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8/18/2019 EXPO CURCUMA ok.pptx

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UNIVERSIDAD NACIONALDE JULIACA

EXTRACCIÓN Y EVALUACIÓN DEL

COLORANTE NATURAL DE LA CURCUMINA(Cúrcuma longa ) COMO SUSTITUTO DELCOLORANTE E-102 AMARILLO No. 5(TARTRACINA) EN LA ELABORACIÓN DE UN

YOGURT


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RESUMEN

El trabajo de investigación se realizó en el laboratorio debiología de la UNAJ, con el propósito de obtener colorante de

la cúrcua ! aplicar a un derivado l"cteo, la e#tracción se dio

a partir de di$erentes taa%os &grande, ediano ! pe'ue%o(,

por edio de dos )todos &con *idró#ido de sodio ! alco*ol(

para el )todo por Na+ se llevó al proceso de

alcalinización para luego precipitar por acidi$icación !

posteriorente lavar *asta neutralizar ! pasar al proceso

de secado ! olienda, para el )todo por alco*ol se utilizó

alco*ol de -./ ! por vaporización se eliinó el e#cedente

de agua ! alco*ol obteni)ndose el colorante0 1uego de

evaluar el rendiiento de la e#tracción del colorante sedeterinó 'ue el )todo "s apropiado es el del )todo

"lcali0 1a aplicación se da en el !ogurt elaborado

artesanalente ! el !ogurt elaborado industrialente de la

arca gloria sin colorantes ni saborizantes en abos casos !

así sustituir el colorante arti$icial &tartracina(


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2N3R+4U552+N

En la industria alientaria el color es una característica de gran

iportancia0 Sin ebargo el uso de colorantes arti$iciales est" siendo u!

cuestionado ! se *a pro*ibido el uso de algunos colorantes arti$iciales0 El

colorante aarillo &tartracina( es utilizado en la elaboración de dulces,

bebidas, sopas instant"neas, yogurt , salón ! ereladas, entre otros0 No

es recoendable el uso de la tartracina en e#ceso al igual 'ue todos los

colorantes arti$iciales produce *iperactividad en los ni%os 'ue consuen

gran cantidad de productos 'ue lo contiene asi iso a$ecta a las

personas al)rgicas a la aspirina0El presente trabajo de investigación se realizó con el objetivo de sustituir

un colorante arti$icial &tartrazina( 'ue es el E6 7.8 por el colorante natural

E67.. 'ue se obtendr" de la cúrcua &cúrcuma longa( a trav)s de los

)todos 'ue se realizan en el trabajo de investigación en edio "lcali !alco*ol, de di$erente taa%os de cúrcua &grande, ediano ! pe'ue%o( se

podr" concluir cual )todo es e$iciente para obtener el colorante0Una vez e#traído el colorante se evaluó la estabilidad del colorante

e#traído de la cúrcua en dos tipos de !ogurt &gloria ! el elaborado

artesanalente(0


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ANTECEDENTES


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Un prier trabajo corresponde a &Re!es, 8.7-(, 'uien realizó la9 :E#tracción !

Evaluación 4el 5olorante Natural 4e Ac*iote &Bixa Orellana L0( coo Sustituto del

5olorante E67.8 Aarillo No0 - &3artracina( en la Elaboración de un Yogurt ; El objetivo

principal del presente trabajo de graduación $ue e#traer el colorante natural de

ac*iote &Bixa orellana L0( ! evaluar si es posible sustituir al colorante arti$icial aarillo -

&tartracina( en la elaboración de un yogurt 0 El colorante $ue e#traído de las seillas de

la planta de ac*iote, utilizando ateria pria proveniente del unicipio de San Miguel

3ucurú, del departaento de Alta por ciento,

a escala laboratorio0 ?ara deterinar el solvente 'ue producía a!or rendiiento dee#tracción0


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Un segundo trabajo de &Aleida, 8.78(, se denoina9 :E#tracción @ 5aracterización 4el

5olorante Natural 4el Maíz Negro &Zea Mays L.( ! 4eterinación de su Actividad Antio#idante;0

