discusión
99
Cuantificación:
Se
determina
la
absorbancia
utilizando
un
espectrofotómetro marca Spectronic 20 GENESYS, el cual se encera con el blanco (HCl 0.02N) y luego se hacen las lecturas del patrón y de la muestra.
Utilizando la curva de calibración determinamos el porcentaje del acido carmínico en la cochinilla.
Capítulo IV: Resultados y Discusión
100
CAPITULO IV
4. Resultados y Discusión
4.1 Determinación del Porcentaje del Acido Carmínico Para poder determinar el porcentaje de acido carmínico en la cochinilla se aplico tres tratamientos o metodologías diferentes con fundamentos espectrofotométricos.
La metodología de análisis químico utilizada en cada tratamiento para la determinación del porcentaje de acido carmínico fue aplicada con un estándar de pureza 94% y con un diseño de muestreo el cual se trabajo en laboratorio donde se obtuvo resultados que fueron evaluados estadísticamente.
4.1.1 Resultados experimentales obtenidos en el primer día de trabajo. 4.1.1.1 Tratamiento A (Norma oficial Mexicana NOM-119-SSA1-1994 including natural organic). Tabla#18. Datos para elaborar la curva de calibración
Lectura (absorbancia) N° repeticiones Tratamiento A
mg/ml
Nivel de concentración ml/0,1mg/ml (%) 10
15
20
25
30
L1
0,311 0,452
0,589
0,720
0,849
L2
0,326 0,453
0,588
0,719
0,848
L3
0,312 0,452
0,587
0,719
0,850
0,02
0,04
0,05
0,06
0,03
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Con cada lectura de absorbancia preparado con el estándar se construyo una curva de calibración obteniendo así 3 gráficas de curvas de calibración. De estas 3 curvas se obtiene la ecuación de la recta: , ecuación que nos permite conocer el porcentaje de acido carmínico de la muestra de investigación. Capítulo IV: Resultados y Discusión
101
Gráfico#24. Curva de calibración - AL1 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Gráfico#25. Curva de calibración – AL2 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Capítulo IV: Resultados y Discusión
102
Gráfico#26. Curva de calibración – AL3 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Tabla#19. % de Acido Carmínico Lecturas (absorvancia) N° repeticiones Lm 1 Lm 2 Lm 3
Pesos de las muestras (gramos) Pa Pb Pc 0,1001 0,1033 0,1000 0,316 0,316 0,319 0,315 0,317 0,317 0,311 0,318 0,319
L Promedio
0,314
0,317
0,318
%Ac. Carm. AL1
18,68
18,31
19,01
%Ac. Carm. AL2
18,01
17,66
18,34
%Ac. Carm. AL3
18,68
18,31
19,01
Promedio % Ac. Carmínico
18,46
18,09
18,78
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Para calcular el porcentaje de acido carmínico en la muestra de acido carmínico se utilizo la ecuación de la recta que nos da la curva de calibrado y así obtenemos 18,68% de acido carmínico y los demás valores que se encuentran en la tabla. A continuación se detalla los pasos para obtener el % de acido carmínico en cada muestra, partiendo de la ecuación de la recta:
Capítulo IV: Resultados y Discusión
103
Reemplazando valores en ecuación
tenemos:
De esta forma se determina el porcentaje de acido carmínico en cada muestra utilizando cada curva con su respectiva ecuación.
4.1.1.2
Tratamiento B (Ruiz, 2000). Tabla#20. Datos para elaborar la curva de calibración
Capítulo IV: Resultados y Discusión
104
Lectura (absorbancia) N° repeticiones Tratamiento B
mg/ml
Nivel de concentración ml/0,1mg/ml (%) 10
15
20
25
30
L1
0,321 0,469
0,597
0,736
0,871
L2
0,323 0,468
0,598
0,738
0,871
L3
0,321 0,468
0,599
0,739
0,872
0,02
0,04
0,05
0,06
0,03
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Con cada lectura de absorbancia preparado con el estándar se construyo una curva de calibración obteniendo así 3 gráficas de curvas de calibración. De estas 3 curvas se obtiene la ecuación de la recta: , ecuación que nos permite conocer el porcentaje de acido carmínico de la muestra de investigación.
