ABSTRACT

Enzymatic treatments were carried out in pulp of banana type seda, it was 23.37 to 23.37 to 23.87 ºBrix at 15 and 20 days later of the crop; enzymes utilized were pectinases (PG, PE and PL), commercial enzymes (Biofase-L and Biopectinasa-LM) and mixtures of these, previous determination of their respective enzymatic activities.

Production of pulp without bleaching was from 64.13% and of bleached pulp 48.15%; the pulp without bleaching, dilution 1: 1 pulp/ water and the mixture of MEC enzymes (formed by PG, PE, PL and commercial enzyme Biofase-L) produced the tallest yield of juice extraction. The pulps without bleaching and bleached, before and after the treatment enzymatic was characterized as Power Law flowed, with pseudoplastic behavior and loss of the consistency index.

Juice yield at 2 hours of enzymatic treatment, with the MEC mixture at 0.04% (V/ P) of pulp without diluting after the pressed was 84.4%, achieving it finally a yield of syrup of 26.2 % with a DE of 93.15%.

I. INTRODUCCION

En la actualidad en los países desarrollados existe la tendencia a sustituir la utilización de sacarosa por edulcorantes líquidos, obtenidos por hidrólisis del almidón. Una fuente alternativa para la obtención de estos jarabes en una primera etapa, es el aprovechamiento de las pulpas de frutas al estado maduro, como es el caso del banano, tipo seda. La pulpa del banano es tratada con pectinasas y celulasas, para facilitar la obtención del zumo, el cual es utilizado para la obtención del jarabe, el cual se caracteriza por contener fructosa, maltosa, sacarosa y glucosa.

El tal sentido la presente investigación tuvo como objetivo principal determinar el efecto del tratamiento enzimático en la pulpa de banano tipo seda para la extracción de zumo y obtención de jarabe, empleándose mezclas de pectinasas (poligalacturonasa, pectinesterasa y pectinliasa), celulasas (Biofase_L) y pectinasas más celulasas (Biopectinasa_LM).

II. REVISION BIBLIOGRAFICA

Las enzimas pécticas son enzimas que hidrolizan las sustancias pécticas, entre estas tenemos a las: Poligalacturonasas (PG) que hidrolizan los enlaces glicosidicos próximos a un grupo carboxilo libre; Pectinesterasas (PE) que liberan metanol de los grupos carboxilos esterificados y transforman la pectina en pectina de bajo metoxilo y pectato y la Pectin Liasa (PL) que rompen los enlaces glucosídicos próximos a un grupo metil éster, por __eliminación (Pilnik, 1978).
La celulosa es un complejo enzimático que consiste de al menos tres enzimas: Endo___1,4_glucanasa, también denominada endocelulasa, carboximetil celulosa o Cx celulosa. Exo___1,4_glucanasa, también denominada celobiohidrolasa, avicelasa o C1 celulosa. La celulosa C1 comprende el 80 % del complejo de celulasas durante la fermentación con T. viride. __1,4_glucosidasa, o celobiasa (Crueger, 1993).
El jarabe de glucosa es la solución acuosa concentrada purificada de azúcar comestible con un DE 20 a más. El jarabe rico en fructosa (HFS) obtenido por hidrólisis de almidón comestible, es un jarabe producido con la etapa adicional de conversión enzimática de una porción de D-glucosa a D-fructosa (García, 1993).
La viscosidad es la propiedad de un fluido que da lugar a fuerzas que se oponen al movimiento relativo de capas adyacentes en el fluido. Estas fuerzas viscosas se originan entre las moléculas del fluido y son de carácter similar a las fuerzas cortantes de los sólidos (Geankoplis, 1995).

III. MATERIALES Y METODOS

Lugar de ejecución: Los ensayos experimentales del presente trabajo de investigación se llevaron a cabo en los Laboratorios y en la Planta Piloto de Procesamiento de Productos Agropecuarios de la Facultad de Industrias Alimentarias; de la Universidad Nacional Agraria La Molina, ubicada en la ciudad de Lima.
Materia prima: Se utilizó pulpa de banano tipo Seda, considerado en el Perú como "Plátano de Seda", en diferentes grados de madurez; a partir de la madurez fisiológica, el plátano procedió principalmente de la Costa Norte (Departamentos de Piura y Tumbes).
Enzimas:
Poligalacturonasa (PG) (E.C. 3.2.1.15), se codifica como P9179 en la marca SIGMA.
Pectinesterasa (PE) (E.C.3.1.1.11), se codifica como P1889 en la marca SIGMA.
Pectinliasa (PL) (E.C. 4.2.2.10), se codifica como P9135 en la marca SIGMA.
Biofase L; es una preparación industrial obtenida a partir de Aspergillus niger, presenta actividad enzimática de celulosa, hemicelulasa y betaglucanasa. La marca utilizada fue QUEST International.
Biopectinasa LM; es una mezcla de enzimas, pectinasas, hemicelulasas y celulasas. La marca utilizada fue QUEST International.