En la presente investigación, se estudió la e#tracción del colorante del aíz negro tanto de los

granos coo de las corontas, se evaluó la estabilidad del iso, a di$erentes valores de p,

teperaturas de e#tracción ! condiciones de alacenaiento0

El a!or rendiiento en la e#tracción del e#tracto colorante &>,8 (, se obtuvo a partir de las

corontas, en un edio acuoso, anteniendo una relación corontas9 agua igual a 79B, con un

tiepo de contacto de 78. inutos ! a -. o50

A trav)s del índice de degradación del color, se deterinó 'ue el e#tracto colorantepresenta a!or estabilidad en un rango de p entre 8 a B ! a teperaturas entre 7.

o5 ! -. o50

4urante el alacenaiento, se deterinó para el e#tracto colorante en estado sólido

! sellado al vacío una durabilidad proedio de B. días0 1a actividad antio#idante se

deterinó en base a ediciones del poder reductor, e#presado coo concentración

in*ibitoria edia &25-.(, registr"ndose un valor de .,>CD g1, para el

e#tracto de los granos ! .,>B7 g1 para el e#tracto de las corontas, teniendo

presente 'ue un enor valor 25-., signi$ica una a!or actividad antio#idante0


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REVISIÓN DE LITERATURA

Colorantes

Un colorante es una sustancia que al aplicarse a un material leda color de forma permanente. Los colorantes son solubles en elproducto final. A diferencia de un pigmento que es insoluble en elmaterial al que se desea dar color, necesitando un vehículo que loadhiera (Reyes, 2015)

Los materiales que tienen color absorben luz en la región visibledel espectro, con una longitud de onda de 380 nanómetros(violeta) a 750 nanómetros (rojo). El color que se manifieste en elmaterial será el complemento del que absorbe, ya que este colorse resta de la luz reflejada. De esta manera el colorante que

absorbe el amarillo tendrá color azul (Reyes, 2015).


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Colorantes artificiales

Los colorantes artificiales son un grupo de aditivos que han sidomuy usados desde hace muchos años. Se han utilizado comocolorantes artificiales pigmentos minerales y colorantes orgánicossintéticos (Reyes, 2015).

Las ventajas que presentan los colorantes artificiales son lassiguientes: son más fáciles de usar que los colorantes naturales, lamayoría son más resistentes a tratamientos térmicos, variaciones depH y menos sensibles a la luz que los colorantes naturales (Reyes,2015).

A pesar de todas estas ventajas son sustancias muy tóxicas quepueden tener efectos fatales para la salud, aunque no se hacomprobado son señalados de causar cáncer e hiperactividad en losniños. Además para emplearlos, deben estar certificados por la FDAo Secretaría de Salud (Reyes, 2015).


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Tartracina

Es un colorante artificial de color amarillo que se presenta en polvo,forma parte de los colorantes azoicos, tiene un precio alto, es solubleen agua y se caracteriza por contener grupos azo. En Estado Unidosse le conoce con el código FD&CYellow#5 (Reyes, 2015).

Este colorante es utilizado en alimentos y en medicamentos.Específicamente en la industria alimenticia se utiliza en sopasinstantáneas, yogurt, chicles, caramelos, helados, mermeladas yderivados cárnicos (Reyes, 2015).

Al ingerir dosis elevada de este colorante afecta a las personas

alérgicas a la aspirina. Al consumirlo por largo tiempo puede causarcáncer e hiperactividad en los niños. Aunque lo anterior no se hacomprobado, en muchos países se ha limitado su uso (Reyes, 2015).


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Colorantes naturales

Son sustancias coloreadas que pueden ser de origenanimal, vegetal o mineral. No deben causar daños a lasalud de los consumidores y deben conferir color alalimento de forma permanente. Otro requisito de los

colorantes naturales es que en el proceso de extracciónno se debe causar daño al medio ambiente. Algunas delas ventajas de los colorantes naturales son lassiguientes: no requieren certificación para su uso, no

afectan la salud y son biodegradables. Pero tiene comodesventajas que en el mercado los colorantes naturalestienen precios mayores que los colorantes artificiales,la mayoría son sensibles a cambios térmicos y a la luz.(Reyes, 2015)


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Clasificación de los colorantes naturales Los colorantes naturales se obtienen de especies animales o

vegetales y brindan color de forma permanente. Según sucomposición química y el color que los caracteriza, se agrupan de lasiguiente manera:

Flavonoides: son colorantes amarillos y anaranjados. Muchasespecies botánicas contienen flavonoides, casi el 50 por ciento de

tintes naturales son flavonoides. Se dividen en cuatro gruposprincipales: flavonol, flavonona, calcona y antocianina. El perejil y elcártamo contiene colorantes flavonoides.

