UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Licenciatura en Química

Evaluación de la funcionalidad de panelas artesanales como antioxidante y fuente de minerales

Por: María Saray De Andrade Reyes

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO Presentado ante la ilustre Universidad Simón Bolívar como requisito parcial para optar al Título de Licenciada en Química

Sartenejas, noviembre de 2008

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Licenciatura en Química

Evaluación de la funcionalidad de panelas artesanales como antioxidante y fuente de minerales

Por: María Saray De Andrade Reyes

Realizado con la Asesoría de: Dra. Marisa Guerra

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO Presentado ante la ilustre Universidad Simón Bolívar como requisito parcial para optar al Título de Licenciada en Química

Sartenejas, noviembre de 2008

i

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Coordinación de Licenciatura en Química

Evaluación de la funcionalidad de panelas artesanales como antioxidante y fuente de minerales TRABAJO ESPECIAL DE GRADO presentado por: María Saray De Andrade Reyes

RESUMEN En el presente trabajo de investigación se propuso el estudio de la actividad antioxidante y contenido de calcio, hierro, fósforo, potasio, magnesio, manganeso, cobre y zinc en panelas artesanales, a fin de evaluar sus propiedades como posible alimento funcional. Se analizaron once muestras de marcas y lotes diferentes, a las que se le determinó la calidad mediante los parámetros de humedad, sólidos solubles y pH.

Los resultados promedio

obtenidos fueron: humedad 6,82% para panelas en bloque y 2,95% para panelas granuladas, contenido de sólidos solubles de 94,45 ºBrix y pH 5,95.

Para

evaluar la actividad antioxidante de las muestras se prepararon extractos metanólicos, obteniéndose un porcentaje de inhibición promedio de 89,64% y un contenido promedio de polifenoles de las muestras de 3,85g de ácido gálico por kg de muestra. Se obtuvo que el contenido promedio de cenizas es de 1,58%, con aportes de calcio, hierro, fósforo, potasio, magnesio, manganeso, cobre y zinc superiores al 5% de la Ingesta Diaria Recomendada por cada 100 gramos de panela.

Se concluye que las panelas son alimentos o ingredientes

funcionales, con alta actividad antioxidante y un aporte razonable de todos los minerales estudiados. PALABRAS CLAVES: Panela, alimento funcional, actividad antioxidante, porcentaje de inhibición, polifenoles, minerales.

ii

"A los verdaderos artífices de este logro: mi mamá y Eduardo."

iii

AGRADECIMIENTOS En primer lugar, gracias a Dios y a la Virgen, por el regalo de la vida y la fortaleza para vivirla. A mi mamá, sin la cual nada de esto hubiera sido posible.

Gracias por

creer en mí, por el inmenso cariño y por todos los pequeños detalles que me hicieron más fácil este camino. Mamá, este logro es más tuyo que mío. A Eduardo, por estar allí en todo momento, por darme todo su amor y su paciencia y por darme ánimos cuando ya no tenía más fuerzas. Gracias por ser mi refugio, mi paz, mi fortaleza y el amor de mi vida. Te amo... A mis hermanos, por estar siempre dispuestos a apoyarme.

Gracias

especiales a Luisa, a Marlene y a William, por estar siempre a mi lado, ayudándome, motivándome y empujándome cuando fue necesario. A la Prof. Marisa Guerra, por regalarme una parte de su valioso tiempo y enseñarme con paciencia y dedicación.

Gracias por la oportunidad de trabajar

con usted y por guiar mis pasos con cariño. A Suhey, por acudir en mi auxilio tantas veces y por compartir conmigo risas, llantos y sueños descabellados; amiga, ahí le dejé café. A Lorena, una de las personas más optimistas y cariñosas que he encontrado en la vida, mil gracias por todas las cosas bonitas que hemos compartido juntas. A Nelián, quien es una mujer excepcional y llena alegría, por ser una persona en la que puedo confiar plenamente y por compartir risas y música

iv conmigo.

A Nelly, a quien admiro muchísimo, por escucharme cuando lo

necesitaba y por ayudarme siempre con una sonrisa. Que Dios las bendiga. A Yelvis y a José Gabriel, por estar allí a pesar de la distancia y por ser siempre los mejores amigos que uno pudiese pedir.

A Alejandro y a Francys,

por estar siempre pendientes de mí, por la amistad y por brindarme siempre una mano amiga en todo momento. Mil gracias a todos por la ayuda, por el apoyo y por mantener esta amistad a pesar de todo. A Gilberto, por ser un excelente oyente, por el apoyo en los momentos difíciles, por las risas y la confianza.

A David, por su apoyo constante, su

amistad y por hacerme sonreir en cualquier momento. A Andrés, por compartir con afecto risas, lágrimas, sarcasmo y café. A Ovatsug, por recordarme que todo llega a su tiempo.

A Nicola, por

enseñarme que esta carrera es de resistencia y no de velocidad. A Yolmar, por su cariño y su alegría. A María Virginia, por ayudarme y por permitirme usar su trabajo como referencia.

A Eduardo (Malpica) por todo el

apoyo y la ayuda, especialmente en estadística.

Gracias también a aquellos

amigos que siempre están allí: Jhoana, Rosaura, Lorena (Benavides), Ligia, Gerson, Eileen, Ana María y Jackie. Finalmente, gracias a la Prof. Elba Sangronis y a la Prof. Alexia Torres, por su orientación en este trabajo y las valiosas correcciones. Millán, por ayudarme con el análisis estadístico.

Al Laboratorio de Desechos

Tóxicos, por ayudarme en la determinación de minerales. flexibilidad mientras realizaba este trabajo.

Al Prof. Félix

A Innoval, por la

v

ÍNDICE GENERAL Capítulo 1. INTRODUCCIÓN..............................................................................1 1.1 LA PANELA..................................................................................................2 1.1.1 Proceso de elaboración de la panela...................................................3 1.1.2 Parámetros de calidad de las panelas.................................................4 1.2 ALIMENTO FUNCIONAL.............................................................................5 1.2.1 Importancia de los alimentos funcionales............................................6 1.2.2 La panela como alimento funcional......................................................7 1.3 ANTIOXIDANTES........................................................................................9 1.3.1 Reacciones de óxido-reducción.........................................................10 1.3.2 Importancia de los antioxidantes........................................................12 1.3.3 Fuentes de antioxidantes...................................................................13 1.3.4 Usos de los antioxidantes..................................................................13 1.3.5 Clasificación de los antioxidantes......................................................14 1.3.5.1 Antioxidantes primarios...............................................................14 1.3.5.2 Antioxidantes secundarios..........................................................14 1.4 MINERALES..............................................................................................14 1.4.1 Importancia de los minerales.............................................................15 1.4.2 Requerimientos nutricionales de minerales.......................................17 1.4.3 Fuentes de minerales.........................................................................18 Capítulo 2. OBJETIVOS...................................................................................21 2.1 OBJETIVO GENERAL...............................................................................21 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.....................................................................21

vi Capítulo 3. SECCIÓN EXPERIMENTAL...........................................................22 3.1 REACTIVOS Y EQUIPOS.........................................................................22 3.1.1 Reactivos............................................................................................22 3.1.2 Equipos...............................................................................................22 3.2 MUESTRAS...............................................................................................23 3.2.1 Muestras analizadas..........................................................................23 3.2.2 Muestreo.............................................................................................25 3.3 MÉTODOS.................................................................................................25 3.3.1 Parámetros de calidad.......................................................................25 3.3.1.1 Humedad.....................................................................................26 3.3.1.2 Sólidos solubles..........................................................................26 3.3.1.3 pH................................................................................................26 3.3.2 Preparación de los extractos..............................................................27 3.3.2.1 Actividad antioxidante.................................................................27 3.3.2.2 Contenido de polifenoles............................................................27 3.3.3 Actividad antioxidante mediante ensayo DPPH.................................27 3.3.4 Contenido de polifenoles mediante ensayo de Folin-Ciocalteu.........28 3.3.5 Cenizas...............................................................................................29 3.3.6 Minerales............................................................................................29 3.4 ANÁLISIS ESTADÍSTICO..........................................................................30 Capítulo 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN........................................................31 4.1 PARÁMETROS DE CALIDAD...................................................................31 4.1.1 Humedad............................................................................................31 4.1.2 Sólidos solubles.................................................................................35 4.1.3 pH.......................................................................................................37 4.2 ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE....................................................................39 4.3 CONTENIDO DE POLIFENOLES.............................................................41

