Magíster en Ciencia de los Alimentos / El pigmento carotenoide capsantina presente en el pimentón (Capsicum annuum L.) se encuentra parcial y/o totalmente esterificada con ácidos grasos, sin embargo, es susceptibles a degradación frente a condiciones medioambientales, por este motivo, la tecnología de microencapsulación se presenta como una herramienta para su protección. El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de la esterificación de la capsantina sobre la interacción oleorresina-agente encapsulante y estabilidad durante el almacenamiento. Se elaboraron extractos de hojuelas de pimentón saponificado y sin saponificar y se aisló capsantina por columna abierta. Cada extracto se adicionó a un aceite vegetal, obteniéndose tres oleorresinas: oleorresina de extracto de pimentón sin saponificar (OSS), oleorresina de extracto de pimentón saponificado (OS) y oleorresina de capsantina aislada (OC). Se prepararon micropartículas por secado por atomización para los sistemas OS-C y OSS-C, utilizando un diseño composito central, centrado en la cara, con un total de 10 experimentos para cada uno. La temperatura del aire de entrada al secador (150-200°C) y la relación oleorresina/Capsul (1:1-1:3) fueron las variables independientes y la eficiencia de encapsulación correspondió a la variable dependiente. Para optimizar la variable respuesta en cada sistema, se utilizó Metodología de Superficie Respuesta. Las micropartículas obtenidas bajo condiciones óptimas (1:3 y 200°C) para los sistemas OS-C, OSS-C y OC-C), mostraron que la esterificación de capsantina (OSS-C) aumentó significativamente la eficiencia de encapsulación respecto a los sistemas OC-C y OS-C, porque los ácidos grasos que esterifican a la capsantina podrían interactuar con los sitios hidrofóbicos del Capsul. Las micropartículas obtenidas bajo condiciones óptimas se almacenaron a 40, 50 y 70 ± 1° C en una estufa con control de temperatura y ausencia de luz. La degradación de capsantina en los tres sistemas siguió una cinética de primer orden a las tres temperaturas estudiadas. No se observaron diferencias significativas en la velocidad de degradación, energía de activación, entalpía de activación (ΔH≠) y entropía de activación (ΔS≠) entre las micropartículas de los sistemas OC-C, OS-C y OSS-C. Se obtuvo una relación lineal en el gráfico de ΔH≠ vs ΔS≠ (r2= 0,99), éste efecto de compensación sugiere que independiente de la forma en que se encuentre la capsantina, ésta se degrada por un mecanismo similar y la esterificación no tuvo efecto sobre los parámetros termodinámicos. / The capsanthin carotenoid pigment present in paprika (Capsicum annuum L.) is partially and/or fully esterified with fatty acids, however, it is susceptible to degradation by environmental conditions. For this reason, microencapsulation technology is presented as a tool for protection. The aim of this work was to study the effect of the esterification of capsanthin on the oleoresin/encapsulant interaction and the stability during storage. Saponified and unsaponified extracts from paprika flakes were prepared and capsanthin was isolated by open column. Each extract was added to vegetable oil, obtaining this way three different kinds of oleoresin: unsaponified extract paprika oleoresin (OSS), saponified extract paprika oleoresin (OS) and isolated capsanthin oleoresin (OC). Microparticles were prepared by spray drying for systems OSS-C and OS-C, using a central composite design, centered on the face, with a total of 10 experiments for each. The inlet air temperature to the dryer (150-200 ° C) and the relation oleoresin/Capsul (1:1-1:3) were the independent variables and the encapsulation efficiency was the dependent one. To optimize the variable response in each system, we used Response Surface Methodology. The microparticles obtained under optimum conditions (1:3 and 200 ° C) for OSC, OSS-C and OC-C systems, showed that the esterification of capsanthin (OSS-C) significantly increased the encapsulation efficiency over OC-C and OS-C system, since the fatty acids esterified to the capsanthin might interact with the hydrophobic sites of Capsul. The microparticles obtained under optimal conditions were stored at 40, 50 and 70 ± 1 ° C in an oven with temperature control and the absence of light. The degradation of the capsanthin in all three systems followed first order kinetics at the three studied temperatures. No significant differences in the degradation rate, activation energy, activation enthalpy ((ΔH≠) and activation entropy (ΔS≠) between the microparticles of OC-C, OS-C and OSS-C systems were observed. A linear relation was obtained in the graph ΔH≠ vs ΔS≠ (r2 = 0.99), this compensatory effect suggests that, independent from the form in which capsanthin is presented, it is degraded by a similar mechanism and the esterification had no effect on thermodynamic parameters.

