Desgomado y Neutralizado del aceite...

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1 Desgomado y Neutralizado del aceite... Ariza-Ortega J.A., López-Valdez F,. Montalvo-Paquini C., Arellano-Huacuja A. y Luna-Suárez S. Cuba Farmacia Alimentos 2004,VII Encuentro Ibero Americano sobre las Ciencias Farmacéuticas y Alimentarias ISBN:

2 Desgomado y Neutralizado del aceite de Amaranto (A. hypochondriacus Ariza-Ortega JA * ; López-Valdez F; Montalvo-Paquini C; Arellano-Huacuja A; y Luna-Suárez S. CIBA-IPN Acatlán 63, La Paz, Puebla, Pue. México Tel. (222) Fax:

3 1 Desgomado y Neutralizado del aceite de Amaranto (A. hypochondriacus Resumen Se emplearon 3 métodos para desgomar el aceite de amaranto: 1) H 2 SO 4 (0.5%), 2) Se empleó el método de Lyon y Becker (1987): el aceite se calentó a 50º C. Se agregó 2% (v/v) de agua. 3) Se realizó por el método de Andersen (1965): el aceite se calentó a 60º C. Se agregó 1% (v/v) de agua. El aceite desgomado fue neutralizado por 3 métodos: 4) NaOH 4 eq L -1, 5) NaOH 10 eq L -1 y 6) Na 2 CO 3 7 eq L -1 + NaOH 10 eq L - 1. El mejor método del desgomado fue el 3, ya que mejoró el índice de acidez (IA) de % a % de ácido oleico y precipitó 3.82 % de residuos. En la neutralización el mejor método fue el 6 porque descendió el IA a 0.43 %, y se obtuvo 87 % de aceite neutralizado. Palabras clave: aceite, refinación, índice de acidez. Introducción El amaranto pertenece a la familia Amaranthaceae del género Amaranthus, presenta sesenta géneros y alrededor de ochocientas especies (Romero et al. 1986). El amaranto contiene nutrientes de buena calidad que beneficia la salud por su proteína, fibra, tocoferoles, aceite y escualeno (Lyon y Becker 1987 y Marcone 2000). El cultivo de amaranto ha perdido mercado en el consumidor debido a que desconoce esos beneficios nutricionales y terapéuticos.

4 2 El grano de amaranto contiene aceite, y al elaborar productos su vida de anaquel es corto ya que este es muy oxidable, el aceite se extrae y es desechado al medio ambiente, al conseguir refinarlo, se le puede dar un valor agregado. El desgomado se utiliza para eliminar proteínas y gomas, ya que son nutrientes para el crecimiento de microorganismo y degradar al aceite, los métodos empleados son: por ácido, calor, hidratación, adsorbentes, métodos físicos, reactivos especiales ó con álcali (Cabrera et al y Ho y Chow 2000). La neutralización se utiliza para disminuir los ácidos grasos libres presentes en el aceite, ya que estos son indicativos de deterioro de los ácidos grasos. El método más empleado es con NaOH. Existen otros procesos por ejemplo: con carbonato alcalino, cal, destilación, extracción con disolventes, esterificación, resinas de intercambio iónico, entre otros (Andersen 1965 y Cabrera et al. 1991). Lyon y Becker en 1987, desgomaron y neutralizaron el aceite de amaranto de la especie A. cruentus. Para el primer proceso, el aceite de amaranto crudo se calentó a 50º C. Se agregó 2 % (v/v) (método de hidratación), obteniendo 96 % de aceite desgomado. En el segundo proceso, el mejor resultado para neutralizar el aceite desgomado de amaranto fue con NaOH a 16º Bé al 14.4 %, ya que el índice de acidez (IA) inicial del aceite fue de 2.37 % y descendió a 0.03 % de ácido oleico, y su rendimiento fue de 89.4 % de aceite neutralizado. La propuesta de este trabajo fue desgomar y neutralizar el aceite de amaranto A. hypochondriacus con un IA de % de ácido oleico.

