SUSTANCIAS PECTICASGabriela Barraza J. Historia • Descubierta en 1790 por Vauquelin. • Braconnot: Sustancia ampliamente disponible en plantas vivas, con propiedades gelificantes cuando se añadía ácido a su solución. • Pectina ácida: “PECTOS”: sólido, coagulado. • FDA: GRAS Sustancias pécticas • Son mezclas complejas de polisacáridos que constituyen una tercera parte de la pared celular de las plantas dicotiledóneas y de algunas monocotiledóneas. • Menor proporción de estas sustancias se encuentran en las paredes celulares de las plantas herbáceas. Sustancias pécticas • En la pared celular, la protopectina, se halla asociada a los otros constituyentes de la membrana (celulosa, hemicelulosa, lignina, etc.,) mediante uniones físicas y/o químicas, actuando como cementante intercelular y dando así rigidez a los tejidos. Estructura de la pared celular . Principales constituyentes de sustancias pécticas • Ácido o-galacturónico unido en cadenas por medio de enlaces glicosídicos α(1-4). xilosa. ácido glucurónico y fucosa. arabinosa. • Otros monómeros serían: galactosa. • Hay monómeros de ramnosa insertados dentro de la cadena principal de residuos de ácido galacturónico. . Sustancias pécticas . Contenido de sustancias pécticas en vegetales . ácidos o iones polivalentes.Clasificación de las sustancias pécticas • • Protopectinas. • • . Las sales de estos se denominan pectatos y reaccionan fácilmente con los iones calcio de las células para producir compuestos insolubles en los jugos de frutas. Acidos pécticos: Estos compuestos no poseen grupos carboxilicos esterificados. Estas son insolubles en agua y se hallan en mayor cantidad en los tejidos de los frutos no maduros o verdes. Estos compuestos son capaces de formar geles si las condiciones de sólidos solubles y pH son adecuadas. Las sales de estos ácidos se llaman pectinatos. solubles en agua caliente. si todos los carboxilos están esterificados. Ácidos pectínicos: Si solo una parte pero mayoritaria de los carboxilos está esterificada. con un contenido medio de éster metílico. dando un precipitado visible comúnmente en la separación de fases o abanderamiento en los néctares. La principal característica es su capacidad de formar geles en presencia de suficientes sólidos solubles. Pectinas: Son los ácidos pectínicos. (-COOCH3) o neutralizado por una base. • Polímeros del ácido galacturónico.Pectinas. . Cada anillo de la cadena posee un grupo carboxilo (-COOH). • Este grupo puede estar esterificado con metanol produciendo grupos éster metílicos. . Hih Methoxyl Pectins) poseen grupos carboxilo esterificados en mas del 50%. – Pectinas de alto metoxilo (HMP. Low Methoxyl Pectins) presentan esterificación menor del 50% y ayudan en la gelificación con la sola presencia de iones calcio.Características • Grado de esterificación – Pectinas de bajo metoxilo (LMP. .Características • Habilidad para formar complejos con calcio – Incremento de tendencia a la formación de gel mientras decrece el grado de esterificación. relacionado con la longitud de la cadena. es una característica muy importante de la que dependen la viscosidad de sus disoluciones y su comportamiento en la gelificación de las jaleas. • La viscosidad se incrementa marcadamente a medida que la temperatura se acerca a la temperatura de ebullición. .Características • La viscosidad y el peso molecular de la pectina • La viscosidad de las soluciones de pectina de HM depende de: – – – – – Grado de esterificación Longitud de la molécula Concentración de electrolitos pH temperatura. • El peso molecular de la pectina. • Concentraciones diferentes de un azúcar y diferentes azúcares afectan a la viscosidad de manera diferente. • Son insolubles en alcoholes y disolventes orgánicos corrientes y parcialmente solubles en jarabes ricos en azúcares. . estabilizantes y sobre todo gelificantes.Propiedades de las pectinas • Son hidrocoloides que en solución acuosa presentan propiedades espesantes. Por ejemplo para una pectina HM 150 ºSAG.) para hidratarse: es la etapa de hinchado. la pectina necesita tiempo mas o menos largo (función de la temperatura. se obtiene una solución homogénea. etc. se dispersa en una solución al 4% en agua fría o tibia. – Una vez dispersada. .Dispersabilidad-solubilidad • La disolución en agua de las pectinas en polvo tiene lugar en tres etapas: Dispersión. hinchado y disolución. de la dureza del agua. – Cuando las moléculas han fijado una cantidad suficiente de agua. entre 15 y 25 veces su propio peso según las condiciones de trabajo. de la concentración. – Para la dispersión del polvo es necesaria una fuerte agitación a fin de separar bien los gránulos de pectina e impedir la formación de grumos que serían posteriormente insolubles. del proceso de extracción y condiciones de almacenamiento de la pectina obtenida. obteniéndose un gel de una consistencia determinada".2 aproximadamente. . varían principalmente según el grado de madurez de la fruta.Poder gelificante • Grados SAG: – “El número de gramos de sacarosa que en una solución acuosa de 65 º Brix y un valor de pH 3. • Los grados SAG de una determinada pectina extraida de una fruta como la manzana o cáscaras de cítricos. son gelificados por un gramo de pectina. AGUA .AZUCAR .ACIDO .Gelificación con pectinas de alto metoxilo. • Requiere la ingredientes: presencia de cuatro – PECTINA . • • De la acción mutua entre el azúcar y del ácido sobre la pectina en solución. Todo esto favorece la disociación de la pectina. depende de las características del producto que se desea obtener y del proceso de elaboración seguido. • . La adición de azúcar y de ácido modifica completamente este cuadro. nace la típica estructura reticular que. – El azúcar desarrolla una acción deshidratante sobre la pectina y la lleva al limite de la solubilidad – El ácido. reduce al mínimo el aumento de la carga eléctrica y la disociación de la pectina.Gelificación • Cuando la pectina entra en solución acuosa. neutraliza la acción de los iones carboxilos negativos. a temperatura suficiente para facilitar la solubilización y las uniones físicas de los componentes. sus grupos carboxilo se disocian parcialmente para formar iones carboxilo con carga negativa (RCOO -) provocando así el aumento de la carga negativa de las moléculas y la recíproca repulsión entre ellas. La elección de la pectina a emplear. liberando iones hidrogeno positivos. y favorece las uniones físicas de sus moléculas. enfriándose se solidifica en forma de gel. • Forman geles termoreversibles por interacción con el calcio presente en el medio.Pectinas de bajo metoxilo. por esto. si bien no son necesarios. • El comportamiento de las pectinas de bajo metoxilo está influenciado por varios factores: entre los cuales el azúcar y el ácido que. • Tienen la propiedad de formar gel cuyo soporte esta constituido por una estructura reticular de PECTINATOS DE CALCIO. . y el valor de pH acercarse a la neutralidad. mientras su contenido de sólidos solubles puede bajar hasta 2%. Para la gelificación. condicionan las dosis de los componentes para la óptima gelificación. la sola presencia de la pectina y de las sales de calcio es necesaria y suficiente. el pH y la concentración de sólidos son factores secundarios que influyen en la velocidad y la temperatura de gelificación y además en la textura final del gel. Empleo de la pectina • Pectinas de alto metoxilo: – – – – Industria alimentaria Farmacéutica Cosmética Preparación de pastas y cremas gelificadas. como dispersante y en general para reducir la presencia de azúcar. . geles de jugos de fruta o mezclas de frutas. geles para rellenos de pastelería. mermeladas para bizcochería y mermeladas con contenido de sólidos inferiores al 55%. • Pectinas de bajo metoxilo y sus sales (pectinatos): • Industria alimentaria: preparación de pudines de leche. recomendado por el Comité de Expertos IFT (International Food Technologist) para la normalización de pectinas desde 1.959. Métodos usados: Medida de los grados SAG. Usa un rigelímetro el cual dispone de un tornillo que permite medir la deflexión de un gel normalizado.Métodos para la medición de la graduación de la pectina • Graduación de una pectina es medida por la consistencia o fuerza del gel obtenido al emplear una formulación determinada. Este gel ha sido preparado con la pectina a la cual se le desea