Obtención y caracterización de pectina a partir de la cascarilla de cacao - Luis Henderson Torre

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15/7/2022

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OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINA A PARTIR DE LA
CASCARILLA DE CACAO DEL Theobroma cacao L., SUBPRODUCTO DE
UNA INDUSTRIA CHOCOLATERA NACIONAL.

TRABAJO DE GRADO

Requisito parcial para optar al título de:

QUÍMICO INDUSTRIAL.

Presentado por:

DIANA LUCÍA SUÁREZ ROZO.
DIANA MARCELA OROZCO GIRALDO.

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA
FACULTAD DE TECNOLOGÍA
ESCUELA DE QUÍMICA
PEREIRA
2014

OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINA A PARTIR DE LA
CASCARILLA DE CACAO DEL Theobroma cacao L., SUBPRODUCTO DE
UNA INDUSTRIA CHOCOLATERA NACIONAL.

TRABAJO DE GRADO

Requisito parcial para optar al título de:

QUÍMICO INDUSTRIAL.

Presentado por:

DIANA LUCÍA SUÁREZ ROZO.
DIANA MARCELA OROZCO GIRALDO.

Dirigido por:

phD. GLORIA EDITH GUERRERO ALVAREZ.

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA
FACULTAD DE TECNOLOGÍA
ESCUELA DE QUÍMICA
PEREIRA
2014
3

NOTA DE ACEPTACION DEL TRABAJO DE GRADO

OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PECTINA A PARTIR DE LA
CASCARILLA DE CACAO DEL Theobroma cacao L., SUBPRODUCTO DE
UNA INDUSTRIA CHOCOLATERA NACIONAL.

Presentado por:

DIANA LUCÍA SUÁREZ ROZO.
DIANA MARCELA OROZCO GIRALDO.

Los suscritos director y jurado del presente trabajo de grado, una vez
revisada la versión escrita y presenciando la sustentación oral decidimos
otorgar:

La nota de: _____________________________

Con la connotación: _____________________

Para constancia firmamos en la ciudad de Pereira hoy _________________

Director: __________________________
phD. Gloria Edith Guerrero Álvarez
Doctora en Ciencias Química.

Jurado: ___________________________
Ing. Pablo Alejandro Peláez Marín.
Ingeniero Agrónomo.

DEDICATORIA

Volver a empezar no es fracasar,
Volver a empezar es concederse una
nueva oportunidad, retomar los sueños,
luchar por lo que se quiere, ser fiel a uno
mismo y buscar la felicidad.
No temas volver a empezar cada día es
una nueva oportunidad.
Maktub

AGRADECIMIENTOS

Primero agradecemos a Dios por permitirnos concluir esta etapa tan importante de
nuestras vidas y poder aplicar todo el conocimiento adquirido en la carrera
profesional, en pro de contribuir a una industria sostenible amigable con el
ambiente.

A nuestras familias por su apoyo incondicional, contribución financiera en estos
años de formación y motivación continua.

A nuestra directora de trabajo de grado Gloria Edith Guerrero por brindarnos la
oportunidad de realizar el trabajo de grado dentro de su grupo de investigación,
por el apoyo otorgado en este tiempo y participación continua en la elaboración del
estudio realizado.

A la industria chocolatera nacional por facilitarnos la cascarilla de cacao, producto
matriz de nuestro estudio.

A nuestro evaluador Pablo Alejandro Peláez por su colaboración y aporte en
conocimiento.

Al profesor Carlos Humberto Montoya por permitirnos y facilitarnos el uso de
equipos e instalaciones necesarios para el estudio realizado.

A la Escuela de Tecnología Química, profesores y administrativos, por los
conocimientos brindados y facilitarnos el espacio propicio para el desarrollo de
nuestra carrera.

RESUMEN

En la presente investigación se obtuvo y caracterizó la pectina de la cascarilla de
Theobroma Cacao L. procedente de una industria chocolatera de la región. Se
establecieron los parámetros de extracción adecuados aplicando un diseño
factorial 22. La extracción de pectina se realizó mediante una hidrólisis ácida con
ácido cítrico a pH 3, a una temperatura de 70°C y tiempo de 95 minutos. La
pectina obtenida presentó características químicas de bajo metoxilo con 3.4%,
0,43meq/g de acidez Libre, 2335mg/meq peso equivalente y grado de
esterificación del 71,8%. Se determinó fenoles totales por Follin- Ciocalteu,
presentando un contenido de 9.68%, 42,03% de carbohidratos totales por el
método de Dubois-Giles y 36.6% de ácido D-Galacturónico por CLAE. Se le
realizó análisis proximal y se estudió su capacidad de formar geles a pH bajo, alto
contenido de sacarosa y presencia de iones de calcio.

Palabras claves: Theobroma cacao L, Pectina, Metoxilo, Ácido D-Galacturónico,
Acidez Libre, Peso Equivalente, Análisis Proximal, Esterificación, Cromatografía
Liquida de Alta Eficiencia (CLAE).

ABSTRACT

In the present investigation was obtained and characterized pectin husk
(Theobroma Cacao L.) from a chocolate industry in the region. The extraction
parameters using a factorial design 22. The pectin extraction was using hydrolysis
with acid citric acid to pH 3, at a temperature of 70 ° C and time of 95 minutes was
established. Pectin obtained had low methoxyl chemical characteristics with 3.4%
0,43meq /g of free acid, 2335mg / meq equivalent weight and degree of
esterification of 71.8%. Total phenolics were determined by Follin- Ciocalteu,
having a content of 9.68%, 42.03% g total carbohydrate by the method of Dubois-
Giles and 36.6% of D-galacturonic acid by HPLC. It was realized proximate
analysis and the ability to form gels at low pH, and high sucrose content presence
of calcium ions was studied.

Keywords: Theobroma cacao L, Pectin, methoxy, D-Galacturonic acid, free acid,
equivalent weight, proximal analysis, esterification, High Performance Liquid
Chromatography (HPLC).

TABLA DE CONTENIDO.

Pg.
NOTA DE ACEPTACION DEL TRABAJO DE GRADO ......................................... 3
DEDICATORIA ....................................................................................................... 4
AGRADECIMIENTOS ............................................................................................ 5
RESUMEN.............................................................................................................. 6
TABLA DE CONTENIDO. ...................................................................................... 8
INDICE DE TABLAS ............................................................................................ 13
ÍNDICE DE FIGURAS .......................................................................................... 14
ÍNDICE DE ANEXOS ........................................................................................... 16
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA........................................................... 17
2. INTRODUCCIÓN. .......................................................................................... 18
3. OBJETIVOS. ................................................................................................. 21
3.1 OBJETIVO GENERAL. .................................................................................. 21
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS. ......................................................................... 21
4. MARCO DE ANTECEDENTES. .................................................................... 22
5. MARCO TEORICO. ....................................................................................... 24
5.1 GENERALIDADES DEL Theobroma Cacao L. ............................................. 24
5.1.1 FENOLOGÍA Theobroma cacao L. ........................................................... 24
5.1.1.1. El árbol. ............................................................................................ 24
5.1.1.2. Flores. .............................................................................................. 24
5.1.1.3. Fruto. ................................................................................................ 25
5.1.1.5. Semillas. .......................................................................................... 25
95.1.2 TIPOS DE CACAO. .................................................................................. 25
5.1.2.1 Cacao Criollo. .................................................................................... 25
5.1.2.2 Cacao Forastero. ............................................................................... 26
5.1.2.3 Cacao Trinitario. ................................................................................ 26
5.1.3 PRODUCCIÓN DEL CACAO. .................................................................. 27
5.1.3.1 Producción mundial de cacao. ........................................................... 27
5.1.3.2 Producción del cacao en Colombia. ................................................... 28
5.1.4 PRODUCTOS DERIVADOS DEL Theobroma Cacao L. .......................... 29
5.1.5 DESECHOS DE LA PRODUCCIÓN DE DERIVADOS DEL CACAO. ....... 30
5.1.5.1 Cáscara. ............................................................................................ 30
5.1.5.2 Cascarilla. ......................................................................................... 30
5.2 La PECTINA. ................................................................................................. 31
5.2.1 RESEÑA HISTÓRICA. ............................................................................. 31
5.2.2 LOCALIZACIÓN BIOLÓGICA DE LA PECTINA. ...................................... 32
5.2.3 ESTRUCTURA QUÍMICA DE LA PECTINA ............................................. 33
5.2.3.1 Cadenas principales de la pectina. .................................................... 34
5.2.3.1.1 La Homogalacturonana (HG)....................................................... 34
5.2.3.1.2 La Ramnogalacturonana I (RG-I). ............................................... 34
5.2.3.1.3 La Ramnogalacturonana II (RG-II)............................................... 35
5.2.3.2 Cadenas secundarias de la pectina. .................................................. 35
5.2.3.2.1 Arabinana (ARA). ........................................................................ 35
5.2.3.2.2 Xilogalacturona (XGA). ................................................................ 36
5.2.3.2.3 Arabinogalactana I (ARA-I) .......................................................... 36
5.2.4 CLASIFICACION DE LA PECTINA. ......................................................... 37
5.2.4.1 Pectinas de Bajo Metoxilo (LM). ........................................................ 37
5.2.4.2 Pectinas de Alto Metoxilo (HM). ......................................................... 38
5.2.4.3 Pectinas de Bajo Metoxilo Amidadas. ................................................ 39
5.2.5 CLASIFICACION DE LAS SUSTANCIAS PECTICAS. ............................ 39
5.2.5.1 Protopectinas. .................................................................................... 39
5.2.5.2 Ácidos Pectínicos............................................................................... 39
5.2.5.3 Pectinas. ............................................................................................ 40
5.2.5.4 Ácidos Pécticos. ................................................................................ 40
5.2.6 PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LA PECTINA. ...................... 40
5.2.6.1 Solubilidad. ........................................................................................ 40
5.2.6.2 Viscosidad. ........................................................................................ 40
5.2.6.3 Acidez. ............................................................................................... 41
5.2.6.4 Poder de Gelificación. ........................................................................ 41
5.2.6.5 Peso molecular. ................................................................................. 41
5.2.6.6 Acción de agentes químicos, físicos y bioquímicos. ........................... 41
5.2.6.6.1 Acción de los ácidos. ................................................................... 42
5.2.6.6.2 Acción de las bases. ................................................................... 42
5.2.6.6.3 Acción de las enzimas. ............................................................... 42
5.2.7 IMPORTANCIA Y APLICACIÓN INDUSTRIAL DE LA PECTINA. ............ 43
5.2.7.1 Aplicaciones en la industria alimenticia. ............................................. 43
10

5.2.7.2 Aplicaciones en la industria farmacéutica. ......................................... 43
5.3 FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE LAS TÉCNICAS DE ANÁLISIS
APLICADAS. ........................................................................................................ 44
5.3.1. PESO EQUIVALENTE (PE) Y ACIDEZ LIBRE (AL). ............................... 44
5.3.2 PORCENTAJE DE METOXILO (ME), PORCENTAJE DE ÁCIDO
ANHIDRIDO GALACTURÓNICO (AAG) Y GRADO DE ESTERIFICACIÓN (GE).
.......................................................................................................................... 45
5.3.2 CUANTIFICACIÓN DE FENOLES TOTALES POR EL MÉTODO DE
FOLIN –CIOCALTEAU. ..................................................................................... 47
5.3.3 DETERMINACIÓN DE AZÚCARES. ........................................................ 47
5.3.3.1 Análisis cualitativo por el método de Fehling o Benedict. ................... 47
5.3.3.2 Análisis cuantitativo por el método de Fenol-Sulfúrico. ...................... 48
5.3.4 CROMATOGRAFÍA. ................................................................................. 50
5.3.4.1 Cromatografía de Capa Delgada (CCD). ........................................... 50
5.3.4.2 Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia (CLAE). .............................. 50
5.3.4.2.1 Tipos de separación por Cromatografía Liquida. ......................... 50
5.3.6 ANALISIS ESTADíSTICO. ....................................................................... 51
5.3.6.1 Anova de Dos Factores. .................................................................... 51
5.3.6.2 Media Aritmetica. ............................................................................... 52
5.3.6.3 Desviación Estándar. ......................................................................... 52
5.3.6.4 Coeficiente De Correlación (R2). ........................................................ 52
6. METODOLOGÍA ........................................................................................... 53
6.1 MATERIAL VEGETAL. .................................................................................. 53
6.1.1 PRETRATAMIETO DE LA MUESTRA. .................................................... 53
6.1.1.1 Desengrase de la cascarilla de cacao del Theobroma cacao L. ......... 53
6.1.1.2 Limpieza de la cascarilla de cacao del Theobroma cacao L. .............. 54
6.2 EXTRACCIÓN Y PURIFICACIÓN DE PECTINAS DE LA CASACRILLA DE
CACAO DEL Theobroma Cacao L . ................................................................... 54
6.2.1 Extracción de Pectina mediante hidrólisis ácida. ...................................... 54
6.2.2 Purificación y secado de la Pectina Del Theobroma Cacao L. .................. 56
6.3 CARACTERIZACIÓN QUÍMICA Y FÍSICA DE LA PECTINA DE LA
CASCARILLA DE CACAO DEL Theobroma Cacao L....................................... 56
6.3.1 DETERMINACIÓN DEL PESO EQUIVALENTE (PE) Y ACIDEZ LIBRE
(AL). .................................................................................................................. 56
6.3.2 PORCENTAJE DE METOXILO (ME), GRADO DE ESTERIFICACIÓN
(GE) Y PORCENTAJE DE ÁCIDO ANHIDRIDO GALACTURÓNICO (AAG). .... 57
6.3.3 GRADO DE GELIFICACIÓN (GG). .......................................................... 57
6.3.4 VISCOSIDAD DE LA PECTINA. ............................................................... 57
11

6.4 COMPOSICIÓN DE LA PECTINA DE LA CASCARILLA DE CACAO DEL
THEOBROMA CACAO L. ....................................................................................58
6.4.1 DETERMINACIÓN DE FENOLES TOTALES POR FOLIN-CIOCALTEAU
DE LA PECTINA Theobroma Cacao L . ............................................................ 58
6.4.1.1 Tratamiento de la pectina para análisis. ............................................. 58
6.4.2 DETERMINACIÓN DE CARBOHIDRATOS PRESENTES DE LA PECTINA
Theobroma Cacao L . ......................................................................................... 59
6.4.2.1 Determinación cuantitativa de los carbohidratos totales por Dubois... 59
6.4.2.1.1 Tratamiento de la pectina para análisis. ...................................... 59
6.4.2.2 Prueba de Fehling.............................................................................. 59
6.4.2.3 Identificación cualitativa de carbohidratos por Cromatografía de Capa
Delgada (CCD). ............................................................................................. 60
6.4.2.4 Identificación del Ácido D-Galacturónico presente de la pectina por
Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia (CLAE). ......................................... 60
6.4.2.4.1 Análisis cualitativo. ...................................................................... 60
6.4.2.4.2 Análisis cuantitativo. .................................................................... 61
6.4.2.5 Identificación de Grupos Funcionales por Espectroscopía Infrarroja
(IR). ............................................................................................................... 61
6.7 ANÁLISIS PROXIMAL. .................................................................................. 61
6.7.1 HUMEDAD (H). ........................................................................................ 61
6.7.2 CENIZAS.................................................................................................. 61
6.7.3 GRASAS. ................................................................................................. 62
6.7.4 FIBRA. .................................................................................................... 62
6.7.5 PROTEÍNAS. ........................................................................................... 62
6.8 ANÁLISIS ESTADÍSTICO. ............................................................................. 62
7 RESULTADOS Y DISCUSION. ......................................................................... 63
7.1 DESCRIPCIÓN DE LA CASCARILLA DE Theobroma Cacao L.................. 63
7.2 EXTRACCIÓN DE PECTINA DEL CACAO DEL Theobroma Cacao L. ........ 64
7.2.1 ENSAYOS PRELIMINARES DE EXTRACCIÓN DE LA PECTINA DEL
CACAO DEL Theobroma Cacao L. ................................................................... 64
7.2.2 EXTRACCIÓN DE PECTINA DE LA CASCARILLA DE CACAO DEL
Theobroma Cacao L. APLICANDO DISEÑO FACTORIAL 22. ........................... 68
7.2.2.1 Prueba de Normalidad. ...................................................................... 70
7.2.2.2 ANOVA de dos factores. .................................................................... 71
7.3 ANÁLISIS CARACTERIZACIÓN QUÍMICA DE LA PECTINA EXTRAÍDA DE
LA CASCARILLA DE CACAO DEL Theobroma Cacao L. ................................. 76
7.3.1 ACIDEZ LIBRE (AL) Y PESO EQUIVALENTE (PE). ............................... 76
12

7.3.2 CONTENIDO DE ÁCIDO GALACTURÓNICO, METOXILO Y GRADO DE
ESTERIFICACIÓN. ........................................................................................... 77
7.3.3 ANÁLISIS DETERMINACIÓN DE FENOLES TOTALES POR EL MÉTODO
DE FOLLIN- CIOCALTEU DE LA PECTINA DE LA CASCARILLA DE CACAO
DEL Theobroma Cacao L. ................................................................................. 78
7.3.4. ANÁLISIS CUANTITATIVO DETERMINACIÓN DE CARBOHIDRATOS
TOTALES POR EL MÉTODO DE DUBOIS-GILES. .......................................... 79
7.3.5 ANÁLISIS CUALITATIVO DE AZÚCARES REDUCTORES POR MEDIO
DE LA PRUEBA DE FEHLING. ......................................................................... 80
7.3.6 ANÁLISIS CUALITATIVO DE IDENTIFICACIÓN DE AZÚCARES POR
CROMATOGRAFÍA DE CAPA DELGADA (CCD) DE LA PECTINA DE
ESTUDIO. ......................................................................................................... 80
7.3.7 ANÁLISIS CUALITATIVO POR CLAE DE ÁCIDO D-GALACTURÓNICO
DE LA PECTINA ............................................................................................... 81
7.3.8 ANÁLISIS CUANTITATIVO POR CLAE DE ÁCIDO D-GALACTURÓNICO
DE LA PECTINA ............................................................................................... 82
7.3.8.1 Linealidad de la curva de calibración del estándar de ácido
galacturónico. ................................................................................................ 83
7.3.8.2 Precisión ........................................................................................... 83
7.3.8.3 Cuantificación de Ácido D-Galacturónico presente en la pectina de la
cascarilla de cacao (Theobroma cacao L.). .......................................................... 84
7.4 ANÁLISIS INFRARROJO DE PECTINA DE LA CASCARILLA DE CACAO
(Theorboma Cacao L.). ....................................................................................... 85
7.5 ANÁLISIS CARACTERIZACIÓN FÍSICA DE LA PECTINA EXTRAÍDA DE LA
CASCARILLA DE CACAO DEL Theobroma Cacao L........................................ 87
7.5.1 VISCOSIDAD RELATIVA DE LA PECTINA.............................................. 87
7.5.2 GELIFICACIÓN DE LA PECTINA. ........................................................... 88
7.6 ANÁLISIS PROXIMAL ................................................................................... 89
8 CONCLUSIONES .............................................................................................. 90
9 RECOMENDACIONES ...................................................................................... 92
10 BIBLIOGRAFÍA. .............................................................................................. 93
ANEXOS. ........................................................................................................... 100

INDICE DE TABLAS

Pg.

TABLA 1. PRODUCCIÓN NACIONAL DE CACAO . .......................................................... 28
TABLA 2 CONDICIONES DE SEPARACIÓN POR CLAE DEL ÁCIDO D-
GALACTURÓNICO. ..................................................................................................... 60
TABLA 3 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LA CASCARILLA DE Theobroma
Cacao L. ESTUDIADA. ................................................................................................ 63
TABLA 4. RESULTADOS DEL ANÁLISIS PRELIMINAR DE LA PECTINA EXTRAÍDA DE
LA CASCARILLA DE CACAO DEL Theobroma Cacao L. .......................................... 65
TABLA 5 RESULTADOS DE LAS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS EVALUADAS A LA
PECTINA EXTRAÍDA DE LA CASCARILLA DE CACAO DEL Theobroma Cacao L.,
APLICANDO EL DISEÑO FACTORIAL 22. ................................................................. 69
TABLA 6. PRUEBA DE NORMALIDAD DE LAS DIFERENTES TEMPERATURAS DE
EXTRACCIÓN DE PECTINA DE LA CASCARILLA DE CACAO DEL Theobroma
Cacao L. ....................................................................................................................... 70
TABLA 7. PRUEBA DE HOMOGENEIDAD DE VARIANZA. .............................................. 71
TABLA 8. ANOVA DE DOS FACTORES PARA CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS EN LAS
CONDICIONES DE EXTRACCIÓN DE PECTINA DE LA CASCARILLA DE CACAO
Theobroma Cacao L. ................................................................................................... 71
TABLA 9. CONTINUACIÓN ANOVA DE DOS FACTORES PARA CARACTERÍSTICAS
QUÍMICAS EN LAS CONDICIONES DE EXTRACCIÓN DE PECTINA DE LA
CASCARILLA DE CACAO Theobroma Cacao L. ....................................................... 72
TABLA 10 MEDIAS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS EN INTERACCIÓN ENTRETEMPERATURA-TIEMPO ........................................................................................... 74
TABLA 11. CORRELACIÓN ENTRE EL CONTENIDO DE METOXILO Y CONTENIDO DE
ÁCIDO GALACTURÓNICO. ........................................................................................ 75
TABLA 12 ANÁLISIS DE ACIDEZ LIBRE Y PESO EQUIVALENTE DE LA PECTINA DE
LA CASCARILLA DE CACAO DEL Tehobroma Cacao L. .......................................... 76
TABLA 13 ANÁLISIS CONTENIDO DE ÁCIDO GALACTURÓNICO, METOXILO Y
GRADO DE ESTERIFICACIÓN DE PECTINA. .......................................................... 77
TABLA 14 CONCENTRACIÓN DE FENOLES TOTALES DE LA PECTINA DE LA
CASCARILLA DE CACAO DEL Theobroma Cacao L. ............................................... 78
TABLA 15 CONCENTRACIÓN CARBOHIDRATOS TOTALES DE LA PECTINA. ........... 79
TABLA 16 RF DE ESTÁNDARES Y PECTINA HIDROLIZADA. ....................................... 81
TABLA 17 RESUMEN MODELO DE REGRESIÓN LINEAL DEL ESTÁNDAR DE ÁCIDO
GALACTURÓNICO POR CLAE. ................................................................................. 83
TABLA 18 REPETITIVIDAD DEL ESTÁNDAR DE ÁCIDO D-GALACTURÓNICO. .......... 83
TABLA 19 REPRODUCIBILIDAD DEL ESTÁNDAR DE ÁCIDO D-GALACTURÓNICO. .. 84
TABLA 20 CONCENTRACIÓN DEL ÁCIDO D-GALACTURÓNICO PRESENTE EN LA
PECTINA DE LA CASCARILLA DE CACAO DEL Theobroma Cacao L. ................... 84
TABLA 21. VISCOSIDAD Y PESO MOLECULAR DE LA PECTINA EXTRAÍDA DE LA
CASCARILLA DE CACAO Theobroma Cacao L. ....................................................... 87
TABLA 22 RESULTADOS DEL GRADO DE GELIFICACIÓN DE LA PECTINA DE LA
CASCARILLA DE CACAO (Theobroma Cacao L.) ..................................................... 88
TABLA 23 RESULTADOS DE ANÁLISIS PROXIMAL DE LA PECTINA EXTRAÍDA DEL
CACAO DEL Theobroma Cacao L. ............................................................................. 89
14

ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA 1 ÁRBOL Theobroma Cacao L. ......................................................................................... 24
FIGURA 2 FLOR Theobroma Cacao L............................................................................................ 24
FIGURA 3 FRUTO Theobroma Cacao L. ......................................................................................... 25
FIGURA 4 SEMILLA Theobroma Cacao L. ...................................................................................... 25
FIGURA 5 CACAO CRIOLLO ......................................................................................................... 26
FIGURA 6 CACAO FORASTERO .................................................................................................... 26
FIGURA 7 CACAO TRINITARIO ...................................................................................................... 26
FIGURA 8 PRODUCCIÓN DE CACAO EN AMÉRICA (2008-2013) ................................................ 27
FIGURA 9 DIAGRAMA DE PRODUCCIÓN DE LOS DERIVADOS DEL CACAO. ......................... 29
FIGURA 10 CASCARA DE CACAO DESECHADA. ........................................................................ 30
FIGURA 11 CASCARILLA DE CACAO. ........................................................................................... 31
FIGURA 12 ESTRUCTURA DE LA PARED CELULAR PRIMARIA ................................................. 33
FIGURA 13 ESTRUCTURA DEL ÁCIDO Α-D-GALACTURÓNICO ................................................. 34
FIGURA 14 REPRESENTACIÓN SIMPLIFICADA DE LA ESTRUCTURA DE
RAMNOGALACTURONANAS ................................................................................................. 35
FIGURA 15 REPRESENTACIÓN SIMPLIFICADA DE LA ESTRUCTURA ...................................... 36
FIGURA 16 REPRESENTACIÓN SIMPLIFICADA DE LA ESTRUCTURA DE
ARABINOGALACTANAS I ...................................................................................................... 36
FIGURA 17 (A Y B) ALTERNATIVAS PARA REPRESENTAR LA CADENA PÉCTICA. ................. 37
FIGURA 18 PECTINAS DE BAJO ÍNDICE DE METOXILO ............................................................ 38
FIGURA 19 PECTINA DE ALTO ÍNDICE DE METOXILO (HM) ...................................................... 38
FIGURA 20. PECTINA DE BAJO METOXILO AMIDADA ................................................................ 39
FIGURA 21. REACCIÓN DE LA MOLÉCULA DE ÁCIDO D-GALACTURÓNICO CON NAOH. ...... 44
FIGURA 22. REACCIÓN Y MECANISMO DE SAPONIFICACIÓN DEL ÁCIDO D-
GALACTURÓNICO [53]. ......................................................................................................... 46
FIGURA 23. ESTRUCTURA DE LOS IONES TARTRARO Y CITRATO ......................................... 48
FIGURA 24. REACCIÓN DE AZÚCAR REDUCTOR CON REACTIVO DE FEHLING O BENEDICT
................................................................................................................................................ 48
FIGURA 25. A) Y B) REACCIONES DE DESHIDRATACIÓN Y CONDENSACIÓN DE HEXOSAS Y
PENTOSAS POR EL MÉTODO DE DUBOIS .......................................................................... 49
FIGURA 26 CASCARILLA DE CACAO DEL THEOBROMA CACAO L. .......................................... 53
FIGURA 27. CASCARILLA DE CACAO DEL THEOBROMA CACAO L. MOLIDA. ......................... 53
FIGURA 28. MONTAJE EXTRACCIÓN SOXHLET PARA DESENGRASE. .................................... 54
FIGURA 29 MONTAJE EXTRACCIÓN DE PECTINA DE LA CASCARILLA DE CACAO DEL
Theobroma Cacao L. MEDIANTE REFLUJO. ......................................................................... 55
FIGURA 30. PRECIPITACIÓN DE LA PECTINA CON ETANOL. .................................................... 55
FIGURA 31. SECADO POR CONVECCIÓN DE LA PECTINA. ....................................................... 56
FIGURA 32. VIRAJE EN EL COLOR DE LA SOLUCIÓN PÉCTICA. ............................................... 57
FIGURA 33 TRIPLICADO DE LA SOLUCIÓN PÉCTICA EN LA DETERMINACIÓN DE FENOLES
TOTALES. ............................................................................................................................... 58
FIGURA 34. PATRONES PARA CURVA DE DUBOIS. ................................................................... 59
FIGURA 35 CASCARILLA DE CACAO Theobroma Cacao L. ......................................................... 63
FIGURA 36 PECTINA OBTENIDA DEL CACAO (Theobrama Cacao L.), APLICANDO EL
PARÁMETRO DE EXTRACCIÓN A, TEMPERATURA DE 95°C-100MINUTOS. .................... 66
FIGURA 37. PECTINA OBTENIDA DE LA CASCARILLA DE CACAO DEL Theobrama Cacao L.,
APLICANDO EL PARÁMETRO DE EXTRACCIÓN B, TEMPERATURA DE 95° C Y 95
MINUTOS. ............................................................................................................................... 66
FIGURA 38. PECTINA OBTENIDA DE LA CASCARILLA DE CACAO DEL Theobrama Cacao L.
APLICANDO EL PARÁMETRO DE EXTRACCIÓN C, TEMPERATURA DE 80 ° C Y 85
MINUTOS. ............................................................................................................................... 67
15

FIGURA 39. PECTINA OBTENIDA DE LA CASCARILLA DE CACAO DEL Theobrama Cacao L.,
APLICANDO EL PARÁMETRO DE EXTRACCIÓN D, TEMPERATURA DE 70 ° C Y 75
MINUTOS. FUENTE: AUTORAS ............................................................................................ 67
FIGURA 40 PRUEBA DE FEHLING PARA LA HIDROLISIS DE PECTINA DE LA CASCARILLA DE
CACAO DEL Theobroma Cacao L. ......................................................................................... 80
FIGURA 41 CROMATOPLACA DE ESTÁNDARES DE AZÚCAR E HIDROLIZADO DE LA
PECTINA DE LA CASCARILLA DE CACAO DEL Theobroma Cacao L. ................................ 80
FIGURA 42 CROMATOGRAMA ESTÁNDAR DE ÁCIDO D- GALACTURÓNICO. .......................... 81
FIGURA 43 CROMATOGRAMA MUESTRA DE PECTINA DE LA CASCARILLA DE CACAO
(Theobroma Cacao L.).............................................................................................................82
FIGURA 44 A) Y B) ESPECTROS INFRARROJO DE PECTINA ESTUDIADA Y COMERCIAL. .... 86
FIGURA 45 RESULTADOS DEL ANÁLISIS DEL GRADO DE GELIFICACIÓN DE LA PECTINA
ESTUDIADA. ........................................................................................................................... 88
FIGURA 46 GELIFICACIÓN DE LA PECTINA DE LA CASCARILLA DE CACAO (Theobroma
Cacao L.) EN PRESENCIA DE CALCIO. ................................................................................ 89

ÍNDICE DE ANEXOS

ANEXO 1 CURVA DE CALIBRACIÓN DE FENOLES TOTALES POR FOLIN-
CIOCALTEU. .............................................................................................................. 100
ANEXO 2 CURVA DE CALIBRACIÓN DE CARBOHIDRATOS TOTALES POR DUBOIS-
GILES. ........................................................................................................................ 100
ANEXO 3 CURVA DE CALIBRACIÓN DEL ÁCIDO D-GALACTURÓNICO POR CLAE. 101
ANEXO 4. TABLA CONSTANTES DEL BULBO C Y D DEL VISCOSÍMETRO OSTWALD.
.................................................................................................................................... 101
ANEXO 5 ECUACIÓN PARA CALCULAR EL PESO MOLECULAR DE UNA SUSTANCIA
PÉCTICA. ................................................................................................................... 101
ANEXO 6. RESULTADOS DE ANÁLISIS PROXIMAL DE LA PECTINA EXTRAÍDA DE LA
CASCARILLA DE CACAO (Theobroma Cacao L.). .................................................. 102

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

Las pectinas son productos químicos que se obtienen de materias primas
vegetales, principalmente frutas, se usan en varias industrias, especialmente la de
alimentos, para darle propiedades de gel a los productos y como estabilizantes. La
pectina es un producto tecnológicamente funcional de interés para la industria de
alimentos, debido a que sus propiedades reológicas son favorables para la
elaboración de diferentes productos aportando textura y consistencia [1]. Teniendo
en cuenta la importancia que tienen las pectinas y conociendo que la cascarilla de
cacao es el principal subproducto (en abundancia) de la industria productora de
chocolate, el cual representa el 10% por cada tonelada de semilla seca, además
que los diferentes usos (como obtención de fibra, componente para alimentos de
animales de granja, compostaje, entre otro) han sido limitados debido a
propiedades químicas de las cascarillas, tales como el contenido de alcaloides,
siendo un grave problema para las industrias otorgarles una disposición final , por
lo cual se plantea: ¿Será posible obtener pectinas de la cascarilla de cacao con
propiedades físicas y químicas aptas para la industria alimenticia que permitan
darle un valor agregado a este subproducto? [2].

2. INTRODUCCIÓN.

La especie vegetal del cacao, ha sido llamado Theobroma cacao L. por el botánico
Caroulus Lineo quien fue el primero en clasificarla [3], es una planta de origen
americano, sin embargo debido al sistema nómada llevado a cabo por los
primeros habitantes de este continente, es prácticamente imposible decir cual fue
específicamente el lugar de origen; los estudios de Pound Cheesman1, sugieren
que el cacao es originario de América del Sur, en el área del alto Amazonas,
comprendido por países como Colombia, Ecuador, Perú y Brasil, los cuales tras su
descubrimiento y colonización permitieron su distribución a las demás áreas
habitadas del planeta, comenzando su comercialización y uso [4] .

Colombia, un país de biodiversidad gracias a su ubicación geográfica y
características topográficas, basa su economía especialmente en el sector
agropecuario. Este país tropical, situado sobre la línea ecuatorial presenta
condiciones incomparables para la siembra del cacao, en una interesante variedad
de sistemas agroecológicos, otorgándole gran potencial para el desarrollo del
mismo, tales como temperaturas medias altas, entre los 23-28ºC, precipitaciones
distribuidas a lo largo del año de 1500-2500mm, que otorgan una humedad
relativa entre el 70-80%, en zonas ubicadas entre 0 y 1000 m. sobre el nivel del
mar [5]. Hoy por hoy el sector cacaotero colombiano, de las 3.4 millones de
hectáreas destinadas al sector agrícola [6], cuenta con unas 125 mil hectáreas
para al cultivo de cacao, produciendo alrededor de 40 mil toneladas y exportando
2500 toneladas promedio anual [7]. Según datos de La Fundación Mundial del
Cacao, el sector cacaotero está en apogeo, por lo tanto se espera un crecimiento
en los próximos años del 2,2% por año, debido al aumento en el consumo de los
productos derivados del cacao, estipulando necesitar 80 mil toneladas anuales del
fruto para satisfacer la demanda otorgada por los consumidores [8].

El grano de cacao es materia prima para las industrias de confitería, productoras
de chocolate, cosmético y farmacéutico; su cadena de producción está
comprendida básicamente por tres tipos de bienes,:1-Primarios, constituidos por el
cacao en grano; 2-intermediarios, generados por la manteca (ampliamente
utilizado en los productos cosméticos debido a su capacidad humectante), polvo
(ingrediente de diferentes alimentos que requieran el sabor y olor del chocolate),
licor (usado para la producción de chocolates y coberturas) y pasta de cacao; 3-
finales, constituido por el chocolate para mesa y confites [9]. A los productos
derivados del cacao se le atribuyen (además de agradable olor y sabor) beneficios
como propiedades antioxidantes, disminuyen el colesterol LDL (el cual bloquea las
arterias desarrollando la aterosclerosis) gracias a su contenido en polifenoles,
además posee un gran valor energético [3], entre otros aspectos.

1 PAREDES, Alfredo; ENRIQUEZ, Gustavo (1983); EL CULTIVO DEL CACAO. Segunda Edición. Tema I Historia del caco
y chocolate, p. 11

http://www.lapatria.com/economia/colombia-con-potencial-por-explotar-en-cacao-11398
19

Toda agroindustria en el desarrollo de las etapas del proceso genera residuos, los
cuales algunos por sus propiedades físicas y químicas pueden ser usados como
insumos en la producción de compuestos útiles en otros procesos industriales,
para lo cual deja de ser residuo y es denominado “subproducto” [10]. Hoy en día,
las cascarillas son el principal subproducto de la industria del cacao; en Colombia
estas representan un grave problema, debido a que otorgarles una disposición
final resulta ser costoso para las industrias cacaoteras nacionales, aunque se ha
establecido su uso como compostaje en las plantaciones, aprovechando la
presencia de agentes antibacterianos en los extractos de la cascarilla [11],también
como alimento para el ganado, sin embargo el contenido de teobromina (alcaloide)
restringe la proporción en la cual puede ser consumida, por lo que su uso ha sido
limitado (este alimento puede constituir el 20% de una ración para aves de corral,
de 30-50% para cerdos, y 50% para ovejas, cabras y ganado lechero), en
continentes como África se le ha aprovechado el contenido de sales de potasio (3-
4% sobre base seca), usando las cenizas para fabricar jabón en países como
Ghana y Nigeria, sin embrago no es atractivo para los consumidores occidentales
[2].
Cada tonelada de semilla seca representa cerca de 10 toneladas de cascarilla de
cacao [2], aunque se han establecido procesos para obtener utilidades de la
misma, las soluciones dadas no satisfacen en su totalidad, debido a la gran
cantidad de cascarilla generada, la cual va en aumento por las iniciativas de
consumo, en busca de otras alternativas se establece la obtención de sustancias
como la pectina.

La pectina, es un polisacárido compuesto de una cadena lineal de moléculas de
ácidoD-galacturónico, es un producto natural que está presente en la piel de
todos los vegetales, especialmente en las frutas, siendo el principal responsable
de su textura, posee propiedades de gelificación en presencia de ácidos y azúcar
[1], por ende se utiliza principalmente en la industria alimenticia para la
preparación de jaleas, mermeladas y otros productos [12], además también es
ampliamente usada en la industria farmacéutica, ya que posee propiedades
hidrocoloidales, terapéuticas y aumentan la acción de los principios activos, se
caracteriza por ser antidiarreica, permitiendo la asimilación de alimentos como los
lácteos por infantes, ya que cumple un papel de protector y regulador del sistema
gastrointestinal [13]. Las propiedades físicas y químicas de las pectinas, permiten
clasificarlas en alto o bajo Grado de Metilación, el cual se refiere a la esterifiación
de los grupos carboxilos por radicales metilo de acuerdo a su contenido en
metoxilo, es de mayor grado si supera al 7%, lo cual influye en el poder gelificante,
es decir, una pectina con un grado de metilación alto posee mayor facilidad para
formar geles; el peso molecular de las pectinas es variable y depende del número
de moléculas de ácido D-galacturónico que la formen, interfiriendo en la
resistencia de los geles (a un mayor número se permite la formación de geles más
resistentes) [14], por otro lado las pectinas poco esterificadas necesitan valores
muy bajos de pH o presencia de calcio en el medio para poder gelificar [15].

Debido a la posibilidad de extraer 10 gramos de pectina por cada 100 gramos de
cascarilla de cacao [16], y mediante la evaluación de las características físicas y
químicas de la pectina obtenida, se podría concebir el uso de la misma en la
industria alimenticia y farmacéutica, permitiendo disminuir el volumen de
cascarilla, otorgándole una disposición final viable a este subproducto y a su vez
darle un valor agregado, que beneficie ampliamente la economía de los
empresarios y cultivadores en pro de un desarrollo sostenible.

3. OBJETIVOS.

3.1 OBJETIVO GENERAL.

Obtener y caracterizar pectina a partir de la cascarilla de cacao subproducto
generado en una industria chocolatera nacional, con el fin de contribuir al
desarrollo sostenible del sector y otorgarle un valor agregado.

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

 Implementar un método de extracción de pectina a partir de la cascarilla de
cacao generada por una industria cacaotera nacional.

 Realizar el análisis proximal (humedad, cenizas, grasas y proteínas totales) de
la pectina obtenida, con el fin de estimar su valor nutricional.

 Evaluar las principales características físicas y químicas de la pectina
obtenida, comparando resultados con reportes de otros autores.

4. MARCO DE ANTECEDENTES.

Según la revisión bibliográfica realizada hasta la fecha, a nivel nacional se
encontraron algunas investigaciones en Colombia enfocadas hacia el análisis y
caracterización de pectina de la cascarilla de cacao. De los que se citan los
siguientes estudios:

1. Determinación del contenido de pectina en seis materiales de la cascara
de cacao. Caldas 2013 [17].
Se obtuvo pectina de diferentes cascarillas de cacao, la pectina fue evaluada por
medio de espectrometría infrarroja, y comparada con la pectina comercial de lo
cual se concluyó que es posible extraer pectina de la cascarilla de cacao.

2. Extracción de pectina a partir de los subproductos del beneficio del cacao.
Medellin 2009 [18].

Se extrajo pectina de la cascarilla y de la mazorca del cacao, con el fin de
determinar el rendimiento en cada extracción. Obteniendo como resultado, un
mayor rendimiento de pectina de la mazorca de cacao que con la cascarilla de
cacao.

Y de los internacionales se encontró diferentes estudios realizados de la
extracción de pectina de la cascarilla de cacao, de los cuales se citan los más
recientes:

3. Effect of extraction conditions on the yield and chemical properties of
pectin from cocoa husks. Malaysia 2013 [19].
Al extraer pectina con ácido cítrico se obtuvo una mejor pectina y un mejor
rendimiento que al hacer la extracción con ácido clorhídrico.

4. Extraction and characterization of pectin from cacao pod husks
(Theobroma cacao L.) with citric acid. Brasil 2012 [20].
Se realizó la extracción de pectina con ácido cítrico de lo cual se obtuvo una
pectina de bajo metoxilo pero con buen rendimiento, lo cual concluye que la
extracción de pectina con ácido cítrico es de los mejores métodos de extracción.

5. Estudio comparativo de la extracción de pectina a partir de la cascara de
cacao (Theobroma cacao L) en el canton Quevedo. Ecuador 2012 [21].
Se hizo un estudio comparativo entre extraer pectina con ácido clorhídrico y EDTA
0,5 % de lo cual se obtiene un mejor rendimiento y una mejor viscosidad muy
similar a la pectina comercial al utilizar EDTA 0,5% que con ácido clorhídrico.

6. Optimization of nitric acid-mediated extraction of pectin from Cacao pod
Husks (Theobroma cacao L.) using response surface methodology Brasil
2011 [22].
Los resultados obtenidos fueron que la extracción con ácido nítrico caliente es
adecuada para la recuperación de las pectinas de la cáscara de vaina de cacao.

7. La cascara de cacao (Theobroma Cacao L.): una posible fuente comercial
de pectinas. Venezuela 2008 [23].
Se obtuvo como resultado que a partir de cáscaras de cacao se pueden obtener
pectinas con características químicas que podrían ser de interés para uso
industrial, sin embargo, es necesario optimizar los parámetros de extracción para
aumentar el rendimiento.

5. MARCO TEORICO.

5.1 GENERALIDADES DEL Theobroma Cacao L.
5.1.1 FENOLOGÍA Theobroma Cacao L.

5.1.1.1. El árbol.

Es una Árbol caulífloro (flores y frutos
nacen directamente del tallo y ramas)
(Figura 1.) Su tronco crece verticalmente
hasta formar el primer verticilo a unos 80
o 100 cm de altura, un árbol puede llegar
a formar hasta 10 vertilicios durante el
tiempo de crecimiento. Su corteza externa
es de color castaño oscuro, áspera
agrietada delgada, y comienza a rendir
frutos cuando tiene 4 o 5 años. En un
año, cuando madura, puede tener 6.000
flores pero sólo 20 maracas [24] [25].
Figura 1 Árbol Theobroma cacao L.
Fuente: autoras
5.1.1.2. Flores.

Las flores (Figura 2.) se producen en
racimos directamente en el tronco o
ramas principales del árbol, debajo de
las ramas frondosas, sostenidas por un
pedicelo de 1 a 3 cm; son pequeñas, de
diámetro entre 1-2 cm, con el cáliz
rosado. Los pétalos tienen colores que
varían desde blanco a rosa en las
distintas variedades. Se observan
grupos de flores pequeñas de color rosa
y bayas en distintas etapas de
desarrollo a lo largo del tronco desnudo
del árbol maduro. Las flores del cacao
son polinizadas por las moscas
especies del género Forcipomyia [25, 26]

Figura 2 Flor Theobroma cacao L.
Fuente: autoras
25

5.1.1.3. Fruto.

El fruto es una BAYA denominada maraca o
mazorca (Figura 3.), que tiene forma de
calabacín alargado, se vuelve roja o
amarillo purpúrea y pesa aproximadamente
450 g cuando madura. La fruta, tiene forma
de Vaina y es ovoide, mide 15-30 cm de
largo. Cada mazorca contiene en general
entre 30 y 40 semillas dispuestas en
placentación axial e incrustada en una
masa de pulpa desarrollada en las capas
externas de la testa o cascarilla [26,27].

Figura 3 Fruto Theobroma cacao L.
Fuente: autoras
5.1.1.5. Semillas.

Las Semillas (Figura 4.) son grandes del tamaño
de una almendra, color chocolate o purpúreo, de
2 a 3 cm de largo y de sabor amargo (Figura 4.).
No tiene albumen y están recubiertas por una
pulpa mucilaginosa de color blanco y de sabordulce y acidulado. Cada semilla contiene una
cantidad significativa de la grasa (40-50% como
manteca de cacao) [27, 28].

Figura 4 Semilla Theobroma cacao L.
Fuente: autoras
5.1.2 TIPOS DE CACAO.

5.1.2.1 Cacao Criollo.

Poseen un amargor suave, sabores ácidos y afrutados. Sus frutos son y
cascara suave (figura 5.), Esta variedad de cacao se suele demandar para
chocolatería fina y elaboraciones más selectas, los árboles de esta variedad
son más delicados y propensos a plagas. Se cultiva generalmente en
Guatemala y Nicaragua, (en pequeñas cantidades) Venezuela y Colombia,
entre otros países [29].
26

Figura 5 Cacao criollo
Fuente: autoras.
5.1.2.2 Cacao Forastero.

Se cultiva principalmente en: Perú, Ecuador,
Colombia, Brasil. Se distingue porque tiene
frutos de cáscara dura y más o menos lisa
(figura 6.). Sus semillas o almendras son de
color morado y un sabor amargo [29,30].

Figura 6 Cacao forastero
Fuente: autoras.

5.1.2.3 Cacao Trinitario.

Surge del cruce del cacao Criollo y Forastero.
Las mazorcas suelen ser de muchas formas y
colores (Figura 7.); las semillas son más
grandes que las del cacao criollo y forastero;
las plantas son fuertes, de tronco grueso y
hojas grandes.
En la actualidad la mayoría de los cacaotales
que existen en el mundo son trinitarios
[29,30].

Figura 7 Cacao trinitario
Fuente: autoras

5.1.3 PRODUCCIÓN DEL CACAO.

5.1.3.1 Producción mundial de cacao.

Durante los últimos diez años se ha apreciado una creciente concentración
geográfica en el cultivo de cacao, y la región de África se ha establecido
firmemente como principal proveedor. El incremento de la demanda de cacao
en grano se ha visto cubierto por el aumento de la producción, principalmente
en los países productores de África Occidental [5]

La producción en América, sobretodo en Sur América, tiene un crecimiento
constante (Figura 8), debido a los siguientes factores:

• Inversión en proyectos agrícolas a gran escala debido a los altos precios de
los últimos años.
• Plantaciones jóvenes sembradas en los últimos años de precios altos en
estado de madurez están produciendo mayores rendimientos.
• Entidades Gubernamentales, ONGs y empresas privadas están invirtiendo
en campañas de promoción del sector cacaotero, para incentivar la
rehabilitación de plantaciones viejas y de esta manera aumentar los ingresos
de los pequeños agricultores [31].

Figura 8 Producción de cacao en América (2008-2013) [31].
28

5.1.3.2 Producción del cacao en Colombia.

El cacao es uno de los productos que cuentan con ventajas comparativas en
Colombia derivadas de las condiciones naturales para su producción, esto es,
de las características agroecológicas en términos de clima y humedad, y su
carácter de sistema agroforestal conservacionista del medio ambiente. La
industria chocolatera es una de las agroindustrias con más tradición en el
país. Su participación en la década de los noventa fue de más del 2% en la
industria de alimentos [32].

Colombia produce cacaos comunes y de calidad Premium, ambos son finos
de sabor y aroma, y pertenecen al tercer grupo de productos con mayor
ventaja comparativa en el país. El cacao es un cultivo tradicional de la
economía campesina cultivado en parcelas de tamaño pequeño o mediano
con unidades productivas de 3,3 hectáreas en promedio. Este se cultiva en
casi todo el territorio nacional, pero su cultivo se concentra básicamente en
cuatro zonas agroecológicas, montaña Santandereana, que comprende los
departamentos de Santander y Norte de Santander, valles interandinos secos
que comprende los departamentos de Huila, sur del Tolima y norte del
Magdalena, bosque húmedo tropical que comprende las zonas de Urabá,
Tumaco, Catatumbo, Arauca, Meta y Magdalena , zona Cafetera Marginal
Baja, gran Caldas, suroeste de Antioquia, y Norte del Tolima [33].

En la siguiente tabla se muestra la producción de cacao en algunos
departamentos del país.

Tabla 1. Producción nacional de cacao [33].
Producción nacional (%)
Departamento 2008 2009 2010
Santander 48,2 47,82 45,86
Huila 8,81 8,33 10,01
Arauca 11,08 10,98 9,42
Antioquia 5,44 5,62 7,69
Tolima 5,6 5,7 6,83
Resto de
departamentos 20,87 21,54 20,18

En la Tabla 1, se puede observar que el departamento de Santander es
donde se concentra cerca del 50% de la producción nacional de cacao. Se
destacan también los departamentos de Huila, Arauca, Antioquia y Tolima. En
estos cinco departamentos se concentra cerca del 80% de la producción
nacional, la cual se comercializa en sacos de fique de 60 kilos. Los destinos
principales son las ciudades donde más se procesa el producto que son
Bogotá, Medellín y Manizales [33].

5.1.4 PRODUCTOS DERIVADOS DEL Theobroma Cacao L.

Los derivados del cacao son una importante fuente de energía, que contienen
antioxidantes que contribuyen a evitar la oxidación del colesterol. Entre sus
derivados se encuentran el licor del cacao, manteca de cacao y el cacao en
polvo. En la Figura 9. Se aprecia el diagrama de la producción de los
derivados del cacao [32].

Figura 9 Diagrama de producción de los derivados del cacao [32].
30

5.1.5 DESECHOS DE LA PRODUCCIÓN DE DERIVADOS DEL CACAO.

En el procesamiento industrial del Theobroma cacao L., se obtienen desechos
en cada una de las etapas para la fabricación de los derivados del cacao.
5.1.5.1 Cáscara.

Las cáscaras (Figura 10.) son el 90% del fruto y son el principal producto de
desecho de la industria cacaotera. Por tanto representa un grave problema ya
que este desecho se convierte en una fuente significativa de enfermedades
cuando es usado como abono en las plantaciones. Las cáscaras frescas o
secas pueden ser utilizadas como alimento para el ganado. Pero su contenido
de teobromina restringe la proporción en la cual puede ser consumido, por lo
que su uso ha sido limitado [2,23].

Figura 10 Cascara de cacao desechada.
Fuente: autoras

5.1.5.2 Cascarilla.

Es el subproducto que se obtiene después de secar el grano de cacao,
fermentarlo y tostarlo. La cascarilla de cacao (Figura 11.) nutricionalmente
aporta como todo alimento macronutriente (proteínas, carbohidratos, lípidos)
y micronutrientes (vitaminas y minerales); a su vez contienen entre un 2.85 a
3.14% de grasa en relación con el 30% a 50% del cacao [2,34].
La cascarilla de cacao contiene más de 40% de fibra dietética, celulosa,
hemicelulosa y ácido galacturónico. A su vez contiene proteína, lignina,
minerales, lípidos, hidratos de carbono tales como almidones y azúcares,
teobromina, y otros compuestos tales como polifenoles, taninos y cafeína
31

[34]. También es un producto que se ha utilizado recientemente en
aplicaciones alimentarias y farmacéuticas, pero de muy poco uso a nivel
industrial, por tanto la cascarilla de cacao es considerada como un producto
de desecho [35].

Figura 11 Cascarilla de cacao.
Fuente: autoras.

5.2 LA PECTINA.

5.2.1 RESEÑA HISTÓRICA.

En 1790, por primera vez se da a conocer las sustancias pécticas, gracias a los
aportes del naturista, farmacéutico y químico francés, Louis Nicolas Vauquelin,
quien observó una sustancia soluble de los zumos de fruta. Por consiguiente, el
científico Henri Braconnot, quién continuó los trabajos de Vauquelin, la aisló y
describió en 1824. En su trabajo menciona el hallazgo en gran variedad de
tejidos vegetales, de una sustancia con propiedades de solubilidad media en
agua fría, la cual aumenta proporcionalmente con la temperatura, de fácil
precipitación con etanol, además describe su capacidad de coagularse en una
gelatina incolora y transparente, a pH bajos y presencia de azúcares, que
posee un poder gelificante, siendo posible sugerirel nombre de ácido péctico,
del griego “peKtos” que significa sólido, denso, coagulado [13].

Desde 1848, se conocen las diferentes sustancias pécticas, las cuales varían
en solubilidad y extracción, siendo Fremy quien reportó por primera vez la
existencia de un precursor péctico insoluble en agua, denominado
posteriormente protopectina por Tschirch [36].

En 1924, Smolenski, fue el primero en sugerir que la pectina era un polímero
complejo, en estructura comparable con el almidón, siendo el análisis de rayos
X la afirmación para esta hipótesis, lo cual le permitió identificar el componente
32

principal de las pectinas, el ácido poligalacturónico [36]. En 1944, el Comité
para la Revisión de la Nomenclatura de Sustancias Pécticas, las definió como;
“Sustancias coloidales que se encuentran en las plantas y contienen una gran
proporción de ácido galacturónico; los grupos carboxilo de estos ácidos pueden
estar esterificados por metanol en una proporción variable, y parcial o
completamente neutralizados por uno o varios cationes metálicos” [13].

En 1951, la pectina fue definida por Kertesz, describiendo a los ácidos
pectínicos como sustancias solubles en agua, de grado de metilación variado
que son capaces de formar geles con azúcar y ácido, bajo condiciones
determinadas. Sin embargo, la terminología desde entonces ha variado mucho.
Actualmente, se les consideran pectinas a los grupos heterogéneos
polisacáridos ácidos complejos de naturaleza coloidal que contienen un
esqueleto de residuos de ácido galacturónico [37,38].

5.2.2 LOCALIZACIÓN BIOLÓGICA DE LA PECTINA.

La pectina consiste en un conjunto de polisacáridos que están presentes en la
pared celular y son particularmente abundantes en las partes no leñosas de las
plantas terrestres [13].

La pared celular vegetal es una matriz compleja que define las características
individuales de las células dentro de las plantas, caracterizándola
morfológicamente y jugando un papel fundamental en la comunicación entre
células, en esta se puede contener diferentes carbohidratos (celulosa,
hemicelulosa y polisacáridos pécticos) así como, proteínas, lignina y sustancias
incrustadas como cutina, suberina y compuestos inorgánicos [39].

Esta estructura compleja se presenta en las células vegetales de dos maneras,
por lo que tradicionalmente se ha dividido en dos tipos: una pared celular
primaria fina (Figura 12) y una secundaria más gruesa [39]. Dos modelos
estructurales son propuestos para la pared celular primaria: tipo I, compuesto
principalmente de celulosa, xiloglucanos, extensina y pectina (20-35%) y de
tipo II, compuesto de celulosa, glucoarabinoxilanas, compuestos fenólicos y
una menor proporción de pectina (10%). La pared secundaria, es una
estructura compleja adaptada a la función celular, está formada internamente
por una pared primaria no diferenciada. Entre las paredes primarias de dos
células contiguas, se encuentra una estructura llamada “lámina media” formada
principalmente por moléculas de pectina de alta metoxilación [39].
33

Figura 12 Estructura de la pared celular primaria [36].

Estos polisacáridos pécticos son importantes en el control de la porosidad de
la pared, la adherencia de las células subyacentes y para controlar el ambiente
iónico de la pared celular. Otra función está ligada a los mecanismos de
defensa, debido a que el ácido galacturónico (unidad básica de la pectina) es
un componente esencial de elicitores activos de la pared celular, sustancias
que provocan o causan la acumulación de fitoalexinas con propiedades
antibióticas en los sitios de infección de la planta [36].
5.2.3 ESTRUCTURA QUÍMICA DE LA PECTINA

Las pectinas son ácido pectínicos que están formadas por diecisiete
monosacáridos diferentes, organizados en distintos polisacáridos, a partir de
más de veinte diferentes enlaces, formando una red que los une, agrupados en
diferentes tipos de cadena, constituido por ácido urónico, hexosas, pentosas y
metilpentosas. Diversas unidades estructurales pueden estar sustituidas por
metanol, ácido acético y ácidos fenólicos. Los azúcares pueden existir en
formas furanosídicas o piranosídicas y con diferentes anómeros (α o β), con
diversos tipos de enlaces entre los monómeros, tales como α(1→4), α(1→5),
β(1→3), β(1→4) y β(1→6) [40].
Las pectinas están clasificadas como de alto metoxilo y de bajo metoxilo según
su grado de esterificación, aportando propiedades y poder de gelificación
diferentes a cada una de ellas [41].

5.2.3.1 Cadenas principales de la pectina.

5.2.3.1.1 La Homogalacturonana (HG).

Es el polisacárido péctico más abundante en la pared celular, corresponde
cerca del 60-65% del total de la pectina. Este presenta unidades de ácido α-
D-galacturónico (Figura 13.) en enlaces 1→4 en un patrón lineal. Los
grupos carboxilos están parcialmente metil esterificados. Las cadenas
pueden ser, dependiendo de la fuente vegetal, parcialmente O-acetiladas
en C-3 o en C-2 [40].

Figura 13 Estructura del ácido α-D-galacturónico [13].

5.2.3.1.2 La Ramnogalacturonana I (RG-I).

Presenta una configuración en zig-zag, debido a que en la cadena de ácido
α-1,4-galacturónico aparecen residuos de 1,2-ramnosa, y cuando además
está ramificada en C4, se origina una configuración en Y (Figura 14.).Se
caracteriza por poseer una variedad de diferentes cadenas de glucanos
(principalmente arabinana y galactana) ligadas a las unidades de ramnosa.
En resumen, está compuesta por una cadena que representa el disacárido
[1→4-α-D-GalA-(1→2)-α-L-Rha-]n. La longitud de la cadena puede variar
considerablemente y la composición de los azúcares de RG - I puede ser
muy heterogéneo. La Ramnogalacturonana I, representa el 20-35 % de la
pectina [40].

Figura 14 Representación simplificada de la estructura de Ramnogalacturonanas
[13].

5.2.3.1.3 La Ramnogalacturonana II (RG-II).

Es un segmento estructuralmente más complejo y compone el 10% de la
pectina. Esta estructura está presente en la mayor parte de las especies
vegetales; consiste en un esqueleto de un mínimo de ocho
homogalacturonana (probablemente más unidades). Son monómeros que
contienen cadenas laterales de hasta 12 tipos diferentes de azúcares ,
algunos muy peculiares como apiosa, ácido acérico, ácido 3-desoxi-lixo-2-
heptulosárico (DHA) y ácido 3-desoxi-mano-2-octulosónico (KDO) [40].

5.2.3.2 Cadenas secundarias de la pectina.

5.2.3.2.1 Arabinana (ARA).

Consiste en un esqueleto de α-L-Arabinofuranosas unidas por enlaces 1 → 5
con zonas altamente ramificadas en C3 y en menor cantidad en C2. Las
ramificaciones, fundamentalmente de α-Arabinofuranosa, se hallan
homogéneamente distribuidas a lo largo de la molécula (Figura 15) [40].

Figura 15 Representación simplificada de la estructura
de arabinanas [40].

5.2.3.2.2 Xilogalacturona (XGA).

Es un homogalacturona sustituido por xilosa en la posición 3. El grado de
xilosidación puede variar dependiendo del fruto. Es más frecuente en los
tejidos reproductivos como frutos y semillas [40].

5.2.3.2.3 Arabinogalactana I (ARA-I)

Consta de un esqueleto β-1,4-D-galactosa, con residuos de unidades de α-
L-arabinosa, las cuales se conectan a la galactosa en la tercera posición
(C3), unidas por enlace α-1,5 (Figura 16.) [40].

Figura 16 Representación simplificada de la estructura de
Arabinogalactanas I [40].

Los estudios han permitido plantear estructuras hipotéticas de la pectina,
con breves modificaciones de acuerdo a las nuevas evidencia analíticas. En
la representación esquemática de Willats, Knox y Mikkelsen se da el modelo
alternativo propuesto de la representación convencional más habitual
(Figura 17) [36].

(a) Cadena péctica [36].

(b) Cadena péctica [36].

Figura17 (a y b) Alternativas para representar la cadena péctica [36].

5.2.4 CLASIFICACION DE LA PECTINA.

5.2.4.1 Pectinas de Bajo Metoxilo (LM).

Este tipo de pectinas (Figura 18) poseen la mayoría de los grupos carboxilo
libres. Son aquellas en las cuales menos del 50% de los grupos hidroxilo
están esterificados con metanol, se estima que solo del 20% al 40% de los
grupos carboxilo están esterificados. Por lo tanto, la mayoría están
disponibles para formar enlaces cruzados con iones divalentes como el calcio
[41]. En éste caso la formación del gel ocurre por la formación de enlaces
entre los cationes con moléculas de pectina, formando una red tridimensional
38

con los grupos carboxilo de ésta. Los geles se pueden obtener entre pH 1 a 7;
el pH no afecta la textura del gel ni el intervalo de sólidos solubles, el cual
puede fluctuar entre 0 y 80%, pero la presencia de calcio (40 a 100mg) es el
factor predominante en la formación del gel [41,42].

Figura 18 Pectinas de bajo índice de metoxilo [41].

5.2.4.2 Pectinas de Alto Metoxilo (HM).

Estas pectinas (Figura 19) poseen la mayoría de los grupos carboxilo
esterificados, normalmente entre el 50% al 58%. Por lo tanto, la mayoría de
grupos ácidos no están disponibles para formar enlaces cruzados con iones
divalentes. Por lo tanto, estas pectinas no forman geles de esta manera. El
grado de esterificación de las pectinas de alto metoxilo influye mucho sobre
sus propiedades, en particular, a mayor grado de esterificación, mayor es la
temperatura de gelificación. Estas pectinas son capaces de formar geles en
condiciones de pH entre 2.8 y 3.5, además con un contenido de sólidos
solubles (azúcar) entre 60% y 70% [41].

Las pectinas de alto metoxilo pueden subdividirse en 2 grupos: las de
gelificación rápida (Rapidset), o sea menor a 5 minutos con un grado de
esterificación con metanol entre el 68 y el 75%. Y las de gelificación lenta
(Slowset), es decir gelifican después de 5 minutos y tienen entre 60 y 68% de
esterificación con metanol [41].

Figura 19 Pectina de alto índice de metoxilo (HM) [41].

5.2.4.3 Pectinas de Bajo Metoxilo Amidadas.

Son pectinas de bajo índice metoxilo, que se obtienen a partir de pectinas de
alto metoxilo mediante una desesterificación alcalina en presencia de
amoniaco, por tanto sus grupos metoxilo son sustituidos por una amida
(Figura 20).Estas pectinas de bajo metoxilo se caracterizan en que no
requieren para gelificar adición de calcio, es suficiente con el calcio presente
en los frutos, además de que Forman geles termo reversibles [43].

Figura 20. Pectina de bajo metoxilo amidada [43].

5.2.5 CLASIFICACION DE LAS SUSTANCIAS PECTICAS.

Según el número de grupos carboxílicos que se encuentran esterificados en la
cadena o polímero, se clasifica en:

5.2.5.1 Protopectinas.

Termino aplicado a las sustancias pécticas insolubles en agua, las cuales
bajo condiciones controladas de hidrólisis originan ácidos pectínicos. Se
caracterizan por tener todos los carboxilos esterificados y se hallan en mayor
cantidad en los tejidos de los frutos no maduros o verdes [13, 41].

5.2.5.2 Ácidos Pectínicos.

Son los ácidos poligalacturónicos coloidales que contienen una apreciable
proporción de grupos metil-éster. Estos ácidos, bajo condiciones adecuadas,
son capaces de formar geles con azúcar y ácido, o si presentan un bajo
contenido en metoxilo, con determinados iones metálicos. Las sales de los
ácidos pectínicos se denominan pectinatos [13].

5.2.5.3 Pectinas.

Son los ácidos pectínicos solubles en agua caliente, con un contenido medio
de éster metílico y grado de neutralización. Su principal característica es la
capacidad de formar geles en presencia de suficientes sólidos solubles,
ácidos o iones polivalentes [13,41].

5.2.5.4 Ácidos Pécticos.

Son aquellas sustancias pécticas constituidas principalmente por ácidos
poligalacturónicos prácticamente libres de grupos metoxilo. Las sales de
estos ácidos se denominan pectatos y reaccionan fácilmente con los iones
calcio de las células para producir compuestos insolubles en los jugos de
frutas, dando un precipitado visible comúnmente en la separación de fases o
abanderamiento en los néctares [13,41].

5.2.6 PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LA PECTINA.

Como polímeros del ácido galacturónico, las pectinas tienen muchas
propiedades físicas y químicas únicas, debidas principalmente al grupo
carboxílico presente en las unidades de la cadena [44].
5.2.6.1 Solubilidad.

La pectina es casi completamente soluble en agua a 25°C, pero a pesar de su
solubilidad forma grumos viscosos, por lo tanto para una dilución más rápida
se adicionan sales amortiguadoras, azúcar o se humedece con alcohol [45].
La pectina también es soluble en formamida, dimetilformamida y glicerina
caliente e insoluble en solventes orgánicos, soluciones de detergentes
cuaternarios, polímeros, y proteínas [43].
5.2.6.2 Viscosidad.

La pectina en agua forma soluciones viscosas dependiendo de su peso
molecular, grado de esterificación, pH y concentración electrolítica de la
solución. Las soluciones de pectina completamente esterificadas no cambian
apreciablemente su viscosidad al variar el pH, pero al disminuir el grado de
esterificación la capacidad de formar geles se vuelve dependiente del pH. El
calcio y otros iones polivalentes aumentan la viscosidad de las soluciones de
pectinas y algunas pectinas de bajo metoxilo pueden gelificar si la
concentración de calcio supera un cierto límite [43].

5.2.6.3 Acidez.

El pH de las soluciones de pectina varía de 2.8 a 3.4 en función del grado de
esterificación. Sin embargo, las pectinas son neutras en su estado natural.
Como polielectrolitos las pectinas tienen una constante de disociación
aparente de 0.1 a 10x10-4 a 19ºC [46,47].

5.2.6.4 Poder de Gelificación.

Un gel de pectina puede considerarse como un sistema en el cual el polímero
está en una forma entre completamente disuelto y precipitado. Segmentos de
la cadena molecular están juntos por cristalización limitada para formar una
red tridimensional, en la cual el agua, el azúcar y otros solutos se mantienen
unidos por los puentes de Hidrógeno; la aproximación necesaria de las
cadenas pectínicas es posible por la acción deshidratante del azúcar y por la
pérdida de electronegatividad de las cadenas del ácido péctico. El poder
gelificante de un ácido pectínico, depende primeramente de su tamaño
molecular, pero esta relación no se conoce muy bien. No hay mucha
concordancia entre los pesos moleculares obtenidos por distintos métodos, ni
tampoco es muy satisfactoria su relación con el comportamiento coloidal. La
capacidad de gelificación y características intrínsecas del gel también
dependen de la pureza [46,47].

5.2.6.5 Peso molecular.

Los pesos moleculares de las pectinas y su distribución han sido estudiados
sistemáticamente por viscosimetría, determinando que los pesos moleculares
variaban entre 20.000g/mol a 300.000g/mol. El peso molecular de la pectina,
está 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 o formación de jaleas. La determinación
cuidadosa del peso molecular es difícil, debido a la extrema heterogeneidad
de las muestras y a la tendencia de las pectinas a agregarse, aún bajo
condiciones no favorables a la gelación [46,47].

5.2.6.6 Acción de agentes químicos, físicos y bioquímicos.

Otra propiedad importante de las pectinas es la degradación que presentan
por agentes químicos, físicos y/o bioquímicos.

5.2.6.6.1 Acción de los ácidos.

En medio ácido, las pectinas sufren primero desmetoxilación o
desesterificación y después la hidrólisis de los enlaces glicosídicos con la
consecuente ruptura de la cadena o depolimerización, lacual predomina
con el aumento de la temperatura [44]. Los ácidos solubilizan la
protopectina, por esta razón se emplea un medio controlado en los
procesos de extracción de la pectina; aceleran la separación de los
metoxilos, si su efecto se continúa se afectan los enlaces glicosídicos 1 – 4
y se pueden romper, y a un pH fuertemente ácido, temperaturas altas y
tiempos largos, se presenta la decarboxilación con formación de CO2 y
furfural [48]. A bajas temperaturas predomina la saponificación y altas
temperaturas la depolimerización [49].

5.2.6.6.2 Acción de las bases.

Los medios alcalinos también actúan sobre los grupos ester metílicos; estos
pueden ser eliminados a bajas temperaturas sin que ocurra necesariamente
la depolimerización. Esta propiedad es aprovechada en la producción
comercial de pectinas de bajo metoxilo [44]. La adición de hidróxido de
sodio permite obtener primero las sales ácidas, luego los pectinatos neutros
y después ocurre el fenómeno de desmetoxilación o sea rompimiento de los
ésteres metílicos [48].

5.2.6.6.3 Acción de las enzimas.

Otra degradación importante sufrida por las sustancias pécticas durante el
desarrollo, maduración, transporte y deterioro mecánico de las frutas antes
del proceso, se da por acción de las enzimas pectinolíticas presentes en
todas las frutas y hortalizas [50]. Sobre las pectinas pueden actuar la
pectinmetilesterasa (PME) y la poligaractunosa (PG). La primera ataca a los
grupos carboxilo esterificados con metanol, liberando los grupos ácidos y el
metanol, y la poligaractunosa ataca las uniones de las unidades de ácido
galacturónicos disminuyendo el peso molecular, cambiando así todas las
propiedades que dependen de éstas características. Las enzimas
pectinolíticas son producidas por hongos y bacterias, para fabricar
industrialmente pectinas con características especiales [51].

5.2.7 IMPORTANCIA Y APLICACIÓN INDUSTRIAL DE LA PECTINA.
5.2.7.1 Aplicaciones en la industria alimenticia.

En el sector industrial, los polisacáridos pécticos promueven el aumento de la
viscosidad, actúan como coloide protector y estabilizador en alimentos y
bebidas. Las bebidas de bajas calorías son muy claras (de textura), por lo
tanto no otorgan la adecuada sensibilidad a la boca, como los proporcionados
por el azúcar en los refrescos convencionales. La pectina permite mejorar la
textura de tales productos, por ejemplo en las mermeladas y la gelatina, las
pectinas amidadas de bajo metoxilo, proporcionan la textura y el punto de
congelación adecuados. En los sorbetes y helados, la pectina puede usarse
para controlar el tamaño del cristal. La pectina de alto metoxilo preserva a los
productos lácteos de la agregación de caseína cuando se calienta a valores
de pH inferiores a 4.3. Este efecto se usa para estabilizar los yogurts líquidos
que tienen un tratamiento ultra-calor (UHT) y también para mezclas de leche
y zumos de fruta, a su vez estabiliza bebidas lácteas acidificadas con soja y
productos basados en el trigo [13,36], entre otros usos.

5.2.7.2 Aplicaciones en la industria farmacéutica.

La pectina es el grupo más grande de la fibra dietética, el cual incluye el
grupo de los polisacáridos no amiláceos, junto con almidones, hemicelulosas,
β-glucanos, entre otros. Aunque estos compuestos no son degradados por
las enzimas humanas, puede ser la microflora natural, especialmente durante
el paso a través del intestino [13]. La cadena de pectina se puede transformar
en ácidos grasos de cadena corta (acético, propiónico y butírico) y dióxido de
carbono por la acción de las bacterias productoras de enzimas pectinolíticas
de Aerobacillus géneros Lactobacillus, Micrococcus y Enterococcus; Por lo
tanto, la pectina tiene tendencia a ser poco laxante y estimula el crecimiento
de microorganismos en el colon (efecto prebiótico) [36].

La acción antidiarréica, es la propiedad más universalmente conocida, incluso
antes de descubrirse la molécula de pectina. Este efecto se acompaña
frecuentemente de una acción antivomitiva, permitiendo a los niños de corta
edad asimilar y tolerar mejor los alimentos, en particular leches y productos
lácteos, esto es consecuencia del papel protector y regulador del sistema
gastrointestinal [13].

Las pectinas de alto metoxilo asociadas a otros principios activos, tienen una
gran utilización en los tratamientos de gastritis y úlceras, ya que al ser
ingerida cubre las paredes estomacales de una especie de película más o
menos gelificada, y la protege de hipersecreciones gástricas y biliares. Su
acción en la pared intestinal es análoga; además, se añade una acción
44

desintoxicante, debido al poder adsorbente de la macromolécula péctica, que
permite la inhibición de toxinas [13].

5.3 FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE LAS TÉCNICAS DE ANÁLISIS
APLICADAS.

5.3.1. PESO EQUIVALENTE (PE) Y ACIDEZ LIBRE (AL).

Aplicando el método de valoración ácido-base descrito por Owens [52], se
determina el peso equivalente de la pectina estudiada, al relacionar los
miligramos del componente ácido (pectina) y los miliequivalentes de NaOH
gastados en la valoración [52] (Ecuación 1).

Ecuación 1. Peso equivalente presente en la pcetina [52].

La estructura péctica está constituida principalmente por monómeros de ácido
D-galacturónico, molécula que presenta el grupo funcional carboxilo (COOH),
por lo tanto el peso equivalente representa el número de carboxílicos libres, el
cual reacciona con la base adicionada, de tal forma que su grupo funcional
carboxilo COOH, quien otorga las características ácidas a la molécula, sufre
separación del protón debido a la acción de la base [53], (Figura 21).

Figura 21. Reacción de la molécula de ácido D-galacturónico con NaOH [53].

La Acidez Libre se determina aplicando la ecuación 2, en la cual se relaciona
los meq de NaOH consumidos (que representan los carboxilos libres presentes
en el componente ácido) y el peso de la pectina [52].

Ecuación 2. Acidez libre presente en la pectina [52].

5.3.2 PORCENTAJE DE METOXILO (ME), PORCENTAJE DE ÁCIDO
ANHIDRIDO GALACTURÓNICO (AAG) Y GRADO DE ESTERIFICACIÓN
(GE).

Las moléculas de ácido D-galacturónico que conforman la estructura molecular
de una sustancia péctica pueden presentar grupos Metil-Ester, la cantidad de
estos grupos funcionales permiten evaluar la facilidad de formar geles,
clasificarla como Bajo Metoxilo (LM), o de Alto Metoxilo (HM), además de
determinar la sensibilidad de la pectina a la presencia de los cationes
polivalentes [54].

El porcentaje de Metoxilo se determina partiendo de la solución empleada para
la determinación del peso equivalente y acidez libre, luego de realizar la
saponificación de la pectina con NaOH, (Figura 22), neutralizar el exceso de
base presente con HCl y titular [52]. Los miliequivalentes se relacionan en la
ecuación 3.

Ecuación 3. Porcentaje de metoxilo de la pectina [52].
Donde 31 es el peso molecular del metoxilo (CH3O
-
) expresado en mg/meq y
meq B son los meq de NaOH gastados en la determinación del contenido de
metoxilo [52].

Figura 22. Reacción y mecanismo de saponificación del ácido D-Galacturónico
[53].

El grado de esterificación relaciona los carboxilos de urónicos esterificados y
los carboxilos totales de uronicos el cual se obtiene con la ecuación 4 [49].

Ecuación 4. Grado de esterificación [52].

Dónde los meq A equivalen a los miliequivalentes de NaOH gastados en la
determinación de la acidez libre y meq B son los miliequivalentes de NaOH
gastados en la determinación del contenido de metoxilo [52].

El porcentaje de Ácido Anhídrido