vii 4.4 CONTENIDO DE CENIZAS......................................................................44 4.5 MINERALES..............................................................................................46 Capítulo 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES..................................56 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.....................................................................58 APÉNDICE............................................................................................................63

viii

ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Presentaciones de la panela...................................................................3 Figura 2. Contenido de humedad de las panelas.................................................31 Figura 3. Contenido de humedad de panelas granuladas...................................32 Figura 4. Contenido de humedad de panelas en bloque.....................................34 Figura 5. Contenido de sólidos solubles de las panelas analizadas....................35 Figura 6. Relación entre contenido de humedad y sólidos solubles....................36 Figura 7. pH de las panelas analizadas................................................................37 Figura 8. Actividad antioxidante de las panelas...................................................39 Figura 9. Contenido de polifenoles de las panelas...............................................42 Figura 10. Contenido de cenizas de las panelas..................................................44 Figura 11. Contenido de calcio de las panelas.....................................................46 Figura 12. Contenido de hierro de las panelas.....................................................47 Figura 13. Contenido de fósforo de las panelas...................................................48 Figura 14. Contenido de potasio de las panelas..................................................49 Figura 15. Contenido de magnesio de las panelas..............................................50 Figura 16. Contenido de manganeso de las panelas...........................................51 Figura 17. Contenido de cobre de las panelas.....................................................52 Figura 18. Contenido de zinc de las panelas.......................................................52 Figura 19. Contenido de minerales de las panelas (calculado a través de la mediana)...............................................................................................................53 Figura 20. Actividad antioxidante de la muestra Cb1 expresada como porcentaje de inhibición..........................................................................................................65 Figura 21. Curva de calibración de polifenoles (Y=1,95X-0,2).............................65 Figura 22. Contenido de potasio, calcio, magnesio y fósforo de las panelas contra el 10% IDR ................................................................................................66 Figura 23. Contenido de hierro, manganeso, zinc y cobre de las panelas contra 10% IDR................................................................................................................66

ix

ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Ingesta diaria recomendada de minerales (a).......................................18 Tabla 2. Reactivos utilizados en el trabajo experimental.....................................22 Tabla 3. Muestras de panelas adquiridas para realizar el trabajo experimental. 24 Tabla 4. Distribución del extracto para ensayo DPPH.........................................28 Tabla 5. Calidad de las panelas analizadas........................................................38 Tabla 6. Contenido de minerales de las panelas contra el 10% IDR...................54 Tabla 7. Parámetros de calidad de las panelas analizadas................................63 Tabla 8. Actividad antioxidante de las muestras..................................................63 Tabla 9. Contenido de cenizas y minerales de las muestras..............................64 Tabla 10. Ejemplo de cálculo de actividad antioxidante de la muestra Cb1 mediante ensayo DPPH........................................................................................64

x

SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS

Ab1

Flor de caña, bloque, lote 1

Ab2

Flor de caña, bloque, lote 2

Ag1

Flor de caña, granulada, lote 1

Ag2

Flor de caña, granulada, lote 2

Bb1

Queniquea, bloque, lote 1

Bb2

Queniquea, bloque, lote 2

Bg1

Queniquea, granulada, lote 1

Bg2

Queniquea, granulada, lote 2

Bg3

Queniquea, granulada, lote 3

Cb1

Nonavana, bloque, lote 1

Cb2

Nonavana, bloque, lote 2

AG

Ácido gálico

DPPH·

2,2-difenil-1-picrilhidrazil

FAO

Food and Agriculture Organization

ICP

Plasma acoplado inductivamente (siglas en inglés)

IDR

Ingesta Diaria Recomendada

WHO

World Health Organization

1

Capítulo 1

INTRODUCCIÓN

El azúcar es un nutriente esencial en la dieta, debido a sus propiedades nutricionales y gustativas, razón por la cual su consumo es muy elevado a nivel mundial.1

A diferencia del azúcar blanca, otros productos derivados de la caña de

azúcar exhiben cualidades olfativas y gustativas únicas, además de proporcionar dulzor, como es el caso de las melazas, el azúcar morena y la panela. La panela es un producto artesanal elaborado en Venezuela, que puede ser consumido en la misma manera que el azúcar, con la ventaja adicional de tener un mayor valor nutritivo gracias a su alta proporción de azúcares y su contenido de proteínas, minerales y trazas de vitaminas.2 Considerando el valor nutritivo de la panela, existe mucho interés en promover su producción y consumo como rubro agroindustrial en Venezuela.

Por

este motivo, el Ministerio de Ciencia y Tecnología (MCT) creó la agenda “Caña de Azúcar”, a través de la cual el Fondo Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación (Fonacit) financió un proyecto titulado “Optimización del Proceso de Obtención de Panela en sus Diferentes Presentaciones y Evaluación de su Calidad”, en el que se enmarca el trabajo de investigación para caracterizar los componentes de la panela en bloque y granulada.3 Con el fin de colaborar con las investigaciones realizadas en esta área y como parte de los esfuerzos realizados para promover el consumo de panela, se realiza el presente trabajo de investigación, en el cual se estudian algunas panelas artesanales (granuladas y en bloque) producidas en el país, a fin de evaluarlas como

2 alimento o ingrediente funcional, en los aspectos de actividad antioxidante y contenido de minerales.

1.1 LA PANELA

La panela es un alimento en estado sólido, obtenido de la concentración del jugo de la caña de azúcar, presentado principalmente en forma de bloques y caracterizado por su alta concentración de azúcares, por su contenido de minerales y trazas de vitaminas.4

La norma técnica colombiana NTC 1311 define la panela

como un producto sólido, natural, obtenido por evaporación del jugo de caña de azúcar y elaborado en trapiches o centrales paneleros.5 La panela recibe diversas denominaciones dependiendo del país donde se consuma: “gur” y “jaggery” en la India y Pakistán, “rapadura” en Brasil, “chancaca” en Chile, Perú y Argentina, “panela” en Colombia, Ecuador, Guatemala y otros países de Centroamérica y “panela” o “piloncillo” en México.

En Venezuela

tradicionalmente se le llama “papelón” si el molde utilizado tiene forma de cono y se le llama “panela” si es de forma cuadrada o rectangular.2 Este producto se comercializa bajo distintas presentaciones: bloques, panelines y granulada o pulverizada. La panela en bloque a su vez se presenta en diferentes formas, dependiendo del molde utilizado en su elaboración. Así se tiene panela cuadrada, rectangular, redonda, cónica, en forma de pastilla con cresta redonda y con cresta cuadrada, entre otras.2

3

Figura 1. Presentaciones de la panela

1.1.1 Proceso de elaboración de la panela El proceso de elaboración de la panela o “beneficio de la caña panelera” consiste en una serie de etapas u operaciones tecnológicas posteriores al corte de la caña, según el orden siguiente: apronte, extracción, clarificación, evaporación, concentración, punteo, batido, moldeo, empaque y almacenamiento.4

A

continuación se explican brevemente cada una de las etapas mencionadas. El apronte consiste en recoger y trasladar la caña desde el campo hasta el central panelero donde ocurre la molienda, la cual consiste en la extracción del jugo haciendo pasar la caña a través de un molino de rodillos estriados. El jugo extraído se somete a la clarificación, en donde se eliminan los sólidos en suspensión, sustancias coloidales y algunas sustancias colorantes, lo que se logra a través de la adición de ciertas sustancias como cal, hidrocoloides y otros. El jugo clarificado es evaporado a fin de eliminar cerca del 90% del agua presente, con lo cual se eleva el contenido de sólidos solubles en el jugo hasta 65 ºBrix aproximadamente.4 Al alcanzarse los 65 ºBrix se inicia la fase de concentración, en la cual se continúa con la eliminación de agua hasta alcanzar un líquido concentrado

4 denominado miel. El punto final de la miel se da en la fase de punteo y lo establece el experto operario de manera empírica.

Obtenido el punto, se deposita la miel en

una batea y comienza la fase de batido, donde se define la textura de la panela y se enfría.

Esta masa se vierte en moldes cuadrados o redondos y se deja enfriar y

solidificar completamente para proceder al empaque.4 En el caso de panela granulada, una vez alcanzado el punto se procede al batido manual y secado simultáneo con aire frío, se tamiza el producto y finalmente se empaca.

Las panelas en bloque o granuladas se deben almacenar en lugares

que garanticen poco riesgo de alteración de sus características organolépticas.

