H. REVISION DE LITERATURA Aspectos generales del maíz morado 3

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1 INDICE GENER.AL INDICE DE CUADROS INDICE DE FIGURAS RESUMEN 1. INTRODUCCION 1 H. REVISION DE LITERATURA Aspectos generales del maíz morado Origen y relaciones Clasificación botánica del maíz morado Características genéricas del maíz morado Variedades, época de siembra, cosecha y producción de maíz morado en el Perú Variedades Siembra Superficie cultivada y producción Composición química del maíz 'tnorado Usos Aspectos relacionados con el colorante Antocianinas Estructura química Detección y aislamien to 14 22

2 '., Métodos Cualitativos 22 a) Extracción 22 b) Purificación. 23 e) Iden tificación de An tocianinas Métodos Cuantitativos. 29 a) Productos frescos. 29 b)productos procesados Factores que influyen en la estabilidad de las antocianinas 31 a) ph 32 b ) Oxígeno yacido Ascórbico 34 e) Metales 34 d) Azúcares 35 e) Enzimas 35 f) Temperatura 36 g) Reacciones de Condensación Antocianinas como colorantes de alimentos 38 a) Cáscaras de uva b) Roselle(Hibiscus sabadariffa L.) e) Arán dan os d) La fruta milagro. e) Repollos rojos

3 2.5. Aspectos relacionados con la extracción del colorante Extracción de la materia colorante Factores que influyen en la extracción 40 ~ a) Temperatura 40 b) Tamaño de partícula 41 e) Agitación del solvente 41 d) Tiempo de extracción 41 e) Equilibrio entre el solven te y el soluto 42 f) Número de lavados 42 g) Calidad del solvente Métodos de extracción 43 a) Extracción por Maceración 43 b) Extracción por el método de agitación mecánica o difusión 43 e) Extracción por cocciones 43.' d) Lixiviación Purificación Precipitación con acetato de plomo Cromatografía en columnas de poliamida Resinas de in tercambio iónico

4 Concentración Secado ! Secado por rociada o pulverización Mejoradores de secado o microencapsulación MATERIALES Y METODOS Materiales Materia prima Reactivos, encapsulanjes y resinas Equipos y otros materiales Métodos de análisis Análisis fisico-químicos Análisis de an tocianinas Determinación de antocianinas totales Indice de degradación Indices representativos del color: Degradación del color e intensidad del color Metodología experimental 62

5 Descripción del flujo de operaciones 62 ~ Selección Lavado Secado Desgranado 64 ~ Molienda Extracción Filtración Purificación Con cen tración Secado Estudios preliminares Evaluación de la materia colorante en el maíz morado Análisis químico proximal de la materia prima Influencia del tamaño de partícula Estudio de la extracción de an tocianinas Influencia del tiempo de maceración Relación materia prima/solvente Influencia de ácido Influencia de la concentración del ácido Influencia de la temperatura de maceración 68

6 Influencia del número de etapas de extracción Influencia de -la temperatura y tiempo de extracción por calentamiento Purificación ~, Precipitación con acetato de plomo 71 Cromatografía de intercambio de iones Secado 73 IV. RESULTADOS Y DISCUSION Estudios preliminares Evaluación de la materia colorante en el maíz morado Análisis químico proximal de la coron ta del maíz morado Influencia del tamañode partícula Extracción de antocianinas Influencia del tiempo de maceración Influencia de la relación materia prima /solvente de extracción Influencia del ácido Influencia de la concentración del ácido sulfúrico 88

7 Influencia de la temperatura de maceración Influencia del número de etapas de extracción Influencia del tiempo y temperatura de calentamiento en la extracción Purificación Purificación por precipitación con acetato plomo Purificación por cromatografía de intercambio iónico Secado por atomización 111 VI. CONCLUSIONES 115 VI. RECOMENDACIONES 116 VII. BIBLIOGRAFIA 117

8 lndice DE CUADROS Cuadros Pág Superficie cultivada de maíz morado, Volumen de ingreso (kg) de maíz morado por departamentos al mercado mayorista de Lima Metropolitana Composición química del maíz morado y de la chicha morada (Contenido en 100 g de la parte comestible) Composición química del maíz morado I Substitución en el catión de la estructura del flavilium para producir las antocianinas principales Antocianinas comunes en frutas y vegetales Esquema experimental para evaluar la temperatura y tiempo... de extracción de antocianinas de coronta de maíz morado Extracción de antocianinas a partir del grano y coronta de maíz morado Análisis químico proximal de la coronta del maíz morado Influencia del tamaño de partícula en la extracción de antocianinas de la coronta del maíz morado Influencia del tiempo de maceración en la extracción de antocianinas Influencia de la relación materia primal solven te de maceración en la extracción de an tocianinas Influencia de la relación materia prima I solvente de -, maceración en la extracción de an tocianinas en dos etapas Influencia de la relación materia prima I solvente de maceración y extracción de antocianinas a diferentes temperaturas Influencia del ácido empleado en la maceración para la extracción de an tocianinas 85