Carotenoides: colorantes amarillos y anaranjados. Se dividen en dosgrupos principales caroteno y xentofila. La zanahoria y el achiote

contienen carotenoides. Quinonas: colorantes púrpura, escarlata, anaranjado y rojo siena.Se dividen en dos grupos: antraquinona y naftoquinona. La rubbiacochinilla y la hena se encuentran dentro de esta clasificación.Poseen buena resistencia a la luz solar.

Fenolanas


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El palillo o cúrcuma es una especie obtenida de

los rizomas deCurcuma Longa, un miembro de lafamilia del kion (Zingiberaceae) (Humbser, 2007). Numerosos estudios se han realizado centrándoseen las aplicaciones y efectos de la curcumina. Esuna de las especias más usadas en la gastronomíade la India como colorante alimentario para elarroz, carne y diversos platos. También formaparte de las especias que dan color como el curry.

Actualmente se comercializa como el aditivoalimentario E100 o cúrcuma (Humbser,2007).


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La cúrcuma es rica en materias colorantes,llamadas curcuminoides, de los que encontramoscomo principal elemento la curcumina, con granpotencial antioxidante. Además posee un aceite

esencial rico en carburos terpénicos (zingibereno,β-curcumeno y δ-curcumeno), cetonassesquiterpénicas (tumeronas) y arabinogalactanas(ukonanas). Para considerar la planta comomedicinal debe contener al menos 50ml de aceite

esencial por kilo de cúrcuma, y no menos de 0,1%de derivados de dicinamoil metano expresadoscomo curcumina, ambos calculados respecto a ladroga anhidra (Figueruelo, 2012).

Composición y principiosactivos.


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En la Unión Europea, es un aditivoautorizado con el código E-100i. Es elprincipio activo de la cúrcuma y la

curcumina es responsable de su coloramarillo. También es conocido comoC.I. 75300, o amarillo natural 3. El

nombre sistemático es (IE,6E)-1,7-bis(4-hidroxy-3-metoxyfenil)-1,6-heptadiene-3,5dione.


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Las investigaciones muestran que lacurcumina tiene efectos antiinflamatorios, antioxidantes, colagogos(estimula la producción y expulsión debilis), antisépticos, adaptogénicos(favorece la adopción celular ante

estreses ambientales),analgésicos,hepato-protectores,antihiperlipidémicos (disminuyecolesterol y triglicéridos).

Recientemente, la curcumina harecapturado la atencióncientífica(Humbser, 2007).


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Clasificación taxonómica

La cúrcuma, (Curcuma longa L), según elSistema de Clasificación APG III del año 2009,es una planta Monocotiledónea del Orden

Zingiberales de la Familia Zingiberaceae. Se laincluye dentro del grupo de las Comelínidas,caracterizado por paredes celularesfluorescentes bajo luz ultravioleta por lapresencia de ácido ferúlico, cumárico y salícicoen las hojas (Saiz de Cos, 2014).


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VALOR NUTRICIONAL POR CADA 100g.

Energía 306 kcal 1280kj

Carbohidratos 67.14 g Riboflavina (vit. B2)

0.150 mg (10%)Sodio 27 mg (2%)

Azúcares 3.21 g Niacina (vit. B3)

1.350 mg (9%) Zinc 4.50 mg (45%)

Fibra alimentaria

22.7 g Vitamina B6 0.107 mg (8%) Hierro55.00 mg

(440%)

Grasas 3.25 g Vitamina C 0.7 mg (1%) Magnesio 208 mg (56%)

Proteínas 9.68 g Vitamina E 4.43 mg (30%) Fósforo 299 mg (43%)