Gráfico#27. Curva de calibración - BL1 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Capítulo IV: Resultados y Discusión
105
Gráfico#28. Curva de calibración – BL2 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Gráfico#28. Curva de calibración – BL3 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 20
Capítulo IV: Resultados y Discusión
106
Tabla#21. % de Acido Carmínico Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Lecturas (absorvancia) N° repeticiones Lm 1 Lm 2 Lm 3
0,213 0,213
0,215 0,215
0,242 0,242
L Promedio
0,212
0,215
0,242
%Ac. Carm. AL1
10,75
11,11
12,93
%Ac. Carm. AL2
10,68
11,03
12,86
%Ac. Carm. AL3
10,80
11,15
12,97
10,75
11,10
12,92
Promedio % Ac. Carmínico
4.1.1.3
Pesos de las muestras (gramos) Pa Pb Pc 0,1023 0,1007 0,1012 0,210 0,214 0,243
Tratamiento C (Proyecto piloto, 2006). Tabla#22. Datos para elaborar la curva de calibración
Lectura (absorbancia) N° repeticiones Tratamiento C
mg/ml
Nivel de concentración ml/0,1mg/ml (%) 10
15
20
25
30
L1
0,308 0,451
0,588
0,721
0,85
L2
0,307 0,452
0,587
0,721
0,851
L3
0,308 0,453
0,587
0,722
0,849
0,02
0,04
0,05
0,06
0,03
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Capítulo IV: Resultados y Discusión
107
Con cada lectura de absorbancia preparado con el estándar se construyo una curva de calibración obteniendo así 3 gráficas de curvas de calibración. De estas 3 curvas se obtiene la ecuación de la recta: , ecuación que nos permite conocer el porcentaje de acido carmínico de la muestra de investigación.
Gráfico#30. Curva de calibración - CL1 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Gráfico#31. Curva de calibración – CL2 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Capítulo IV: Resultados y Discusión
108
Gráfico#32. Curva de calibración – CL3 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Tabla#23. % de Acido Carmínico Lecturas (absorvancia) N° repeticiones Lm 1 Lm 2 Lm 3
Pesos de las muestras (gramos) Pa Pb Pc 0,1023 0,1007 0,1012 0,210 0,214 0,243 0,213 0,213
0,215 0,215
0,242 0,242
L Promedio
0,212
0,215
0,242
%Ac. Carm. AL1
10,75
11,11
12,93
%Ac. Carm. AL2
10,68
11,03
12,86
%Ac. Carm. AL3
10,80
11,15
12,97
Promedio % Ac. Carmínico
10,75
11,10
12,92
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Capítulo IV: Resultados y Discusión
109
4.1.2 Resultados experimentales obtenidos en el segundo día de trabajo. 4.1.2.1 Tratamiento A (Norma oficial Mexicana NOM-119-SSA1-1994 including natural organic). Tabla#24. Datos para elaborar la curva de calibración
Lectura (absorbancia) N° repeticiones Tratamiento A
mg/ml
Nivel de concentración ml/0,1mg/ml (%) 10
15
20
25
30
L1
0,321 0,455
0,589
0,722
0,849
L2
0,319 0,454
0,589
0,723
0,849
L3
0,321 0,453
0,588
0,719
0,848
0,02
0,04
0,05
0,06
0,03
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Con cada lectura de absorbancia preparado con el estándar se construyo una curva de calibración obteniendo así 3 gráficas de curvas de calibración. De estas 3 curvas se obtiene la ecuación de la recta: , ecuación que nos permite conocer el porcentaje de acido carmínico de la muestra de investigación.
