EFECTO DE TRATAMIENTOS ENZIMATICO, MICROONDAS Y ULTRASONIDO EN LA EXTRACCION DE GRASA DE SEMILLA DE MANGO

(Mangifera Indica L.)

LIZZA MARIA RODRIGUEZ BELTRAN

Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero Agroindustrial

Director ANGÉLICA PIEDAD SANDOVAL ALDANA

PhD. Ingeniería de Alimentos

Codirector JORGE ALBERTO VALENCIA MONTOYA

MSc. Biología Molecular y Biotecnología

UNIVERSI DAD DEL TOLIMA FACULTAO DE INGENIERIA AGRONOMI CA PROGRAMA DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL IBAGUE-TOLIMA

2014

2

DEDICATORIA

A Dios por permitirme vivir este momento de culminación y por tender siempre

su

mano en el momento adecuado.

A mis padres, Alba y Carlos, por enseñarme que los obstáculos solo se vencen con amor y dedicación. Que con sus palabras de amor y aliento en todos los momentos de mi vida han hecho que crezca cada día en mis aspectos espiritual y profesional.

A mis hermanos, Bibiana, José y Carlos, que con su cariño y alegría me han motivado a seguir creciendo como persona. Su apoyo en esta etapa han hecho que todo se desarrolle de una manera tranquila y exitosa.

3

AGRADECIMIENTOS

Mis más sinceros agradecimientos a la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria CORPOICA, por brindarme la infraestructura y los equipos para llevar acabo la ejecución de mi trabajo de grado.

Agradezco al Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación COLCIENCIAS por la financiación del proyecto “Caracterización de los Componentes Grasos Obtenidos de Almendras de Diferentes Accesiones del Banco de Germoplasma de Mango” el cual pertenecía el trabajo.

A mi directora de tesis, la Doctora Angélica Sandoval por sus múltiples enseñanzas y su apoyo incondicional en el desarrollo del trabajo.

A mi codirector de tesis, el Ingeniero Jorge Valencia por brindarme su confianza en el desarrollo de este estudio, por su apoyo oportuno facilitó la culminación del trabajo.

A mis compañeros de laboratorio quienes siempre me acompañaron y compartieron sus conocimientos y sonrisas en los momentos más oportunos. A todas las personas que hacen parte del grupo del Banco de Germoplasma quienes siempre me colaboraron facilitando la ejecución de la misma.

Y a todos mis amigos que hicieron parte de esta etapa, quienes me brindaron su tiempo, dedicación y conocimientos para culminar exitosamente este estudio.

4

CONTENIDO

Pág. INTRODUCCIÓN

12

1.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

15

2.

JUSTIFICACIÓN

16

3.

OBJETIVOS

17

3.1

GENERAL

17

3.2

ESPECIFICOS

17

4.

MARCO TEÓRICO

18

4.1

GENERALIDADES DEL MANGO

18

4.1.1

Producción y Comercialización del Mango

18

4.1.2

Subproductos del Procesamiento del Mango

20

4.2

COMPOSICIÓN DE LA SEMILLA

21

4.2.1

Compuestos Grasos de la Semilla de Mango

21

4.3

MÉTODOS DE EXTRACCIÓN

25

4.3.1

Métodos Soxhlet o con Disolventes

25

4.3.2

Método de Extracción por Prensado

25

4.3.3

Extracción Asistida por Microondas

25

4.3.4

Extracción Asistida con Ultrasonido

26

4.3.5

Actividad Enzimática

26

4.4

ESTADO DEL ARTE

26

5.

METODOLOGÍA

32

5.1

CARACTERIZACION DE LA SEMILLA DE MANGO

32

5

5.1.1

Método de Extracción por Soxhlet

34

5.2

PRUEBAS DE HIDRATACIÓN DE LA SEMILLA DE MANGO

35

5.2.1

Hidratación con Vapor de Agua

36

5.2.2

Hidratación Semillas en Remojo

36

5.2.3

Hidratación con Vapor en Autoclave

36

5.3

TRATAMIENTOS PREVIOS DE EXTRACCIÓN

37

5.3.1

Tratamiento por Microondas

37

5.3.2

Tratamiento por Ultrasonido

37

5.3.3

Tratamiento Enzimático

38

5.4

MÉTODOS DE EXTRACCIÓN

39

5.4.1

Método de Extracción por Prensado

39

5.4.2.

Método de Extracción por Extrusión

41

5.5

DETERMINACIÓN DE LA CALIDAD

42

5.6

DISEÑO EXPERIMENTAL

42

5.6.1

Análisis de Resultados

43

6.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

44

6.1

RENDIMIENTO DE EXTRACCION POR SOXHLET

44

6.1.1

Análisis Proximal

44

6.1.2

Perfil de Ácidos Grasos

45

6.2

PRUEBAS DE HIDRATACIÓN DE LA SEMILLA DE MANGO

46

6.3

TRATAMIENTOS PREVIOS DE EXTRACCIÓN POR PRENSADO

48

6.3.1

Tratamiento por Microondas

48

6.3.2

Tratamiento con Ultrasonido y Enzima

49

6.4

DETERMINACIÓN DE LA CALIDAD

52

6.5

RENDIMIENTO DE EXTRACCIÓN POR EXTRUSIÓN

56

7.

CONCLUSIONES

58

RECOMENDACIONES

60

6

REFERENCIAS

61

7

LISTA DE FIGURAS

pág. Figura 1. Proceso obtención del aceite de la semilla de mango

33

Figura 2. Montaje realizado para la prueba de hidratación con vapor de agua

36

Figura 3. Equipo de ultrasonido

38

Figura 4. Montaje utilizado en el tratamiento enzimático

39

Figura 5. Prensa hidráulica

40

Figura 6. Balance de ácidos grasos saturados e insaturados de la grasa de semilla de mango

46

Figura 7. Pruebas de hidratación de semillas de mango

47

Figura 8. Semillas tratadas con Microonda

49

Figura 9. Rendimiento de extracción de aceite de semilla de mango a diferentes

50

Figura 10. Rendimiento de extracción de grasa de dos variedades de mango sometidos a tratamiento enzimático y ultrasonido

51

Figura 11. Extracción por extrusión

57

8

LISTA DE TABLAS

pág. Tabla 1. Área, producción y rendimiento del cultivo de mango en Colombia

19

Tabla 2. Producción de mango en Colombia

19

Tabla 3. Composición proximal de la semilla de mango

21

Tabla 4. Aplicación industrial para ácidos grasos

23

Tabla 5. Propiedades químicas del aceite de semilla de mango extraído por solventes 24 Tabla 6. Composición porcentual relativa de ácidos grasos en el aceite de semilla de mango

24

Tabla 7. Condiciones de trabajo del autoclave a una presión de 15 psi

37

Tabla 8. Contenido de grasa de semilla de mango obtenido por el método Soxhlet

44

Tabla 9. Composición proximal de la semilla de mango variedad Kala Alphonso y Mariquita