Agua 12.85 g Vitamina K 13.4 μg (13%) Potasio 2080 mg (44%)

Tiamina (vit. B1

)

0.058 mg

(4%)Calcio 168 mg (17%)

1a cúrcua tiene un gran valor nutricional, 'ue se puede ver en la siguiente tabla0

3abla 220


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La ingesta diaria recomendableno debe superar 1mg de

curcumina/Kg de peso y 0,3 mg decúrcuma por Kg de peso. La FDA(Food and Drug Administration)

de los Estados Unidos hadeclarado la curcumina como “unproducto considerado seguro”(Generally Regarded as Safe,

GRAS), y aceptado como colorantealimenticio y saborizante. (Saiz deCos, 2014)


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YOGURT

El yogur es un producto lácteo obtenido mediantela fermentación bacteriana de la leche. Si bien sepuede emplear cualquier tipo de leche, laproducción actual usa predominantemente leche

de vaca.La fermentación de la lactosa (el azúcar de laleche) en ácido láctico es lo que da al yogur sutextura y sabor tan distintivo. A menudo se le

añade fruta, vainilla, chocolate y otrossaborizantes, pero también puede elaborarse sinañadidos; en algunos países se conoce al de sabornatural como Kumis («natural») (Condony, Mariné,

& Martinez, 1988).


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COMPOSICIONLa elaboración de yogur requiere la introducción debacterias ‘benignas’ específicas en la leche bajo unatemperatura y condiciones ambientales controladas(muy cuidadosamente en el entorno industrial).

El yogur natural o de sabores de textura firme,requiere de una temperatura de envasado de

aproximadamente 43ºC, y pasar por un proceso defermentación en cámaras calientes a la temperatura de43ºC para obtener el grado óptimo de acidez, ésteproceso puede llegar a durar aproximadamente cuatro

horas. Una vez obtenida la acidez óptima, debeenfriarse el yogur hasta los 5ºC para detener lafermentación.


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Las bacterias utilizan como fuente de energía lalactosa o azúcar de la leche, y liberan ácido lácticocomo producto de desecho; éste provoca unincremento de la acidez que hace a su vez que las

proteínas de la leche precipiten, formando un gel.La mayor acidez (pH 4-5) también evita laproliferación de otras bacterias potencialmentepatógenas. (Condony, Mariné, & Martinez, 1988)

MÉTODOSDEEXTRACCIÓNDEL


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MÉTODOS DE EXTRACCIÓN DELCOLORANTE NATURAL DE LA CURCUMA

Extracción con álcaliSegún estudios realizados anteriormente, este proceso deextracción brinda un mayor rendimiento y mejor calidaddel colorante natural de cúrcuma. La extracción inicia

realizando lavados con solución alcalina a las semillas decúrcuma. Los extractos colorantes resultantes se unen y seneutralizan con ácido sulfúrico, precipitando de estamanera el colorante. Posteriormente se filtra el colorantey si se desea colorante en polvo se seca a una temperatura

menor a 60 grados Celsius, ya que si la temperatura esmayor degrada el colorante. La curcumina contenida enlas raíces de cúrcuma es un ácido carboxílico que alagregarle álcali acuoso, forma sales de álcali soluble en

agua, esto facilita la extracción del colorante (Reyes, 2015).


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Extracción con etanol

En este proceso se realizan tres lavados de la cúrcuma conetanol, con el fin de extraer todo el colorante quecontienen, con agitación constante. Finalmente se unen

las soluciones coloreadas, se tamiza para separar lasraíces y se seca el colorante obtenido, Posteriormente sefiltra el colorante y si se desea colorante en polvo se seca auna temperatura menor a 60 grados Celsius, ya que si latemperatura es mayor degrada el colorante (Reyes, 2015).


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MATERIALES

Cristalería

Erlenmeyers 05

Bureta 01Pipetas 10ml - 02Bageta 02Embudo 05Probetas

graduadas 50ml -03Frascos ambar 05

F Materia prima

F Raiz de lacurcuma

F Agua destilada

F Reactivos

F Hidróxido desodio

F Etanol 50%

F Equipo

F Balanza

analíticadigitalF EstufaFMantacalefactora

F Ph- metro

MATERIALES Y MÉTODOS

MATERIALESYMÉTODOS


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MATERIALES Y MÉTODOS:Diseño Metodológico

Localización La parte experimental de la investigación se realizó en laUniversidad Nacional de Juliaca en el laboratorio de biología.

