COLEGIO MEXICANO DE INGENIEROS BIOQUÍMICOS, A. C.

Transcripción

1 DETERMINACION DEL EFECTO DE DIFERENTES TRATAMIENTOS TERMICOS EN HORNO DE MICROONDAS SOBRE LA ACTIVIDAD ANTIOXIDANTE DE SEMILLA Y ACEITE DE AJONJOLI (Sesamum indicum). Díaz Ramírez, M. b., Hernández Unzón, H. J. a, Arroyo Maya I. J b. b Becario PIFI. Departamento de Graduados e Investigación en Alimentos, E.N.C.B. I.P.N. Prol. Carpio y Plan de Ayala s/n, Col. Sto. Tomás, México D.F., C.P Teléfono: (+52) ext ó Fax: ext RESUMEN La semilla de ajonjolí proviene de la planta perteneciente a la familia Pedaliaceae, la especie más cultivada es Sesamum indicum, esta semilla contiene una alta concentración de lignanos que pueden actuar como antioxidantes. Además el aceite de ajonjolí muestra actividad antioxidante, por la presencia de componentes como el sesamin, sesamolin, sesamol y sesaminol. (Giese, 1996). El tostado de semilla de ajonjolí es una operación que influye en el color, composición, calidad de la semilla y estabilidad oxidativa del aceite. (Qiuhui,H.,y col 2004; Jeong, S.M., y col 2004). Yeng, G. C señala que con la finalidad de mejorar la calidad del aceite se han realizado extracciones de semillas tratadas con vapor y en microondas. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de tratamientos térmicos en microondas en la actividad antioxidante (AA) de semilla de ajonjolí y su aceite. Para la determinación de AA se utilizo el método de blanqueo de β-caroteno (Velioglu y col., 1998). El BHT (butilato de hidroxitolueno) se utilizó como antioxidante de referencia con un valor determinado de AA de La AA de la semilla de ajonjolí tratada en horno de microondas durante 2.5 minutos paso de un valor de 47.9 (semilla sin tratar) a 63.7, dicho tratamiento fue el que presento el mayor valor de AA. En la segunda etapa se realizó la extracción del aceite de los lotes de semilla tratada térmicamente. La extracción se llevo a cabo por el método de soxhlet utilizando hexano como disolvente, se observó que el mayor valor de AA lo presento el aceite extraído de la semilla tratada durante 2.5 minutos alcanzando un valor de AA de 70.8.

2 Introducción. Diariamente las células del humano se encuentran expuestas a la acción de moléculas altamente reactivas provenientes del uso de oxígeno en procesos metabólicos para la obtención de energía, los denominados radicales libres, estas moléculas están involucradas en el desarrollo de varias enfermedades como el cáncer, enfermedades cardiovasculares, envejecimiento acelerado y otras (Giese, 1996). El ser humano es capaz de contrarrestar la actividad de los radicales libres mediante los sistemas de defensa antioxidantes, pero factores externos como la contaminación atmosférica, el humo del tabaco, herbicidas y otros, tales como el envejecimiento natural, hacen que se intensifique, por lo que es necesario incluir en la dieta alimentos que contengan sustancias que neutralicen dicha actividad: los antioxidantes (Ramarathan y col., 1995). Dentro de éstos se encuentra la semilla de ajonjolí (Sesamum indicum), la cual ha demostrado actividad antioxidante; los usos de esta semilla son diversos, en México se elaboran productos como pan, dulces y además se usa como ingrediente en platillos tales como el mole y en ensaladas. Materia Prima. Semilla de ajonjolí a granel LOTE JAB/015. Veracruz Métodos. Tratamiento térmico en horno de microondas. Utilizando horno de microondas durante 0, 2.5 y 5 min. Se pesaron 100 g, se distribuyo en un recipiente de vidrio, el tiempo se registro con ayuda de un cronómetro y la temperatura se monitoreo con un termómetro infrarrojo al término de cada tratamiento. Extracción del aceite. La extracción del aceite se llevó a cabo por el método de Soxhlet con hexano como disolvente. Se pesaron 15g de semilla de ajonjolí molida y se colocó en cartucho de celulosa, se agregaron 150 ml de hexano. La extracción se llevó a cabo durante cuatro horas, por último se filtró con papel Whatman No.5. Determinación de la actividad antioxidante. Para la determinación de la actividad antioxidante de la semilla y aceite de ajonjolí, tratados térmicamente y sin tratar se utilizó el método de Velioglu y col., 1998, bajo las siguientes condiciones:

3 Para la muestra: Se colocó en un matraz de 125 ml, 0.02 ml de ácido linoléico, 0.1 ml de tween 40 %, 1ml de β-caroteno (solución de 0.2 mg/ml), 0.2 ml de extracto (semilla recién molida o aceite recién extraído), estándar o control según sea el caso. Se evaporó todo el cloroformo y posteriormente se agregan 30 ml de peróxido de hidrógeno al 5%, se homogeneizó la muestra durante 1 minuto y se somete a autoxidación térmica a 50±1ºC, se realizaron lecturas en el espectrofotómetro a una longitud de 470 nm cada diez minutos durante dos horas. Para el testigo: Se colocó en un matraz de 125 ml, 0.02 ml de ácido linoléico, 0.1 ml de tween 40 %,0.2 ml del extracto, estándar o control, posteriormente se agregaron 30 ml de peróxido de hidrógeno al 5%, se homogenizó la muestra durante 1 minuto y se somete a autoxidación térmica a 50±1ºC, se realizaron lecturas en el espectrofotómetro a una longitud de 470 nm cada diez minutos durante dos horas. Preparación del extracto. Se preparó al momento de realizar la determinación. Se coloco en tubos para centrifuga de 50 ml, 1g de semilla de ajonjolí molida o 1ml de aceite según sea el caso, se agregaron 25 ml de una solución de metanol al 80%, se tapo y agito, se coloca en baño maría a 70 ±1ºC durante 2 horas con agitación constante. Se saco del baño, se enfrío a temperatura ambiente (25±2ºC) y se filtró (papel Whatman No.5), inmediatamente se agrega al matraz para la determinación de su actividad antioxidante. La actividad antioxidante se calculó en cuatro formas (Velioglu Y.y col., 1998): 1- La absorbancia se graficó contra el tiempo, la pendiente de esta cinética, se expresó como Valor Antioxidante (AOX o R). A120 A0 AOX = = R t t 120 Donde A 2, es la absorbancia a los 120 min, A 1 es la absorbancia inicial; t 2 y t 1 tiempo final e inicial respectivamente expresado en horas. 2- La actividad antioxidante se calculó como el porcentaje de inhibición con respecto al control de acuerdo a la siguiente ecuación: 0

4 Rcontrol Rmuestra AA = X 100 R control Donde Rcontrol y Rmuestra son las velocidades de blanqueo del β-caroteno en la mezcla sin antioxidante y la de prueba respectivamente. 3- En este método se expresó la proporción de velocidad de oxidación (ORR), se calculó usando la ecuación: Rmuestra ORR = Rcontrol Donde R muestra y R control tienen el mismo significado que la ecuación anterior. 4- EL coeficiente de actividad antioxidante se calculó como: A1 A2 AAC = X 1000 A3 A 2 En donde A1 es la absorbancia de la mezcla antioxidante a los 120 min, A2 es la absorbancia del control a los 120 min, y A3 es la absorbancia del control a 0 min. Resultados y Discusión. Caracterización de la materia prima. El análisis químico proximal (Cuadro 1) muestra que la composición de la semilla de ajonjolí se encuentra dentro de lo que establece la literatura. El valor de fibra dietaria total se compara con el reportado para fibra cruda, por ello puede explicarse la diferencia mostrando que el ajonjolí usado contiene un mayor porcentaje. Cuadro 1. Análisis Químico Proximal de la semilla de ajonjolí. Característica Bibliografía(g/100g) JAB/015(g/100g) Grasa ± 0.3 Proteína 20.0 min ±0.1 Cenizas 5máx 5.0 ±0.3 Fibra D.T. 5-6** 8.8±0.3 Fibra Insoluble ± 0.4 Fibra Soluble ±0.2 Carbohidratos Humedad 5.0 máx 4.3 ±0.2 Todos los datos están dados en Base Húmeda. **Valor reportado como Fibra Cruda