Es

recomendable que la humedad relativa del almacén sea inferior al 78% y la temperatura oscile entre 27 y 32 ºC.4

1.1.2 Parámetros de calidad de las panelas En Venezuela se conoce muy poco sobre la composición de las panelas, ya que estas son producidas en forma artesanal y son poco utilizadas industrialmente. Por este motivo, en estos momentos no existe en Venezuela una normativa que defina y controle la calidad de las panelas producidas y deben emplearse normativas internacionales como guías al momento de evaluar su calidad. Para efectos de este trabajo, las normativas a considerar son la Norma Técnica Colombiana (NTC 1311) y la Norma Técnica Ecuatoriana (NTE INEN 2 332:2002).

Ambas normas especifican los valores para los parámetros físicos y

químicos de importancia en la panela y clasifican el producto principalmente en base al contenido de sólidos insolubles en extra, primera y segunda.5,6

En el presente

estudio, han sido seleccionados entre los distintos parámetros la determinación de humedad, sólidos solubles y pH para evaluar la calidad de las panelas analizadas. El interés en el contenido de humedad de la panela radica en que a elevados

5 valores, se favorece la inversión de los azúcares y el crecimiento de mohos, resultando en la formación de productos complejos de descomposición y cambios desfavorables en las características sensoriales.2

Para la determinación de los

sólidos solubles se emplea la refractometría, que permite tener un estimado del contenido de azúcares totales de la muestra, expresado en grados Brix. Con respecto al pH, su relevancia se basa en que al igual que el contenido de cenizas, puede resultar un indicador del exceso de cal.

Además, un bajo valor de

pH puede relacionarse con un elevado contenido de azúcares reductores, lo cual es indeseable ya que incrementan la higroscopicidad del producto, afectando adversamente la textura y la estabilidad en el almacenamiento.2

1.2 ALIMENTO FUNCIONAL

Para poder estudiar la funcionalidad de la panela, se debe comprender en primera instancia el significado de alimento funcional.

A pesar de que el concepto

de alimento funcional es difícil de establecer correctamente, la Junta de Alimentación y Nutrición (o Food and Nutrition Board) definió como alimento funcional a cualquier alimento o ingrediente alimentario modificado que pueda brindar un beneficio para la salud, además de los beneficios tradicionales que contenga.7 En general, un alimento puede considerarse funcional si sus componentes ejercen un efecto beneficioso sobre una o más funciones selectivas del organismo, de modo que resulte apropiado para mejorar el estado de salud, reducir el riesgo de enfermedad o ambas cosas, además de sus beneficios nutricionales. Los alimentos funcionales deben seguir siendo alimentos y deben demostrar sus efectos en las cantidades en las que normalmente se consumen.7,8

6 Desde un punto de vista práctico, un alimento funcional puede ser: un alimento en el que uno de sus componentes ha sido mejorado a través de condiciones especiales de cultivo un alimento al que se le ha añadido un componente benéfico un alimento al que se le ha eliminado un componente que perjudique la salud un alimento con biodisponibilidad aumentada de un componente beneficioso un alimento modificado químicamente para mejorar la salud cualquier combinación de estas posibilidades.8

1.2.1 Importancia de los alimentos funcionales La ciencia de los alimentos funcionales se basa en la forma en la que nutrientes y componentes alimentarios actúan de manera positiva sobre las funciones fisiológicas del organismo, como por ejemplo, la regulación de procesos metabólicos, salud física y mental, fisiología cardiovascular y gastrointestinal, crecimiento y desarrollo infantil y defensa contra el estrés oxidativo.8 Considerando que existe una relación entre el estatus de los micronutrientes y las enfermedades degenerativas, los estudios en el área de alimentos funcionales debieran enfocarse en folatos, calcio y antioxidantes.9 El oxígeno es un elemento esencial para la vida humana, pero al mismo tiempo interviene en ciertas reacciones que producen efectos potencialmente nocivos, como resultado de la formación y actividad de especies reactivas del mismo.

Estas especies actúan como oxidantes y provocan el estrés oxidativo que,

como se verá con detalle más adelante, es el principal causante del envejecimiento y enfermedades cardiovasculares, cáncer, enfermedades degenerativas del sistema nervioso y otras.8,10

7 El organismo humano posee varios mecanismos de respuesta para minimizar el efecto de estas especies reactivas, que podemos denominar compuestos antioxidantes.

En una situación normal, se establece un equilibrio entre los

oxidantes y los antioxidantes, pero un aumento en la producción de oxidantes o una deficiencia en el sistema de defensa pueden romper el equilibrio y provocar estrés oxidativo.8,10

La dieta humana contiene una gran variedad de compuestos diferentes que poseen actividad antioxidante o que son capaces de inhibir las especies reactivas del oxígeno, basado en sus propiedades estructurales. Por este motivo, la nutrición desempeña un papel clave en el mantenimiento de las defensas antioxidantes, dado que varios minerales esenciales y oligoelementos intervienen en la estructura o actividad de ciertas enzimas antioxidantes y algunos antioxidantes de bajo peso molecular pueden regenerar la capacidad amortiguadora de los sistemas antioxidantes del organismo.

Entre estos compuestos de bajo peso molecular

tenemos las vitaminas C y E, los carotenoides, polifenoles y flavonoides, presentes principalmente en alimentos de origen vegetal.8,11

1.2.2 La panela como alimento funcional Desde el punto de vista nutricional, la panela contiene un alto porcentaje de azúcares, además de minerales, proteínas y trazas de algunas vitaminas.4,12 Como se verá más adelante, la caña de azúcar, y por tanto sus productos, contienen ácidos fenólicos, polifenoles y flavonoides, los cuales exhiben propiedades antioxidantes.13-16

Se ha encontrado también que las panelas pueden contener

cobre, hierro, magnesio, calcio, potasio, fósforo, zinc, manganeso y sodio.2,17 Productos derivados de la caña de azúcar, tales como el jugo de caña y la melaza, exhiben un amplio rango de efectos biológicos benéficos para la salud

8 debido a lo cual se emplean en tratamientos médicos alternativos. Entre algunos de estos efectos se encuentran la estimulación de la respuesta inmune, actividad antitrombótica, actividad antiinflamatoria, modulación de la liberación de la acetilcolina, aumento de la resistencia a infecciones virales y bacterianas y actividad antioxidante, entre otros.14,16 Hasta la fecha se han publicado algunos estudios con productos derivados de la caña de azúcar, a los fines de promover su uso como alimento funcional. Uno de los primeros trabajos realizados en caña de azúcar en el área de antioxidantes fue realizado por F. W. Zerban en Estados Unidos en el año 1919, en el cual se estudiaron los polifenoles presentes en el jugo de caña.

En este caso, se hicieron

observaciones cualitativas para determinar cuáles compuestos polifenólicos estaban presentes en el jugo, comparando los resultados con los obtenidos para otras muestras de origen vegetal.13 Estudios muchos más recientes realizados con productos derivados de la caña de azúcar incluyen el de Saska y Chou realizado también en Estados Unidos en el año 2002, en el cual se analizan cierto tipo de melazas, que son productos secundarios del procesamiento de la caña, para determinar su actividad antioxidante.

En este estudió se encontró que podrían prepararse extractos

naturales de caña de azúcar a partir de estas melazas, a bajo costo, para ser usados como suplementos antioxidantes.14 Payet y colaboradores presentaron en los años 2005 y 2006 estudios realizados en Francia sobre la actividad antioxidante y contenido de polifenoles en muestras de azúcar morena y productos derivados de la caña. Como conclusión de estos estudios se propone considerar el empleo de estos productos en la industria de alimentos, como alternativa a los antioxidantes sintéticos, debido a sus propiedades antioxidantes, nutricionales y gustativas.1,15

9 Entre los estudios más recientes realizados en esta área se encuentra el presentado por Kadam y colaboradores en el año 2007, realizado en la India, en el cual se evalúa la actividad antioxidante y contenido de polifenoles en el jugo de caña y se estudia el efecto protector de este jugo contra daño en ADN inducido por radiación.

