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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA AMBIENTAL

/ “PROCESO DE OBTENCIÓN DE COLORANTE A PARTIR DE LA SEMILLA DEL AGUACATE (Persea americana)”

PRESENTADO A:

 M.Sc. Rojas Zacarías Edgar Luciano PRESENTADO POR: 

RAMIREZ CHAVEZ Diego Renzo

CATEDRA: 

TECNOLOGÍA QUÍMICA

HUANCAYO, 28 DE JUNIO DE 2015

1. RESUMEN El Aguacate es una fruta comestible con una semilla muy voluminosa de la cual se extrae un colorante, una antocianina, que sirve para teñir tejidos naturales y alimentos. En este artículo se describe el proceso de obtención del colorante y se fijan los parámetros para obtener un buen colorante concentrado de color purpura oscuro. El análisis económico preliminar del proceso sugiere que con una inversión moderada es posible iniciar la producción de este colorante natural así como sus posibles usos para el colorante dándole valor agregado PALABRAS CLAVES: Antocianina, colorante.

2. ABSTRACT The Avocado is an eatable fruit with a very voluminous seed of whom extracts a colorant, an anthocyanin itself, that it serves to dye natural fabrics and foods. In this article he describes the process of obtaining of the colorant and they set themselves the parameters to obtain a good colorant concentrated of color purple dark. The preliminary economic analysis of the process suggests to that with a moderate investment it is possible to initiate the production of this natural stain as well as his possible uses for the colorant giving you added value KEYWORDS: Anthocyanin, colorant.

3. Introducción Lo más probable es que

en los próximos años habrá una reducción

considerable del uso de los colorantes sintéticos, debido a que algunos de ellos presentan efectos nocivos para la salud (Sighthings, 2004).Los colorantes naturales serán la opción más indicada para reemplazar estas ya que al ser un compuesto natural no requiere certificación alguna para su empleo y que se pueden obtener a partir de muchas plantas, frutos, minerales, (FDA, 2004).

Una de las frutas más conocidas es el aguacate más conocida acá en Perú, específicamente en Huancayo como “Palta”, esta tiene una voluminosa semilla de la cual, que del cual desde hace mucho tiempo se obtiene un colorante que se emplea, de manera práctica, para marcar la ropa. La semilla del aguacate contiene perseína, un monosacárido de siete átomos de carbono de valor quimio sistemático, epicatequina (un flavonoide), taninos condensados, que son formas poliméricas derivadas de la epicatequina y una proantocianidina trimérica (color violeta) (Castro, 1999).

En el presente trabajo se determinó parámetros prácticos para el proceso de extracción del colorante así como se propone un proceso para su obtención y se describen algunos de sus usos. Con el presente trabajo se pretende contribuir al aprovechamiento de una semilla, hasta ahora desechada, dándole así valor agregado a un producto natural hasta ahora desechada por la mayoría de familias Huancaínas.

4. OBJETIVO El objetivo de este trabajo es diseñar un proceso para la extracción del pigmento de color purpura oscuro que se halla en la semilla del Aguacate así como determinar los parámetros de diseño para la aplicación del proceso en laboratorio y recomendar algunas usos para montar una pequeña empresa.

5. ASPECTOS GENERALES. El Aguacate (Persea Americana Mill) se cultiva ampliamente en toda América, incluyendo Perú, Estados Unidos, México, Guatemala, Colombia y, en el viejo continente, en España. Se utiliza principalmente como complemento de la alimentación, en la preparación de diferentes platos, entre los que se encuentra una amplia variedad de ensaladas, salsas, jugos, etc., debido a su alto valor alimenticio. En el siguiente cuadro se muestra una composición aproximada de constituyentes tanto de la pulpa de la palta como también su semilla.

TABLA I Composición aproximada (% w / w; valor medio ± desviación estándar) de la pulpa de aguacate y semillas

Componentes (%)

PULPA

SEMILLA

Humedad

78.24 ± 2.54

56.04 ±2.58

Lípidos

15.39 ±1.56

1.87 ±0.31

Proteínas

1.01 ±0.18

1.95 ±0.16

Ceniza

0.66 ±0.09

1.87 ±0.24

Fibra

0.53 ±0.16 5.

10 ±1.11

Carbohidratos

4.17 ±1.37

33.17 ±2.73

Fuente: Pushkar S. Bora & Rosalynd V.M.- 2001

Como se puede observar en el grafico tanto la pulpa como la semilla contienen una alta humedad, es decir un alto contenido de agua en su composición, la pulpa a comparación de la semilla contiene más lípidos como ácidos grasos de las cuales predominan los ácidos grasos oleicos, linoléicos, palmítico y estereático. En la semilla se cuenta con una gran cantidad de carbohidratos y fibra, de los cuales se pueden usar de diferentes maneras tal como los cita Hall Ramirez, 2004. El estudio químico del aguacate ha estado dirigido fundamentalmente hacia el fruto, en vista

de

su

valor

alimentario y no está dirigido

primordialmente a la semilla del aguacate.

La pulpa es rica en ácidos

grasos tales como: oleico, linoléico, palmítico, esteárico, cáprico y mirístico, que forman el 80% del contenido graso de fruto. Otros productos presentes en el fruto son el escualeno y un grupo numeroso de hidrocarburos alifáticos saturados y un poliol no saturado, así como otros alcoholes alifáticos y terpénicos.

Respecto a los aminoácidos existentes en la pulpa, se tienen:

el ácido aspártico y el glutámico, acompañados de leucina, valina, y lisina, además de cantidades considerables de GABA. Dentro de las vitaminas que se encuentran en los extractos riboflavina, ácido ascórbico.

están: vitami na

A,

niacina,

tiamina,

Se ha demostrado en el fruto la existencia

del ácido gammaminobutírico en cantidades importantes, así como un contenido considerable de glucósidos. El aceite extraído de la pulpa está

compuesto principalmente de glicéridos, de ácido oléico y un 10% de compuestos insaponificables como esteroles: beta-sitosterol, estigmasterol, camprestrol, delta-5-avenasterol; y ácidos volátiles. El contenido de vitamina D del aceite excede al de la mantequilla o de los huevos.

Por último,

contenido de sales minerales: fósforo y hierro. En la siguiente tabla se muestra la composición de ácidos grasos de Aguacate de pulpa y aceites de semillas:

TABLA II Composición de ácidos grasos de Aguacate de pulpa y aceites de semillas

Fuente: Fuente: Pushkar S. Bora & Rosalynd V.M.- 2001

El colorante se caracteriza por tener un alto contenido de antocianinas el cual le da su color característico al colorante. Las antocianinas tienen color rojo intenso en valores de pH bajos. A medida que el pH y la oxigenación aumentan la coloración pasa a ser más púrpura.

Figura I Estructura general de una antocianina

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Antocianina

La estabilidad es un problema ya que las antocianinas son degradadas en la presencia de metales, ácido ascórbico, azúcar, oxígeno, temperatura y enzimas.

6. PARTE EXPERIMENTAL 6.1

EXTRACCION DE COLORANTE Con base a la experimentación obtenidos mediante el métodos experimental realizados por Ph. D. Docente del Departamento de Ingeniería de Procesos de la Universidad EAFIT cuya investigación titula “Proceso para obtener colorante a partir de la semilla del aguacate” ,en el cual se ensayó con solventes orgánicos como el CCl4,acetona,Éter etílico con los cuales no se obtuvo colorante alguno mientras con alcohol etílico , con agua acidificada con HCl se obtiene una concentración muy baja de colorante. Con base a estos resultados se tuvo probar con otros solvente, tales como el NAOH (hidróxido de Sodio) de los cuales se obtuvo una concentración más alta a comparación de los anteriores experimentos con los otros solventes. El NaOH fue elegido como el solvente para extraer el colorante de la semilla de palta. Se realizó el siguiente diagrama de procesos

Figura 2.-Diagrama de procesos para la extracción de colorante de la semilla de aguacate

Fuente: Elaboración Propia

6.2

PARÁMETROS DE EXTRACCION Para el proceso de extracción se usó, como se dijo antes, el Hidróxido de Sodio (NaOH) como solvente para extraer el colorante de la semilla de aguacate. La relación Sólido-Solvente (Peso de la semilla de AguacateVolumen de Solvente) es de 0.2 kg/Ltr También la relación de NaOH en agua (masa de NaOH –volumen de agua) es de 0.5 g/Ltr De los cuales se concluye que para 0.4kg de semilla se extraerá el solvente con 1 gr de NaOH La temperatura de extracción no debe superar los 75 °C, ya que a esta temperatura se desnaturaliza el colorante y principios activos que posee la semilla. Sighthings. (2004). La semilla primeramente es de un color marrón, el cual al estar expuesto al ambiente, es decir estar sin cascara, esta se oxida dando como resultado un color marrón muy oscuro. Un trabajo expuesto en

Scientific American concluye que esto ocurre por la presencia de una enzima llamada polifenol oxidasa en la semilla que hace que se vaya poniendo rojo, café o casi negro según el tiempo que se exponga. El color que se va a obtener es de un color purpura oscuro, esto se debe al alto contenido de antocianinas en la semilla el cual le da el color característico al colorante

6.3

MATERIALES Y RECTIVOS 1. Vaso de 600 mL 2. Termómetro 3. Varilla 4. Rayador 5. Mortero 6. Cocinilla eléctrica 7. Balanza 8. Embudo 9. Matraz de 500 mL 10. Gasa REACTIVOS 1. 0.25 gr de NaOH 2. Agua

6.4

PROCEDIMIENTO El NaOH usado se caracteriza: Masa molar del NaOH: 40 gr/mol Masa usada de NaOH: 0.25 gr El número de moles de NaOH es: 0.00625 El volumen de agua usado es de 500mL La concentración expresada en molaridad del NaOH es: 0.0125M Se obtuvo el colorante en disolución.

1. Se cogió una semilla de aguacate, y se procedió a rayarlo en un rayador común hasta tener aproximadamente 100 gr.

2. Se cuantificó la masa del rayado, se hizo en una balanza y se precisó que sea 100gr. 3. Se pasó toda la masa a un mortero en el cual se hizo una masa pastosa. 4. Se procedió al pesado de 0.25 gr de NaOH para seguir con los parámetros establecidos anteriormente. 5. La masa de NaOH se vació en un vaso de 500mL y se enraso con agua hasta copar los 500mL establecidos en el vaso, se removió hasta conseguir una disolución liquida. 6. Se procedió a echar toda la masa de la semilla hacia el vaso con la disolución de NaOH. 7. Se procedió a calentar en la cocinilla en el cual se controló la temperatura que no sea más de 75°C, se trabajó a una temperatura de 68 a 69 °C 8. Se calentó un promedio de 30 min, esto para acelerar el proceso de extracción. 9. Luego se dejó reposar en agua fría para luego filtrarlo desde el vaso, por medio de un embudo con ayuda de una gasa, hacia un matraz. 10. Luego llevar la suspensión que se forma a un horno en el cual debe hacerse un secado por 24 horas obteniendo así el colorante en polvo. (Este paso no se realizó por no tener a disposición un horno).

7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS El colorante extraído fue un purpura oscuro, lo cual indica un alto contenido de antocianinas. El interés por los pigmentos antociánicos y su investigación científica se ha incrementado en los últimos años, debido no solamente al color que confieren a los productos que las contienen sino a su probable papel en la reducción de las enfermedades coronarias, cáncer y diabetes; a sus efectos antiinflamatorios y al mejoramiento de la agudeza visual y del comportamiento cognitivo. Por lo tanto, además de su papel funcional como colorantes, las antocianinas son agentes potenciales en la obtención de productos con valor agregado para el consumo humano. Como se pudo observar de tan solo 100 gr de semilla de palta se puede obtener colorante de color bien concentrado.

Si este se llevara a una pequeña industria, se podría obtener muchos ingresos, tan solo extrayendo el colorante sino dándole aún más un valor agregado como por ejemplo las siguientes ideas 

Como tinte: El colorante obtenido a partir de la semilla del aguacate se emplea para teñir fibras textiles de Poliamida y de algodón, como se explicó antes la semilla tiene un alto contenido de taninos los cuales se caracteriza por fijar el color casi de manera permanente el cual ayudaría mucho al teñido porque ya no se tendrá que hacer uso de mordientes.



Como colorante en alimentos Ya hay estudios de aplicación de este colorante pero que son extraídos de forma diferente al del presente trabajo, se han ensayado varios alimentos y bases de alimentos bastante comunes para determinar la estabilidad y el grado de suspensión del colorante, los cuales son: Leche y sus derivados. Se colorea leche con el pigmento y se obtiene una completa estabilidad y una buena suspensión del colorante. En quesos la respuesta es similar, luego de colorear la leche, la suspensión comienza a precipitar en conjunto con el colorante, y el resultado es un queso de color parejo. Es de subrayar que el colorante no afecta el sabor del queso. Así lo expresa EDUARDO TERRAZAS en su investigación “Teñido de alimentos a base de tintes naturales”. Para obtener el colorante apropiado para usar en alimentos se disuelve en etanol el producto obtenido con la solución diluida de KOH, y luego se filtra para obtener un producto en polvo por evaporación del solvente.



Otros usos Colorante para tizas y crayones: El colorante puede agregarse a tizas y a cera para obtener tiza y crayones coloreados, aprovechando las cualidades de este colorante natural (Eck, 1991).

8. CONCLUSIONES A partir de la semilla del Aguacate se puede extraer un colorante, que es una antocianina, con una solución diluida de hidróxido que a su vez es soluble en agua que puede usarse para darle color a fibras naturales usando sus propios mordientes naturales los cuales son taninos. También se puede adicionar a alimentos lácteos y de panadería para modificar su apariencia, una vez purificado por disolución el etanol. Los parámetros del proceso se definieron por estudios anteriores a este en cual aplican métodos

industriales los cuales se adaptó a laboratorio,

teniendo buenos resultados los cuales se pueden demostrar en el colorante obtenido. Un análisis económico preliminar del proceso indica que puede ser empleado en una pequeña industria, y con una inversión relativamente baja ya que la materia prima son “Desechos” de las familias huancaínas, y esto llevaría a tener grandes ingresos.

9. BIBLIOGRAFÍA 1. Sighthings. (2004). EU prepares to ban clothes: Dyes Due To Cancer Risk. 2. FDA. Food and Drugs administration. (2004). Aditivos en alimentos. 3. Castro, O. et al. (1999). “Neutralización del efecto hemorrágico inducido por veneno de Bothrops asper (Serpentes: Viperidae) por extractos de plantas tropicales. 4. Pushkar S. Bora, Narendra Narain*, Rosalynd V.M. Rocha and Marçal Queiroz Paulo, Characterization of the oils from the pulp and seeds of avocado (cultivar: Fuerte) fruits, 2001 5. Hall R., Rocha P., “BOTÁNICA MEDICA, ANALISIS, TOXICOLOGIA,USOS”-2004 6. Eck, G. (1991). Process for producing luminescent dyestuffs from plant materials.

10.

ANEXOS Foto 1.-Semilla de palta rayada en el mortero

Fuente: Elaboración propia Foto 2.-Caletamiento de la disolucion de NaOH con semilla de agauacate

Fuente:

Elaboración propia Fo de

to 3.-Temperatura extracción del colorante en el calentamiento

Fuente: Elaboración propia Foto 4.-Filtrado del colorante para separar solidos

Fuente: Elaboración propia Foto 5.-Colorante extraido de la semilla del aguacate

Fuente: Elaboración propia