XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

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XII CONGRESO NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE ALIMENTOS Jueves 27 y Viernes 28 de Mayo de 2010 Guanajuato, Gto.

EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DEL MUCÍLAGO DE DOS VARIEDADES DE CHAN (Hyptis suaveolens (L.) Poit ) Vázquez-Galindo, J.*, Madrigal-Ambriz, L. V.,Rodríguez-Pérez, M. A., Gaitan-Hinojosa, M. A. Facultad de Ciencias Químicas, Universidad de Colima, Km. 9 Carretera ColimaCoquimatlán, Coquimatlán, Col., México 28400. * [email protected]

RESUMEN:

En esta investigación se evaluaron las características fisicoquímicas de la semilla y el mucílago de las variedades “Blanca” y “Violeta”, para su posible utilización en la industria como fuente de fibra dietaria o suplemento de otro tipo de gomas que se emplean como espesantes o estabilizantes. Para la extracción del mucílago se aplico el método de Gowda, (1984) modificando la temperatura, velocidad y tiempo de extracción y recuperando el mucílago por filtración a través de un tamiz malla 40. El rendimiento obtenido para la variedad “Blanca” fue 28 % y para la variedad “Violeta” de de 21.5 %;. El mucílago se obtuvo en forma de polvo blanco o ligeramente gris, con un contenido de cenizas de 2.0 % y 2.6 %, extracto etéreo 1.2 % y 1.1 %, proteína 2.4 % y 2.4 % y un contenido de fibra dietaria total de 20.3 % y 21.4 % para la variedad “Blanca” y para la variedad “Violeta” respectivamente.

Palabras clave: Hyptis suaveolens, Chan, Mucílago.

ABSTRACT: During this research we tested the physical and chemical characteristics of seeds and mucilage of the “White” and “Violet” varieties for their possible usage in the industry as sources of diet fiber or thickening/gelling agents. The mucilage extraction was accomplished by the Gowda method (1984). Temperature, speed, and time of extraction were modified and the mucilage was recovered by filtration using a number 40 sieve. Output for the White variety was 28%, and 21.5% for the “Violet” variety. The mucilage was obtained as a white-greyish powder with an ash content of 2.0% and 2.6%, lipid content of 1.2% and 1.1%, protein content of 2.4% and 2.4%, and total diet fiber content of 20.3% and 21.4% for the “White” and “Violet” varieties, respectively.

INTRODUCCIÓN Hacia la segunda mitad del siglo XX, la humanidad empezó a preocuparse por una correcta alimentación, generando en la población una mayor preocupación por la selección de los alimentos asociados con un menor riesgo para salud por lo que inició la aparición en el mercado de los "alimentos funcionales" (Van den Broeck, 1993). La función de estos alimentos es prevenir enfermedades crónicas como cáncer, osteoporosis, complicaciones cardiovasculares, trastornos de la función intestinal, diabetes y obesidad. (Pascal, 1996). El género Hyptis tiene cerca de 400 especies en todo el mundo siendo Sudamérica quien concentra la mayor diversidad de especies, principalmente en el OT1581