44

Tabla 10. Perfil de ácidos grasos de la grasa de la semilla de mango

46

Tabla 11. Calidad de la grasa extraída de la semilla de dos variedades de mango

54

9

RESUMEN

Se evaluó el efecto de los tratamientos de ultrasonido, microondas y enzimático como procesamiento previo al método por prensado para aumentar el rendimiento de extracción de la grasa de semilla de mango. Se trabajaron dos variedades de mango Kala Alphonso y Mariquita. Las muestras fueron expuestas a ultrasonido durante 1 h, con una amplitud de 100 % y ciclo de 1 s. El tratamiento con microondas se evaluó a una potencia de 100 W durante 15 y 30 min con intervalos de 5 min evitando la evaporación del agua destilada. En el tratamiento con enzimas se incubó la muestra a 45°C durante 4 h. Los rendimientos se calcularon con base al contenido inicial de aceite determinados por el método Soxhlet para cada variedad 12,0 % para Kala Alphonso y 11,35 % Mariquita. Los resultados mostraron que la semilla Kala Alphonso tratada con enzima presentó mayor rendimiento de extracción con 33,36 % en comparación con Mariquita (25,99 %). Con el tratamiento de ultrasonido, la variedad Kala Alphonso obtuvo el mayor rendimiento de extracción (16,02 %). En el tratamiento con microondas no se logró obtener unas condiciones de procesamiento donde la exposición a la energía electromagnética no afectara la estructura de la semilla y se pudiera extraer grasa de semilla de mango. De igual forma se realizaron pruebas de extracción de componentes grasos por el método de extrusión, donde no se obtuvo la separación de la grasa de la semilla, por lo anterior puede explicarse en que este tipo de procesamiento es más eficaz cuando se trabaja con semillas con mayor contenido de aceite. Las pruebas de calidad determinaron que la grasa extraída presenta características similares a grasas industriales, lo que permitiría su posible futura aplicación en diferentes industrias. Palabras claves: Grasa de mango, Ultrasonido, Tratamiento enzimático, Microondas, Extrusión.

10

ABSTRACT

It was evaluated the ultrasound, microwaves and enzymatic treatment effects as previous processing to the press method in order to increase mango seed fat extraction performance. Two varieties of mango, Kala Alphonso and Mariquita, were subjected to different treatments. The samples were exposed to ultrasound waves during 1 h, with 100 % amplitude and 1 s cycle. The microwave treatment was evaluated at minimal power (100 W) during 15 and 30 min with 5 min intervals for avoiding distilled water evaporation. In the treatment with enzymes, the sample was incubated at 45°C during 4 h. The yield was analyzed based on the initial oil content measured by Soxhlet method, 12,0 % for Kala Alphonso and 11,35 % for Mariquita. The results showed that Kala Alphonso seed treated with enzyme had a higher yield with 33,36 % compared to Mariquita with 25,99 %. In the ultrasound treatment, the Kala Alphonso variety had the higher extraction performance (16,02 %). In the microwave treatment was not possible to obtain processing conditions that exposure to electromagnetic energy will not affect the seed structure and the extraction of fat mango kernel. It was also made fat extraction tests by the extrusion method, however it was not possible to obtain fat separation, this can be explained that extrusion processing is most effective with higher oil content seeds. The quality results showed that fat mango seed presented characteristics similar to other industrial fats, so it is possible used in different industries considering its high unsaturated fatty acid content. The mechanical press extraction is an efficient process for obtaining mango seed fat but it is required previous treatments, however this is a real possibility in order to add value to an industrial sub-product. Keywords: Mango fat, Ultrasound, Enzymatic treatment, Microwaves, Extrusion.

11

INTRODUCCIÓN

En Colombia, el cultivo de mango se encuentra en dieciséis departamentos, siendo el Tolima uno de los principales productores. Esta especie se ha adaptado a diferentes pisos térmicos por lo que dio origen al llamado mango criollo, gracias a la polinización cruzada que ha dado origen a más de 200 ecotipos (Flórez et al., 2013). Para el departamento del Tolima, la especie con mayor potencial es el mango según datos del Plan Frutícola Nacional (PFN), los cálculos partieron de variables como oferta edafoclimática, producción, tecnología y consumo interno. En las últimas dos décadas, el interés ha incrementado ya sea para destinarlo al mercado de fruto fresco o para el procesamiento (Aular & Rodriguez, 2005). En Colombia se adelantan estudios de caracterización de las variedades los cuales proporcionan herramientas en el desarrollo y conservación de nuevos productos para la entrada al mercado internacional (Flórez et al., 2013). La cadena agroindustrial del mango está dirigida principalmente a la producción de pulpas, jugos y néctares (participación del 80 %) y el restante a la comercialización en fresco. Uno de los problemas de la transformación del mango es el alto desperdicio de materia prima (aproximadamente 40 %) proveniente de los subproductos sin aprovechar (Sumaya et al., 2012). Una manera de responder a esta situación es la generación de nuevas estrategias de transformación de estos, todo esto con la finalidad de aumentar la competitividad del sistema productivo. Durante el procesamiento y comercialización, el mango y los desechos generados son una fuente importante de compuestos bioactivos de alto valor agregado, como fibra dietaria, micronutrientes, polifenoles y carotenoides. Su estudio puede realizar con un trabajo multidisciplinario de investigación, innovación, transferencia de tecnología, desarrollo de estudios de mercado y planes de negocio (Sumaya et al., 2012).

12

Uno de los residuos que en la cadena de transformación del mango que está siendo investigado es la semilla, debido a las propiedades que presentan la harina y la grasa; las cuales poseen características funcionales y fisicoquímicas que pueden ser usadas en diversos productos, incluso como reemplazante de grasa vegetal, como el caso de la manteca de cacao en la producción de chocolates (Tapia et al., 2013). Para la obtención de aceites vegetales existen métodos de extracción mecánicos y químicos y generalmente se usa una combinación de ambas técnicas. En México se ha logrado encontrar grandes avances de investigación en la extracción de los componentes grasos de la semilla de mango, por ser uno de los países con más producción de este fruto, los métodos de extracción que más se utiliza es por método Soxhlet (disolventes orgánicos) que arroja el mayor porcentaje de rendimiento de extracción del aceite con un 12% aproximadamente (Estrada et al., 2008; Heredia, 2009; Tapia et al., 2013). Así mismo se conocen los métodos mecánicos (prensado o extrusión) que son procesos que someten las semillas a presión y temperatura para liberar el aceite, con rendimientos alrededor del 8 al 10%. Actualmente, se estudian tratamientos previos a la extracción mecánica, los cuales adecuan el material para facilitar la liberación de los componentes grasos (Lopez, 2013). Como una propuesta para obtener componentes grasos de semilla de mango, el presente estudio determinó el efecto de tres tratamientos previos a la extracción mecánica; enzimático, microondas y ultrasonido a dos variedades de mango, Kala Alphonso y Mariquita. Con dichos tratamientos se buscaba aumentar el rendimiento de extracción de los componentes grasos de la semilla de mango por prensado. Este sistema de extracción de aceite es muy utilizado en la industria, sin embargo su eficiencia es baja, en estudios anteriores se ha logrado incrementar hasta en un 20% el rendimiento, al utilizar tratamientos previos comparándolo con el método estándar (Lopez, 2013). También se evaluó otra tecnología como la extracción de aceite utilizando tornillo simple, tipo expeller. Todo lo anterior buscaba generar una alternativa para mejorar el rendimiento en el proceso de extracción de la grasa y de esta forma

13

aprovechar este subproducto del mango, el cual posee potencialidades para las industrias cosmética y alimenticia.