Gráfico#33. Curva de calibración - AL1 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Capítulo IV: Resultados y Discusión
110
Gráfico#34. Curva de calibración – AL2 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Gráfico#35. Curva de calibración – AL3 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Tabla#25. % de Acido Carmínico Lecturas (absorvancia) N° repeticiones Lm 1 Lm 2 Lm 3
Pesos de las muestras (gramos) Pa Pb Pc 0,1002 0,1009 0,1008 0,323 0,325 0,326 0,329 0,322 0,325 0,329 0,322 0,325
L Promedio
0,327
0,323
0,325
%Ac. Carm. AL1
19,07
18,66
18,84
%Ac. Carm. AL2
19,19
18,77
18,95
%Ac. Carm. AL3
19,13
18,72
18,90
Promedio % Ac. Carmínico
19,13
18,72
18,90
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
4.1.2.2 Tratamiento B (Ruiz, 2000). Capítulo IV: Resultados y Discusión
111
Tabla#26. Datos para elaborar la curva de calibración
Lectura (absorbancia) N° repeticiones Tratamiento B
mg/ml
Nivel de concentración ml/0,1mg/ml (%) 10
15
20
25
30
L1
0,323 0,464
0,599
0,738
0,871
L2
0,323 0,464
0,600
0,737
0,871
L3
0,322 0,465
0,600
0,738
0,873
0,02
0,04
0,05
0,06
0,03
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Con cada lectura de absorbancia preparado con el estándar se construyo una curva de calibración obteniendo así 3 gráficas de curvas de calibración. De estas 3 curvas se obtiene la ecuación de la recta: , ecuación que nos permite conocer el porcentaje de acido carmínico de la muestra de investigación.
Gráfico#36. Curva de calibración - BL1 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Gráfico#37. Curva de calibración – BL2 vs mg/ml
Capítulo IV: Resultados y Discusión
112
Gráfico#38. Curva de calibración – BL3 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Capítulo IV: Resultados y Discusión
113
Tabla#27. % de Acido Carmínico Lecturas (absorvancia) N° repeticiones Lm 1 Lm 2 Lm 3
Pesos de las muestras (gramos) Pa Pb Pc 0,1023 0,1007 0,1012 0,210 0,214 0,243 0,213 0,215 0,242 0,213 0,215 0,242
L Promedio
0,212
0,215
0,242
%Ac. Carm. AL1
10,80
11,15
12,97
%Ac. Carm. AL2
10,78
11,13
12,95
%Ac. Carm. AL3
10,85
11,21
13,02
Promedio % Ac. Carmínico
10,81
11,16
12,98
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
4.1.2.3 Tratamiento C (Proyecto piloto, 2006).
Tabla#28.Datos para elaborar la curva de calibración
Lectura (absorbancia) N° repeticiones Tratamiento C
Nivel de concentración ml/0,1mg/ml (%) 10
15
20
25
30
L1
0,312 0,452
0,591
0,727
0,861
L2
0,313 0,451
0,592
0,727
0,862
L3
0,312 0,451
0,592
0,729
0,862
Capítulo V: Conclusiones y Resultados
96
mg/ml
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
Con cada lectura de absorbancia preparado con el estándar se construyo una curva de calibración obteniendo así 3 gráficas de curvas de calibración. De estas 3 curvas se obtiene la ecuación de la recta: , ecuación que nos permite conocer el porcentaje de acido carmínico de la muestra de investigación.
Gráfico#39. Curva de calibración - CL1 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Capítulo V: Conclusiones y Resultados
97
Gráfico#40. Curva de calibración – CL2 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Gráfico#41. Curva de calibración – CL3 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Tabla#29. % de Acido Carmínico Lecturas (absorvancia) N° repeticiones
Pa
Pesos de las muestras (gramos) Pb Pc
Lm 1 Lm 2 Lm 3
0,1019 0,271 0,269 0,271
0,1005 0,261 0,269 0,263
0,1016 0,28 0,278 0,283
L Promedio
0,270
0,264
0,280
%Ac. Carm. AL1
15,52
15,32
16,24
%Ac. Carm. AL2
15,50
15,31
16,22
%Ac. Carm. AL3
15,55
15,36
16,27
Promedio % Ac. Carmínico
15,52
15,33
16,24
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
4.1.3 Resultados experimentales obtenidos en el tercer día de trabajo. 4.1.3.1 Tratamiento A (Norma oficial Mexicana NOM-119-SSA1-1994 including natural organic).