El estudio concluye que el jugo de caña de azúcar es una fuente de

antioxidantes, que protege eficientemente el ADN y aumenta la supervivencia de cultivos celulares sometidos a radiación.16 En el área de minerales, se han realizado trabajos en Venezuela en los que se reporta que las panelas presentan cobre, hierro, magnesio y calcio y pequeñas cantidades de potasio, fósforo, zinc, manganeso y sodio.2,17

La presencia de estos

minerales depende del tipo de suelo, variedad de caña y usos de fertilizantes, aunque se tiene muy poca información sobre el contenido de minerales de la caña o sus productos en el país.3 Entre los pocos estudios realizados en nuestro país sobre la biodisponibilidad de los minerales de las panelas se encuentra el de Jaffé en 1950, el cual reporta que el hierro presente en las panelas es altamente disponible.18 Ésta es una razón más para promover el consumo del papelón, ya que en Venezuela una de las mayores deficiencias alimentarias son las anemias nutricionales.19

1.3 ANTIOXIDANTES

Huang y colaboradores presentan varias definiciones de antioxidantes, entre las cuales se establece que los antioxidantes son sustancias naturales o sintéticas que se añaden a los productos para prevenir o retrasar su deterioro por acción del oxígeno del aire.

En el área de la ciencia de alimentos, los define como

componentes que significativamente disminuyen los efectos adversos de especies

10 reactivas en la función fisiológica de los seres humanos.20 Giese a su vez define los antioxidantes como los compuestos usados en los alimentos para prevenir el deterioro, rancidez o decoloración causada por la oxidación, siendo el mecanismo de acción de algunos de estos compuestos la prevención o el retraso en la oxidación de las moléculas.10 Los antioxidantes están presentes naturalmente en casi todas las materias primas alimenticias, dándoles un valioso grado de protección en contra del ataque oxidativo.

Cuando los alimentos son sujetos a procesamiento, las cantidades de

estos antioxidantes naturales se reducen, por efectos físicos y/o químicos, lo que trae como consecuencia que los alimentos procesados tengan una vida útil más corta que sus materias primas. A fin de conservar estos alimentos procesados por más tiempo, se suelen incluir entre los ingredientes productos naturales ricos en antioxidantes o aditivos químicos reconocidos.21

1.3.1 Reacciones de óxido-reducción Las reacciones de óxido-reducción ocurren en los sistemas biológicos, incluyendo los alimentos, y en ellas los electrones son removidos de un átomo y son añadidos a otros átomos diferentes.

Aunque las reacciones de oxidación son

comunes y en algunos casos beneficiosas en los alimentos, algunas de estas reacciones pueden provocar efectos dañinos, tales como la degradación de vitaminas y lípidos, originando pérdidas nutricionales y desarrollo de sabores desagradables.22 De manera similar a lo que ocurre en los alimentos, la oxidación puede causar cambios degenerativos en el cuerpo humano, ya que la oxidación es un proceso metabólico que provee de energía vital para la actividad celular. Este proceso lleva inevitablemente a la producción de radicales libres, los cuales son moléculas

11 altamente inestables y reactivas, ya que contienen electrones desapareados.10,23 Los radicales libres tienen la capacidad de provocar efectos adversos, a través de reacciones en cadena que afectan las membranas, desnaturalizan las proteínas, oxidan los lípidos, fragmentan el ADN y participan en la muerte celular, envejecimiento y cáncer.10,16,24 Una de las reacciones en cadena producida por los radicales libres es la autoxidación de los lípidos, que involucra los pasos de iniciación, propagación y terminación.

En el paso de iniciación, se generan los radicales libres cuando

átomos de hidrógeno se pierden del grupo de ácidos grasos.10

Estos radicales libres reaccionan con el oxígeno para formar radicales libres peroxilo y dar inicio a los pasos de propagación.10

Los radicales peroxilo actúan como iniciadores de nuevas reacciones de oxidación, a través de la extracción de un átomo de hidrógeno de otra molécula, formando un hidroperóxido relativamente estable y un nuevo radical libre inestable.10

12 Este proceso se detiene en el paso de terminación, en el que dos radicales libres reaccionan entre sí o cuando un radical libre reacciona con un radical estable antioxidante.10

1.3.2 Importancia de los antioxidantes En la actualidad existe un creciente interés en los antioxidantes por sus beneficios en las áreas de nutrición y salud.

Huang y colaboradores indican que

pruebas clínicas y estudios epidemiológicos han establecido una correlación inversa entre el consumo de frutas y vegetales y la ocurrencia de enfermedades relacionadas con el envejecimiento, inflamatorias, cardiovasculares y cáncer.

Se

cree que los antioxidantes presentes en la dieta, entre los cuales encontramos compuestos polifenólicos, vitamina E, vitamina C y carotenoides, son nutrientes efectivos en la prevención de estas enfermedades relacionadas con el estrés oxidativo.20 Dado que el metabolismo natural del oxígeno en las células vivas produce radicales libres derivados del oxígeno, es normal tener un balance de radicales libres prooxidantes y antioxidantes en el organismo, el cual puede verse afectado por enfermedades o mala nutrición.10

Ha sido postulado que un balance oxidativo

alterado puede ser un factor contribuyente en un amplio espectro de enfermedades, entre las cuales se encuentran la artritis reumatoide, infecciones virales o bacterianas, afecciones cardíacas, cáncer, Parkinson y Alzheimer, entre otras.10,25 Sabiendo además que un bajo porcentaje de la población consume los requerimientos diarios recomendados de frutas y vegetales, se cree que suplementos de antioxidantes pueden traer beneficios para la salud y la nutrición.10

13

1.3.3 Fuentes de antioxidantes De acuerdo con Prior y colaboradores, en los sistemas biológicos existen por lo menos cuatro fuentes generales de antioxidantes: Enzimas, como por ejemplo la superóxido dismutasa, glutatión peroxidasa y la catalasa. Moléculas grandes como la albúmina, ceruloplasmina, ferritina y otras proteínas. Moléculas pequeñas, como el ácido ascórbico, glutatión, ácido úrico, tocoferol, carotenoides, fenoles y polifenoles. Algunas hormonas, tales como el estrógeno, angiotensina, melatonina, etc.26 De estos antioxidantes, los no enzimáticos constituyen un aspecto importante en la compleja red de antioxidantes presentes en los organismos vivos, ya que contrarrestan las especies reactivas que pueden causar detrimento para la vida humana.27

1.3.4 Usos de los antioxidantes La reacción espontánea del oxígeno atmosférico con compuestos orgánicos conduce a un número de cambios deteriorativos que reducen la vida útil de muchos productos de interés para la industria química, así como causando el deterioro de los lípidos en los alimentos.21 Por este motivo se usan los antioxidantes, los cuales se utilizan como preservativos en productos como grasas, aceites, jabones, gasolina, goma, productos del petróleo y alimentos.20 En los alimentos, los antioxidantes utilizados deben cumplir con ciertos requerimientos esenciales: ser efectivos a bajas concentraciones, ser compatibles

14 con el sustrato, no afectar las propiedades organolépticas del producto y no ser tóxicos para el consumidor.21

Los antioxidantes más usados en la industria

alimentaria son el hidroxianisol butilado (BHA), hidroxitolueno butilado (BHT), butilhidroquinona terciaria (TBHQ), derivados de ácido gálico, tocoferoles, ácido ascórbico y sus derivados, ácido eritórbico, ácido cítrico, sulfitos, fosfatos y el ácido etilendiamintetraacético (EDTA).10,21

1.3.5 Clasificación de los antioxidantes Existen varias maneras de clasificar a los antioxidantes, pero generalmente se clasifican en primarios y secundarios.20,21

1.3.5.1 Antioxidantes primarios También llamados rompe-cadena o sacrificiales, interrumpen la oxidación convirtiendo los radicales libres en radicales más estables que el producto inicial o en otros productos estables.

1.3.5.2 Antioxidantes secundarios También llamados preventivos, inhiben la formación de oxidantes reactivos a través de diversos mecanismos, como la quelación, “scavenge” del oxígeno, “quench” del oxígeno singlete, entre otros.

1.4 MINERALES

Aunque existen varias definiciones de minerales en el área de alimentos y nutrición, estos podrían definirse como aquellos elementos químicos diferentes de

15 carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno presentes en los alimentos, en concentraciones relativamente bajas, que desempeñan un papel clave en los sistemas vivos.22

1.4.1 Importancia de los minerales Internacionalmente se acepta que existen al menos 15 minerales dietéticos esenciales, considerándose como esenciales aquellos elementos cuya remoción de la dieta u otra ruta de exposición resultan en un daño consistente y reproducible sobre una función fisiológica.22,28

Cuatro de los minerales esenciales más

importantes mencionados en el reporte de la FAO/WHO sobre requerimientos humanos de vitaminas y minerales son el calcio, hierro, magnesio y zinc.29 El calcio es un catión divalente que constituye el 1,9% en peso del cuerpo humano.