14

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Las industrias de néctares y jugos más afectadas por los grandes volúmenes de desechos son las que utilizan mango para la elaboración de sus productos, en su proceso utilizan la pulpa, por lo que la cáscara y semilla se convierten en desperdicio. La cáscara constituye de un 15 a 18 % del peso total del fruto y la semilla de un 13 a 29 %, por lo que hace pensar en dar un valor agregado en la industria en la elaboración de nuevos productos o en sustitutos de algunos aceites vegetales, como por ejemplo la sustitución parcial de la manteca de cacao para la elaboración de productos de chocolate (Rojas & Burbano, 2012). Existen diferentes métodos de extracción de aceites, entre los más utilizados se encuentran el prensado y la extracción con solventes. Durante el prensado el material se comprime para romper las estructuras, liberando la materia grasa presente, su eficiencia disminuye debido a que parte del aceite queda impregnado en la tela y en la torta que sale como residuo. En la actualidad se buscan nuevas posibilidades para no utilizar solventes orgánicos y poder reducir los costos de producción y el tiempo de extracción, por lo anterior, se han realizado diversos estudios sobre tratamientos previos que faciliten la liberación de la porción lipídica en las membranas celulares, como por ejemplo el ultrasonido, el calentamiento por microondas y tratamiento enzimático (Pascual et al., 2008; Magdaleno, 2012; Momeny et al., 2012; Rojas & Burbano, 2012). La presente investigación buscaba determinar el efecto de los tratamientos

mencionados

anteriormente en el rendimiento de extracción de la grasa de la semilla de mango por el método de prensado.

15

2. JUSTIFICACIÓN

En las industrias procesadoras de frutas se generan altas cantidades de residuos causando problemas de contaminación ambiental, estos se conforman por la semilla y la cascara que representan del 40 al 50 % de peso total del fruto, que podrían utilizarse en la producción de azucares, ácidos orgánicos y en la extracción de aceite u otros compuestos (Estrada et al., 2008; Rojas & Burbano, 2012). Los residuos vegetales contienen cantidades de compuestos

potencialmente

interesantes y la recuperación de ellos es el inicio para su reutilización. El mango en particular ha presentado un mayor interés, debido al alto porcentaje de residuos que se generan en las industrias y de la calidad de los subproductos que pueden ser obtenidos (Rojas et al., 2010). Las industrias se han visto obligadas a buscar alternativas de uso de sus residuos; la semilla de mango ha presentado mayor atención debido a que se han encontrado aplicaciones de sus componentes en la elaboración de productos de confitería y en la industria cosmética (Tapia et al., 2013). Como una propuesta para la disminución de los desechos industriales, el siguiente estudio buscó mejorar el proceso de extracción por prensado mediante el estudio de tratamientos previos (microondas, enzimático y ultrasonido) y de esta forma aumentar el porcentaje de grasa extraída de la semilla de mango, logrando aprovechar los componentes que contiene dicho subproducto, con diferentes

beneficios, una

considerable disminución de los residuos y el aprovechamiento integral de la fruta.

16

3. OBJETIVOS

3.1

GENERAL

Evaluar el efecto de diferentes tratamientos previos a la extracción mecánica de los componentes grasos de semilla de dos variedades de mango: Kala Alphonso y Mariquita, provenientes del banco de germoplasma del CI Nataima. 3.2

ESPECIFICOS

• Evaluar los efectos de los tratamientos ultrasonido, microondas y actividad enzimática en el rendimiento de extracción de compuestos grasos de semilla de mango. • Caracter izar fisicoquím icamente los componentes grasos obtenidos en cada uno de los tratamientos evaluados. • Determinar el rendimiento de extracción de grasa de semilla de mango utilizando extrusión por tornillo simple.

17

4. MARCO TEÓRICO

4.1

GENERALIDADES DEL MANGO

El mango (Mangifera Indica L.) es una fruta de la familia de las Anacardiáceas originaria de la India. Es un cultivo de las zonas tropicales y subtropicales. En Colombia se producen y se comercializan diversas variedades como son el mango común, mango chancleto, mango costeño, mango de azúcar, mango manzano, mango reina y mango tommy. Este último es el que se destina a las exportaciones (Ortiz et al., 2002). La forma y las dimensiones de la fruta son muy variables, por lo general son ovoide oblonga, de color verde, verde amarillento o amarillo. Su cáscara es uniforme y contiene pequeñas glándulas circulares, llamadas lenticelas. Su pulpa es de color amarillo anaranjado, jugoso, con un contenido variable de fibra. Su endocarpio es grueso, leñoso y cubierto por una capa fibrosa externa (Salamanca et al., 2007). 4.1.1 Producción y Comercialización del Mango. Los principales países productores de mango son India, Tailandia y México (Salamanca et al., 2007). Según datos de Faostat, Colombia se encuentra entre los 30 países con mayores rendimientos por ha en la producción de mango (Lizarralde, 2014). Entre los años 2012 y 2013, el departamento del Tolima presentó un aumento significativo en la producción de mango, duplicando su producción según reportes de Agronet. Para el 2014, se espera que el área sembrada en los departamentos de la Costa Atlántica incrementen gracias a las oportunidades del mercado internacional (Lizarralde, 2014).

18

Tabla 1. Área, producción y rendimiento del cultivo de mango en Colombia Año Hectáreas (ha) Producción (t) Rendimiento (t/ha)

2011

2012

2013

2014

18.454

23.624

22.191

23.201

220.025 11,9

241.728 12,1

225.911 11,1

235.911 13,1

Fuente: Lizarralde (2014)

Para el 2014, la FAO estimó que la cosecha de mango estaría alrededor de los 28,8 millones t, es decir, el 35 % de la producción mundial de frutas tropicales. El 69 % estaría en Asia y el Pacífico; el 14 % en los países de América Latina y el Caribe y el 9 % en el continente Africano. Para países como Estados Unidos, Israel y Sudáfrica, se estimó 158.000 t y para México un aumento hasta 1,9 millones t más que en 2004. El organismo de las Naciones Unidas situó a India como el mayor productor de mango mundial, con el 40 % de la cosecha total (Manjavacas, 2012). Tabla 2. Producción de mango en Colombia Departamento

Cundinamarca

Tolima

Magdalena

Antioquia

Bolívar

Variables

2013

2014

Área (ha)

8056

7500

Producción (t)

68110

45000

Rendimiento (t/ha)

7

6

Área (ha)

4113

4320

Producción (t) Rendimiento (t/ha)

90859 22

77760 18

Área (ha)

2762

2832

Producción (t)

32262

28320

Rendimiento (t/ha)

12

10

Área (ha)

1550

1626

Producción (t) Rendimiento (t/ha)

13176 9

15447 9,5

Área (ha)

1309

1550

Producción (t)

19326

20150

Rendimiento (t/ha)

15

13

Fuente: Lizarralde (2014)

