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Introducción
En la actualidad la protección del medio ambiente se ha convertido en un tema prioritario por lo que es de suma importancia lograr un aprovechamiento racional de los subproductos agroindustriales. El aprovechamiento racional de los materiales residuales puede brindar rendimientos económicos que pueden contribuir a minimizar los gastos que supone la gestión de residuos. (1
Por lo tanto, es necesaria la realización de estudios que potencien el desarrollo de procesos tecnológicos económicos, eficaces y rentables, que incentiven la utilización de los deshechos como una fuente de materias primas adecuadas para la obtención de productos de alto valor agregado.
Los aceites volátiles o aceites esenciales se definen como mezclas con componentes volátiles, las cuales se producen debido al metabolismo secundario de las plantas, estas sustancias aromáticas solo se encuentran en la naturaleza y son las responsables de las fragancias de las flores y órganos vegetales. 2
Los usos de los aceites esenciales dependen de sus componentes mayoritarios, la presencia o ausencia de unos u otros depende de características como: condiciones geobotánica, método de cultivo, época de recolección de la planta, método de almacenamiento del material vegetal, método de obtención del aceite, edad de la planta. 3
Es por esto que el proyecto Apoyo a la cadena de valor hortofrutícola en la provincia de Santiago de Cuba (PROSANTIAGO) se enfoca en la producción de un producto industrializado no tradicional, como lo es el aceite esencial, y la mejora de bienes y servicios en torno a esta cadena.
Durante el procesamiento y comercialización, el mango y los desechos generados son una fuente importante de compuestos bioactivos de alto valor agregado, como fibra dietaría, micronutrientes, polifenoles y carotenoides. Su estudio puede realizar con un trabajo multidisciplinario de investigación, innovación, transferencia de tecnología, desarrollo de estudios de mercado y planes de negocio. 4
En este trabajo se realizó un estudio para la obtención de aceites esenciales a partir de cáscara de mango para crear un producto con valor agregado a partir de un residuo agroindustrial.
Por lo anteriormente explicado el objetivo fundamental del trabajo fue determinar la influencia del grado de maduración del mango bizcochuelo en las características físico químicas del aceite esencial obtenido de la cáscara de mango.
Métodos utilizados
El aceite esencial fue obtenido por la técnica de arrastre de vapor a partir de la cáscara de mangos bizcochuelos. Para su selección se tuvo en cuenta el estado de maduración según el color y se trabajó con tres estados de maduración, 2, 3 y 4 de los mangos bizcochuelos según las cartas de maduración para el mango que se muestra en la figura 1. (5
Los mangos se pelaron y las cáscaras fueron limpiadas manualmente; luego la cáscara fue sometida a una reducción de tamaño mediante la utilización de cuchillos de cocina.
Se pesaron 200 g de cáscara de mango y midieron 400 ml de agua, se llevó a cabo la extracción en el montaje que se muestra en la figura 2, adaptado para extraer aceites por arrastre de vapor con agua, durante dos horas y media.
El montaje se realizó acoplando un erlenmeyer de 250 mililitros con ramal a un tubo en “L” por medio de un empaque de caucho conectándolo a un erlenmeyer de 250 ml sin ramal donde se encontraba la cascara de mango, finalmente pasó a la boca de un condensador tipo espiral y se extrajo destilado que contenía agua y aceite esencial.
La mezcla agua-aceite esencial reposó en un embudo de decantación de 500 ml por un periodo de dos horas. Al transcurrir el tiempo se observó una mínima capa de aceite en la parte superior del embudo que incentivó a abrir la llave de paso hasta salir el sedimento (agua), logrando la separación.
El rendimiento de la extracción del aceite esencial de la cáscara de mango de azúcar se obtuvo por medio de la siguiente ecuación:
(1)
donde
M1= Masa final de aceite esencial.
M2 = Masa inicial de tejido vegetal.
P= Rendimiento.
Se determinó en el aceite obtenido, la densidad a temperatura ambiente, el pH y la miscibilidad en cada uno de los estados de maduración.
La densidad fue determinada mediante un picnómetro, el cual fue limpiado, enjuagado y secado cuidadosamente, se realizó la determinación de la siguiente manera:
Se determinó la masa del picnómetro completo en una balanza analítica.
Fue llenado el picnómetro con el destilado obtenido.
Se determinó la masa del picnómetro lleno y se restó la masa del picnómetro vacío.
Teniendo en cuenta el volumen del picnómetro, 5 ml, fue calculada la densidad por la siguiente ecuación:
(2)
Siendo M= masa del destilado y V= volumen de picnómetro.
Para determinar el pH se usaron tiras de papel indicador de pH marca WHATMAN; en donde fueron colocadas gotas de aceite mediante una pipeta de Pasteur, se comparó el color obtenido con la escala de colores que mide el pH para el nivel de acidez o alcalinidad del aceite esencial.
Para determinar la miscibilidad se extrajo el destilado (aceite esencial más agua), por medio del montaje establecido, luego pasó al proceso de decantación, finalmente se adicionaron 3 gotas de aceite en 1 mililitro de etanol y 3 gotas de aceite en un mililitro de cloroformo y se observó la capacidad de disolución del aceite esencial.
Para determinar el índice de yodo se utilizó el método de Hanus, según la técnica AOAC 920.158-1990, 6 el cual se fundamenta en una solución de 0,2N equimolecular de yodo y bromo en ácido acético glacial. Se calculó el índice de yodo con la siguiente ecuación:
(3)
donde
𝑉𝐵= volumen en mililitros de tiosulfato de sodio gastados en la valoración del blanco.