Memoria para optar al título de Ingeniero en Alimentos / El objetivo de esta investigación fue diseñar, calcular y fabricar un equipo de pulsos eléctricos de alta intensidad a escala de laboratorio para ser utilizado en tratamientos de alimentos fluidos. El equipo resultante permite tratar “batchs” de 50ml de muestra fluida a intensidades de campo entre 1-15 kV/cm mediante pulsos de decaimiento exponencial, siendo posible regular los periodos entre descargas. La operación del equipo permite seleccionar el tipo de descarga, entre pulsos monopolares y bipolares y la simetría entre tiempos de descarga en el caso de pulsos bipolares. El equipo se utilizó para pretratamiento en la extracción de pigmentos carotenoides provenientes de pulpa de tomate fresca (Lycopersicum esculentum, variedad ‘limachino’) a intensidades de campo de 5 Kv/cm con pulsos bipolares cada 5 s, evaluar los rendimientos de extracción de los pigmentos y observar a nivel celular los cambios producidos por el tratamiento de los diferentes niveles de pulsos eléctricos aplicados. Se obtuvo como resultado del tratamiento de pulsos eléctricos de alta intensidad sobre la pulpa de tomate un aumento notorio del rendimiento acorde se aumenta el número de pulsos, con incrementos en la concentración de pigmentos carotenoides en el extracto orgánico de 14±2%, 40±4%, 60±6% para 400, 800 y 1600 pulsos de pretratamiento expresados como aumento porcentual en los ‘peaks’ de absorbancia UV-Vis entre 350-500 nm para carotenoides. Mediante microscopia óptica se observaron efectos de debilitación progresiva de la membrana celular y de formación de aglomerados celulares compactos los cuales en conjunto facilitaron la ruptura celular irreversible por compresión de membranas debilitadas y esta observación podría ser una explicación a la mejora en rendimiento porcentual cercana a los 800 pulsos eléctricos de pretratamiento aplicado. / The aim of this research was to design and manufacture a high intensity pulsed electric field (HIPEF) equipment capable of treating small fluid food samples at laboratory scale. The resulting equipment can treat 50 ml batch samples at field strengths between 1-15 kV / cm with exponential decay pulses, with the ability to adjust discharge parameters such as intensity, polarity, period and symmetry of the discharged pulses. The HIPEF technique was used as a pretreatment aiding the extraction of carotenoid pigments from fresh tomato pulp (Lycopersicum esculentum, 'limachino' variety) at field strengths of 5 kV / cm using bipolar pulses every 5 s, evaluating the extraction yields via UV/VIS absorbance and cellular deterioration at different amount of electrical pulses applied. As result it was found that using HIPEF as pretreatment in solvent carotenoid extraction increased yields proportional to the number of pulses applied, with increments of dissolved pigments in organic extract of 14 ± 2%, 40 ± 4%, 60 ± 6% for 400, 800 and 1600 pulses applied expressed as percentual increase in UV-Vis absorbance peaks for carotenoids between 350-500 nm. Progressive cell membrane deterioration and internal rearrangement was observed over optical microscopy according the increased ammount of pulses, highlighting the formation of cell agglomerates on treatments with the higher applied number of pulses (800-1600) which could explain the higher energy efficciency of the extraction near the 800 pulses margin, by compressing weakened cell membranes untill breakdown at the center of the agglomerates.

Tesis para optar al Título Profesional de Ingeniero Agrónomo y al Grado de Magíster en Ciencias Agropecuarias Mención Producción Agroindustrial / Las betalaínas son pigmentos hidrosolubles, autorizados como aditivos por la FDA de Estados Unidos y admitidos en la Unión Europea. Son uno de los pocos pigmentos rojos naturales y presentan un doble propósito, como colorantes y antioxidantes, por lo que cabe potenciar su uso en la industria alimentaria. Una de las fuentes de betalaínas menos explotadas comercialmente son los frutos de la tuna púrpura. El objetivo de este trabajo fue determinar la estabilidad de éstos pigmentos en un yogur adicionado con micropartículas de pulpa de tuna (PT) y ultrafiltrado de tuna púrpura (UF), elaborados mediante secado por aspersión utilizando Capsul (PT-C y UF-C) y K4484 (PT-K y UF-K) como agentes encapsulantes. Para determinar la estabilidad en el yogur se cuantificó el contenido de betalaínas, color y pH, durante 10 semanas. La degradación de betacianinas y betaxantinas en el yogur siguió una cinética de primer orden para todos los sistemas, mostrando constantes de velocidad de degradación entre 7,81x10-6 - 8,67x10-6 (min-1) y de 4,60x10-6 - 6,43x10-6 (min-1), respectivamente. Además, se observó un comportamiento diferente, dependiendo de la fuente de betalaínas (PT o UF), obteniéndose menor degradación en los sistemas con pulpa en comparación con el ultrafiltrado de tuna.