En el esqueleto humano se encuentra localizado el 99% del calcio del

cuerpo, mientras que 1% se encuentra en los dientes y tejidos suaves y apenas 0,1% se encuentra presente en el fluido extracelular. El calcio es fundamental para la función neuromuscular, en muchos procesos mediados por enzimas, en la coagulación de la sangre y en la rigidez del esqueleto.29 Por su parte, el hierro tiene diversas funciones vitales en el organismo, como por ejemplo el transporte de oxígeno desde los pulmones a través de la hemoglobina, como medio de transporte de electrones dentro de las células y como parte de sistemas enzimáticos de varios tejidos.

Además, el hierro forma parte de

estructuras en el cerebro y el hígado, por lo que su carencia puede ocasionar daños irreversibles en estos órganos.29 Entre 30 y 40% del magnesio del cuerpo humano se encuentra en los músculos y tejidos blandos, 1% en fluido extracelular y el resto en el esqueleto.

El

16 magnesio funciona como co-factor de muchas enzimas involucradas en el metabolismo energético, síntesis de proteínas, síntesis de ADN y ARN y mantenimientos del potencial eléctrico de tejidos nerviosos y membranas celulares.29 A su vez, el zinc está presente en todos los tejidos y fluidos corporales.

El

zinc es un componente esencial de más de 300 enzimas que participan en la síntesis y degradación de carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, así como en el metabolismo de otros micronutrientes.

El zinc estabiliza la estructura

molecular de los componentes y membranas

celulares, contribuyendo al

mantenimiento de la integridad de órganos y células.

Finalmente, el zinc juega

también un rol central en el sistema inmune y en la transcripción de polinucleótidos, siendo su participación en estas actividades fundamentales la razón por la que se le considere esencial para la vida.29 Por varias razones, las deficiencias de algunos minerales son comunes, mientras que para otros son raras o inexistentes.

Existen datos de deficiencias

dietéticas humanas para calcio, cobalto, cromo, yodo, hierro, selenio y zinc, aunque los estados de deficiencia dietética clínicamente reconocibles son extremadamente raros para la mayoría de los minerales esenciales.22,28

De acuerdo con Webb

algunas de estas enfermedades de deficiencia se consideran relativamente comunes, como por ejemplo las causadas por deficiencia de yodo (bocio), deficiencia de calcio (osteoporosis) y deficiencia de hierro (anemia).28 La deficiencia de hierro es la más común de las deficiencias nutricionales en el mundo y afecta entre 20 y 50% de la población mundial, siendo la anemia el problema de nutrición más prevalente entre los niños, que surge como resultado de un pobre suministro de hierro absorbible.29-31

Algunos de los efectos de esta

deficiencia involucran disminución de la capacidad de realizar esfuerzo físico, disminución de la respuesta inmunológica frente a infecciones, fatiga general, dolores de cabeza, jadeo, insomnio, pérdida de memoria y concentración y

17 problemas de atención en infantes.28,29 El principal problema asociado a la deficiencia de calcio es la osteoporosis, la cual implica mayor fragilidad de los huesos y mayor tiempo de recuperación en caso de fractura.

Aunque esta deficiencia no es tan común como la del hierro, afecta

principalmente a niños y adolescentes en etapa de crecimiento, mujeres embarazadas y en período de lactancia, mujeres postmenopáusicas y ancianos de ambos sexos.29 Las deficiencias de magnesio son muy poco frecuentes y suelen ocurrir debido a pérdidas muy grandes del elemento a través de la orina o por diarreas prolongadas.

Entre los efectos de esta deficiencia encontramos náusea, debilidad

muscular, letargo, temblores y pérdida de peso.

En algunos casos extremos se

pueden presentar convulsiones, arritmia cardíaca y edema pulmonar.29 En el caso del zinc, deficiencias leves tienen efectos poco claros, tales como retardo en el crecimiento y susceptibilidad a infecciones debido a impedimentos en el sistema inmune.

En casos de deficiencia severa se observa además retraso en

la maduración sexual y esquelética, lesiones cutáneas, diarrea, alopecia, disminución del apetito y cambios de comportamiento.29 A fin de prevenir las enfermedades asociadas con las deficiencias de estos minerales, la FAO y muchos países han elaborado recomendaciones de ingesta diaria de minerales como parte de los requerimientos nutricionales.29

Estas

recomendaciones serán estudiadas a continuación.

1.4.2 Requerimientos nutricionales de minerales Los requerimientos nutricionales de los minerales para los seres humanos son variables y en algunos casos difíciles de establecer, pasando de algunos

18 microgramos por día hasta un gramo por día.22,28

Los principales minerales

presentes en los alimentos incluyen el calcio, fósforo, magnesio, sodio, potasio, cloro, hierro, yodo, zinc, selenio, cromo, cobre, flúor y plomo, estando algunos de ellos sólo en calidad de trazas.22 A continuación se presenta una tabla con la ingesta recomendada de calcio, hierro, magnesio y zinc, de acuerdo con lo establecido en el informe de la FAO/WHO sobre requerimientos de vitaminas y minerales para países desarrollados.29 Tabla 1. Ingesta diaria recomendada de minerales (a) Grupos de edad y sexo (b)

Hombres Mujeres (b) Embarazadas Lactancia Infantes 0-6 meses 6-12 meses Niños y Adolescentes 1-10 años 11-18 años Hombres 11-18 Mujeres Promedio ponderado / persona / día

Calcio

Hierro

Magnesio

Zinc

(mg/día) 260 220 220 270

(mg/día) 7 4,9 5,5 9,5

(mg/día) (mg/día) 1000 11 1000 24 1200 100(c) 1000 12 300 400

0(d) 8

26 53

2,8 8,3

600 1300 1300

6 14 20

100 250 230

5,6 9,7 7,8

900

14

181

7

(a) Modificada de FAO/WHO (29) (b) Adultos desde 18 hasta 65 años (c) Dada la dificultad de evaluar el estatus del hierro durante el embarazo, se recomienda la ingesta diaria de 100mg de suplemento (d) Las reservas de hierro neonatales son suficientes los primeros 6 meses para bebés sanos

1.4.3 Fuentes de minerales Para satisfacer los requerimientos nutricionales es recomendable incluir en la

19 dieta el consumo de fuentes de minerales, las cuales se definen como aquellos alimentos que aportan al menos el 15% de los requerimientos diarios en cien gramos de parte comestible.32 Son consideradas fuentes de calcio aquellos alimentos que contienen más de 150mg/100g, siendo la leche y los productos lácteos las mejores fuentes, aunque los cereales, leguminosas y frutas también pueden aportar algo de calcio.

En estos

alimentos, el contenido de calcio depende de factores como tipo y pH del suelo, especie de la planta, estados de madurez y clima, entre otros.32 En el caso del hierro, las fuentes de hierro deben contener al menos 3mg/100g, sea en alimentos de origen animal o vegetal.32

En los alimentos de

origen animal, el hierro suele estar presente como hierro hemínico o hierro Heme, mientras que en los de origen vegetal se encuentra presenta en su forma no hemínica o hierro No Heme.

El hierro hemínico se encuentra en muy pequeñas

cantidades en la dieta, pero tiene una mayor absorción que el hierro no hemínico y es menos afectado por inhibidores presentes en la dieta. Por su parte, el hierro no hemínico se encuentra en las plantas, productos lácteos y alimentos fortificados con hierro y representa generalmente un porcentaje mayor al 85% del hierro ingerido.29,32 Para el magnesio, un alimento que aporte al menos 36mg/100g al día puede ser considerado como fuente de magnesio, estando presente en la mayoría de los cereales y productos de origen vegetal.

Entre los alimentos con alto contenido de

magnesio se encuentran los cereales, leguminosas, vegetales de hojas verdes, carnes, frutas, frutas secas y chocolate.

Fuentes intermedias de magnesio son los

productos lácteos y fuentes pobres de magnesio son los alimentos de origen animal y los alimentos refinados.32 Finalmente, las fuentes de zinc aportan 1,75mg/100g al día y estas incluyen las leguminosas, cereales integrales, germen, afrecho, carnes y algunos alimentos

20 marinos, siendo estos últimos las mejores fuentes de zinc. La absorción de zinc se ve afectada por la presencia de ácido fítico en la dieta, así como factores fisiológicos que incluyen la edad, el crecimiento, el embarazo y la lactancia.32

21

Capítulo 2

OBJETIVOS

2.1

OBJETIVO GENERAL

Seleccionar muestras de panelas artesanales en sus presentaciones de bloque y granulada, para evaluar su calidad en base a algunos parámetros fisicoquímicos y estudiar su funcionalidad como antioxidante y fuente de minerales.