Mezcla de enzimas A (MEA); esta mezcla se preparó teniendo en cuenta las enzimas antes mencionadas, así:

2.- Caracterización del plátano

Para realizar ésta caracterización se emplearon plátanos con 19 días de maduración comercial.

a.- CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

En el Cuadro 10 se aprecia que los componentes que destacan son la humedad con un 72.31 % y el contenido de carbohidratos con 24.43 %; sobresaliendo en éste último componente la cantidad de azúcares totales con un 18.17 %, seguido de los azúcares reductores con un 16.40 %.

Cuadro 2: Características químicas de la pulpa del plátano Seda.

B.-Determinaciones de actividades enzimáticas

1. Actividad enzimática de la poligalacturonasa (PG)

La figura 1, representa la relación existente entre la [E] vs 1/T, la cual permitió calcular las unidades enzimáticas para la PG, siendo igual a 17,852 U/ml. Sigma reporta una actividad de 366 U/ml para esta enzima. Estos valores no se pueden comparar ya que las condiciones de ensayo y la forma de expresar fueron diferentes.

2. Actividad enzimática de la pectinesterasa (PE)

En la Figura 2 se muestra la variación de los ml de hidróxido de sodio (NaOH) 0.01 N gastados vs el tiempo, teniendo en cuenta tres concentraciones (0.2, 1.0 y 4.0 _g PE/ml) de la enzima PE, se determinó que las concentraciones de enzimas utilizadas presentan valores de unidades enzimáticas de 25 UPE/ml, 74 UPE/ml y 148 UPE/ml; aumentando la actividad enzimática, conforme aumenta la concentración de la enzima. SIGMA reporta 62 Unidades/mg, estos valores no se pueden comparar, por que las condiciones de ensayo y la forma de expresión son diferentes.

3. Actividad enzimática de la pectinliasa (PL)

En la Figura 3 se muestran las variaciones de la absorbancia vs el tiempo; se determinó las actividades enzimáticas de las enzimas utilizadas, obteniéndose un incremento en la absorbancia de 0.01977/minuto y 0.04782/minuto. SIGMA reporta una actividad de 125 Unidades/mg cuando se trabaja con la pectina codificada como P9135, sustrato que fue diferente al utilizado para la evaluación.

4. Actividad enzimática de Biofase - L

Se determinó las actividades enzimáticas, obteniéndose respectivamente 0.5561, 0.6677 y 1.3837 unidades/ml; el aumento de la concentración de la enzima,
Figuras Actv. produjo una mayor disminución de la viscosidad de la solución de CMC. QUEST Internacional reporta una actividad de 1500 BG u/ml. Estos valores no se pueden comparar ya que las condiciones de ensayo y forma de expresión fueron diferentes.

5. Actividad enzimática de Biopectinasa_LM y MEC

Se determinó que la actividad pectinolítica de la BIOPECTINASA es mayor que el de la mezcla MEC ya que las actividades enzimáticas fueron 0.2195 y 0.1139 unidades/ml respectivamente; mientras que la actividad celulolítica es mayor para la mezcla de enzimas MEC, obteniéndose valores de 1.5848 y 1.2191 unidades respectivamente.

C.- Obtención del jarabe

1. Acondicionamiento de la pulpa

La pulpa de plátano fue acondicionada y almacenada a - 18 ºC, apreciándose que la pulpa sin blanquear presentó un rendimiento de 64.13 % y la pulpa blanqueada un rendimiento de 48.15 %, éste menor rendimiento tiene relación con la cantidad de calor que recibe el alimento, el cual altera inevitablemente su valor nutritivo y características organolépticas (color, aroma y textura); durante el escaldado se pierden minerales, vitaminas hidrosolubles y otros componentes hidrosolubles (Fellows, 1994).

2. Tratamiento enzimático de la pulpa

a. Tratamiento enzimático con pectinasas

El rendimiento de zumo aumentó conforme aumentó la concentración de cada mezcla de enzima utilizada; aumentando también por efecto de dilución de la pulpa, hasta una proporción pulpa/agua de 1/1. Las pectinasas degradan la pectina la cual es un polisacarido natural, compuesto que en la fruta juega un importante rol estructural, pero que causa serios problemas en el procesamiento de zumos. El uso apropiado de enzimas pectolíticas resuelve todos estos problemas (Novo, 1986). El análisis de variancia nos demostró de que existió una alta significación estadística para todos los factores, así como para todas las interacciones, efectos simples y efectos simples de B en AiCi.. Los resultados de la prueba de Tukey (_ = 0.01), demostraron que la pulpa pardeada, la dilución pulpa/agua 1:1 y la mezcla de enzimas MEB3, influyeron para producir mayor rendimiento de zumo (67.4 %, prueba rápida de rendimiento).