5 3 Materiales y Métodos Los materiales utilizados fueron grado reactivo. Aceite de amaranto Se ocupó aceite de amaranto crudo proveniente de Hidalgo, México. Caracterización del índice de acidez (IA) del aceite Al aceite de amaranto crudo se analizó el IA por el método de Lees (2000). Pretratamiento para su refinación Para iniciar la refinación del aceite se centrifugó a 1500 rpm durante 15 minutos a 20º C, se filtró utilizando papel filtro whatman del número 1. Todas las filtraciones se realizaron a presión reducida. Desgomado Se realizó por 3 métodos: 1) Mediante ácido (Andersen 1965), utilizando H 2 SO 4 (60º Bé) en proporción de 0.5 % (w/v) a temperaturas de 20º y 30º C, se agitó por 10 y 20 minutos, se agregó agua a 97º C en un 2 % (v/v) y se filtró. En la tabla 1 se muestran los 2 tratamientos usados para el desgomado con H 2 SO 4. Tabla 1. 2) El aceite se calentó a 50º C. Se agregó 2 % (v/v) de agua (Lyon y Becker 1987). Se agitó por 20 minutos y se filtró.

6 4 3) El aceite se calentó a 60º C. Se agregó 1 % (v/v) de agua (Andersen 1965). Se agitó por 10 minutos y se filtró. En cada tratamiento del desgomado, se pesaron los residuos precipitados y se determinó el IA al aceite, tomando éste como variable de respuesta. En la tabla 2 se muestran los 4 tratamientos usados para el desgomado con el método de hidratación. Tabla 2. Neutralización Se aplicaron 3 métodos: 4) El aceite desgomado se mezcló con de NaOH 4 eq L -1 al 10 % (v/v) a 60º C. Se adicionó agua a temperatura de 20º y 30º C en un 10 % (v/v). Se agitó durante 10 y 20 minutos. Se centrifugó a 1500 rpm a 20º C durante 15 minutos (centrífuga Hermle Z 323 K). 5) Se utilizó NaOH 10 eq L -1 al 40 % (v/v) a 60º C. Se adicionó agua a temperatura de 20º y 30º C en un 10 % (v/v). Se agitó durante 10 y 20 minutos. Se centrifugó a 1500 rpm a 20º C durante 15 minutos. En la tabla 3 se muestran los 8 tratamientos usados para la neutralización con NaOH 4 eq L -1 y 10 eq L -1. Tabla 3. 6) Se utilizó Na 2 CO 3 7 eq L -1 al 35 % (v/v). La solución se calentó a 45º C y se agregó al aceite desgomado. Se elevó la temperatura a 75º C. Se añadió agua caliente en un 50 % (v/v) y se drenó. Posteriormente se adicionó NaOH 10 eq L -1 al 10 % (v/v) y NaCl al 10 % (w/v). Se agregó agua caliente en un 50 % (v/v), se centrifugó a 1500 rpm durante 2 minutos a 20º C y se drenó. En cada tratamiento se midió el volumen

7 5 de aceite neutralizado y se determinó el IA como variable de respuesta. Análisis estadísticos El análisis estadístico fue realizado por comparación de las medias de los tratamientos mediante una prueba estadística de varianza (LSD), utilizando el programa SAS versión 6.1. Resultados y Discusión Desgomado Los resultados de los tratamientos del método 1 se muestran en la Tabla 4. Tabla 4. Los resultados obtenidos por el método 1 fueron los siguientes, el aceite de amaranto crudo incrementó su IA de a % de ácido oleico y precipitó % de residuos. El ácido originó alteraciones en el aceite debido a la presencia de proteínas y pigmentos que los carbonizó, dando un fuerte color café que podría ser difícil de eliminar posteriormente. Es importante tener en cuenta el material donde se lleve a cabo éste tratamiento, ya que el ácido es corrosivo y si el equipo no es el adecuado puede reaccionar con el recipiente afectando la estabilidad del aceite (Andersen 1965). Los resultados de los tratamientos del método 2 y 3 se muestran en la Tabla 5.

