Untitled - Universidad Juárez Autónoma de Tabasco

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EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DE CELULOSA
EXTRAÍDA DE LA VAINA DEL FRIJOL PELÓN (Vigna unguiculata L. WALP)
*
I.A.A. Ma. Concepción de la Cruz Leyva
**
M. en C. Virginia Pérez Flores
**
Dra. Rosa Domínguez Espinoza
***
M. en C. Tomas Madera S
.
RESUMEN
Se realizó una caracterización fisicoquímica de celulosa extraída de vainas de Vigna
unguiculata. En la extracción del polímero natural se utilizó un método químicoenzimático, que consistió en: hidrólisis ácida, cloración, extracción alcalina, degradación
enzimática, blanqueo y liofilización. La caracterización fìsicoquímica comprendió un
análisis proximal, determinación de las fracciones alfa, beta y gama celulosa, se
identificó a los grupos funcionales por FTIR (Espectrofotómetro de Infrarrojo con
Transformada de Fourier), se observó la morfología de la fibra de celulosa por SEM
(Microscopio Electrónico de Barrido) y el color por un método triestímulo (La*b*). Los
resultados indican que la fibra de V. unguiculata, genera un rendimiento del 47.91% de
celulosa; se registró un 62.01% de fibra cruda, una pureza de 91.68% (alfa celulosa),
confirmada por su baja presencia de beta y gama celulosa. El FTIR mostró presencia
de OH libres con un pico a 3450 cm –1 y a 2910 cm–1 la presencia de grupos CH2,
ambos característicos en la molécula de celulosa. Las micrografías revelaron una
estructura fibro-capilar. En el color, se detectó una L de 73.43 con tintes verdes y
amarillos. Con la caracterización fisicomecánica se comprobó que el subproducto de la
V. unguiculata es una fuente potencial para la extracción de celulosa virgen de alta
pureza.
INTRODUCCIÓN
La celulosa es el polisacárido mayoritario de los vegetales y el polímero natural más
abundante en la tierra; se localiza en las membranas celulares de las plantas, donde
aportan rigidez a los mismos. Generalmente se encuentran formando masas amorfas
de las que participan también otras estructuras como hemicelulosa, pectinas o ligninas.
Este homopolisacárido lineal es similar en todas las plantas y consiste en estructuras
repetidas de enlaces ß (1-4) enlazando unidades de D-glucopiranosa que pueden
alcanzar 4 µm, presentan un ordenamiento en el que sus oxidrilos generan fuertes
uniones intramoleculares adquiriendo propiedades cristalinas. Las fibras de celulosa
son extremadamente resistentes al estirado, debido a que sus cadenas paralelas se
alinean sobre un eje longitudinal y establecen un gran número de puentes de hidrógeno
intermoleculares, que da origen a microfibrillas (rodeadas de ligninas y hemicelulosas)
altamente estructuradas. (Mark y col., 1986). A pesar de tener muchos hidroxilos libres
es poco soluble en agua y prácticamente insolubles en la mayoría de los disolventes,
*
Profesor Investigador de la Extensión Universitaria de los Ríos
Profesor Investigador de la Universidad Autónoma de Yucatán
***
Profesor Investigador de la Universidad Mesoamericana de San Agustín, Mérida, Yuc.
**
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debido a que estos grupos no se hidratan para estar actuando entre sí. Desde el punto
de vista anatómica se llama fibra a una célula individual y desde el punto de vista
comercial, el término fibra corresponde a cordones de fibras que a veces incluyen los
tejidos vasculares (Gavioli y col, 2005).
Por otro lado, las leguminosas como Vigna unguiculatas, tienen valor económico debido
a que el grano es utilizado para el consumo humano; sin embargo, en los últimos años
se han realizado investigaciones enfocadas a la diversificación de la materia prima y
aprovechamiento de los subproductos en la industria alimentaria. Las vainas V.
unguiculata representan una fuente considerable de celulosa y tienen la ventaja de
estar disponibles durante o después de las cosechas. En el Cuadro 1 se presenta la
composición de la fibra de esta leguminosa, donde se observa que la fracción
mayoritaria es la celulosa.
Cuadro 1. Composición de fibras de Vigna unguiculata.
Parte
Celulosa (g /100g)
Vaina
42.21
Bagazo
10.00
Cascarilla
53.11
Fuente: Alor (2000).
Hemicelulosa (g/100g)
12.57
11.46
6.70
Lignina (g /100g)
7.83
0.20
11.46
OBJETIVOS Y METAS
Obtener y caracterizar fisicoquímica celulosa extraída de vainas) de fríjol pelón (Vigna
unguiculata L Walp).
Metas:
Obtener y caracterizar fisicoquímicamente de celulosa virgen de vainas de V.
unguiculata.
MATERIALES Y MÉTODOS
Extracción de celulosa de V. unguiculata.
La extracción de la celulosa de vainas de V. unguiculata, se realizó por el método de
Arceo (2006) con las siguientes modificaciones: las fibras (1.0 mm) se agitaron por 1 hr
a 100ºC con H2SO4 al 0.4 % (v/v). Se realizó un primer blanqueo con NaOCl al 35 %
(v/v) a pH 9.2 y se agitó por 1 hr a 28ºC. A continuación, se dio una degradación
alcalina con NaOH al 1 % (v/v) y agitación por 20 min a 28ºC. Posteriormente, se
añadió buffer acetatos a pH 5 y 2 % de enzima lacasa (DeniLite IIS Novo Nordisk®) con
agitación por 1 hr a 70ºC. Nuevamente se blanqueo con NaOCl al 5 % (v/v) y agitación
por 30 min a 28ºC; en cada paso se realizaron lavados con H2O potable, a excepción
de los dos últimos pasos donde se enjuago con H2O destilada. La celulosa se liofilizó a
–42ºC y 13 x 10-3 mbar. Finalmente, se depositaron en bolsas de polietileno y se
almacenaron en un desecador con silicagel hasta su uso.
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Caracterización fisicoquímica de la celulosa extraída.
El análisis proximal se llevo a cabo por los métodos descritos por el AOAC, 1997. Para
estimar la pureza, se determinaron las fracciones alfa, beta y gamma celulosa (NMX-N22-1988). El espectro de la molécula se observó con FTIR. La morfología se observó
por SEM, al final se determinó el color por el método triestímulo con escala La*b* con la
ayuda de un colorímetro (Minolta).
RESULTADOS
Extracción de celulosa de V. unguiculata.
El rendimiento de celulosa obtenida del subproducto de V. unguiculata fue de 47.91 %.
La composición proximal se presenta en el Cuadro 2.
Cuadro 2. Composición proximal de la celulosa de V. unguiculata en b.s.
Componente
%
Humedad
7.21±5.33
Proteína (N x 6.25)
0.63±0.32
Grasa
1.59±0.36
Fibra cruda
62.01±2.84
Cenizas
2.23±0.25
E.L.N.
33.53±1.89
La celulosa extraída registró un 91.68 % de alfa celulosa y una concentración menor de
beta y gama (6.44 % y 1.88 % respectivamente).