19

Participación Nacional 2014 41%

15%

12%

9%

6%

Sumaya et al. (2012) sectorizaron la cadena agroindustrial del mango en dos partes, sector primario (venta en fresco) y sector secundario (preparación y envasado de frutas), este último está dirigido principalmente en la producción de pulpas, jugos y concentrados. En estas aplicaciones industriales se utiliza principalmente la pulpa teniendo como desperdicio el bagazo, la semilla y la piel, los cuales representan cerca del 40 al 60 % del peso total de la fruta. Estos desperdicios se podrían aprovechar teniendo en cuenta que la piel y el bagazo conforman el 5 al 10 % y la semilla el 15 al 20 % (Tapia et al., 2013). 4.1.2 Subproductos del Procesamiento del Mango. Actualmente se estudian alternativas para el uso del bagazo, la semilla y la piel, ya que tiene varios constituyentes de interés como su alto contenido de aceite, minerales, fibra, vitaminas, carbohidratos y proteínas. La piel puede ser utilizada para la extracción de pectinas, enzimas, así como un sustrato para la producción de vinagre o ácido cítrico a través de fermentación microbiana, mientras que la semilla para la extracción de aceites, los cuales pueden ser empleados en confitería o en la elaboración de cosméticos (Pascual et al., 2008). La harina obtenida puede ser mezclada con la de trigo para la elaboración de productos de panificación y galletería (Trejo, 2013). Las grasas y aceites que se obtienen de la semilla de mango presentan características de temperatura de fusión valiosas para la industria confitera, por sus características fisicoquímicas y químicas pueden ser sustitutos de la manteca de cacao para la elaboración de coberturas y rellenos de chocolate cumpliendo con la norma (NOM-186SSA1/SCFI-2002) que permite sustituir hasta un 5% de manteca de cacao con mezclas de grasas de las semillas de mango (Trejo, 2013).

2

4.2

COMPOSICIÓN DE LA SEMILLA

La semilla de mango es oblonga, plana que puede ser fibrosa en la superficie de acuerdo a la variedad. Pueden ser monoembriónicas o poliembriónicas dependiendo de la formación de uno o más embriones durante el proceso de fecundación (Lopez, 2013). La semilla de mango es rica en proteína bruta, en aceite y baja en fibra. En la Tabla 3. Composición proximal de la semilla de mango se muestra la composición de la semilla de mango. Tabla 3. Composición proximal de la semilla de mango Composición Proteína cruda Aceite crudo Ceniza Fibra cruda

Kala Alphonso 6,8 ± 0,06 9,34 ± 0,37 3,08 ± 0,05 3,0 ± 0,03 Fuente: (Lopez, 2013)

Mariquita 5,9 ± 0,15 9,99 ± 0,37 3,27 ± 0,19 3,9 ± 0,09

4.2.1 Compuestos Grasos de la Semilla de Mango. El alto predominio de los ácidos oleico, esteárico y palmítico que es más del 85 % del total, han demostrado que la grasa de mango es similar a otras grasa naturales importantes (Solís & Durán, 2011). La semilla de mango contiene aproximadamente entre el 10 y 13 % de aceite. Este puede ser extraído por medio de prensa hidráulica o por solventes. Esta grasa es sólida, de color amarillo pálido muy similar a la de karité y de cacao; a pesar de que el perfil de ácidos grasos es medianamente diferente, los ácidos grasos, sus vitaminas y antioxidantes son de mejor calidad (Mahale & Goswami-Giri, 2011). Lopez (2013) comparó el contenido de ácidos grasos de la grasa de semilla de mango con la manteca de cacao, donde evidenció diferencias principalmente en el contenido de

2

ácidos palmítico y oleico, siendo mayor el contenido de palmítico en la manteca de cacao (26,8%) y de oleico ligeramente menor (34,9%). La grasa de mango presentó (7,31% y 46,46%) respectivamente. Sin importar las diferencias en la composición química de la grasa de semilla de mango y la manteca de cacao, muchos autores indican las posibles aplicaciones en la industria del chocolate. Debido a que la grasa de la semilla de mango presenta altas cantidades de ácidos grasos insaturados principalmente el oleico y el linoléico, estos son muy importantes para la estabilidad de los aceites por las reacciones químicas que se presentan en los dobles enlaces (Kittiphoom & Sutasinee, 2013). Investigaciones adelantadas en México, reportan datos de caracterización fisicoquímica de grasa extraída de la semilla de mango variedad Manila, donde muestran que la grasa posee una mayor relación de grasas insaturadas 53,7% que de grasas saturadas 45,2 %, donde el ácido oleico fue el de mayor proporción 45,6%, y una concentración de ácidos grasos libres del 2 % (Tapia et al., 2013). Kittiphoom (2012) encontró que el aceite obtenido de la semilla de mango podría ser una fuente alternativa de aceite comestible. Con la proporción adecuada, una mezcla de aceite de semilla de mango y el aceite de la semilla de palma se podrían utilizar como manteca de cacao. El aceite proveniente de la semilla de mango puede ser un producto con un alto valor; su procesamiento y aprovechamiento puede generar desarrollo económico en las regiones tropicales del cultivo (Tapia et al., 2013). Existen algunas aplicaciones industriales de los aceites y grasas vegetales, los cuales se presentan en la Tabla 4. Aplicación industrial para ácidos grasos.

2

Tabla 4. Aplicación industrial para ácidos grasos

Aplicación

Ac.Esteárico

Ac.Oleico

Ac.Palmítico

Ac.Mirístico

Ac.Laúrico

X

X

X

X

X

Cosmeticos, productos farmaceuticos

X

X

X

X

X

Productos textiles (tensoactivos)

X

X

X

Jabones y tensoactivos

Pinturas barnices

y

X

X

Caucho

X

X

Velas y ceras

X

X

Desinfectantes e insecticidas

X

X

X

Papeleria

X

X

Lubricantes

X

X

Emulgentes y agentes de flotacion

X

X

X

X X

X

X

Plasticos

Ac.Cáprico

X

X

X

X

X

X

Fuente: (Fernandez, 1999)

Las propiedades químicas del aceite de semilla de mango se muestran en la Tabla 5. Propiedades químicas del aceite de semilla de mango extraído por solventes. Los valores de ácidos grasos libres y de peróxidos se usan como un índice de calidad del aceite. Kittiphoom (2012) indicó que la grasa de semilla de mango era casi libre de rancidez hidrolítica por su bajo contenido de ácidos grasos libres permitiendo el uso directo del aceite en las industrias. La composición de ácidos grasos de la semilla de mango comparada con la de los aceites vegetales indica que la grasa de semilla mango es rica en ácidos esteárico y oleico. En consecuencia, el aceite de semilla de mango es más estable que muchos otros aceites vegetales ricos en ácidos grasos insaturados. Tales aceites parecen ser adecuados para mezclar con aceites vegetales, estearina de fabricación, la industria de confitería o en la industria del jabón (Kittiphoom, 2012).