2.2

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Seleccionar muestras de panelas artesanales en sus presentaciones de bloque y granulada, disponibles en el mercado, y determinar su calidad en base a algunos parámetros fisicoquímicos. Evaluar la actividad antioxidante de las muestras mediante el ensayo 2,2difenil-1-picrilhidrazil (DPPH·) y medición del contenido de polifenoles totales mediante el método de Folin-Ciocalteu. Determinar

el

contenido

de

minerales

presentes

en

las

panelas

seleccionadas, específicamente calcio, hierro, fósforo, potasio, magnesio, manganeso, cobre y zinc, a través de espectroscopía de emisión atómica de plasma acoplado inductivamente (ICP).

22

Capítulo 3

SECCIÓN EXPERIMENTAL

3.1 REACTIVOS Y EQUIPOS

3.1.1 Reactivos En la tabla 2 se presenta la lista de los reactivos empleados para el desarrollo de este trabajo de investigación.

Tabla 2. Reactivos utilizados en el trabajo experimental Reactivos

Proveedor

2,2-Diphenil-1-picril-hidrazilo (DPPH)

Sigma Chemical Co.

Reactivo fenólico Folin-Ciocalteu, 2N

Sigma Chemical Co.

Ácido Gálico

Scharlau Chemie

Metanol

Riedel de Häen

Carbonato de sodio anhidro Na2CO3

Riedel de Häen

Ácido Clorhídrico 37%

Riedel de Häen

3.1.2 Equipos Los equipos utilizados en este trabajo experimental fueron los siguientes: Espectrofotómetro UV-Visible Spectronic 20D+, Milton Roy. Agitador Vortex-Genie modelo K-550-G, Scientific Industries inc. Desintegrador de tejidos Polytron PT3100, Kinematica.

23 Centrífuga Hermle Z300, Labnet. Baño VWR modelo 1228, Sheldon Manufacturing. Estufa L-C oven, Lab-line Instruments, Inc. Estufa de vacío modelo 5831, National Appliance Co. Mufla Type 1500 Furnace, Thermolyne. Medidor de pH Ultra Basic UB-10, Denver Instrument. Balanza And HR-200. Refractómetro Abbe.

3.2 MUESTRAS

Para realizar los análisis se utilizaron panelas de tres marcas comerciales y se analizaron las presentaciones de bloque y granulada, que son comercializadas en la actualidad.

Se trabajó con panelas elaboradas con caña de azúcar cultivada en

zonas altas y zonas bajas del país, donde zonas altas se refiere a la región andina (Estado Táchira) y zonas bajas a la región central (Estado Lara). La selección de las panelas se hizo en función de la disponibilidad de las muestras en el mercado para el momento de su adquisición.

Las panelas

empleadas para realizar el trabajo experimental se presentan en la tabla 3.

3.2.1 Muestras analizadas Se seleccionaron tres marcas comerciales para este trabajo, que son “Flor de Caña” y “Queniquea” de zonas altas y “Nonavana” de zonas bajas.

En el caso de

las panelas de zonas altas, se trabajó con las presentaciones disponibles en el mercado, en bloque y granulada. La panela marca “Nonavana” sólo está disponible para los consumidores en su presentación de bloque.

24

Para cada una de estas marcas y presentaciones, se seleccionaron dos lotes de tres unidades cada uno, excepto para el caso de “Queniquea” granulada, donde se trabajó con tres lotes. En todos los casos, los lotes fueron escogidos de acuerdo con su fecha de vencimiento, a fin de asegurar que las panelas correspondían a lotes diferentes. Las panelas correspondientes a las marcas “Flor de Caña”, “Queniquea” y “Nonavana” se identifican como “A”, “B” y “C”, respectivamente.

Para identificar el

tipo de presentación, se utilizó la letra “b” para bloque y la letra “g” para granulada y el lote se identificó por su número.

De este modo, la muestra de marca “Flor de

Caña” en presentación de bloque y lote 1 se identificó como “Ab1” y así sucesivamente.

En la tabla 3 se detallan los lotes y el tamaño de las unidades de

las muestras adquiridas.

Tabla 3. Muestras de panelas adquiridas para realizar el trabajo experimental Marca

Flor de Caña (A)

Presentación Bloque (b) Granulada (g) Bloque (b)

Queniquea (B)

Nonavana (C)

Granulada (g)

Bloque (b)

Fecha de

Tamaño de la

vencimiento

unidad (kg)

1

Diciembre.2007

0,5

2

Diciembre.2008

0,5

1

Diciembre.2007

1

2

Noviembre.2008

0,5

1

Febrero.2009

0,5

2

Junio.2009

0,5

1

Junio.2008

1

2

Julio.2008

0,5

3

Diciembre.2008

1

1

Noviembre.2008

0,5

2

Mayo.2009

2

Lote

25

3.2.2 Muestreo El procedimiento de muestreo utilizado fue el del cuarteo, aplicado por Guerra y colaboradores, trabajando con tres unidades de muestra por cada lote. 33

En el

caso de las panelas en bloque, su presentación es en bloques cuadrados o rectangulares entre 500 y 2000g de peso y la de las panelas granuladas son bolsas que contienen entre 500 y 1000g. Para obtener las muestras a analizar a partir del bloque, se disminuyó el tamaño de partícula hasta tener trozos de aproximadamente 3 cm de longitud, amorfos y de tamaño variable.

Esto se realizó de esta manera

debido a que no se puede aplicar molienda, ya que hay riesgo de caramelización. Para ambos casos, la muestra se esparció uniformemente sobre una bandeja. Luego se dividió la superficie en cuatro partes y se tomaron los cuadrantes opuestos, siguiendo con este procedimiento hasta tener una muestra de laboratorio entre 300 y 400g.

3.3 MÉTODOS

En base a los objetivos específicos planteados, se siguió la metodología que se describe a continuación. Todos los análisis fueron realizados por triplicado para cada una de las muestras estudiadas, a menos que se especifique lo contrario.

3.3.1 Parámetros de calidad Los parámetros de calidad estudiados para las muestras de panela fueron humedad, sólidos solubles y pH.

26 3.3.1.1 Humedad

La determinación de humedad se realizó según la metodología AOAC 925.45, cuyo fundamento es el secado de la muestra a presión de vacío.34

Se pesaron

aproximadamente 3 gramos de muestra en una cápsula de aluminio tarada y se introdujeron en una estufa de vacío, a 70ºC y 16 pulgadas de Hg por 24 horas. Luego se retiró y se dejó enfriar en un desecador, se pesó y se determinó el contenido de humedad por diferencia de peso.

3.3.1.2 Sólidos solubles

La determinación de los sólidos solubles se realizó por refractometría, preparando una solución al 10% p/p de panela en agua destilada. Una vez disuelta completamente la muestra, se colocó una gota de la solución a temperatura ambiente en el refractómetro y se tomó la lectura, realizando el análisis por quintuplicado. El resultado obtenido, expresado en grados Brix (ºBrix), se multiplicó por 10 para extrapolar a la muestra pura.

3.3.1.3 pH

La determinación del pH se realizó según la Norma COVENIN 1315-79, preparando una solución al 10% p/p de panela en agua destilada.35

Una vez

disuelta la muestra, se sumergió el electrodo en la solución a temperatura ambiente y se tomó la lectura cuando el equipo se estabilizara.

Previo al análisis, es

necesario asegurarse que el equipo se encuentre calibrado, para lo cual se emplean soluciones amortiguadoras de pH 7 y pH 4, de acuerdo con las indicaciones del equipo.

27

3.3.2 Preparación de los extractos Para la estudiar la actividad antioxidante de las muestras y su contenido de polifenoles, se prepararon extractos de las muestras con una solución de metanol al 80%, a fin de evitar que se oxidaran algunos de los compuestos fenólicos y que ocurrieran reacciones no deseadas.36

Los procedimientos se describen a

continuación.

3.3.2.1 Actividad antioxidante

El extracto para este ensayo se preparó disolviendo 100mg de muestra en 10mL de una solución de metanol al 80% con el desintegrador de tejidos, a 15000rpm durante 60 segundos a temperatura ambiente. Se centrifugó a 3500 rpm por 15 minutos y se tomó el sobrenadante.37

3.3.2.2 Contenido de polifenoles

Para este ensayo se utilizó el mismo procedimiento usado para el extracto anterior, empleando ahora 1g de muestra para 10mL de metanol al 80%.

El resto

de los pasos se mantuvo sin cambios.37

3.3.3 Actividad antioxidante mediante ensayo DPPH

Para realizar este ensayo se utilizó la metodología de Payet y colaboradores, comenzando con una solución de 100ppm de DPPH en metanol puro. 1,15 Posteriormente, se preparó un blanco con 2000 µL DPPH, 1000 µL metanol y 1000 µL agua destilada y se preparó una batería de tubos de ensayo, con diferentes concentraciones de muestra, solución de DPPH y agua destilada, de acuerdo con la tabla 4.

28 Tabla 4. Distribución del extracto para ensayo DPPH Vol extracto

Vol DPPH

Vol MeOH

Concentración

(µL) 2000 1500 1000 500 200

(µL) 2000 2000 2000 2000 2000

80% (µL) 0 500 1000 1500 1800

(mg/mL) 10,0 7,5 5,0 2,5 1,0

A B C D E

Los tubos se agitaron en el Vortex-Genie y se dejaron reaccionar por 30 minutos a temperatura constante y resguardo de la luz.

Transcurrido el tiempo, se

midió la absorbancia a 515 nm en el espectrofotómetro y con las absorbancias leídas se determinó el porcentaje de inhibición, de acuerdo con la ecuación: Inhibición (%) = 100 – 100 (As / Ao) donde Ao es la absorción del blanco y As la absorción de la muestra.

3.3.4 Contenido de polifenoles mediante ensayo de FolinCiocalteu

En este trabajo se empleó una modificación del método de Payet y colaboradores para la cuantificación de polifenoles, a partir de soluciones patrones de diferentes concentraciones de ácido gálico en agua destilada, en un rango de 0,2 a 0,8 mg/mL.1,15 En tubos de ensayo, se añadió 100µ L de la muestra o las soluciones de ácido gálico y 5 mL de una solución acuosa al 10% del reactivo de Folin-Ciocalteu. Entre 1 y 8 minutos se añadió una solución de carbonato de sodio al 11,5% p/v a cada tubo de ensayo.

Los tubos se agitaron en el Vortex-Genie y se incubaron a 30 ºC

por una hora, luego de lo cual se leyó la absorbancia a 765nm. Finalmente, se

29 realizó una curva de calibración con las soluciones patrón de ácido gálico y usando la ecuación de la curva se calculó el contenido de polifenoles, reportados como equivalentes de ácido gálico.

3.3.5 Cenizas

Para determinar el contenido de minerales presente en las muestras, se suigió la metodología AOAC 900.02-A, pesando aproximadamente 5g de muestra en un crisol de porcelana previamente tarado e incinerado.

Se agregaron unas gotas

de aceite para evitar la formación de espuma y se colocaron sobre la plancha de calentamiento a mínima temperatura. Se aumentó la temperatura lentamente hasta total carbonización de las muestras, cuidando que la muestra no salpicara fuera del crisol.34 Cuando se carbonizaron las muestras, se colocó el crisol en la mufla a 525 ºC y se incineró por varias horas hasta obtener una ceniza blanca o gris pálido.

Se

dejó enfriar los crisoles en el desecador hasta temperatura ambiente, se humedeció la ceniza y se calientó a baja temperatura en plancha de calentamiento hasta sequedad.

Se incineró de nuevo en la mufla a 525 ºC por al menos 4 horas y se

colocó el crisol en un desecador, se dejó enfriar y se pesó. El porcentaje de cenizas se calculó como el peso de la ceniza en el crisol entre el peso de muestra, todo esto por cien.34

3.3.6 Minerales Una vez obtenidas las cenizas del alimento, se realizaron las determinaciones de los minerales individualmente, mediante el procedimiento de Guerra y colaboradores, agregando 5 mL de solución de HCl 1:1 al residuo de determinación de cenizas. Se calientó en plancha de calentamiento a muy baja temperatura hasta

30 sequedad (aproximadamente 2 horas) y se filtró la solución a través de papel de filtro Whatman Nº 41 (tipo "ashless") a un balón aforado de 100 mL. Se incineró el papel con la ceniza insoluble en el mismo crisol, se agregaron 5 mL de HCl 1:1 y se calientó algunos minutos en plancha eléctrica. Se filtró a través de papel Whatman Nº 41 con el mismo embudo y hacia el mismo balón aforado, incluyendo las aguas de lavado del crisol. Se enjuagó bien el papel de filtro y el tallo del embudo y se aforó el matraz con agua destilada.33 A partir de estas soluciones de cenizas se hizo la determinación de calcio, hierro,

fósforo,

potasio,

magnesio,

manganeso,

cobre

y

zinc,

mediante

Espectroscopía de Emisión Atómica por Plasma Acoplado Inductivamente (ICP). La solución de cenizas se inyectó al equipo de ICP a través de una corriente de argón y se realizó una curva de calibración, inyectando también el blanco de reactivos para ajustar la respuesta.

La concentración de cada mineral se expresó

en función de miligramos por 100 g de muestra base seca.

3.4 ANÁLISIS ESTADÍSTICO

Para comparar los resultados obtenidos se realizó un análisis estadístico utilizando el programa Statgraphics Plus 5.1, con el cual se verificó en primer lugar el supuesto de normalidad.

Para los resultados que no seguían una distribución

normal, se aplicó la prueba de Kruskal-Wallis, a fin de determinar si las medianas de los resultados eran iguales.

Para los resultados que si seguían una distribución

normal, se verificó la homocedasticidad (igualdad de varianzas) de los mismos y se aplicó un análisis de varianza (ANOVA) multifactorial, para determinar el efecto de los factores presentación, marca y lote.

Cuando fue necesario se compararon las

medias mediante la prueba de Duncan y se estudiaron los residuales. con un nivel de confianza de 95%.

Se trabajó

31

Capítulo 4

RESULTADOS Y DISCUSIÓN A continuación se presentan los resultados obtenidos en la presente investigación, en los aspectos de parámetros de calidad, actividad antioxidante, contenido de polifenoles, contenido de cenizas y contenido de minerales.

4.1 PARÁMETROS DE CALIDAD

4.1.1 Humedad Los análisis realizados indican que el contenido de humedad promedio de las muestras analizadas es de 5,06%, abarcando un rango de humedad entre 1,93 y 8,8%.

En la figura 2, se presentan los porcentajes de humedad para todas las

muestras analizadas, separados por colores de acuerdo a su tipo de presentación. 9,0 8,0

Humedad (%)

7,0 6,0 5,0 4,0

Bloque Granulada

3,0 2,0 1,0 0,0 A1

A2

B1

B2

B3

C1

C2

Muestras

Figura 2. Contenido de humedad de las panelas

32

Se observa que existe una gran diferencia entre el contenido de humedad de las panelas en bloque y granuladas, debido a que las diferencias en el proceso de alaboración afectan el contenido de humedad de las panelas.

Tomando esto en

consideración, se separan las muestras en dos conjuntos de acuerdo a su presentación y se analizan por separado. Dado que no existe una normativa venezolana, se toma como referencia la Norma Técnica Ecuatoriana, en la cual se establece un límite máximo de humedad de 3% para este tipo de presentación.6

Las panelas analizadas en presentación

granulada tienen un rango de humedad comprendido entre 1,92 y 3,50%, con promedios de 3,0% para la marca A y 2,9% para la marca B.

Para esta última

marca, lo establecido en la Norma Técnica Ecuatoriana es sobrepasado por los lotes 1 y 2, como se observa en la figura 3.

Figura 3. Contenido de humedad de panelas granuladas

Para la presentación granulada se obtuvo un contenido de humedad promedio de 2,95%, lo que indica que cumple con lo establecido en la norma.

Los análisis

estadísticos realizados indican que existen diferencias significativas entre las muestras analizadas (representado por las letras sobre las barras).

33

De acuerdo con estos resultados estadísticos, se tiene que los contenidos de humedad de la marca B presentan variaciones entre lotes.

Esto pudiera constituir

un indicativo de la necesidad de establecer un control en el proceso de elaboración del producto, a fin de obtener parámetros más homogéneos y mejorar su calidad, tomando en consideración el carácter artesanal del producto.

