Caracterización del Aceite Obtenido de Almendras de Diferentes

Caracterización del Aceite Obtenido de Almendras de Diferentes Variedades de Mango
y su Aplicación como Sustituto de Manteca de Cacao en Rellenos y Coberturas de
Chocolate.
1
Pascual-Bustamante, S.; 1Vilchis-Martínez, G.; 2Álvarez-Toledano, C.; 1Trejo-Márquez, M. A.
1
Universidad Nacional Autónoma de México, Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán,
Laboratorio de Postcosecha de Productos Vegetales, Centro de Asimilación Tecnológica.
Jiménez Cantú s/n, San Juan Atlamica, C. P. 54700, Cuautitlán Izcalli, Edo. de México,
México. e-mail: andreatrejo@correo.unam.mx. 2 Instituto de Química, Ciudad Universitaria,
UNAM, circuito interior, Coyoacán, c.p. 04510, México, D.F.
RESUMEN.
El presente trabajo tiene como objetivo realizar una caracterización física, química y
fisicoquímica del aceite obtenido de la almendra de diferentes variedades de mango para su
aplicación como sustituto de manteca de cacao en la elaboración de rellenos y coberturas
de chocolate. Se realizó una caracterización química de la harina de semilla de mango y se
observó un alto contenido de almidón, fenoles y grasa. La grasa fue de aproximadamente del
7 al 20%, por lo que se procedió a su extracción por el método de sonicación obteniéndose
rendimientos del 7 al 40% para la estearina y del 4 a 10% para la oleína de las diferentes
variedades. Las fracciones obtenidas presentaron índices de saponificación y yodo de 188200 mg KOH/g grasa
y 32-41% yodo absorbido respectivamente. Los ácidos grasos
presentes en las dos fracciones de las diferentes variedades fueron: Palmítico, esteárico,
oleico, linoleico, linolénico y araquídico en diferentes concentraciones. Se seleccionaron
como sustitutos para la elaboración de coberturas y rellenos de chocolate a los aceites y las
grasas que presentaron similitud a la manteca de cacao. Se evaluaron las características
físicas, químicas, sensoriales y microbiológicas de los productos, encontrándose que el uso
de sustitutos provenientes de la grasa de la semilla de mango resultó ser una buena opción
para la elaboración de estos productos.
Palabras Clave: Subproductos, aceites, ácidos grasos, harina, semilla, mango.
INTRODUCCIÓN
El mango se ha utilizado tradicionalmente para producir néctares, jugos, conservas,
mermeladas, jaleas, purés, encurtidos, bebidas, láminas de frutas, etcétera; procesos en los
cuales el bagazo, el hueso y la piel (40 –50%) son desperdicio. Actualmente se están
estudiando alternativas para el uso del bagazo, hueso y la piel, ya que tiene varios
constituyentes de interés como su alto contenido de aceite, minerales, fibra, vitaminas,
carbohidratos y proteínas (Jonson et al., 1991). La piel puede ser utilizada para la extracción
de pectinas, enzimas, mientras que la almendra del hueso puede ser utilizada para la
extracción de aceites los cuales pueden ser empleados en confitería, y/o en la elaboración
de cosméticos (Álvarez, 2004).
En el año 2000 la Comunidad Europea promulgó la ley de pureza de chocolate que permite a
la Industria Chocolatera la adición a sus productos de hasta un 5% de otro tipo de grasa
además de la proveniente de cacao (CE, 2000). En el 2002 en México se abre la posibilidad
a la Industria de Alimentos el uso de aceites y grasas vegetales, de acuerdo a lo establecido
por la NOM-186-SSA1/SCFI-2002 de “Cacao, productos y derivados” siendo similar a la ley
europea. Por tal motivo, el objetivo del presente trabajo es realizar una caracterización física,
química y fisicoquímica del aceite obtenido de la almendra de diferentes variedades de
mango comercializados en México para su aplicación como sustituto de manteca de cacao
en la
elaboración de rellenos y coberturas de chocolate
utilizados en la industria de
alimentos.
MATERIALES Y METODOS
Obtención de las semillas de mango. Los mangos se adquirieron en la Central de Abastos
del Distrito Federal de las siguientes variedades: ‘Ataulfo’, ‘Manila’, ‘Kent’, ‘Keitt’ y ‘Haden’.
Los frutos se pelaron, despulparon, y las semillas se limpiaron manualmente e
inmediatamente se eliminó el endocarpio duro y fibroso y con ayuda de un cuchillo se realizó
la extracción de la almendra que se encuentra en el interior. Las almendras se colocaron en
una solución de ácido cítrico al 1% para evitar su oxidación.
Secado de las almendras del hueso de mango. Se colocaron en una estufa a 50±1°C por
24 horas hasta llegar a una humedad final de entre 10-11%.
Molienda y Tamizado. Las almendras secas, se molieron en un molino de cereales. La
harina obtenida se tamizó hasta contar con un tamaño de partícula 0.25mm para una
eficiente extracción del aceite (Álvarez, 2004).
Extracción del aceite por el método de sonicación (SN). Se preparó una solución al 20%
de la harina en hexano. Se colocó el matraz dentro de un baño de sonicación (marca
BRANSONIC, modelo 2510R-MTH) por tres horas buscando la zona de cavitación. Las
muestras se filtraron y se eliminó el hexano. Se calcularon los rendimientos de cada
extracción para cada una de las variedades estudiadas.
Fraccionamiento de los aceites. Se realizó una solución al 20% del aceite en acetona
caliente (50-60°C) hasta que se disolvió completamente, después se dejó enfriar en un baño
de agua, logrando bajar la temperatura aproximadamente 1°C/min por un período de una
hora y media, observándose paulatinamente la formación de cristales blanquecinos, los
cuales después del tiempo transcurrido se separaron por filtración. Los cristales se lavaron
tres veces con 400 ml de acetona fría y se secaron Los cristales secos (grasas) se colocaron
en frascos ámbar a baja temperatura y bajo una atmósfera de nitrógeno para alargar su vida
útil (Arogba, 1997).
Análisis de fisicoquímico de las grasas obtenidas de las Almendras de Mango. Los
parámetros determinados fueron: Índice de Saponificación, Índice de Yodo (Wijs), los cuales
se determinaron inmediatamente después de la obtención de los aceites (AOAC, 1980).
Perfil de ácidos grasos. Se realizó en un Cromatógrafo de gases, con detector de
ionización de flama, columna capilar AT Silar, de 30m de largo, diámetro de 0.25mm,
espesor de película de 0.25μm, temperatura de la columna 2500C, temperatura del inyector
2500C, temperatura del horno 150°C, gas portador Helio, split de 100 y flujo de 1ml/min.
Elaboración de Mezclas de los Aceites de Almendras de Mango. Se realizaron diferentes
propuestas de mezclas entre los aceites obtenidos de la semilla de mango buscando una
semejanza con el perfil de ácidos grasos que presentó la manteca de cacao.
.La mezcla se fraccionó en un medio acetona, se dejó enfriar lentamente para precipitar al
sustituto de manteca de cacao en estado sólido, se lavó y se deodorizó (Pairaud et al.,
1982). Una vez obtenidos los sustitutos a partir de las diferentes muestras. Se elaboraron las
coberturas y rellenos de chocolate. Se utilizó para su formulación: azúcar, cacao en polvo,
leche y manteca de cacao, lecitina, vainilla, sal, y el sustituto de cacao al 5% y se utilizó el
procedimiento para elaboración de coberturas y rellenos descrito por Gijón y Rodríguez
(2003).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Caracterización física y química de la harina obtenida de las semillas de mango.
Las harinas obtenidas de las almendras de los mangos (‘Haden’, ‘Ataulfo’, ‘Manila’, ‘Kent’ y
‘Keitt’) presentaron grasa y almidón en un alto porcentaje (Tabla 1). Además se encontraron
niveles pequeños de fenoles donde el mango ‘ataulfo’ presentó 2 mg de ácido gálico/g PF,
seguido de la variedad ‘Manila’ y ‘Haden’ con 1.2 y 1.3, respectivamente y cantidades
inferiores a 0.6 mg de ácido gálico /g PF para ‘Kent’ y ‘Keitt’. A partir de su composición las
propuestas para la extracción de aceites se considero viable, ya que el contenido de grasa
en las harinas fue superior al 8%, indicando que se podrían obtener buenos rendimientos en
su extracción.
Tabla 1. Composición química de las harinas de las almendras
del mango en base seca
Componente
VARIEDADES
(%)
Manila
Ataulfo
Haden
Kent
Keitt
b
c
a
e
6.23
7.6
5.46
16.44
11.57 d
Proteína
Grasa
20.25 c
16.79b
27.82 e
20.70 d
12.74 a
Cenizas
3.64 b
3.60 b
2.48 a
9.06d
4.81c
Almidón
67.58 c
67.62c
62.35b
51.85a
69.85d
Fenoles
2.19 c
4.12 d
1.79b
1.75b
0.86a
Los valores representan la media de tres determinaciones. Los valores seguidos de diferente letra en
cada fila difieren significativamente (p ≤ 0.05).
Caracterización de Identidad y Parámetros de Calidad de las grasas de las semillas de
mango.
A las grasas obtenidas se les realizó la caracterización de identidad siendo comparadas con
los parámetros de la manteca de cacao. En las tablas 2 y 3 se muestran las características
de identidad de estearinas y oleínas obtenidas de las diferentes variedades de mango. El
índice de saponificación representa el peso molecular promedio de las grasas, el cual fue
bajo y semejante a la manteca de cacao para las estearinas y oleínas. El índice de yodo es
usado para conocer el grado de insaturación de las grasas antes de efectuar su
hidrogenación. Las estearinas de todas las variedades se encontraron en el mismo rango
que la manteca de cacao, a excepción de ‘Ataulfo’ que presentó valor ligeramente inferior.
Las oleínas no presentaron diferencia significativa con respecto a la manteca de cacao. Los
puntos de fusión de las estearinas de las cinco variedades se asemejaron a lo reportado
para la manteca de cacao; este dato es importante para que se pueda sustituir a dicha grasa,
además refleja la pureza de la grasa; las oleínas se encontraron fuera del rango, por tratarse
de un aceite.
Tabla 2. Características de Identidad de las Estearinas
de las cinco variedades de mango.
Variedad
I. Yodo
I. Saponificación1
P. Fusión
(% yodo absorbido) (mg KOH/g de grasa)
(°C)
Manila
Ataulfo
Haden
Kent
Keitt
Manteca de Cacao
32.84±0.00c,b
25.20±0.94a
34.39±0.50c
31.51±0.19b
33.99±0.46b,c
36.50±4.5c
201.33±0.35e
200.28±0.23e
194.49±0.38c,d
196.53±0.06d,e
182.96±0.03a
194.0±6.0c
37.50±0.75g,h
38.44±0.55h
36.44±0.39f,g
34.70±0.10e
35.43±0.11e,f
33.5±1.5e
Los valores representan la media ± desviación estándar. Los valores seguidos de diferente letra en
cada columna difieren significativamente (P≤0.05).
Tabla 3. Características de Identidad de las Oleínas de las cinco variedades de mango.
Variedad
I. Yodo
I. Saponificación
P. Fusión
(% yodo absorbido) (mg KOH/g de grasa)
(°C)
Manila
Ataulfo
Haden
Kent
Keitt
Manteca de Cacao
32.88±0.12b,c
31.63±0.46b
32.38±0.21b,c
33.35±0.38b,c
32.58±0.30b,c
36.50±4.5c
200.62±0.33e
190.36±0.32b,c
185.53±0.17a,b
191.19±0.06c,d
196.31±0.07d,e
194.0±6.0c
21.39±0.33d
10.04±0.51a
15.38±0.33c
12.31±0.29b
21.31±0.29d
33.5±1.5e
Los valores representan la media ± desviación estándar. Los valores seguidos de diferente letra en
cada columna difieren significativamente (P≤0.05).
Los resultados del perfil de ácidos grasos obtenido por cromatografía de gases para las
estearinas y oleínas se muestran en las Tablas 4 y 5. Los ácidos grasos que se encuentran
en mayor proporción son: esteárico (18:0) y oleico (18:1) para todas las variedades, siendo
similar a la manteca de cacao; sin embargo, el porcentaje de ácido esteárico rebasó los
niveles de la manteca de cacao en el caso de las estearinas y fue inferior para las oleínas.
Para el ácido oleico en las estearinas fue similar a la manteca de cacao, mientras que para
las oleínas dos variedades sobrepasaron los niveles y las variedades ‘Manila’, ‘Haden’ y
‘Kent’ no lo contienen. También se observó que el ácido palmítico se encontró por debajo del
intervalo reportado.
Con respecto al ácido linoleico, las estearinas presentaron niveles similares a lo reportado
para la manteca de cacao, mientras que las oleínas sobrepasaron el rango. El ácido
araquídico la mayoría cumple con el rango a excepción las oleínas de ‘Manila’ y ‘Haden’.
Tabla 4. Composición de ácidos grasos de las grasas (estearinas) obtenida de cinco
variedades de mango y de manteca de cacao.
Variedad
Ácido Graso (%)
Oleico
Linoleico
(18:1)
(18:2)
31.9±0.01a 2.8±0.05d
Manila
Palmítico
(16:0)
8.5±0.01a
Esteárico
(18:0)
53.4±0.0f
Linolénico
(18:3)
0.4±0.02b
Araquídico
(20:0)
2.6±0.01d
Ataulfo
9.3±0.02b
52.6±0.02e
32.5±0.02b,c
2±0.01a
ND
2.9±0.02e
Haden
10.6±0.04c
49.7±0.01b
35.9±0.03d
2.6±0.01c
ND
1.7±0.04a
Kent
10.7±0.04d
51.0±0.0c
33.5±0.02c
2.6±0.02c
0.2±0.04a
1.7±0.05a
Keitt
9.3±01b
52.1±01d
33.5±0.01c
2.5±01b
0.1±00a
2.2±0.04b
Manteca
de
Cacao
26.5±3.5e
34.5±2.5a
33.5±3.5c
3±1.0e
ND
2.5±1.5c
Los valores representan la media ± desviación estándar. Los valores seguidos de diferente letra en
cada columna difieren significativamente (p≤0.05). ND: No Detectado.
Tabla 5. Composición de ácidos grasos de las oleínas obtenidas de cinco variedades
de mango y de manteca de cacao.
Variedad
Manila
Ataulfo
Haden
Kent
Keitt
Manteca
de
Cacao
Palmítico
(16:0)
14.4±0.01e
10.6±0.03c
12.4±0.01d
6.5±01a
8.3±0.02b
Esteárico
(18:0)
19.3±0.00a
19.5±0.01b
19.3±0.04a
21.4±0.01d
22.1±0.01c
Ácido Graso (%)
Oleico
Linoleico Linolénico Araquídico
(18:1)
(18:2)
(18:3)
(20:0)
e
e
ND
12.7±0.03
1.6±0
0.7±0a
b
c
e
50.8±0.17
12.1±0.00
1.6±0
1.5±0.05d
ND
12.5±0.00d
1.03±0.0c
1±0.01b
ND
8.1±0.02b
0.5±0.02a
1.5±0.02d
58.6±0.03c
8±0.02b
0.6±0.02b
1.1±0.01c
26.5±3.50f
34.5±2.50e
33.5±3.50a
3±1a
ND
2.5±1.50e
Los valores representan la media ± desviación estándar. Los valores seguidos de diferente letra en
cada columna difieren significativamente (p≤0.05).