2

Tabla 5. Propiedades químicas del aceite de semilla de mango extraído por solventes Propiedades químicas

Dhingra y Kapoor,1985

Nzikou et 11/., 2010

Abdalla et 11/., 2007

López, 20131

López, 20132

Valor de peróxido

0.20

nr

0.96

1.14

1.38

Acidez (% ácido oleico)

3.93

5.35

1.22

1.23

1.12

Valor de Yodo

43.0

39.5

53.15

29.45

25.7

Valor de saponificació

206.0

207.5

192.16

189.95

146.62

4.35

nr

2.78

Nr

Nr

Materia lnsaponificable (%)

Fuente: (Kittiphoom, 20 12;Lopez, 20 13) Nota:nr, no reportado López,20131 variedad Mariquita López, 20132 variedad Kala Alphonso

Tabla 6. Composición porcentual relativa de ácidos grasos en el aceite de semilla de mango

Ácidos grasos Ácido Mirística Ácido Palmítico Ácido Palmitoleic

Nzikouet 11/., 2010

Dhingra y Kapoor,19851

Dhingra y Kapoor,19852

Arogba , 1997

6.48

7.18

7.5

10.5

---

---

--

--

--

21.9

Cavaletto, 1980 0.7 9.1

--

Ácido Esteárico

37.94

38.9

38.7

27 .9

2.2

Ácido Oleico

45.76

42.6

43.2

48.3

59.9

Ácido Linoleico

7.45

5.7

6.2

14.0

1.9

Ácidolinolénico

2.37

5.3

2.9

Saturado

44.42

46.08

46.2

37.5

Insaturado

55.58

53.6

52.3

62.3

--

Fuente:(Kittiphoom,2012) Nota: Dhingra and Kapoor, 19851 variedad Chausa. Dhingra and Kapoor, 19852 variedad Dusheri.

2

----

4.3

MÉTODOS DE EXTRACCIÓN

4.3.1 Métodos Soxhlet o con Disolventes. La extracción por Soxhlet es un método que trabaja con un solvente inicialmente en estado líquido y a presión atmosférica, al elevar su temperatura y superando el punto de ebullición se convierte en vapor. Los componentes se extraen por diferencia de concentración (Fuentes, 2013). 4.3.2 Método de Extracción por Prensado. El método por prensado utiliza la fuerza mecánica para romper las estructuras de la muestra liberando la materia grasa contenida en ella. Este método puede manejar tamaños variables de muestra y en la mayoría de los casos como pretratamientos de la extracción con solvente (Rojas & Burbano, 2012). 4.3.3 Extracción Asistida por Microondas. La extracción asistida por microondas utiliza las ondas electromagnéticas para interactuar con las moléculas polares del material y así generar calor de forma homogénea. La radiación produce sobrecalentamiento del agua que contienen las células y causa la ruptura de la pared celular, facilitando la transferencia de las sustancias al exterior y la penetración del disolvente en la matriz vegetal (Casas et al., 2006). La rapidez del calentamiento es la principal ventaja del microondas, su aplicación en alimentos se realiza a frecuencias de 2450 MHz y 915 MHz (Rojas, 2011). Los parámetros que afectan la eficacia de la extracción son la naturaleza del disolvente, la temperatura, la potencia, el tiempo de extracción y la naturaleza de la matriz (Fuentes, 2013).

2

4.3.4 Extracción Asistida con Ultrasonido. La extracción asistida por ultrasonido se basa en una energía de alta frecuencia que es imperceptible por el oído humano. Son vibraciones que se desplazan en el medio causando expansión y compresión del material. Este movimiento oscilatorio forma burbujas o cavidades en el líquido, donde por efecto de las ondas, la temperatura se incrementa causando la ruptura de la tensión superficial, favoreciendo la solubilidad y penetración del solvente en el material vegetal, arrastrando con él, los componentes activos por diferencia de concentración (Fuentes, 2013). La extracción por ultrasonido mejora la transferencia de masa del sólido al solvente, utilizando como transporte la difusión por la pared celular y la convección en los poros del sólido. Las partículas sólidas y líquidas se encuentran en constante vibración y aceleración, dando como resultado el paso rápido del soluto de la fase sólida hacia el solvente (Fuentes, 2013). 4.3.5 Actividad Enzimática. Las enzimas son catalizadores potentes y eficaces que con una pequeña cantidad actúan pero su recuperación es indefinida. No llevan a cabo reacciones energéticamente desfavorables, no modifican el sentido de los equilibrios químicos sino que aceleran su consecución (Acosta, 2011). La función principal de una enzima es reducir el nivel de activación para que tenga lugar una reacción química (Rojas & Burbano, 2012). Las enzimas pueden funcionar de dos maneras: extracelulares o exoenzimas (funcionan fuera de la célula) o intracelulares o endoenzimas (funcionan dentro de la célula) (Rojas & Burbano, 2012). 4.4

ESTADO DEL ARTE

Se realizó una revisión literaria acerca del uso de la semilla del mango para la producción de aceites. Pascual et al. (2008), elaboraron un estudio cuyo objetivo principal fue realizar

2

una caracterización física, química y fisicoquímica del aceite obtenido de almendras de diferentes variedades de mango para su aplicación como sustituto de manteca de cacao de rellenos y coberturas de chocolate. La grasa extraída en este estudio fue por método de ultrasonido utilizando hexano como disolvente, obteniéndose rendimientos del 7 al 40 % para la estearina y del 4 a 10 % para la oleína de las diferentes variedades (Ataulfo, Manila, Kent, Keitt y Haden); realizaron el perfil de ácidos grasos encontrando similitud con el perfil de ácidos grasos de la manteca de cacao. Concluyeron que el mango es una buena opción para obtener productos a partir de los residuos que genera su proceso como la grasa contenida en la semilla de mango. Se encontró que en un estudio de extracción de pectina en la semilla de mango utilizaban extracciones no convencionales como la asistida por microondas y por ultrasonido. En esta investigación determinaron el método de extracción y las condiciones de operación para la extracción de pectinas contenidas en la semilla de mango. El método Soxhlet lo utilizaron como extracción convencional y el solvente fue metanol, reportando un rendimiento de 25,42 %. Las extracciones no convencionales usadas fueron la asistida por microondas y por ultrasonido; en la primera técnica realizaron un barrido de potencia entre 0 y 1200 W con un tiempo de operación de 23 s y una relación soluto/solvente de 1:3 y 1:5, obtuvieron un mayor rendimiento del extracto con un valor de 6,29 %, usando 100 % de potencia y la relación soluto/solvente de 1:3. En la extracción asistida por ultrasonido trabajaron con temperaturas de 30 y 60 °C con tiempos de 10, 20 y 45 min y una relación soluto/solvente de 1:3, donde obtuvieron un mayor rendimiento de 8,26 % para un tiempo de 45 min a una temperatura de 60 °C concluyendo para este caso que a mayor tiempo y mayor temperatura empleada se obtiene un mayor rendimiento (Fuentes, 2013). Momeny et al. (2012), investigaron el efecto de la radiación del microondas en las semillas de mango como un tratamiento previo a la extracción de aceite por solvente. Al exponer las semillas de mango a la radiación de microondas, se aumentaba el porcentaje

2

de extracción de aceite. Las semillas no tratadas presentaban un contenido de humedad 67,2 % y un contenido de aceite de 5,65 %; las semillas tratadas fueron expuestas a una potencia de 300 W por 180 s obteniéndose un porcentaje de aceite extraído del 8,9 % y un contenido de humedad del 60,36 %. El efecto de la radiación disminuía el contenido de humedad de las semillas haciéndolas más frágiles y conduciendo a la ruptura de su tejido para la liberación del aceite en el proceso final de extracción. Magdaleno (2012), observó que bajo condiciones de potencia de 4 W a tiempos de 5 y 8 min, el mayor rendimiento de aceite lo obtuvo con tiempo de 5 min (39,10 %) comparado con tiempo de 8 min (37,70 %), un aumento hasta del 15 % del rendimiento de extracción con respecto al rendimiento inicial con Soxhlet (33,89 %). El rendimiento lo basaron en la extracción asistida por microondas, el cual aprovecha la polaridad de las moléculas, que componen la estructura de una célula como los lípidos y las proteínas para crear fricción y por consiguiente calor, el cual hace que el agua contenida en la célula escape debilitando la pared celular. Durante muchos años, el uso de energía de ultrasonido en medios líquidos y sólidos ha sido extenso en aplicaciones de procesamiento de alimentos y ha creado un interés creciente en el tratamiento de muestras. Esta técnica es una herramienta eficiente para aplicaciones comerciales a gran escala por ejemplo, emulsión, extracción, cristalización, deshidratación, pasteurización a baja temperatura, desgasificación, antiespumante, la activación y la inactivación de enzimas, reducción de tamaño de partícula y el cambio de viscosidad (Picó, 2013). En todos los casos estudiados, los resultados experimentales muestran que la aplicación de ultrasonidos de potencia produce una notable mejora tanto en los tiempos de extracción como en la cantidad de producto final extraído y que esta mejora depende del tamaño de partícula. Por ejemplo, se muestran los resultados de algunas experiencias de extracción de aceite de semilla, realizadas con y sin aplicación ultrasonidos a 280 bar y 55 °C, para distintos tamaños de partícula. Observaron que la aplicación de ultrasonido mejoró el rendimiento de extracción, siendo más apreciable 28

cuanto menor es el tamaño de partícula. Para el tamaño de partícula 9-10 mm, la mejora fue de un 15 %, mientras que para partículas de 3-4 mm el porcentaje se incrementó aproximadamente en un 20 % (Riera et al., 2005). En general, la aplicación de tratamientos con ultrasonido incrementa la eficiencia de extracción y disminuye el riesgo de degradación térmica cuando se trabaja a temperaturas de 25°C. La desventaja que involucra la implementación del ultrasonido es el uso de solventes orgánicos (Peredo et al., 2009). Asimismo hay que tener en cuenta que la aceleración ultrasonora es responsable de la inestabilidad en la interfase líquidolíquido y líquido-gas (Albarracín & Gallo, 2003). Otras metodologías utilizadas para aumentar la extracción de aceite por prensado es utilizar enzimas, ellas ayudan a degradar la pared celular de la semilla para extraer el aceite. Según Lema et al. (1994) la aplicación de un tratamiento enzimático previo a la extracción de semillas de elevado contenido graso favorece la extracción del aceite. Siendo las variables de operación que influyen directamente sobre la efectividad del proceso, la relación enzima/semilla y el tiempo de tratamiento. En un tiempo mayor a 7 horas observaron un efecto favorable sobre el rendimiento de extracción del aceite con una relación enzima/semilla de 3 g enzima/ 100 g semilla. El estudio de Rojas y Burbano (2012) evaluaron la acción enzimática (Enzima Crystalzyme PMLX) en dos variedades de mango Tommy y Azúcar, determinaron por medio de diferentes pruebas el tiempo de acción de la enzima (4 h) con una concentración suficientemente grande que permitiera notar los cambios en el rendimiento de extracción, luego de ser adicionada (0,26 µl). La incorporación del tratamiento enzimático aumentó el rendimiento de aceite extraído. Los rendimientos fueron de 9,63 y 8,25 % para Tommy y Azúcar, respectivamente. Lopez (2013) trabajó un preparado enzimático Rapidase TF con harina de semilla de mango Kala Alphonso; las condiciones a la que fue sometida la muestra fueron de 30 °C por 4 h y una dosis de enzima de 1 %. El rendimiento de extracción obtenido fue del 17 29

al 22 % de grasa, concluyendo que la enzima permite romper la pared celular y lograr una mejor extracción del aceite. También concluyó que entre las de mayor rendimiento de extracción de aceite por método Soxhlet se encuentra la variedad Mariquita con un porcentaje de 9,99 ± 0,37 % siendo una de las variedades con una oportunidad para el mercado de extracción de aceite. La variedad Kala Alphonso presentó valores altos de ácidos grasos insaturados (54,10 %) al igual que la variedad Mariquita con (50,32 %), adicionalmente mostró valores altos en contenido de grasa 9,34 ± 0,37 %. Kala Alphonso y Mariquita son variedades que cuentan con una producción alta, por lo que se podría aprovechar su nivel productivo en la parte industrial dándole un valor agregado en productos agroindustriales o en la extracción de compuestos grasos para ser utilizados en la elaboración de chocolates. En la extracción de aceite de café por extrusión, López (2007) utilizó un extrusor por prensa de husillo, tornillo sinfín; el proceso consistió en la compresión del grano de café tostado entero, logrando la separación del aceite. La cantidad de aceite de café varío entre 7 y 9 % comparado con el aceite extraído en la torta de café, luego de ser extruida, por método Soxhlet de 9,44 %, el cual es un valor alto teniendo en cuenta que es un producto de la extrusión, que lo convierte en un potencial de utilización. Santos (2013) en su trabajo presentó las condiciones óptimas de humedad relativa y de temperatura de un equipo de extrusión para extraer el aceite de semilla de algodón. Con una humedad relativa de 4 % por encima de las condiciones medioambientales a la entrada del tornillo sinfín y una temperatura de 81 °C consiguió una eficiencia máxima de extracción de 20,9 %. Indicó que el valor de temperatura está limitado a 95 °C constantes dentro de la canastilla de compresión, debido a que a altas temperaturas origina perdidas en las propiedades del aceite. Cardona et al. (2012) evaluaron las condiciones de trabajo de una prensa expeller para obtener aceite de milpesillos, el material se sometió a diferentes velocidades de rotación del tornillo a (45 y 60 rpm) y temperaturas de la chaqueta (40, 60 y 90 °C). La extracción fue efectiva a 60 rpm y 40 °C, con rendimiento 48,3 % comparado con la extracción por 30

soxhlet 62 %. La extracción por extrusión se considera viable al no utilizar solventes y la posibilidad de realizar un proceso continuo.

31

5. METODOLOGÍA

5.1

CARACTERIZACION DE LA SEMILLA DE MANGO

Los frutos recolectados de las variedades Kala Alphonso y Mariquita estuvieron en estado de madurez fisiológica de 3 y 4 (NTC 5139, ICONTEC, 2002) aptos para extraer las semillas ya que son las etapas en donde el fruto tiene su desarrollo óptimo para procesar en la industria. Posteriormente los frutos se lavaron en una solución de hipoclorito de sodio al 0,5 % para ser desinfectados. Los residuos del hipoclorito se retiraron con agua potable. Se procedió a remover la cascara y la pulpa y se extrajo la semilla. Para el almacenamiento de las semillas, se realizó un secado en una incubadora de convección forzada (Mechanical convection incubator Model 4EM-Precision Scientific, U.S.A.) a 60 °C durante 30 h con el fin de prevenir el crecimiento de mohos, los cuales producen ácidos grasos libres y características organolépticas no deseadas, la semilla fresca tenía una humedad del 40 al 47 % lo que la convierte en un material susceptible a ataques microbianos. Una vez alcanzada la humedad del 10 %, las semillas se molieron en un molino de cuchillas (Thomas-Wiley Laboratory Mill-Model 4, Thomas Scientific U.S.A.), el producto obtenido se pasó por un tamiz (U.S.A. Standard Sieve Series) de 3,35 mm de apertura de malla para obtener la granulometría deseada (tamaños entre 3,35 y 4,75 mm). En la Figura 1. Proceso obtención del aceite de la semilla de mango se muestra el proceso de obtención del aceite de la semilla de mango.

32

Figura 1. Proceso obtención del aceite de la semilla de mango

Fuente: Sistema de Bancos de Germoplasma adaptación del Autor

33

5.1.1 Método de Extracción por Soxhlet. La extracción por Soxhlet se realizó como base para el cálculo de los rendimientos de los tratamientos por ultrasonido, microondas y enzima. Se pesaron 20 g de harina de semilla de mango, se procedió ubicar las muestras en el sistema Soxhlet, utilizando 150 ml de éter de petróleo durante 6 h; culminado el proceso de extracción, se eliminó el solvente en un rotaevaporador (Heidolph HB Digital, Heidolph Laborota 4011 digital, Alemania). Finalmente se pesó la cantidad de grasa obtenida. El rendimiento de aceite por método Soxhlet fue hallado mediante la siguiente ecuación (Ecuación 1).

(1) Dónde: Wb+a= Peso del balón más el aceite extraído (g) W b = Peso del balón vacío (g) Wm = Peso de la muestra (g)

34

5.1.1.1

Perfil de Ácidos Grasos. El perfil de ácidos grasos para el aceite obtenido

del método Soxhlet de las dos variedades estudiadas, fueron determinados por cromatografía de gases en el laboratorio certificado de la Universidad de Antioquia. 5.1.1.2

Análisis Proximal. La torta que se obtuvo del método Soxhlet se sometió a

un análisis proximal para determinar su compos ición química. Este análisis se realizó basado en los análisis establecidos por la Asociación Oficial Internacional de Químicos Analíticos (AOAC ) para harinas en el laboratorio de CORPOICA C.I Turipaná y en el laboratorio de Ciencias Agroalimentarias de CORPOICA C.I Nataima. Se tomaron 3 muestras al azar de 200 g de harina para la determinación de su composición bromatológica. • Determinación de humedad (930.15, 1990) • Determinación de cenizas (942.05, 1990) • Determinación de proteína (960.52 y 2001.11) • Determinación de fibra cruda (978,1O) 5.2

PRUEBAS DE HIDRATACIÓN DE LA SEMILLA DE MANGO

Previamente a los tratamientos de extracción, las semillas secas se hidrataron para obtener más fácilmente los componentes grasos.Las pruebas de hidratación fueron con vapor de agua (baño María), remojo de las semillas con agua destilada (adición de agua de acuerdo a un balance de materia) durante un día y con autoclave. Estos procesos facilitan el flujo para extraer el aceite (Cisneros & Díaz, 2006 ; Grasso, 2013).

35

5.2.1 Hidratación con Vapor de Agua. Se pesaron 100 g de semilla seca y se colocaron en un soporte metálico dentro del baño maría (Magni Whirl Constant temperatura bath MW-1110 A-1, Blue M, U.S.A.), véase Figura 2. Montaje realizado para la prueba de hidratación con vapor de agua. El vapor generado entró en contacto durante 2 h con las semillas. Transcurrido el tiempo de hidratación, se realizaron los correspondientes tratamientos previos a la extracción mecánica. Figura 2. Montaje realizado para la prueba de hidratación con vapor de agua

Fuente: Autor

5.2.2 Hidratación Semillas en Remojo. En una tarrina plástica se colocaron 100 g de semilla seca y se le adicionó 130 g de agua destilada con un ambiente de 21°C durante un día, se realizó un balance de materia con el fin de obtener un contenido de humedad final del 60%, como lo reporto (Chaparro et al., 2011; Lopez, 2013). 5.2.3 Hidratación con Vapor en Autoclave. Se colocaron 100 g de semilla seca dentro del autoclave para realizar un calentamiento con vapor (Cisneros & Díaz, 2006) (SterileMax™ Steam 12" Sterilize, Barnstead-Harvey-Thermo Scientific, U.S.A.), las condiciones de trabajo se muestra en la Tabla 7. Condiciones de trabajo del autoclave a una presión de 15 psi.

36

Tabla 7. Condiciones de trabajo del autoclave a una presión de 15 psi

Condición Temperatura (ºC) Tiempo (min) 1 121 15 2 121 30 3 135 3

4

135

10

Fuente: Autor 5.3 TRATAMIENTOS PREVIOS DE EXTRACCIÓN A continuación se describen los tratamientos previos al método de extracción por prensado. Se trabajó con semilla de mango de tamaños entre 3,35 y 4,45 mm, se ajustó el medio a 60 % de humedad y a pH de 4,5. 5.3.1 Tratam iento por Microondas.A una muestra de 100 g se adicionó en peso 6,5 g de NaCI, para facilitar la separación de fases y se llevó en un horno microondas (Electrolux, capacidad 31 1, China) con una potencia mínima de 100 W por un tiempo de 30 y 15 min con intervalos de 5 min controlando que no se evaporara el agua. Después se trasladó la semilla a la prensa. 5.3.2 Tratam iento por Ultrasonido.A 100 g de muestra se le adicionó 6,5 g de NaCI, se mezcló en una tarrina plástica, se llevó al equipo de ultrason ido (Ultrasonic Processor UP200S, hielscher Ultrasound Techno logy, Alemania) , el cual trabajó con una amplitud de 100 % y un ciclo de 1 s.Los tiempos de exposición fueron de 60 y 90 min. Transcurrido el tiempo de exposición, se trasladó las semillas a la prensa hidráulica para extraer el aceite. Las siguientes condiciones son permanentes en el equipo de ultrasonido.

•

Frecuencia:24 kHz

•

Intensidad de onda: 105 W/cm2

37

Figura 3. Equipo de ultrasonido

Fuente: Autor

5.3.3 Tratamiento Enzimático. Para el tratamiento enzimático se utilizó un baño de agua a una temperatura de 45°C, se colocó una muestra de 200 g en el baño caliente, se esperó hasta que el sistema alcanzara una temperatura uniforme, se adicionó la cantidad de enzima Rapidase TF (dosis 1 %) con una micropipeta (100-1000 µl), se tapó con papel aluminio y se puso en agitación leve de 15 rpm (Homogenizador power control-visc 6000, IKA® EUROSTAR, Alemania) durante 4 h. Luego la muestra tratada se ubicó en el cilindro extractor de la prensa hidráulica para la extracción del aceite (Lopez, 2013; Rojas & Burbano, 2012).

38

Figura 4. Montaje utilizado en el tratamiento enzimático

Fuente: Autor

5.4

MÉTODOS DE EXTRACCIÓN

5.4.1 Método de Extracción por Prensado. Para la extracción del aceite en prensa hidráulica se utilizó un equipo automatizado con capacidad de generar una presión de 2960 psi (Lopez, 2013). La muestra de cada uno de los tratamientos se dispuso en una tela filtrante, se colocó en un cilindro extractor, sometiéndola lentamente a una presión de 2400 psi y una temperatura entre 25 y 35°C. Se mantuvo la presión constante por 30 min. Terminado el tiempo de extracción se accionó la válvula que alivió la presión de la prensa hidráulica. La mezcla oleo-acuosa se recogió en un tubo de ensayo de 50 ml, el cual fue sometido a un proceso de centrifugación Refrigerada (Neofuge 23R, Heal Force®, China) a 7000 rpm durante 30 min a 30°C para separar el aceite del agua. El aceite centrifugado se depositó en otro tubo de ensayo de 13 ml previamente pesado. El extracto fue almacenado bajo condiciones de refrigeración (5°C).