VariablesLa extracción del colorante natural de la cúrcuma se realizópor solubilización en medio alcalino y alcohólico. Durante losproceso se tomaron en cuenta las variables, tamaño de lacúrcuma, que afectan la extracción del colorante.

Variable dependiente:

Contenido de colorante extraido de la curcuma. Variable independiente:Tamaño de la cúrcumaSolvente para la extracción ( álcali y alcohol)Variable

dependiente para la estabilidad del colorante:

Variables de la extracción


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Va abesdeaetaccó

La extracción se realizó con el objetivo de establecer el solvente quebrinda mayor rendimiento.

SolventeExiste una gran variedad de solventes utilizados para la extraccióndel colorante natural de la curcumina entre ellos: agua, aceitesvegetales, propilenglicol, etanol, hidróxido de potasio e hidróxido desodio. Para la presente investigación se escogieron como solventes,

solución acuosa de NaOH a 50 % y etanol a 50% de concentración. Sebusca realizar una comparación entre el rendimiento del Solventerespecto al colorante extraído con el hidróxido de sodio y deletanol.

Relación raíz/solvente

La relación de la cantidad de semilla con el volumen de solventeutilizado, es otra variable que influye en el desprendimiento delcolorante de la semilla de la cúrcuma. La relación elegida para estainvestigación fue 1:3 gramos por mililitro, ya que en investigacionesanteriores es la relación que ha brindado mayor rendimiento.


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DIAGRAMA DE FLUJOPOR MEDIO DE ALCALI


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DIAGRAMA DE FLUJOEXTRACCIÓN CON ALCOHOL


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RESULTADOS Y DISCUSIONES

EXTRACCIÓN DE

COLORANTE EN MEDIO

ALCALI

Mue

stra

NaO

H Ph

Peso inicial

(g)

Peso

final(g)

Rendimie

nto (%)

D1 50% 2,5 10 0,2 2

D2 50% 3 10 0,3 3D3 50% 3 10 0,7 7

BALANCEDEMATERIAPARALAEXTRACCIÓNDE


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BALANCE DE MATERIA PARA LA EXTRACCIÓN DE

COLORANTE EN MEDIO ÁLCALI

OPERRACIÓN UNITARIA ENTRADASALIDAPÉRDIDA

PESADO 10 10 0

EXTRACCIÓN CON AGITACIÓN 1 10 51 0

EXTRACCIÓN CON AGITACIÓN 2 51 81,5 0

EXTRACCIÓN CON AGITACIÓN 3 81,5 112 0

SOLIDOS INSOLUBLES 112 95,5 16,5PRECIPITACIÓN ÁCIDA 95,5 96,5 0

LAVADO 96,5 3,5 93

SECADO 3,5 0,5 3

MOLIENDA 0,5 0,2 0

ENVASADO 0,2 0,2 0MUESTRAS PESOS (gr.)

T2 0,3

T3 0,3

Peso de las muestras de la

extracción con alcohol


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BALANCE DE MATERIA EXTRACCIN C!N ALC!"!L

BALANCE PARA T2OPERACIÓN UNITARIA ENTRADA SALIDA PERDIDA

ENTRADA 10g 10g 0

EXTRACCION 10 + 90 88 12

FILTRADO 88 56 32

EVAPORADO 56 6 50

SECADO 6 1,5 4,5

MOLIENDA 1,5 0,304 1,196

ENVASADO 0,304 0,3 0

BALANCE PARA T3

OPERACIÓN UNITARIA ENTRADASALIDAPERDIDA

ENTRADA 10g 10g 0

EXTRACCION 10 + 90 84 16FILTRADO 84 50 34

EVAPORADO 50 6 44

SECADO 6 1,99 4,01MOLIENDA 1,99 0,301 1,689

ENVASADO 0,304 0,3 0


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DISCUSIÓN


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DISCUSIÓN

Según (Humbser, 2007)El color amarillo intenso del palilloproviene de unos pigmentos liposolubles conocidos comocurcuminoides. La curcumina, el principal curcuminoide delpalillo, es considerada como su constituyente más activo; ypor lo tanto numerosos estudios se han realizadocentrándose en las aplicaciones y efectos de la curcumina. Actualmente se comercializa como el aditivo alimentario

