Extracción de pigmentos carotenoides en jitomate (Lycopersicon esculentum Mill.) y su aplicación en sistemas alimentarios modelo - Galicia Cabrera, Rosa María (Universidad Autónoma Metropolitana, 2009)
Los objetivos de esta tesis fueron: a) estudiar los cambios en las propiedades fisicoquímicas del jitomate cv Saladette en estado de madurez rojo sometido a escaldado; b) extraer el licopeno del fruto y c) evaluar la estabilidad del pigmento en hexano y en aceite de canola bajo diferentes factores (con y sin adición de antioxidantes, almacenamiento en oscuridad a 4, 20 y 60°C y en luz fluorescente a 20°C durante 30 días), con el propósito de formular una emulsión de licopeno (aceiteen-agua) que pueda incorporarse como ingrediente a un sistema alimentario funcional. Las emulsiones se prepararon con suero de leche y goma arábiga como emulsificantes. El escaldado tuvo efecto significativo (p ≤ 0.05) en el pH, concentración de ácido ascórbico y tono de los frutos, siendo los valores medios para muestras escaldadas: pH de 4.29 ± 0.01; ácido ascórbico de 30.92 ± 0.34 mg/100g y un valor de tono de 0.651 ± 0.01. Para muestras no escaldadas los valores medios fueron: pH de 4.24 ± 0.02; ácido ascórbico de 36.78 ± 0.29 mg/100g y el tono fue de 0.569 ± 0.04. La concentración de licopeno en jitomates sin escaldar fue de 79.20 ± 1.94 µg/g mientras que para los frutos escaldados fue de 75.25 µg/g ± 2.09, no se presentó diferencia significativa (p ≤ 0.05). Cuando las muestras se almacenaron a 20°C durante 30 días, la mayor retención del licopeno fue en oscuridad en muestras escaldadas con una media de 81%, mientras que la mayor degradación fue en las muestras extraídas de jitomates no escaldados en condiciones de luz (4 186 lux) con una media de 59.43%. La degradación del licopeno en hexano durante los 30 días de almacenamiento siguió un modelo cinético de primer orden: C = Co ∙ exp (- k∙t) Donde: Co es la concentración inicial del licopeno C es la concentración del licopeno al tiempo t k es la constante de velocidad de reacción Con base a estos criterios, se realizó estadísticamente el ajuste al modelo exponencial del porcentaje de licopeno retenido a través del tiempo para los experimentos de licopeno en hexano en las diferentes condiciones de almacenamiento. La menor constante de velocidad de degradación del licopeno fue en las muestras del carotenoide extraído de jitomates escaldados en oscuridad a 20°C (0.018 d -1 ) y el 50% de retención de licopeno fue a los 38 días. En condiciones de oscuridad y luz a 20°C, la mayor degradación del pigmento en hexano fue en las muestras sin antioxidantes y luz siendo la media de 55.02%, y su constante de velocidad de degradación de 0.62 d -1 y el 50% de retención de licopeno fue a los 11 días. Cuando el pigmento en hexano con antioxidantes se almacenó a 4, 20 y 60°C en oscuridad, la mayor retención de licopeno fue a 4 °C con un valor medio de 85.58%. En condiciones de luz y 20 °C la degradación del pigmento fue mayor (66.92%) que en oscuridad y 60 °C (68.68%). En condiciones de oscuridad, al incrementar la temperatura la degradación del licopeno fue mayor. La constante de degradación del licopeno a 4°C fue de 0.014 d -1 y la vida media del licopeno fue de 48 días. La constante de velocidad de degradación del licopeno se incrementó al elevar la temperatura. El licopeno en aceite de canola en condiciones de luz presentó la mayor degradación con una media de 43.57%, una constante de velocidad de degradación de 0.435 d -1 y una vida media del licopeno de 1.59 días. Cuando el pigmento en aceite de canola con antioxidantes se almacenó a 4, 20 y 60°C en oscuridad, la mayor retención del pigmento fue a 4°C, con una constante de velocidad de degradación de 0.197 d -1 y una vida media de 3.5 días mientras, la mayor degradación fue a 60°C, siendo la media de 38.75%, la constante de velocidad de degradación de 0.530 d -1 y una vida media del licopeno de 1.3 días. Con respecto al efecto antioxidante del licopeno se evaluó por la formación de hidroperóxidos. En condiciones de oscuridad y luz a 20°C y adición de antioxidantes, el mayor valor de peróxido fue en luz con una media de 12 mEq/kg. Mientras que en oscuridad y temperaturas de 4, 20 y 60°C, el mayor valor de peróxido fue a 60°C con una media de 55.91 mEq/kg. Al incrementar la temperatura aún en condiciones de oscuridad se incrementó la oxidación lipídica y a 60°C el carotenoide disminuyó su efecto antioxidante. Finalmente, en las emulsiones de licopeno almacenadas en oscuridad, αtocoferol como antioxidante y 4°C durante 20 días, la retención de licopeno fue mayor en la emulsión con suero de leche como emulsificante y pigmento extraído de jitomates escaldados, siendo la media de 83.74%, mientras que en las emulsiones con goma arábiga fue de 79.10%. Las constantes de velocidad de degradación del pigmento fueron de 0.019 d -1 y 0.021 d -1 , respectivamente; y la vida media del licopeno fue de 36.68 y 33.19 días, respectivamente. Con respecto al tamaño de partícula no se presentaron cambios en ambos tipos de emulsiones por lo que no se presentó la coalescencia o agregación bajo las condiciones del estudio. ; The objectives of this thesis were: a) to study the changes in physicochemical properties of fully ripened –red– tomato cv Saladette; b) to extract lycopene from this material; and, c) to study the stability of this pigment in hexane and in canola oil, under various conditions (with/without antioxidants addition; stored in the dark at 4, 20 and 60oC for 30 days; stored under fluorescent light at 20oC for 30 days). Oil-in-water lycopene emulsions (whey and with arabic gum) were formulated, in order to study the possible pigment addition of add the pigment to food systems, for functional foods formulations. Scalding had a significant effect (p<0.05) on pH, ascorbic acid concentration and hue; mean values for scalded samples were: pH 4.29+0.01; ascorbic acid concentration 30.92+0.34 mg/100 g; hue 0.651+0.01. For non-scalded samples, mean values were: pH 4.24+0.02, ascorbic acid concentration 36.78+0.29 mg/100 g; hue 0.569+0.04. Lycopene concentration in non-scalded samples was 79.20+1.94 g/g, whereas scalded fruits contain 75.25+2.09 ųg lycopene/g. When stored at 20oC for 30 days in the dark, the extracted pigment retains 81% of the initial lycopene concentration; conversely, the highest lycopene degradation was observed in samples extracted from non-scalded fruits stored under light (4186 lux), final concentration was 59% of the original lycopene content. Lycopene in hexane degradation, stored for 30 days, followed a first-order kinetic model, as follows: C = Co exp (-kt) Where: Co – initial lycopene concentration C – lycopene concentration at t k – reaction rate constant An exponential model was adjusted following these criteria to express percentage of retained lycopene in hexane throughout time under the various storage conditions. The minimum lycopene degradation rate was observed for carotenoid extracted from scalded tomatoes, stored in the dark at 20oC (0.018d -1 ); 50% lycopene retention occurred at day 38. The most severe pigment-in-hexane degradation occurred in samples stored under light at 20oC where no antioxidant was added; in this case, the degradation rate constant was 0.62 d -1 ; 50% lycopene retention was observed at day 11. In antioxidant-added pigment samples stored in the dark, the highest retention occurred when at 4oC (mean value=85.58%). Pigment degradation was higher for samples stored under light, at 20oC (66.92%) as compared to those stored in the dark at 60oC (68.68%). Lycopene degradation increased with temperature in samples stored in the dark. The lycopene degradation constant at 4oC was 0.014 d -1 , 48 days mean life. Lycopene degradation constant also increased with temperature. onstant = 0.530 d -1 , mean life=1.3 days. Lycopene antioxidant effect was studied by hydroperoxides formation. The highest peroxide value in antioxidant-added samples stored at 20oC was observed in samples stored under light (mean value = 12 mEq/kg). The highest peroxide value in samples stored in the dark occurred at 60oC (mean value= 55.91 mEq/kg). Lipid oxidation increased with temperature, even in samples stored in the dark; at high temperatures, the carotenoid antioxidant effect considerably decreased. Finally, lycopene retention was higher in emulsions added with -tocopherol as antioxidant stored in the dark at 4oC for 20 days, as compared to lycopene whey emulsions, extracting the pigment from scalded tomatoes (83.74% mean value); lycopene degradation in arabic gum emulsions presented 79.10% retention (mean value). The pigment degradation rate constant for whey and arabic gum emulsions was 0.019 d -1 and 0.021 d -1 , respectively. There were no changes in average particle size in both emulsions; therefore coalescence or aggregation was not observed.