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Effect of microfiltration and diafiltration on carotenoid and aromatic compounds of watermelon juice (Citrullus lanatus L.)/EFECTO DE LA MICROFILTRACION Y DIAFILTRACION EN EL CONTENIDO DE CAROTENOIDES Y COMPUESTOS AROMATICOS DEL JUGO DE SANDIA (Citrullus lanatus L.).

INTRODUCCION

La nueva tendencia de la industria de alimentos se orienta al desarrollo de productos sin agregados artificiales, conservando sus compuestos naturales, y enriquecidos con elementos bioactivos que aporten beneficios mas alla de los nutricionales. Esta situacion ha impulsado la busqueda de nuevos metodos de obtencion de ingredientes y aditivos a partir de fuentes naturales, para sustituir aquellos potencialmente toxicos o alergenos (Restrepo-Gallego, 2007).

Tarazona-Diaz y Aguayo (2013b) mencionaron que el jugo de sandia (Citrullus lanatus L.) presenta altos contenidos de licopeno y citrulina, por lo cual es una excelente fuente de compuestos bioactivos. Esta fruta es una fuente importante de carotenoides en la dieta, siendo el licopeno y [beta] caroteno los pigmentos responsables del color de su pulpa (Wen'en et al., 2013).

Por su parte Tlili et al. (2011) reportaron que el contenido de carotenoides en sandia varia entre 53 y 102 mg x [kg.sup.-1]; sin embargo, esta concentracion puede cambiar de acuerdo a la variedad, epoca de cosecha y otros factores climaticos. Anese et al. (2013) indicaron que la popularidad de los carotenoides como componentes bioactivos se debe a que estudios epidemiologicos han concluido que su ingesta esta asociada con un menor riesgo de sufrir enfermedades degenerativas. Particularmente, el licopeno es considerado como un importante antioxidante liposoluble, el cual no puede ser sintetizado por el organismo, por lo que su ingesta depende principalmente del consumo de frutas y vegetales. Este caroteno es un poderoso secuestrante de oxigeno singlete y es comparativamente mas poderoso que la mayoria de los carotenoides plasmaticos, por lo cual se le atribuye propiedades anticancerigenas (Shi et al., 2011). Boon et al. (2010) senalaron que en productos vegetales crudos, aproximadamente 95% del licopeno se encuentra en forma all-trans, formando un complejo proteina-pigmento fotosintetico de la membrana tilacoide. En alimentos procesados normalmente el licopeno se encuentra en su forma isomera cis debido a las transformaciones por efecto de la temperatura, luz, oxigeno, y cuya nueva configuracion favorece la absorcion en el organismo (Van Buggenhout et al., 2010).

La principal ventaja comparativa de la microfiltracion tangencial respecto a otros metodos de procesamiento de jugos de frutas consiste en que las condiciones de trabajo pueden llevarse a cabo a temperatura ambiental. Ha sido senalado por de Oliveira et al. (2012) que la mayoria de los jugos de frutas tropicales se caracterizan por su alto contenido de componentes volatiles, los cuales se pierden durante los procesos termicos reduciendo la calidad sensorial del producto final. Este efecto se observa mayormente en frutas como melon, pina, maracuya y papaya, en los cuales se pueden perder hasta un 90% de los compuestos aromaticos empleando metodos convencionales.

Las tecnologias de procesamiento por membranas pueden ser una alternativa para la separacion de compuestos nutricionales a partir de jugos de frutas. Dizge et al. (2011) aplicaron microfiltracion tangencial en la separacion de suspensiones biologicas ya que no involucra agentes quimicos y se obtienen productos de baja turbidez. Cruz et al. (2011) concluyeron que la microfiltracion con membranas ceramicas y de polimeros del jugo de la palmera acai (Euterpe oleracea Mart.) no afecto significativamente los compuestos bioactivos del jugo.

Por su parte Vaillant et al. (2005) senalaron que la microfiltracion de jugo de melon puede ser una alternativa de concentracion de [beta]-caroteno. Los autores resenaron que pruebas sensoriales preliminares realizadas al jugo clarificado mostraron que el permeado conservo el aroma caracteristico a melon, el cual pudo ser reconocido facilmente, mientras que el material retenido resulto con muy poco aroma y poseia una textura aceitosa, la cual fue atribuida a la alta concentracion de [beta]-caroteno.