b. Tratamiento enzimático con celulasas

La enzima BIOFASE_L fue utilizada en tres concentraciones, determinándose que el rendimiento de zumo extraído fue mucho menor que el conseguido con la utilización de enzimas pécticas; lográndose solamente 15.9 % contra 67.4 %; éste comportamiento esta relacionado con la composición del preparado enzimático BIOFASE_L, el cual está formado por celulosa, hemicelulasa y betaglucanasa, cuya acción enzimática se produce sobre la celulosa, hemicelulosa y betaglucanos; componentes que forman la fibra juntamente con la pectina y lignina (Novo, 1986). El análisis de variancia nos demostró de que existió una alta significación estadística para todos los factores, así como para todas las interacciones. Los resultados de la prueba de Tukey (_ = 0.01); demostraron que la pulpa pardeada, la dilución pulpa/agua 1:1 y la concentración de enzimas 0.04 %, influyeron para producir un mayor rendimiento de zumo.

c. Tratamientos enzimáticos de la pulpa con la mezcla de enzimas MEC y Biopectinasa_LM

La mezcla de enzimas MEC produjo un mayor rendimiento de extracción de zumo, con un porcentaje de 41.6 %; contra 37.6 % vs la enzima BIOPECTINASA_LM. El mayor rendimiento de la mezcla MEC, pudo deberse a la presencia de una mayor variedad de enzimas presentes en la mezcla MEC, tal como la betaglucanasa, enzima cuya presencia se reporta en la hoja técnica, como parte integrante de la enzima comercial BIOFASE_L.

Este comportamiento también se apreció cuando se evaluó la actividad celulolítica de la mezcla de enzimas MEC y de la enzima BIOPECTINASA_LM.

El tratamiento enzimático de la pulpa con la mezcla de enzimas MEC, durante 2 horas, demostró estadísticamente diferencias significativas entre los tratamientos, pudiéndose seleccionar la concentración de enzima de 0.04 %; para estudiar el efecto del tiempo de acción enzimática; considerando que es un porcentaje ligeramente superior a los porcentajes recomendados para enzimas comerciales (0.01 á 0.03 %) (Rohm, 1978; Quest, 1995).

Los resultados encontrados superaron a los obtenidos en el estudio de producción de zumo clarificado de plátano, donde utilizaron seis preparaciones comerciales de enzimas, que contenían tres clases de enzimas pectinolíticas, destacándose las enzimas Ultrazym 100 special y Claryfine Super, con rendimientos máximos en ambos casos de 68.8 % p/p (Viquez, 1981).

Los resultados de los rendimientos de extracción del zumo en función a la variación del tiempo de tratamiento enzimático, utilizando la enzima MEC en la concentración de 0.04 %; demostraron que el rendimiento presentó un valor máximo en un tiempo de tratamiento de 2 hrs. y con ligera presencia de pectina, alcanzando un 84.4 %, después de la operación de filtración.

Se encontró diferencias estadísticas altamente significativas entre los tratamientos; aplicándose la prueba de Tukey (_ = 0.05), determinándose que los tiempos de 60, 90, 120, 150 y 180 minutos de tratamiento enzimático fueron iguales, presentándose un mayor rendimiento y menor presencia de pectina a los 120 minutos.

Novo (1986), recomienda dos tratamientos enzimáticos cuando se trata pulpa de manzana con pectinasas, con el fin de obtener zumo; el primero es para extraer el zumo (100 - 200 g/TM, 30 á 60 minutos) y el segundo para clarificar (100 - 200 g/TM, 1 á 2 horas); deduciéndose que se podría dividir el tratamiento realizado, en dos etapas, utilizándose en cada una 0.02 % de mezcla de enzima MEC.

3. Viscosidad de la pulpa y del zumo

La viscosidad de la pulpa pardeada y sin pardear disminuyó durante el tratamiento enzimático, conforme transcurrió el tiempo; éste comportamiento se observó claramente cuando se trabajó a velocidades de 10 r.p.m., presentando viscosidades iniciales de16800 y 70000 centipoise, llegando hasta 6600 y 30000 centipoise respectivamente, después del tratamiento enzimático; de acuerdo a la Ley de la Potencia; caracterizando a la pulpa de plátano como fluido no newtoniano y pseudoplástico, tanto antes como después del tratamiento enzimático, resultados que coinciden con los determinados para la pulpa de papaya con la enzima Poligalacturonasa (Gutierrez, 1982).

D.- Caracterización del jarabe

El análisis cualitativo por espectrofotometría IR, demostró que el jarabe presentó la presencia de fructosa, maltosa, sacarosa y glucosa; indicando la comparación de los espectros que el contenido de los diversos azúcares disminuye de acuerdo al orden de presentación anterior. En el Cuadro 18 se aprecia el análisis químico del jarabe obtenido.

Cuadro 18: Análisis químico del jarabe obtenido.