Universidad Veracruzana

Transcripción

1 Universidad Veracruzana Facultad de Ciencias Químicas INGENIERIA DE ALIMENTOS TRABAJO RECEPCIONAL TESIS Caracterización y evaluación de parámetros de calidad en la miel de abeja de tres regiones del país para su cristalización inducida. PRESENTA Estefanía Luna Pérez DIRECTOR INTERNO DEL TRABAJO RECEPCIONAL Dr. Anselmo Osorio Mirón DIRECTOR EXTRENO DEL TRABAJO RECEPCIONAL Dr. Eusebio Bolaños Reynoso

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3 RECONOCIMIENTOS Dr. Eusebio Bolaños Reynoso: Por permitirme trabajar con el, por brindarme su confianza y abrirme las puertas de su laboratorio para conocer nuevas personas y adquirir nuevos conocimientos y así poder terminar mi trabajo. Dr. Anselmo Osorio Mirón: Gracias por aceptar ser mi Director de experiencia recepcional y brindarme su confianza para terminar este trabajo a pesar de que se encuentre lejos, por brindarme su ayuda cuando lo necesite. Dra. Ana Ortiz de Montellano: Gracias por su apoyo, comprensión y compañerismos durante este trabajo, y por guiarme cuantas veces lo necesite, así como brindarme su ayuda y paciencia para obtener nuestros objetivos. A Dios: DEDICATORIAS Gracias por prestarme esta vida, por las alegrías, tristezas y por acompañarme en los momentos difíciles de mi vida. Gracias por darme la sabiduría y el aprendizaje que me das día a día y ayúdame a servir a los demás, así como aprender de mis errores. Has de mí una mujer que viva con fe y en la gracia de usted. A mis padres:

4 Gloria Pérez Méndez y Fortino Luna Rosas por brindarme su amor y apoyo durante este largo camino de aprendizaje, gracias por sus palabras diciéndome que la mejor herencia que me pueden dejar es una educación, por hacer de mí una persona de bien y que nunca envidie los bienes ajenos, gracias por todo lo que me han dado no hay palabras para agradecer los grandes esfuerzos que han hecho por mi y siempre los amare. A mi tío: Adolfo Luna Rosas por darme su cuidado y amor durante mi niñez y por qué gracias a ti obtuve mucho de los valores que tengo hoy en día, por que sin importar que tan lejos este usted, mi cariño, amor y respeto siempre estará con usted. A mis hermanos: Adolfo y Fortino por ser mis compañeros durante este largo camino, por ser mi alegría mi enojo y mis risas durante este tiempo. Gracias Adolfo por ayudarme en tantos momentos de mi aprendizaje por enseñarme a que debo esforzarme para ser una estudiante brillante. Gracias Fortino por enseñarme que nunca debo de estar enojada con la vida y por ser mi alegría durante este tiempo. A Francisco Amado López Trujillo: Por ser mi compañero, amigo, consejero, hermano y guía durante este tiempo, gracias por enseñarme admirar y valorar las pequeñas cosas de la vida, por enseñarme a ser una mejor persona y a ser buena con los demás, por tu amor, cariño, comprensión y compañía que me has dado incondicionalmente y por que junto a ti, encontré a vivir en paz con Dios. A mis amigos:

5 Gabriela, Ariadna y Oliver por ser mi compañía durante nuestra larga travesía en la universidad, por que aunque nos enojemos siempre al final del día estamos sonriendo y por qué en momentos difíciles de la vida hemos estado unidos. A mis amigos y compañeros de plantas piloto: Kelvyn, Juventino, Erick, Cristal y Adam gracias por brindarme su amistad y confianza desde el primer día que llegue a su laboratorio, gracias por aceptarme y ayudarme durante mi estancia y gracias por que me enseñaron a trabajar en equipo para lograr nuestros objetivos.

6 ÍNDICE GENERAL ÍNDICE GENERAL I ÍNDICE DE FIGURAS VI ÍNDICE DE TABLAS VIII ABREVIATURAS IX RESUMEN X 1. INTRODUCCIÓN MARCO TEÓRICO Definición de miel Antecedentes Producción de la miel de abeja en el mundo Producción de miel en México Tipos de miel Según su origen Según el método de extracción o presentación Según su consistencia Productos derivados de la miel Jalea real Propoleo Caramelo duro Miel cremada Características físicas de la miel Color Sabor y aroma Textura 13 I

7 2.8 Características químicas de la miel Carbohidratos Acidez ph Enzimas Invertasa Diastasa (α- y β-amilasa) Glucoxidasa Proteínas y aminoácidos Minerales (cenizas) Humedad Hidroximetilfurfural (HMF) Densidad Calidad de la miel Reglamentos y normas que regulan la calidad de la miel de abeja Codex Alimentarius Norma Oficial Mexicana Cristalización Conceptos generales Definición Saturación y sobresaturación Curvas de solubilidad Nucleación Crecimiento de cristales Parámetros de medición importantes en el proceso de 25 II

8 cristalización Concentración ( Brix, densidad) Temperatura Cristalización de la miel de abeja PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN HIPÓTESIS Y OBJETIVOS Hipótesis Objetivo general Objetivos específicos METODOLOGIA Materiales Muestras para análisis fisicoquímicos Materiales y equipos para análisis fisicoquímico Muestras para la construcción de las curvas de solubilidad Materiales y equipos para la construcción de curvas de solubilidad Métodos Metodología para los análisis fisicoquímicos Humedad Acidez Cenizas totales Sólidos insolubles Densidad ph Metodología para la construcción de las curvas de solubilidad Diseño de experimental El diseño experimental para los análisis físico-químicos. 37 III

9 Análisis de varianza de un factor con efectos fijos 37 El diseño experimental para la construcción de las curvas de solubilidad Diseño bifactorial RESULTADOS Y DISCUSIÓN Resultados de los análisis fisicoquímicos Contenido de humedad de las mieles estudiadas Contenido de cenizas totales de las mieles estudiadas Contenido de solidos insolubles de las mieles estudiadas Contenido de acidez de las mieles estudiadas Valores de ph para las mieles estudiadas Densidad de las mieles estudiadas Resultados para las curvas de solubilidad Coeficiente de correlación entre densidad y grados Brix CONCLUSION BIBLIOGRAFÍA ANEXOS ANEXO A. DETERMINACION DE HUMEDAD ANEXO B. TÉCNICAS ANALÍTICAS. 76 B.1 Determinación de la acidez en miel de abeja.. 76 B.2 Determinación de solidos insolubles en miel de abeja.. 77 B.3 Determinación de cenizas totales en miel de abeja.. 78 B.4 Determinación de densidad.. 79 ANEXO C. ANÁLISIS DE RESIDUOS.. 80 ANEXO D. DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS EMPLEADOS IV

10 INDICE DE FIGURAS FIGURA PAGINA 2.1 Porcentajes de los 10 principales países exportares Zonas productoras de miel de abeja de acuerdo al estado en la Republica Mexicana Estados con mayor producción de miel en México Diagrama del proceso para la elaboración de las curvas de solubilidad Secuencia de uso de equipos para las curvas de solubilidad Comparación de la humedad por tipo de miel Comparación del contenido de cenizas por tipo de miel Comparación del contenido de sólidos insolubles en agua por tipo de miel Comparación del contenido de acidez por tipo de miel Comparación del ph por tipo de miel Comparación de la densidad por tipo de miel Líneas de saturación de los distintos tipos de miel a diferentes temperaturas Líneas de saturación de los distintos tipos de miel a diferentes temperaturas 3D. 63 C.1 Gráfico de probabilidad normal de los residuos. 83 C.2 Gráfico de comparación residual contra miel. 84 C.3 Gráfico de comparación residual contra temperatura. 84 D.1 Vista frontal del DMA D.2 Pantalla de impresión de datos del DMA D.3 Baño ultrasónico con tiempo de programación. 86 D.4 Baño de recirculación Julabo F VI

11 D.5 Microscopio Primo Star-Zeiss 88 D.6 Bomba peristáltica Cole Parmer 89 VII

12 LISTA DE TABLAS TABLA PAGINA 2.1 Países con mayor índice de exportación a nivel mundial Composición química de la miel de abeja Composición física de la miel de abeja Principales azúcares de la miel en porcentaje (%) Composición química de la miel de abeja acuerdo al Codex alimentarius Composición de la miel de abeja de acuerdo a la Norma Oficial Mexicana Diseño experimental de un factor con efectos fijos Diseño experimental bifactoral de efectos fijos con tres repeticiones Contenido de humedad expresado en porcentaje para los diferentes tipos de miel estudiados ANOVA correspondiente a la humedad Contenido de cenizas expresado en porcentaje para los diferentes tipos de miel estudiados ANOVA correspondiente a el contenido de cenizas Contenido de sólidos insolubles en agua expresado en porcentaje para los diferentes tipos de miel estudiados ANOVA correspondiente a el contenido de sólidos insolubles Contenido de acidez expresado en meq de acido/kg para los diferentes tipos de miel estudiados ANOVA correspondiente a el contenido de Acidez Valores de ph para los diferentes tipos de miel estudiados ANOVA correspondiente los valores de ph. 55 VIII

13 6.11 Densidad para los diferentes tipos de miel estudiados ANOVA correspondiente los valores de densidad Densidades de saturación para miel de Campeche Densidades de saturación para la miel de Córdoba Densidades de saturación para la miel de Cuautla Tabla de análisis de varianza de efectos fijos para los factores tipo de miel y temperatura sobre la densidad Análisis comparativo de la densidad de la miel proveniente de diferentes regiones según temperatura A.1 Conversión de Brix a Índice de Refracción. 74 A.2 Determinación del contenido de humedad C.1 Minimización de la sección de fase.. 80 C.2 Modelo sección de estimación C.3 Modelo simbólico C.4 Análisis de varianza C.5 Matriz de correlación asintótica de los parámetros C.6 Valores pronosticados y sección residuos IX

14 RESUMEN CARACTERIZACIÓN Y EVALUACIÓN DE LA MIEL DE ABEJA PARA SU CRISTALIZACIÓN INDUCIDA Estudiante: Estefanía Luna Pérez, Director: Dr. Anselmo Osorio Mirón y Director externo: Dr. Eusebio Bolaños Reynoso. La miel se define como la sustancia dulce elaborada por las abejas a partir del néctar de las flores, las cuales recogen, combinan con sustancias específicas, transforma y almacenan en panales donde se transforma en alimento. El presente trabajo tiene como objetivo en general caracterizar y evaluar la miel de abeja de tres diferentes regiones del país, para la realización de las curvas de solubilidad. Por lo anterior, se divide el proyecto en dos fases: En la primera es obtener los análisis fisicoquímicos: humedad, acidez, solidos insolubles, cenizas, ph y densidad. En la segunda es obtendrán las curvas de solubilidad por cada tipo de miel manipulando 4 niveles de temperatura. Se determinó humedad, cenizas, sólidos insolubles y acidez, mediante las técnicas establecidas en la norma oficial, mientras que el ph se determino con el uso de un potenciómetro convencional, la densidad se determinó mediante el uso de un densímetro digital Anton Paar, y se encontró que las muestras de miel de invierno provenientes de Cuautla presentaron la calidad requerida para estos cuatro parámetros, mientras que las de Campeche y Córdoba tuvieron altos niveles de humedad y acidez. Las mieles provenientes de Campeche contenían niveles significativamente más altos de cenizas y sólidos insolubles, sin rebasar el límite recomendado por la norma. Se demostró que el origen de la miel tiene un efecto muy significativo sobre la humedad, la acidez, el contenido de cenizas y los sólidos insolubles, para la densidad y el ph se encontraron diferencias significativas entre los tipos de miel. Para la elaboración de las curvas de solubilidad se aplicó un diseño de experimentos bifactorial evaluando temperatura con cuatro niveles y tipo de miel con tres. En términos generales se demostró que es factible la modelación de la dinámica de saturación de la miel de abeja con respecto a cambios en la temperatura. Mieles de distinto origen pueden tener diferencias muy significativas en la dinámica de saturación. X

15 INTRODUCCCIÓN

16 1. INTRODUCCIÓN La miel se define como la sustancia dulce elaborada por las abejas a partir del néctar de las flores, las cuales recogen, combinan con sustancias especificas, transforma y almacenan en panales para servir posteriormente como alimento energético. La transformación de néctar a miel se produce debido a cambios físicos y químicos. Los primeros se deben principalmente a un proceso de evaporación, en el cual el néctar pierde hasta la tercera parte de su contenido de humedad durante su almacenamiento en la colmena y los segundos se deben a la acción de enzimas que las obreras adicionan al néctar, como es la invertasa (sacarasa), la cual hidroliza la sacarosa presente en el néctar a glucosa y fructuosa (Cuevas, 2007). Los criterios y parámetros físico-químicos que norman la calidad de la miel en México se establecen en la Norma Mexicana de Miel (NORMEX, 2000), dentro de la misma se puntualiza que el producto debe poseer una máximo de 20% de humedad, 0.3 % de sólidos insolubles, 0.6% de cenizas y una acidez máxima de 40 expresada como miliequivalentes de acido/kg. Se han realizado múltiples estudios en donde se reportan análisis físico-químicos en miel de abeja con determinaciones de ph, acidez, humedad, sólidos solubles totales, porcentaje de azucares reductores, color y atributos sensoriales (Cuevas-Glory, 200; Moguel et al., 200). En la mayoría de los trabajos se coincide que dichas características están directamente influenciadas por el tipo de floración en la cual las abejas obtienen en néctar y que imprimen a la miel una composición química diferente. Sin embargo, la mayor parte de los trabajos que se han realizado en miel de abeja se refieren aquellas condiciones que dicha sustancia presenta en fase liquida, que es como la mayor parte del mercado la demanda. No obstante la necesidad de conservar sus condiciones reológicas y la búsqueda de nuevas alternativas para dar valor agregado a la misma han incentivado los trabajos relacionados con el proceso de cristalización (Calderone, 2006; Grases, et al., 2000). Dado que la calidad de la miel y más concretamente los procesos de cristalización están directamente influidos por la composición de la miel, resulta de fundamental importancia 1

17 determinar en primera instancia sus características físico-químicas, sobre todo de aquellas provenientes de diferentes floraciones, con el objeto de poder identificar cuáles resultan las idóneas para incorporarse a los procesos de cristalización inducida. La saturación es un estado de equilibrio estable. Si una solución se concentra por evaporación, o si se enfría más allá del punto de saturación, los cristales aparecen de manera espontánea, esto se debe a la sobresaturación que alcanza y esta zona es llamada segunda zona metaestable o lábil. La sobresaturación en la miel disminuye en relación con los cristales que se forman y crecen para poder conservarla por lo que es necesario mantener la evaporación del agua y el suministro del material por concentrar de manera continua. Para que exista el fenómeno de la sobresaturación, la solución debe tener una concentración que sobrepase la concentración de saturación (Lang et al., 1999). La velocidad con la cual crecen los cristales parece ser casi directamente proporcional a la sobresaturación de la miel. Pero existe un límite superior de sobresaturación más allá del cual la fuerza impulsora, que en este caso es la diferencia de concentraciones, es muy grande para el crecimiento adecuado de los cristales existentes, formando espontáneamente cristales muy pequeños en el jarabe circundante. Esto es llamado formación del falso grano, lo cual debe prevenirse en todas las etapas del proceso de cristalización, para obtener un buen grano y altas producciones (Ziegler, 2005). Con el propósito de dar inicio a la comprensión de la dinámica de cristalización de la miel de abeja y estar en posibilidades de dar alternativas para la obtención de nuevos productos, es necesario determinar las características físico-químicas más idóneas e identificar las mieles con potencial para incorporarse a este proceso. Por lo tanto el objetivo del presente trabajo fue construir curvas de solubilidad para mieles de invierno provenientes de diferentes regiones de México y evaluar el efecto del tipo de miel sobre el punto máximo de saturación. Cabe mencionar que el trabajo experimental se realizó en el Laboratorio de Investigación: Sección de Plantas Piloto, del Instituto Tecnológico de Orizaba, bajo la supervisión de la Dra. Ana Ortiz de Montellano y el Dr.Eusebio Bolaños Reynoso y en colaboración con el Dr. Anselmo Osorio Mirón. 2