8 6 Tabla 5. Los resultados obtenidos por el método de hidratación fueron los siguientes, con el método 2 el IA fue % de un inicial de %; y una precipitación de residuos de %. Comparando los tratamientos del método 2 con el 3, los tratamientos C y D si tuvieron un efecto significativo (α = 0.05) en la disminución del IA a %. La precipitación de residuos fue de %, semejantes a los obtenidos con los tratamientos del método 2 con %. Además el método de hidratación permite separar a los residuos precipitados fácilmente; y el rendimiento fue de 97 % de aceite desgomado. Lyon y Becker en 1987, utilizaron el método de hidratación obteniendo 96 % de aceite desgomado (A. cruentus). Los rendimientos son semejantes a los obtenidos por nosotros con los tratamientos C y D. Neutralización Los resultados de los tratamientos del método 4 y 5 se muestran en la tabla 6. Tabla 6. Los resultados obtenidos por los métodos 4 y 5 fueron los siguientes, los tratamientos del método 4 con NaOH 4 eq L -1 (15º Bé) y el método 5 con NaOH 10 eq L -1 (31º Bé) no disminuyeron satisfactoriamente a los ácidos grasos libres, ya que el IA inicial del aceite desgomado fue de %, y básicamente se obtuvo un IA de %. Por lo tanto la

9 7 temperatura, el tiempo de agitación y la concentración de NaOH no tuvieron un efecto significativo (α = 0.05) en la disminución de los ácidos grasos libres. Además al incrementar la concentración de NaOH (método 5) se formó un exceso de jabón y el rendimiento del aceite fue de 30 % (tabla 6). Matissek y col. en 1992 reportaron que el IA para aceites refinados debe ser menor a uno expresado como ácido oleico, no obtenidos con los anteriores tratamientos. Los resultados del método 6 se muestran en la tabla 7. Tabla 7. El resultado del método 6 fue el siguiente, el IA del aceite desgomado fue de % y descendió a 0.43 %, y recuperamos 87 % de aceite neutralizado. Lyon y Becker (1987) neutralizaron el aceite desgomado de amaranto con NaOH a 16º Bé al 14.4 %, el IA inicial del aceite fue de 2.37 % y descendió a 0.03 %, y su rendimiento fue de 89.4 % de aceite. Si comparamos el IA inicial (24.38 %) del aceite desgomado obtenido por nosotros, con el aceite de Lyon y Becker (2.37 %). Al determinar el IA final del aceite neutralizado por nosotros observamos que descendió 81 veces a los ácidos grasos libres y 79 veces el que usó Lyon y Becker. Ambos entran en el intervalo para aceites refinados ya que presentaron un IA menor a uno, además los rendimientos son semejantes (87 % recuperado por nosotros y 89.4 % por Lyon y Becker. La especie utilizada de amaranto fue diferente, en este trabajo se ocupó A. hypochondriacus, mientras que Lyon y Becker emplearon A. cruentus.

10 8 Conclusiones El aceite de amaranto crudo presentó un IA % indicativo de alteración de los ácidos grasos y por lo tanto es necesario refinarlo. El desgomado fue mejor con el método de hidratación a 60º C con 10 minutos de agitación porque ayudó a descender el IA y el contenido de residuos. Además no requiere un equipo especial para realizarlo como con el método con ácido, el rendimiento es considerable y los residuos obtenidos pueden separarse fácilmente del aceite. La neutralización fue mejor con Na 2 CO 3 + NaOH porque disminuyó el IA. El empleo de NaOH 4 eq L -1 y 10 eq L -1 no es apropiado para este aceite, porque la mayor parte de los ácidos grasos libres no fueron neutralizados. Y la concentración de NaOH 10 eq L -1 afectó el rendimiento. Título en Inglés Degumming and Neutralization the amaranth oil (A. hypochondriacus) ABSTRACT The degumming of amaranth oil was realized using 3 methods: 1) with H 2 SO 4 (0.5%), 2) was employed the method Lyon and Becker (1987): the oil was heat at 50º C. Water was added at 2 % (v/v). 3) Was realized using the method of Andersen (1965): the oil was heat at 60º C. Water was added 1 % (v/v). Oil degumming was neutralized for 3 methods: 4) It

11 9 was with 4 eq L -1 NaOH, 5) with 10 eq L -1 NaOH and 6) with 7 eq L -1 Na 2 CO eq L -1 NaOH. The best result for the degumming method 1 was with 3, because improved the acid value (AV) from at % and precipitated 3.82 % the residues. In the neutralization the best method was 6, because descended AV from at 0.43 %, obtained 87 % neutrlized oil. Key words: oil, refination, acid value.