Se observa también

que existe variabilidad entre las dos marcas analizadas, a pesar de que sus contenidos promedio de humedad son muy semejantes, de 3,0 y 2,9% para las marcas A y B, respectivamente. En el estudio realizado por Lira y Guerra, así como el presentado por Mujica, se indica que las panelas granuladas de marcas comerciales presentan contenidos de humedad generalmente inferiores a 4%.

Sin embargo, se observó también que

existe alta variabilidad entre los resultados obtenidos para diferentes lotes y diferentes marcas, debido a las deficiencias existentes en el proceso de elaboración. 2,3

Panelas granuladas elaboradas a nivel de laboratorio por Mujica presentan una

menor variabilidad entre lote, pero una humedad superior a sus contrapartes comerciales, debido a una menor temperatura de punteo durante la elaboración.2 Al observar los resultados obtenidos para panelas en bloque, se encuentra que los rangos de humedad oscilan entre 5,8 y 8,8%, como se observa en la figura 4. Para este tipo de presentación se comparan dos lotes de panelas de tres marcas diferentes, A, B y C.

Las panelas de la marca C tienen un mayor porcentaje

promedio de humedad (8,36%), seguido de la marca B (6,25%) y de la marca A (5,86%).

34

Figura 4. Contenido de humedad de panelas en bloque A pesar de que las normas no establecen un límite superior para el contenido de humedad de las panelas en bloque, se conoce que un mayor porcentaje de humedad reduce la vida útil del producto. El contenido promedio de humedad para las muestras en bloque es de 6,82% y los análisis estadísticos revelan de nuevo variabilidad entre lotes y marcas.

Al igual que en el caso anterior, la marca A no

presenta variabilidad entre lotes, pero si existe variabilidad entre los lotes de las marcas B y C. Además, se observa variabilidad entre las tres marcas estudiadas. Las panelas en bloque analizadas en otros estudios presentan contenidos de humedad en un rango entre 5 y 8%.3 Considerando que altos valores de humedad pueden causar descomposición del producto, crecimiento de microorganismos y alteración de las características organolépticas del mismo, se consideran panelas de mejor calidad aquellas que presenten un menor contenido de humedad.2,38 Las muestras pertenecientes a la marca C presentan un contenido de humedad superior a 8%, lo que indica que puede deteriorarse más que las marcas A y B.2,38

Para este tipo de presentación, la marca A presenta características más

favorables, con menor contenido de humedad y menor variabilidad entre lotes.

35

4.1.2 Sólidos solubles Para las muestras analizadas, se obtuvo un porcentaje de sólidos solubles promedio de 94,82%, con un rango de valores entre 90,00 y 97,50%. En la figura 5 se muestran los resultados obtenidos para todas las muestras analizadas.

Figura 5. Contenido de sólidos solubles de las panelas analizadas El análisis estadístico aplicado a estos datos indica que los resultados obtenidos no se ajustan a una distribución normal y que existen diferencias significativas entre las muestras analizadas. Esto se puede observar en la figura 9, donde las panelas en bloque presentan promedios inferiores a los de las panelas granuladas y mayor variabilidad entre lotes y muestras. El promedio general de sólidos solubles de las panelas granuladas analizadas es de 97,38%, obteniéndose además que no hay diferencias significativas entre marcas y lotes, de acuerdo con el análisis estadístico realizado a estos datos. En el caso de las panelas en bloque, se tiene que el promedio general de sólidos solubles es de 92,67%, con promedios de 94,25, 91,75 y 92,00% para las marcas A, B y C, respectivamente.

El análisis estadístico para este caso determinó que existe

36 variabilidad de los resultados entre marcas y variabilidad entre lotes para la marca B. El porcentaje de sólidos solubles en las soluciones de panela, expresados en grados Brix, dan una buena idea del contenido de azúcares de la muestra y son indicativos del dulzor de la panela.3

Los porcentajes más altos indican un mayor

contenido de azúcares y una mejor calidad del producto, así como un menor cntenido de humedad. Dado que las panelas en bloque tienen un mayor contenido de humedad que sus contrapartes granuladas, su porcentaje de sólidos solubles es menor. En la figura 6 se observa la relación inversamente proporcional entre el contenido de humedad y el contenido de sólidos solubles. Haciendo una regresión lineal se encuentra que esta relación se puede representar mediante la ecuación Y=101,08–1,31X, con un coeficiente de determinación de 0,856.

Figura 6. Relación entre contenido de humedad y sólidos solubles

Considerando que esta medición permite estimar indirectamente el contenido de humedad de las panelas de una manera sencilla, se puede utilizar en los centros de producción para verificar la calidad del producto final.2

Si además se considera

que el contenido de sólidos solubles predice el dulzor de la panela, este parámetro constituye un buen criterio para verificar la calidad de la panela elaborada.3

37

4.1.3 pH A continuación se presentan los valores de pH obtenidos para las muestras analizadas, representados en la figura 7.

Figura 7. pH de las panelas analizadas

La Norma Técnica Ecuatoriana establece el valor mínimo de pH para panelas granuladas de 5,9, el cual podemos aplicar también como criterio para evaluar la calidad de las panelas en bloque.6

El valor promedio de pH para todas las

muestras es de 5,95, con promedios de 6,15 para la marca A, 6,11 para la marca B y 5,17 para la marca C.

Sólo los valores correspondientes a la muestra C se

encuentran por debajo del límite mínimo establecido en la normativa.

El análisis estadístico para este caso revela que sólo dos de las muestras son estadísticamente iguales y todas las otras muestras son diferentes entre sí.

Esta

alta variabilidad entre lotes y muestras también es observada por Mujica y por Lira y Guerra, quienes presentan valores que oscilan entre 5,25 y 6,90.2,3 Las variaciones encontradas en el pH pueden deberse a diferencias en el tipo y cantidad de

38 clarificante usado durante la preparación de la panela, dado que en la elaboración de este producto no existen criterios claros para el paso de clarificación. Cuando se utiliza cal como agente clarificante, un bajo valor de pH puede indicar deficiencias en su adición durante la clarificación del jugo, lo que conduce a mayor presencia de impurezas y azúcares reductores, además de aumentar la higroscopicidad de la panela y disminuir su estabilidad en el almacenamiento.2 Por este motivo, las panelas de marca C se consideran de menor calidad, ya que tienen un valor de pH por debajo de la norma. A continuación se presenta la tabla 5, que resume los resultados obtenidos en la evaluación de la calidad de las muestras en estudio.

Tabla 5. Calidad de las panelas analizadas Presentación

Bloque

Granulada

Sólidos

Marca

Humedad (%)

A

5,86

94,25

6,17

B

6,25

91,75

6,06

C

8,36

90,00

5,17

A

3,00

97,25

6,12

B

2,90

97,50

6,15

solubles (%)

pH

Se observa en la tabla que las panelas de marca A y B, en ambas presentaciones, poseen valores de humedad para la presentación granulada y pH dentro de los límites establecidos en la norma.

Adicionalmente, presentan los

valores más altos de sólidos solubles y la humedad más baja para las panelas en bloque. La marca C, por el contrario, presenta un contenido muy alto de humedad y un valor de pH por debajo de lo establecido en la norma, lo que indica que su calidad es inferior a la de las otras marcas estudiadas.

39

4.2 ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE

Los resultados obtenidos para la actividad antioxidante de las muestras se presentan en la figura 8 como porcentaje de inhibición de la oxidación, donde un mayor porcentaje de inhibición es indicativo de una mayor actividad antioxidante de la muestra en estudio.1,15

Figura 8. Actividad antioxidante de las panelas

El porcentaje de inhibición de las muestras se encuentra en un rango entre 84 y 96%, con un valor promedio de 89,64%.

Los análisis estadísticos de los datos

indican que siguen una distribución normal, por lo que puede realizarse un análisis de varianza ANOVA multifactorial, utilizando presentación, marca y lote como factores, el cual se presenta en el apéndice.

Dado que se trata de un diseño

experimental desbalanceado, donde no se cuenta con el mismo número de muestras para los factores estudiados, no se pudo realizar un análisis estadístico de la interacción entre factores.

40

Este análisis estadístico indica que lo resultados obtenidos dependen de los factores marca y lote (para el caso de la marca B), pero no de la presentación. Específicamente, las marcas A y C son estadísticamente diferentes de la marca B, con un valor de p