5 Extracción y caracterización de aceite de semilla de ajonjolí. En el Cuadro 2 se muestran las características del aceite analizado con respecto a lo reportado en la bibliografía. Como puede observarse las características del aceite son aceptables ya que los valores se encuentran dentro del intervalo que se establece, sólo en los casos de la gravedad específica y del Índice de saponificación los valores se encuentran ligeramente debajo de lo establecido sin embargo pueden considerarse aceptables. Cuadro 2. Características Físicas y Químicas del aceite de ajonjolí. Parámetro Bibliografía Experimental Gravedad Especifica(20 C) ±0.004 Indice de refracción(20 C) ±0.003 Indice de saponificación (mg de ±0.9 KOH/g de aceite) Indice de Yodo ± 0.7 Indice de Acidez 4mg de KOH/g de aceite máx 2 ± 0.1 mg de KOH/g de aceite Indice de Peróxidos 10meq/Kg de aceite máx 5 ± 0.5 meq / Kg de aceite Codex Alimentarious Determinación de temperatura en microondas. El cuadro siguiente muestra las temperaturas obtenidas en el tratamiento en microondas para cada uno de los tiempos programados. Estas lecturas fueron tomadas en diferentes puntos de las muestras de ajonjolí. Cuadro 3. Temperaturas del tratamiento en microondas. Tiempo (min) Temperaturas (ºC) Temperatura promedio(ºc) ,124, ± ,166.6, ± 3.6 Como puede observarse a mayor tiempo dentro del microondas mayor es la temperatura que se alcanza.

6 Evaluación de la actividad antioxidante del BHT (butilhidroxitolueno, antioxidante de referencia). El método de β-caroteno (Velioglu y col., 1998) cita como antioxidante de referencia al BHT debido al uso de esta sustancia en la industria de los alimentos y su alto poder antioxidante, a continuación se presentan los resultados obtenidos de la evaluación de actividad antioxidante. 0,9 A470 0,7 0,5 0, TIEMPO (min) Figura 1. Actividad Antioxidante BHT. Como puede observarse la absorbancia va disminuyendo a medida que transcurre el tiempo de reacción ya que el peróxido de hidrógeno actúa oxidando al ácido linoléico que unido al β-caroteno disminuye su absorbancia, sin embargo la pendiente no es pronunciada debido a que el BHT esta protegiendo de la oxidación a dichos compuestos. El BHT se caracteriza por ser un antioxidante primario que actúa donando un hidrógeno a los radicales libres ya formados (Giese, 1996). Los resultados se muestran en el Cuadro 4. Cuadro 4. Actividad Antioxidante del BHT Valor Antioxidante (AOX) ±0.004 Actividad Antioxidante (AA) 90.6±1.2 Velocidad de Oxidación (ORR) 0.095± Coeficiente actividad antioxidante (AAC) 906.8±10.1 Velioglu y col., en 1998 reportan para el BHT un valor de AA de 97.2, el valor obtenido en este estudio es menor debido posiblemente a la concentración de peróxido utilizado, ya que dichos autores no especifican su concentración, sin embargo este valor muestra el alto poder antioxidante del BHT y la razón de su uso en la industria de los alimentos.

7 Evaluación de la capacidad antioxidante de semilla tratada en microondas. Los valores que se obtienen de la determinación de actividad antioxidante de semilla tratada en microondas durante 2.5 y 5 minutos comparada con la muestra sin tratamiento, muestra control y el BHT se presentan en la figura 2. A470 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, TIEMPO(min) Figura 2. Actividad Antioxidante de semilla de ajonjolí tratada en horno de microondas a diferentes tiempos, donde, ( ): BHT, ( ): Control( ): Semilla de ajonjolí sin tratar, (x): Tratamiento 2.5 min, ( ) Tratamiento 5min. Cuadro 5. Actividad Antioxidante de semilla de ajonjolí tratada en microondas a diferentes tiempos. MUESTRA AOX AA ORR AAC BHT ± ± ± ±10.1 CONTROL ± AST ± ± ± ±10.1 AM/5min ± ± ± ±7.4 AM/2.5min ± ± ± ±2.1 Donde AOX: Valor antioxidante, AA: Actividad Antioxidante, OOR: Velocidad de Oxidación, AAC: Coeficiente Actividad Antioxidante, AST: Semilla ajonjolí sin tratar, AM/5min: Tratamiento 5 minutos, AM/2.5min: Tratamiento 2.5 minutos. La muestra control, la cual carece de antioxidante muestra la disminución de la absorbancia del β-caroteno debido a la ausencia de antioxidante, la pendiente (AOX) es aproximadamente diez veces mayor que el valor de la pendiente que corresponde al BHT (-0.035) en este caso los valores de AA y Coeficiente actividad antioxidante (AAC)

8 tienen valor de cero, mientras que el valor de velocidad de oxidación tiene valor de 1, siendo la muestra control la que presenta mayor oxidación. Los valores muestran que el tratamiento a 2.5 minutos en microondas aumenta la actividad antioxidante 1.3 veces con respecto a la semilla sin tratar, posiblemente a que se favorece la liberación de compuestos antioxidantes, por otro lado el tratamiento a 5 minutos muestra disminución de dicho valor, encontrando que este último es excesivo y afecta de manera negativa. Evaluación de la capacidad antioxidante de aceite tratado en microondas. A continuación se presentan los resultados obtenidos de la actividad antioxidante de los diferentes aceites extraídos en comparación con el BHT y el control. A TIEMPO (min) Figura 3. Actividad Antioxidante de aceite de ajonjolí evaluado en horno de microondas a diferentes tiempos, donde, ( ): BHT, ( ): Control ( ): Aceite de ajonjolí sin tratar, (x): Tratamiento 2.5 min, ( ) Tratamiento 5min. Cuadro 6. Actividad Antioxidante de aceite de ajonjolí tratado en microondas a diferentes tiempos. MUESTRA AOX AA ORR AAC BHT ± ± ± ±10.1 CONTROL ± ACST ± ± ± ±9.9 ACM/5min ± ± ± ±1.3 ACM/2.5min ± ± ± ±1.3 Donde AOX: Valor antioxidante, AA: Actividad Antioxidante, OOR: Velocidad de Oxidación, AAC: Coeficiente Actividad Antioxidante, ACST: Aceite ajonjolí sin tratar, ACM/5min: Tratamiento 5minutos, ACM/2.5min: Tratamiento 2.5 minutos.

9 Como se puede observar en el Cuadro 6 el tratamiento de 2.5 minutos presenta un valor de actividad antioxidante 1.5 veces más que el aceite sin tratamiento, mientras que el tratamiento de 5 minutos es 0.8, esto indica que posiblemente el tratamiento a 2.5 minutos favorece la extracción de compuestos antioxidantes provocando un mayor valor de actividad antioxidante no así con el tratamiento de 5 minutos el cual produce un efecto negativo. Conclusiones. La muestra de semilla de ajonjolí que presentó mayor actividad (63.7) fue la tratada durante 2.5 minutos. La muestra de aceite de ajonjolí con mayor valor antioxidante (70.8) fue el aplicado durante 2.5 minutos en la semilla de ajonjolí. Bibliografía. Giese J. (1996). Antioxidants: Tool for preventing Lipid Oxidation. Food Technology. Volumen 11: Marco, G.J. A rapid method for evaluation of antioxidants.j.american Oil Chemists Society : Qiuhui Hi., y col (2004). Antioxidant Activity of Extracts of Black Sesame Seed (Sesamum indicum L) by Supercritical Carbon Dioxide Extraction. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 52: Rajalakshmi D. y col., (1996). Food Antioxidants: Sources and methods of evaluation. D.L. Madhavi, New York Velioglu Y., y col. (1998). Antioxidant Activity and Total Phenolics in Selected Fruits, Vegetables and Grain Products. Journal Agricultural Chemistry. 46: