Memoria para optar al título de Ingeniero en Alimentos / No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo en el Portal de Tesis Electrónicas / Las betalaínas son pigmentos coloreados que se clasifican en betacianinas (rojo- púrpura)
ó betaxantinas (amarillo-anaranjado). La tuna púrpura (Opuntia ficus-indica) es una de las
pocas fuentes de estos pigmentos, siendo rica en betacianinas, principalmente betanina,
aceptada como colorante rojo por la Unión Europea y EEUU. Se encapsuló pulpa (P) y
extracto nanofiltrado (NF) de tuna púrpura por secado por atomización, utilizando K4484
(K) (dextrina de tapioca) y Capsul (C) (almidón modificado hidrofóbicamente de maíz
ceroso), como agentes encapsulantes. Se obtuvo altas eficiencias de encapsulación para
las betacianinas (>99%) y betaxantinas (>98%) de los sistemas de micropartículas (P-K,
P-C, NF-K y NF-C), lo cual se podría atribuir a interacciones por puentes de hidrógeno y/o
electroestáticas entre las betalaínas y los polímeros. Se estudió la cinética de degradación
de betanina a tres temperaturas de almacenamiento (30°C, 45°C y 60°C) para los
sistemas P, NF, P-K, P-C, NF-K y NF-C. Los resultados mostraron que la degradación de
betanina en los seis sistemas estudiados siguió una cinética de pseudo-primer orden (R2=
0,83-0,99), siendo la kobs significativamente menor en las micropartículas (P-K, P-C, NF-K
y NF-C) respecto a los extractos (P y NF), mostrando el efecto protector de la
encapsulación sobre la betanina. Se obtuvo los parámetros cinéticos y termodinámicos a
partir de las ecuaciones de Arrhenius y de Eyring.
Al comparar el tipo de extracto en las micropartículas, se encontró un efecto diferente
entre K y C. En el sistema NF-K (3,4*10-3 días-1; 5,8*10-3 días-1) se observó una constante
de degradación de betanina significativamente menor que en el sistema P-K a 45°C y
60°C (5,7*10-3 días-1; 7,1*10-3 días-1), atribuido a la ausencia de mucílagos en el extracto
NF. Contrariamente, las kobs en NF-C (9,8*10-3 días-1; 15,0*10-3 días-1; 30,4*10-3 días-1)
fueron significativamente mayores que en P-C (3,1*10-3 días-1; 6,4*10-3 días-1; 8,1*10-3
días-1) a 30°C, 45°C y 60°C, atribuido al mayor contenido de azúcares en el extracto NF.
Estos resultados sugieren que la presencia de mucílago y azúcares en las micropartículas
favorecieron la degradación de la betanina, lo que se atribuye principalmente al
mecanismo de hidrólisis del enlace aldimina (N=C), siendo la higroscopicidad un factor
crítico en su estabilidad. El gráfico de H≠ vs S≠ mostró una relación lineal, sugiriendo
que la degradación de betanina siguió el mismo mecanismo para todos los sistemas de
micropartículas estudiados / Betalains are colored pigments classified as betacyanins (red-purple) and betaxanthins
(yellow- orange). The purple cactus pear (Opuntia ficus -indica) is one of the few sources
of these pigments, being rich in betacyanins mainly betanin and accepted as red dye by
the European Union and USA. Pulp (P) and nanofiltered extract (NF) of purple cactus pear
were encapsulated by spray drying, using K4484 (tapioca dextrin) and Capsul®
(hydrophobically modified waxy maize starch), as encapsulating agents. The
microparticles systems (P-K, P-C, NF- K and NF-C) showed high encapsulation
efficiencies for betacyanins (> 99 %) and betaxanthins (> 98 %), which could be attributed
to hydrogen bond and/or electrostatic interactions between betalains and polymers.
Betanin degradation kinetics was studied at three storage temperatures (30, 45 and 60 °C)
for P, NF, P-K, P-C, NF-K and NF-C systems. The results showed that the betanin
degradation in all the systems studied followed pseudo-first order kinetics (R2 = 0.83-0.99),
being kobs significantly lower in the microparticles (P-K, P-C, NF-K and NF-C) in regard to
extracts (P and NF), showing the protective effect of betanin encapsulation. The kinetic
and thermodynamic parameters were calculated from the Arrhenius and Eyring equations.
Different effect between K and C was observed when the type of extract in the
microparticles was compared. Betanin degradation rate constant in NF-K (3.4*10-3 day -1,
5.8*10-3 day-1) was significantly lower than P-K system for both 45 and 60 °C (5.7*10-3
day -1, 7.1*10-3 day-1), attributed to the absence of mucilages in the NF extract. Contrary,
the kobs for NF-C (9.8*10-3 day-1, 15.0*10-3 day -1, and 30.4*10-3 day- 1) were significantly
higher than P-C ( 3.1 day-1*10-3, 6.4*10-3 day-1, 8.1*10-3 day-1) at 30, 45 and 60 °C ,
attributed to the higher content of sugars in the NF extract. These results suggest that the
presence of mucilage and/or sugars in the microparticles increase the betanin
degradation. The hydrolysis of the aldimine bond (N = C) is the mainly pathway of betanin
degradation in microparticles, being hygroscopicity a critical factor. The H≠ vs S ≠ graph
showed a linear relationship, suggesting that the degradation of betanin followed the same
mechanism for all systems of microparticles studied
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UCHILE/oai:repositorio.uchile.cl:2250/117232 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Henríquez Pastene, Barcyette Jeannette |
| Contributors | Robert Canales, Paz, Sáenz Hernández, Carmen Luisa, Vergara Hinostroza, Cristina del Carmen, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas, Departamento de Ciencia de los Alimentos y Tecnología Química |
| Publisher | Universidad de Chile |
| Source Sets | Universidad de Chile |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Tesis |
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