En le espectro FTIR se observó la presencia de OH libres en el pico a 3450 cm –1 y a
2910 cm –1 otro que correspondió a la presencia de grupos CH2, ambos picos son
característicos de la molécula de celulosa, observando la flexión de los enlaces C-H y
estiramiento de C-O en la región comprendida entre 1475 y 1300 cm –1; a si mismo se
observó una banda de torsión de CH2 a 1250 cm –1 y del estiramiento de C-O entre
1270 a 1720 cm –1 comunes en estos grupos (OH, CH2). A 1700-1725 cm –1 se
observaron grupos que pudieron corresponder a la oxidación de la celulosa ocurrido
durante el proceso de extracción de la misma y que corresponden a grupos carbonilos
generados.
En la Figura 1 se muestra la morfología de la celulosa, donde se observa una estructura
tipo fibro-capilar.
Figura 1. Micrografía de la celulosa de V. unguiculata (Magn. 50x, 500 µm).
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Por último, la celulosa extraída registró un índice de luminosidad (L*) de 73.43 con alto
índice verde (a* -43) y un bajo desplazamiento hacia el color amarillo (b* 6.17).
DISCUSIONES
El rendimiento obtenido (47.91%) fue similar al reportado por Alor (2000) cuyo valor es
de 42.21%; ambos valores mayores a los reportados por Canché-Escamilla y col (2005)
(19-27 % de celulosa) extraída de subproductos del banano. Los resultados obtenidos
en los dos primeros casos son equiparable a los registrados en el henequén, cuyo
contenido de celulosa es del 30 al 50 % (Aguilar-Vega y Cruz-Ramos, 1995). Esto hace
suponer que los subproductos de las leguminosas (específicamente Vigna),
representan una fuente potencial de celulosa y tienen la ventaja de estar disponible
durante o después de las cosechas.
En la composición proximal de la celulosa extraída se observó que esta leguminosa
posee una proporción considerable de este glúcido complejo. Sin embargo, se registró
la presencia de otros carbohidratos (33.53 %) que podrían ser ligninas y hemicelulosa
(fracción soluble).
Determinación de alfa, beta y gamma celulosa se comprueba que la celulosa obtenida
es de alta pureza. A mayor pureza se tiene un polímero virgen más cristalino por lo
tanto, un efecto de puentes de hidrógenos que podrían interactuar con otros polímeros,
por ejemplo la presencia de lignina afecta esas interacciones (Cyras, 2001).
El espectro del FTIR, el primer pico (3450 cm –1) es reportado por Ley (1999) en
celulosa de henequén, donde observó una banda entre 3500 y 3200 cm –1, el cual lo
describe como grupos OH y justifica la presencia de esta banda, con los enlaces tipo
puentes de H tanto intramolecular como intermolecular de estos grupos. En segundo
pico (2910 cm –1), es reportado por Andrade (1998) para el espectro de celulosa de
henequén y que se confirma con el pico encontrado a 1430 cm –1este autor también
describe la presencia de enlaces C-O, C–C y C–O– entre 1129 cm –1 a 1000 cm –1.
La morfología de las fibras de celulosa tipo capilar probablemente le ayuden a
hidratarse en un nivel mínimo, debido a que por su naturaleza la celulosa es poco
hidrofílica (Álvarez y Vázquez, 2003). La L registrada en el color de la celulosa extraída
es menor en comparación con el estándar (73.43 y 75.17 respectivamente).
CONCLUSIONES.
Fue posible la extracción y un considerable rendimiento de celulosa de vainas de Vigna
unguiculata; por lo tanto, puede ser considerado como una fuente potencial para la
extracción de este polímero natural. Finalmente, las pruebas fisicoquímicas revelan la
presencia de celulosa virgen de alta pureza.
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Aguilar-Vega, M., and Cruz-Ramos, C. 1995. Properties of Henequen Cellulosics Fibers.
Journal of Applied Polymers Science 56:1245-1252.
Alor, M.J., 2000. Caracterización química de la fibra dietética de subproductos
obtenidos de la leguminosa Vigna unguiculata L. Walp. Tesis de Maestría.
Facultad de Ingeniería Química-UADY. Mérida, Yucatán, México. Pp. 28-30.
Álvarez, V.A. y Vásquez, A., 2003. Relación entre la absorción de agua a cortos
tiempos y las propiedades mecánicas de mezclas de almidón/celulosa
modificada y sus compuestos de fibra sisal cortas. Memoria del Simposio de
Materiales. CONICET. Univ. Nac. de Mar del Plata, Argentina. Pp. 930-971.
Andrade, C.S. 1998. Efecto de las Condiciones del proceso de obtención de celulosa
sobre sus propiedades fisicoquímicas. Tesis de Lic. Facultad de Ingeniería
Química-UADY. Mérida, Yucatán, México. Pp. 20-22, 37, 49-53.
Arceo, E. 2006. Extracción y caracterización ficomecánica de celulosa extraída por dos
métodos de las vainas de V.unguiculata. Tesis de maestría. Facultad de
Ingeniería Química-UADY. Mérida, Yucatán, México. Pp: 32-46. En impresión.
AOAC (Association of Official Analytical Chemist), 1997. Official Methods of Analysis. 17
thed. Editor Horwitz, W. Gaithersburg. Washington, D.C. U.S.A. Pp 2-13.14;413:25-28;32-1,2.
Canché-Escamilla, G.; De los Santos-Hernández, J.M.; Andrade-Canto, S. y GómezCruz, R., 2005. Obtención de celulosa a partir de los desechos agrícolas del
banano. Información Tecnológica, La Serena. 16 (1):83-88.
Gavioli, N.; Castro, M.; Pascual, N. y Salmoral, E.M., 2005. Obtención de celulosa a
partir de residuos vegetales. Primeras Jornadas “La Ingeniería y el Medio
Ambiente”. Facultad Ingeniería, Universidad de Buenos Aires. Pp. 1-6.
Ley, B.R., 1999. Copolimerización por injerto de mezclas binarias sobre la celulosa de
henequén. Tesis de Lic. Facultad de Ingeniería Química-UADY. Mérida, Yucatán,
México. Pp. 14-20, 30, 39.
Mark, H.F., Bikales, N.M., Overberger, C.G. and Menges, G., 1986. Encyclopedia of
Polymer Science and Engineering. Vol. 3. Cellulose Structure and Properties.
John Wiley&Sons. New York. Pp. 116-117.
NMX-N-22-1988. Método de prueba para la determinación de alfa, beta, gamma
celulosa, en pulpa para papel y carbón. Norma mexicana.
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ESTUDIO DE LA CALIDAD BACTERIOLÓGICA DE AGUAS FRESCAS
EXPENDIDAS EN VÍA PÚBLICA DE LA CIUDAD DE TENOSIQUE, TABASCO
*
M. en C. Emilio Jesús Maldonado Enríquez
IAA. Carolina Buitimea Arcos*
M. en C. Nicolás González Cortes*
M. en C. Carlos Alberto Cuenca Soria*
RESUMEN
El objetivo del presente estudio fue evaluar la calidad bacteriológica de las aguas
frescas a base de guanábana, horchata, pozol y jamaica, que se venden en los puestos
ambulantes en Tenosique, Tabasco. El número de puestos que existen en ésta ciudad,
se obtuvieron en base a datos oficiales proporcionados por SSA, Unidad Tenosique; la
cual informó que son 15 puestos. Los análisis se realizaron con intervalo de 30 días
durante enero-abril de 2006. Los microorganismos que se determinaron fueron: BMA,
CT, CF, y Salmonella sp, en base a la norma NOM-218-SSA1/SCFI-2002. Los
resultados encontrados indican que las aguas frescas sobre pasan los limite permisibles
de bacterias BMA, CT y CF, no se encontró Salmonella sp. Con estos resultados, se
concluye que existe contaminación fecal en las aguas frescas, lo que puede ser por
diferentes causas como: uso y mal manejo del hielo en barra, manipulación de la
materia prima y malos hábitos higiénicos. Por tanto, se recomienda a la SSA establecer
monitoreos permanentes para prevenir posibles focos de infección y problemas
gastrointestinales en los consumidores de este producto.
INTRODUCCIÓN
En los últimos años, los problemas de salud pública han sido retomados muy en serio,
teniendo relevancia los problemas de calidad bacteriológica en alimentos y aguas. A
pesar de haber tomado conciencia y haber invertido en tecnología para mejorar la
calidad, principalmente del agua de consumo humano, se han seguido realizando
estudios que revelan que existe contaminación por materia fecal, tanto en alimentos,
como en aguas de consumo (Fernández, 2000). En la ciudad de Tenosique, Tabasco,
es común la venta de aguas frescas en puestos ambulantes y semifijos; siendo el
centro de la ciudad donde se encuentra el mayor número de estos; también es
importante mencionar que no se han realizado trabajos de investigación en la región
con respecto a este tema de importancia sanitaria.
OBJETIVOS
Objetivo general
Evaluar la calidad microbiológica de aguas frescas que se venden en los puestos
ambulantes de la ciudad Tenosique, Tabasco.
*
Profesor Investigador de la Extensión Universitaria de los Ríos
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Objetivo específico
Evaluar la calidad microbiológica de aguas frescas de guanábana, horchata, pozol, y
jamaica tomando como variables bacterias mesofílicas aerobias (BMA), coliformes
totales (CT), coliformes fecales (CF) y Salmonella sp, según lo especificado por la
NOM-218-SSA1/SCFI-2002.
Metas
Evaluar la calidad bacteriológica de las aguas frescas que más se venden en los 15
puestos establecidos en la ciudad, según dato oficial de la SSA, unidad Tenosique.
MATERIALES Y MÉTODOS
Descripción del área experimental
El análisis microbiológico se realizó en el laboratorio de alimentos de la Extensión
Universitaria de los Ríos, ubicado en la carretera Tenosique-Estapilla Km 1; durante
Enero a Abril de 2006.
Selección de muestras y toma de muestras
El número de puestos ambulantes que existen en la ciudad, se obtuvieron en base a
datos oficiales proporcionados por SSA, Unidad Tenosique; la cual informó que son 15
puestos. Se analizaron cuatro tipos de muestras, de guanábana, horchata, pozol y
jamaica. Estas fueron analizadas cuatro veces: la primera el mes de enero, la segunda
en febrero, la tercera en marzo y la última en abril.
Toma de la muestra
La toma de las muestras del agua fresca se realizó siguiendo cuidadosamente las
recomendaciones establecidas por la NOM-109-SSA1-1994. Se utilizaron envases de
vidrio, previamente esterilizados a 121°C, durante 15 minutos.
Transporte de las muestras
Las muestras fueron colocadas en una hielera Cooleman® con bolsas refrigerantes,
manteniendo una temperatura de 6°C. Posteriormente, fueron transportadas al
laboratorio, ya que el período máximo que debe transcurrir entre la toma de la muestra
y la realización del análisis microbiológico es de seis horas, según lo establece la NOM
anteriormente señalada.
Identificación y control de las muestras
Para la identificación de las muestras se etiquetaron previamente los frascos; poniendo
en el envase los siguientes datos: tipo de muestra (guanábana, pozol, horchata y
jamaica), fecha y hora de muestreo, sitios de muestreos, tipo de análisis a efectuar y
nombre de la persona que realizó el muestreo, esto se hizo con el fin de llevar un
control adecuado de todas las muestras.
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Preparación de material y análisis de las muestras
Se determinó el número de cajas, pipetas de diferentes capacidades, frascos para las
diluciones y tubos de ensaye que se requirieron de acuerdo con la muestra por analizar.
Se anotó el número de repetición en la superficie de las cajas y tubos de ensaye.
Después se procedió a realizar los análisis:
1. Coliformes totales. Se realizaron de acuerdo a la metodología propuesta por
la NOM-113-SSA1-1994. Método para la cuenta de microorganismos
coliformes totales en placa.
2. Coliformes fecales. Se realizaron de acuerdo a la metodología propuesta por
la NOM-000-SSA1-1995 Método para la determinación de coliformes fecales
por la técnica del número más probable (Presuntiva Escherichia coli).
3. Bacterias mesofilicas aerobias. Se realizaron de acuerdo a la metodología
propuesta por la NOM-092-SSA1-1994.
4. Salmonella. se realizaron de acuerdo a la metodología propuesta por la
NOM-114-SSA1-1994
RESULTADOS
Bacterias mesofílicas aeróbicas
Los resultados del análisis de BMA, en los cuatro tipos de muestras (guanabana,
horchata, pozol y jamaica) de agua de los 15 puestos, que se realizaron en cuatro
ocasiones, se presentan a continuación:
Los resultados de las muestras de agua a base de guanábana, en los 15 puestos, se
encontró una media de 180 UFC/mL. Este valor comparado con el límite permisible
establecido por la por la NOM-218-SSA1/SCFI-2002, nos indica que esta fuera, ya que
el limite máximo permitido es de 50 UFC/mL. En cuanto al agua de horchata, de igual
manera se detecto este tipo de bacterias, con aproximadamente 165 UFC/mL, de la
misma forma se encuentra fuera del límite. Con las muestras de pozol también se
detecto presencia de BMA encontrándose una media aproximada de 160 UFC/mL, y en
las muestras de agua de jamaica se encontró la presencia una media de 155 UFC/mL,
lo anterior se representa en la Figura 1.
200
180
165
160
155
150
100
50
50
0
Guanabana
Horchat a
Pozol
Jamaica
NOM-218
Ti pos de mue st r a s
Figura1. Determinación de bacterias mesofilicas aerobias en agua frescas a base de
guanábana, horchata, pozol y jamaica.
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Bacterias coliformes totales y fecales
Los resultados del análisis de Bacterias Coliformes Totales (BCT) y bacterias coliformes
Fecales (BCF) indicaron que el agua de guanábana en la mayoría de los puestos ambulantes
se detecto la presencia de estas, encontrando una media aproximada de 18 NMP/ml,
encontrándose todas fuera del límite permisible por la NOM-218-SSA1/SCFI-2002, que es 10
NMP/ml. Por otra parte, en cuanto a la evaluación de muestras de aguas de horchata también
se detectó la presencia de estas bacterias encontrándose una media aproximada de 17
NMP/ml. Por lo que las muestras evaluadas están fuera del límite permisible. En cuanto al pozol
también se detecto presencia de CT y CF encontrándose una media aproximada de 16 NMP/ml
por lo que también no esta dentro del limite permisible para este tipo de Bacterias. Por último,
en el agua de jamaica se encontró la presencia de BCT, encontrándose una media de 12
NMP/ml Por tanto, podemos decir, que en base a estos resultados, las aguas frescas
analizadas sobrepasan el límite permisible establecido en la NOM-218-SSA1/SCFI-2002 (Figura
2).
20
18
17
16
NMP/mL
15
12
10
10
5
0
Guanabana
Horchata
Pozol
Jamaica
NOM-218
Tipos de m uestras
Figura 2. Determinación de bacterias coliformes totales y fecales en
agua frescas a base de guanábana, horchata, pozol y jamaica
Bacterias Salmonella sp.
Los resultados del análisis indican ausencia de Salmonella sp. en los cuatro tipos de
muestras de agua de los 15 puestos.
DISCUSIÓN
Los coliformes fecales esta presentes en la mayoría de los humanos como flora
intestinal normal y generalmente no causan daño; sin embargo, esta bien documentado
la transmisión de los coliformes fecales en aguas para uso y consumo humano y
producen daño. En nuestro estudio sobre la calidad bacteriológica de las aguas frescas
se encontraron coliformes totales y fecales. No se tienen estudios locales de correlación
de contaminación del agua como causa y efecto de la salud de los pobladores del
municipio. Los resultado encontrado en este estudio, son similares a los reportados por
Siller y col. (2004), donde de igual forma, analizan la calida bacteriológica de aguas
frescas y encuentran que la mayoría sobre pasa la carga bacteriana establecida por la
SSA en la NOM-218.
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CONCLUSIONES
Se concluye que existe contaminación fecal en las aguas frescas, lo que puede ser por
el uso del hielo en barra, manipuleo y malos hábitos higiénicos. Por lo que se hace
necesario establecer monitoreos permanentes para prevenir y/o localizar focos de
infección gastrointestinales. Por lo que el consumo de este tipo de bebidas representa
un riesgo alto para la salud del consumidor.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
NOM-218-SSA1/SCFI-2002.Méx. Norma Oficial Mexicana para productos y servicios.
Bebidas no alcohólicas, sus congelados y productos concentrados para
prepararlas. Especificaciones sanitarias. .Diario oficial. Agosto de 2003.
Fernández E. 2000. Microbiología sanitaria del agua y alimentos. Guadalajara, Jalisco,
México pp. 8-15, 23-28, 40-49,485-486.
NOM-092-SSA1-1994 Método para la cuenta de bacterias aerobias en placa.
NOM-109-SSA1-1994 Procedimientos para la toma, manejo y transporte de muestras
de alimentos para su análisis microbiológico.
NOM-112-SSA1-1994 Determinación de bacterias coliformes. Técnica del número más
probable.
NOM-113-SSA1-1994 Método para la cuenta de microorganismos coliformes totales en
placa.
NOM-114-SSA1-1994 Método para la determinación de Salmonella en alimentos.
NOM-111-SSA1-1994 Método para la cuenta de mohos y levaduras en alimentos.
NOM-120-SSA1-1994 Prácticas de higiene y sanidad para el proceso de alimentos,
bebidas no alcohólicas y alcohólicas.
Siller G. E., Chapa R. A., García J. J. R., García T. L. E. (2004). Estudio morfológico y
bacteriológico de las aguas frescas en la ciudad de Monterrey, Nuevo León. En:
Memoria del XXVIII Congreso Nacional de Histología. Universidad Autónoma
Metropolitana Iztapalapa.
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EFECTO DEL ALMIDÓN RESISTENTE TIPO II DE MALANGA EN BACTERIAS
PROBIÓTICAS Y PATÓGENAS
Est. IAA. Eric Escalante Romero∗
MTE. Sandra Aguilar Hernández**
MC. Román Jiménez Vera**
RESUMEN
Entre las sustancias que comúnmente llegan al colon se encuentra el almidón
resistente. Se ha reportado que aporta beneficios desde el punto de vista fisiológico, ya
que es utilizado como sustrato por bacterias benéficas y estimula su crecimiento. Se
evaluó el efecto del almidón resistente tipo II (AR2) de malanga como fuente de
carbono en el crecimiento de bacterias probióticas y patógenas del humano. Se
utilizaron cepas probióticas de Lactobacillus casei y Lactobacillus fermentarum y cepas
patógenas de Salmonella sp. y Shigella sp. El cultivo se realizó en caldo TSB libre de
glucosa, utilizando inulina y glucosa como referencias. El crecimiento bacteriano se
cuantificó utilizando medios de cultivo tradicionales, agar MRS para probióticas y Agar
MacConkey para patógenas. En las bacterias probióticas se obtuvo mayor crecimiento
con almidón resistente e inulina; no se obtuvo diferencia significativa entre ambos. Con
las bacterias patógenas, no se observó diferencia significativa entre el cultivo con
glucosa y AR2. El almidón resistente II de malanga mejora el crecimiento de bacterias
probióticas sin estimular el crecimiento de patógenas. Estos datos sugieren que este
almidón posee efecto prebiótico al estimular selectivamente el crecimiento de bacterias
probióticas.
INTRODUCCIÓN
La búsqueda de sustancias que puedan estimular la flora benéfica del ser humano ha
tomado gran interés. Una manera de estimularla es a través del consumo de sustancias
conocidas como prebióticos (Bird, 1999). Estas sustancias deben ser parcial o
totalmente indigeribles en el intestino delgado para asegurar su llegada al intestino
grueso, donde deben servir como sustrato para los microorganismos presentes
(Percival, 1999). Entre las sustancias que comúnmente llegan al colon se encuentra el
almidón que escapa de la digestión, conocido como almidón resistente. Se ha
encontrado que el almidón resistente aporta beneficios desde el punto de vista
fisiológico ya que presenta propiedades similares a las de la fibra dietética al estimular
el crecimiento de bacterias benéficas. Además, al ser fermentado por microorganismos
de la flora colónica produce cantidades mayores de butirato que los otros sustratos
(Bingham, 2000).
∗ Estuadiante de la Ingeniería en Agro-alimentos de la Extensión Universitaria de los Ríos
** Profesor Investigador de la Extensión Universitaria de los Ríos
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En la actualidad, debido al ritmo de vida acelerada, los seres humanos consumen una
gran variedad de alimentos como harinas y almidones refinados cuyos nutrientes son
muy digeribles por lo que la cantidad de almidón que llega al intestino grueso es muy
pobre. La falta de nutrientes en esta región provoca desequilibrio de la flora intestinal
propiciando la invasión y crecimiento de microorganismos patógenos, lo que provoca
problemas a nivel del intestino grueso como úlceras, estreñimiento o cáncer (Le Leu et
al, 2002).
