Revista de Investigación en

Ciencia y Tecnología de Alimentos .Estudio de la Influencia de la Concentración en la Retención de Vitamina C en Jugo Fresco

y Concentrado de Carambola (Averrhoa carambola L.) Matos-Chamorro, Alfredo1 ; Chuquilín-Chumbe, Eddy Francisco2 Resumen El objetivo de este trabajo fue determinar la influencia de los sólidos solubles en la retención de vitamina C en el jugo fresco y concentrado de carambola (Averrhoa carambola L.), el fruto utilizado tiene un contenido de agua (85%), Ceniza (0,5 g/100 g), vitamina C (30,317 – 30,09 mg/100 g). La determinación de la cinética de degradación se realizó por el método de espectrofotometría, dos concentraciones de jugo (7.1 - 20 ºBrix), fueron expuestos a tratamientos iguales de temperatura (60, 75, 90 oC) y tiempos de 5, 25, 45 minutos. Se determinó el tiempo de reducción decimal (D) del jugo fresco los cuales fueron de 67, 50, 33 minutos y del jugo concentrado fueron de 65, 43, 34 minutos. La constante cinética k del jugo fresco es de 0,03437, 0,04606, 0,06979 min-1 y del jugo concentrado es de 0,03543, 0,05356, 0,06774 min-1. La Energía de activación (Ea) del jugo fresco es 22,66 Kj/mol y del jugo concentrado es 20,86 Kj/ mol. Los resultados obtenidos muestran que no hay diferencia significativa en la retención de vitamina C, sea jugo fresco (23, 29, 40 %) o concentrado (23, 33, 40 %). Concluyendo que la concentración no tiene influencia en la retención de vitamina C, frente a los tratamientos de calor a diferentes tiempos en el jugo de carambola. Palabras Clave: Jugo de carambola, Averrhoa carambola, vitamina C, Acido ascórbico, cinética de degradación, energía de activación, destrucción de nutrientes. Study of the Influence of Concentration on the Retention of Vitamin C in Fresh and Concentrate Juice of Carambola (Averrhoa carambola L.) Abstract This aim of this study is to determine the influence of concentration on the vitamin C retention in fresh juice and carambola concentrate (Averrhoa carambola L.); the fruit used had a water content of 85%, ash content of 0.5 g/100 g, and a vitamin C content of 30.317 to 30.09 mg/100 g. The determination of this degradation was evaluated using the Spectrophotometric Method; two concentrations of juice (7.1 — 20 ºBrix), were exposed to the same temperature treatments (60, 75, 90 °C) and times of 5, 25, 45 minutes. The decimal reduction time (D) of fresh juice was determined as 67, 50 and 33 minutes respectively and concentrated juice which was 65, 43 and 34 minutes respectively. The kinetic constant k of the fresh juice is 0.03437, 0.04606, 0.06979 min-1 and that of juice concentrate is 0.03543, 0.05356, 0.06774 min -1. The activation energy (Ea) of fresh juice is 22.66 kJ / mol and juice concentrate is 20.86 kJ / mol. The results show no significant difference in the retention of vitamin C between fresh juice (23, 29, 40 %) or concentrated (23, 33, 40 %). In Conclusion, the concentration has no influence on the retention of vitamin C, compared to heat treatments at different times in carambola juice. Keywords: Juice, carambola, Averrhoa carambola, vitamin C, ascorbic acid, degradation kinetics, activation energy, destruction of nutrients.

Introducción La vitamina C o ácido ascórbico es un nutriente esencial en la dieta humana y es bien conocido por su capacidad de reducir las reacciones de oxidación (Rock y otros 1996; Halliwell 1997). 1

Universidad Peruana Unión. [email protected] EAP Ingeniería de Alimentos, Universidad Peruana Unión, [email protected] 2

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La estabilidad del ácido ascórbico es afectada por diversas condiciones ambientales, tales como, la luz, el oxígeno, la actividad de agua y la temperatura, porque ésta vitamina es la más sensible a los factores mencionados (Fennema 1993). El jugo de carambola es rico en vitaminas A y C, las cuales se pueden deteriorar durante el procesamiento. La pérdida de vitaminas, disminuye la calidad nutricional de los alimentos,