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias Agropecuarias, Mención Producción Agroindustrial / La tuna púrpura (Opuntia ficus-indica), es una importante fuente natural de compuestos bioactivos, destacándose las betalaínas (betacianinas y betaxantinas) y polifenoles, que representan una alternativa para el desarrollo de ingredientes funcionales debido a sus características colorantes y antioxidantes. El objetivo de esta investigación fue determinar la estabilidad de las betalaínas en micropartículas de pulpa de tuna púrpura (Opuntia ficus-indica), extracto ultrafiltrado (UF) y nanofiltrado (NF), estudiando su cinética de degradación. Las micropartículas se prepararon por secado por atomización, utilizando Capsul (C) y K-4484 (K), como agentes encapsulantes. Las micropartículas de los seis sistemas (P-C, P-K, UF-C, UF-K, NF-C y NF-K) se almacenaron a tres temperaturas (30, 45 y 60 ºC). Se determinaron las constantes de degradación de betacianinas y betaxantinas y parámetros termodinámicos. La degradación siguió una cinética de primer orden para todos los sistemas de micropartículas estudiados. Las constantes de velocidad de degradación para las betacianinas estuvieron entre 1,8 - 12,1 x 10-3 dias-1 para 30ºC, entre 3,2 - 14,2 x 10-3 dias-1 para 45ºC y entre 5,8 - 30,4 x 10-3 dias-1 para 60ºC. Para las betaxantinas se obtuvieron constantes de degradación entre 1,3 - 2,1 x 10-3 dias-1 para 30ºC, entre 1,8 - 3,1 x 10-3 dias-1 para 45ºC y entre 2,5 - 4,3 x 10-3 dias-1 para 60ºC. No se observaron diferencias significativas en la energía de activación (Ea), entalpía de activación (ΔH≠) y entropía de activación (ΔS≠) para betacianinas entre los sistemas P-C, P-K, UF-C, UF-K y NF-C. Por otro lado, el cambio de energía de activación de betacianina para el sistema NF-K fue significativamente mayor con respecto a los otros sistemas estudiados, lo cual fue concordante con la menor constante de velocidad de degradación. Se obtuvo una relación lineal en el gráfico de ΔH≠ vs ΔS≠, éste efecto sugiere que tanto las betacianinas como las betaxantinas se degradaron por un mecanismo similar. Las micropartículas obtenidas en este estudio, podrían ser utilizadas en la industria de alimentos por sus propiedades colorantes y antioxidantes. Palabras claves: Micropartículas, pigmentos naturales, estabilidad de betalaínas. / Purple cactus pear (Opuntia ficus-indica), is an important source of bioactive compounds, mainly betalains (betacyanins and betaxanthins) and polyphenols, which represent an alternative for new functional ingredients with colorant and antioxidant properties. The objective of this investigation was to determine the stability of betalains from purple cactus pear pulp (Opuntia ficus-indica), ultrafiltrated (UF) and nanofiltrated (NF) extracts microparticles, studying their kinetics degradation. Microparticles were obtained by spray-drying using Capsul (C) and K-4484 (K) as encapsulating agents. The microparticles (P-C, P-K, UF-C, UF-K, NF-C and NF-K), were stored at three temperatures (30, 45 and 60 °C). Degradation rate constants of betacyanins and betaxanthins and thermodynamic parameters were determined. The betacyanin and betaxanthin degradation followed first order kinetics for all studied microparticles systems. Betacyanins degradation constants were between 1,8 - 12,1 x 10-3 days-1 for 30°C, between 3,2 - 14,2 x 10-3 days-1 for 45°C and between 5,8 - 30,4 x 10-3 days-1 for 60ºC. The degradation constants for betaxanthins were between 1,3 - 2,1 x 10-3 days-1 for 30°C, between 1,8 - 3,1 x 10-3 days-1 for 45°C and between 2,5 - 4,3 x 10-3 days-1 for 60ºC. No significant differences were observed in the activation energy (Ea), activation enthalpy (ΔH≠) and activation entropy (ΔS≠) for betacyanins among P-C, P-K, UF-C, UF-K and NF-C systems. Furthermore, the activation energy change for betacyanin in the NF-K system was significantly higher regard to the other systems, in accordance with the lower degradation constant. A linear relationship was obtained between ΔH≠ and ΔS≠, suggesting that both, betaxanthins and betacyanins, are degraded by a similar mechanism. Microparticles obtained in this study could be used in food industry for their colorant and antioxidant properties.

Memoria para optar al título profesional de Ingeniero Agrónomo Mención Fitotecnia / Se procedió a medir la capacidad fotosintética y la eficiencia del uso del agua instantánea en foliolos de poroto obligados a la horizontalidad y foliolos de libre movimiento. Para ello, se trabajó con plantas del cv. Orfeo INIA establecidas en campo, con el objetivo de determinar la necesidad de las plantas de contar con movimientos paraheliotrópicos como mecanismo de fotoprotección y su efecto en la disminución de la capacidad de asimilación de CO2, bajo condiciones de riego. La fijación foliar se llevó a cabo 60 días después de siembra, mediante alambre y pinzas, obligando a la constante horizontalidad del foliolo central de la hoja ubicada en el tercer nudo reproductivo (T1), mientras que en plantas independientes de procedió a marcar los foliolos con libre movimiento ubicados en la misma posición (T2). Las mediciones, que se realizaron los días 2, 5, 10, 17 y 22 después de la fijación foliar, a las 12:00 h, correspondieron a la temperatura foliar, radiación incidente, humedad y temperatura del aire, asimilación de CO2, conductancia estomática, concentración interna de CO2, tasa transpiratoria, contenido de clorofila y eficiencia del uso del agua instantánea.