Por lo antes mencionado es importante conocer y evaluar nuevas materias primas
como fuentes de almidones resistentes que equilibren la flora intestinal. Los tubérculos
representan en la actualidad una buena fuente de almidón y almidón resistente. Uno de
estos tubérculos es la malanga (Colocasia esculenta L. Schott), cuyo efecto del
almidón resistente en la flora microbiana humana se desconoce, por lo que el estudio
planteado ayudará a conocer si el almidón resistente tipo II cuenta con las propiedades
para ser considerado como prebiótico y así utilizarlo para una futura formulación de
nuevos alimentos que además de nutrir, proporcionen un mejor nivel de salud al ser
ingeridos, ya que el desarrollo de alimentos funcionales es una nueva visión en la
elaboración de alimentos.
OBJETIVOS Y METAS
Objetivo general. Comparar el crecimiento de bacterias probióticas y patógenas
empleando almidón resistente, inulina y glucosa como fuente de carbono.
Objetivos específicos.
1. Comparar el crecimiento de bacterias probióticas (L. casei y L. fermentarum) en
almidón resistente, inulina y glucosa.
2. Comparar el crecimiento de bacterias patógenas (Salmonella sp. y Shigella sp.)
en almidón resistente, inulina y glucosa.
Metas.
1. Demostrar que el efecto estimulador de AR2 de malanga en bacterias probióticas
es igual al de inulina.
2. Demostrar que AR2 no estimula el crecimiento de bacterias patógenas.
MATERIALES Y MÉTODOS
Este trabajo se realizó en el Laboratorio de Alimentos de la Extensión Ríos, UJAT. Se
utilizó malanga (Colocasia esculenta L. Schott), se procesó en harina y se extrajo el
almidón (De la Torre, 2004) empleando solución de bisulfito de sodio al 0.1% en
relación 1:5 con la harina. Se agitó durante una hora, se tamizó en malla 80 y 100 y se
mantuvo en reposo 1 h. El sobrenadante se eliminó por sifoneo y el sedimento se lavó
tres veces (1:3) con agua destilada. Se secó a 60°C por 24 h, se molió y tamizó en
malla 80.
- 299 -
El almidón resistente tipo II (Martin et al, 1998) se obtuvo agregando 18 g de almidón
total a 150 ml de buffer fosfato a pH 6.9 y 14 mg de α-amilasa porcina (Sigma). Se
incubó a 37°C durante 18 h. Se lavó tres veces con agua destilada y se repitió el
proceso enzimático y se incubó durante 4 h. Se realizaron tres lavados con agua
destilada. Se secó a 60 °C durante 24 h y se molió y tamizó en malla 80.
Se utilizaron cepas de Lactobacillus casei NRRL B-1445 y Lactobacillus fermentarum
NRRL B-4524 como probióticos y cepas de Salmonella sp. MD04 y Shigella sp. MD 05
como patógenos humanos. Las cepas fueron obtenidas del cepario de la Facultad de
Ingeniería Química de la UADY. Como medio de cultivo se utilizó caldo TSB sin glucosa
adicionado con el almidón correspondiente en concentración de 2.5%. Se utilizó inulina
y TSB-glucosa como referencia.
El crecimiento microbiano se cuantificó por siembra en superficie modificado (Corona y
Jiménez, 2004). Para las bacterias probióticas se utilizó agar MRS a 37°C en
condiciones de anaerobiosis durante 48 h. Las patógenas en agar MacConkey, a 37°C
en aerobiosis, durante 24 h.
RESULTADOS
Crecimiento, Log UFC/ml
En la figura 1 se muestra el crecimiento de Lactobacillus casei utilizando diferentes
fuentes de carbono. Se obtuvo un mayor crecimiento al utilizar almidón resistente e
inulina. En el medio TSB, con glucosa como fuente de carbono, se observó una
disminución en la concentración durante las tres primeras horas de cultivo. Se
obtuvieron resultados similares con L. fermentarum en las tres fuentes de carbono
evaluadas.
10
9
8
7
0
3
6
9
12
Tiempo, h
Figura 1. Crecimiento de L. casei en TSB (), ARII () e inulina ().
En este estudio también se evaluó el efecto del almidón resistente en el crecimiento de
dos bacterias patógenas del ser humano: Salmonella y Shigella. La figuras 2 muestra el
crecimiento empleando almidón resistente y glucosa como fuente de carbono.
- 300 -
Shigella sp.
11
Crecimiento, Log UFC/ml
C r e c i m i e n to , L o g U F C / m l
11
10
9
8
0
3
6
9
10
9
8
7
6
12
0
Tiempo, h
3
6
9
12
Tiempo, h
Figura 2. Crecimiento de Salmonella sp. en TSB () y ARII ().
En ambos microorganismos se observó un crecimiento similar tanto en el medio con
glucosa como con almidón resistente. No se observó estimulación del crecimiento
debido al almidón resistente de malanga. Estos resultados confirman que las bacterias
patógenas no utilizan el almidón resistente como fuente de carbono para su
crecimiento.
DISCUSIÓN
Tradicionalmente, los probióticos se han asociado con la leche y productos lácteos, sin
embargo, en el ser humano, son residentes importantes de la microflora colónica cuyo
sustrato preferente son los residuos de la alimentación (Kapusniak y Tyflewska, 2004).
El almidón resistente es una de las principales sustancias que se encuentran en el
colon. Langkilde et al (2002) evaluaron la digestibilidad del almidón de plátano en
pacientes ileostómicos y encontraron gránulos intactos en el efluente ileal.
Con la finalidad de establecer el efecto estimulador del almidón resistente en la
microflora benéfica se ha evaluado almidón de diversas fuentes. Kleessen et al (1997)
evaluaron el almidón crudo de papa en cerdos, y encontraron una mayor concentración
bacteriana en grupos como lactobacilos, bifidobacterias, estreptococos y
enterobacterias. También se detectó una especie de lactobacilo (Lactobacillus
celobiosus) que no estuvo presente en las dietas libres de almidón resistente. Lo
anterior concuerda con los resultados obtenidos en este estudio con el almidón de
malanga, ya que las bacterias lácticas no solamente son capaces de utilizar el almidón
resistente como fuente de carbono, sino también se estimula selectivamente su
crecimiento.
En humanos se ha encontrado que la ingesta de almidón resistente disminuye el pH
colónico, lo que trae como consecuencia, la disminución de enterobacterias y
coliformes. Por otra parte, aumenta la concentración de butirato; se ha encontrado que
este ácido graso de cadena corta posee efecto contra el cáncer de colon (Topping y
Clifton, 2001). La ingesta de almidón resistente puede mejorar la salud en situación de
diarrea tanto en humanos como en animales (Topping et al, 2003). También de manera
- 301 -
indirecta, al estimular el crecimiento de bacterias probióticas como L. casei, ya que se
ha demostrado su uso con éxito en el tratamiento de diarreas en niños (Gaon et al,
2003).