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pero no así su calidad organoléptica (Monge 1083), por lo que se puede medir la calidad de un producto mediante el índice de retención de vitaminas (Badui 1994). Los estudios realizados para determinar la cinética de pérdida de vitaminas, se ajustan a una ecuación de primer orden, cuya constante de degradación, está regida por el modelo de Arrhenius (Alvarado 1996). La constante de degradación es específica para cada producto y es necesario determinarla experimentalmente. Actualmente las nuevas tendencias de consumo de alimentos están orientadas a que la seguridad nutricional, inocuidad, sean estables por largos periodos de tiempo; y pueden conservar por mayor tiempo las características del alimento fresco. Para obtener un producto de calidad se debe optimizar el tratamiento térmico basándose en la dependencia e influencia de la temperatura, tiempo de exposición y su relación entre la inactivación microbiológica, los cambios químicos y sensoriales (Vanaclocha y Requena 2003). La ecuación de Arrhenius es uno de los procedimientos más utilizados para evaluar la relación entre la temperatura (oC) y k (min-1). En la ecuación (1) se indica la relación de k y T.

k

k A .e

Ea RT

(1)

Donde k es la constante de velocidad, kA (min-1) es la constante pre exponencial, Ea (kj/mol) es la barrera energética que ―A‖ necesita sobrepasar para generar los productos de degradación (generalmente se denomina energía de activación). R (kj/mol) es la constante universal de los gases y (T) la temperatura absoluta. En términos prácticos, los valores de k están disponibles a diferentes temperaturas y el Ln k contra la inversa de la temperatura, genera una línea recta (Ecuación 2), cuya pendiente es igual a –Ea/R.

Lnk

Lnk A

Ea 1 R T

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El objetivo de este trabajo es determinar la influencia de la concentración en la retención de vitamina C en jugo de carambola. Materiales y Métodos Se ha utilizado carambola (Averrhoa carambola L.) de la ciudad de Tingo María – Huánuco. El fruto fue acondicionado en el Laboratorio de Ciencia y Tecnología de Alimentos (CITAL) y en el Centro de Investigación en Ingeniería de Alimentos (CIIA). La preparación de reactivos se hizo en el Laboratorio de Química y la determinación de vitamina C se hizo en el Centro de investigación de Ciencia de Alimentos (CICAL). Reactivos Se utilizó ácido oxálico al 0,56%, para la calibración del espectrofotómetro. Se utilizó una solución madre de ácido ascórbico al 0,1 % para determinar la curva de calibración que fue usada para medir el contenido de vitamina C del jugo de carambola. La titulación con 2,6 Dicloroindofenol fue utilizada como indicador del contenido de vitamina C en el jugo de carambola, ya que oxida únicamente al ácido ascórbico y no otras sustancias que pueden estar presentes en la solución. Diseño experimental La distribución de ensayos para la investigación se muestra en la tabla 1, las mediciones de la vitamina C fueron por duplicado. Medición de la curva de calibración Se diluyó 0,1 g de ácido ascórbico en 100 ml de ácido oxálico al 0,56 %. Luego se procedió a tomar 1, 2, 3, 4, 5 ml de esta solución madre y se enrazó en fiolas de 100 ml con ácido oxálico. Las fiolas fueron envueltas en papel aluminio para evitar el efecto de la luz en el ácido ascórbico. Luego se tomó 4 tubos de prueba enumerados del I al IV y se agregó lo siguiente: Tubo I. 10 ml de agua destilada.

(2)

Tubo II. 1ml de ácido oxálico al 0,56%.

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Tabla 1 - Distribución de ensayos para los diferentes tratamientos del jugo fresco y concentrado de carambola No tratamientos

C(ºBrix)

T (oC)

t (min)

C0

7,1

22,1

0

A1

7,1

60

5

A1

7,1

60

5

A2

7,1

60

25

A2

7,1

60

25

A3

7,1

60

45

A3

7,1

60

45

B1

7,1

75

5

B1

7,1

75

5

B2

7,1

75

25

B2

7,1

75

25

B3

7,1

75

45

B3

7,1

75

45

C1

7,1

90

5

C1

7,1

90

5

C2

7,1

90

25

C2

7,1

90

25

C3

7,1

90

45

C3

7,1

90

45

Co: condiciones iníciales del jugo fresco de carambola. Tubo III. 1ml de solución estándar + 9ml de agua. Tubo IV. 1ml de solución estándar.