Capítulo V: Conclusiones y Resultados
98
Tabla#30. Datos para elaborar la curva de calibración
Lectura (absorbancia) N° repeticiones Tratamiento A
mg/ml
Nivel de concentración ml/0,1mg/ml (%) 10
15
20
25
30
L1
0,319 0,453
0,588
0,719
0,848
L2
0,320 0,452
0,588
0,718
0,849
L3
0,320 0,452
0,588
0,719
0,849
0,02
0,04
0,05
0,06
0,03
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Con cada lectura de absorbancia preparado con el estándar se construyo una curva de calibración obteniendo así 3 gráficas de curvas de calibración. De estas 3 curvas se obtiene la ecuación de la recta: , ecuación que nos permite conocer el porcentaje de acido carmínico de la muestra de investigación.
Gráfico#42. Curva de calibración - AL1 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Capítulo V: Conclusiones y Resultados
99
Gráfico#43. Curva de calibración – AL2 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Gráfico#44. Curva de calibración – AL3 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Capítulo V: Conclusiones y Resultados
100
Tabla#31. % de Acido Carmínico Lecturas (absorvancia) N° repeticiones Lm 1 Lm 2
Pesos de las muestras (gramos) Pa Pb Pc 0,1004 0,1001 0,1000 0,320 0,326 0,320
Lm 3
0,320 0,321
0,326 0,326
0,320 0,320
L Promedio
0,320
0,326
0,320
%Ac. Carm. AL1
18,71
19,16
18,76
%Ac. Carm. AL2
18,71
19,16
18,76
%Ac. Carm. AL3
18,71
19,16
18,76
Promedio % Ac. Carmínico
18,71
19,16
18,76
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
4.1.3.2 Tratamiento B (Ruiz, 2000). Tabla#32. Datos para elaborar la curva de calibración
Lectura (absorbancia) N° repeticiones Tratamiento B
mg/ml
Nivel de concentración ml/0,1mg/ml (%) 10
15
20
25
30
L1
0,322 0,463
0,599
0,739
0,872
L2
0,323 0,464
0,600
0,737
0,871
L3
0,322 0,465
0,600
0,738
0,873
0,02
0,04
0,05
0,06
0,03
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Capítulo V: Conclusiones y Resultados
101
Con cada lectura de absorbancia preparado con el estándar se construyo una curva de calibración obteniendo así 3 gráficas de curvas de calibración. De estas 3 curvas se obtiene la ecuación de la recta: , ecuación que nos permite conocer el porcentaje de acido carmínico de la muestra de investigación.
Gráfico#45. Curva de calibración - BL1 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Gráfico#46. Curva de calibración – BL2 vs mg/ml
Capítulo V: Conclusiones y Resultados
102
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Gráfico#47. Curva de calibración – BL3 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Tabla#33. % de Acido Carmínico Lecturas (absorvancia) N° repeticiones Lm 1 Lm 2 Lm 3
Pesos de las muestras (gramos) Pa Pb Pc 0,1007 0,1000 0,1003 0,249 0,247 0,242 0,248 0,248 0,243 0,248 0,249 0,243
L Promedio
0,248
0,248
0,243
%Ac. Carm. AL1
13,55
13,62
13,22
%Ac. Carm. AL2
13,43
13,50
13,09
%Ac. Carm. AL3
13,49
13,56
13,16
Promedio % Ac. Carmínico
13,49
13,56
13,16
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Capítulo V: Conclusiones y Resultados
103
4.1.3.3 Tratamiento C (Proyecto piloto, 2006). Tabla#34. Datos para elaborar la curva de calibración
Lectura (absorbancia) N° repeticiones Tratamiento C
mg/ml
Nivel de concentración ml/0,1mg/ml (%) 10
15
20
25
30
L1
0,310 0,449
0,589
0,722
0,859
L2
0,311 0,449
0,589
0,723
0,859
L3
0,311 0,450
0,590
0,723
0,859
0,02
0,04
0,05
0,06
0,03
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Con cada lectura de absorbancia preparado con el estándar se construyo una curva de calibración obteniendo así 3 gráficas de curvas de calibración. De estas 3 curvas se obtiene la ecuación de la recta: , ecuación que nos permite conocer el porcentaje de acido carmínico de la muestra de investigación.
