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Extracción de Capsaicina asistida por ultrasonidos en Chile habanero
fresco
Chapter · December 2015
DOI: 10.13140/RG.2.1.1948.9042
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Diego Ramon Briceño-Dominguez
Instituto Tecnológico Superior de Felipe Carrillo Puerto
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Aportaciones al estudio de las
Ciencias Biotecnológicas y
Alimentarias
Dra. Eloísa López Hernández
Dra. Angélica A. Ochoa Flores
M.T.E. Gregorio Cano Molina
M.C.E. Ma. Esther Pavón Jiménez
M.C. José Isabel López Naranjo
Villahermosa, Tabasco, México.
1° de diciembre de 2015
Aportaciones al estudio de
las ciencias
biotecnológicas y
alimentarias
Aportaciones al estudio de
las ciencias
biotecnológicas y
alimentarias
Compiladores
Eloísa López Hernández
Angélica Alejandra Ochoa Flores
Gregorio Cano Molina
María Esther Pavón Jiménez
José Isabel López Naranjo
Universidad Juárez Autónoma de Tabasco
Dr. José Manuel Piña Gutiérrez
Rector
Dra. Dora María Frías Márquez
Secretaria de Servicios Académicos
Dr. Wilfrido Miguel Contreras Sánchez
Secretario de Investigación, Posgrado y Vinculación
M.A. Rubicel Cruz Romero
Secretario de Servicios Administrativos
L. C. P. Marina Moreno Tejero
Secretaria de Finanzas
Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias / Editores Eloísa
López Hernández… [y otros cuatro]. -- Primera edición. -- Villahermosa, Tabasco:
Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, 2015.
440 páginas: Ilustraciones. -- (Colección: Eduardo Caballero y Caballero. Estudios
multidisciplinarios).
Incluye referencias bibliográficas.
ISBN 978-607-606-284-5
1. Alimentos – Investigación - México. \ 2. Nutrición – Investigación – México. \ 3.
Alimentos – Biotecnología – Investigación – México. I. López Hernández, Eloísa, Editor.
LC TX341 A66 2015
Catalogó: Esmeralda Cobos Jiménez
Primera edición, 1° de diciembre de 2015
D. R. © Universidad Juárez Autónoma de Tabasco
Av. Universidad s/n, Zona de la Cultura
Col. Magisterial, C. P. 86040
Villahermosa, Centro, Tabasco.
www.ujat.mx
Para su publicación esta obra ha sido dictaminada por el Sistema
Académico de “pares ciegos”, de una comisión interinstitucional de
evaluadores, así como por el Consejo Editorial Divisional de Ciencias
Agropecuarias de la UJAT. Los juicios expresados son responsabilidad de los
autores. Queda prohibida su reproducción total sin contar previamente con
la autorización expresa y por escrito del titular, en términos de la Ley
Federal de Derechos de Autor. Se autoriza su reproducción parcial siempre
y cuando se cite a la fuente.
ISBN: 978-607-606-284-5
Revisión de la edición: Eloísa López Hernández, Gregorio Cano Molina, Julio Cámara
Córdova.
Responsable de la edición: Julio Cámara Córdova.
Diseño de portada: María Esther Pavón Jiménez
Diagramado y compilado en Villahermosa, Tabasco, México.
Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias
ESTUDIO DE LOS EFECTOS DEL ÁCIDO FÓRMICO, DEL ÁCIDO SULFÚRICO Y
SUS MEZCLAS EN ENSILAJE DE VÍSCERAS DE CACHAMA BLANCA
(Piaractus brachypomus) APLICANDO LA METODOLOGIA DE SUPERFICIES
DE RESPUESTA ................................................................................................... 275
Vásquez Zuluaga S A*, Zapata Montoya J E
EFECTO REOLOGICO DE LA GOMA XANTANA A DIFERENTES
CONCENTRACIONES PARA MEJORAR LA ESTABILIDAD DEL MARINADO..... 282
Rosa Esther Esparza Marmolejo, Eloina Gutiérrez Gallegos, Carolina
Gallegos Lopez, Rafael Estrada Jauregui.
CARACTERIZACIÓN DE ALGUNAS PROPIEDADES TECNOLÓGICAS DE LA
HARINA OBTENIDA DE LA CASCARA MANGO Y SU EFECTO SOBRE LAS
PROPIEDADES TEXTURALES Y DE ANTIOXIDANTES DE UN MUFFIN ............ 288
SEPÚLVEDA. Jaime1, SALDARRIAGA. Dayana1, GOMEZ. Johana 1.