Por otra parte, se ha encontrado que al adicionar almidón resistente a alimentos que
contienen probióticos mejora su viabilidad. Crittenden et al (2001) adicionaron almidón
resistente a yogurt con Bifidobacterium lactis y se encontró que la cepa probiótica
mejoró sus propiedades de resistencia en el tracto intestinal, así como su viabilidad en
el producto alimenticio. El efecto synbiótico también se ha analizado en animales; se
encontró que la ingesta de almidón resistente junto con probióticos como Lactobacillus
acidophillus y Bifidobacterium lactis mejora la apoptosis en ratas, disminuyendo la
aparición de cáncer de colon (Le Leu et al, 2005). Al estimular el crecimiento de
probióticos, el almidón de malanga podría ser empleado como aditivo en productos con
probióticos para obtener un efecto synbiótico.
Se ha encontrado que el uso de almidón resistente puede ayudar a mejorar la
resistencia a la colonización por patógenos debido a la competencia de sustrato; es
importante mencionar que en el caso de Salmonella y Shigella, su dosis ingectante
mínima es muy baja; el aumento de la población de bacterias benéficas puede evitar el
crecimiento de las patógenas (Espghan, 2004). Por otra parte, la fermentación de
almidón resistente también disminuye el pH, y muchas de las bacterias coliformes son
sensibles a cambios en el pH (Favier et al, 2002).
CONCLUSIONES
Los datos obtenidos en este estudio sugieren que el almidón resistente de malanga
posee efectos importantes en el metabolismo de las bacterias láticas probióticas. Es un
sustrato que puede ser utilizado por bacterias probióticas como fuente de carbono pero
no por bacterias patógenas del humano. Estos resultados apoyarán estudios futuros
sobre la evaluación del almidón de malanga como prebiótico.
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- 303 -
PRESENTACIÓN DEL MANUAL “PRODUCCIÓN Y CONSUMO
DE SETAS (Pleurotus ssp.)”
*
M. en C. Nicolás González Cortés
**
M. en C. Arely Bautista Gálvez
RESUMEN
En el manual se plasman experiencias, resultados, recomendaciones y sugerencias
para la producción y consumo de “setas” de la especie de Pleurotus ostreatus. Esto es
producto de los trabajos de investigación que se llevan a cabo, con el apoyo de
alumnos de la carrera de Biotecnología de la Universidad Tecnológica del Usumacinta
(UTU), alumnos de la carrera de Agroalimentos de la Extensión Universitaria de los
Ríos de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco (EUR-UJAT), y de las productoras
y productores de cinco módulos de producción de setas, localizados en la región de los
Ríos, Tabasco. Se espera que el presente manual sea una herramienta autodidáctica,
de fácil comprensión, para conocer la biología, importancia socioeconómica, nutricional
y ambiental, así como para llevar de la mano a los interesados en la producción exitosa
y las formas de preparar platillos a base de este exquisito y nutritivo hongo “seta”. En el
manual se presentan una buena cantidad de fotografías, acompañadas de una breve
descripción que hace aún más fácil realizar el proceso de producción.
INTRODUCCIÓN
En México, el cultivo de hongos comestibles representa una gran oportunidad de
producción, dado su riqueza micológica, amplia gama de microclimas y sustratos
existentes, aunado a la tradición por el consumo de hongos por el pueblo mexicano. En
nuestro país, y sobre todo en las zonas tropicales y subtropicales, el cultivo de hongos
seta u oreja blanca (P. ostreatus) sobre desechos agrícolas y agroindustriales,
representa una alternativa de producción de alimento funcionales. En Tabasco, sin
duda alguna, es una alternativa potencial para obtener alimentos de consumo humano
de alta calidad nutricional y subsanar la problemática de desnutrición infantil,
principalmente en las zonas rurales y marginadas. Este sistema alternativo ayuda a
mejorar la dieta y la salud humana, además de aprovechar los sustratos agropecuarios,
agroindustriales y nativos; reduciéndolos, a través de procesos biotecnológicos, en un
alimento altamente nutritivo. En la entidad se generan cada año grandes cantidades de
materiales lignocelulóticos como desecho, entre estos esta el bagazo, punta y paja de
caña de azúcar, el rastrojo del maíz, hojarasca de la planta de plátano, cáscara del
cacao, plantas acuáticas (lirio acuático), etc, que como en la mayoría de los casos,
causan problemas socioeconómicos y ambientales, por lo que estos materiales están
siendo utilizados por las productoras y productores de setas, con especial interés en las
*
Profesor Investigador de la Extensión Universitaria de los Ríos
Profesor Investigador de la Universidad Tecnológica del Usumacinta
**
- 304 -
especies de P. ostreatus variedad Blanca y Gris. Estas variedades están siendo
cultivadas en los cuatro módulos de producción en la región de los Ríos, Tabasco.
OBJETIVO
Elaborar un manual que constituya una herramienta autodidáctica para estudiantes y
productores, para la fácil comprensión de la biología, importancia socioeconómica,
nutricional y ambiental, así como para llevar de la mano a los interesados en la
producción de setas y a las personas interesadas en elaborar diversos platillos a base
de setas.
META
Que el presente manual cumpla con la perspectivas de los estudiantes y productores, y
que sea de impulso para formar otros grupos de productoras y productores de setas de
las zonas pobres y marginadas de la región de los Ríos, para mejorar su nivel
económico y/o nutricional.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se empieza describiendo que las setas son un grupo especial de hongos que
pertenecen al reino Fungi, muy diverso, que comprende 70 000 especies conocidas e
identificadas, de las cuales 10 000 producen setas, 5000 son comestibles en algún
grado y solamente seis han alcanzado, en algunos países, el grado industrial. Entre el
Genero Pleurotus, son 39 especies, destacando en cuanto al nivel de cultivo y de
producción la especie de P. ostreatus, P. pulmonaruis, P. sejor-caju, P. florida y P.
eryngii. Además estas especies son de fácil manejo. La producción tiene beneficios
económicos, pues una familia puede recibir buenos ingresos por la producción y venta
de las setas; ejemplo de esto son los productores del módulo localizado en la
comunidad del Pochote, municipio de E. Zapata, Tab., donde los productores venden a
$80 el kilogramo de setas frescas, en los restaurantes de la ciudad de Palenque,
Chiapas, y el costo de producción por kilogramo es de aproximadamente 20 pesos, por
tanto, la relación costo beneficio es bastante buena. Aunado a esto, las setas son una
fuente importante de proteína, que puede enriquecer la dieta humana. Un kg de setas
frescas iguala en cantidad de proteína, en promedio, a medio kg de carne de res. Su
contendido de proteína esta entre el valor de la carne de pollo y la leche, sobresaliendo
los niveles de lisina (4.5-9.9) y triptofano (1.1-1.3). Así mismo, las setas desempeñan un
papel muy importante en la naturaleza, ya que reducen la acumulación de materia
orgánica que se origina como residuos de los cultivos de los diferentes productos
agrícolas y evitan que estos se conviertan en fuentes de contaminación ambiental y
protejan, de esta manera, los recursos naturales (agua, suelo, aire).
Por otra parte, el proceso de producción que se describe en el manual, es una
metodología que se ha venido mejorando y adaptando a las condiciones de la región, y
actualmente se aplica en los módulos localizados en los ejidos de Sección Jobal,
Sección Pochote, Nuevo Pochote, Avispero y la colonia Las Lomas; este último es de
un grupo de alumnos egresados de la carrera de Biotecnología de la UTU. Estos grupos
- 305 -
fueron económicamente apoyados inicialmente por la SEDAFOP y técnicamente por
investigadores y alumnos de la UTU y la EUR-UJAT. Es importante indicar que el nivel
de producción es rústico, ya que se esta iniciando y la población de las comunidades
son de bajo recursos económicos. Sin embargo, se espera que con el apoyo de otras
instituciones, a mediano plazo, las instalaciones y equipo se mejoren con el objeto de
incrementar la producción. En otro apartado, se describen de manera detallada 15
recetas, algunas de ellas tomadas de la internacional famosa chefs Dra. Sara Ajzen de
Libin, y otras son de la auditoria propia. Algunas de ellas son: setas a la mexicana,
setas empanizadas., setas al ajillo, sopa frita de setas, setas con pimentón, crema de
setas, sopa de setas y coliflor, tinga de setas, chiles rellenos de setas, ensalada de
setas, ceviche de setas, omelette de setas y otras.
Finalmente se da un espacio en el manual para reconocer el apoyo de los alumnos de
la carrera de Biotecnología de la UTU y alumnos de la carrera de Agroalimentos de la
EUR-UJAT, así de manera especial a los distintos grupos de productores de la región
de los Ríos.
Productores de setas del
módulo “El Pochote”.
Comercialización de setas
Exposición gastronómica de
platillos a base de setas, por
productores de la región.
RESULTADOS
Con asesoría y con el apoyo del manual se han establecido cuatro módulos de
producción de setas en la región de los Ríos. Así mismo se han integrado 15 recetas a
base de setas que son fáciles de preparar para disfrutar su exquisito sabor. Por otra
parte, se han realizado trabajos de investigación en algunos módulos de producción,
cuyos trabajos han servido como estancias profesional para estudiantes de la
Universidad Tecnológica del Usumacinta, y actualmente se esta realizando una tesis
por dos alumnos de la carrera de agroalimentos de la Extensión Universitaria de los
Ríos.
DISCUSIÓN
Es importante indicar que ha servido de utilidad el presente manual, ya que en base a
este, se puede aprender de una manera muy sencilla el proceso de producción y las
diferentes formas de preparar las setas.
- 306 -
CONCLUSIONES
Se concluye que de manera práctica este material didáctico ha tenido impacto en el
medio rural y estudiantil. Sin embargo, hace falta realizar más investigaciones en este
campo tan amplio y maravilloso, y transferir los conocimientos a la comunidad científica
y a la sociedad en general.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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- 307 -
UTILIZACIÓN DE ALMIDÓN DE FRIJOL PELON (Vigna unguiculata) Y
FIBRA DE CAÑA DE AZÚCAR (Saccharum officinarum L.) PARA LA
ELABORACIÓN DE MATERIALES BIODEGRADABLES
*
M. en C. José Ulises González de la Cruz
IAA. Ma. Concepción de la Cruz Leyva*
**
Est. Narcedalia Paz López
RESUMEN
Los plásticos se han convertido en una parte integral de nuestras vidas, están
presentes y se han hecho indispensables en los productos envasados, transporte,
edificios, equipos deportivos y médicos; sin embargo, el extenso y globalizado uso, esta
generando serios problemas de contaminación debido a que dichos polímeros no son
biodegradables. El objetivo de este trabajo fue obtener una fibra para elaborar un
material biodegradable. Para dar cumplimiento a dicho objetivo se extraerá almidón del
fríjol pelón, se blanqueará la fibra de las hojas de la caña de azúcar y se utilizarán
alcohol polivinílico y policaprolactona para formular los materiales biodegradable; a
dichos materiales se le realizará una caracterización fisicomecánica y se le determirá la
biodegradabilidad en suelo. Hasta el momento se ha logrado extraer almidón de V
unguiculata y el fraccionamiento y blanqueado de la fibra de S. offcinarum L. Se espera
formular materiales biodegradables con características fisicomecánicas similares a los
materiales sintéticos a un menor costo, que pueda ser utilizado como prototipo para la
generación de embalaje en la industria alimentaria o en agricultura.
INTRODUCCIÓN
Tradicionalmente los materiales usados para la elaboración de recipientes o empaques
son los polímeros sintéticos (plásticos) que provienen de productos petroquímicos
como: poliestireno (PS), polietileno de baja densidad y alta densidad (LDPE y PEBP),
polipropileno (PP) y polietileno tereftalato (PET), debido a que poseen propiedades
fisicomecánicas (elongación, esfuerzo máximo, módulo elástico, dureza, permeabilidad
al agua y oxígeno) y funcionales (livianos, flexibles, etc.), los hacen atractivo ante los
consumidores. Debido a esto, los plásticos se han convertido en una parte integral de
nuestras vidas; están presentes y se han hecho indispensables en los productos
envasados, transporte, edificios, equipos deportivos y médicos (Fang y Hanna, 2000;
Ke y Sun, 2000; Lawton, 2004); sin embargo el extenso y globalizado uso, esta
generando serios problemas de contaminación debido a que dichos polímeros no son
biodegradables, a sí que, pasarán 10 años (con agentes fotodegradantes) o hasta 3000
años para que los polímeros sintéticos sean degradados completamente. Por lo
anterior, la alternativa es generar envases con materiales compuestos de polímeros
naturales en una matriz polimérica sintética, de esta forma los materiales resultantes
tienen una mayor biodegradación. Los polímeros biodegradables tales como el
*
Profesor Investigador de la Extensión Universitaria de los Ríos
Estudiante de la carrera de Ingeniería en Alimento de la Extensión Universitaria de los Ríos
**
- 308 -
polihidroxibutirato (PHB), polihidroxibutirato-cohidroxivalerato (PHBV), ácido poliláctico
(APL), alcohol polivinílico (PVOH), policaprolactona (PCL) entre otros, poseen
adecuadas propiedades mecánicas, son hidrofóbicos y con buena permeabilidad al
oxígeno; sin embargo su desventaja es tener un costo cinco veces superior al de un
sintético de similares características. A sí que, para reducir el costo y volumen de
utilización del biopolímero en la fabricación de un envase, la alternativa es mezclarlo
con polímeros naturales (polisacáridos, proteínas, lípidos, entre otros) y de esta forma
obtener un material compuesto biodegradable barato, por todo esto, se han realizado
diversos estudios proponiendo mezclas de polímeros naturales con sintéticos, por
ejemplo: fibras vegetales (yute, sisal, celulosa, lino, cáñamo) con matrices de plásticos
petroquímicos y en mezclas de PHB y PHBV (Povolo y Hermida, 2003), se han
realizado compuestos con fibras de palma de aceite con PVOH y almidones
modificados, en el mercado se encuentran matrices de PCL con almidón y aditivos
(MaterBiZ) o matriz de celulosa modificada, almidón y aditivos (MaterBi-Y) que
investigadores han compuesto con fibras cortas de sisal obteniendo resultados
favorable(Cyras, 2001; Álvarez y Vázquez, 2003).
OBJETIVOS Y METAS
Elaborar y caracterizar mecánicamente materiales biodegradables compuestos de
PVOH, PCL, almidón modificado de Vigna unguiculata y fibra de Saccharum offcinarum,
con la finalidad de proponer un nuevo material compuesto, barato y biodegradable,
como parte de las alternativas viables para sustituir en alguna medida a los polímeros
convencionales.
Metas
Obtener un material biodegradable con características fisicomecánicas similares a los
materiales sintéticos.
MATERIALES Y MÉTODOS
Obtención de las materias primas
Alcohol polivinílico (PVOH) y la policaprolactano (PLC).
El PVOH y la PCL serán adquiridos a Sigma by Aldrich con las siguientes
características: PVOH con grado de hidrólisis de 87-89 %.
Extracción del almidón de V. unguiculata.
Los granos de V. unguiculata (fríjol pelón), se adquirieron en el mercado local de la
Ciudad de Tenosique, Tabasco; en la obtención del almidón se aplicó el método
reportado por Chel-Guerrero y col. (2002). La modificación se realizó por
succinilización.
Obtención de la fibra de caña.
La primera parte, se basó en la metodología reportada por Cazaurang y col. (1990): Se
usaron hojas de caña; las cuales se seleccionaron, lavaron y secaron en una estufa
- 309 -
convencional a 60°C por 12 hr. Posteriormente, se molieron y tamizaron en una malla
30 (0.590 mm).
Aso
Se pesaron 40 g de fibra y se depositaró en un matraz Erlenmeyer de 2000 ml, al cual
se le adicionó 1500 ml de ácido sulfúrico (H2SO4) al 0.4 % (hidrólisis ácida). Esta
mezcla se agitó a 400 rpm con un magneto en una placa de calentamiento con
agitación, por 1 hr a 100ºC. Se eliminó la solución con la ayuda de una malla tipo Edan
(≤0.149 mm) y se lavaron las fibras con agua potable. Nuevamente se colocaron las
fibras en el matraz Erlenmeyer de 2000 ml, y esta vez se añadió 1500 ml de solución de
hipoclorito de sodio (NaOCl) al 35 % (v/v) a pH 9.2 y se agitó a 400 rpm por 1 hr a 28ºC,
con el objeto de dar el blanqueo a las fibras y producir la degradación de ligninas. Se
desechó la solución y se lavó con agua potable y se enjuagó con agua destilada.
Finalmente, se liofilizó a –42ºC y 13 x 10-3 mbar por 18 hr. Las fibras liofilizadas se
tamizaron en malla 30 (0.590 mm), se depositaron en una bolsa de PEBD y se
almacenó en un desecador (con silicagel) hasta su uso.
Caracterización de las materias primas.
Se determinará la composición proximal del almidón modificado del fríjol y la fibra de
caña con los métodos de la AOAC (1997).
Formulación de los materiales biodegradables compuesto (perfiles).
Para la formulación de los materiales biodegradables compuesto de PVOH o
PCL/almidón/fibra, se apoyará en la metodología propuesta por Sosa (2006) con las
siguientes modificaciones: Se partirá de una suspensión al 6%: PVOH o
PCL/almidón/fibra, el tamaño de fibra de caña será de 0.59mm; por otro lado, se fijará el
nivel de la fibra a 20 %. Se aplicará un diseño factorial, los tratamientos se presentan en
el Cuadro 1.
Cuadro 1. Establecimiento del diseño experimental para la elaboración del biomaterial compuesto de
PVOH o PCL/almidón modificado/ fibra (%).
Perfil (No)
PCL
PVOH
Almidón modificado
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
50
60
70
50
60
70
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
50
60
70
50
60
70
30
20
10
30
20
10
30
20
10
30
20
10
Los perfiles se realizarán por triplicado.
- 310 -
Plastificante
3
3
3
4
4
4
3
3
3
4
4
4
Caracterización mecánica.
Las pruebas mecánicas se llevarán acabo, de acuerdo a la norma ASTM D882-83
(ASTM, 1995).
Caracterización física.
Se determinará la permeabilidad al vapor de agua por el método ASTM E 96-96 (ASTM,
1996).
Biodegradabilidad de los materiales elaborados.
Se seguirá el método de degradación en suelo reportado por Schmidt and Ruschmeyer,
(1958). La degradación del material se observará por microscopía electrónica de barrido
(SEM)
Análisis estadístico.
Para el análisis estadístico de los resultados que se obtengan de la caracterización
fisicomecánica, se aplicará un análisis de factorial y para conocer la diferencias de
medias se desarrollará la prueba de Duncan, según los métodos señalados por
Montgomery (1991); se utilizará un paquete estadístico para el diseño de gráficas
(Statgraphics Plus versión 5.1).
RESULTADOS
En el proceso de obtención de fibra se notó que la nervadura central de las hojas,
impide la obtención adecuada de la fibra de caña, no permite blanquearla y dificulta su
manejo ya que esta parte central al molerla se separa del resto del material y flota.
Se espera formular materiales biodegradables con características fisicomecánicas
similares a los materiales sintéticos a un menor costo, que pueda ser utilizado como
prototipo para la generación de embalaje en la industria alimentaria o en agricultura.
Se pretende publicar al menos un artículo científico de la investigación generada, en
una revista nacional indexada; al igual que presentar los avances de la investigación en
un congreso nacional, en la modalidad de poster.
Finalmente, se espera formar un recurso humano: para la obtención del titulo de
ingeniero en alimentos (Tesis de Licenciatura).
DISCUSIÓN
En general, la mayoría de las forrajeras reducen su porcentaje de hojas a medida que
envejecen, y que los tallos son de menor calidad que las hojas. Sin embargo, esta
generalización no es universal. La calidad de los tallos comparada a la de las hojas,
depende de la función de su estructura y de cada especie en particular. La reducción en
calidad está generalmente asociada a un incremento en la lignificación de los tejidos
estructurales. En Medicago sativa, y especies arbustivas (browse species), los tallos
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son órganos estructurales y las hojas son órganos metabólicos. En algunas gramíneas
a su vez, las hojas tienen una importante función estructural, por la lignificación de la
vena central.
CONCLUSIÓN
Hasta el momento, es importante diseñar la tecnología apropiada para separar la
nervadura central antes de molerla, o después de la molienda de la hojas de caña de
azúcar.
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