EXTRACCIÒN DE PECTINA DEL EPICARPIO DE LA CITRUS SINENSIS

INTRODUCCIÓN:

La pectina es un polisacárido, es una fibra presente de manera natural en las frutas. Funciona como espesante natural, que al unirse con el azúcar y los ácidos de la fruta forma geles, es empleado como aditivo natural en diversas industrias de alimentos, como gelificante, espesante, estabilizante y emulsificante, así mismo en la industria farmacéutica y el área de biotecnología, la pectina se utiliza en la formulación de fármacos, cosméticos, con fines terapéuticos y otros. El proceso productivo de la pectina consiste principalmente en una extracción acuosa en ambiente ácido de las cáscaras de cítricos, mediante la cual la protopectina (insoluble) es hidrolizada y transformada en pectina soluble. El extracto es separado de las cáscaras exhaustas y mediante sucesivas filtraciones, es clarificado para garantizar una buena transparencia de la pectina en la fase aplicativa. El jugo péctico es precipitado, purificado y filtrado.

En Colombia la producción de pectina es demasiado baja por lo cual mi equipo de proyecto comenzamos a profundizar mas en en el tema de las pectinas, las pectinas que vamos a obtener será extraídas de la cascara de naranja (citrus sinensis) para así primeramente conocer el método de extracción y yendo familiarizándonos con las pectinas luego serán analizadas con el fin de conocer el rendimiento de cada grupo de pectinas y saber que uso se le podría dar mas adelante en las industrias, lo que queremos lograr con esta obtención es distribuir pectinas a las industrias Colombianas que trabajen con ellas y asi aportar a la solución de producción de pectinas. 

Objetivo general:

• Aplicar procesos físicos químicos  biotecnológicos para la obtención de productos de interés industrial y estructuración de alternativas para el mejoramiento del proceso de transformación de los residuos de la citrus sinensis

Objetivos específicos:

• Aplicar los principios, teorías y modelos científicos para la obtención de pectinas a base de la Citrus Sinensis  

• Determinar los requerimientos normativos para la obtención de la pectina 

• Documentar el proceso  de la extracción a partir de la hidrólisis ácida   

• Comparar el rendimiento de la pectina entre los diferentes ácidos (ÁCIDO ACÉTICO, FOSFÓRICO Y CÍTRICO) 

 

TAXONOMÍA 

PRODUCCIÓN DE NARANJA EN COLOMBIA 

según proColombia con análisis de datos de la DANE, se hizo una exportación en los meses de enero-noviembre del 2022 a los siguientes lugares:

• Guadalupe: 3121 toneladas 
• Puerto Rico: 2225 toneladas 
• Martinica: 1340 toneladas 
• Ecuador: 972 toneladas
• Curazao: 553 toneladas
• Estados Unidos: 541 toneladas 
• Republica dominicana: 253 toneladas 

Con estos datos se puede decir que en los meses de enero-noviembre se hizo total de 9005 toneladas aproximadamente. Una cosa para tener en cuenta es que los meses donde hay mas exportaciones de esta fruta son junio y septiembre queriendo decir el verano 

CONDICIONES DE CULTIVO

En las zonas tropicales en este caso de Colombia los cítricos producen entre 23 y 34°C con pluviosidades entre 900 y 1200mL de lluvias anuales. En lo referente al suelo de cultivo se debe hacer con un PH de 5,5 a 6,5 para que la producción se la mas optima pero el árbol de naranjo puede tolerar un PH entre 4.5 a 8, la naranja es un cultivo muy sensible a las sales. Por lo tanto, si el agua contiene gran cantidad se vera afectado la producción del naranjo.

también el suelo debe tener un contenido satisfactorio de:

• fósforo (P205)
  
• potasio (K20) 

Por otra parte, la humedad de los suelos depende casi exclusivamente de la lluvia, la cual es el principal factor que controla el crecimiento y desarrollo de los cultivos de cítricos; en caso de presentarse baja disponibilidad de agua en el suelo, esta podrá ser suplida mediante aplicación de riego

 COMPOSICIÓN

Composición: el pericarpio proporciona aceite esencial compuesto principalmente por hidrocarburos monoterpenicos (limonero 93,5-96,5%, beta-mirceno 1,5-2%), además de pequeñas cantidades de aldehídos alifáticos (decanal) y monoterpenicos (citrales y linalol). Algunos aceites esenciales tienen un elevado contenido en carotenoides, por lo que son solicitados por la industria de las bebidas. Contiene también flavonoides como el hesperidina. El fruto es rico en vitamina C (ácido ascórbio), esencial para tratar el escorbuto.

 

PRODUCTOS DERIVADOS DE LA CÁSCARA

La cáscara de naranja se puede utilizar de diversas maneras para crear productos derivados. La versatilidad de la cáscara de naranja permite su uso en diferentes industrias, desde la alimentaria hasta la cosmética y la farmacéutica.

• Aceite esencial de cáscara de naranja: El aceite esencial se extrae de la cáscara de naranja y se utiliza en aromaterapia, perfumes, productos de limpieza y en la industria alimentaria como saborizante.

• Cáscara de naranja deshidratada: La cáscara de naranja se puede secar y luego usar como condimento en platos dulces y salados, como pasteles, galletas, panes y aderezos para ensaladas.

• Cáscara de naranja confitada: La cáscara de naranja se cocina lentamente en un almíbar de azúcar para crear un dulce confitado. Se utiliza como ingrediente en pasteles, panes, postres y como adorno para tortas.

• Infusión de cáscara de naranja: La cáscara de naranja seca se puede utilizar para hacer infusiones. Simplemente se agregan trozos de cáscara a agua caliente y se deja reposar. Esta infusión se puede consumir caliente o fría y se considera beneficiosa para el sistema digestivo.

• Cosméticos y productos para el cuidado de la piel: La cáscara de naranja contiene antioxidantes y vitamina C, lo que la hace útil en productos de cuidado de la piel. Se utiliza en formulaciones de cremas, lociones, exfoliantes y jabones para proporcionar beneficios para la piel.

• Suplementos dietéticos: Los extractos de cáscara de naranja se pueden encontrar en forma de suplementos dietéticos. Estos suplementos a menudo se promocionan como quemadores de grasa y supresores del apetito.

APLICACIONES INDUSTRIALES DE LAS PECTINAS Y OTRAS POTENCIALIDADES DE APROVECHAMIENTO DE LAS PECTINAS.

 las aplicaciones industriales de las pectinas:

• Industria alimentaria: Las pectinas se utilizan en la industria de alimentos como espesantes, estabilizadores y gelificantes. Se agregan a productos como mermeladas, jaleas, yogures, productos lácteos, bebidas y alimentos procesados para mejorar la textura, la estabilidad y la consistencia.

• Farmacéutica: Las pectinas se utilizan en la fabricación de medicamentos y productos farmacéuticos. Se emplean como agentes de liberación controlada en tabletas y cápsulas, ya que pueden formar geles en el tracto gastrointestinal y liberar gradualmente los ingredientes activos.

• Industria cosmética: Las pectinas se utilizan en productos cosméticos y de cuidado personal, como cremas, lociones y mascarillas faciales. Ayudan a mejorar la textura y la viscosidad de los productos, además de proporcionar propiedades hidratantes y emolientes.

• Industria textil: Las pectinas se utilizan en la industria textil como agentes de estampación y acabado. Ayudan a fijar los colores en las telas durante el proceso de estampación y a mejorar las propiedades de resistencia al lavado.

Aparte de sus aplicaciones industriales, las pectinas también presentan otras potencialidades de aprovechamiento:

• Industria agrícola: Las pectinas se pueden utilizar como agentes de encapsulación de pesticidas y fertilizantes, lo que permite una liberación controlada de estos productos en el suelo, mejorando su eficacia y reduciendo el impacto ambiental.

• Aplicaciones médicas: Las pectinas tienen propiedades biocompatibles y biodegradables, lo que las hace prometedoras para su uso en aplicaciones médicas. Se están investigando como matrices para la liberación controlada de fármacos en terapias regenerativas y como componentes de andamiajes para la ingeniería de tejidos.

• Industria del embalaje: Las pectinas se pueden utilizar en la fabricación de recubrimientos y películas biodegradables para envases alimentarios. Estas películas pueden proporcionar propiedades barrera, prolongando la vida útil de los alimentos y reduciendo la dependencia de los materiales plásticos convencionales.

TÉCNICA

A partir de la hidrólisis ácida:

• Preparación de la cáscara de naranja: La cáscara de naranja se separa de la pulpa y se lava cuidadosamente para eliminar cualquier suciedad o residuo. Luego, se corta en trozos pequeños o se tritura para aumentar la superficie de contacto.

• Extracción ácida: Los trozos de cáscara de naranja se colocan en agua a temperatura ambiente y se les añade ácido, generalmente ácido cítrico o ácido acético. El ácido ayuda a liberar las pectinas presentes en la cáscara y las solubiliza en el agua.

• Calentamiento: La mezcla de cáscara de naranja, agua y ácido se calienta a una temperatura elevada (generalmente alrededor de 80-90 °C) durante un tiempo determinado. El calentamiento adicional ayuda a extraer más eficientemente las pectinas de la cáscara.

• Filtración: Después del calentamiento, se filtra la mezcla para separar la solución líquida de los sólidos de la cáscara de naranja. Se utiliza un filtro o un tamiz para eliminar los trozos de cáscara y obtener una solución líquida clara.

• Concentración: La solución líquida filtrada se somete a un proceso de concentración para eliminar gran parte del agua presente. Esto se puede lograr mediante evaporación o utilizando técnicas como la ósmosis inversa.

• Precipitación y purificación: Una vez concentrada, se añade alcohol (generalmente etanol) a la solución para precipitar las pectinas. El alcohol provoca que las pectinas formen un precipitado gelatinoso.

• Secado: El precipitado de pectinas se separa del líquido y se seca, generalmente mediante liofilización o secado al vacío, para obtener un polvo o una sustancia sólida.

• Almacenamiento: Las pectinas extraídas se almacenan en recipientes adecuados y se mantienen en condiciones apropiadas de temperatura y humedad para su posterior uso.

MÉTODOS FUNDAMENTALES DE EXTRACCIÓN DE PECTINA 

 Con los métodos de extracción se puede obtener la pectina con diferentes grados de pureza: 

a. Precipitación con acetona: La acetona tiene la propiedad de precipitar la pectina; dando una coagulación más firme, pero tiene el inconveniente que precipita otras materias no pécticas. 

b. Precipitación con sales metálicas: Las sales más comúnmente usadas son: sulfato de cobre y alumbre. Este procedimiento da buen resultado pero tiene el inconveniente de la remoción posterior del metal.

 c. Precipitación con alcohol etílico: Tiene la propiedad de precipitar la pectina directamente de la fuente vegetal. La precipitación de la pectina con alcohol depende de la presencia de electrólitos y del grado de esterificación.

La preparación adecuada de las pectinas implica seguir ciertos pasos para garantizar su eficacia y obtener resultados óptimos. A continuación, te proporciono una guía general sobre cómo preparar las pectinas:

1. Selección de la pectina adecuada: Existen diferentes tipos de pectina en el mercado, como la pectina de alta metoxilación (HM), la pectina de baja metoxilación (LM) y la pectina amidada. Cada tipo de pectina tiene sus propias características y requisitos de preparación. Es importante elegir el tipo de pectina que se ajuste a tus necesidades y seguir las instrucciones del fabricante.

2. Medición precisa: Es fundamental medir con precisión la cantidad de pectina necesaria para tu receta. Utiliza una balanza de cocina para obtener mediciones exactas y sigue las indicaciones del fabricante en cuanto a la cantidad de pectina requerida.

3. Mezcla con azúcar: La mayoría de las recetas de mermelada y jalea requieren la adición de azúcar. En muchos casos, se recomienda mezclar la pectina con una cantidad específica de azúcar antes de agregarla a la fruta o a la mezcla caliente. Esto ayuda a evitar la formación de grumos y asegura una distribución uniforme de la pectina en el producto final.

4. Dispersión en frío: Algunas pectinas requieren una etapa de dispersión en frío antes de ser agregadas al producto caliente. Para ello, se mezcla la pectina con una pequeña cantidad de azúcar y agua fría, y se deja reposar durante unos minutos. Luego, esta mezcla se agrega gradualmente a la preparación caliente, revolviendo constantemente para evitar la formación de grumos.

5. Cocción adecuada: Una vez que la pectina ha sido agregada a la preparación caliente, es importante seguir las instrucciones de tiempo y temperatura de cocción indicadas en tu receta. La cocción adecuada activará la pectina y permitirá que la mezcla espese y se gelifique correctamente.

ALMACENAMIENTO

Técnica de almacenamiento de pectinas de la cáscara de naranja:

• Extracción de las pectinas: Primero, debes recolectar las cáscaras de naranja y asegurarte de eliminar cualquier residuo de pulpa. Luego, corta las cáscaras en trozos pequeños y colócalas en una olla grande. Agrega suficiente agua para cubrir las cáscaras y lleva el agua a ebullición. Reduce el fuego y permite que las cáscaras se cocinen a fuego lento durante aproximadamente una hora. Esto ayudará a liberar las pectinas en el agua.

• Filtrado: Después de cocinar las cáscaras, cuela el líquido resultante para separar las pectinas de los trozos de cáscara. Puedes usar un colador fino o una gasa para asegurarte de eliminar cualquier residuo sólido. El líquido filtrado será rico en pectinas.

• Conservación: Una vez que hayas obtenido el líquido de las pectinas, puedes almacenarlo en recipientes de vidrio esterilizados. Asegúrate de dejar un espacio adecuado en la parte superior del recipiente para permitir la expansión del líquido si se congela. También es recomendable etiquetar los recipientes con la fecha de preparación.

• Congelación: La forma más común de conservar las pectinas de la cáscara de naranja es mediante la congelación. Puedes verter el líquido en bandejas de cubitos de hielo o en bolsas de congelación, dependiendo de tus preferencias. Si usas bandejas de cubitos de hielo, asegúrate de dejar que el líquido se congele por completo y luego transfiere los cubitos a bolsas de congelación para un almacenamiento más conveniente.

CONSERVACIÓN:

La conservación adecuada de las pectinas implica tomar medidas para mantener su calidad y funcionalidad a lo largo del tiempo. Las pectinas son un tipo de polisacárido presente en las paredes celulares de frutas y verduras, y son ampliamente utilizadas en la industria alimentaria como agentes gelificantes, espesantes y estabilizadores.

1. Almacenamiento adecuado: Las pectinas deben almacenarse en un lugar fresco, seco y oscuro para protegerlas de la humedad, la luz y el calor. Idealmente, deben guardarse en recipientes herméticos para evitar la absorción de humedad y olores no deseados.

2. Evitar la exposición al aire: Las pectinas son hidrofílicas, lo que significa que tienden a absorber la humedad del ambiente. Mantener los envases bien cerrados cuando no se estén utilizando ayudará a prevenir la formación de grumos o la pérdida de calidad.

3. Proteger de la luz solar: La exposición prolongada a la luz solar puede degradar las pectinas y disminuir su capacidad de gelificación. Es recomendable almacenarlas en envases opacos o mantenerlos en un lugar oscuro.

4. Seguir las instrucciones del fabricante: Cada marca o proveedor de pectinas puede tener recomendaciones específicas para su almacenamiento. Es importante leer y seguir las instrucciones proporcionadas por el fabricante para obtener los mejores resultados.

5. Fecha de caducidad: Verifica la fecha de caducidad en el envase y utiliza las pectinas antes de esa fecha para asegurar su calidad y funcionalidad óptimas.

6. Controlar la temperatura: Las pectinas deben mantenerse a temperaturas frescas y estables. Evita el almacenamiento en lugares con fluctuaciones extremas de temperatura, ya que esto puede afectar su calidad.

TRANSPORTE

El transporte de productos cítricos, como las naranjas, se realiza comúnmente utilizando métodos de transporte convencionales, como camiones o contenedores refrigerados:

• Empaque adecuado: Las naranjas suelen embalarse en cajas de cartón o mallas que permiten la circulación de aire y evitan daños durante el transporte. Es importante asegurarse de que las naranjas estén protegidas adecuadamente para evitar golpes o aplastamientos.

• Control de temperatura: Las naranjas son sensibles a los cambios de temperatura y deben transportarse en condiciones controladas para mantener su calidad. Los camiones o contenedores refrigerados pueden utilizarse para mantener una temperatura óptima durante el transporte, generalmente alrededor de 4-10 grados Celsius.

• Manipulación cuidadosa: Durante el transporte, es importante manipular las naranjas con cuidado para evitar daños. Los golpes o sacudidas excesivas pueden afectar la calidad y la integridad de la fruta.

• Tiempo de transporte: El tiempo de tránsito debe mantenerse lo más corto posible para evitar la degradación de la calidad de las naranjas. La frescura y el sabor de las naranjas pueden disminuir si se alargan los tiempos de transporte.

• Seguimiento y monitoreo: Es recomendable realizar un seguimiento y monitoreo constante durante el transporte para asegurarse de que se mantengan las condiciones adecuadas de temperatura y que las naranjas lleguen a su destino en buen estado.

BIBLIOGRAFIA

• http://investigacion.bogota.unal.edu.co/fileadmin/recursos/direcciones/investigacion_bogota/Manuales/14-manual-naranja-2020-EBOOK.pdf
• https://www.plantasyhongos.es/herbarium/htm/Citrus_sinensis.html 
• https://www.dane.gov.co/files/investigaciones/agropecuario/sipsa/Bol_Insumos_oct_2016.pdf
• https://es.slideshare.net/gladysgb/la-naranja-77645398 
• https://www.portalfruticola.com/noticias/2023/02/13/jugosidad-caracteristica-principal-de-la-naranja-colombiana/ 
• https://sioc.minagricultura.gov.co/Citricos/Documentos/2021-03-31%20Cifras%20Sectoriales.pdf