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norte de Brasil (Aluri, et al. 1997). Pertenece a la familia Lamiaceae y se encuentra distribuida en los trópicos, sub-trópicos y lugares templados del mundo. En México esta familia comprende 26 géneros y aproximadamente 512 especies, siendo las más abundantes la Salvia polystachya (chía, tepechía o chinetlacolo), Salvia hispánica de la que se produce la chía comercial e Hyptis suaveolens (chía gorda, chia grande, chia de Colima, Chan) (INIFAP, 1995). El chan, (Hyptis suaveolens, variedad “Violeta”), como comúnmente se conoce, es una hierba que puede llegar hasta 2 metros de altura, de hojas simples y opuestas, de forma cordada y margen ondulado de 5 cm. de largo, el haz es verde oscuro y el reverso verde claro, ambas superficies son glabras y rugosas. El pecíolo mide 1 cm de largo. Los frutos inmaduros son verdes, al madurar cambian a café claro; de 0.5-0.6 cm de largo. Las semillas son color negro, hay 1-2 semillas por fruto. En el Estado de Colima, México, se cultiva una variedad que produce una flor blanca (variedad “Blanca”); única en la región, es originaria del municipio de Ixtlahuacán y es necesario llevar un control en el cultivo de la misma, dado que esta no crece de manera silvestre como las otras variedades de Hyptis. (Beltrán y Romero, 2003). La mayoría de las especies del género Hyptis, son altamente aromáticas; el género Hyptis se ha utilizado en la medicina tradicional indígena como fármaco, ya se ha demostrado en diversos estudios a la semilla la gran utilidad para la elaboración de medicamentos en la medicina convencional y para el tratamiento natural de diversas afectaciones humanas. (Malele, 2003) La forma tradicional de uso del chan como alimento es la elaboración de una bebida refrescante edulcorada con piloncillo conocida como “bate”; también se consume como agua fresca y en paletas. En algunos lugares se agrega al maíz para hacer pinole, el chan le da un mejor sabor al pinole, y no causa problemas de acidez en el estómago. También se usa como alimento para adelgazar o bajar de peso. (Malele, 2003) La harina de la semilla mezclada con sorgo o harina de trigo es usada para hacer pastelillos horneados, galletas y otras preparaciones. (Aluri, et al. 2003; Vergara-Santana y Madrigal-Ambriz, 2008). La semilla de Hyptis suaveolens (L.) Poit., al ponerse en contacto con el agua forma una barrera gelatinosa en su superficie a la cual se le llama mucílago, constituido principalmente por fibra dietaria. El gran interés por la fibra dietaria se remonta a los años 70, cuando se empezaron a realizar estudios epidemiológicos que relacionaron la deficiencia de fibra dietaria con enfermedades que se presentan principalmente en países occidentales, como la constipación, pólipos, cáncer al colon, y trastornos metabólicos como obesidad y enfermedades coronarias. (Pascal, 1996) OT1582

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El uso de gomas, mucílagos y pectinas como aditivos en los alimentos es de uso cada vez mas común en la industria de los alimentos por sus diversos usos; agente espesante, emulsificante, gelatinizante y estabilizante. (Sánchez, et al. 1995) La fibra dietaria se define como los carbohidratos complejos de las plantas que los seres humanos no digieren porque carecen de las enzimas necesarias. La fibra se divide en dos categorías: soluble e insoluble. Mientras que la fibra insoluble pasa a través de la zona digestiva relativamente sin cambios, la fibra soluble se disuelve para formar un gel suave. Las pectinas, las gomas, y los mucílagos son ejemplos de la fibra soluble. Algunos alimentos funcionales que contienen la fibra soluble son albaricoques, fruta cítrica, avena, lentejas, y alubias secas y guisantes. (Jenkins, et al. 2000) En esta investigación se evaluaron las características fisicoquímicas de dos variedades de Hyptis suaveolens (“Blanca” y “Violeta”), y se realizó la extracción y caracterización parcial del mucílago, en la búsqueda de compuestos que puedan ser fuente de fibra dietaria o que puedan utilizarse para remplazar otro tipo de gomas que se emplean como espesantes y estabilizantes METODOLOGÍA Materia prima Se utilizaron lotes de 3 kg de semilla de chan (Hyptis suaveolens, variedades “Blanca” y “Violeta”) procedentes de Ixtlahuacán, Colima. Para eliminar polvo y materia extraña, se utilizaron tamices y un equipo marca Ro-Tap, modelo RX-29. Las semillas se almacenaron en bolsas de polietileno de alta densidad, en refrigeración (4 °C) hasta su análisis y procesamiento. Análisis de la materia prima Análisis Físicos. pH. (AOAC, 1990), Acidez titulable. (AOAC, 1990) Análisis Químico Proximal (AOAC, 1990), Determinación de humedad, estufa de vacío APSA, modelo GI110 (Método 925.09); determinación de cenizas, mufla NOVATECH, modelo MD-10 (Método 923.03); extracto etéreo, Goldfish marca Labconco, modelo 35001 (Método 920.85); fibra cruda, Labconco, modelo 30001 (Método 920.86); fibra dietaría total (TDF-100ª); proteína cruda, Kjeldahl, modelo 21232 ( Método 923.03); extracto libre de nitrógeno. (Por diferencia). Obtención de mucílago Para la extracción del mucílago se aplicó el método de Gowda, (1984) modificando la temperatura, velocidad y tiempo de extracción y recuperando el mucílago por filtración a través de un tamiz malla 40. El procedimiento para la obtención del mucílago se presenta en la figura 1. OT1583

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Hidratación de la semilla 1 h; 37º C