EXTRACCIÓN DE CAPSAICINA ASISTIDA POR ULTRASONIDOS EN CHILE
HABANERO FRESCO ........................................................................................... 298
Casanova-Ortiz Joel Salomón1, Yah-Nahuat Pamela Neftaly1, BacabCocom Ruby del Rocío1, Briceño-Domínguez Diego Ramón1, 2 y CruzSantander Ivonne1, 2.
ELABORACIÓN DE UN YOGURTH DE CARAMBOLA (Averrhoa carambola) NO
CALÓRICO. ........................................................................................................... 305
Rivera-Rivera M., Valencia-Pérez M.P., Tejeda R., Paz-Gamboa E*.
PURÉ DE AGUACATE HASS (Persea americana) OBTENIDO MEDIANTE
EXPANSIÓN ULTRARRÁPIDA. ............................................................................ 312
Vargas-Ortiz, M.1; Rodríguez-Jimenes, G.1; García-Alvarado, M.1; Pallet, D.
2
; Reynes, M. 2; Salgado-Cervantes, M.A.1
FISIOLOGIA POSTCOSECHA DEL CHICOZAPOTE (Manilkara zapota (L) P. van
Royen) VAR BETAWI SOMETIDO A DIFERENTES TRATAMIENTOS ................. 322
Elizabeth León-García 1*, Hugo Sergio García-Galindo 1, Andrés RebolledoMartinez2, Javier De la Cruz Medina1
Nutrición y Salud
SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE NANOPARTÍCULAS DE FOSFATO DE
CALCIO (CaHPO4), ÓXIDO DE HIERRO (-Fe2O3) Y ÓXIDO DE ZINC (ZnO)
ESTABILIZADAS CON INULINA DE AGAVE PARA LA FORTIFICACIÓN DE
PRODUCTOS LÁCTEOS ...................................................................................... 333
E. Santillán-Urquiza*, J.F. Vélez-Ruíz**, M.A. Mendez-Rojas***.
DESARROLLO Y CARACTERIZACIÓN DE UN YOGUR CON ALTO CONTENIDO
PROTEICO Y DE INULINA DE AGAVE, ORIENTADO A PERSONAS CON
DIABETES ............................................................................................................. 342
D. Morales–Koelliker*, J.F. Vélez-Ruíz*
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Aportaciones al estudio de las ciencias biotecnológicas y alimentarias
EXTRACCIÓN DE CAPSAICINA ASISTIDA POR ULTRASONIDOS EN CHILE
HABANERO FRESCO
Casanova-Ortiz Joel Salomón1, Yah-Nahuat Pamela Neftaly1, Bacab-Cocom Ruby del
Rocío1, Briceño-Domínguez Diego Ramón1, 2 y Cruz-Santander Ivonne1, 2.
1
Instituto Tecnológico Superior de Felipe Carrillo Puerto, Laboratorio de Ciencias Básicas,
Felipe Carrillo Puerto, Quintana Roo, 77200, México.
2
Centro de Estudios Biológicos, Medio Ambiente y Recursos Naturales A.C., Felipe
Carrillo Puerto, Quintana Roo, 77200, México.; joelcasanovaortiz@gmail.com
Resumen. El chile habanero de la península de Yucatán es de los chiles más picantes
sin embargo, este picor se ve afectado por el procesamiento industrial. El objetivo del
trabajo fue comparar los métodos de extracción asistida por ultrasonidos y de maceración
en la extracción de capsaicina en chile habanero fresco y evaluar el efecto de 2
concentraciones de etanol (50 y 80 %) en la extracción. Se usó 10 g de chile habanero y
se pusieron a extraer por 50 minutos utilizando los métodos antes descritos, con el
método más efectivo se evaluó el efecto de usar etanol al 50 y 80 %. La extracción
asistida por ultrasonidos fue el más efectivo con un contenido total de capsaicina de 26.74
mg/g base húmeda y un rendimiento de la extracción de 34.33 mg/g base húmeda. La
variación en la concentración de etanol no mostró diferencias significativas en la
extracción de capsaicina.
Palabras clave. Capsaicina, Extracción Asistida por Ultrasonidos, chile habanero.
INTRODUCCIÓN
El chile habanero (Capsicum chínense Jacq.), es una de las especies más picantes del
género Capsicum, pudiendo contener alrededor de 200 000 a 300 000 unidades Scoville
(López-Puc et al, 2009). El picor de los chiles se debe a la presencia de capsaicinoides,
que son amidas ácidas que resultan de la unión de la vanillilamina y ácidos grasos de 8 a
13 átomos de carbono (Fernández-Barbero, 2007), de estos compuestos la capsaicina y
la dihidrocapsaicina representan el 90 % de los capsaicinoides totales. La capsaicina pura
presenta efectos benéficos en la salud como antioxidante, antitumoral y anti obesidad
(Xiu-Ju et al, 2011). En forma de oleorresina es económicamente importante dentro de la
industria alimentaria, ya que 1 kg de oleorresina puede sustituir a 100 kg del producto
deshidratado (Restrepo-Gallego, 2007) y su precio puede alcanzar los 400 USD por
kilogramos (Pacho et al, 2002). El contenido de capsaicinoides y por ende el picor de los
chiles está determinado por la genética de la planta y por su interacción con el ambiente
(Ruiz-Lau et al, 2011). Lo cual supone diferencias en el nivel de picor de una misma
especie de chiles dependiendo del lugar en que se cultiva. Esta característica fue el punto
de partida para que en el 2012 se obtuviera la denominación de origen para el chile
habanero de la península de Yucatán, los cuales presentan un nivel de picor de 201,000
Unidades Scoville (Diario Oficial de La Federación, 2012). El elevado picor que presenta
los chiles habaneros de la península de Yucatán los hace diferentes a los chiles cultivados
en los demás estados de la República Mexicana. Sin embargo, esta característica se
pudiera ver afectado por los diferentes procesos a los cuales son sometidos dentro de la
industria alimentaria (Tabla. 1)
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Tabla 2 Comparación del contenido de Capsaicina y Dihidrocapsaicina en chiles frescos
y procesados.
Tipo
chile
de Contenido
Capsaicina
Chiles frescos
de Contenido
de
Dihidrocapsaicina Tipo de proceso
Chiles procesados
Contenido
de Contenido
de
Capsaicina
Dihidrocapsaicina Referencia
Chile
habanero
25. 6 mg/g
4.574 mg/g
Salsa
0.717 mg/g
0. 135 mg/g
Peña-Álvarez
et al (2009)
Chile
jalapeño
657 mg/kg B.S.
725 mg/kg B.S.
Secado en frio
579 mg/kg B.S.
634 mg/kg B.S.
Topuz et al
(2011)
Chile
jalapeño
657 mg/kg B.S.
725 mg/kg B.S.
Secado al horno
549 mg/kg B.S
597 mg/kg B.S.
Topuz et al
(2011)
Cocción
903.6 µg/g B.H.
756.9
Ornelas-Paz
et al (2010)
Chile
habanero
913.8 µg/g B.H.
756.9 µg/g B.H.
B.H. = Base Húmeda B.S.= Base Seca
µg/g B.H.
En la tabla 1, se puede observar cómo el procesamiento de los chiles reduce su contenido
de capsaicina y dihidrocapsaicina y por ende su picor. Debido a que los chiles habaneros
de la península de Yucatán contienen un nivel de picor elevado, es necesario conservar
esta característica incluso en los productos procesados. Una opción para evitar la pérdida
del picor del chile habanero sería la realización de una etapa de extracción de capsaicina
antes de su procesado y reincorporarlo al final del proceso. Sin embargo, las técnicas de
extracción de capsaicina convencionales implican la utilización de solventes tóxicos como
acetona, diclorometano, éter de petróleo y hexano, utilizando el chile deshidratado y
molido. A la harina resultante de dicha extracción, se le elimina los restos de solventes y
se destina para la alimentación animal (Fernández-Trujillo, 2007). Para poder utilizar el
chile en la alimentación humana, después de la extracción, se necesita realizar la
extracción en chiles frescos y la utilización de solventes menos tóxicos que los usados
convencionalmente. En la extracción convencional de capsaicina es necesario que el chile
esté seco, ya que en el proceso de secado se rompe la pared celular del chile lo cual
permite que el disolvente ataque directamente al soluto que se necesita extraer. Para
poder llevar a cabo la extracción de capsaicina en el chile habanero en estado fresco se
necesita de un método de extracción que incremente la penetración del solvente hacia el
chile habanero sin necesidad de deshidratarlo. Una de las técnicas de extracción de
compuestos que presenta estas características, es la Extracción Asistida por Ultrasonidos
(E.A.U.). Esta técnica se basa en el uso de sonidos de alta frecuencia inaudibles para el
humano (1- 16 KHz) dentro de un líquido, generando burbujas (cavitación) que colapsan
fuertemente con el material vegetal incrementando la penetración del solvente, facilitando
la liberación de compuestos en el material vegetal y aumentando la transferencia de masa
mediante la ruptura de la pared celular (Londoño-Londoño, 2011; Chemat et al, 2011).