Gráfico#48. Curva de calibración - CL1 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Capítulo V: Conclusiones y Resultados
104
Gráfico#49. Curva de calibración – CL2 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Gráfico#50. Curva de calibración – CL3 vs mg/ml Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Capítulo V: Conclusiones y Resultados
105
Tabla#35. % de Acido Carmínico Lecturas (absorvancia) N° repeticiones Lm 1 Lm 2 Lm 3
Pesos de las muestras (gramos) Pa Pb Pc 0,1008 0,1004 0,1001 0,271 0,262 0,263 0,272 0,263 0,264 0,272 0,262 0,264
L Promedio
0,272
0,262
0,264
%Ac. Carm. AL1
15,93
15,36
15,50
%Ac. Carm. AL2
15,89
15,32
15,45
%Ac. Carm. AL3
15,85
15,27
15,41
Promedio % Ac. Carmínico
15,89
15,32
15,45
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
4.1.4 Linealidad y curvas de calibración. Para estimar el coeficiente de linealidad o coeficiente de determinación de la respuesta espectrofotometría se estudiaron diferentes intervalos de concentración, incluyendo como mínimo 5 puntos en la curva de calibración. Se determinaron los índices de linealidad (R2) o coeficientes de determinación para cada tratamiento. Todos estos índices estuvieron por encima de 0.98, siendo este un valor altamente aceptado, como lo indica la prueba de linealidad ((R2-0.98)/ R2 x100). De esta manera se confirma la respuesta lineal del equipo para cada uno de los tratamientos. Además se ilustran las curvas de calibración obtenida para cada tratamiento con sus respectivas ecuaciones, que se utilizó en la cuantificación del porcentaje de acido carmínico. 4.1.5 Repetibilidad y Reproducibilidad.
Estas características se obtienen de repeticiones de lecturas realizadas el mismo día (Repetibilidad) y en diferentes días (Reproducibilidad).
Capítulo V: Conclusiones y Resultados
106
Para evaluar Repetibilidad se trabajaron 3 muestras de cochinilla de 0,1gramo aproximadamente, estas fueron trabajadas el mismo día. Para evaluar reproducibilidad se trabajó con soluciones de patrones en 3 diferentes días, la concentración evaluada fue de 50ml de solución preparada. 4.2 Análisis de la varianza (ANOVA) para tres tratamientos con un factor Tabla#36. Resultados obtenidos del acido carmínico en los tratamientos expresados en porcentajes
Tratamiento A
Tratamiento B
Tratamiento C
1
18.46
10.75
15.59
2
18.09
11.10
15.60
3
18.78
12.92
16.11
4
19.13
10.81
15.52
5
18.72
11.16
15.33
6
18.90
12.98
16.25
7
18.71
13.49
15.89
8
19.16
13.56
15.32
9
18.76
13.16
15.45
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Tabla#38. Análisis estadístico Tratamiento A
Tratamiento B
Tratamiento C
TOTAL
9
9
9
27
Yi. (sumas)
168.71
109.93
141.06
419.7
Yi. (medias)
18.7456
12.2144
15.6733
15.5444
3163.4207
1354.6203
2211.779
6729.82
ni
Yi.2 ni (sumas cuadrados)
Capítulo V: Conclusiones y Resultados
107
ni
Yij2 j 1
0.858
11.8864
0.8986
205.8167
0.1073
1.4858
0.1123
7.916
0.3275
1.2189
0.3351
2.8135
(SS)
ni
2 2 Yi. Y ij n j 1 - i (cuasi-Varianza) 2 S i (cuasi-desviación típica)
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Tabla#38. Análisis de Varianza de los porcentajes de acido carmínico. Fuente de Variación
Suma de cuadrados
Grados de libertad
Cuadrado medio
F
Entre tratamientos
192.1736
2
96.087
169.03
Intro tratamientos
13.643
24
0.568
Total
205.8167
26
Elaborado por Abril y Pazmiño, 2010.
Para determinar la significación de las diferencias en los resultados, se realizó la prueba de la razón de varianza, F:
En la tabla Análisis de Varianza de los porcentajes de acido carmínico de distribución de F, con f1=2 y f2=24 grados de libertad, se tiene F0.05=5.99. Como F0.05=5.99 es menor a FCalculado, podemos afirmar que hay diferencias significativas entre los porcentajes de acido carmínico con los distintos tratamientos, siendo el tratamiento A el más eficiente.
Capítulo V: Conclusiones y Resultados
108
CAPITULO V
5. Conclusiones y Recomendaciones
5.1 Conclusiones
El tratamiento A que se basa en la Norma Mexica, consiste en utilizar un ácido más hidrólisis, fue el método más eficaz para extraer el mayor porcentaje de ácido carmínico de la cochinilla seca, ya que los valores obtenidos no representan diferencias significativas.
Para evaluar la hipótesis del estudio se utiliza un diseño experimental completamente al azar, con un solo factor de investigación.
Capítulo V: Conclusiones y Resultados
109
El análisis de varianza (ANOVA) de un factor sirve para comparar varios grupos en una variable cuantitativa, es decir permite obtener información sobre el resultado de esta comparación determinando el tratamiento más eficaz.
Seleccionando el tratamiento A como la mejor metodología que determina el porcentaje de acido carmínico en la cochinilla, se obtuvo un valor promedio del 18.75% de acido carmínico, valor que se encuentra en los parámetros de la FDA mencionados anteriormente.
99
5.2 Recomendaciones
Realizar estudios para la determinación del porcentaje de ácido carmínico en la cochinilla utilizando otros métodos analíticos como por cromatografía HPLC.
Promover la industrialización de la cochinilla dentro del país para exportar éste producto dándole un valor agregado.
Diseñar una planta de procesamiento para producir carmín de cochinilla, a escala industrial.
Al trabajar con técnicas objetivas (como resultados instrumentales) y subjetivas se debe de examinar conjuntamente ambos resultados para llegar a una correcta interpretación de los mismos.
100
BIBLIOGRAFIA
Información hemerotécnica: 1.
2.
3.
ALCABES. Estudio de Factibilidad de Instalación de una planta de industrialización de la cochinilla para la obtención del carmín. Tesis para optar el Título de Ingeniero Químico. Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga. Ayacucho, Perú 1970. 105 págs. ASOCIACION NACIONAL DE COCHINILLA. 1990. Documento preliminar del Perfil “Carmín de Cochinilla”. Asociación Nacional de Cochinilla, Lima. 35 pp. BOZIMOWSK D., ARTISS J.D. AND ZAK B. Spectrophotometric comparison of several reactions used for cerebrospinal fluid protein determinations. Microchemical Journal 1983. 23, 285-293 pp.
4.
CASSANO C., M del C. Proyecto de una Planta Industrial para la Obtención del Carmín de Cochinilla. Tesis para optar el Título de Ingeniero Químico. Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Lima 1962. 103pp.
5.
CAZORLA T. A. Informe sobre los estudios realizados por The Brithish Industrial Research Association acerca de los probables efectos tóxicos del carmín de cochinilla, para el comité administrador. 22111. Lima, enero 1982.