Agitación 2 h

Separación del mucílago por filtración al vacío a través de tela de algodón

Precipitación del mucílago con etanol

Separación por medio de tamiz malla 40

Lavado con acetona

Secado en estufa de vacío 40 °C

Molienda

OT1584

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Figura 1. Diagrama de flujo para la obtención del mucílago. Análisis realizados en el mucílago Análisis Físicos. pH. (AOAC, 1990); Acidez titulable. (AOAC, 1990) Análisis Químico Proximal (AOAC, 1990) Determinación de humedad, estufa de vacío APSA, modelo GI110 (Método 925.09); determinación de cenizas, mufla NOVATECH, modelo MD-10 (Método 923.03); extracto etéreo, Goldfish marca Labconco, modelo 35001 (Método 920.85); fibra cruda, Labconco, modelo 30001 (Método 920.86); fibra dietaría total (TDF-100A (Kit SIGMA).); proteína cruda, Kjeldahl, modelo 21232 ( Método 923.03); extracto libre de nitrógeno (por diferencia). Análisis estadístico Los análisis fisicoquímicos se realizaron por triplicado y se analizaron con ANOVA. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Características físicas de la semilla de Hyptis suaveolens (L.) Poit La evaluación de las características físicas de la semilla de Hyptis suaveolens L Poit fue hecha con una muestra de 1000 g representativa del lote de cada variedad. Los resultados se muestran en la Tabla 1. Tabla 1. Semilla de chan Hyptis suaveolens (L.) Poit (variedad “Violeta” y “Blanca”) Característica analizada

Variedad “Violeta”

Variedad “Blanca”

Color

Negro

Amarillo paja claro

Impurezas

1.1 %

1.4 %

Grano Limpio

98.9 %

98.6 %

2.7 x 4.5 mm

2.9 x 4.7 mm

Tamaño de grano

La semilla de la variedad “Blanca” presenta un mayor tamaño comparado con la variedad “Violeta” así como un mayor número de impurezas; la semilla de la variedad “Blanca” presenta una mayor fragilidad al manejarla dado que se fractura con mayor facilidad que la variedad “Violeta”. La medición de tamaño de grano se realizó con 100 g de semilla, utilizando un Vernier. El proceso de eliminación de impurezas se llevó a cabo manualmente, OT1585

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registrando el peso y calculando el porcentaje de grano limpio (Tabla 1).

Análisis químico proximal para semilla de chan El AQP realizado a las semillas de Hyptis suaveolens variedades “Blanca” y “Violeta” (Tabla 2), no mostraron diferencias significativas para los análisis realizados. En la composición química de las dos variedades resalta el contenido de extracto etéreo (17%), fibra cruda (29 y 28 %) y los carbohidratos cuantificados como extracto libre de nitrógeno (34 %). Tabla 2. Análisis químico proximal del mucílago y de semilla Semilla “Blanca”

Semilla “Violeta”

Mucílago de semilla “Violeta”

Mucílago de semilla “Blanca”

Base Húmeda

Base Seca

Base Húmeda

Base Seca

Base Húmeda

Base Seca

Base Húmeda

Base Seca

(g/100g)

(g/100g)

(g/100g)

(g/100g)

(g/100g)

(g/100g)

(g/100g)

(g/100g)

Humedad

5.74

------

5.09

------

85.68

------

87.10

------

Materia Seca

94.26

100

94.91

100

14.32

100

12.9

100

Cenizas

3.71

3.94

4.18

4.40

0.30

2.09

0.33

2.58

Extracto etéreo

16.11

17.09

15.82

16.67

0.17

1.17

0.14

1.11

Proteína cruda

13.79

14.63

14.41

15.18

0.35

2.45

0.31

2.38

Fibra cruda

28.69

30.44

27.79

29.28

4.27

29.83

3.93

30.45

E.L.N.