𝑉𝑀=volumen en mililitros de tiosulfato de sodio gastados en la valoración de la muestra de aceite.
𝑁𝑡𝑖𝑜𝑠𝑢𝑙𝑓𝑎𝑡𝑜= normalidad del tiosulfato de sodio.
𝑃𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒= peso en gramos del aceite.
0,127= equivalente del yodo.
Se realizó la determinación de acidez titulable teniendo en cuenta la Norma Técnica Colombiana 4623 “Productos de frutas y verduras. 7 Determinación de la acidez titulable.” El método de determinación empleado fue el método de rutina, donde se realiza una titulación mediante una solución estándar de hidróxido de sodio en presencia de fenolftaleína como indicador 8. 7 Se calculó la acidez titulable con la siguiente ecuación:
(4)
donde
𝑉= Volumen de solución de hidróxido de sodio 0.1 N gastado en la titulación de la muestra, en mililitros.
𝑁= Normalidad de la solución de hidróxido de sodio.
Peq= Peso equivalentes. Málico= 67. Ácido cítrico= 70. Tartárico=75. Acético= 60.
La determinación del índice de saponificación se realizó mediante la norma mexicana NMX-F-174-S-1981. Alimentos para humanos. Determinación del índice de saponificación en aceites y grasas vegetales o animales. Teniendo en cuenta que este método se basa en la reacción química de los ácidos grasos con un álcali, formándose la sal del ácido. 8 Se calculó de la siguiente manera:
(5)
donde
𝑉1= volumen en mililitros de ácido clorhídrico 0,5N gastados en la valoración del blanco.
𝑉= volumen en mililitros de ácido clorhídrico 0,5N gastados en la valoración de la muestra de aceite.
P= peso en gramos del aceite.
28,05= miligramos de hidróxido de potasio equivalente a 1 mililitro de ácido clorhídrico 0,5 N.
Resultados y discusión
Los resultados obtenidos para el rendimiento de aceites esenciales se muestran en la tabla 1.
En la figura 3 se observa la incidencia del estado de maduración sobre el rendimiento. El estado de maduración medio, determinado como 3 en la carta de maduración (figura 1), proporciona un mejor rendimiento de extracción. Esto se debe porque durante el proceso de maduración se va desarrollando su olor característico el cual da lugar a la emisión de volátiles, que van aumentando hasta llegar a su madurez organoléptica. (9 En la declinación que se observa en la figura 3 con los datos obtenidos en el estado de maduración 3 y 4, se presenta un aumento de la respiración (emisión de volátiles) por ser el mango un fruto climatérico, el cual durante su maduración llega a un punto máximo y luego declina hasta el comienzo de su envejecimiento.
Los resultados obtenidos para la densidad a temperatura ambiente se observan en la tabla 2
Se puede apreciar una densidad ligeramente menor que la del agua, deduciendo por lo tanto, la presencia del aceite en el agua.
Los resultados obtenidos para el pH se presentan en la figura 4
Los aceites esenciales de alta calidad presentan pH cercanos a 5 máximo 5,8, son ellos soluciones ácidas. Por consiguiente, el aceite obtenido de la cascara del fruto con estado de maduración 4 es presumiblemente de calidad superior, debido a su pH bajo.
Los resultados obtenidos para la miscibilidad en etanol y cloroformo se presentan en la tabla 3.
Los datos obtenidos en el análisis de miscibilidad concuerdan con los textos investigados donde se establece que los aceites esenciales son líquidos con escasa solubilidad en agua, solubles en alcoholes y en disolventes orgánicos. (10
Esto se puede corroborar mediante diferencia de densidades, teniendo en cuenta que la densidad del aceite obtenido es menor que la del agua (1g/cm3), mayor que la del etanol (0,789g/cm3) y menor que la del cloroformo (1,48g/cm3)
En la figura 5 se observa el promedio de los valores de índice de yodo para cada estado de maduración.
El índice de yodo obtenido de los aceites esenciales en sus tres estados de maduración permite clasificarlos en aceites no secantes ya que, poseen un índice de yodo menor a 100.
Los valores de índice de yodo son directamente proporcional a las insaturaciones presentes en las grasas y aceites. Con los resultados obtenidos en la determinación del índice de yodo se puede observar en la figura 3 que el aceite con mayor grado de insaturación es el que presenta un estado de maduración igual a 3.
La acidez titulable se determinó teniendo en cuenta el porcentaje de ácido Málico, debido a que el mango presenta una mayor cantidad de este acido en comparación con los ácidos cítricos, succínico, y tartárico presentes en la fruta. La acidez titulable relacionada con los estados de maduración evaluados, es presentada en la figura 6.
Se observa un comportamiento descendente del porcentaje de acidez titulable, debido a medida que va madurando el mango, la cantidad de ácido málico disminuye. Por ende se nota una decaída entre los valores de acidez titulable de los estados de maduración 2-3 y 3-4.
Conclusiones
El estado de maduración 3 presentó un mayor rendimiento en comparación con los estados de maduración 2 y 4.
Con los resultados obtenidos en la miscibilidad se demuestra que los aceites esenciales son miscibles en alcohol e inmiscibles en cloroformo, por lo cual, se puede decir que los aceites obtenidos pueden ser utilizados en la industria de la perfumería. Los porcentajes de índice de yodo que presentaron los aceites obtenidos permiten clasificarlos como aceites no secantes.
Con los resultados obtenidos en la acidez titulable se observa que a medida que el estado de maduración de la fruta va aumentando, el aceite esencial obtenido presenta menor cantidad de ácido málico.