Otro ácido graso detectado en pequeñas cantidades fue el linolénico (18:3), la variedad
‘Manila’ y ‘Ataulfo’ presentaron 1.6%, mientras que el ‘Haden’ 1%. Las demás variedades
‘Kent’ y ‘Keitt’ presentaron cantidades inferiores al 0.6%. En las estearinas de todas las
variedades los porcentajes fueron inferiores al 0.4.
Propuesta de diferentes mezclas para sustitutos de manteca de cacao. A partir de la
composición de ácidos grasos de las grasas (estearinas) y aceites (oleínas) se propusieron
ocho mezclas para ser empleadas como sustituto de manteca de cacao, en donde a ninguna
de ellas se le agregó la estearina y la oleína de la variedad ‘Keitt’.
Las pruebas físicas realizadas a las coberturas y rellenos de chocolate fueron atemperado,
punto de fusión y separación de la fase lipídica. El atemperado
de ambos productos
presentó diferentes tiempos y temperaturas debido a la influencia de los sustitutos
empleados; el punto de fusión solo se evaluó a las coberturas de chocolate, dando como
resultado valores similares a los reportados bibliográficamente. En cuanto a separación de la
fase lipídica esta no sucedió para ninguno de los dos productos lo que indica una buena
estabilidad en las coberturas y rellenos de chocolate.
Viscosidad del relleno y la cobertura de chocolate con y sin sustituto.
Este parámetro sólo se determinó a los rellenos y coberturas que fueron semejantes en las
pruebas físicas y sensoriales a los elaborados con manteca de cacao que fueron para
rellenos: Aceite Haden (S1) y Oleína Haden – Estearina Kent (S4) y para coberturas: Oleína
Haden – Estearina Ataulfo (S3) y Oleína Haden – Estearina Manila (S5). La viscosidad
aparente es importante debido a que por medio de esta propiedad se puede conocer en que
circunstancias las sustancias fluyen y en que condiciones; esto a nivel industrial para el
chocolate es muy importante, ya que con ello nos indicaría el tipo de fluido con el que se
trabaja, de que manera debe manejarse y en que condiciones (Fig. 1).
Rellenos de chocolate 25º C
Coberturas de chocolate a 40º C
V is c o s id a d a p a re n te *1 0
(P a .s )
4
1,6
3
30
1,4
25
1,2
20
1
15
0,8
0,6
10
0,4
0,2
5
0
MC
S5
S3
Velocidad de corte*10-3 (1/s)
80
,8
,4
50
31
20
8
,6
12
5
1
3,
2
1,
2
8
,4
80
12
5
19
9
31
6
50
1
79
4
,8
50
31
,6
20
12
5
8
2
3,1
1,2
0,8
0
0,
V i s c o s i d a d a p a r e n te * 1 0
(P a . s )
35
Velocidad de corte*10-4(1/s)
MC
S1
S4
Figura 1. Viscosidad aparente de rellenos y coberturas de chocolate.
AGRADECIMIENTOS. El presente trabajó fue financiado por la Cátedra de Investigación de
Tecnología de Productos Vegetales (IN2-29) de la FES-Cuautitlán, UNAM. Se agradece el
apoyo técnico para la determinación de viscosidad aparente de I.A. Mariana Ramírez Gilly.
REFERENCIAS
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extracción del aceite de la semilla de mango. Tesis Licenciatura; UNAM; Facultad de
Química; México D. F.
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Chemists. Horwitzs, W. (ed.) Washington.
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(Mangifera indica) kernel and its Processed Flour. J. Sci. Food Agric, 73, 321-328
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productos de cacao y de chocolate destinados a la alimentación humana. 3.8. 19-25.
5. Gijón, A. I.; Rodríguez, S. M. (2003). Criterios a condicionar en el Establecimiento de una
Planta Procesadora de Confituras. Tesis Licenciatura, UNAM, FES Cuautitlán, Edo. de
México.
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Australia, causes and control. Acta Horticulturae 291, 288-295.
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preparing a cocoa butter substitute. US Patent US4348423.