32.21

34.17

32.72

34.47

9.23

64.46

8.19

63.48

Análisis

Obtención de mucílago de la “Blanca” y “Violeta”.

semilla de Hyptis suaveolens variedades

Para la extracción del mucílago se aplicó el método de Gowda, (1984) modificando la temperatura, velocidad y tiempo de extracción y recuperando el mucílago por filtración a través de un tamiz malla 40. Para la precipitación del mucílago se utilizaron 4 volúmenes de etanol, se modificó la temperatura para hidratar la semilla (37 °C por una hora y 3000 rpm para la agitación) y la recuperación del mucílago se realizó por filtración con vacío. OT1586

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Porcentaje de extracción de mucílago. Los resultados se presentan en la tabla 3, donde se observa que con las modificaciones aplicadas al método de Gowda (1984), se incrementa el rendimiento de mucílago obtenido para las dos variedades. Tabla 3. Porcentaje de extracción de mucílago Método

Variedad semilla “Violeta”

Variedad semilla “Blanca”

Método Gowda (1984)

15.94 %

19.51 %

21.5 %

28 %

Método propuesto Tratamiento a 37 °C

Análisis químico proximal para mucílago de chan Los resultados obtenidos mediante el AQP (Tabla 2) aplicado a las dos variedades de mucílago de Hyptis suaveolens, no muestran diferencias significativas entre variedades. Sin embargo se observa el incremento en el contenido de carbohidratos así como disminución de proteína y extracto etéreo con respecto a los valores para la semilla. Determinación de fibra dietaria total. El contenido de fibra dietaria total se presenta en la Tabla 4 sin encontrarse diferencia significativa entre las dos variedades tanto para semilla como mucílago. Tabla 4. Determinación de fibra dietaría total Fibra dietaria total

Variedad semilla negra “Violeta”

Variedad semilla “Blanca”

SEMILLA

4.84 %

4.94 %

MUCILAGO

21.36 %

20.26 %

CONCLUSIONES Los datos obtenidos en esta investigación con las modificaciones realizadas al método de Gowda (1984) muestran que se extrajo un 5.5 % más de mucílago para la variedad “Violeta” y un 8.5 % para la variedad “Blanca”. La variedad “Blanca” produjo un mayor rendimiento de mucílago que la variedad “Violeta” lo que puede apoyar las ventajas de cultivar la variedad “Blanca” para obtención del mucílago. OT1587

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REFERENCIAS Aluri, J.S.R., Vergara-Santana, M.I. & Lemus-Juarez, S. 1997. Floral Ecology, Carinal-Lobe Release, Pollination and Reproductive Success in the Wild and Domesticated Forms of Hyptis suaveolens (L.) Poit. (Lamiaceae) in Mexico. Plant Species Biology 12(2-3):61-68. AOAC. 1990. Association of Official Analytical Chemists, Official Methods of Analysis, 15th Edition, EUA. Beltrán M., & Romero M. 2003. La chía alimento milenario. Industria alimentaria. Septiembre-Octubre. 20-29. Gowda, D.C. 1984. Polysaccharide components of the seed-coat mucilage from Hyptis suaveolens. Phytochemistry, 23 (2): 337-338. INIFAP 1995. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales y Agropecuarias. México: informe nacional para la conferencia técnica internacional de la FAO sobre los recursos fitogenéticos. Disponible en: http://www.fao.org/ag/AGP/agps/Pgrfa/pdf/mexico.pdf. Jenkins, D.J.A., Kendall, C.W.C., Axelsen, M., Augustin, L.S.A. & Vuksan, V. 2000. Viscous and nonviscous fibres, nonabsorbable and low glycaemic index carbohydrates, blood lipids and coronary heart disease. Current Opinion in Lipidology, 11: 49-56. Malele, R. S, Mutayabarwa, C .K, Mwangi, J. W., Thoithi, G.N., Lucini, E.I. and Zygadlo, J.A. 2003. Essential oil of Hyptis suaveolens (L.) Poit: Composition and Antifungal Activity. Journal of Essential Oil Research. Disponible en: JEOR: http://www.jeoronline.com/archive/detail/7#55 Pascal, G. 1996. Functional foods. How to regulate this food. Nut. Rep. 54 (11): 199-201. Van den Broeck, A. 1993. Functional foods. International Food Ingredients. 1(2): 49. Vergara-Santana, M.A., Madrigal Ambriz, L.V., Lemus Juárez, S., 2008. Obtención de harina de Hyptis suaveolens (L.) Poit con alto nivel nutritivo y máximo desprendimiento de mucílago y su utilización en la elaboración de productos alimenticios. Patente No. 264267 Instituto Mexicano de la Propiedad Intelectual, Mexico. Sanchez V.E., Bartholomai G.B. and A.M.R. Pilosof. 1995. Rheological properties of food gums as related to their water binding capacity and to soy protein interaction. Food science & technology Lebensmittel-wissen shaft & technologie 48(4).

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