Se ajustó la absorbancia a cero usando el tubo I y una longitud de onda de 515 nm. En el tubo II se añadió 9 ml de colorante y exactamente después de 30 segundos, se leyó la absorbancia (L1). Se ajustó a cero la absorbancia con la solución del tubo III. Al tubo IV se añadió 9 ml del colorante y exactamente después de 30 segundos se leyó la absorbancia (L2). Con los valores de L1 y L2 se construye la curva estándar con las concentraciones de acido ascórbico (mg/100 ml) en la abcisa y en la ordenada la absorbancia (L1-L2) para cada © 2010 Dirección General de Investigación ISSN 2218-3310 Revista investigación ciencia tecnología de alimentos

estándar de trabajo. En la Figura 1 y 2 se muestra la curva de calibración que se determinó para el jugo fresco y concentrado de carambola. Determinación de la vitamina C En la Figura 3 se muestra la secuencia de operaciones utilizadas para determinar la vitamina C del jugo fresco y concentrado de carambola. Resultados y Discusión Los análisis proximales realizados al fruto de carambola presentan: contenido de agua (85 %), ceniza (0,5 g/100 g) y contenido de vitamina C (30,31-30,09 mg/100 g). Los resultados son muy similares a los reportados por otros investigadores, el contenido de agua de la carambola es de 90 %, ceniza es de 0,4 g/100 g y

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Figura 1 - Curva de calibración para el jugo fresco de carambola

Figura 2 - Curva de calibración para el jugo concentrado (20 ºBrix) de carambola

Materia prima

Selección visual (similitud de colores).

Selección

En mitades.

Cortado

Exprimido

Se hizo manualmente. Se filtró con una tela fina para evitar la mezcla con partículas extrañas (pepas, cáscaras, etc).

Filtrado

4000 rpm x 20 min.

Centrifugado

o

Jugo Fresco (7 Brix)

Jugo Concentrado (20ºBrix)

Tratamiento térmico. 5 ml de jugo en 9 tubos a 60, 75, 90 o C x 5, 25, 45 min respectivamente.

Preparación de la muestra

Medición de vitamina C

Se tomó 3ml de cada tubo y se enrazó en 9 fiolas DE 100 ml con cido oxálico al 0,56%.

Mediante espectrofotometría a 515 nm.

Figura 3 - Flujograma para la determinación de vitamina C de jugo fresco y concentrado de carambola © 2010 Dirección General de Investigación ISSN 2218-3310 Revista investigación ciencia tecnología de alimentos

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el contenido de vitamina C es de 35 mg/100 g de pulpa (Orlando 2002). Determinación de vitamina C Para determinar el contenido de vitamina C del jugo fresco de carambola se utilizó la ecuación determinada en la figura 1 (y=2,21x+0,00459) y para el jugo concentrado se utilizó la ecuación determinada en la figura 2 (y=1,44x+0,058). Se observa en las tablas 2 y 3 que el contenido de vitamina C desciende conforme aumenta la temperatura (oC) y el tiempo (min) de exposición a esta. Esto es comprensible, porque la vitamina C es muy sensible a la temperatura y gran parte de ella se pierde en el procesamiento de alimentos a base de calor (Alvarado 1996). Tabla 2 - Contenido de vitamina C del jugo fresco de carambola expuesta a diferentes tratamientos de temperatura y tiempo tiempo (min) 0 5 25 45

30,31 24,28 16,74 6,18

30,31 18,25 13,72 3,16

30,31 15,98 10,70 0,90

Tabla 3 - Contenido de vitamina C del jugoconcentrado (20ºBrix) de carambola expuesto a diferentes tratamientos de temperatura y tiempo

0 5 25 45

En la tabla 4 y la tabla 5 se muestra el tiempo de reducción decimal (D) y la constante cinética (k). D se define como el tiempo necesario para reducir el contenido de vitamina C del jugo de carambola a la decima parte; cabe recalcar que cuanto mayor sea la temperatura de trabajo menor será el valor de D (Rodríguez y otros, 2002).

Tabla 4 - Valores del tiempo de reducción decimal (D) y la constante cinética (k) para el jugo fresco de carambola T(ºC)

D (min)

K (min-1)

60 75 90

67 50 33

0,03437 0,04606 0,06979

Temperaturas ( OC) 60 75 90

Los contenidos de vitamina C están expresados en mg/100g de muestra

tiempo (min)

Determinación del tiempo de reducción decimal (D), constante cinética (k), la energía de activación (Ea) y la termorresistencia (Z) de la vitamina C

Temperaturas ( OC) 60 75 90 30,09 30,09 30,09 27,77 19,67 16,20 19,67 10,41 6,94 5,78 2,31 1,15

Los contenidos de vitamina C están expresados en mg/100g de muestra

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Tabla 5 - Valores del tiempo de reducción decimal (D) y la constante cinética (k) para el jugo concentrado de carambola T(ºC)

D (min)

K (min-1)

60 75 90

65 43 34

0,03543 0,05356 0,06774

Como se observa en las tablas 4 y 5 no hay una diferencia significativa en el tiempo de reducción decimal del contenido de vitamina C en ambos jugos ya sea fresco o concentrado; por ende las constantes cinéticas de los dos jugos tienen una gran similitud entre ellas. Con los valores mostrados en las tablas 6 y 7 se determinó la energía de activación (Ea) para el jugo fresco y concentrado. La dependencia de k con la temperatura se determina con la representación semilogarítmica de k frente a la temperatura analizada (1/T), dando una línea recta cuya pendiente es Ea/R; así la Ea para el jugo fresco tuvo un valor de 22,66 Kj/mol (5,412 Vol. 1, Nº 1, 2010 - Rev. investig. cienc. tecnol. aliment.

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Kcal/mol) y para el jugo concentrado fue de 20,86 Kj/mol (4,984 Kcal/mol). Tabla 6- Valores de k y Temperatura para el jugo fresco de carambola Temperatura (ºC)

Temperatura (ºK)

60

333,15

0,0030

75 90

348,15 363,15

0,0029 0,0028

1/T x10-3

log K -1,463781 -1,336676 -1,156220

Tabla 7-Valores de k y Temperatura para el jugo concentrado de carambola Temperatura (ºC) 60 75

Temperatura(ºK) 333,15 348,15

1/T x10-3

log K

0,00300165 0,00287233

-1,450619 -1,271175

90

363,15

0,00275368

-1,169185

El grafico del log D (min) frente a la temperatura (oC) de trabajo (datos obtenidos de la tabla 4 y 5) permite determinar el valor Z de la vitamina C en el jugo fresco y concentrado de carambola. El valor Z para el jugo fresco es de 94 oC y para el jugo concentrado es de 104 oC. Ordoñez y otros (1994) recomienda que al trabajar con jugos que contengan vitamina C es mejor aplicar un tratamiento de altas temperaturas por cortos tiempos (HTST) para que la energía de activación de la vitamina C no sea afectada, evitando el punto de inicio de su degradación. Conclusiones El nivel de retención de vitamina C en el jugo fresco y concentrado son similares no hay variación significativa. El porcentaje de pérdida de vitamina C es igual o similar en las tres temperaturas de estudios (60, 75, 90 oC) las cuales fueron de 23, 29, 40 % para el jugo fresco y de 23, 33, 40 % para el jugo concentrado. La energía de activación del jugo fresco (7,1 ºBrix) y concentrado (20 ºBrix) fueron de 22,66 kj/mol y 20,86 kj/mol respectivamente, no existe variación significativa de la Ea entre el jugo fresco o concentrado. © 2010 Dirección General de Investigación ISSN 2218-3310 Revista investigación ciencia tecnología de alimentos

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