18 MARCO TEÓRICO

19 2. MARCO TEÓRICO 2.1 Definición de miel La miel de abeja es un producto natural que sólo tiene la intervención de un insecto como lo es la abeja, que contribuye a su elaboración. A partir del néctar de las flores o de exudaciones de otras partes vivas de las flores o presentes en ellas, que las abejas recogen y transforman y combinan con sustancias específicas, para después almacenar y dejar en los panales para que dicha substancia madure. Este producto puede ser fluido, espeso o cristalino. La miel puede variar en sus características en función de la procedencia, de las plantas que han proporcionado el néctar así como el procedimiento de extracción, etc. La miel de abejas es un producto biológico muy complejo cuya composición física, química y organoléptica varían notablemente dependiendo de la flora visitada y de las condiciones climáticas y edáficas del lugar donde procede, efecto que se hace más notorio en países donde la vegetación y los períodos de floración están marcadamente regidos por las estaciones. (Díaz, 2003) 2.2 Antecedentes La miel tiene sus cualidades reconocidas y utilizadas por los seres humanos desde tiempos remotos, como alimento y para endulzar naturalmente con poder de endulzar dos veces mayor que el azúcar de caña. Existen diversas referencias históricas a esta sustancia. Además de las citas bíblicas, muchos otros pueblos, como los antiguos egipcios o los griegos, por ejemplo, se referían a la miel como un producto sagrado, llegando a servir como forma de pagar los impuestos. En excavaciones egipcias con más de 2000 años fueron encontradas muestras de miel perfectamente conservadas en vasijas ligeramente tapadas que aun eran comestibles y solamente tenían que calentarla. También existen registros prehistóricos en pinturas rupestres de la utilización de la miel. 3

20 Son conocidas diversas variedades de miel que dependen de la flor utilizada como fuente de néctar y del tipo de abeja que la produjo, pero como éstas la fabrican en cantidad cerca de tres veces superior de lo que necesitan para sobrevivir, siempre fue posible, primeramente, recogerse el exceso de ésta para el ser humano y más tarde realizarse la domesticación de las abejas para el fin específico de obtener su miel, técnica conocida como apicultura (Alfaro Bates et al., 2010) La miel de abeja es uno de los productos que generan divisas al país, sin embargo su precio en el mercado internacional siempre ha tenido altibajos. Existen épocas favorables a los apicultores, pero en la mayoría de los casos tienen pérdidas. Las empresas que envasan miel son relativamente pocas, y por lo tanto la comercialización a nivel nacional se ve reducida; esto tomando en cuenta que existe poca publicidad que dé a conocer las bondades de la miel de abeja y sus productos. Se pudo establecer que la producción actual promedio de miel de abeja. Se obtuvo información que una colmena bien cuidada rinde 1 quintal (100 libras) de miel por cosecha, sin embargo el rendimiento promedio oscila entre 50 y 100 libras de miel por colmena. Es importante recordar que el precio es uno de los factores más fluctuantes en el mercado, ya que este obedece a las fuerzas del mismo, en el caso de la miel es más acentuado debido a sus características de producto agropecuario (González, 2007). Para la certificación de las mieles por su origen botánico es indispensable desarrollar un investigación básica y generar las evidencias que permitan su comprobación empezando por el conocimiento a través de del polen de las plantas melíferas de la región que contribuyen con la formación de las mieles. La floración y los tipos de vegetación son característicos de cada región lo que aporta una particularidad en la composición polínica de sus mieles (Alfaro Bates et al., 2010). Se han realizado múltiples estudios en donde se reportan análisis físico-químicos en miel de abeja donde se hayan valores para ph, acidez, humedad, sólidos solubles totales, porcentaje de azucares reductores, color y atributos sensoriales (Arrabal y Ciappini 2000; Cuevas y Glory 2007; Ghazali 2009; Moguel et al., 2005; Tem 2002). En la mayoría de los trabajos se coincide 4

21 que dichas características están directamente influenciadas por el tipo de floración y la región en la cual las abejas obtienen en néctar y que imprimen a la miel una composición química diferente. No obstante lo anterior, la mayor parte de los trabajos que se han realizado en miel de abeja se refieren a aquellas condiciones que dicha sustancia presenta en fase liquida, que es como la mayor parte del mercado la demanda. No obstante la necesidad de conservar sus condiciones reológicas y la búsqueda de nuevas alternativas para dar valor agregado a la misma han incentivado los trabajos relacionados con el proceso de cristalización (Bakier 2007; Calderone 2006; Grases et al., 2000; Cavia et al., 2009). A nivel tecnológico, desde hace varias décadas se han manejado técnicas para la obtención de miel acremada, que es un proceso mediante el cual se obtiene un producto conformado por cristales muy finos de miel que le dan una consistencia semisólida. (Calderone 2006) La miel acremada puede ser una alternativa para que la apicultura mexicana diversifique sus productos y les dote de mayor valor agregado Existen patentes americanas y canadienses registradas que describen procesos artesanales para obtener miel acremada, no obstante lo anterior han sido poco estudiados los mecanismos de cristalización propios de la miel de abeja y su dinámica. La profundización en estos aspectos, permitirá dominar los procesos de una cristalización inducida que conserve la calidad de la miel, sus propiedades organolépticas y puedan realizarse a escalas industriales. 2.3 Producción de la miel de abeja en el mundo La producción mundial de miel de abeja en 2008 fue de 1 millón 245 mil toneladas, con un valor de 3, 125 millones de dólares (FAO 2011). La exportación mundial de miel de abeja se estima en miles de toneladas para el 2007 con un incremento del 11% con respecto a El 67% de esta proviene de las 10 principales naciones exportadoras entre los países que se destacan como principales exportadores son: Estados Unidos, Argentina, Alemania, México, España, Nueva Zelanda, India, Hungría, Canadá y Brasil. 5

22 En la Tabla 2.1 se muestran los 10 principales países exportadores a nivel mundial en los últimos 5 años y en la Figura 2.1 se muestran los principales exportadores en promedio. Tabla: 2.1 Países con mayor índice de exportación a nivel mundial. Exportadores Argentina 154, , , , ,776 Estados Unidos 105,269 94, , , ,515 Alemania 75,988 85, , , ,864 México 48,381 56,454 83,789 81,239 84,743 Hungría 47,296 59,588 86,992 60,642 60,812 España 29,943 44,863 61,882 62,666 82,510 Nueva Zelanda 26,899 40,097 50,551 59,312 69,970 Canadá 29,433 36,182 66,963 42,022 56,184 Brasil 23,373 21,194 43,571 65,791 55,056 India 25,542 8,225 38,556 20,016 62,091 Otros 263, , , , ,463 Mundo 830, ,949 1,294,621 1,249,972 1,466,984 Fuente: (López, 2011) Miel de abeja: principales exportadores promedio Otros 36% Argentina 12% Estados Unidos 12% Alemania 7% India 4% Brasil 4% Canada 4% Nueva Zelanda 5% Mexico 6% Hungria 4% España 6% Figura: 2.1 Porcentajes de los 10 principales países exportadores (López, 2011) 6

23 Por su contraparte los principales mercados importadores que consumen la miel de abeja o productos derivados de esta misma son: Estados Unidos, Alemania, Reino Unido, Japón y Francia. La importancia de la miel en el comercio exterior es de suma importancia donde México resalta como uno de los principales exportadores, ya que su consumo de la miel en este país esta dada para la exportación (López, 2011) 2.4 Producción de miel en México México siendo el sexto productor mundial, fue el tercer exportador global de miel con una aportación del 6% del comercio internacional, después de Argentina y Chile. (FAO 2011; Nieto 2010). La producción en México de miel de abeja fue de 61,874 toneladas para el 2008 de acuerdo a la división de zonas apícolas en función de las condiciones ecológicas y climatológicas permite tener una visión amplia sobre la distribución y desarrollo de la apicultura nacional, así como de su impacto en la economía. En la Figura 2.2 se muestra la producción de miel por estado a nivel nacional en México. Figura: 2.2 Zonas productoras de miel de abeja en la republica mexicana (Financiera Rural, 2011). 7

24 Dentro de este contexto las zonas productoras de miel en nuestro país se pueden dividir en tres: Zona Norte: la de menor participación en la producción apícola (12.4% entre 2005 y 2009), debido a que las condiciones ecológicas y climatológicas son poco favorables Zona Centro: la segunda en importancia con 36.1% de la producción nacional. Sus condiciones para la actividad apícola son más favorables. Destacan los estados de Jalisco, el tercer mayor productor nacional con un promedio de 5,698 ton producidas anualmente en el período de 2005 a 2009 y participación de 10.3%, Veracruz con 4,112 ton promedio y 7.4% de participación, y Puebla con 2,943 ton promedio y 5.3% de participación Zona Sur: la principal zona productora. Contribuye con el 51.5% de la producción nacional. Destacan los estados de Yucatán con 8,388 toneladas promedio en el período indicado, es decir, 15.0% de la participación, y Campeche con 7,179 toneladas, 12.9% de la participación. Guerrero, Chiapas, Oaxaca y Quintana Roo también son importantes productores y generaron el 7.3%, 6.5%, 5.4% y 4.0%, respectivamente; de la producción de miel entre 2005 y 2009 México es considerado como un exportador neto de miel. En 2002 se alcanzó la máxima cantidad exportada, que ascendió a 34 mil toneladas con un valor de 63 millones de dólares, la cual cayó a 19 mil toneladas en 2005 con un valor de 32 millones de dólares, la menor cantidad registrada entre 1998 y 2009 (Financiera Rural, 2011). En la Figura 2.3 se puede apreciar los cinco estados con mayor producción de miel a nivel nacional en los últimos diez años. Entre 2005 y 2007 se registró nuevamente un incremento en la cantidad de las exportaciones de 62%, la cual decreció cerca de un 13% hacia 2009, al ubicarse en 27 mil toneladas con un valor de 81 millones de dólares. En 2009, las exportaciones mexicanas de miel se destinaron en un 61.2% al segundo mayor importador mundial, Alemania. El 12.7% se destinó al Reino Unido, el 7.6% a Suiza, el 6.6% a Arabia Saudita, el 6.1% a Estados 8

25 Unidos, el 3.1% a Bélgica y el restante 2.7% a países como Japón, China, España, Venezuela, entre otros (Financiera Rural, 2011). 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 Yucatan Campeche Jalisco Veracruz Guerrero Figura: 2.3 Estados con mayor producción de miel en México. (SAGARPA, 2011) 2.5 Tipos de miel Se conocen diversos tipos de miel, que diferencian por una serie de cualidades que dependen principalmente de su origen floral, geográfico o tecnológico. Por esas cualidades dependientes de las fuentes que suministran el néctar de las abejas, se conoce la miel monofloral, extraída del néctar de una especie de planta melífera diferente y la polifloral extraída del néctar de las plantas melíferas diferentes y las mieles de mielada recogidas a partir de plantas con nectáreos extraflorales y exudaciones de las plantas. (Soto, 2008) Según su origen La miel de abejas se puede clasificar por su origen y puede ser de dos tipos. Miel de flores: procede principalmente del néctar de flores, su color varia de casi incoloro a amarillo y pardo amarillento; y posee un contenido de azúcar invertido mayor o igual al 70%. Esta miel es levógira (Parada, 2003). 9

26 Miel de mielada o ligamaza que procede principalmente de plantas caducas (miel de hojas) o de exudaciones de plantas, especialmente coníferas, su color es entre pardo claro y casi negro y tiene un olor resinoso particular y el contenido de azúcar es igual o superior a 60%. Esta miel es dextrógira (Parada, 2003) Según el método de extracción o presentación Se clasifican en tres clases. Miel centrifugada: se obtiene por centrifugación de los panales no incubados. Miel a presión: es el producto obtenido por la compresión de panales no incubados. Miel sobrecalentada: producto que para su extracción se ha calentado a una temperatura superior de los 45 C (Parada, 2003) Según su consistencia Miel de abeja líquida: miel extraída de los panales y que se encuentra en estado líquido sin presentar cristales visibles. Miel de abeja cristalizada: miel de abeja extraída y que se encuentra en estado sólido o granulado, como resultado del fenómeno natural de cristalización de los componentes de la misma (Gonzales, 2007). 2.6 Productos derivados de la miel La miel de abeja es un producto noble de la naturaleza, la cual habitualmente se consume en forma líquida para acompañar ciertos alimentos; en la actualidad la miel se consume en diversos productos debido a las nuevas formas de alimentarse la población y se han elaborado una línea de subproductos derivados de la miel de abeja (Benitez, 2006). 10

27 2.6.1 Jalea real Es una reserva natural de vitaminas como la E, y todas las del grupo B, siendo la mayor cuantía de vitamina B5, ácido pantoténico. También, contiene los ocho aminoácidos esenciales y 10 amino-ácidos secundarios, hormonas, enzimas y minerales requeridos por la nutrición Propoleo El propóleo es el nombre genérico que se da a las sustancias resinosas recolectadas por las abejas de varios árboles (principalmente olmos, abedules, álamos, castaño de Indias, sauces, pinos, abetos, robles, etc.) Su aspecto es resinoso, su color puede variar dependiendo de la planta de origen desde el amarillo-rojizo, amarillo-obscuro, verdecastaño, pardo o negro. Su sabor es amargo y ligeramente picante (Benitez, 2006) Caramelo duro El caramelo duro tiene como ingredientes a la sacarosa, jarabe de glucosa y agua, los que en su etapa de mezclado se conoce como miel o jarabe. Se puede elaborar a presión atmosférica, lo que requiere una temperatura final de 150 C, para lograr la concentración final deseada y el contenido de humedad mínimo para su almacenamiento (Paniagua, 2006) Miel cremada Miel cristalizada (también conocido como crema, granulado o batida) es uno de los mejores productos de la colmena disponibles. Tiene un sabor suave, se propaga fácilmente. La miel bien cremada posee una textura cremosa porque el proceso de cristalización se ha controlado con precisión. Teniendo la textura de la mantequilla, la miel finamente granulada permite que sea una comida para untar excepcional. En todo el mundo, de hecho, la "Miel cremada" es mas consumida que la miel líquida (Calderone, 2006). 11

28 2.7 Características físicas de la miel A cada especie de planta productora de néctar, de la cual las abejas recolectan, le corresponde una miel distinta, tanto en lo que concierne al aroma como al color, ambos debido a diferencias en la composición química del néctar original. Pueden existir también algunas diferencias producidas por el tipo de suelo y el volumen de la secreción de néctar Color Es una propiedad óptica de la miel, así como también el resultado de los diferentes grados de absorción de luz de diferentes longitudes de onda, por los constituyentes de la miel. El color de la miel se debe a la formación de una serie de compuestos pardos que se originan cuando la materia orgánica de la miel reacciona con las sales minerales. Es importante mencionar, que la miel aparece de un color más claro cuando está granulada, debido a que refleja una mayor cantidad de luz. Para una misma miel, el color varía de acuerdo al tipo de granulación que haya alcanzado (Díaz, 2003). Cabe mencionar que en general, la miel conservada hasta los 14ºC sufre un oscurecimiento inapreciable. De 20 a 27ºC el oscurecimiento es mayor, pero a partir de los 30ºC la miel comienza a ser muy sensible a oscurecerse (Soto, 2008) Sabor y aroma Alguna de las sustancias que dan a la miel su aroma son comunes para todas las mieles, sin embargo otras son derivadas de plantas específicas y se da sólo en las mieles de dichas plantas. El sabor es producido por un número de componentes que actúan en conjunto, lo que a su vez está unido con el aroma (Paniagua, 2006). Algunas mieles monoflorales, tienen aromas específicos de las plantas de que provienen, sin embargo hay otras mieles que tienen aromas que no se relacionan con las plantas de origen. 12

29 El aroma está dado por sustancias volátiles y que probablemente todas las mieles contienen formaldehido, propionaldehido y acetona, y la mayoría también contiene benzil alcohol y feniletanol con ácido fenil acético, que se produce durante la oxidación (Paniagua, 2006) Textura Este atributo se refiere al estado y tipo de cristalización. La miel puede cristalizar de forma natural, o bien después de haberse fundido formando aglomeraciones de cristales que precipitan dicha miel. El alto porcentaje de glucosa (34-36%) que contiene la miel hace que la misma forme una solución respecto de este azúcar, el cual tiende a separarse en formas de cristales, de modo que la tendencia de la miel a cristalizar es de forma nativa. Cabe mencionar que no todas las mieles de abeja se precipitan de la misma forma y se cristalizan sus azúcares en la misma proporción. Su tendencia a la granulación depende se ciertos factores tales como los parámetros de sensibilidad, o índices de cristalización, entre ellos la glucosa, la relación glucosa/agua, glucosa-agua/fructuosa y fructuosa/glucosa. Cabe resaltar que la glucosa es un azúcar relativamente insoluble y que aumenta la tendencia hacia la cristalización de la miel. A diferencia de la fructuosa que es un azúcar muy higroscópico y muy dulce (Castro, 2010). 2.8 Características químicas de la miel de abeja La composición química de la miel está influenciada por diversos factores: como la fuente floral, las condiciones climáticas, tipos de suelo, etc. El comportamiento químico de la miel se debe particularmente a la glucosa y fructosa. Los constituyentes menores, tales como los compuestos del sabor, pigmentos coloreados, ácidos, etc, participan en gran parte de las diferencias entre las distintas mieles (Castro, 2010). 13

30 La composición química promedio de la miel de abeja, se muestra en la Tabla 2.2 Tabla: 2.2 Composición química de la miel de abeja Componente Cantidad por cada 100 g de miel Agua 17.1 g Carbohidratos Totales 82.4 g Fructosa (Levulosa) 38.5 g Glucosa (Dextrosa) 31.0 g Maltosa 7.2 g Sacarosa 1.5 g Proteínas y aminoácidos 0.5 g Vitaminas Tiamina <0.01 g Agua 17.1 g Riboflavina <0.3 g Niacina <0.3 g Ácido Pantoténico <0.25 g Vitamina B6 <0.002 g Ácido Fólico <0.01 g Vitamina C 0.5 g Minerales Calcio 4.8 mg Hierro 0.25 mg Zinc 0.15 mg Potasio 50.0 mg Fósforo 5.0 mg Magnesio 2.0 mg Selenio 0.01 mg Cobre 0.05 mg Cromo 0.02 mg Enzimas Reacción sobre: Invertasa Sacarosa Glucosa-oxidasa Glucosa Diastasa Azúcar Catalasa Peróxido de hidrógeno Microrganismos Toxina producida: Clostridium botulinum A, B, C1, C2, D, E, F, G C. butirycum E Fuente: (Soto, 1999) 14

31 Tabla: 2.3 Composición física de la miel de abeja. Fuente: (Soto, 1999) Características Calor especifico Punto congelación Gravedad específica (a 20ºC) Índice de refracción (a 20ºC) Actividad de agua (rango 4 a 37ºC) Color Aroma y sabor Valor/Rango cal/g/ºc (para miel líquida) 0.73 cal/g/ºc (para miel cristalizada) a -1.53ºC (15% solución de miel) -5.8ºC (68% solución de miel) (15% H2O) (18% H2O) (16% H2O) (17.5% H2O) (18.6% H2O) 0.5 (16% H2O) 0.6 (18.3% H2O) Blanco agua (<8 mm escala Pfund) a ámbar oscuro (>114 mm escala Pfund) Dulce, clavo de olor, canela, pálida, perfume floral, anís, melaza de ciruela, penetrante, limón, químico/medicinal Carbohidratos La miel se compone de diferentes azúcares, especialmente fructosa y glucosa. Puede contener sacarosa, maltosa, melicitosa y otros oligosacáridos (Castro, 2010). La miel es casi en su totalidad carbohidratos, donde 95 a 99,9% de los sólidos son azúcares, y son clasificados por tamaño y complejidad de sus moléculas. Dextrosa (glucosa) y levulosa (fructosa), son los principales azúcares de la miel son de composición simple o monosacáridos, y son las unidades con las cuales se construyen azúcares más complejos. Dextrosa y levulosa suman alrededor del 85% de los sólidos de la miel (Castro, 2010). En la Tabla 2.3 se muestran los principales azucares en la miel de abeja. Tabla: 2.3 Principales azucares de la miel en porcentaje (%). Componente Promedio Rango Fructosa (levulosa) Glucosa (dextrosa) Maltosa y otros disacáridos superiores Azúcares superiores Fuente: (Pozas, 2000) 15

32 2.8.2 Acidez La acidez de la miel se valora en unidades de reacción química, cantidad de ácido en una cierta cantidad de miel que está disponible para reaccionar: mili-equivalentes de ácido glucónico por kilo de miel (Díaz, 2003). Las características de sabor de la miel están relacionadas en gran parte con su acidez. El ph aproximado de la miel es de 3.9 con un rango que varía de 3.4 a 6. La miel contiene variados ácidos principalmente glucónico, producido por la acción de la glucoxidasa sobre la glucosa. Los principales ácidos orgánicos volátiles presentes en la miel son el ácido acético, el ácido fórmico y el ácido valérico, y los no volátiles más importantes son el ácido glucónico, el ácido málico, el maleico y el ácido cítrico (Castro, 2010) ph Los valores promedio de ph normales para una miel se encuentran comprendidos entre 3.0 y 4.5 debido a la presencia de ácidos orgánicos. (Suescún y Vit, 2008) Enzimas Las enzimas son aportadas por las abejas, cuando traspasan la miel de su buche a las celdillas. Una miel tendrá más enzimas si ha sido producida en una floración lenta, que permita que muchas abejas realicen trofalaxis (mecanismo por el cual las abejas se alimentan unas a otras mediante su boca) de esa miel para su maduración. Las enzimas, entre otras cosas, conceden un carácter antiséptico a la miel, ya que una de ellas, la catalasa, transforma la glucosa en ácido glucónico liberando agua oxigenada (Pozas, 2000). Las enzimas más importantes, desde el punto de vista alimentario, son: invertasa, glucosaoxidasa y α y β amilasas. La catalasa y fosfatasa ácida también se encuentran presentes en la miel (Pozas, 2000). 16

33 Invertasa Esta enzima actúa sobre la sacarosa del néctar, produciendo seis oligosacáridos todos los cuales eventualmente son hidrolizados a glucosa y fructosa principalmente, y maltosa en pequeñas cantidades. Investigaciones han demostrado que en mieles calentadas, la invertasa es destruida más rápidamente que la diastasa, por lo cual la actividad de esta enzima sería mejor indicador de la calidad de la miel que la actividad de la diastasa (CRANE, 1990) Diastasa (α- y β-amilasa) Su relevancia principal es que es muy sensible al calentamiento. Bajos niveles de diastasa en la miel pueden ser usados como un indicador de que la miel ha sido sobrecalentada (CRANE, 1990) Glucoxidasa La α-glucoxidasa es la enzima que la abeja adiciona al néctar para transformar la sacarosa a glucosa y fructosa, paso vital en la transformación del néctar a miel (CRANE, 1990) Proteínas y aminoácidos El contenido de proteínas en la miel es muy poco significativo, inferior a un 0.25% señala que en relación a proteínas se han encontrado albúminas, proteasas y peptonas (Soto, 2008). La cantidad de aminoácidos presentes en la miel es bastante reducida como para ser considerado de valor nutritivo, sin embargo tiene la ventaja de ser directamente asimilable, sin la necesidad de sufrir ningún proceso digestivo ciertos aminoácidos son derivados de las abejas y son comunes para todas las mieles (Soto, 2008). 17

34 2.8.6 Minerales (cenizas) El residuo inorgánico no volátil después de la ignición de la miel es llamado cenizas, y sus componentes separados como minerales. El contenido de cenizas de una miel en promedio es de 0.17% de su peso, pero varía ampliamente, desde 0.02 a sobre 1% (Soto, 2008). Los minerales se originan en el suelo y son llevados a la miel a través de las plantas y de los materiales que las abejas colectan desde ellas (Soto, 2008). Se ha identificado la presencia de varios minerales y elementos traza, entre otros, hierro, cobre, manganeso y silicio; estos elementos se encuentran en las cenizas de la miel cuyo tenor varía entre % y 0.4 % Humedad La humedad o el contenido de agua en la miel le dan cuerpo a la misma, influye en su cristalización y viscosidad y si su contenido es alto tiene tendencia a su fermentación por acción de las levaduras. La miel es un alimento de humedad intermedia. Su contenido de agua oscila entre 14 y 22%. El contenido de humedad es una de las características más importantes de la miel, tiene una gran influencia en la calidad del almacenamiento (Parada, 2003) Hidroximetilfurfural (HMF) Este compuesto se forma por la acción del calor sobre la glucosa y especialmente sobre la fructuosa. El proceso involucra la pérdida de dos moléculas de agua desde la fructosa y por tanto un nuevo ordenamiento de ésta (Castro, 2010) El contenido de HMF y la actividad diastásica, determinan el grado de frescura de una miel. Está demostrado que a temperatura ambiente el contenido de HMF aumenta espontáneamente con el transcurso del tiempo, con un incremento aparente medio mensual de 1.7 mg/kg de miel y que la magnitud de dicho aumento varía notablemente según ocurra en zonas frías o cálidas (Soto, 1999). 18

35 2.8.9 Densidad La densidad de la miel debe estar comprendida entre 1.39 y 1.44 g/cm 3 (Suescún y Vit, 2008) 2.9 Calidad de la miel Los estándares para la miel de abeja son de gran relevancia en el mercado, a fin de construir la base de intercambios mundiales de estos productos provenientes de la colmena. Los elementos objetivos de la calidad de la miel de abejas son extremadamente simples y pueden reducirse a dos fundamentales y validos para todos: 1. Genuinidad (no adulterar la miel de abeja). 2. Higiene (la miel de abejas no debe de contener sustancias nocivas) (Soto, 2008). De aquí la importancia de profundizar en las características de los tipos de miel más representativos de cada región en el pais y a partir de sus componentes buscar las mejores opciones para su conservación, manejo y comercialización, realizando estudios fisicoquímicos de la miel y a su vez los estudios toxicológicos y melisopalinológicos que exige actualmente el mercado internacional (CODEX-FAO 2001; NORMEX 2000). La Organización Nacional de Apicultores identifica como unas de sus limitaciones, precisamente que el productor no da un valor agregado a su producto y se comercializa a granel (ONA-CNG 2006) Reglamentos y Normas que regulan la calidad de la miel de abeja Codex Alimentarius La presente Norma se aplica a todas las mieles producidas por abejas obreras y regula todos los tipos de formas de presentación de la miel que se ofrecen para el consumo directo. La Norma regula también la miel envasada en frascos no destinados a la venta al por menor (a granel) y destinada al reenvasado en envases para la venta al por menor La miel no deberá tener ningún sabor, aroma o contaminación inaceptable que haya sido absorbido de una materia extraña durante su elaboración y almacenamiento, la miel no 19

36 deberá haber comenzado a fermentar o producir efervescencia., no deberá calentarse la miel. En medida tal que se menoscaben su composición y calidad esenciales (Alimentarius, Codex, 2005). En la Tabla 2.4 se muestran las especificaciones para la miel de abeja de acuerdo a la norma del CODEX. Tabla 2.4: Composición química de la miel de abeja acuerdo al Codex alimentarius. Características CODEX STAN Humedad máxima (%) 20 Azúcares reductores (%) 65 Sacarosa (g/100g máximo) 5 Glucosa (g/100g máximo) Sólidos Insolubles (g/100g máximo) 0.1 Acidez (meq. de ácido/k, máximo) 40 Hidroximetilfurfural (HMF) (mg/k) No especificada En miel envasada hasta 6 meses (máximo) 60 Índice de diastasa (*escala Gothe) mínimo 3 Prolina (mg/k) mínimo 180 Conductividad eléctrica (ms/cm) 0.8 Fuente: (Alimentarius, Codex, 2005) Norma Oficial Mexicana (NMX-F ) Esta norma mexicana define al producto denominado Miel y establece las especificaciones que éste debe cumplir, así como los métodos de prueba para verificar dichos parámetros, la norma es de carácter voluntario y es aplicable al producto en cualquiera de sus presentaciones comerciales. La miel de abeja no debe tener sabor o aroma desagradables, absorbidos de materias extrañas durante su extracción, sedimentación, filtración y/o almacenamiento, ni síntomas de fermentación. La miel madura en forma natural, esta constituida en un 99% de azúcares y agua. En 1% restante lo conforman sustancias en cantidades mínimas como son minerales, ácidos, 20

37 proteínas, enzimas, vitaminas, constituyentes del aroma, pigmentos, cera y granos de polen (NORMEX, 2000). La miel de abeja debe cumplir con las especificaciones físicas y químicas establecidas en la Tabla 2.5 e acuerdo a la Norma Mexicana. Tabla: 2.5 Composición de la miel de abeja de acuerdo a la Norma Oficial Mexicana. Características NMX-F NORMEX Humedad máxima (%) 20 Azúcares reductores (%) 63.8 Sacarosa (g/100g máximo) 5 Glucosa (g/100g máximo) 38 Sólidos Insolubles (g/100g máximo) 0.30 Acidez (meq. de ácido/k, máximo) 50 Hidroximetilfurfural (HMF) (mg/k) En miel envasada hasta 6 meses (máximo) 40 Índice de diastasa (*escala Gothe) mínimo 8 Prolina (mg/k) No especificada Conductividad eléctrica (ms/cm) 0.8 Fuente: (NORMEX, 2000). Para las mieles con bajo contenido enzimático, el índice mínimo de diastasa en la escala de Gothe será de 3.0 siempre y cuando no exceda en el contenido en HMF de 15 mg/kg Cristalización Conceptos generales Definición La cristalización es un proceso en el que se realiza un cambio de fase, pasando el sistema de un estado de desequilibrio al estado de equilibrio. De acuerdo a la las leyes de la termodinámica, para que el proceso sea espontaneo, debe de producirse un descenso de energía que compensen el incremento de orden, la naturaleza de todo sistema es que tiende a un mínimo de energía y a un máximo de desorden. 21