medir sus grados SAG. • • • . Métodos para la medición de la graduación de la pectina • Gelómetro de Tarr-Baker • Mide la presión necesaria para provocar la rotura de la superficie libre de del gel con un pistón de forma y dimensiones preestablecidas. • Medidas hechas con este aparato son poco prácticas y de uso complicado. no son siempre reproducibles y dan una aproximación del 5% mas o menos. . Las medidas hechas con este equipo. Su uso rápido y seguro y la reproducibilidad de las medidas han merecido su utilización mas generalizada. La aproximación obtenida con este equipo es de 2% mas o menos. . de uso algo complicado. sumergida en el gel. Por la medida del hundimiento reportado sobre un diagrama suministrado con cada equipo. se obtiene la real graduación de la pectina examinada. dan una aproximación también del mas o menos 5%. • Rigidómetro "Exchance" de Cox & Higby – Mide el hundimiento de la forma de un gel dejado en reposo. sobrepuesta a una determinada pareja de torsión.Métodos para la medición de la graduación de la pectina • Rigidometro de Owens & Macllay – Mide el ángulo de rotación de una paleta mecánica. .Extracción de pectina • Influyen en el desarrollo del método y de la sucesión de operaciones: – La calidad y condición de la materia prima – La cantidad y pureza del agua usada – El ácido empleado – El pH logrado – La temperatura y duración de la extracción. .Extracción de pectina • Extracción de pectina comprende: – Solubilizacion de los constituyentes insolubles de la pectina. – Verdadera disolución de los componentes pécticos. – Éxito en la extracción de pectina es determinada por el rendimiento de unidades de gelificación obtenida. .Extracción de pectina • Preparación de la materia prima – La destrucción enzimática de la pectina puede ser reducida por deshidratación del producto. por tratamiento con alcohol o blanqueado con agua hirviendo. • Proporción de agua: materia sólida. láctico y fosfórico. temperatura y pH deben de ser cuidadosamente controlados para ejecutar con mayor e-ficiencia la extracción. • Separación del desecho del extracto es generalmente realizada con filtros hidráulicos y sistemas de filtro prensa.Extracción de pectina • Solubilización y extracción • Proceso es realizado con ácido diluido y adición de calor para convertir la protopectina en pectina soluble. cítrico. • Gran variedad de ácidos son usados: – ácido clorhídrico. sulfúrico. . tiempo. – Alcohol isopropílico. . • El utilizar metales como precipitantes.Extracción de pectina • Precipitación • La pectina es recuperada del extracto con la adición de solvente orgánico o sales metálicas. alcohol etílico o acetona son usados como precipitantes y comúnmente la sal de cobre o de aluminio. estandarizada y mezclada en un polvo homogéneo. • La pectina precipitada es a menudo separada del líquido por prensas hidráulicas. • En la etapa final de producción. es necesario que éstos sean luego removidos con alcohol acidulado. la pectina es secada. . teniéndose los siguientes métodos: – Método de obtención por precipitación con solventes orgánicos. variando sólo en el elemento usado como precipitante. – Método de obtención por precipitación con iones polivalentes.Extracción de pectina • Los métodos de extracción de pectina son similares. – Método de obtención por precipitación con sales metálicas. pH ENFRIADO Hasta 25ºC FILTRADO I Por centrifugación PRECIPITADO Con etanol (95%) Relación: 60% del extracto FILTRADO II Por prensado manual LAVADOS 2 a 3 veces con etanol PRENSADO Manual SECADO En túnel a 40 o 50ºC por Hrs.Flujo General para la obtención de Pectina de cáscaras de maracuyá MATERIA PRIMA Cascara deshidratada EXTRACCIÓN 3 variables: Tº.60 PECTINA H M Empacada M. O.Sc. Ing Américo Guevara Pérez CONTROLES Físico y químico . MOLIENDA TAMIZADO Hasta pasar malla 0. 