En razon de lo expuesto, se planteo evaluar la distribucion de los carotenoides y compuestos aromaticos del jugo de sandia durante un proceso de microfiltracion y diafiltracion del zumo.

MATERIALES Y METODOS

Materia prima y tratamiento enzimatico del jugo. Se emplearon frutos de sandia o patilla adquiridas en el mercado local de Montpellier (Francia) los cuales fueron lavados con agua clorada (200 ppm), cortados y despulpados en forma manual y posterionnente refinados en una despulpadora tipo horizontal auriol, mod. PH3, con malla de 0,5 mm. Posteriormente el jugo fue almacenado a -18[degrees]C por 24 h. Una fraccion del jugo se hidrolizo a 45[degrees]C por 45 min con la mezcla enzimatica comercial Ultrazym AFP-L. La mezcla enzimatica utilizada posee una actividad declarada de 12.500 unid x [mL.sup.-1] de poligalacturonasa obtenida a partir de cepas seleccionadas de Aspergillus niger y Aspergillus aculeatus. El jugo fresco se utilizo como tratamiento control para comparar las caracteristicas fisicas y quimicas y componentes aromaticos durante los tratamientos aplicados.

Procedimiento (microfiltracion y diafiltracion).

El proceso tecnologico aplicado consistio de una etapa de microfiltracion del jugo de sandia hidrolizado. Posteriormente el retenido obtenido fue sometido a un proceso de diafiltracion el cual consistio en alimentar al sistema una corriente de agua con el objetivo de eliminar la fraccion de componentes solubles del retenido (Figura 1).

La microfiltracion se realizo en un equipo piloto, fabricado por (Techniques Industrielles Appliquees,) con cuatro membranas de [alpha][Al.sub.2][O.sub.3], mod. Membralox T1-70 (Pali Exekia,). Se emplearon membranas de 0,8 [micro]m, presion transmembrana de 0,1 MPa a 50[degrees]C, a una velocidad tangencial del flujo de 6,0 m x [s.sup.-1], con 2 L de volumen constante hasta alcanzar un factor de reduccion volumetrica (FRV) teorico de 10 calculado de acuerdo a la siguiente ecuacion.

FRV = ([V.sub.P] + [V.sub.r]/[V.sub.r])

donde:

Vp = volumen de penneado

Vr = volumen de retenido

La diafiltracion se realizo inmediatamente despues de la microfiltracion, agregando agua potable al sistema. El proceso se efectuo a volumen constante hasta obtener tres lecturas comparables de solidos solubles en el permeado de diafiltrado. Las condiciones de temperatura, presion y velocidad de flujo fueron las mismas aplicadas en la microfiltracion y la cantidad de agua empleada para realizar el proceso se expreso en terminos de diavolumen (DV) segun la siguiente ecuacion.

DV = ([D.sub.v])/[V.sub.r]

donde:

Vd = volumen de diafiltrado

Vr = volumen de retenido

Caracterizacion fisicoqu mica. Los solidos solubles totales (SST) se determinaron utilizando un refractometro digital Pocket PAL-3 (ATACO). Los analisis de pH y acidez titulable (expresada como % acido malico) se realizaron siguiendo la normativa AOAC (1990) y la materia seca total (MST) en estufa a vacio a 30 mbar segun la misma normativa. Por otra parte, los solidos insolubles suspendidos (SIS) fueron calculados por diferencia entre la MST y los SST. Todos los analisis fisicoquimicos se realizaron en el jugo fresco y con tratamiento enzimatico, asi como en las corrientes derivadas del proceso con un total de tres repeticiones.

Analisis de carotenoides. La concentracion de carotenoides se determino segun lo propuesto por Dhuique-Mayer et al. (2007) y empleado por De Abreu et al. (2013). Se utilizo un cromatografo liquido Agilent, mod. 1100 equipado con un detector de arreglo de fotodiodos. La separacion se llevo a cabo con una columna C30 (250 x 4,6 mm d.i., 5 [micro]m) YMC (YMC Europe GmbH). La fase movil consistio en [H.sub.2]O como eluyente A, metanol como eluyente B, y MTBE (metil terebutil eter) como eluyente C. El flujo fue fijado en 1 mL x [min.sup.-1], temperatura de la columna en 25[degrees]C y volumen de inyeccion en 20 [micro]L empleando un programa de gradiente. La absorbancia se midio a 470, 450 y 400 nm. Los carotenoides se analizaron cuantitativamente mediante el uso de calibracion externa con licopeno, [beta]-caroteno y cis-licopeno. Las curvas de calibracion se construyeron con cinco niveles de concentracion, cada una por triplicado y los coeficientes de correlacion oscilaron entre 0,994 y 0,998.

Las muestras inyectadas en el equipo de HPLC fueron obtenidas mediante extraccion en solucion alcoholica de etanol:hexano (4:3) para posteriormente separar la fase organica con una solucion de NaCl al 15% y luego ser evaporada en un rotavapor a 45[degrees]C a presion de vacio de 30 mbar. Finalmente el residuo fue recolectado con 500 [micro]L de C[H.sub.2]C[L.sub.2] (cloruro de metileno) y 1000 [micro]L de MTBE/etanol 80:20.

Analisis de compuestos aromaticos. Se utilizo la metodologia aplicada por Meret et al. (2011) para la identificacion de los compuestos aromaticos presentes en las muestras de jugo fresco, con tratamiento enzimatico, permeado, retenido y retenido diafiltrado usando cromatografia de gases-espectrometria de masas (GC-MS).

Luego de 5 min de descongelacion, se colocaron 2 mL de cada muestra en un tubo vial de vidrio de 10 mL y se agregaron 300 [micro]L de 2-octenal como estandar interno. Los compuestos volatiles libres fueron capturados por microextraccion en fase solida del espacio de cabeza (SPME), con una fibra de polidimetilsiloxano (PDMS) a 60[degrees]C durante 45 min bajo agitacion. El analisis por GC-MS se realizo en un cromatografo de gases (Agilent 6890) acoplado a un detector de masas (Agilent Mass Spectrometer (5973 N) J & W Scientific) y la elucion fue separada en columna capilar polar DB-Wax (30 m x 0,25 mm d.i. x 0,25 [micro]m). Se utilizo gas hidrogeno como portador a un flujo de 1.2 mL x [min.sup.-1]. El espectrometro de masa fue operado a 70 eV con un rango de 40 a 300 Dalton. La identificacion se realizo comparando los indices de retencion (IR) determinados por la inyeccion de una mezcla de la serie C8-C20 de n-alcanos con los espectros de la base de datos del National Institute of Standards and Technology NIST 11 (Nist/Epa/Nih Mass Spectral Library) y verificados en los registros disponibles en internet de las bases de datos Volatile Compounds in Food (VCF) (Triskelion B.V., Zeist, Paises Bajos), Flavornet (catalogada por Terry Aeree y Heinrich Arn, Cornell University, NY, USA) y The Pherobase: Database of Pheromones and Semiochemicals (recopilado por El-Sayed AM, USA). Los compuestos volatiles se expresaron como la concentracion equivalente a 2-octenal y el porcentaje de retencion relativo para cada corriente del proceso:

% Retencion = A/[A.sub.j] x 100

donde:

A = Area del pico del compuesto en el jugo

Aj = Area del pico del compuesto en la muestra obtenido por cromatografia gaseosa

Analisis estad stico. Los resultados de los analisis fisicos y quimicos se expresaron como los promedios y su desviacion estandar con coeficientes de variacion menores a 10%. Las diferencias estadisticas se realizaron a traves de una prueba t de student.

RESULTADOS Y DISCUSION

Caracterizacion del jugo de sand a. Los resultados de los analisis fisicoquimicos del jugo fresco y el hidrolizado se muestran en Cuadro 1, en el que se observa que no hubo diferencias significativas (P [less than or equal to] 0,05) entre ambos tipos de jugo. Los solidos solubles totales del jugo fresco fueron de 102 [+ or -] 3 g x [kg.sup.-1], promedio inferior a los valores tabulados por Perkins-Veazie y Collins (2004) de 12.2 y 11,9% para los cultivares Summer Flavor 800 y Sugar Shack, respectivamente. Por su parte, Quek et al. (2007) reportaron 12,1[degrees]Bx para el cv.

La acidez titulable del jugo fresco y el hidrolizado no mostraron diferencias significativas (P>0,05) y fluctuaron entre 0,065 y 0,086%. Estos valores coincidieron con los resultados publicados por Sharma et al. (2008) quienes tabularon porcentajes entre 0,06 y 0,09%. Por otra parte, los bajos niveles de acidez titulable y pH superiores a 4,5 detectados en las muestras analizadas, sugieren que el zumo obtenido es susceptible a la degradacion microbiana. Tarazona-Diaz y Aguayo (2013a) mencionaron que la sandia es susceptible al crecimiento de patogenos debido a su baja acidez (pH 5,2 a 6,7) y alta actividad de agua (0,97 hasta 0,99).

A pesar de realizar una maceracion enzimatica no hubo diferencia significativa (P>0,05) entre el contenido de materia seca del jugo fresco y el hidrolizado. Este resultado indico que el complejo enzimatico aplicado no tuvo efecto sobre los solidos suspendidos en la matriz liquida bajo condiciones del ensayo. El contenido de materia seca esta relacionado con la capacidad que tiene un jugo de colmatar la membrana durante la microfiltracion. Dahdouh et al. (2015) concluyeron que este es un buen indicador de prediccion de filtrabilidad en procesos de separacion por membranas, por lo que es de esperar que el jugo de sandia posea un mejor desempeno que otras frutas ya que se encontraron valores de 105 [+ or -] 0,3 g x [kg.sup.-1] de materia seca, en comparacion con el mango el cual posee valores proximos al 220 g x [kg.sup.-1] segun Padda et al. (2011).

El contenido de licopeno y [beta]-caroteno en el jugo fresco y el jugo con tratamiento enzimatico no presentaron diferencias significativas (P>0,05). Los valores obtenidos para licopeno fueron mayores al encontrado por Gomes et al. (2013) de 44,38 mg x [kg.sup.-1] en sandias de la variedad Crimson Sweet. Zhao et al. (2013) hacen mencion a sandias con concentraciones de 120 mg x [kg.sup.-1] y senalaron que los frutos triploides poseen mayor cantidad de licopeno que cultivares diploides. La acumulacion de licopeno en sandia muestra una curva tipo S donde el contenido de licopeno en frutos jovenes es baja y por lo general su acumulacion es lenta, para luego incrementarse rapidamente durante la madurez fisiologica del fruto y luego disminuir durante la maduracion (Wang et al., 2011). Segun Tarazona-Diaz et al. (2011) los compuestos funcionales en frutas y otros vegetales pueden ser influenciados por varios factores, tales como el cultivar, condiciones climaticas, practicas culturales y madurez.

Los resultados del analisis de carotenoides indicaron que no hubo un incremento notable en la cantidad de isomeros cis-licopeno en el jugo con tratamiento enzimatico luego de las operaciones aplicadas. Los isomeros detectados representaron solo el 3% del total de licopeno presente en el jugo tratado enzimaticamente.

La mayor parte del licopeno presente en los frutos se encuentra en su forma trans unido a la matriz solida, lo cual impide su liberacion completa y disminuye la biodisponibilidad. La isomerizacion a la forma cis es deseable para mejorar su biodisponibilidad (Cruz-Bojorquez et al., 2013). La formacion de estos compuestos se debe principalmente a la accion combinada de factores como oxigeno, luz y temperatura las cuales son variables que influyen en la estabilidad quimica de los carotenoides tal como lo senalan Demiray et al. (2013). La forma isomerica de los carotenoides influye en su bioactividad y biodisponibilidad y se debate si los isomeros cis pueden ser preferencialmente absorbidos por el cuerpo o el trans-licopeno es convertido a cis una vez consumido (Boon et al., 2010). Por otra parte, la forma cis se encuentra en altas proporciones en productos elaborados y es mas susceptible a procesos de degradacion por factores externos por lo que es conveniente conservar la molecula en su forma nativa.

Microfiltracion. El comportamiento del flujo de permeado durante el ensayo de clarificacion de jugo de sandia hidrolizado se presenta en la Figura 2. La curva obtenida mostro un comportamiento tipico de un proceso de microfiltracion de jugos de frutas en la cual se observan tres etapas claramente definidas. Una primera etapa comprende desde un FRV desde 1 hasta 3,5 donde el flujo de permeado disminuyo de forma significativa producto de la rapida formacion de la capa de solidos sobre la membrana la cual produjo el descenso del flujo hasta un caudal volumetrico de 150 L x [h.sup.-1] x [m.sup.2]. A partir de este valor el flujo de permeado posee caracteristicas seudoestables y ocurrio una lenta disminucion del flujo de permeado hasta alcanzar 120 L x [h.sup.-1] x [m.sup.-2] a un FRV = 7. Finalmente el caudal volumetrico se estabilizo a 114 L x [h.sup.-1] [m.sup.-2] luego de 4,45 h de proceso a un FRV = 10.

Las condiciones aplicadas resultaron en un flujo de permeado muy superior a los obtenidos en los ensayos descritos por Gomes et al. (2013) quienes evaluaron el efecto de la microfiltracion sobre el contenido de licopeno en jugo de sandia fresco empleando membranas de 0,1 [micro]m. Los autores informan un flujo maximo de permeado de 92,4 L x [h.sup.-1] x [m.sup.2] a un FRV de 6 empleando una presion transmembrana de 0,3 MPa a 30[degrees]C y una velocidad tangencial de 6,4 L x [h.sup.-1] x [m.sup.2]. Por su parte Rai et al. (2010) evaluaron la disminucion del flujo de permeado durante la microfiltracion de zumo de sandia prefiltrado con malla de nylon, empleando membranas de acetato de celulosa de 0,2 [micro]m a 0,276 MPa de presion transmembrana a temperatura ambiental. El flujo maximo de permeado obtenido fue de 15 L x [h.sup.-1] x [m.sup.2] luego de 30 min.

La principal causa de la disminucion del flujo de penneado es la formacion temprana de la capa de ensuciamiento en la superficie de la membrana y con ello el incremento de la resistencia al flujo. Es de esperar que a medida que se aplica una presion mayor, mas solutos se depositen sobre la superficie de la membrana y con ello aumente la capa de ensuciamiento (Chhaya et al., 2008). A pesar de que no hubo una disminucion apreciable de la MST en el jugo hidrolizado, se obtuvieron altos flujos de permeado a un FRV de 10 luego de 4,45 h de proceso.

Caracter sticas fisicoqu micas de las corrientes de proceso. La Figura 3 muestra las caracteristicas fisicas y quimicas de las corrientes derivadas de los ensayos realizados. Como se puede observar en la etapa de microfiltracion, la corriente de permeado no mostro diferencias apreciables en SST, acidez y pH respecto al jugo hidrolizado de alimentacion. Esta caracteristica demostro que los componentes hidrosolubles del jugo se mantuvieron en las mismas proporciones en las corrientes resultantes luego del proceso. Del mismo modo, Garcia-Rujano et al. (2014) no encontraron diferencias en SST, acidez y pH entre el jugo hidrolizado y el permeado durante la microfiltracion de jugo de mango empleando una membrana de 0,22 [micro]m.

La concentracion de trans-licopeno (657 [+ or -] 40 mg x [kg.sup.-1]) y ([beta]-caroteno (50 [+ or -] 1,2 mg x [kg.sup.-1]) en el retenido final fue proporcional al FRV calculado, lo que indico que bajo las condiciones estudiadas no existieron perdidas significativas de carotenos durante el proceso. Este resultado indico que efectivamente los carotenoides fueron retenidos totalmente por la membrana ya que estan asociados a la fraccion solida del jugo. Para de Abreu et al. (2013) los pretratamientos aplicados a la materia prima y la temperatura de procesamiento son las variables de mayor influencia sobre la concentracion de carotenoides en procesos de microfiltracion.

En el permeado obtenido no se observaron trazas de carotenoides a pesar de haberse empleado una membrana de 0,8 [micro]m muy superior a las empleadas por Gomes et al. (2013), Rai et al. (2010) y Chhaya et al. (2008), resultando un producto claro, indicando que se retuvieron solo los compuestos en suspension, donde el licopeno fue el componente de mayor interes para el estudio. La MST del retenido se incremento producto del aumento de los SIS atrapados por la membrana, los cuales fueron diez veces mayor (10,8 g x [kg.sup.-1]) que los del jugo de alimentacion, equivalente a la proporcion de licopeno retenido en el sistema. Estos resultados son de particular importancia debido a que se evidencia que es posible obtener un extracto concentrado en licopeno y [beta]-caroteno a partir de una materia prima cuyo contenido inicial de carotenoides no era significativo. Efectuar una concentracion de los carotenoides a partir de materias primas vegetales, sin afectar de forma importante la estructura nativa de los mismos, permitiria la apertura de una amplia gama de aplicaciones en cuanto a la obtencion de colorantes naturales, desarrollo de alimentos potencialmente funcionales y diversificacion o revalorizacion de frutos locales poco comercializados.

Respecto al proceso de diafiltracion, el aporte mas destacado de esta etapa lo constituyo el aumento de la pureza del retenido (relacion contenido de licopeno por MST) debido a la disminucion de los SST. Como era de esperarse, hubo una disminucion de la MST en el retenido diafiltrado, ya que los SST descendieron hasta 11,1 g [kg.sup.-1] los cuales fueron disueltos por el agua anadida y retirados via el permeado junto a los acidos organicos. Este efecto se puede corroborar al observar el aumento del valor de pH y el descenso de la acidez titulable en el retenido diafiltrado. Por otra parte, los SIS no mostraron variacion luego del proceso.

La diafiltracion no tuvo efecto considerable en la formacion de isomeros cis, los cuales representaron [approximately equal to] 3% de la totalidad del licopeno, lo que indico que esta etapa no afecto de forma importante la estructura nativa de la molecula. El caudal de permeado durante la diafiltracion estuvo en un intervalo de 75 a 80 L x [h.sup.-1] [m.sup.-2] por lo tanto, no hubo acumulacion adicional de solidos sobre la membrana. Paulen et al. (2013) indicaron que los procesos de diafiltracion son eficientes para la eliminacion de impurezas y la purificacion de compuestos. Sin embargo, es necesario tener en cuenta los parametros del proceso para que esta etapa se lleve a cabo en menos tiempo y con menos impacto economico. La cantidad de agua que se empleo para remover el 88% de los SST fue de 1,3 veces el volumen de retenido procesado (DV = 1,3).

La etapa de microfiltracion del retenido resulta muy prometedora en cuanto a la obtencion de productos con una alta concentracion de licopeno y bajo contenido de azucares, y su aplicacion como colorante natural o componente en formulaciones de bajo aporte de calorias. Distribucion de los compuestos aromaticos. Se identificaron un total de 12 compuestos aromaticos en las muestras de jugo de sandia fresco, fundamentalmente aldehidos, los cuales fueron corroborados mediante la comparacion de los indices de retencion calculados ([IR.sup.a]) con los indices de referencia estandar ([IR.sup.b]). El perfil obtenido coincidio con el informado por Beaulieu y Lea (2006) quienes identificaron aldehidos, alcoholes, cotonas y un forano (2-pentil forano); el 3-buten-2-ona, 4-(2,6,6-trimetil-1 -ciclohexen-1-il) o ([beta]-ionona no coincidio, pero ha sido documentado para sandia (Lewinsohn et al., 2005). Segun las bases consultadas los compuestos volatiles identificados estan asociados a los aromas de melon, pepino, haba verde, nuez. De acuerdo a Lewinsohn et al. (2005) los aromas de las frutas y otros vegetales son determinados por combinaciones unicas de compuestos volatiles. En ocasiones algunas frutas comparten caracteristicas de aroma, sin embargo, cada una tiene un aroma caracteristico que es una funcion de las proporciones de componentes volatiles claves. En la muestra de jugo fresco analizada se corroboro la presencia de los compuestos: hexanal, nonanal, 2-nonenal y 1-nonanol los cuales han sido identificados como componentes del aroma de la sandia (Beaulieu y Lea, 2006).

En la Figura 5 se muestran los valores promedios y desviacion estandar de las concentracion de los compuestos aromaticos en el jugo fresco y el jugo hidrolizado. Algunos compuestos identificados mostraron valores similares luego del tratamiento enzimatico a 45[degrees]C por 45 min. Descenso apreciable se observo en el nonanal, 1-nonanol, cis-6-nonenal y cis-3-nonen-1-ol. La temperatura de hidrolisis y la incorporacion de oxigeno durante la etapa de macerado pudieran ser las principales causas de esta modificacion; sin embargo, el grado de afectacion dependeria del grupo funcional del compuesto.

En el proceso de separacion de la fraccion de licopeno del zumo de sandia por microfiltracion, algunos de los compuestos aromaticos tambien fueron retenidos por la membrana junto a los carotenos; sin embargo, solo 8 de los 12 compuestos identificados en el jugo fresco se detectaron en las fracciones de permeado y retenido (Fig. 6). Este aspecto hace suponer que durante la microfiltracion se volatilizan algunos componentes aromaticos del jugo, o sufren modificaciones en su estructura, ya que surgieron dos compuestos (2-octano, 2,6-dimetil y 1-pentanol, 5-(metilciclopropil) los cuales no fueron identificados en el jugo fresco y el jugo hidrolizado. En funcion a esto se pudo inferir que los compuestos aromaticos pudieran tener diferente grado de asociacion con la fraccion solida del jugo, concentrandose en el retenido junto a los SIS o sufren modificaciones por las condiciones del proceso.

El porcentaje de retencion de los principales compuestos volatiles responsables del aroma a sandia fue diferente para cada corriente del proceso lo que demuestra que la membrana posee variabilidad su capacidad de fraccionamiento (Cuadro 2). Los porcentajes de retencion del 1-nonanol; ra-3-nonen-1-ol y el 5-hepten-2-ona, 6-metil-1 fueron superiores al 100% en el retenido y el retenido diafiltrado. Esta caracteristica indica que la membrana posee mayor grado de separacion para estos compuestos, aunque un porcentaje de retencion superior al 100% demuestra que existe un incremento en la concentracion inicial del compuesto, posiblemente a la descomposicion de otros, a causa de las condiciones del ensayo.

Publicaciones de Aguilo-Aguayo et al. (2010) y Liu et al. (2012) explican que el 5-hepten-2-ona, 6-metil-1 y el 5,9-undecadien-2-ona, 6,10-dimetil (geranil acetona) son los principales responsables del caracteristico aroma a sandia. Por su parte Kobori et al. (2014) exponen que las altas temperaturas de procesamiento pueden inducir la hidrolisis termica de los glucosidos de la sandia produciendo 5-hepten-2-ona, 6-metil-1. En forma similar, Lewinsohn et al. (2005) indicaron que el 5,9-undecadien-2-ona, 6,10-dimetil puede proceder de la degradacion de carotenoides.

Se puede aseverar que estos compuestos son producto de la degradacion de otros que son detectados al final de la diafiltracion. Bajo las condiciones ensayadas existieron cambios en la composicion aromatica del jugo que no obedecen a un patron normal de distribucion, ya que los porcentajes de retencion varian incluso en compuestos del mismo grupo funcional. Esto pudiera ser atribuido a los cambios de estructura de los compuestos aromaticos analizados, debido a las condiciones de temperatura y presencia de oxigeno, en que se realizo el ensayo.

CONCLUSIONES

El proceso de microfiltracion produjo un retenido con una concentracion de trans-licopeno 10 veces superior al jugo de alimentacion sin afectar de forma importante la isomerizacion de la estructura nativa del carotenoide. La fraccion de permeado no mostro trazas de licopeno, conservo los solidos solubles totales y acidez titulable del jugo fresco, pero su composicion de compuestos aromaticos fue diferente. La etapa de diafiltracion redujo los componentes solubles del retenido y produjo compuestos derivados de la degradacion termica. El uso de jugo hidrolizado en la etapa de microfiltracion pennitio obtener un alto flujo de permeado, aunque la composicion de compuestos aromaticos del jugo se modifica en este proceso.

LITERATURA CITADA

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Luis Chaparro (1), Soraya Castillo (1), Fabrice Vaillant (2), Adrien Servent (2) y Manuel Domier (2)

Recibido: Agosto 30, 2016

Aceptado: Mayo 29, 2017

(1) Dpto. de Procesos Agroindustriales, Programa de Ingenieria Agroindustrial. Decanato de Agronomia, Universidad Centroccidental "Lisandro Alvarado". Apdo. 400. Barquisimeto, Venezuela, e-mail: luischaparro@ucla.edu.ve

(2) Centre de cooperation Internationale en Recherche Agronomique pour le Developpement (CIRAD), Montpellier Cedex 5, France.

Caption: Figura 1.--Diagrama de flujo empleado para el procesamiento de jugo de sandia

Caption: Figura 2. Flujo de permeado y FRV durante la clarificacion de jugo de sandia con tratamiento enzimatico. [empty set] = 0,8 [micro]m; T = 50[degrees]C; AP = 0,1 MPa; V = 6,0 m x [s.sup.-1]

Caption: Figura 3. Caracteristicas fisicas y quimicas de las corrientes derivadas del proceso. SST: solidos solubles totales, MST: materia seca total, SIS: solidos insolubles suspendidos, ND: no determinado, FRV: factor de reduccion volumetrica, DV: diavolumen

Caption: Figura 5. Perfil de compuestos aromaticos en el jugo de sandia fresco e hidrolizado (Ultrazym AFP-L a 45[degrees]C por 45 min). Promedio [+ or -] SD para tres determinaciones con CV menor de 10%.

Caption: Figura 6. Perfil de compuestos aromaticos detectados en el permeado y el retenido. Promedio [+ or -] SD para tres determinaciones con CV menor de 10%.
Cuadro 1. Caracterizacion fisicoquimica de muestras de jugo
de sandia fresco e hidrolizado

Caracteristicas                       Jugo fresco      Jugo
                                                    hidrolizado

Solidos solubles totales                 102 a         104 a
  (g  x [kg.sup.-1])
pH                                       5,1 a         5,4 a
Acidez titulable (g acido               0,065 a       0,086 a
  malico x 100[g.sup.1])
Materia seca total (100[g.sup.1]))      103 a         105 a
Carotenoides (100[g.sup.1]))
  Licopeno                               61 a          64 a
  cis-licopeno                           1,8 a          2 a
  [beta]-caroteno                         7a            7a

Promedios con letras iguales en una misma fila indica que no
hubo diferencias significativas segun la prueba de Duncan (P
>0,05).

Cuadro 2. Porcentaje de retencion de los principales
compuestos responsables del aroma de sandia en las
corrientes del proceso.

Compuesto                                   Retencion de
                                             compuestos
                                           aromaticos en
                                           cada corriente
                                                (%)

                                              Retenido
                                                del
                                           microfiltrado

1    Nonanal                                     78
2    ra-6-Nonenal                                71
3    2-Nonenal                                   76
4    1-Nonanol                                  120
5    cis-3-Nonen-1-ol                           109
6    2,6-Nonadienal                              85
7    5-Hepten-2-ona, 6-metil-1                   ND
8    5,9-Undecadien-2-ona, 6,10-dimetil          ND
9    2- Octano, 2,6- dimetil                     45
10   2- Octenal                                  44
11   (6)- Nonen-l-ol                             32
12   1-Pentanol, 5-(metilciclopropil)            67

                                                Retencion de
                                                 compuestos
                                               aromaticos en
                                               cada corriente
                                                     (%)

Compuesto                                   Retenido     Permeado o
                                           diafiltrado    filtrado

1    Nonanal                                   59            45
2    ra-6-Nonenal                              25            23
3    2-Nonenal                                 44            16
4    1-Nonanol                                 140           23
5    cis-3-Nonen-1-ol                          124          86,9
6    2,6-Nonadienal                           47,5           157
7    5-Hepten-2-ona, 6-metil-1                 305           ND
8    5,9-Undecadien-2-ona, 6,10-dimetil       97,9           ND
9    2- Octano, 2,6- dimetil                   60            24
10   2- Octenal                                24            56
11   (6)- Nonen-l-ol                           45            76
12   1-Pentanol, 5-(metilciclopropil)          32            87

ND: No detectado
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Article Details
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Author:Chaparro, Luis; Castillo, Soraya; Vaillant, Fabrice; Servent, Adrien; Dornier, Manuel
Publication:BIOAGRO
Article Type:Ensayo
Date:Dec 1, 2017
Words:6069
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