101
6.
ENCICLOPEDIA SALVAT DE LA CIENCIA Y TEGNOLOGIA. Tomo X. Ed. Salvat. Barcelona 1964. 563 págs.
7.
ENCICLOPEDIA UNIVERSAL ILUSTRADA. Tomo XI. Edit. Espasa – Calpe S.A. Madrid 1968. 1523 págs.
8.
ESPOL. Adaptación tecnológica para el manejo del complejo productivo Tuna–Cochinilla - Península de Santa Elena – Guayas 2003.
9.
FAO y OMS. Normas de identidad y de pureza para los aditivos alimentarios. Vol. II. Colores alimentarios. Roma 1983. 143 págs.
10. FOPEX. Cochinilla – Carmín. Lima, Perú 1983. 46 págs. 11. FRAY BERNARDINO DE SAHAGÚN (1992). Historia general de las cosas de la Nueva España. Consejo Nacional para la Cultura y las Artes. Porrúa, México. 1093 págs. 12. GLOBE DEL PERU. 1991. Colorantes Naturales, Boletín Técnico. Globe del Perú-División de colorantes naturales. Lima. 13. HUNTER, R.S. The Science and thechnology of appearance measurement. The hunter associates laboratory Inc., Virginia, 1988. 42pp. 14. INDECOPI. 1995. Colorantes de uso Permitido en alimentos: Colorantes derivados de la cochinilla. Norma Técnica Peruana (ITINTEC-209.191). Perú. 15. ITINTEC. Aditivos Alimentarios. Colorantes de uso permitido en alimentos. Norma Técnica Nacional 209.134. Perú, Mayo 1983. 16. ITINTEC. Colorantes de uso permitido en alimentos. Colorantes derivados de la cochinilla. Norma Tecnica Nacional 209.191. Perú, Mayo 1982. 17. KIRK, R. y OTHMER, D. Enciclopedia de Tecnologia Quimica, Tomo V. Ed. Hispano – América. 1ra. Ed. Mexico 1962. 963 págs.
102
18. LLOYD, A.G. Extraction and Chemistry of Cochineal. Food Chemistry 5, Great Britain 1980. 91-107pp. 19. MAIER MARTA y SANTOS MARIA. Química y color en los textiles. Taller - Revista. Facultad de ciencias exactas y naturales. Universidad Buenos Aires. 1992. 33pp. 20. MARMION, D. Handbook of U.S. colorants for foods, drugs, and cosmetics. Ed. John Wiley & sons. Estados Unidos. 1979. 350pp. 21. MELOAN, S. VALENTINE, L. Y PUCHTLER, H. On the estructure of carminic acid and carmine. Histochemie 27. 1871. 22. MERK AND COMPANY INC. The Merck Index. Nineth edition. Rahway, New York. USA, 1976. 23. MORENO, D. Obtención de carmín a partir del extracto de cochinilla. Tesis para optar el Título de Ingeniero en Industrias Alimentarias. Universidad Agraria, La Molina. Lima. 1985. 74pp. 24. PARRAMÓN, JOSÉ MARÍA. El gran libro del color. Parramón ediciones SA. Barcelona, España. 1993. 84-32pp. 25. POTTER, N. La ciencia de los Alimentos. Edutex, México D.F. 1970. 750 pp. 26. PROCOE-ARCOIRIS. El cultivo de La tuna cochinilla, Universidad Técnica de Ambato. Ambato – Ecuador 2005. 35 págs. 27. RANDICH, J.A. Ensayo Tecnológico para la obtención de extracto de cochinilla en polvo. Tesis. Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias. Universidad Nacional Agraria La Molina. Lima, Perú. 1975. 163pp. 28. VARGAS, P. La Industria del carmín y su Exportación; ESAN. Lima, 1974. 70 págs. 29. VILLAVECCHIA, V. Tratado de Química Analítica Aplicada. Ed. Gili S.A. 2da. Barcelona 1964. 1012pp.