5.e. . Este es determinado por titulación con NaOH a pH 7. usando como indicador rojo fenol o indicador Hinton’s.) – Usado para calcular el contenido de ácido anhidrogalacturónico y el grado de esterificación.Caracterización de la pectina • Determinación del peso equivalente (P. Caracterización de la pectina • Contenido de Metoxilo (%M) – Determinado por saponificación de la pectina y titulación del grupo carboxilo liberado. . .A) – La estimación del contenido de ácido anhidrurónico es esencial para determinar la pureza y grado de esterificación y para evaluar las propiedades físicas.Caracterización de la pectina • Acido Anhidrurónico (% A. . mezclar bien. • Tarar la olla y la cuchara y añadir 410 ml de agua destilada.015 g. • Determinar la cantidad de azúcar necesaria restando de 650 la cantidad de pectina obtenida. • Colocar la olla sobre la fuente de calor y calentar. • Verter el contenido del recipiente a la olla y remover con suavidad durante 2 minutos.Determinación del grado de gelificación o grado de pectina • Determinar los gramos de pectina necesarios dividiendo 650 entre el grado estimado. • Si el peso neto es menor al indicado añadir agua destilada y volver a hervir hasta alcanzar el peso indicado. removiendo sin cesar hasta ebullición completa. procurando sumergir el material sólido en el agua lo antes posible. • Añadir el resto del azúcar y remover hasta completa dilución. • Colocar en un recipiente 20 a 30 gramos de azúcar y añadir la pectina. • Hervir hasta que el peso neto de la mezcla alcance 1. Enfriar hasta 95.Determinación del grado de gelificación o grado de pectina • • • • La duración total del calentamiento debe ser alrededor de 5 a 8 minutos. Desmoldar el gel colocando el vaso en posición invertida en ángulo de 45 sobre una superficie plana ayudando con una espátula. • • • • • • . Evaluar la fuerza del gel con la prueba del % de hundimiento. Después de 15 minutos tapar los vasos y almacenar a 25 durante 20 a 24 horas. Solución de ácido: Pesar 48 gr. Igualar la altura del gel con un cable limpio. Tras el pesado final dejar en reposo en superficie horizontal durante 1 minuto. Verter el contenido en tres vasos conteniendo 2 ml de solución de ácido tartárico. de ácido y diluirlo en agua destilada enrasando hasta 100 ml. Remover suavemente. 54 2.33 7.00 16.25 5.85 3.57 3.) 50.33 3.12 2.Pesos de pectina para ser usados en pruebas de grados de pectina diferentes GRADO 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Peso (gr.55 5.50 10.38 2.00 8.14 6.00 25.63 2.78 2.94 2.17 3.00 4.27 .66 15.) 4.55 GRADO 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 Peso (gr. Ing Américo Guevara Pérez EM PACADO PECT INA LM .Flujo de obtención de pectina HM y LM CASCARA M OLIDO LAVADO ESCALDADO DESHIDRAT ADO EXT RACCION DEL ACIDO FILT RADO l i cor PRECIPIT AR CON SALES DE ALUM INIO CONCENT RAR PRECIPIT AR CON ALCOHOL LAVADO CON ALCOHOL LAVADO CON ALCOHOL PECT INA PRENSADO DESEST ERIFICADO CON ALCALI M OLIDO LAVADO Y PRENSADO ST ANDARIZADO M OLIDO EM PACADO PECT INA HM ST ANDARIZADO M.Sc. Hemicelulasa de Aspergillius níger. • Rendimiento de las preparaciones de pectina. el peso molecular y la viscosidad fueron determinadas. su composición de monosacáridos.1 M y tres preparaciones enzimáticas: Celulasa de Trichoderma viride. el grado de acetilacion. glucosa y galactosa. • Comparando la pectina cítrica comercial y las muestras extraídas de calabaza fresca tuvieron significativamente menor contenido de ácidos urónicos y un contenido mas alto de azucares neutros. . Este estudio propone que la pectina de la calabaza puede contener una cadena larga ramificada formada con azúcares neutros. y el complejo Glycosidasa de Xanthomonas campestris. • Los métodos enzimáticos de extracción dieron mucho mayor rendimiento de extracción de sustancias pécticas.Extracción enzimática de pectina a partir de calabaza • Shkodina et al (1997) propusieron en metodo enzimatico para la extracción de pectina a partir de calabaza fresca • Emplearon HCl 0. Extracción enzimática de pectina a partir de calabaza . Extracción enzimática de pectina a partir de calabaza . Esquema de la extracción de Pectina soluble en Ácido (PSA) del fruto espinoso de Opuntia Ficus-Indica . Composición de la materia prima y de la pectina extraída de la pulpa de remolacha usando el procedimiento alcalino . .Composición de la materia prima y de la pectina extraida de la pulpa de papa usando el procedimiento alcalino con hexametafosfato de sodio como agente secuestrante.