OBJETIVOS
Objetivo general
Comparar dos métodos de extracción de capsaicina en chiles habaneros frescos y evaluar
el efecto de dos concentraciones de etanol en el rendimiento de capsaicina.
Objetivos específicos
1. Evaluar el rendimiento de la extracción de capsaicina en chile habanero fresco
empleando dos métodos de extracción.
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2. Determinar el efecto de la concentración de solvente en el rendimiento de
capsaicina de chile habanero fresco, usando el método que mejor resultados
obtenga del objetivo anterior.
MATERIALES Y MÉTODOS
El trabajo se realizó en dos etapas, la primera etapa consistió en la comparación de dos
métodos de extracción de capsaicina en chiles habaneros frescos, el método más efectivo
en la primera etapa será utilizado en la segunda etapa, la cual consistió en evaluar el
efecto de dos concentraciones de etanol (50 y 80 %) en el rendimiento de capsaicina en la
extracción. Los chiles habaneros usados en los experimentos fueron adquiridos en el
mercado municipal de la localidad de Felipe Carrillo Puerto, Quintana Roo; los métodos
de extracción evaluados fueron E.A.U. y el método de maceración con agitación, cada
uno de los análisis se realizó por triplicado.
Comparación de los métodos de extracción. Se determinó la cinética de extracción de
capsaicina sobre el tiempo y el rendimiento de extracción (mg de extracto/ g de base
húmeda) de cada método de extracción. La E.A.U. se realizó en un baño sónico, para lo
cual se pesó 10 g de chile habanero fresco, se cortó en rodajas y se transfirió a un matraz
de Erlenmeyer de 250 ml y se le adicionó 150 ml de etanol al 95 %, el tiempo de
extracción fue de 50 minutos, durante el transcurso del experimento se tomaron alícuotas
de 5 mL cada 10 minutos a estas muestras se le determinaron el contenido de capsaicina.
El otro método consistió en poner la misma cantidad de muestra en un matraz Erlenmeyer
de 250 mL, adicionando 150 ml de etanol al 95 % y se puso a extraer en un agitador
magnético durante 50 minutos, cada 10 minutos se tomaron alícuotas de 5 mL y se
determinó el contenido de capsaicina. La determinación de capsaicina se realizó por la
técnica espectrofotométrica descrita por López-Hernández et al (2011) para lo cual se
realizó una curva de calibración a concentraciones de capsaicina de 0, 50, 100,150, 200 y
250 ppm, la lectura se realizó a una longitud de onda de 280 nm, para la determinación de
capsaicina en los extractos, se leyó la absorbancia de las muestras a 280 nm y se
extrapoló con la ecuación obtenida en la curva de calibración. Al finalizar el tiempo de la
extracción se concentró el solvente por rota vapor y el extracto concentrado se traspasó
a un vial y se secó en un horno a 40 ° C, y luego se determinó el rendimiento de la
extracción.
Evaluación del efecto del etanol a 50 y 80 % en el rendimiento de la extracción. Se
determinó el efecto de dos concentración de etanol al 50 % y 80 % en la capsaicina,
extraída de chile habanero fresco. Se pesó 10 g de chile habanero fresco cortado en
rodajas y se transfirió a un matraz Erlenmeyer de 250 mL y se le adicionó 150 mL de
etanol al 50 % y en otro matraz con 10 g de chile habanero en rodajas fue adicionado 150
mL de etanol al 80 %, ambos matraces fueron puestos en extracción durante 50 minutos,
al final se determinó el contenido de capsaicina en los extractos. El contenido de
capsaicina se determinó con la misma técnica que en la etapa anterior.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN.
Comparación de los métodos de extracción. Los valores de capsaicina reportados en
este trabajo se obtuvieron por la extrapolación de la ecuación de la curva de calibración (y
= 0.0034x + 0.0117) con una R² = 0.998. En la figura 1. Se presenta la cinética de
extracción de ambos métodos, donde podemos observar que la extracción asistida por
ultrasonidos extrae mayor cantidad de capsaicina (26.74 mg/g base húmeda) que el
método de maceración con agitación (3.48 mg/g base húmeda) al final de la extracción.
La eficacia del método de extracción asistida por ultrasonidos radica en que a los
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primeros 5 minutos de la extracción se logra extraer más de la mitad (63 %) de la
capsaicina total extraída que por el método de maceración (50 %).
Figura 1. Comparación de la cinética de extracción de capsaicina en chile habanero
fresco, de dos métodos de extracción usando etanol al 95%. Se presentan los valores
promedios de 3 réplicas.
Estos resultados son similares a los reportados por Boonkird et al (2008), para la E.A.U.
de capsaicinoides en Capsicum frutescens quienes reportan que a los 5 minutos de la
extracción se recupera más del 60 % de los capsaicinoides totales. La extracción asistida
por ultrasonidos no solo extrae mayor cantidad de capsaicina, también tiene un mayor
rendimiento de extracción (34.33 mg g-1 base húmeda) que el método de maceración
(28.08 mg g-1 base húmeda), que representa un 22.2% superior. (Figura 2.)
Figura 2. Rendimiento de la extracción de capsaicina usando etanol al 95 % como
solvente.
Las diferencias observadas entre el contenido de capsaicina y el rendimiento de la
extracción se deben principalmente a la selectividad del método de E.A.U y a que en este
trabajo solo se determinó el contenido de capsaicina. El contenido total de capsaicinoides
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para el chile habanero varía de 41.8 y 65.9 mg/g fruta seca (Pino et al, 2007), CisnerosPineda et al (2007) reporta contenidos de capsaicina para el chile habanero (pericarpio y
placenta) de 66,800 µg/fruta seca (66.8 mg/fruta seca).
Evaluación del efecto del etanol a 50 y 80 % en el rendimiento de la extracción. El
método de extracción con el que fueron evaluadas las dos concentraciones de etanol (50
% y 80 %) fue el método de extracción asistida por ultrasonidos, que fue el método que
presentó los mejores resultados en la etapa anterior. En la figura 3, se presentan los
resultados obtenidos en la etapa 2, donde se observa que usando etanol al 80 % se logra
una concentración de capsaicina en el extracto de 13.23 ± 1.35 mg/g base húmeda lo cual
resultó ligeramente superior al obtenido a la extracción con etanol al 50 % (11.69 ± 2.34
mg/g base húmeda de capsaicina), sin embargo, no se encontraron diferencias
significativas (p=0.3787, α=0.05). Cano-Morales et al (2002), obtuvieron resultados
similares en la extracción de capsaicina en chile habanero fresco usando etanol al 70 y al
95 % (1.2924 y 1.8673 % de capsaicina, respectivamente ). El uso del etanol puro en la
extracción de capsaicina en chile habanero fresco ha demostrado tener rendimientos
similares al uso de acetonitrilo, aproximadamente 19 mg/g fruta seca (Chinn et al, 2011).
La adición de agua en pequeñas cantidades al solvente ayuda a un mayor rendimiento
de capsaicina en la extracción, aunque en este trabajo no se encontraron diferencias
significativas, Fernández-Barbero et al (2005) reportan que la adición del 10 % de agua al
etanol en la extracción de capsaicinoides en pimientos mediante fluidos presurizados,
incrementa la cantidad de capsaicina extraída de 390 a 400 µmol/Kg. Fernández-Barbero
et al (2006 ), indican que es indistinto el uso de metanol, etanol y acetona para la
extracción de capsaicina, ya que con ellos obtuvieron resultados similares. Aunque en el
caso particular de la extracción asistida por ultrasonidos es recomendable usar metanol
como solvente (Fernández-Barbero et al 2008). En este trabajo se optó por usar etanol
como solvente debido a que es menos toxico que el metanol, además que los costos de
producción son más bajos.
Figura 3. Capsaicina extraída usando como solvente etanol al 80 y al 50 %, mediante
E.A.U. Se presenta el valor promedio de 3 réplicas ± error estándar.
CONCLUSIONES.
La técnica que da mejores resultados para la extracción de capsaicina en chile habanero
fresco es la por medio de Extracción Asistida por Ultrasonidos, los resultados sugieren
que la concentración de etanol no tiene efecto significativo en el rendimiento de
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capsaicina, por lo tanto, es posible utilizar un etanol al 50% para obtener buenos
rendimientos de capsaicina.
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