103
30. ZUNIGA, L. Proyectos Colorantes Naturales, Cochinilla – Carmin. Fondo de Promocion de Exportaciones No Tradicionales, Lima 1982. 50 pags.
Información On line:
1.
AGRODATA. Balanza Comercial Agropecuaria Ecuador. Agosto 2010 http://agrodataperu.blogspot.com/search/label/Ecuador
2.
AGRODATA. Exportación cochinilla Perú. http://agrodataperu.blogspot.com/search/label/Cochinilla%20Per%C3%B A
3.
ANÁLISIS DE LA GRANA COCHINILLA Y SUS DERIVADOS EN FUNCIÓN DE LA INDUSTRIA DE LOS COLORANTES http://taninos.tripod.com/Cochinilla.htm
4.
BASE DE DATOS: BUENAS TAREAS. http://www.buenastareas.com/ensayos/Grana-Cochinilla/783474.html
5.
COCHINILLA – CARMIN http://www.prompex.gob.pe/prompex/documents/negociosproductivos/24 %20neg_prod-cochinilla.pdf
6.
COCHINILLA DE EXPORTACIÓN http://www.peru.com/finanzas/idocs2/2005/8/25/detalledocumento_2391 87.asp
7.
ESPOL. Adaptación tecnológica para el manejo del complejo productivo Tuna – Cochinilla En la Península de Santa Elena – Guayas 2009. http://www.cdts.espol.edu.ec/Proyectos/documentos/agricolas.pdf
104
8.
EXPORTACIONES DE CARMÍN DE COCHINILLA CRECEN MÁS DE 300% EN EL PRIMER SEMESTRE http://radio.rpp.com.pe/ventanaeconomica/exportaciones-de-carmin-decochinilla-crecen-mas-de-300-en-el-primer-semestre/
9.
EXPORTACIONES DE CARMÍN DE COCHINILLA CRECIERON 368.9% http://www.pymex.pe/noticias/peru/5113-exportaciones-decarmin-de-cochinilla-crecieron-3689-.html http://agrodataperu.blogspot.com/2010/10/exportacion-cochinilla-carmin-sept2010.html 10. PARTIDAS ARANCELARIAS http://www.todocomercioexterior.com.ec/pv_principal1.asp?pid=7&parti da=0511991000 11. PRINCIPALES PRODUCTOS FORESTALES NO MADEREROS http://www.fao.org/docrep/t2354s/t2354s0z.htm
12. PROYECTO DE COOPERACIÓN UE – PERÚ EN MATERIA DE ASISTENCIA TÉCNICA RELATIVA AL COMERCIO http://www.mincetur.gob.pe/Comercio/ueperu/licitacion/pdfs/Informes/1. pdf 13. TRATAMIENTO ESTADISTICO DE RESULTADOS. 2010. http://www.inti.gov.ar/interlaboratorios/descargas/estadistico.pdf
105
ANEXOS
Cochinilla viva, Santa Elena.
Matado de la cochinilla
Recolección de la cochinilla
Tamizado de la cochinilla
106
Pesado de la cochinilla
Dilución de cochinilla molida con agua
Preparación de las muestras para la determinación del porcentaje de ácido carmínico
107
Preparación de las muestras para la determinación del porcentaje de ácido carmínico
Preparación de las muestras para la determinación del porcentaje de ácido carmínico
Preparación de las muestras para la determinación del porcentaje de ácido carmínico
108
Preparación de las muestras para la determinación del porcentaje de ácido carmínico
Preparación de las muestras para la determinación del porcentaje de ácido carmínico
Preparación de las muestras para la determinación del porcentaje de ácido carmínico
109
Preparación de las muestras para la determinación del porcentaje de ácido carmínico
Preparación de las muestras para la determinación del porcentaje de ácido carmínico
Preparación de las muestras para la determinación del porcentaje de ácido carmínico
110