39

Figura 5. Prensa hidráulica

Fuente: Autor 5.4.1.1

Cálculo del Rendimiento de Extracción de Aceite. Se procedió a cuantificar

el rendimiento de los aceites extraídos por prensado con aplicación de los tratamientos microondas, ultrasonido y enzimático (Ecuación 2).

(2) Dónde: PE = Porcentaje del aceite extraído por prensado (%) W a = Peso del aceite (g) WmT = Peso de la semilla tratada con cada uno de los tratamientos (g) 40

Rendimiento de extracción con respecto al porcentaje del aceite contenido en la masa inicial (Lopez, 2013) (Ecuación 3).

p R = -X l OO p (3) Dónde: RT = Rendimiento del proceso de extracción por prensado (%) PE = Porcentaje de aceite extraído en prensa (%) PC = Porcentaje de aceite contenido en la masa inicial (%) 5.4.2. Método de Extracción por Extrusión. En la extracción de grasa de semilla de mango por extrusión se utilizó un tornillo simple (equipo de extrusión del SENA, Nodo la Granja) que trabajó con una frecuencia de 30 Hz, se prensó 200 g de semilla (tamaños entre 3,35 y 4,75 mm) con una variación de 45 y 55ºC.

A continuación se muestran las especificaciones técnicas del expeller:

• Moto-reductor:3,0 hp • Temperatura : estaba descrita con las opciones baja, media y alta. Según el manual de procedimientos del expeller, la temperatura oscilaba entre 35 y 70 º C. El equipo no contaba con una termocupla que controlara la temperatura de trabajo: o Baja: 35 y 45 º C o Media: 46 y 55 º C o Alta: 56 y 65 º C

41

5.5

DETERMINAC IÓN DE LA CALIDAD

Una vez cuantificado el rendimiento de extracción, se determinó los parámetros fisicoquímicos del aceite obtenido, teniendo en cuenta las Normas Técnicas Colombiana: • Densidad Relativa (NTC 336) • Índice de Refracción (NTC 289) • Índice de Yodo (NTC 283) • Índice de Saponificación (NTC 335) • Índice de Acidez (NTC 218)

5.6

DISEÑO EXPERIMENTAL

Tanto para tratamiento con ultrasonido como para microondas se realizaron pruebas preliminares con el objetivo de seleccionar un tiempo de trabajo . Para ultrasonido se efectuó un diseño factorial 2x2 con 3 repeticiones (4 tratamientos) donde el primer factor corresponde a tiempos (60 y 90 min) y el segundo a variedades de mango (Kala Alphonso y Mariquita). De igualforma se realizó con microondas, aplicando un diseño factorial 2x2 con 3 repeticiones, empleando tiempos de 30 y 15 min y las mismas variedades evaluadas. Como variable de respuesta se tuvo en cuenta el rendimiento de extracción. Para observar el efecto de los tratamientos sobre el rendimiento se compararon los mejores rendimientos en un diseño factorial de 3x2 con 3 repeticiones. Los factores fueron tratamientos de extracción (ultrason ido, enzimático, microondas) y variedades de mango (Kala Alphonso y Mariquita). Como variables de respuesta se evaluaron, el rendimiento de extracción y las pruebas de calidad: densidad relativa e índices de acidez, saponificación, yodo y refracción.

4

5.6.1 Análisis de Resultados. Se realizó un análisis de varianza de dos vías con un nivel de confianza del 95%, empleando el programa Statistix 8.0. Para los tratamientos que presentaron diferencia significativa se aplicó una prueba de comparación de medias con el test de Tukey HSD (Honestly Significant Difference) con un nivel de significancia del 95%. Los datos fueron reportados como promedios ± desviación estándar.

4

6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

6.1

RENDIMIENTO DE EXTRACCION POR SOXHLET

En la Tabla 8. Contenido de grasa de semilla de mango obtenido por el método Soxhlet se muestra el rendimiento de extracción de grasa de semilla de mango por método Soxhlet. Este resultado fue base para el cálculo de los rendimientos de extracción de los pretratamientos de ultrasonido, microondas y enzima. Tabla 8. Contenido de grasa de semilla de mango obtenido por el método Soxhlet Variedad Contenido (%) Kala Alphonso 12,00±0,02 Mariquita 11,35±0,04 Fuente: Autor

El contenido de grasa extraída en las dos variedades están por encima de los valores reportados previamente por Lopez (2013) y en el rango para diversas variedades de mango (Fowomola, 2010; Lara et al., 2013; Nzikou et al., 2010; Rojas et al., 2010). 6.1.1

Análisis Proximal. De la torta obtenida del método Soxhlet se realizó el análisis

proximal de la semilla de mango, los resultados se muestran en la. Tabla 9. Composición proximal de la semilla de mango variedad Kala Alphonso y Mariquita Tabla 9. Composición proximal de la semilla de mango variedad Kala Alphonso y Mariquita

Variedad

Fibra (%)

Proteína (%)

Humedad (%)

Cenizas (%)

Kala Alphonso

5,46 ± 1,11

5,99 ± 0,15

59,14 ± 2,93

2,41 ± 0,02

Mariquita

7,12 ± 2,25

6,14 ± 0,14

60,36 ± 1,06

2,47 ± 0,07

Fuente: Autor

4

El porcentaje de fibra hallado en esta investigación no se encuentra dentro del rango de los valores reportados para la composición de semilla de mango reportados previamente en la literatura (Fowomola, 2010; Lopez, 2013; Nzikou et al., 2010; Rojas & Burbano, 2012). Los valores de los contenido de proteína y ceniza son similares a los encontrados por (Conde, 2009; Heredia, 2009; Martínez et al., 2010; Nzikou et al., 2010; Portillo et al., 2012) .En cuanto al contenido de humedad, los valores estuvieron por encima de los encontrados en las variedades de Tommy y Azúcar en Rojas y Burbano (2012). 6.1.2 Perfil de Ácidos Grasos. Entre los ácidos grasos saturados presentes en la grasa de semilla de mango, el esteárico (18:0) es el que se encontró en mayor proporción para la variedad Kala Alphonso (59,16 %), en la variedad Mariquita fue 36,57 %. Entre los ácidos grasos insaturados predominó el oleico (18:1), la variedad Mariquita posee el mayor contenido (45,64 %) en comparación con Kala Alphonso (10,30 %). El ácido palmitoleico (16:1) estuvo presente en la variedad Kala Alphonso con un alto contenido (10,79 %), en la variedad Mariquita no se presentó este ácido. El ácido eicosenóico (20:1) no estuvo presente en la variedad Kala Alphonso. La determinación del perfil de ácidos grasos por cromatografía de gases, arrojó mayor balance de ácidos grasos saturados en la variedad Kala Alphonso con un porcentaje del 76,12%, los valores reportados por Lopez (2013) fueron de 54,10%. La variedad Mariquita obtuvo un mayor porcentaje de ácidos grasos insaturados (52,42%) con respecto a los de Lopez (2013).

4

Tabla 10. Perfil de ácidos grasos de la grasa de la semilla de mango Ácido Graso

Kala Alphonso

Mariquita

Mirístico (14:0)