E100 o cúrcuma.De acuerdo a la revisión bibliográfica no está incluido dentro de lasclasificaciones de los colorantes pero si está considerada comopigmentos diversos. Según (Reyes, 2015), el método de extracción por medioálcali es el proceso de extracción que brinda un mayorrendimiento y mejor calidad del colorante natural decúrcuma.

De acuerdo con la teoría expuesta se da veracidad ya que el mejorrendimiento en la extracción de colorante obtenida experimentalmentees por el medio álcali respecto al del alcohol.


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DISCUSIÓN

La ingesta diaria recomendable no debe superar 1mg decurcumina/Kg de peso y 0,3 mg de cúrcuma por Kg de peso.La FDA (Food and Drug Administration) de los EstadosUnidos ha declarado la curcumina como “un producto

considerado seguro” (Generally Regarded as Safe, GRAS), yaceptado como colorante alimenticio y saborizante. (Saiz deCos, 2014)

Luego de la aplicación del colorante en el yogurt la cantidad decurcuma usado es de 15mg en 100ml, sobrepasando los lìmitespermisibles según la FDA.Según (Condony, Mariné, & Martinez, 1988) La mayor acidez(pH 4-5) evita la proliferación de otras bacteriaspotencialmente patógenas en el yogurt.

Nuestros resultados de la determinación de la acidez del yogurt seestablecen en el rango.


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COCLUSIONES

Se extrajo el colorante de cúrcuma de manerasatisfactoria a partir de dos tipos de métodos y luegose aplicó el colorante en el yogurt. Remplazando asíel colorante artificial tartracina por un colorantenatural.

La cantidad de peso final obtenido de colorante de laextracción por NaOH por los tres diferentes tamañosson de D1=0.2, D2=0.3 y D3=0.7 a partir de 10 g decúrcuma, lo cual se aplicó al yogurt respondiendo

satisfactoriamente por la coloración usándose unacantidad de 0.0015 g/100mL


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El rendimiento del colorante obtenido por el métododel alcohol por los dos diferentes tamaños son D2=0,3

y D1= 0,3 todo esto a partir de 10g de cúrcuma paracada tratamiento, lo cual no se aplicó en el yogurt porque el colorante extraído es liposoluble y tambiénporque el rendimiento es menor que por el método

álcali y no se hizo la experimentación en el yogurtLuego del rendimiento de la extracción del colorantese llegó a concluir que el mejor método de extracciónes el método de hidróxido de sodio, obteniendo una

mayor cantidad de colorante respecto en la aplicaciónen yogurt.

Título:EXTRACCIÓNYEVALUACIÓNDELCOLORANTENATURALDELACURCUMINA


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Título: EXTRACCIÓN Y EVALUACIÓN DEL COLORANTE NATURAL DE LA CURCUMINA(Cúrcuma longa ) COMO SUSTITUTO DEL COLORANTE E-102 AMARILLO No. 5

(TARTRACINA) EN LA ELABORACIÓN DE UN YOGURTAutores:problemas objetivos hipótesis Operacionalizacion

variables Indicadores Medidas MétodoProblemageneral ¿Cómo es la

estabilidaddel coloranteextraído de lacúrcuma ensustitución

del coloranteartificial enel yogurt?

Objetivogeneral

Extraer el

colorante apartir de lacúrcuma yevaluar laestabilidad

delcoloranteen elyogurt.

Hipótesisgeneral El colorante

extraído apartir de lacúrcuma esestable en elyogurt.

VD:

La

estabilidaddel colorante.Elrendimientodel colorante.

Temperatura

Ph

4-10 ºC

Ph: 3-4

Tipo

El tipo de

investigaciónutilizada ennuestrainvestigaciónes aplicada.

Método

El métodoqueutilizaremos

es el


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G R A C I A

S !

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