9 16. Influencia del solvente y del ph utilizado en la maceración para la extracción de antocianinas Influencia de la concentración de ácido en la extracción de antocianinas por maceración Influencia de la temperatura de maceración en la. extracción de antocianinas Influencia del número de etapas en la extracción de antocianinas Influencia del tiempo y temperatura de calentamiento en la extracción de an tocianinas (expresados en mg AcyT /100 g) Influencia del tiempo y temperatura de calentamiento en el contenido de sólidos totales del extracto Influencia del tiempo y temperatura de calentamiento en la degradación del color (De) e.intensidad de color (le) Precipitación de antocianinas con acetato de Plomo básico a diferentes valores de ph Recuperación de antocianinas en diferentes resinas de intercambio iónico Algunas características de las an tocianinas secadas por atomización a dos temperaturas 112

10 INDICE DE FIGURAS 1. Estructura del flaviliun común para todas las antocianinas Reacción de la antocianina con un álcali (KOH) Reacciones de las antocianinas en productos alimenticios 33 4.,Flujo general de operaciones para la obtención de antocianinas del maíz morado Esquema experimental seguido para estudiar la influencia del número de etapas en la extracción de antocianinas de maíz morado 70 I 6. Influencia de la relación materia prima/solvente de maceración en la extracción de an tocianinas en dos etapas Influencia de la temperatura de extracción de antocianinas en la degradación del color Influencia de la temperatura de extracción de antocianinas en la intensidad de color Porcentaje de antocianinas recuperadas después de precipitar con acetato de plomo a diferentes valores de ph Perfil de elución de sólidos solubles y de antocianinas de un extracto obtenido de coronta de maíz morado, en una columna de Ambe rlitaw IRe Perfil de elución de sólidos solubles y de an tocianinas de un extracto obtenido de coronta de maíz morado, en una columna Amberfitaé CG Perfil de elución de sólidos solubles y de antocianinas de un extracto obtenido de coronta de maíz morado, en una columna Tulsion T Perfil de elución de sólidos solubles y de antocianinas de un extracto obtenido de coronta de maíz morado, en una columna Tulsion T -42. Elución con Acetona-HCI Efecto de la temperatura de secado en la degradación del pigmento 114

11 RESUMEN CENTR j i o \ 'ia -":\' CJ;. [j 'I!::!T 'el)~ J En una primera etapa se estudió la influencia de los parámetros de maceración de la coronta y la combinación de maceración y calentamiento en el rendimiento de la extracción de antocianinas. Las condiciones óptimas para la extracción de antocianinas de la coronta fueron: tamaño de partícula 2 mm, solvente de maceración agua con 0.1 % de H 2 SO. (ph = 2), relación materia prima/solvente de maceración 1/ 12, 12 horas de maceración a 20 ºC y extracción en tres I etapas a 80 ºC por 30 minu tos cada una de ellas. En una segunda etapa, se estudió la purificación del extracto, mediante precipitación con acetato de plomo básico y resinas de,- intercambio iónico: Ambe rlitae IRe-50 y CG-50 (intercambiadores catiónicos débiles) y Tulsion's T -42 (intercambiador catiónico fuerte). Se obtuvieron buenos resultados mediante la precipitación con acetato de plomo básico a ph 6.0, recuperándose 90 % de antocianinas; cuando la precipitación se realizó a ph ácido (2 a 4) los rendimientos fueron bajos mientras que a ph alcalino (7 a 9) éstos fueron altos pero con índices de degradación elevados. 10 En la purificación con resinas de intercambio iónico se obtuvieron mejores resultados con in tercambiadores fuertes (Tulsionw T -42), recuperándose 95 % de an tocianinas, pero, con la desventaja de que se obtiene un producto muy diluido. Los intercambiadores débiles no fueron adecuados, ya que las antocianinas se separaron en dos picos, constituyendo uno de ellos parte de la fracción contaminante. El extracto fue concentrado al vacío a una temperatura de 40 ºC hasta alcanzar alrededor de 10 % de sólidos totales.

12 Finalmente se estudió el secado por atomización del extracto purificado y concentrado. Se evaluó dos temperaturas de secado. (Tº entrada/tº salida; 200/100 Y 175/90 ºC). En cada uno de estos casos se evaluó el uso de dos encapsulantes: Maltodextrina (ED = 10) Y Demex CM 91 (ED = 6). A mayor temperatura de secado se observó un mayor índice de degradación y de otra parte, con el uso de encapsulantes se mejoró significativamente el rendimiento de secado obteniéndose entre 87% y 92%.