38 La temperatura, la presión, el grado de agitación y la presencia de partículas extrañas afectan directamente la solubilidad de una solución, independientemente de las características de la misma, modificando radicalmente el límite superior de la cantidad de soluto que puede disolverse (Grases et al., 2000) Saturación y sobresaturación La saturación es un estado de equilibrio estable, al cual las soluciones por concentrar no llegan rápida y fácilmente. Si una solución se concentra por evaporación, o si se enfría más allá del punto de saturación, los cristales aparecen de manera espontánea, esto debido a la sobresaturación que alcanza los límites en la llamada segunda zona metaestable o lábil. Para conservarla es necesario entonces mantener la evaporación del agua y el aprovisionamiento del material por concentrar. Para que exista la sobresaturación, la solución debe tener una concentración que exceda la concentración de saturación. Esta varía dependiendo de las diferentes zonas de concentración (metaestable y lábil) que pueden ocurrir durante el enfriamiento de una solución. Estas zonas están limitadas por el equilibrio y las líneas de sobresaturación (Lang et al., 1999). La sobresaturación es el prerrequisito para la nucleación y crecimiento del cristal. El grado de sobresaturación es determinado por los flujos de materiales y energías, así como también por las cinéticas de cristalización (nucleación y crecimiento). En adición a las leyes de conservación de materia y energía, el balance de población describe la DTC del producto, en función del tiempo de proceso y de la longitud del cristal (Mersmann, 1995). La curva que describe la dependencia de la solubilidad límite del soluto en el solvente con la temperatura se conoce como curva de solubilidad y a partir de esta es posible determinar la concentración del soluto en el solvente cuando se alcance el equilibrio. Para generar la sobresaturación de la solución y permitir la nucleación y crecimiento de los cristales dentro del proceso se pueden utilizar tres métodos distintos: a. Disminución de la temperatura. b. Por evaporación. 22

39 c. Influencia de un tercer componente Curvas de solubilidad Las curvas de solubilidad describen el balance entre el soluto y el solvente y representan las condiciones bajo la cuales los cristales del soluto y el licor madre coexisten en un equilibrio termodinámico. Estas curvas para un sistema dado son definibles y reproducibles y representan el punto de saturación máximo que el sistema puede tolerar en el cual la nucleación empieza a darse espontáneamente (Singh, 1997). En estas curvas se reconocen las diferentes regiones o estados de saturación del sistema. Si se ubica la temperatura en el eje de las abscisas, cualquier combinación de temperaturaconcentración que se ubique por debajo de la línea de saturación, es indicativo de que la solución se encuentra insaturada, mientras que hacia arriba la solución se encuentra sobresaturada. (Domínguez y Díaz, 2003) A su vez la zona de sobresaturación es dividida en dos: una zona donde es moderadamente superior a la unidad, que se denomina metaestable y una zona de alta sobresaturación, por ende muy inestable, que se denomina zona lábil. En la zona metaestable sólo crecen los cristales existentes en el seno de la solución, pero no se forman nuevos cristales; mientras que en la zona lábil, además de crecer los existentes hay nucleación. (Perry y Maloney, 2001). En la Figura 2.4 se señalan las diferentes zonas de concentración existentes durante el proceso de cristalización. La sobresaturación varía dependiendo de las diferentes zonas de concentración (intermedia, metaestable y lábil) que pueden ocurrir durante el enfriamiento de una solución. Estas zonas están limitadas por el equilibrio y las líneas de nucleación (Lang et al., 1999). El control de la sobresaturación, es la herramienta más poderosa para controlar y optimizar la cristalización. El grado de sobresaturación se determina por los flujos de materia y energía, así como también de la cinética de cristalización. 23

40 Inicio Nucleación Primaria Inicio Nucleación Secundaria Concentración Zona Lábil - Precipitación Zona Intermedia Isoterma de sembrado Solubilidad Zona Metaestable Zona de Disolución Temperatura Figura 2.4: Zonas de concentración. (Burns, 2000). Zona de disolución. No existe formación ni crecimiento de cristales. Zona metaestable. Próxima a la saturación; aquí los cristales existentes crecen, pero no se pueden formar nuevos. Zona intermedia. Se pueden formar nuevos cristales, pero sólo en presencia de los existentes. Zona lábil. En esta región se pueden formar nuevos cristales aún en ausencia de cristales Nucleación En muchos sistemas el cambio de fase no empieza en el momento que es termodinámicamente posible, sino en condiciones que sobrepasan el equilibrio. Las disoluciones acuosas de casi todas las sales solubles son estables a concentraciones que superan significativamente las concentraciones correspondientes al equilibrio. La estabilidad aparente del sistema se debe a que el comienzo del cambio de fase viene condicionado por las formaciones de los gérmenes de la nueva fase en el sistema por la llamada nucleación (Grases et al., 2000). 24

41 La nucleación se define como la formación de amontonamiento de átomos, moléculas o iones constituyentes de la nueva fase en pequeñas zonas separadas en el interior de la antigua fase. Estos amontonamientos formados se les llamas aglutinamientos. Posteriormente estos aglutinamientos formados crecen y se desmoronan. Inevitablemente cuando un cluster crece alcanza una dimensión macroscópica. La velocidad del cambio de fase depende del número de gérmenes capaces para un posterior crecimiento por unidad de volumen y por unidad de tiempo (Grases et al., 2000) Crecimiento de cristales Los gérmenes con dimensiones críticas originados en el sistema por medio de la nucleación son demasiados pequeños para poder ser detectados por métodos experimentales. Sin embargo estas partículas se encuentran en un sistema sobresaturado y se pueden unir a ellas otras unidades constructivas y con ello aumentan un volumen, ósea crecen. Los cristales más grande están en contacto con la disolución sobresaturada se comportan en forma similar. Las unidades constructivas se unen al cristal al aumentar el volumen de este salvo que el proceso sea impedido por razones específicas como las impurezas. Así, un cristal en contacto con una fase sobresaturada crece (Grases et al., 2000) Parámetros de medición importantes en el proceso de cristalización La cristalización depende de algunos parámetros, como son la concentración, la velocidad de agitación, la temperatura, que deben ser monitoreados y controlados durante este proceso, ya que de estos dependerá el tamaño del cristal obtenido Concentración ( Brix, densidad) En el proceso de cristalización es necesario conocer como varía la concentración con respecto al tiempo, para ello se emplean diferentes métodos de medición dependiendo en qué términos se desea obtener la concentración, en la industria azúcarera la más utilizada es 25

42 la medición en términos de Brix, pero actualmente existen equipos más sofisticados y precisos que miden directamente la densidad de muchas soluciones (Tambutti et al., 2000). Brix es el porcentaje en peso de materia sólida, o sólidos totales, disueltos en un líquido. La relación que expresa los Brix está dada por la Ecuación (1.1). gramos de azúcar Brix= *100 gramos de solución (2.1) La densidad es una medida para determinar la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. Existen dos tipos de densidades, la densidad absoluta o real que mide la masa por unidad de volumen, y es la que generalmente se entiende por densidad. Se calcula con: m (2.2) v Donde: ρ [=] densidad, m [=] masa, v [=] volumen. La densidad de una sustancia puede variar si se cambia la presión o la temperatura. En el caso de que la presión aumente, la densidad del material también lo hace; por el contrario, en el caso de que la temperatura aumente, la densidad baja. Sin embargo para ambas variaciones, presión y temperatura, existen excepciones, por ejemplo para sólidos y líquidos el efecto de la temperatura y la presión no es importante, a diferencia de los gases que se ve fuertemente afectada (Tambutti et al., 2000) Temperatura Esta variable afecta fuertemente la solubilidad de la mayoría de las sustancias, ya que en la mayoría de los compuestos iónicos la solubilidad de la sustancia sólida aumenta con la temperatura. También se puede agregar que si no se lleva a cabo un buen seguimiento y control sobre esta variable, la distribución de tamaño de cristal no es uniforme ya que si se produce una evaporación o enfriamiento excesivos, no se obtendrá el tamaño y pureza de cristal deseados debido a choques térmicos que modificarán la forma de los cristales (Alvarado, 2009). 26

43 2..2 Cristalización de la miel de abeja La formación de cristales de azúcar en la miel, corrientemente denominada granulación, consiste en la separación de la glucosa en forma sólida. Generalmente se considera que cuando la glucosa cristaliza de una solución acuosa, como lo es la miel, aproximadamente diez partes de ella en peso se combinan químicamente con una parte de agua conociéndose dicha combinación como glucosa hidratada. La cristalización de la miel de abeja consiste en la cristalización de la glucosa monohidratada con un 10% de agua, que engloba los demás componentes en la estructura cristalina, lo que da lugar a que la miel se transforme a una masa granujienta, tanto más cohesionada y por lo tanto más estable (Benitez, 2006). De acuerdo a la naturaleza de la miel de abeja esta tardará en cristalizar días, meses o quizás años. Esto depende ampliamente de las cantidades relativas de los principales azucares del néctar involucrado. Cabe mencionar que el punto ideal para prevenir la cristalización a temperatura ambiente es de 10 C (Calderone, 2006). La temperatura moderada para llevar acabo la cristalización en general es de 10 a 21 C (Calderone, 2006). Las temperaturas cálidas desfavorecen la conservación de la miel ya que la degradan, las temperaturas varían de 21 a 27 C. 27

44 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN

45 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Los productores de miel de abeja en el estado de Campeche, Morelos y Veracruz se enfrentan a dos principales problemas: uno que es la cristalización espontánea como factor indeseable dentro del mercado internacional de la miel líquida y el segundo que es la falta de tecnología para parámetros de calidad con los cuales dar un valor agregado a su producto. Una contribución importante de este trabajo a la solución de los problemas planteados es que la caracterización FQ de la miel proveniente de diferentes temporadas de floración permitirá fundamentar las recomendaciones para el manejo apropiado de la miel líquida y para el desarrollo de nuevos productos a través de la variación de las condiciones de cristalización. Dentro de los productos con potencial en este sentido están la miel cremada y la producción de caramelo duro para confitería. 3. JUSTIFICACIÓN México es uno de los principales países en la producción de miel de abeja, la que cual en su mayoría es exportada al extranjero. Por lo tanto, es necesario tipificar fisicoquímicamente la miel de abeja, debido a que sus características más importantes dependerán de la temporada, región y tipo de floración en que se colectó. De ahí la importancia de conocer a través de estos análisis fisicoquímicos las diferencias que existen entre las mieles nacionales provenientes de distintas regiones del país. El uso potencial de este trabajo en la mejora técnica de los procesos de manejo y transformación de la miel de abeja en productos apicolas con mayor valor agregado traerá un beneficio económico y social, a aproximadamente 3 millones de personas, en diferentes regiones del país como lo es las regiones de Campeche, Cuautla y Córdoba-Orizaba, de acuerdo a los volúmenes de producción que se manejen y a la característica de exportador principal a nivel mundial de nuestro país. 28

46 4. HIPÓTESIS Y OBJETIVOS 4.1 Hipótesis De acuerdo a las características fisicoquímicas los puntos críticos en las curvas de solubilidad son significativamente diferentes para cada tipo de miel y para diferentes temperaturas. 4.2 Objetivo general Caracterizar y evaluar los parámetros de calidad la miel de abeja en tres regiones del país para la construcción de curvas de solubilidad. 4.3 Objetivos específicos Determinar las características fisicoquímicas (humedad, acidez, solidos insolubles, cenizas, ph y densidad) de la miel de abeja proveniente de tres regiones del país Campeche, Cuautla y la zona de Córdoba-Orizaba, que tienen distintas floraciones. Cuantificar las curvas de solubilidad mediante diagramas de temperatura/concentración para cada tipo de miel. 29

47 METODOLOGÍA

48 5. METODOLOGÍA 5.1 MATERIALES Para el desarrollo del trabajo se utilizaron muestras de miel provenientes de tres regiones del país: Campeche, Córdoba y Cuautla. Para realizar la caracterización fisicoquímica se requirió el reposo y filtrado de la muestra para eliminar burbujas y las impurezas de origen de la colmena como son: restos de panal, pupas, restos de abejas, aguijones, etc. Esto con el fin de prevenir la fermentación de la miel y asegurar la calidad de la misma. Los análisis que se realizaron fueron el contenido de humedad, acidez, cenizas y sólidos insolubles en agua y los mismos se ejecutaron por triplicado y de acuerdo a las técnicas establecidas en la Norma Mexicana de Miel (NORMEX, 2000), como análisis adicionales se realizo el ph y la densidad los cuales no se encuentran establecidos dentro de la Norma Mexicana de miel. Una vez realizados dichos análisis para los parámetros de calidad se procedió a la construcción de las curvas de solubilidad Muestras para análisis fisicoquímicos Miel del estado de Campeche. Miel de la región de Cuautla (Morelos). Miel de la región Orizaba-Córdoba Materiales y equipos para análisis fisicoquímico Reactivos: o Alcohol. o Solución de hidróxido de sodio 0.05 N. o Solución de ácido clorhídrico a 0.05 N. o Solución buffer para potenciómetro ph 7. o Solución buffer para potenciómetro ph 4. 30

49 o Agua destilada. Materiales: o Cápsula de porcelana. o Crisol Gooch. o Bureta graduada, matraces Erlenmeyer, vasos de precipitado, pipetas graduadas y aforadas, probeta graduada, agitador de vidrio, micropipeta, matraz aforado, frasco tapa rosca, embudos, pinzas para bureta, pinzas para crisol y mechero de bunsen. Equipos: o Agitador magnético. o Balanza analítica con sensibilidad de 0.1 mg Explorer Ohaus AR0640. o Balanza granataria Explorer Ohaus E0F110. o Potenciómetro Thermo Orion modelo 250 A. o Refractómetro de mano Atago REF 107. o Mufla Fisher Scientific 46L. o Parrilla eléctrica con control de temperatura y agitación, Cimarec 4x Muestras para la construcción de las curvas de solubilidad Miel de abeja de San José Carpizo, Champotón, estado de Campeche. Miel de abeja de Cuautla, estado de Morelos. Miel de abeja de la región Orizaba-Córdoba, estado de Veracruz. Cristales de miel de abeja propios de cada tipo de miel Materiales y equipos para la construcción de curvas de solubilidad Materiales: o Agitadores. o Recipientes para pesar. o Matraz(es) Erlenmeyer. o Tapones de hule. 31

50 o Termómetro. o Jeringas. o Porta objetos. o Cubre objetos. Equipos. o Densímetro digital DMA-4500, Anton Para. o Baño ultrasónico Branson 5510, Bransonic. o Baño de recirculación programable Julabo F-34. o Microscopio Primo star-zeiss. o Bomba peristáltica Masterflex LS-Cole Parmer. 5.2 Métodos Se evaluaron tres tipos de mieles: Campeche es un estado con ubicación en el sur del país, lo que resulta favorecedor para su clima, el cual es cálido subhúmedo con lluvias en verano, con una temperatura aproximada de 27 C durante todo el año, es una región privilegiada por la abundancia de diferentes floraciones.[1]. Cuautla es una ciudad ubicada en el estado de Morelos, el cual se encuentra en el centro del país. Esta ciudad cuenta con un clima cálido semihúmedo con lluvias en verano, con una temperatura aproximada de 23 C durante todo el año, además es considerado el estado de Morelos la tierra del mejor clima del mundo y Cuautla cuenta con los beneficios del clima de casi todo el estado de Morelos. [2]. Córdoba-Orizaba es una región con ubicación en el estado de Veracruz, el clima templado húmedo juega un papel importante ya que su temperatura anual es en promedio de C, aunque llega a oscilar entre los 28 y 6 C. [3]. 32

51 5.2.1 Metodología para los análisis fisicoquímicos Para los análisis físico-químicos básicos se siguieron los procedimientos establecidos en la Norma Mexicana de Miel de Abeja NMX-F (NORMEX, 2000), los mismos se realizaron por triplicado y las técnicas se listan a continuación Humedad Este método se basa en determinar el índice de refracción de la muestra, utilizando el refractómetro de mano marca Atago, modelo REF 107. A una temperatura de 20 C y obtener el porcentaje correspondiente de la humedad. De acuerdo a los Brix obtenidos se hace una transformación empleando una tabla de conversión a índice de refracción (Anexo A tabla A.1), obtenido en índice de refracción se determinó en una tabla el porcentaje de humedad correspondiente (Anexo A tabla A.2). (NORMEX, 2000). Si la temperatura es diferente de 20 C se harán las siguientes correcciones: Para temperaturas superiores de 20 C sumar por cada (ºC) (NORMEX, 2000). Para temperaturas inferiores de 20 C restar por cada (ºC) (NORMEX, 2000) Acidez Esta técnica se basa en titular la muestra de la miel de abeja disuelta en agua destilada con hidróxido de sodio (NaOH) 0.05 N y se mide con el potenciómetro hasta que se obtiene un ph 8.5; inmediatamente se agregan 10 ml de NaOH 0.05 N y se titula por retroceso con HCl 0.05 N a un ph de 8.3. Hacer un testigo con 75 ml de agua destilada libre de dióxido de carbono siguiendo los pasos anteriores (NORMEX, 2000). Para calcular la acidez se emplea las siguientes formulas: 5.1, 5.2 y 5.3 Acidez libre mlde hidróxido de sodio 0,05 N de la muestra ml de hidróxido de sodio del blanco gramos de la muestra x50 (5.1) 33

52 10 - mlde ácidoclorhídrico 0.05 N x50 Lactona (5.2) gramosde la muestra Acidez total Acidez libre Lactona (5.3) Cenizas totales Esta determinación se basa en la incineración de la miel para obtener un residuo no combustible que corresponde a la ceniza, para la cual se emplea una mufla a una temperatura de 600 C para incinerar la muestra (NORMEX, 2000). Para calcular las cenizas totales se emplea la ecuación: (5.4) peso de cenizas %sólidos de cenizas x 100 peso de muestra Sólidos insolubles El método se basa en la eliminación de los azúcares de la miel para obtener un residuo insoluble en agua. Esto se logra mediante un lavado profundo con agua caliente (80 C) a través de un crisol fino. Después se pone a secar en una mufla a la temperatura de 135 C durante una hora. (NORMEX, 2000). Para calcular los sólidos insolubles se emplea la ecuación: (5.5) %sólidos insolubles pesode sólidos insolubles en agua x100 (5.5) pesode muestra 34

53 Densidad La determinación de densidad de la miel de abeja se lleva a cabo en el densímetro DMA 4500 marca Anton Paar. Se Toma 2 ó 3 ml de muestra, posteriormente la muestra se introduce a la celda de medición por medio de una jeringa de punta Lucer, verificando que no existieran burbujas de aire en la celda de medición y que la muestra no las contuviera, se esperó a que la temperatura se estabilizara (20 C) en el equipo y se procedió a tomar la lectura en la pantalla digital del mismo. Al término de cada medición se procedió a lavar y secar la celda y la jeringa para evitar así la contaminación de la muestra siguiente ph La medición del ph se determinó mediante el uso de un potenciómetro Thermo Orion modelo 250 A. En un vaso de precipitado se colocó aproximadamente 25 ml de miel, posteriormente se colocó el potenciómetro y se tomó la lectura cuando ya estuvo lista Metodología para la construcción de las curvas de solubilidad Para la construcción de las curvas de solubilidad se siguieron los procedimientos utilizados por (Antonio, 2011) modificados y adaptadas para el procesamiento de soluciones de miel de abeja. Para la obtención de las curvas de solubilidad, se aplicó un diseño de experimentos que considera dos factores de variación: temperatura con cuatro niveles (5, 10, 15 y 20 C) y tipo de miel con tres niveles representados por mieles de diferentes regiones (Campeche, Córdoba y Cuautla). Campeche con clima cálido húmedo, Cuautla con clima cálido seco y Córdoba con clima templado húmedo. Se eligieron estas temperaturas debido a que el rango de cristalización de la miel ocurre principalmente entre 10 y 15 C. La variable de respuesta fue la densidad. Cada experimento se realizó por triplicado. Como primer paso se preparó una solución de miel con agua destilada en una proporción 1:1; esto con el fin de iniciar la construcción de la curvas a partir de una solución insaturada de 35

54 cristales. Posteriormente, se estabilizó el sistema a la temperatura deseada (5, 10, 15 y 20 C) utilizando como recipiente un baño ultrasónico BRANSON El control de la temperatura estaba asistido por un baño de recirculación Julabo F34 y dos bombas peristálticas Master Flex; las cuales recirculaban el agua para poder tener una temperatura constante dentro del sistema. Después de que la muestra fue atemperada se realizó la primera medición de densidad la cual fue obtenida mediante un densímetro DMA 4500 Antor Paar. Consecutivamente se procedió a la primera adición de 25 g de cristales de miel de abeja cabe mencionar que los cristales fueron obtenidos mediante la técnica propuesta por Calderone (2006). Con ayuda de un baño ultrasónico se pudieron disolver los cristales con mayor facilidad garantizando una mayor solubilidad. Una vez disueltos todos los cristales se realizó de nuevo la determinación de densidad. La adición de cristales y toma de muestras se realizó consecutivamente hasta que la densidad no cambiaba en al menos tres mediciones consecutivas. Lo anterior fue indicativo de que se había alcanzado un estado estable y reproducible. En la Figura 5.1 se muestra la secuencia para la construcción de las curvas de solubilidad. Figura 5.1 Diagrama del proceso para la elaboración de las curvas de solubilidad. 36

55 En la Figura 5.2 se muestra la secuencia de los equipos para las curvas de solubilidad. Figura 5.2 Secuencia de uso de equipos para las curvas de solubilidad 5.3 Diseño de experimental El Diseño experimental para los análisis físico-químicos El experimento tuvo un diseño completamente al azar de un factor con efectos fijos. Las variables fueron: humedad, acidez, cenizas, sólidos insolubles, ph y densidad. Los tratamientos fueron los diferentes tipos de miel: Campeche, Cuautla y Córdoba- Orizaba Número de repeticiones: 3 por muestreo. Variables de respuesta: humedad, acidez, cenizas, sólidos insolubles, ph y densidad Análisis de varianza de un factor con efectos fijos Se tiene la hipótesis de que las mieles de abeja presentan características diferentes respecto a la región de procedencia en el país presentan características diferentes respecto al tipo de miel, por tal motivo se llevó a cabo un análisis de varianza de efecto fijo con un nivel de significancia de 37

56 0.05, para comprobar si las propiedades fisicoquímicas de las mieles se ven modificadas por los diferentes tipos de miel. Prueba de hipótesis: Hipótesis nula: los parámetros de las mieles como son: humedad, acidez, cenizas y sólidos insolubles, densidad y ph en agua son iguales para los tres tipos de miel. Ho: µ 1 = µ 2 = µ 3 (2.6) Hipótesis alterna: los parámetros de las mieles como son: humedad, acidez, cenizas y sólidos insolubles, densidad y ph en agua son diferentes para para los tres tipos de miel. H 1 : µ 1 µ 2 µ 3 (2.7) Estadístico de prueba: MS Fo MS tratamientos E (2.8) Criterio de rechazo: (2.9) F 0 >F α, ɑ-1, N-a Para determinar si se deberá rechazarse Ho: µ 1 = µ 2 = µ 3 se comparó con F 0 con las distribución de F con α, ɑ-1, N-a grados de libertad (υ). Si F 0 > F α, ɑ-1, N-a, donde F α, ɑ-1, N-a es el punto porcentual superior a la distribución F con α, ɑ-1, N-a grados de libertad entonces se rechaza la hipótesis nula y se acepta la hipótesis alterna (Montgomery, 1991). En los casos en que la hipótesis alterna resultó aceptada se realizó una comparación múltiple de medias mediante la prueba de Tukey si eran varianzas homogéneas y si eran heterogéneas se realizó una prueba de Dunnet T3. 38

57 En la Tabla 5.1 se muestra el diseño experimental para evaluar los distintos parámetros fisicoquímicos en la miel de abeja. Tabla 5.1 Diseño experimental de un factor con efectos fijos. Tipo de miel Humedad Cenizas Solidos insolubles Acidez ph Densidad Campeche 1 Córdoba 2 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 Cuautla 3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R El Diseño experimental para la construcción de las curvas de solubilidad El experimento tuvo un diseño factorial. Las variables a evaluar fueron: densidad (g/cm 3 ) y Brix Los factores: tipo de miel y temperatura La constante: presión atmosférica. Los niveles: Temperatura a 5, 10, 15, 20 C. Tipo de miel: Campeche, Cuautla y Córdoba-Orizaba. Número de tratamientos: 12. Repeticiones: 3 por muestreo Diseño bifactorial Se tiene la hipótesis de que los puntos críticos en las curvas de solubilidad, se ven afectados directamente por los factores: tipo de miel y la temperatura. La variable de respuesta fue la densidad. Se obtuvieron también los grados Brix de los cuales se estimó el coeficiente de 39

58 correlación de Pearson, en función de que, dichos grados son sólo una medición indirecta de la densidad. Con los resultados de dicho experimento se llevó a cabo un análisis de varianza en el cual se empleo un diseño bifactorial con efectos fijos, a un nivel de significancia de al menos Dicho análisis sirvió para comprobar si la densidad en las curvas de solubilidad se ve afectada por los distintos tipos de miel empleados y las diferentes temperaturas ensayadas. El modelo de los efectos: y ijk = µ + τ i + β j + (τβ) ij + ε ijk { (2.10) Prueba de hipótesis: Hipótesis nula: los puntos críticos en las curvas de solubilidad son iguales para cada tipo de miel y temperatura. Factor A (tipo de miel): H 0 : τ 1 = τ 2 = τ 3 Factor B (temperatura): H 0 : β 1 = β 2 = β 3 (5.11) (5.12) Interacción AB: H 0 : (τβ) ij = 0 para todas las i, j (5.13) Hipótesis alternativa: los puntos críticos en las curvas de solubilidad son diferentes para cada tipo de miel y temperatura. Factor A (tipo de miel): H 0 : τ 1 τ 2 τ 3 Factor B (temperatura): H 0 : β 1 β 2 β 3 Interacción AB: H 0 : al menos una (τβ) ij 0 (5.14) (5.15) (5.16) Estadístico de prueba: F 0 = MS MS A E (5.17) 40

59 F 0 = MS MS B E (5.18) F 0 = MS AB MSE (5.19) Criterio de rechazo: F 0 > F α, ɑ-1,n-ɑ (5.20) En la Tabla 5.2 se muestra el diseño experimental para evaluar el efecto de tipo de miel y temperatura sobre la densidad. Tabla 5.2 Diseño experimental bifactoral de efectos fijos con tres repeticiones Tipo de miel TEMPERATURA 5 C 10 C 15 C 20 C Campeche 1 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 Córdoba 2 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 Cuautla 3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 41

60 RESULTADOS Y DISCUSIÓN

61 6 RESULTADOS Y DISCUSIÓN 6.1 Resultados de los análisis físico-químicos Algunas de las características fisco-químicas de las mieles de abeja están relacionadas con el origen geográfico donde son obtenidas. A continuación se presentan los análisis físico-químicos obtenidos para los tres tipos de miel de abeja estudiadas: Córdoba, Cuautla y Campeche Contenido de humedad de las mieles estudiadas En la Tabla 6.1 se presentan los resultados obtenidos para esta característica fisicoquímica de la miel. Se realizaron tres réplicas por cada tipo de miel, se presentan los promedios de dichas determinaciones. Tabla 6.1 Contenido de humedad expresado en porcentaje para los diferentes tipos de miel estudiados. Humedad % (g/100g) Tipo de miel Media Desviación estándar Coeficiente de varianza % Campeche Córdoba Morelos Norma < En la Norma Mexicana 1996 (NORMEX, 2000), se estableció que la miel debe tener un contenido de humedad no mayor al 20% (g/100g). En este sentido la miel de Cuautla cumple con dicha norma. Por otra parte, la miel de Campeche y Córdoba no cumple con el parámetro establecido. Sin embargo, como se observó en los resultados obtenidos, los coeficientes de varianza son relativamente reducidos y muy similares entre los diferentes tipos de miel. 42

62 Con el objeto de corroborar si hay efecto del tipo de miel con respecto a la humedad se realizó un análisis de varianza (ANOVA) como se estableció en la metodología del apartado , por lo tanto ensayando la hipótesis nula que establece que los tres tipos de miel son iguales. Los resultados se muestran en la Tabla 6.2 Tabla 6.2 ANOVA correspondiente a la humedad. Fuente de Grados de Suma de Cuadrado Valor de Fe variación libertad cuadrados medio significancia Tipos de miel * Error Total * Nivel de significancia 0.01 Con el análisis anterior se establece que si existe un efecto del tipo de miel muy significativo (p<0.001) sobre la humedad, con lo cual se rechaza la hipótesis nula. Por lo anterior se realizó adicionalmente un estudio de comparación múltiple de medias donde se utilizó la prueba de Tukey. En la Figura 6.1 se muestra un gráfico donde se observó el comportamiento de los diferentes tipos de miel contrastados mediante la prueba de Tukey. De la Figura 6.1 se puede deducir que la miel de Cuautla tiene un comportamiento en humedad significativamente mejor al resto de los otros tipos de miel estudiados (p 0.05). Esta miel cumple con lo idóneo para el parámetro fisicoquímico de humedad que establece la norma ( 20%). La miel de Campeche y Córdoba presentan un comportamiento similar entre sí y un porcentaje mayor a lo permitido. Moguel et al. (2005) explicarón que la humedad en la miel es utilizada como un indicador de la madurez y capacidad de permanecer estable durante el almacenamiento. 43

63 23.00 Humedad % (g/100g) b b Campeche Córdoba Cuautla Región a Figura 6.1 Comparación de la humedad por tipo de miel (Diferentes literales denotan diferencias significativas mediante Tukey a p<0.05) Los contenidos altos de humedad 20% pueden explicarse también porque la miel estudiada se encuentra en un estado de inmadurez. Los estados de madurez se clasifican en dos: temprana o tardía. Otra razón por la que puede presentar alta humedad es que esta solución saturada es primeramente néctar y en su proceso de conversión a miel pierde humedad, por tanto, si todavía no concluye esta conversión, conserva alta humedad. (Díaz, 2003). El contenido de la humedad definirá la estabilidad de la miel de abeja, además se favorecerá la formación de granulaciones o conglomeraciones en la misma. Díaz (2003) también señala que el nivel de humedad en las mieles de abeja varía normalmente entre el 16% y 19% en general; de acuerdo a Díaz (2003) esta autora señala que lo ideal no es pasar de un 18%, con mayores contenidos de humedad ya que podían fermentar El alto contenido de humedad puede deberse a inmadurez de la miel o bien que durante su almacenamiento puede estar adquiriendo humedad, debido a su naturaleza altamente higroscópica. Por otro, lado se ha reportado que mieles obtenidas durante períodos de altas precipitaciones (época de lluvias) presentan un mayor contenido de humedad que la mieles 44

64 producidas durante épocas de bajas precipitaciones (sequia). En la península de Yucatán la mieles de Tzitzilché (G. floribumdum) se producen en épocas de lluvias. La miel de Campeche que se utilizó en el presente trabajo es de tzitzilché por lo cual presenta un mayor contenido de humedad (Moguel et al., 2005). La miel de Córdoba también se obtuvó en la época de lluvias. Lo anterior puede explicar en parte el alto contenido de humedad. Salamanca et al. (2001) realizaron una serie de análisis de parámetros físico-químicos propiamente de la miel de abeja, en el cual escogierón los tipos de miel de acuerdo al clima que se presenta en cada región. Los climas seleccionados fueron bosque seco húmedo, bosque seco húmedo tropical y bosque húmedo muy húmedo. Los resultados obtenidos para el parámetro de humedad oscilaron entre los 18.8 y 19.5 % (g/100g) a comparación de los resultados obtenidos en el presente trabajo (18 y 20.86%) son ligeramente superiores a los de estos autores. Gonnet (2004) realizó un estudio para diferentes tipos de miel donde establece un rango de humedad de 14 a 20% (g/100g). Gonnet (2004) explicó que el contenido de agua determina la maduración y el estado de almacenamiento de la miel. Lo que propuso como el mejor indicador de la calidad y la sostenibilidad de este último. Amir et al. (2010) analizaron la miel de Algeria donde determinó el contenido de humedad, el cual varia entre 16.2% y 21.5% con un valor promedio de 17.91% (g/100g). Los valores establecidos por dicho autor, son similares a los de la miel de Córdoba, que es la que presentó una mayor humedad del 21% (g/100g). Este autor explica que los valores altos de humedad observados se podrían atribuir a una miel prematura es decir, de parcial maduración, o bien a que la miel fue extraída en un ambiente húmedo Contenido de cenizas totales de las mieles estudiadas En la Tabla 6.3 se presentan los resultados obtenidos para la característica fisicoquímica que corresponde al contenido de cenizas. Se realizaron tres replicas por cada tipo de miel, se presentan los promedios de dichas determinaciones. 45

65 Tabla 6.3 Contenido de cenizas expresado en porcentaje para los diferentes tipos de miel estudiados. Cenizas (% sólidos) de (g/100g) Tipo de miel Media Desviación estándar Coeficiente de varianza % Campeche Córdoba Cuautla Norma < El contenido de cenizas totales en la Norma Mexica de 1996 (NORMEX, 2000), se establece un valor no mayor a 0.60%. De acuerdo a los datos obtenidos en las medias, las mieles provenientes de Campeche, Córdoba y Cuautla cumplen con lo establecido para dicho parámetro. Como se observa en los resultados obtenidos, los coeficientes de varianza son relativamente amplios y muy diferentes entre sí. Con el objeto de ratificar si hay efecto del tipo de miel con respecto al contenido de cenizas totales se realizó un análisis de varianza (ANOVA), probando la hipótesis nula que establece que los tres tipos de miel son iguales. Los resultados se muestran en la Tabla 6.4 Tabla 6.4 ANOVA correspondiente a el contenido de cenizas. Fuente de Grados de Suma de Cuadrado Valor de Fe variación libertad cuadrados medio significancia Tipos de miel E * Error E-04 Total * Nivel de significancia < 0,01 Con el análisis anterior se concluye que si existe un efecto del tipo de miel muy significativo (p<0.001) sobre el contenido de cenizas, con lo cual se rechaza la hipótesis nula. 46

66 Por lo anterior se realizó adicionalmente un estudio de comparación múltiple de medias donde se utilizó la prueba de Dunnett T3. En la Figura 6.2 se muestra un gráfico donde se observa el comportamiento de los diferentes tipos de miel contrastados mediante la prueba de Dunnett T3. Cenizas % (de solidos) de (g/100g) b a a Cuautla Campeche Córdoba Región Figura 6.2 Comparación del contenido de cenizas por tipo de miel (Diferentes literales denotan diferencias significativas mediante Dunnett a p<0.05). De la Figura 6.2 se puede deducir que las mieles de Cuautla y Córdoba tienen un comportamiento similar y significativamente diferente a la miel de Campeche (p 0.05). Sin embargo, estos tipos de miel cumplen con lo idóneo para el parámetro fisicoquímico de cenizas totales que establece la norma 0.60%. Para la miel de Campeche el contenido de cenizas totales fue elevado %, esto se podría explicar en parte porque las muestras que se recibieron de esta región venían en un estado más rústico, por lo que traían mayor cantidad de impurezas. Al microscopio aun después del reposo y del filtrado presentaban polen en mucho mayor cantidad y diversidad que las mieles de las otras dos regiones Alfaro Bates et al. (2010) reportaron que en el caso de Campeche al menos el 40% de la miel contiene composición multifloral, mientras que Lastra y Peralta (2000) señalan que en Veracruz y Morelos es mucho más frecuente la composición unifloral de la miel. 47

67 Díaz (2003) sostiene que el porcentaje de cenizas representa el contenido de minerales con los que cuenta la miel. Por lo tanto en mieles que son obscuras o de un color ámbar brillante, éste será alto 0.4%. Se puntualiza que el contenido alto de minerales en las mieles obscuras no es un factor indeseable sino un factor normal. Jeanne (2005) en un estudio para miel de abeja encuentra un porcentaje de cenizas que va desde 0.02% a 1.028% (g/100g). Los porcentajes obtenidos para los diferentes tipos de miel en el presente trabajo, están por debajo del límite superior establecido por Jeanne (2005). Amir et al. (2010) encontraron que la miel proveniente de Algeria de distintas regiones presenta un contenido de cenizas que varia desde 0.13% hasta 1.02% con un promedio de 0.4% (g/100g). Dichos resultados mostraron que las mieles con alto contenido de cenizas 0.4% fueron menos claras que otros con pocos minerales. Lo anterior concuerda con el contenido de cenizas hallado en la miel de Campeche, la cual coincidentemente presentaba un color más obscuro que las mieles provenientes de Córdoba y Cuautla. Según Gómez (1995), el contenido de minerales para mieles de color ámbar se sitúa alrededor del 0.3%. Los tipos de mieles estudiadas en el presente trabajo fueron de color ámbar, sin embargo este criterio sólo aplica para el tipo de miel proveniente de Campeche. Por lo tanto la miel de Cuautla y Córdoba no coinciden con este criterio de mieles de color ámbar, pero aún así cumplen con lo establecido en la Norma Mexicana Cabe mencionar que el contenido de cenizas es un criterio sólo de calidad, que puede fundamentar el origen botánico de la miel de abejas Contenido de sólidos insolubles de las mieles estudiadas En la Tabla 6.5 se presentan los resultados obtenidos para la característica fisicoquímica que corresponde al contenido de sólidos insolubles en agua. En la Norma Mexicana 2000 (NORMEX, 2000), se establece un contenido de sólidos insolubles en agua 0.30%. 48

68 Tabla 6.5 Contenido de sólidos insolubles en agua expresado en porcentaje para los diferentes tipos de miel estudiados. Sólidos Insolubles % (de sólidos) de (g/100g) Tipo de miel Media Desviación estándar Coeficiente de varianza % Campeche Córdoba Cuautla Norma < De acuerdo a los datos obtenidos las mieles provenientes de Campeche, Córdoba y Cuautla cumplen con lo establecido para dicho parámetro. Como se pudo observar en los resultados obtenidos, los coeficientes de varianza son amplios y diferentes por cada tipo de miel con lo cual se pudo expresar que no existe homegenidad. Posteriormente con el objeto de ratificar si hay efecto entre los tipos de miel con respecto al contenido de sólidos insolubles se realizó un análisis de varianza (ANOVA), comprobando la hipótesis nula que establece que los tres tipos de miel son iguales para dicho parametro. Los resultados se muestran en la Tabla 6.6 Tabla 6.6 ANOVA correspondiente a el contenido de sólidos insolubles. Fuente de Grados de Suma de Cuadrado Valor de Fe variación libertad cuadrados medio significancia Tipos de miel E E * Error E E-06 Total E-03 * Nivel de significancia < 0.01 Con el análisis anterior se determina que si existe un efecto del tipo de miel significativo (p<0.001) sobre el contenido de sólidos insolubles en agua, con lo cual se rechaza la hipótesis nula. 49

69 Por lo anterior en un estudio de comparación múltiple de medias donde se utilizó la prueba de Dunnett T3. En la Figura 6.3 se muestra un gráfico donde se observa el comportamiento de los diferentes tipos de miel contrastados mediante la prueba de Dunnett T Solidos insolubles % (de solidos) de (g/100g) b a a Campeche Córdoba Cuautla Región Figura 6.3 Comparación del contenido de sólidos insolubles en agua por tipo de miel (Diferentes literales denotan diferencias significativas mediante Dunnett a p<0.05). De la Figura 6.3 se deduce que la miel de Cuautla y Córdoba tienen un comportamiento similar y significativamente mejor, a comparación de la miel de Campeche (p 0.05). Estos tipos de miel cumplen con lo idóneo para el parámetro fisicoquímico de sólidos insolubles que establece la norma no mayor a <30%. La miel de Campeche también cumple con lo establecido en la norma pero presenta un mayor contenido de sólidos insolubles lo cual no es favorable. Nozal et al. (2005), estudiaron algunos tipos de miel de clase monofloral, provenientes de Soria en España, quienes reportan valores que cumplen con las normas internacionales y demás regulaciones españolas. Nozal et al. (2005), en el estudio hayo un rango que va del 0.01 a 0.39% para el parámetro de sólidos insolubles. Dicho autor explica que los parámetros físico-químicos dependerán del tipo de miel que se esté estudiando y del lugar donde se ha obtenido. 50

70 6.1.4 Contenido de acidez de las mieles estudiadas En la Tabla 6.7 se presentan los resultados obtenidos para la característica fisicoquímica que corresponde al contenido de acidez. Se realizaron tres replicas por cada tipo de miel, se presentan los promedios de dichas determinaciones. Tabla 6.7 Contenido de acidez expresado en meq de acido/kg para los diferentes tipos de miel estudiados. Acidez meq de acido/kg. Tipo de miel Media Desviación estándar Coeficiente de varianza Campeche Córdoba Cuautla Norma <50.00 La acidez de acuerdo a la Norma Mexicana (NORMEX, 2000), oscila como máximo en 40 miliequivalentes de acido/kg. De acuerdo a los datos obtenidos en el presente trabajo la miel proveniente de Cuautla cumple con lo establecido para dicho parámetro. Por otro lado las mieles de Córdoba y Campeche no cumplen con lo establecido. Como se puede observar en los resultados obtenidos, los coeficientes de varianza no son muy diferentes entre sí con lo cual se deduce que su varianza en homogénea. Con el objeto de corroborar si hay efecto del tipo de miel con respecto a la acidez se realizó un análisis de varianza (ANOVA), ensayando la hipótesis nula que establece que los tres tipos de miel son iguales. Los resultados se muestran en la Tabla 6.8. Tabla 6.8 ANOVA correspondiente a el contenido de acidez. Fuente de variación Grados de libertad Suma de cuadrados Cuadrado medio Fe Valor de significancia Tipos de miel * Error Total

71 Con el análisis anterior se concluye que si existe un efecto del tipo de miel significativo (p<0.001) sobre el contenido de acidez, con lo cual se rechaza la hipótesis nula. Por lo anterior se realizó adicionalmente un estudio de comparación múltiple de medias, prueba de Tukey, ya que se tienen grupos a contrastar de varianza homogénea. En la Figura 6.4 se muestra un grafico donde se observó el comportamiento de los diferentes tipos de miel contrastados mediante la prueba de Tukey. 80 Acidez meq de acido/kg b b a Campeche Córdoba Cuautla Figura 6.4 Comparación del contenido de acidez por tipo de miel (Diferentes literales denotan diferencias significativas mediante Tukey a p<0.05). De la Figura 6.4 se puede deducir que la miel de Cuautla tiene un comportamiento significativamente mejor al resto de los otros tipos de miel estudiados (p 0.05). Esta miel cumple con lo estipulado para el parámetro fisicoquímico de acidez que establece la norma. La miel de Campeche y Córdoba presentan un comportamiento similar entre sí y un porcentaje mucho mayor a lo permitido <40 miliequivalentes de acido/kg. La acidez tiene un comportamiento muy similar al que se presentó en los valores de humedad. Cuautla tiene una acidez significativamente menor (23 miliequivalentes de acido/kg). con respecto a los otros dos tipos de miel. Acidez y humedad son dos factores muy asociados. El 52

72 exceso de humedad puede acelerar procesos de fermentación que incrementan sustantivamente los niveles de acidez en la solución. Adicionalmente, la miel desde su origen y debido a la naturaleza de su composición puede tener una acidez alta. En este sentido por ejemplo Alfaro Bates et al. (2010) compendian información que demuestra que la miel de Tzitzilché (G. floribundum) presenta los niveles más altos de acidez de entre las principales mieles de la península de Yucatán. Díaz. (2003) menciona que cuando los niveles de acidez superan el límite permitido, puede deberse a factores tales como una acidez natural debido al tipo de flor donde fue obtenida la miel y la estación del año. En realidad ningún comprador aceptaría una miel con más de 20 miliequivalentes de ácido/kg, lo más recomendable es que el contenido de humedad no sea mayor que 18%, si cumple lo antes mencionado no habrá dificultades para su comercialización. Carvalho et al. (2009) realizaron un estudio de distintas muestras de miel de abeja sin aguijón (Apidae: Meliponinae) en dicho estudio encontró un rango de acidez que va de los 55 hasta los miliequivalentes de acido/kg. La acidez varía debido a la región donde es obtenida la miel. Además cabe mencionar que la acidez en este tipo de miel es mas elevada que la miel común. Moguel et al. (2005) explicaron que el contenido de acidez libre es una medida indirecta de la frescura en la miel y expresa sólo la acidez independientemente de los ácidos presentes. Se ha encontrado que el ácido glucónico es el más abundante en la miel de abeja y procede principalmente de la descomposición de la glucosa, lo anterior se lleva a cabo mediante la acción de la enzima glucosa oxidasa presente de manera natural en la miel. El producto intermedio en la descomposición antes mencionada produce la gluconolactona, que también influye en la concentración de la acidez. Cavia et al. (2007) señalaron que la acidez esta influenciada por el origen botánico de la miel y se relaciona con el sabor de esta. Estos autores también sostienen que el factor de la humedad esta relacionado con el proceso de fermentación y esto influye sobre el valor de la acidez. Mientras que Soto Vargas (2008) explica que la variación de la acidez total ha sido atribuida a la estación 53

73 del año en que se realiza la cosecha de la miel y se sugiere que los tipos florales de los cuales provienen los distintos tipos de miel influyen sobre la acidez total. Kukurová et al. (2008) realizaron un estudio donde caracterizaron mieles seleccionadas por los métodos analíticos propuestos por la Comisión Internacional de Miel. La acidez que se encontró para dichas mieles fue de 6.18 miliequivalentes de acido/kg a miliequivalentes de ácido/kg. La acidez proveniente de Campeche coincide con lo establecido por Kukurová et al. (2008) Valores de ph para las mieles estudiadas En la Tabla 6.9 se presentan los resultados obtenidos para la característica fisicoquímica que corresponde al ph. En la Norma Oficial Mexicana y en el Codex Alimentarius no se señala un valor específico de ph para la miel de abeja. Díaz (2003) indica que las mieles de abeja presentan valores frecuentes de ph entre 3.5 y 5.5 y esa acidez es debida a numerosos ácidos orgánicos que integran su composición Tabla 6.9 Valores de ph para los diferentes tipos de miel estudiados. ph Tipo de miel Media Desviación estándar Coeficiente de varianza Campeche Córdoba Cuautla De acuerdo a los datos obtenidos del presente trabajo en la miel de Cuautla, Córdoba y Campeche presentan un comportamiento similar a lo establecido por (Díaz, 2003). 54

74 Bogdanov et al. (2004) explicaron que todas las mieles son ácidas y que el valor del ph oscila en un rango de 3.5 y 5.5. Además señala que el ph, junto con la acidez libre y acidez total tienen algún poder de discriminación para mieles uniflorales. En estudios realizados para la norma de calidad de la miel en Eslovenia se encontró poca variabilidad entre el ph de las mieles en el cual el rango varia desde 3.3 hasta 4.5 (Kukurová, et al., 2008). Con el objeto de corroborar si hay efecto del tipo de miel con respecto al ph se realizó un análisis de varianza (ANOVA), ensayando la hipótesis nula que establece que los tres tipos de miel son iguales. Los resultados se muestran en la Tabla 6.10 Tabla 6.10 ANOVA correspondiente a los valores de ph. Fuente de variación Grados de libertad Suma de cuadrados Cuadrado medio Fe Valor de significancia Tipos de miel E * Error E-03 Total * Nivel de significancia 0,01 Con el análisis anterior se concluye que si existe un efecto del tipo de miel muy significativo (p<0.001) sobre el ph, con lo cual se rechaza la hipótesis nula. Por lo anterior se realizó adicionalmente un estudio de comparación múltiple de medias donde se utilizó la prueba de Tukey ya que tienen grupos de variabilidad homogénea. En la Figura 3.5 se muestra un gráfico donde se observó el comportamiento de los diferentes tipos de miel contrastados mediante la prueba de Tukey. De la Figura 6.5 se puede deducir que las mieles de Córdoba y Cuautla tienen un comportamiento significativamente mejor respecto a la miel de Campeche (p 0.05). El ph de estas mieles coincide con lo reportado por varios autores como: Díaz (2003) y Bogdanov et al. (2004). Las 55

75 mieles de Córdoba y Cuautla presentan un comportamiento similar entre sí y un porcentaje mucho menor al de Campeche y lo reportado por Díaz (2003) b ph a a 3.1 Campeche Córdoba Cuautla Figura 6.5 Comparación del ph por tipo de miel. (Diferentes literales denotan diferencias significativas mediante Tukey a p<0.05) Persano y Piro (2004) encontraron para mieles monoflorales de Europa un rango de ph entre 3.7 y 4.4. Mientras que Soto (2008) encontró un rango de ph entre 3.91 y 4.33 para distintos tipos de miel. Amir et al. (2010) encontraron un ph cuyos valores oscilaron entre 3.67 y 4.7 con una media de Dicho autor explica que el ph de la miel puede proporcionar una buena indicación de su origen. También es capaz de proporcionar predicción acerca de la degradación de la miel durante su almacenamiento. En contraste, Gonnet (2004) reportó que los valores de ph para mieles de la flor de Ambrosía, están comprendidas entre 5 y 5.5 y las de las mezclas entre 4.5 y 5. 56

76 6.1.6 Densidad de las mieles estudiadas En la Tabla 6.11 se presentan los resultados obtenidos para la característica fisicoquímica que corresponde a la densidad. Tabla 6.11 Densidad para los diferentes tipos de miel estudiados. Densidad (g/cm 3 ) Tipo de miel Media Desviación estándar Coeficiente de varianza Campeche Córdoba Cuautla En la Norma Oficial Mexicana y en el Codex Alimentarius no se señala un valor específico de la densidad para la miel de abeja. No obstante, Suescún y Vit (2008), indican que la densidad para cualquier tipo de miel debe estar comprendida entre 1.39 y 1.44 g/cm 3. De acuerdo a los datos obtenidos en el presente trabajo la miel de Córdoba y Cuautla cumplen lo establecido por Suescún y Vit (2008) para el parámetro de densidad, mientras que la miel de Campeche no coincide con lo establecido por dicho autor. Con el objeto de corroborar si hay efecto del tipo de miel con respecto a la densidad se realizó un análisis de varianza (ANOVA), ensayando la hipótesis nula que establece que los tres tipos de miel son iguales. Los resultados se muestran en la Tabla 6.12 Tabla 6.12 ANOVA correspondiente a los valores de densidad Fuente de Grados de Suma de Cuadrado Valor de Fe variación libertad cuadrados medio significancia Tipos de miel E E * Error E E-05 Total E-03 * Nivel de significancia 0,01 57

77 Con el análisis anterior se determino que existe un efecto del tipo de miel muy significativo (p<0.001) sobre la densidad, con lo cual se rechaza la hipótesis nula. Por lo anterior se realizó adicionalmente un estudio de comparación múltiple de medias donde se utilizó la prueba de Dunnett T3 En la Figura 6.6 se muestra un gráfico donde se observó el comportamiento de los diferentes tipos de miel contrastados mediante la prueba de Dunnet T3. De la Figura 6.6 se puede concluir que la miel de Cuautla ( g/cm 3 ) tiene un comportamiento significativamente mejor respecto a la miel de Campeche ( g/cm 3 ). Esta miel coincide con lo reportado por autores como Suescún y Vit (2008) y Andrade Yánez et al. (2010) donde la densidad oscila entre 1.39 y 1.44 g/cm 3. Por otra parte la miel de Córdoba ( g/cm 3 ) presenta un comportamiento similar tanto a la miel de Cuautla. La miel de Campeche no coincide con lo establecido por dichos autores. Los resultados en el presente trabajo concuerdan con la información reportada por Montenegro et al. (2005) quienes señalan diferencias existentes en densidades entre mieles provenientes de diferentes zonas geográficas y distintas estaciones florales, lo que influye en la coloración de la misma a Densidad( g/cm3) b a 1.35 Campeche Córdoba Cuautla Figura 6.6 Comparación de la densidad por tipo de miel. (Diferentes literales denotan diferencias significativas mediante Tukey a p<0.05) 58

78 Puede suponerse que la densidad de la miel de Campeche fue menor debido al alto contenido de humedad 20.86%. Amir et al. (2010) realizaron un estudio para diferentes tipos de miel donde los valores de la densidad fueron evaluados entre 1.34 g/cm 3 y 1.58 g/cm 3 con una media de 1.48 g/cm 3. También dicho autor señaló que la densidad varía no sólo según el contenido de agua, sino también en la temperatura y composición en la que se encuentre. Andrade Yánez et al. (2010) determinaron la densidad de la miel de abeja de fuentes florales de eucalipto, la cual arrojó un valor de g/cm 3 aclarando que existen diferencias entre estaciones florales. 6.2 Resultados para las curvas de solubilidad Para la construcción de cada curva de solubilidad se procedió como fue descrito en la Sección Para el análisis de las mismas se utilizó como variable de respuesta la concentración (densidad), y como factores de variación: tipo de miel y temperatura. En las siguientes tablas se muestran densidades promedio de saturación para cada tipo de miel: Campeche (Tabla 6.13), Córdoba (Tabla 6.14) y Cuautla (Tabla 6.15). Tabla 6.13 Densidades de saturación para miel de Campeche. Campeche Temperatura C Media Desviación estándar Coeficiente de varianza

79 Tabla 6.14 Densidades de saturación para la miel de Córdoba. Córdoba Temperatura C Media Desviación estándar Coeficiente de varianza Tabla 6.15 Densidades de saturación para la miel de Cuautla. Cuautla Temperatura C Media Desviación estándar Coeficiente de varianza Una vez obtenidas las densidades correspondientes para cada tipo de miel y temperaturas ensayadas, se procedió a realizar un análisis de varianza empleando el diseño bifactorial. Con el objeto de corroborar si hay efecto del tipo de miel y de la temperatura ensayada sobre la concentración. El análisis de varianza del diseño de dos factores se muestra en la Tabla Tabla 6.16 Tabla de análisis de varianza de efectos fijos para los factores tipo de miel y temperatura sobre la densidad. Fuente de variación Grados de Suma de Valor de Cuadrado medio Fe libertad cuadrados significancia Tipo de miel E E * Temperatura E E * Tipo de miel* Temperatura E E * Error E E-06 Total E-03 * Nivel de significancia

80 Con el análisis anterior se concluye que los dos factores correspondientes que son: el tipo de miel y la temperatura tienen un efecto muy significativo (p < 0.001) Además existe una interacción también muy significativa de ambos factores sobre la concentración. Con lo mencionado anteriormente se puede fundamentar que se rechazan las hipótesis nulas. Por lo anterior se realizó una comparación múltiple de medias donde se utilizó la prueba de Tukey. En la Tabla 6.17 se observó el comportamiento de los diferentes tipos de miel analizados mediante la prueba de Tukey. Tabla 6.17 Análisis comparativo de la densidad de la miel proveniente de diferentes regiones según temperatura. Temperatura C Tipo de miel Campeche Córdoba Cuautla c b c b b c b a b a a a (Diferentes números entre columnas denotan diferencias significativas a p 0.05, diferentes literales entre los renglones denotan diferencias significativas a p 0.05) De la Tabla 6.17 se deduce que el factor tipo de miel se comportó de la siguiente manera: La densidad de la miel de Campeche varió notablemente, es decir no mantuvo un comportamiento uniforme. A una temperatura de 10 y 15 C presenta un comportamiento similar donde la concentración es de y g/cm 3, mientras que se comporta diferente en las temperaturas extremas con densidades de y g/cm 3. Para el caso de la miel proveniente de Córdoba, los datos obtenidos se dividen en dos es decir, a las temperaturas de 5 y 10 C presentó un comportamiento similar y de baja densidad y g/cm 3 y a las temperaturas de 15 y 20 C presentó otro comportamiento con las mayores densidades y g/cm 3. 61

81 La miel de Cuautla a una temperatura de 5 y 10 C presentó un comportamiento similar en la concentración y g/cm 3, mientras que a temperatura de 15 C presenta otro comportamiento g/cm 3 y a temperatura de 20 C adquiere la mayor densidad g/cm 3. Para analizar el factor de temperatura respecto a las curvas de solubilidad se presenta la Figura 6.7 en la cual se analizan los tipos de miel respecto a la temperatura Densidad g/cm 3 g/cm Campeche Córdoba Cuautla 1 *5 C 2 *10 C 3 *15 C 4 * 20 C 5 *40 C Campeche Córdoba Cuautla Temperatura C eje Figura 6.7 Líneas de saturación de los distintos tipos de miel a diferentes temperaturas. Como se puede apreciar en la Figura 6.7 solamente la miel de Córdoba presenta un comportamiento similar ( g/cm 3 ) a los reportados por (Calderone, 2006), en donde se espera que no haya modificaciones importantes en la densidad entre los rangos de temperatura de 5 y 10 C, ya que estas temperaturas previenen la cristalización. La mayor dinámica se presentó a una temperatura entre 10 y 15 C, debido a que, según este mismo autor, en este rango se lleva el proceso más dinámico de la cristalización de la miel. Después de una temperatura de 15 C, la actividad se ve disminuida. 62

82 En comparación, Campeche no se apega a lo establecido por dicho autor g/cm 3 y Cuautla mantiene una dinámica de cambio muy alta a todo lo largo de la escala de temperaturas. En la Figura 6.8 se observa (superficie de respuesta experimental) que existe efecto combinado entre los factores tipo de miel y temperatura. El mayor efecto combinado positivo se encontró en la celda 2x3, la cual corresponde a la miel proveniente de Córdoba a una temperatura de 15 C, mientras que donde se observó el mayor efecto combinado negativo fue en las celdas 3x1 y 3x2, que corresponden a la miel de Cuautla a temperatura de 5 y 10 C respectivamente. Figura 6.8 Líneas de saturación de los distintos tipos de miel a diferentes temperaturas 3D. Además se puede corroborar lo que ya se había comentado que la miel que presentó una dinámica de cambio más uniforme fue la miel proveniente de Córdoba y los cambios más erráticos se dieron en la miel proveniente de Campeche. La miel de Cuautla presentó un crecimiento sostenido en la densidad, pero a tasas de cambio muy drásticas de 1.5 g/cm 3. 63

83 Por lo tanto, el comportamiento de la miel de Córdoba es más recomendable si se deseara emplear para promover algún producto a base de cristalización ya que resulta más imaginable y puede generar cambios de fase más uniformes y controlables. Montenegro et al. (2005) señalaron diferencias existentes de densidades entre tipo de miel provenientes de diferentes zonas geográficas y distintas estaciones florales, lo que influye en la coloración de la misma. Andrade Yánez et al. (2010) en miel de abeja de fuente floral de eucalipto determinaron una densidad de g/cm3, estableciendo que existen diferencias entre estaciones florales. De acuerdo a la reportado por dichos autores la densidad obtenida en la realización de la curva de solubilidad de Córdoba, se asemeja con las densidades reportadas por Andrade Yánez et al. (2010). Schellart (2011) explica que la mayoría de los sólidos y los líquidos saturados se expanden con el aumento de temperatura, resultando en una disminución en la densidad. Este comportamiento se observa también en los jarabes de glucosa o de la miel de abeja. También dicho autor explica que a temperatura ambiente (20 C), los jarabes de glucosa pura y mieles tienen densidades muy similares en un intervalo de a g/cm 3. La densidad de las mieles tiene una mayor dependencia de la temperatura, que los jarabes de glucosa. En el caso de soluciones que están pasando por un proceso de saturación ocurrirá que a una mayor temperatura habrá mayor solubilidad del soluto agregado y como resultado adquirirá una mayor densidad. En las soluciones saturadas ocurre que al incrementar la temperatura su densidad es baja. White et al. (1962) señalaron que el contenido de agua es un factor importante, ya que el grado que contenga de humedad determinara la densidad que contiene cualquier tipo de miel. Para la miel de Campeche a una temperatura de 20 C tiene un contenido de humedad del 21.4% por lo tanto debería tener una densidad aproximada al g/cm 3. Para la miel de Córdoba a la misma temperatura se tiene un contenido de humedad del 25%, debido al alto contenido de humedad debería de presentar una mayor densidad a los g/cm 3. En la miel de Cuautla se cuenta con un porcentaje de humedad mayor al 25% y por ende su densidad debería ser mayor al g/cm 3. 64

84 De acuerdo a lo citado por White et al. (1962) la densidad que se obtuvo para el presente trabajo no coincide con lo establecido por dicho autor, esto se puede deber a que en ambos trabajos se utilizaron instrumentos de medición de la densidad diferentes. En el presente trabajo se empleó un DMA-4500 (Anton Paar) y White et al. (1962) utilizó picnómetros 6.3 Coeficiente de correlación entre densidad y grados Brix La miel de Campeche mostró un coeficiente de correlación del r = el nivel de asociación es muy fuerte y positivo, con lo cual se deduce que los Brix están fuertemente relacionados con la densidad y conforme se incrementa alguno de ellos el otro responde en igual sentido. La miel de Córdoba muestra un coeficiente de correlación del r = el nivel de asociación es fuerte y positivo se puede deducir que los Brix y la densidad están estrechamente asociados. La miel de Cuautla muestra un coeficiente de correlación del r = por lo tanto el nivel de asociación también es fuerte y positivo. Aunque la correlación es ligeramente inferior a la de las otras mieles, sigue siendo muy alta. El coeficiente de correlación para el total de las muestras trabajadas fue de r = el cual es alto, por lo tanto la densidad y los grados Brix están altamente asociados. Sobre la base de esta alta asociación positiva es posible sostener que es factible utilizar la determinación de los grados Brix de la miel como una medida indirecta de la densidad de la misma, por lo que es factible construir una ecuación de predicción la cual se muestra a continuación: y = x (6.1) 65

85 CONCLUSIÓN

86 7. CONCLUSIÓN De acuerdo a los resultados obtenidos en el presente trabajo, se pueden deducir las siguientes conclusiones: Se concluye que el tipo miel tiene un efecto muy significativo sobre las características fisicoquímicas estudiadas. o Respecto a los resultados obtenidos para los parámetros fisicoquímicos de los tipos de miel, se concluye que la miel proveniente de la región de Cuautla cumple con las especificaciones de la norma mexicana 2000 correspondiente para las cuatro características físico-químicas estudiadas (humedad: 18.46%, cenizas: 0.128%, sólidos insolubles: 0.009% y acidez: 23 meq de ac./kg) mientras que las muestras provenientes de Campeche y Córdoba presentaron exceso de humedad y acidez (Campeche: humedad 20.86% y acidez: 59.5 meq de ac./kg; Córdoba: humedad 21.3% y acidez: meq de ac./kg ). Las mieles provenientes de la región de Campeche contenían niveles significativamente más altos de cenizas y sólidos insolubles (cenizas: y sólidos: 0.039), sin rebasar el límite recomendado por la norma oficial. o En cuanto a los valores de ph y densidad se concluye que existen diferencias significativas entre los tipos de miel provenientes de Cuautla, Campeche y Córdoba. En la miel proveniente de Cuautla se obtuvo como resultado: Densidad: g/cm3 y ph: , para la miel de Córdoba se hallaron los valores: Densidad: g/cm3 y ph: , y en la miel de Campeche los datos obtenidos fueron: Densidad g/cm3 y ph Se concluye que los diferentes tipos de miel pueden tener diferencias muy significativas en la dinámica de saturación: 66

87 o En la construcción de las curvas de solubilidad se concluye que el factor tipo de miel, tiene un efecto significativo sobre los puntos críticos de saturación. La miel proveniente Córdoba es la que obtuvo una mayor densidad ( g/cm3 a 20 C) en cualquier temperatura (5, 10,15 y 20 C) que se ensayo. o Se concluye que el factor de temperatura tiene también un efecto muy significativo sobre la densidad y que a temperaturas elevadas <20 C es posible incrementar la densidad. Las mayores densidades se obtuvieron a 20 C (Campeche g/cm3, Córdoba g/cm3 y Cuautla g/cm3) mientras que las menores concentraciones a una temperatura de 10 C (Campeche g/cm3, Córdoba g/cm3 y Cuautla g/cm3) o menos. o Se concluye que hay un efecto combinado muy intenso, que puede ser positivo o negativo del tipo de miel y la temperatura sobre la densidad de la miel. Se concluye que existe un coeficiente de correlación alto y positivo de r = entre los grados Brix y la densidad para los tres tipos de miel, con esta alta asociación por lo que es factible utilizar la determinación de los grados Brix de la miel como una medida indirecta de la densidad construyendo una ecuación de predicción lineal. Recomendaciones: Debido a que el proceso de cristalización de la miel está directamente influenciado por los diferentes contenidos de fructuosa y glucosa que puede tener cada tipo de miel se recomienda que para estudios posteriores, se realicen los análisis físicos y químicos que determinen la composición de azúcares reductores en la miel, los cuales sumados a los análisis realizados en el presente trabajo permitan una mejor caracterización de la miel. Entender cómo se comportan dichos azúcares respecto al cambio de temperatura, aportará mayor información para conocer la dinámica de cristalización, que es la base para el diseño de estrategias de cristalización inducida. 67

88 BIBLIOGRAFÍA

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94 White, J., Riethof, M., Subers, M., & Kushnir, I Composition of american honeys. Washintong: United States Deparment Of Agriculture. Ziegler, J. G., Sugar boiling: Some Facts and some Fancies. [1] Disponible en línea en Consulta: 15 de Mayo del 2012 [2] Disponible en línea en Consulta: 15 de Mayo del 2012 [3] Disponible en línea en kipedia.org/wiki/c%c3%b3rdoba_(veracruz) Consulta: 15 de Mayo del

95 ANEXO A DETERMINACIÓN DE HUMEDAD

96 ANEXO A DETERMINACION DE HUMEDAD Tabla de conversión de Brix a Índice de Refracción La Tabla A.1 se usa para convertir lecturas en Brix tomadas de la escala del instrumento a índices de refracción. Tabla A.1 Conversión de Brix a Índice de Refracción. Brix Índice de refracción a 589.3nm y 20.0 C Brix Índice de refracción a 589.3nm y 20.0 C Brix Índice de refracción a 589.3nm y 20.0 C Brix Índice de refracción a 589.3nm y 20.0 C Brix Índice de refracción a 589.3nm y 20.0 C Fuente: (NORMEX, 2000) 74

97 Tabla de determinación del contenido de humedad En la Tabla A.2 es utilizada para relacionar el índice de refracción con la humedad correspondiente. Tabla A.2 Determinación del contenido de humedad Índice de Refracción (20ºC) (293K) Contenido de Humedad (%) Índice de Refracción (20ºC) (293K) Contenido de Humedad (%) Índice de Refracción (20ºC) (293K) Contenido de Humedad (%) Fuente: (NORMEX, 2000) 75

98 ANEXO B TÉCNICAS ANALÍTICAS

99 ANEXO B TÉCNICAS ANALÍTICAS B.1 Determinación de la acidez en miel de abeja La determinación de miliequivalentes de acido/kg en la obtención de la miel de abeja se determino basándose en la Norma Mexicana Se pesan 10 gr de miel de abeja en un vaso de precipitado de 250 ml en la balanza analítica (se recomienda pesar la miel en el mismo vaso de precipitado a emplear). 2. Se le añaden 75 ml de agua destilada se recomienda que esta tenga un ph de 7, posteriormente se lleva a agitación se puede emplear un agitador de vidrio para homogenizar la solución. 3. Se calibra el potenciómetro con la solución buffer de ph 4 y posteriormente se enjuaga con agua destilada, se seca con un pañuelo. 4. Se calibra nuevamente el potenciómetro con solución buffer de ph 7 y posteriormente se enjuaga con agua destilada y se seca con un pañuelo. 5. Se introduce el potenciómetro en la solución de miel y se toma el ph. 6. Se coloca el vaso de pp que contiene la solución de miel, debajo del equipo de titulación (la imagen del equipo de titulación se encuentra en anexos) y se comienza a titular con hidróxido de sodio 0.05 N, añadiéndolo a una velocidad aproximada de 5,0 ml/minuto deteniendo la adición cuando el ph sea de 8.5, procure mantener una agitación constante con el agitador de vidrio. 7. Inmediatamente se le agregan 10.0 ml de hidróxido de sodio 0.05 N y se homogeniza con el agitador de vidrio. 8. Titular por retroceso con ácido clorhídrico 0.05 N hasta alcanzar el ph de 8.3 procure mantener una agitación constante con el agitador de vidrio. 76

100 B.2 Determinación de solidos insolubles en miel de abeja En la determinación del porcentaje de solidos insolubles presentes en la miel de abeja se empleo la Norma Mexicana de 1996 para miel de abeja. La metodología que se siguió fue la siguiente. 1. En los crisoles gooch se coloca un círculo de papel filtro azucarero, en el fondo del crisol, de modo que el círculo de papel filtro cubra los poros. 2. Posteriormente se colocan los crisoles dentro de la mufla a 100 o 150 C durante una hora para obtener el peso constante o de los crisoles y el papel filtro. 3. Una vez las capsulas que se encuentran a peso constante se colocan dentro del desecador aproximadamente durante una hora. 4. Se pesan los crisoles en la balanza analítica y se anota el peso del crisol y el papel filtro por separado. 5. Se colocan los crisoles nuevamente en el desecador. 6. En los vasos de pp de 250 ml, se colocan 20 g de miel y se disuelven aproximadamente en 100 ml de agua destilada dando una agitación suave. 7. Posteriormente se colocan los embudos encima de los vasos de pp de 250 ml y dentro de los embudos se colocan los crisoles goch. 8. Se agregan los 100 ml de la solución de miel poco a poco en cada crisol por separado. 9. Una vez que se agregaron los 100 ml de la solución de miel, se agrega agua destilada, debe de estar a 80 C, se agregan aproximadamente 75 ml de agua con el objetivo de enjuagar el papel filtro. 10. Una vez que se acabó de enjuagar y estos dejan de escurrir agua se colocan nuevamente dentro del desecador. 11. Se colocan los crisoles dentro de la mufla a una temperatura de 135 C durante una hora. 77

101 12. Después de haber cumplido la hora se sacan de la mufla y se colocan en el desecador durante aproximadamente una hora. 13. Se pesan los crisoles y el papel filtro por separado y se anota el peso obtenido. B.3 Determinación de cenizas totales en miel de abeja En la determinación del porcentaje de cenizas presentes en la miel de abeja se empleo la Norma Mexicana de 1996 para miel de abeja. La metodología que se siguió fue la siguiente. 1. Se colocan las 3 capsulas de porcelana dentro de la mufla, la temperatura de la mufla tendrá que ser aproximadamente de 100 a 150 C durante una hora para obtener el peso constante. 2. Después de haber cumplido la hora dentro de la mufla, las capsulas se colocan dentro de un desecador, aproximadamente durante una hora. 3. Se pesan las capsulas de porcelana y se anota el respectivo peso. 4. Se agregan de 5 a 10 g de miel en cada capsula y se anota el peso de la capsula mas la miel. 5. Se coloca la capsula de porcelana encima de la tela de asbesto y se coloca debajo de esta tela el mechero, lo anterior con el fin de incinerar la muestra. 6. Una vez que la muestra se incineró se colocan dentro del desecador. 7. Las capsulas con las muestras incineradas se colocan dentro de la mufla a una temperatura de 600 C con un tiempo de 30 minutos. 8. Se toma un tiempo aproximadamente de 2 horas para dejar enfriar la mufla. 9. Se colocan las capsulas de porcelana dentro del desecador aproximadamente durante 90 minutos. 10. Se pesan las capsulas y se anota el peso final. 78

102 B.4 Determinación de densidad La determinación de densidad de las mieles de abeja se lleva a cabo en el densímetro DMA 4500, el procedimiento para la su determinación fue el siguiente: 1. Materiales 2 Jeringas punta Luer de 4 ml para el densímetro DMA Vasos de precipitados de 100 ml. 2. Equipo Densímetro DMA 4500 de la marca Anton Par. 3. Reactivos Agua destilada. 4. Procedimiento 1. Encender el DMA 4500 y esperar a que el equipo se estabilice (30 minutos aproximadamente). 2. Llevar a cabo la verificación del ajuste del equipo de acuerdo a la propiedad que se desea medir (densidad o grados Brix) empleando agua destilada desgasificada. 3. Tomar 2 ó 3 ml de muestra previamente acondicionada a la temperatura de muestreo con una jeringa y eliminar las burbujas de aire que pueda contener. 4. Introducirla con cuidado en la celda de medición del equipo y pulsar la tecla start para llevar a cabo la determinación. 5. Retirar la muestra sobrante en la jeringa y proceder a lavar la celda de medición con abundante agua destilada caliente, para evitar la incrustación de cristales y el deterioro de la celda. 79

103 ANEXO C ANÁLISIS DE RESIDUOS

104 ANEXO C ANÁLISIS DE RESIDUOS Se presenta el análisis de residuos entre datos experimentales y el modelo de ajuste, con el fin de documentar que los residuales se distribuyen normalmente con NID (0, σ 2 ). Indicando que no existe un sesgo en el diseño de experimentos propuesto. La información se analiza de la Tabla C.1-C.6 y en las Figuras C.1-C.3 Tabla C.1 Minimización de la Sección de fase. Itn No. Error Sum Lamda Lambda B0 B1 B2 B E E Criterio de convergencia Tabla C.2 Modelo sección de estimación. Nombre del parámetro Termino Parámetro estimado Asíntota Bajo Alto Error estándar 95% C.L. 95% C.L. B0 Intercepción E B1 U E B2 U2-6.66E E E E-02 B3 V E B4 UV B5 U2V E E B6 V E B7 UV E B8 U2V2-3.19E E E E-02 B9 V3 2.60E E E B10 UV3-2.29E E E E-02 B11 U2V3 4.53E E E E-03 R-Squared Interacciones 0 80

105 Tabla C.3 Modelo simbólico. Y = P1(U,V) / P2(U,V) P1 (U, V) = B0+B1*U+B2*U2+B3*V+B4*UV+B5*U2V+B6*V2+B7*UV2+B8*U2V2+B9*V3+B10*UV3+ B11*U2V3 P2 (U, V) = 1 Donde: Y = Y U = Miel V = Temperatura Tabla C.4 Análisis de varianza Fuente DF Suma de cuadrados Media de cuadrados Media Modelo Model0 (Ajustado) E E-04 Error E E-06 Total (Ajustado) E-03 Total Tabla C.5 Matriz de correlación asintótica de los parámetros B0 B1 B2 B3 B4 B5 B B B B B B B B B B B B

106 Tabla C.5 Matriz de correlación asintótica de los parámetros. Continuación B6 B7 B8 B9 B10 B11 B B B B B B B B B B B B Tabla C.6 Valores pronosticados y sección residuos No. De fila Y Valor previsto Bajo 95.0% valor Alto 95.0% valor Residuo E E E E E E E E E E E E E E E E E-04 82

107 Tabla C.6 Valores pronosticados y sección residuos. Continuación E E E E E E E E E E E E E E E E-03 Sección de gráficos 0.0 Normal Gráfico Probability de probabilidad Plot normal of de Residuals los residuos of Y de Y Residual de Y Residuals of Y Expected Normals Normales esperados Figura C.1 Grafico de probabilidad normal de los residuos. 83

108 0.0 Residual vs vs Miel MIEL 0.0 Residuals of Y Residual de Y Miel MIEL Figura C.2 Grafico de comparación residual contra miel. 0.0 Residual vs TEMP Residual vs Temperatura 0.0 Residuals of Y Residual de Y Temperatura TEMP Figura C.3 Grafico de comparación residual contra temperatura. 84

109 ANEXO D DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS EMPLEADOS

110 ANEXO D DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS EMPLEADOS D.1.Densímetro digital DMA-4500, Anton Para El DMA-4500 de Anton Paar, es un medidor de densidad, densidad relativa y concentración para líquidos y gases con una resolución de 1x10-5. El cuál cuenta con un oscilador de referencia adicionado al tubo en "U" oscilante y un termómetro de platino Pt 100, montado en el interior de la celda de medición (Manual Anton Paar, 2007). En la Figura 5.1 se puede apreciar la vista frontal del DMA-4500, la cual consta del panel de funciones, la pantalla de impresión de datos y la ventanilla para la celda de medición. En el panel se encuentran las teclas de función, las teclas subir y bajar, enter, help, light, y pump. Figura D.1 Vista frontal del DMA

111 Los datos que se aprecian en la Figura 5.2 son para el método de densidad, pero en la pantalla del DMA-4500 aparecen diferentes resultados según el método con el cual se está trabajando. Figura D.2 Pantalla de impresión de datos del DMA-4500 D.2 Baño ultrasónico Branson 5510, Bransonic En la. Figura 5.3 se muestra el baño ultrasónico empleado. Figura D.3 Baño ultrasónico con tiempo de programación. 86