12 10 Figuras [Insertar las Figuras e indicar su posición en el texto]

13 11 Tablas Tabla 1. Tratamientos del método 1 (H 2 SO 4 60º Bé). Tratamiento Temperatura (º C) Agitación (minutos) % de H 2 O(v/v) A B Tabla 2. Tratamientos de los métodos 2 y 3 (Hidratación). Tratamiento Temperatura (º C) Agitación (minutos) % de H 2 O (v/v) C D E F

14 12 Tabla 3. Tratamientos de los métodos 1 y 2 (NaOH 4 eq L -1 y 10 eq L -1 ). Tratamiento Temperatura Agitación Concentració (º C) (minutos) n (NaOH) A eq L -1 B eq L -1 Tabla 4. Desgomado con el método 1 (H 2 SO 4 60º Bé). C eq L -1 D eq L -1 E eq L -1 F eq L -1 G eq L -1 H eq L -1 Tratamiento IA (% de ácido oleico) Residuos (g) A ± ± B ± ± Control Control: Aceite de amaranto crudo.

15 13 Tabla 5. Desgomado con los métodos 2 y 3 (Hidratación). Tratamiento ÍA (% de ácido oleico) Residuos (g) A ± ± B ± ± C ± ± D ± ± Control Control: Aceite de amaranto crudo. Tabla 6. Neutralización con NaOH 4 eq L -1 y 10 eq L -1. Tratamiento ÍA (% de ácido oleico) Rendimiento (%) A ± B ± C ± D ±

16 14 E ± F ± G ± H ± Control Control: Aceite de amaranto desgomado. Tabla 7. Neutralización con Na 2 CO 3 7 eq L -1 + NaOH 10 eq L -1. Neutralizante % IA (% de ácido Rendimiento (v/v) oleico) (%) Na 2 CO 3 / NaOH 35 / ± Control Control: Aceite de amaranto desgomado.

17 15 Agradecimientos A los Programas PIFI, PIBP y COFAA por brindar su respaldo económico para la realización de este trabajo.

18 16 BIBLIOGRAFÍA Andersen, A.J. (1965). Refinación de Aceites y Grasas Comestibles, 2ª ed. C.E.C.S.A., pp: 17-95, , , Cabrera, A.A., Melchón, G.A. y Sosa, J.A. (1991). Preparación de material didáctico como apoyo en la enseñanza superior en la materia de Química de Alimentos. Vol. II. Tesis de licenciatura. Dpo. Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Puebla, pp: Cheftel, J.C. (1986). Introducción de la Bioquímica y tecnología de los Alimentos, C.E.C.S.A., pp: 7-9, Ho, C.C. and Chow, C.M. (2000).The effect of the refining process on the interfacial properties of palm oil, JAOCS. 77(2): Lees, R. (2000). Análisis de los Alimentos (Métodos Analíticos y de Control de Calidad), 2ª ed. Acribia, pp: Lyon, C.K., Becker R. (1987). Extraction and Refining of oil from Amaranth Seed. JAOCS. 64(2): Marcone, F.M. (2000). Firts report of the characterization of the threatened plant species Amaranthus pumilus (Seabeach Amaranth), J. Agric. Food Chem. 48(2):

19 17 Matissek, R., Schnepel, M.F., Sterner, G. (1992). Análisis de los Alimentos, Fundamentos, Métodos y Técnicas, 2ª ed. Acribia, pp: Romero, G.F.M., Sánchez., T.J.S. y Velásquez, G.O. (1986). Proyecto para la aplicación de harina de amaranto con harina de trigo en la industria de la Panificación. Tesis de licenciatura. Dpo. Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Puebla, pp: