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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ RESIDENCIA PROFESIONAL INGENIERIA BIOQUÍMICA “APROVECHAMIENTO INTEGRAL DE LA GUAYA (Melicoccus bijugatus Jacq.)” PRESENTA: BLANCA EGLAYDE GENOVEZ MARTÍNEZ. DANIEL MOLINA VÁZQUEZ. ASESOR: DR. FEDERICO ANTONIO GUTIÉRREZ MICELI REVISORES: I.B.Q. MARGARITA MARCELIN MADRIGAL DRA. SANDY LUZ OVANDO CHACÓN TUXTLA GUTIÉRREZ, CHIAPAS A 29 DE NOVIEMBRE DEL 2013 http://www.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.ittuxtlagutierrez.edu.mx/imagenes/normal/_l_c_logotec.jpg&imgrefurl=http://www.ittuxtlagutierrez.edu.mx/contenido.php?id=1&libre=1&usg=__vlDqsqKRg6hrwWBitQdHTuq_nfE=&h=270&w=277&sz=93&hl=es&start=15&um=1&itbs=1&tbnid=Y7uMLNljHp0paM:&tbnh=111&tbnw=114&prev=/images?q=escudo+de+ittg&um=1&hl=es&tbs=isch: 2 ÍNDICE CONTENIDO PÁG. CAPITULO I INTRODUCCIÓN………………………………………………………….5 CAPITULO II JUSTIFICACIÓN…………………………………………………...........6 CAPITULO III OBJETIVO………………………………………………………............7 3.1 Objetivo General…………………………………………………………….7 3.2 Objetivos Específicos………………………………………………………7 CAPITULO IV CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA DONDE SE DESARROLLO EL PROYECTO…………………………………………………………………………….....8 4.1 Historia …………………………………………………….……………...….8 4.2 Misión………………………………………………………………………....9 4.3 Visión……………………………………………………………………….....9 4.4 Valores……………………………………………………………………....10 4.5 Localización………………………………………………………………...10 4.5.1 Instalaciones……………………………………………………..11 CAPITULO V PROBLEMAS A RESOLVER……………………………………...…13 CAPITULO VI ALCANCES Y LIMITACIONES…………………………………..…14 CAPITULO VII FUNDAMENTO TEÓRICO……………………………………….....15 7.1.- Descripción de la guaya (Melicoccus bijugatus Jacq.)….……....15 7.2.- Clasificación……………………………………………………………...15 7.2.1.- Calcificación botánica………………………………………...15 7.3.- Taxonomía……………………………………………………………...…16 3 7.4.- Origen de la guaya (Melicoccus bijugatus Jacq.)………………....16 7.5.- Composición química general………………………………………...17 7.6.- Principales países productores de M. bijugatus Jacq………..…18 7.7.- Condiciones climatológicas…………………………………………...18 7.7.1.- Clima……………………………………………………………..18 7.7.2.- Suelo……………………………………………………………..18 7.7.3.- Temperatura…………………………………………………....18 7.7.4.- Humedad del aire……………………………………………...18 7.8.- Propagación……………………………………………………………....18 7.9.- Almacenamiento del mamoncillo……………………………………..18 7.10.- Cosecha y poscosecha………………………………………………..19 7.11.- Plagas y enfermedades………………………………………………..19 7.11.1.- Enfermedades………………………………………………...19 7.11.2.- Plagas…………………………..………………………………20 7.12.- Usos y utilizaciones alimenticias del M. bijugatus Jacq.……...20 7.13.- Aspectos a tomar en cuenta en la descomposición del fruto del M. bijugatus Jacq.……………….…………………………………………………….21 7.14.- Sistemas actuales de conservación en la agroindustrialización de la guaya M. bijugatus Jacq.)……………………………………………………..22 7.14.1.- Refrigeración………………………………………………….22 7.15.- Composta………………………………………………………………..23 7.15.1.- Definición. …………………………………………………….23 7.15.2.- Tipos de abonos orgánicos…………………………….....23 7.15.3.- Usos y beneficios…………………………………………….25 7.15.4.- Organismos en la composta……………………………….26 7.15.4.1.- Sistemas cerrados………………………………….27 7.15.4.2.- Aspectos fisicoquímicos de la composta…….28 7.15.4.3.- Temperatura…………………………………………28 7.15.4.4.- Humedad…………………………………………….28 7.15.4.5.- Oxígeno………………………………………………29 7.15.4.6.- Aireación…………………………………………….30 4 7.15.4.7.- pH……………………………………………………..30 7.15.4.8.- Madurez de la composta………………………….31 7.15.4.9.- Materiales estructurales en el proceso………..31 7.15.4.10.- Propiedades físicas, químicas y biológicas de la composta………………………………………………………………..32 7.16.- Cromatografía de gases………………………………………………33 CAPITULO VIII PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES REALIZADAS…………………………………………………………………………...36 8.1.- Localización del sitio de muestreo…………………………………..36 8.2.- Extracción de grasa en las semillas de guaya Melicoccus bijugatus Jacq. por el método de sóxhlet modificado……………..………......37 8.3.- Esterificación de ácidos grasos………………….…………………...37 8.4.- Elaboración de la composta a partir de los residuos sólidos de la guaya, (Melicoccus bijugatus Jacq.)………………………….……………………38 8.5.- Actividad germinativa de la guaya, (M. bijugatus Jacq.)………..39 CAPITULO IX RESULTADOS, GRÁFICAS Y PROGRAMAS……..……………40 CAPITULO X CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……..………………...47 CAPITULO XII REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y VIRTUALES…….……....50 CAPITULO XI ANEXOS……………………………………………….……………….52 5 CAPITULO I INTRODUCCIÓN La guaya (Melicoccus bijugatus Jacq.) es muy buen árbol melífero y polinífero. El fruto es comestible de sabor dulce y ácido y es usado para preparar cierta variedad de bebidas o para consumo directo (Morton., 1987). La propagación de la guaya se realiza por semillas. Sin embargo, la propagación se puede realizar mediante injertos lo cual favorece el mejoramiento genético. (Choucair, 1962). La estacionalidad de la producción y su perecibilidad constituye una importante limitante para incrementar el consumo fresco de esta fruta tropical, cuya disponibilidad es de un período anual de poca duración de los frutos después de cosechados. El análisis del mesocarpo de la fruta (la porción comestible) en Colombia reveló que consiste de un 77% de agua. El mesocarpo contiene también 1% de proteína, 0.2% de grasa, 19.2% de carbohidratos, 2.6% de fibra y 0.74% de ceniza. El contenido de vitaminas y nutrientes minerales ha sido también reportado; 100 gramos de pulpa contienen 50 mg de P, 10 mg de ácido ascórbico, 0.44 mg de caroteno, 0.9 mg de niacina y 0.03 mg de tiamina. (Castañeda, 1961). El follaje de la quenepa puede contener sustancias químicas con una actividad biológica útil. En la República Dominicana se usa un té hecho de las hojas para bajar la fiebre. (Alain, 1978). La fruta se usa para la preparación de jugos, bebidas alcohólicas y jaleas. La semilla es fuente de aceite. (Pérez, 1978). 6 CAPITULO II JUSTIFICACION El presente proyecto de residencia que originalmente se registro como “Estudio técnico económico para el aprovechamiento integral de la guaya (Melicoccus bijugatus Jacq.)” sin embargo en este reporte no se logró reportar el estudio económico por limitaciones de datos, por lo que se decidió cambiar a “Aprovechamiento integral de la guaya (M. bijugatus Jacq.)” no obstante los resultados dan la pauta para continuar estudios que permitan mejorar los datos mostrados, para evaluar en un futuro aspectos económicos. Es por ello que se buscó optimizar la utilización del fruto de guaya al elaborar distintos experimentos a partir de la cascara y la pulpa, así como también determinar un perfil de ácidos grasos contenidos en la semilla y lograr la propagación de esta misma Este estudio, se llevó a cabo en el Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez en el área de divisiones de estudios de posgrados de investigación, por lo que en esta área existe un banco de proyectos ideado por los doctores investigadores, para llevar cada uno de ellos a diversos experimentos. La importancia de este estudio se debe a que hay mucho por el cual investigar las variedades de plantas que no están siendo industrializadas, por mencionar una de la cual trata esta investigación de la agroindustria del Melicoccus bijugatus Jacq. como también dar conocer los diferentes usos y aprovechamientos a los que se sometió el fruto M. bijugatus Jacq. 7 CAPITULO III OBJETIVOS 3.1 Objetivo General: Analizar la factibilidad técnica para aprovechar la pulpa, el aceite obtenido de la almendra y los residuosde las semillas en guaya (Melicoccus bijugatus Jacq.). Adicionalmente se evaluó el porcentaje de germinación de semillas para diseñar una estrategia que permita la propagación de la especie. 3.2 Objetivos específicos: Evaluar el rendimiento de la pulpa de la Guaya (M. bijugatus). Cuantificar el porcentaje de germinación de las semillas de Guaya (M. bijugatus). Implementar experimentos para compostear los residuos de la Guaya (M. bijugatus) Cuantificar el rendimiento de aceite obtenido de las almendras, evaluando el perfil de ácidos grasos. 8 CAPITULO IV CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA DONDE SE DESARROLLO EL PROYECTO 4.1 Historia El Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez (ITTG), es una institución que nació un 22 de octubre de 1972, con la misión de formar de manera integral profesionistas de excelencia en el campo de la ciencia y tecnología con actitud emprendedora, respeto al medio ambiente y apego a los valores éticos. En la década de los 70s, se incorpora el estado de Chiapas al movimiento educativo nacional extensión educativa, por intervención del Gobierno del Estado de Chiapas ante la federación. Esta gestión dio origen a la creación del Instituto Tecnológico Regional de Tuxtla Gutiérrez (ITRTG) hoy Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez (ITTG). El día 23 de agosto de 1971 el Gobernador actual de ese año, colocó la primera piedra de lo que muy pronto sería el Centro Educativo de nivel medio superior más importante de la entidad. El día 22 de octubre de 1972, con una infraestructura de 2 edificios con 8 aulas, 2 laboratorios y un edificio para talleres abre sus puertas el Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez con las carreras de Técnico en Máquinas de Combustión Interna, Electricidad, Laboratorista Químico y Máquinas y Herramientas. En el año 1974 dio inicio la modalidad en el nivel superior, ofreciendo la carrera de Ingeniería Industrial en Producción y Bioquímica en Productos Naturales, 1980 se amplió la oferta educativa al incorporarse las carreras de Ingeniería Industrial Eléctrica e Ingeniería Industrial Química. 9 En 1987 se abre la carrera de Ingeniería en Electrónica y se liquidan en 1989 las carreras del sistema abierto del nivel medio superior y en el nivel superior se reorientó la oferta en la carrera de Ingeniería Industrial Eléctrica y se inicia también Ingeniería Mecánica así también en 1991 surge la licenciatura en Ingeniería en Sistemas Computacionales. Desde 1997 el Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez ofrece la Especialización en Ingeniería Ambiental como primer programa de postgrado. Para 1998 se estableció el programa interinstitucional de postgrado con la Universidad Autónoma de Chiapas para impartir en el Instituto Tecnológico la Maestría en Biotecnología posteriormente en 1999 se inició el programa de Maestría en Administración como respuesta a la demanda del sector industrial y de servicios de la región. A partir de 2000 se abrió también la Especialización en Biotecnología Vegetal y un año después dio inicio el programa de Maestría en Ciencias en Ingeniería Bioquímica y la Licenciatura en Informática. En la actualidad es un instituto de alta capacidad ya que cuenta con instalaciones de calidad tal es el caso de polo nacional, así como los laboratorios de alimentos e investigación, aulas entre otros. (Universia México, 2011) 4.2 Misión Formar de manera integral profesionistas de excelencia en el campo de la ciencia y la tecnología con actitud emprendedora, respeto al medio ambiente y apego a los valores éticos. 4.3 Visión Ser una institución de excelencia en la educación superior tecnológica del sureste, comprometida con el desarrollo socioeconómico sustentable de la región. 10 4.4 Valores El ser humano. El espíritu de servicio. El liderazgo. El trabajo en equipo. La calidad. El alto desempeño. Respeto al medio ambiente 4.5 Localización El Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez se encuentra ubicado en la Carretera Panamericana Km.1080 Terán, Chiapas (Figura 4.1.) Figura 4.1.- ubicación del ITTG 11 Figura 4.2.- ITTG. 4.5.1 Instalaciones El laboratorio de alimentos del instituto tecnológico es otro laboratorio de gran capacidad para realizar análisis a alimentos, frutas, hortalizas, cereales entre otras (Figura 4.3). Figura 4.3.- Laboratorio de alimentos 12 El Polo Tecnológico Nacional para el Desarrollo de Investigación y Pruebas Analíticas en Biocombustibles, es un laboratorio de referencia en análisis para pruebas de aceites para combustibles, teniendo como tarea ofrecer servicios de alta calidad, como determinación del perfil de ácidos grasos por cromatografía de gases. (Figura 4.4) Figura 4.4.- Polo Tecnológico Nacional para el Desarrollo de Investigación y Pruebas Analíticas en Biocombustible. 13 CAPITULO V PROBLEMAS A RESOLVER Mediante la realización de este estudio de aprovechamiento integral de la guaya se busca determinar el perfil de ácidos grasos que el aceite de la semilla de la Guaya (Melicoccus bijugatus Jacq.) contiene. Tener un aprovechamiento de los residuos sólidos de la Guaya (M. bijugatus Jacq.) mediante un composteo. Realizar un producto alimenticio utilizando la pulpa de la Guaya (M. bijugatus Jacq.). Determinar los rendimientos de los frutos de M. bijugatus Jacq. asi como los métodos de germinación de esta misma especie. 14 CAPITULO VI ALCANCES Y LIMITACIONES El proyecto pretende realizar los análisis físico-químicos a partir de la composta producida con los residuos sólidos de fruto de la Guaya (M. bijugatus Jacq.) para lo cual se debe de esperar el monitoreo de los parámetros de humedad y temperatura por lo menos en un tiempo de tres meses, esto nos lleva a una limitación en los resultados que se pretenden obtener. Otra limitación de igual manera es el hecho de que al momento de llevar a cabo la realización del producto alimenticio a partir de la pulpa de la Guaya (M. bijugatus Jacq.), las instalaciones del laboratorio de alimentos del Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez, estaban siendo ocupadas por alumnos de la misma institución lo cual nos limitada el área de trabajo y equipos a utilizar ya que solo en esta instalación se encuentran los materiales necesarios y aptos para la elaboración de este beneficio a base de la pulpa de Guaya (M. bijugatus Jacq.). De igual manera otra limitación importante es el determinar y analizar el tiempo de germinación de la semilla de la Guaya (M. bijugatus Jacq.), ya que bibliográficamente dicha germinación se hace en un periodo entre 3 a 5 meses. 15 CAPITULO VII FUNDAMENTO TEÓRICO 7.1.- Descripción de la guaya (M. bijugatus Jacq.) La Guaya (M. bijugatus Jacq.) también conocido como mamón, quenepa, genip, lime spanish, entre otros, es árbol que alcanza hasta 25 m de altura y 1.7 m de ancho, con tronco recto y base ensanchada, tiene una copa amplia, exuberante, verde brillante, ramitas jóvenes rojizas una Corteza lisa, rojo parda o gris, muestra Hojas dispuestas en espiral, con dos pares de folíolos, el superior de 8-12 cm de largo, el inferior de 3-6 cm, membranáceas, enteras, sésiles, de base aguda y ápice obtuso o brevemente acuminado, generalmente con raquis y pecíolos alados produce flores pequeñas, verduscas, fragantes, en panículas terminales de hasta 10 cm de largo , sus frutos son drupas redondasu ovoides de 2.5-4 cm de diámetro, con cáscara verde, delgada y quebradiza, en grandes racimos compactos. Contienen una, en ocasiones dos semillas blancuzcas, de testa dura, rodeada de arilo color salmón, gelatinoso y jugoso, comestible. (León., 2000) 7.2.- Clasificación 7.2.1.- Calcificación botánica Reino: Plantae División: Magnoliophyta Clase: Magnoliopsida Orden: Sapindales Familia: Sapindaceae Género: Melicoccus Especie: M. bijugatus http://es.wikipedia.org/wiki/Reino_(biolog%C3%ADa) http://es.wikipedia.org/wiki/Plantae http://es.wikipedia.org/wiki/Divisi%C3%B3n_(biolog%C3%ADa) http://es.wikipedia.org/wiki/Magnoliophyta http://es.wikipedia.org/wiki/Clase_(biolog%C3%ADa) http://es.wikipedia.org/wiki/Magnoliopsida http://es.wikipedia.org/wiki/Orden_(biolog%C3%ADa) http://es.wikipedia.org/wiki/Sapindales http://es.wikipedia.org/wiki/Familia_(biolog%C3%ADa) http://es.wikipedia.org/wiki/Sapindaceae http://es.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9nero_(biolog%C3%ADa) http://es.wikipedia.org/wiki/Especie 16 7.3.- Taxonomía Filogenia de Melicoccus basa en rasgos morfológicos, que muestra la situación de M. bijugatus. El género Melicoccus bijugatus fue descrita por primera vez por Parick Browne, médico y botánico irlandés, en 1756 – Esta descripción se basa en M. bijugatus árboles que se cultivan en Jamaica. En 1760, Nikolaus Joseph von Jacquin describió la primera especie en el género de Browne, que llamó M. bijugaus. En 1762 Linneo utilizó una variación de ortografía del nombre Melicocca bijuga. Durante los dos siglos siguientes, la variación de ortográfica Linneo se utiliza en casi todas las publicaciones. Se hizo una propuesta en 1994 para conservar Melicocca sobre Melicoccus, pero la propuesta fue rechazada, lo que lleva a una restauración de la versión original del nombre. En 1888 German taxónomo Ludwig Radlkofer coloca Melicoccus en el Melicocceae tribu junto con otros ocho géneros. En su monografía sobre los miembros neotropicales de la tribu Pedro Acevedo Rodriguez sugirió que aunque Talisia y Melicoccus parecían formar un grupo monofilético, los otros géneros probablemente no pertenecen al mismo linaje. El epíteto específico bijugatus se refiere a las hojas, hojas bijugate que consisten en dos pares de folíolos. (Juan Alberto Lopez, 1987) 7.4.- Origen de la guaya (M. bijugatus Jacq.) Originario de la parte norte de América del Sur Colombia, Venezuela, Isla Margarita, Guayana Francesa, Surinam, actualmente distribuida en todos los trópicos. Es común, tanto cultivado como espontáneo, en esos países, también en la costa de Ecuador, las tierras bajas de Centroamérica, las Antillas y en las Bahamas. En la Florida, a veces crece tan al norte como Ft. Myers en la costa oeste y Palm Beach en el este, es mucho mas abúndate en Key West. (Alain, 1978) 17 7.5.- Composición química general El valor alimenticio por 100 g de la porción comestible* de la guaya (M. bijugatus Jacq.) según resultados de análisis hechos en Cuba, América Central y Colombia son los siguientes: Calorías 58.11-73 Humedad 68.8-82.5 g Proteínas 0.50-1.0 g Grasa 0.08-0.2 g Carbohidratos 13.5-19.2 g Fibra 0.07-2.60 g Ceniza 0.34-0.74g Calcio 3.4-15 mg Fósforo 9.8-23.9 mg Hierro 0.47-1.19 mg Caroteno 0.02-0.44 mg (70 I.U.) Tiamina 0.03-0.21 mg Riboflavina 0.01-0.20 mg Niacina 0.15-0.90 mg Ácido ascórbico 0.8-10 mg Tanino 1.88 g Amino ácidos Triptófano 14 mg Metionina 0 Lisina 17 mg (Alain, 1978) 7.6.- Principales países productores de M. bijugatus Jacq. Los principales países productores y de distribución son: Costa Rica, Honduras, México, Nicaragua, Panamá, Argentina, Bolivia, Venezuela, Bahamas, República Dominicana, Puerto Rico, Trinidad, Cuba, Islas Vírgenes, Guayana Francesa, Colombia y Surinam. (Vega & Restrepo, 1983) http://www.sabelotodo.org/dieta/proteinas.html http://www.sabelotodo.org/dieta/grasas.html http://www.sabelotodo.org/dieta/carbohidratos.html http://www.sabelotodo.org/dieta/fibras.html http://www.sabelotodo.org/dieta/calcio.html http://www.sabelotodo.org/dieta/fosforo.html http://www.sabelotodo.org/dieta/hierro.html http://www.sabelotodo.org/dieta/vitaminaA.html http://www.sabelotodo.org/dieta/tiamina.html http://www.sabelotodo.org/dieta/riboflavina.html http://www.sabelotodo.org/dieta/niacina.html http://www.sabelotodo.org/dieta/vitaminaC.html http://www.sabelotodo.org/productos/tanino.html 18 7.7.- Condiciones para su crecimiento. 7.7.1.- Clima El M. bijugatus Jacq. no es terminantemente un cultivo tropical, ya que se adapta hasta los 1000 metros sobre el nivel del mar en América del Sur. Se adapta bien a las áreas de la precipitación baja. El árbol puede tolerar períodos largos de la sequía. 7.7.2.- Suelo El árbol de M. bijugatus Jacq. puede prosperar en casi todos los tipos de suelo pero particularmente en los suelos franco arenoso, que tengan un pH entre 5.5 a 7, o, los suelos ricos de origen calcáreo. (Holdridge, 1967) 7.7.3.- Temperatura Las temperaturas óptimas para el desarrollo del mamoncillo oscilan entre 15 ºC y 30 ºC. (Holdridge, 1967) 7.7.4.- Humedad del aire En el cultivo de M. bijugatus Jacq., la humedad relativa (HR) del aire debe ser entre 70 y 80%. (Bailey, 1941) 7.8.- Propagación La propagación se realiza por semillas. Sin embargo, la propagación se puede realizar mediante injertos lo cual favorece el mejoramiento genético. También se puede propagar por estacas grandes, por lo menos de 5 centímetros de diámetro. El cultivo de mamoncillo no requiere ningún cuidado en especial salvo regar y fertilizar periódicamente. (León., 2000) 7.9.- Almacenamiento del mamoncillo Los frutos del Melicoccus bijugatus pierden su calidad y valor económico rápidamente si se mantienen a temperatura ambiente (75-85°F; 24-29°C). 19 Los frutos de M. bijugatus Jacq. deben ser idealmente enfriados, con agua fría o aire y mantenidos a una humedad relativa de 95 %; después, deben almacenarse a 5-10 °C y a una humedad relativa entre 90% y 95%. Los frutos recolectados en el hogar se pueden poner en bolsas plásticas en el refrigerador, donde mantendrán su calidad por 5 a 7 días. También se pueden congelar con la cáscara hasta por un año. (Wills, Lee, Granham, McGlason, & Hall., 1982) 7.10.- Cosecha y poscosecha Se cosecha con escaleras a mano o con tijeras podadoras cuando las frutas se encuentran muy altas. Cuando están totalmente maduras la piel se pone quebradiza pero no cambia el color. Si se cosecha prematuramente la piel se pone negruzca lo cual deteriora la calidad. Debido a la dureza de la cáscara, la fruta permanece fresca durante mucho tiempo. (Castañeda, 1961) 7.11.- Plagas y enfermedades 7.11.1.- Enfermedades En el presente no existen problemas graves de enfermedades en el M. bijugatus Jacq.. El alga roja (Cephaleuros virescens) ataca a las ramas y retoños y es más común durante los períodos lluviosos, cálidos y de humedad relativa alta. Los síntomas incluyen manchas irregulares de color gris oscuro o rojizo en las hojas y/o corteza. En las infecciones severas, pueden ocurrir la caída de las hojas y la muerte regresiva de las ramitas. Un liquen parásito (Strigula sp.) puede atacar a las hojas; los síntomas de este ataque son manchas blancas de forma estrellada en las superficies de las hojas. Este liquen coloniza las hojas y reduce por lo tanto la capacidad de las mismas para sintetizar los nutrientes que el árbol necesita. Las oficinas locales del Servicio de Extensión pueden brindarle las medidas de control actúales. 20 7.11.2.- Plagas Sólo unos cuantos insectos causan problemas al M. bijugatus Jacq. Las plagas más comunes son el gusano telarañoso del lichi y varias escamas. El gusano telarañoso (Crocidesima especie nueva) ataca a las ramitas jóvenes,panículos, flores y frutos jóvenes, y si no se controla, reduce drásticamente la formación de frutos y consecuentemente los rendimientos. Las escamas incluyen a la escama musiforme (Coccus acutissimus) y a Ceroplastes spp. Que atacan principalmente al envés de las hojas y la Philephedra (Philephedra tuberculosa) que ataca a las hojas y frutos. El adulto del picudo verdeazul del cítrico (Pachnaeus litus), el escarabajo (Artipus floridanus) y el picudo Diaprepes (Diaprepes abbreviatus) han sido observados alimentándose de hojas mientras que sus larvas lo hacen de las raíces, pero son sólo un problema en los suelos de tipo arcilloso o arenoso. Acuda a las oficinas locales del Servicio de Extensión para obtener las medidas de control actuales. (Pérez, 1978) 7.12.- Usos alimenticios del M. bijugatus Jacq. Para la extracción de la pulpa, se rasga o corta la corteza, esto se hace simplemente rasgando en el extremo del fruto y la semilla pulpa revestida se exprime o se prensa para la extracción del jugo hasta que no queda más que solamente la fibra. Con las frutas que tienen pulpa no-adherente, el último se puede raspar de la semilla y utilizar para hacer dulce, mermelada o jalea, pero éste exige mucho trabajo por la cantidad pequeña de material comestible observada, de hecho la pulpa y jugo constituye el 26% del fruto. Más comúnmente, se hierven las frutas peladas y el jugo que resulta es estimado para las bebidas frías. En Colombia, el jugo se conserva comercialmente. Otros usos que pude tener el árbol de mamoncillo en general fruto, hojas, flores y tallo son: Jugo: Un tinte se ha hecho experimental del jugo de la fruta cruda que hace una 21 mancha indeleble. Flores: Las flores son ricas en néctar y altamente apetecibles al paladar de las abejas y colibríes. La miel es algo oscura en color pero de sabor conforme. El árbol es estimado por los apicultores jamaicanos es corta. Hojas: En Panamá, las hojas se dispersan en casas donde hay muchas pulgas. Algunos creen que las hojas matan realmente a las pulgas. Madera: La madera extraída del árbol es amarilla con las líneas oscuras, duro, pesado; este árbol o la madera es valorado para las vigas, también es utilizado para enmarcar de interior con la decoración rústica de esta madera. Aplicaciones medicinales: En Venezuela, las semillas asadas son utilizadas y se pulverizan, se mezclan con la miel y se dan a la diarrea el niño. La decocción de la hoja se hace para las quejas intestinales. (Pérez, 1978) 7.13.- Aspectos a tomar en cuenta en la descomposición del fruto del M. bijugatus Jacq. Tomando en cuenta los factores de descomposición de los alimentos y en éste caso, el tratamiento post cosecha del mamoncillo los factores principales y responsables de la descomposición del fruto son los microorganismos y las propias enzimas. Para que ocurran estos fenómenos se necesitan ciertas condiciones apropiadas: acceso del aire, humedad y temperatura. Así pues, para impedir que estos indeseables fenómenos se produzcan, se debe eliminar el aire (como un empaque al vacío), el agua y el calor excesivo. Los métodos que impiden que los agentes biológicos alteren los alimentos se llaman métodos indirectos de conservación. 22 7.14.- Sistemas actuales de conservación en la agroindustrialización de la guaya M. bijugatus Jacq. Como en la mayoría de los frutos la guaya no es la excepción en cuanto a la calidad original y la perfecta conservación de éste alimento en las distintas fases de producción hasta su consumo final lo cual son elementos fundamentales en cualquier tipo de agroindustria. En las industrias que utilizan métodos de conservación por el calor y el frío, aunque está demostrado que el segundo es el más eficaz y más utilizado. Otras técnicas recientes, como el envasado al vacío o con gases protectores, aseguran una mejor y más duradera conservación de los alimentos. Aunque existen varias clasificaciones, podemos hablar de los grandes sistemas de conservación: por frío y por calor, de éstos el que se utilizará más será el de calor para el tratamiento de la pulpa y el de frio por conservación cuando el alimento procesado sea envasado. Y de hecho estos dos sistemas serán utilizados para la conservación de los productos que se obtendrán a partir del fruto de la Guaya. 7.14.1.- Refrigeración Mantiene el alimento por debajo de la temperatura de multiplicación bacteriana, (entre 2 y 5 ºC en cuartos fríos industriales, y entre 8 y 15ºC en refrigeradores domésticos.) Conserva el alimento en este caso el fruto sólo a corto plazo, ya que la humedad favorece la proliferación de hongos y bacterias. Manteniendo los alimentos entre 0 y 5-6ºC, inhibe durante algunos días el crecimiento microbiano. Sometiendo al alimento a bajas temperaturas sin llegar a la congelación. La temperatura debe mantenerse uniforme durante el periodo de conservación, dentro de los límites de tolerancia admitidos. Los alimentos en general se conservan durante varias semanas a 2 - 3ºC bajo cero, siempre que se tenga humedad relativa y temperatura controladas. (Judge 1989). A su vez los diferentes tipos de conservación se agrupan en dos grandes bloques: 23 Sistemas de conservación que destruyen los gérmenes (bactericidas) Sistemas de conservación que impiden el desarrollo de gérmenes (bacteriostáticos) bactericidas, bacteriostáticos, ebullición, esterilización, enlatado, ahumado, adición de sustancias químicas, irradiación, refrigeración, congelación, deshidratación. (Judge 1989). De los cuales nos centraremos y detallaremos para los usos de esta investigación en el procesamiento del fruto, que detallamos a continuación: método de endulzamiento o confitado. (Alain, 1978) 7.15.- Composta 7.15.1.- Definición. Los abonos orgánicos son sustancias que están constituidas por desechos de origen animal, vegetal o mixto, que se añaden al suelo con el objeto de mejorar sus características físicas, químicas y biológicas. Los abonos orgánicos pueden ser residuos de cultivos dejados en el campo después de la cosecha; cultivos para abonos verdes (principalmente leguminosas fijadoras de nitrógeno); restos orgánicos de la explotación agropecuaria (estiércol, purín); restos orgánicos del procesamiento de productos agrícolas; desechos domésticos (basuras de vivienda, excretas) (Muñoz, 2005) 7.15.2.- Tipos de abonos orgánicos Los abonos orgánicos pueden categorizarse según su fuente principal de nutrimentos, los cuales se liberan gracias a la actividad microbiana. Los abonos orgánicos a su vez se subdividen en abonos orgánicos procesados (materia orgánica estabilizada) y no procesados (aplicación directa sin previa descomposición) (Cuadro 1). Las fuentes se pueden clasificar según su origen en aquellos provenientes de al la actividad agropecuaria, ya sean de tipo animal o vegetal. Entre estas se tienen: • Los estiércoles de animales (bovinaza, gallinaza, porcinaza, equinaza, etc.), los cuales almacenan buena cantidad de micro y macronutrimentos (nitrógeno, fósforo 24 y potasio) Los residuos de cultivos (pulpa de café, vainas de frijol, hojas y ramas de leguminosas y otros), los cuales se encuentran disponibles en las fincas y son también una importante fuente de nutrimentos. Los desechos provenientes de labores de selección y clasificación de frutas y hortalizas. Los desechos de la agroindustria (cachaza, cascarilla de arroz, cascarilla de yuca, bagazo de caña de azúcar, etc.) los cuales son fuentes importantes que mejoran las características físicas del suelo y de los mismos abonos orgánicos facilitando la aireación y la retención de humedad. • Otras fuentes son los residuos que se producen por tratamientos de aguas residuales (lodos) y los desechos o basuras generados porla actividad humana en los centros urbanos (Muñoz, 2005). Cuadro 1. Diferentes tipos de abonos orgánicos según la fuente de aporte de nutrimentos y el grado de procesamiento. Fuente de nutrimentos Grado de procesacimiento sólidos liquido Materia orgánica Sin procesar Desechos vegetales: pulpa de café, de naranja. Desechos animales: gallinaza, estiércol fresco. Coberturas/abonos verdes: Archis sp. Mucura sp. Efluentes: de pulpa de café, etc. Procesados Compost Lombricompost Bocashi Ácidos húmicos Biofermentos Té de compost Ácidos húmicos Té de estiércol Extractos de algas Microorganismo Biofertilizantes: Inoculante en turba de Rhizobium para leguminosas, micorrizas, Bacillus subtilis Biofertilizantes líquidos: microorganismos eficientes o microorganismos benéficos, etc. Fuentes: Soto, (2003) citado por Muñoz, (2005) 25 7.15.3.- Usos y beneficios. Los abonos orgánicos mejoran las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. Los efectos de los abonos orgánicos sobre las propiedades físicas van dirigidos hacia dos objetivos concretos: el mejoramiento de la estabilidad estructural y la regulación del balance hídrico del suelo. En las propiedades químicas. Los abonos orgánicos aumentan el poder tampón, y en consecuencia reducen las oscilaciones de pH de éste. Estos aumentan también la capacidad de intercambio catiónico del suelo, con que se aumenta la fertilidad. En las propiedades biológicas, los abonos orgánicos favorecen la aireación y oxigenación del suelo, por lo que hay mayor actividad radicular y mayor actividad de los microorganismos aerobios. Así, se constituyen en una fuente de energía para los microorganismos, los cuales se multiplican más rápidamente. Los residuos orgánicos que se aplican al suelo como abonos orgánicos, estén estos transformados o no, favorecen la fertilidad integral del suelo. Esos productos liberan hacia la solución del suelo, los nutrimentos en una forma lenta, lo cual eleva notoriamente su eficiencia de aplicación en comparación con los fertilizantes solubles de síntesis, inapropiadamente llamados fertilizantes químicos. La materia orgánica es uno de los principales factores que contribuyen a la fertilidad y productividad de los suelos, ya que su influencia determina considerablemente la mayoría de los procesos biológicos, químicos y físicos que rigen el sistema suelo- planta (Muñoz, 2005). El proceso de composteo consta básicamente de las siguientes etapas: 1) Mezclado 2) Estabilización termofílica 3) Curado o estabilización final; Además existen dos etapas opcionales que son: el secado y el cribado. 1) Mezclado. Es la primera etapa del proceso y consiste en obtener una mezcla homogénea al revolver el material acondicionador con el lodo. La mezcla final debe tener una porosidad de 30 a 35% (espacios libres) y una humedad inferior al 60%. 26 2) Estabilización termofílica. La etapa termofílica tiene lugar después del mezclado y requiere de tres o cuatro semanas para completarse. Durante este periodo la mezcla debe tener aireación manual o forzada con el fin de proporcionar el oxígeno necesario para que los microorganismos realicen la biodegradación y se generan altas temperaturas (50-55°C) necesarias para la destrucción de microorganismos patógenos. Según Haug et al., 1979, es la etapa de alta actividad microbiana caracterizada por la presencia de microorganismos termofílicos y alta reducción de sólidos volátiles biodegradables. Es la etapa que requiere de mayor control. 3) Curado o estabilización final. Se realiza después de la estabilización termofílica y su duración es de aproximadamente 30 días. Esta etapa se caracteriza por bajas temperaturas, menores requerimientos de oxígeno y baja producción de Olores. Es una etapa muy importante donde se puede lograr la degradación adicional de compuestos difícilmente biodegradables. Secado y cribado. Son etapas opcionales en el proceso de composteo, tienen como propósito la obtención de un material de mejor calidad. El cribado permite una mejor recuperación del material acondicionador que puede reciclarse al proceso y un producto de tamaño homogéneo dependiendo del uso que quiera darse a la composta (Moeller, 2002). 7.15.4.- Organismos en la composta. Los organismos más abundantes en la composta son las bacterias, las cuales generan el calor asociado con el composteo y las que realizan la descomposición principal de los materiales orgánicos, preparando los materiales para el siguiente grupo de organismos más grandes que continuarán el trabajo (De la Cruz, 2006). Las bacterias no se tienen que agregar a la composta ya que están presentes en todos los materiales orgánicos y se reproducen rápidamente bajo condiciones favorables de humedad, oxígeno, balance propicio de carbón y nitrógeno, y una superficie amplia. En la composta existen diferentes tipos de bacterias. Cada tipo crece bajo condiciones especiales y con diferente material orgánico. Existen bacterias psicrofílicas que pueden degradar materia orgánica aun a bajas 27 temperaturas, pero al degradar el material generan suficiente calor para el crecimiento del siguiente tipo de bacterias que son las mesofílicas que prosperan en un rango de temperatura medio, entre los 20°C a los 35°C, su actividad eleva la temperatura hasta los 45°C lo que propicia que se desarrollen las bacterias termofílicas, que son las que prefieren el calor y elevan la temperatura de la composta hasta 75°C, y las que degradan la mayor parte del material a compostar y una vez que baja su actividad la composta reduce su temperatura. Además de las bacterias en la composta proliferan gran cantidad de organismos, muchos de los cuales se alimentan de ellas. Estos organismos incluyen a los actinomicetos, hongos, protozoarios, nematodos, tijeretas, cochinillas, mil pies, etc., todos ellos ayudan en la fragmentación y descomposición de la materia orgánica (De la Cruz, 2006). 7.15.4.1.- Sistemas cerrados. Sistemas utilizados generalmente para el tratamiento de desechos sólidos municipales de tamaño medio o grande, diseñados para reducir el área y tiempo d compostaje y hacer un mejor control de los parámetros del proceso. Sin embargo su costo es elevado. Entre estos tenemos: Reactores verticales. Continuos. Con alturas de 4 a 10 m donde el material compostable se encuentra en masa única. En este sistema se controla temperatura, aireación y características de los gases. El tiempo de compostaje es corto (dos semanas). Discontinuos. Reactores divididos en varios niveles, de 2 a 3 m de altura, donde la masa se voltea en la parte superior descendiendo al siguiente nivel según su madurez. El tiempo de fermentación es de una semana. Reactores horizontales. Estáticos. Tiempo de compostaje de 15 a 30 días. El producto requiere un compostaje posterior. Dinámico. Cilindro de 2 a 3 m de diámetro y con giros de 2 a 3 rpm., donde los residuos permanecen en el reactor de 24 a 36 horas. El material es compostado posteriormente en pilas o reactores (Muñoz, 2005). 28 Reactores horizontales. Estáticos. Tiempo de compostaje de 15 a 30 días. El producto requiere un compostaje posterior. Dinámico. Cilindro de 2 a 3 m de diámetro y con giros de 2 a 3 rpm., donde los residuos permanecen en el reactor de 24 a 36 horas. El material es compostado posteriormente en pilas o reactores (Muñoz, 2005). Las ventajas de los reactores son: menores requerimientos de área, mayor control del proceso al no haber influencia de cambios meteorológicos y un control efectivo de olor. La principal desventaja reside en los altos costos de inversión inicial, Operación y mantenimiento (Moeller, 2002). 7.15.4.2.- Aspectos fisicoquímicos de la composta. Entre los principales factores que afectan la fermentaciónen estado sólido (composta) se encuentran: la temperatura, humedad, oxígeno, pH, aireación y la relación C/N (Hernández, 2001). 7.15.4.3.- Temperatura. La temperatura determina la velocidad y el tipo de microorganismos que degradan el material Compostado Dentro de la pila se generan temperaturas de 45- 70°C que matan gran cantidad de microorganismos mesófilcos presentes en el material. La temperatura de la composta se incrementa a 60 °C ó 70 °C en el centro de una pie en tres horas si el oxigeno está presente Mientras que la temperatura se eleva alrededor de 4 °C los microorganismos mesófilcos llegan a ser menos competitivos y son substituidos por otros que sean termofílicos. Durante la fase termofílica, las altas temperaturas aceleran la ruptura de proteínas, grasas, y de moléculas estructurales de las plantas (Hernández, 2001). 7.15.4.4.- Humedad. El contenido de humedad depende de los materiales a compostar. Para un buen desarrollo del proceso el rango óptimo debe de estar entre 50-60%. Un contenido de humedad por debajo de 45% (poca humedad). o arriba de 65% (demasiada humedad), hace que el proceso de descomposición del substrato sea lento. Nunca 29 debe estar cerca de la saturación pues bajo estas condiciones el proceso se detiene y se produciría una fermentación anaerobia produciendo ácidos o compuestos tóxicos en el substrato. Un sobrehumedecimiento en la composta arriba de 70% da lugar a la descomposición lenta, ocasiona que lo llenen con agua Impidiendo el paso del oxigeno al interior de la composta causando producción de olores en condiciones anaerobias y lixiviación de nutrientes (Hernández, 2001). El contenido de humedad es determinante para la degradación del material. ye que si se da exceso de humedad el proceso se vuelve anaeróbico, generando gas metano, malos olores y retardándose el proceso. La falta de humedad disminuye la actividad de los microorganismos por lo que no aumenta la temperatura y el proceso se retrasa (De la Cruz, 2006). 7.15.4.5.- Oxígeno. Uno de los factores que afectan el composteo es el oxígeno disponible para los microorganismos que están realizando el trabajo de descomposición. Un contenido insuficiente de oxígeno provoca condiciones anaerobias y una estabilización incompleta de los materiales orgánicos generando problemas de olor y de manejo de la composta (Moeller, 2002). La disponibilidad del oxígeno en la pila, favorece el crecimiento de microorganismos aerobios que participan en la descomposición del substrato. El oxígeno es esencial para el metabolismo y la respiración de microorganismos aerobios, y para oxidar varias moléculas orgánicas presentes en el material de desecho. Al principio de la actividad oxidativa microbiana, la concentración de O2 en los espacios porosos es cerca de 15-20% (similar a la composición normal del aire), y la concentración del CO2 varía de 0.5 - 5%. Mientras que progresa la actividad biológica, la concentración de 02 baja y la concentración de CO2 aumentan. Si la concentración media de O2 en la pila de 5%, las condiciones se convierten anaerobias (Hernández, 2001). 30 7.15.4.6.- Aireación El proceso de composteo puede ser de dos formas aeróbico y anaeróbico. El aeróbico requiere de movimiento de aire en el interior de la pila de compost, para suministrar oxígeno y el proceso anaeróbico se realiza con ausencia de aire en el interior de la pila. El proceso más eficiente, rápido y que genera composta de mejor calidad es el aeróbico. La aireación al principio está en función del tamaño de las partículas del material, después estará en función de la frecuencia de volteo (De la Cruz, 2006). Es un factor importante en la eficiencia de la descomposición. En ausencia de un sistema de ventilación en el composteo, el oxigeno llega a ser un factor limitante y reduce la velocidad de descomposición. Comúnmente se utilizan varios métodos de aireación que incluyen la aireación natural, la aireación pasiva y la aireación forzada Y la mezcla mecánica (remoción). Las concentraciones de oxígeno mayores que 10% se consideran óptimas para mantener el composteo aeróbico (Hernández, 2001). 7.15.4.7.- pH. La acidez del material al inicio del composteo es el resultado de los ácidos orgánicos, formados durante la degradación rápida, normalmente ocurre un poco después de montar la pila de composta. Durante el composteo se incrementa el pH como resultado de la transformación de los ácidos orgánicos, producción de iones álcalis y acumulación de amonio. Este incremento del pH induce el crecimiento de hongos y la ruptura de la lignina y de la celulosa. El pH óptimo para los microorganismos de la composta oscila entre 5.5 y 9.0, las bacterias que participan en la fermentación aeróbica crecen a pH 6.0 y 7.5, los hongos entre 5.5 y 8.5. Sin embargo, si el sistema llega a ser anaerobio, la acumulación ácida puede bajar el pH a 4.5, limitando seriamente la actividad microbiana. Con una buena aireación en la pila de composta, generalmente se tiene un pH alto y en pilas con condiciones anaerobias se obtienen valores de pH bajo (Hernández, 2001). El pH del lodo que va a ser compostado debe estar en un intervalo de 6 a 8, debido a que la mayor parte de los microorganismos tienen una actividad y crecimiento máximo dentro de este valor. Sin embargo pH extremos de 5 o de 11 31 retardan el proceso durante algunos días, debido a que el proceso tiende a estabilizarse en un pH neutro (Moeller, 2002). 7.15.4.8.- Madurez de la composta. Para determinar la madurez de la composta no existe un parámetro determinado, ya que el proceso de degradación no se da uniformemente en los diferentes materiales dado que algunos son más duros que otros, los puntos que se toman como referencia para decidir que ya está lista la composta son: que no se reconozcan la mayoría de los materiales originales, que tenga la apariencia de un material parecido a la tierra (de color oscuro, suelto, desmoronado y con olor a tierra húmeda), y el volumen del montón se reduce entre un 30 al 50 % del inicial. Una vez llegado a ese punto la composta está lista para usarse en los cultivos (De la Cruz, 2006). 7.15.4.9.- Materiales estructurales en el proceso. La utilización de un material estructural, previene la compactación del suelo, e incrementa la porosidad y la accesibilidad de oxígeno. Los materiales estructurales más frecuentes son paja, cascarilla de arroz y otra vegetación fibrosa, virutas y material inerte sintético. Entre los materiales estructurados más utilizados en el compostaje están: La cascarilla de arroz. Este material mejora las características físicas tanto del suelo, como de los abonos orgánicos; y es una fuente rica en lignina y sílice (este último favorece a los vegetales del ataque de insectos y microorganismos). Como cascarilla carbonizada aporta fósforo, potasio y corrige la acidez del suelo. La cachaza llamada también torta de filtro, es un material residual derivado del proceso de la molienda de la caña de azúcar; y contiene un adecuado tamaño de partícula, buen pH, y alto contenido de azúcares y fósforo. La cachaza puede ser de gran importancia como abono orgánico, ya que posee alto porcentaje de ceras, grasa, celulosa y lignina, sustancias que dan origen al humus. Bagazo. Subproducto estructural de la caña de azúcar generado después de la molienda y posterior extracción del jugo azucarado. El bagazo presenta una elevada relación C/N, y una vez compostado se puede utilizar como 32 sustrato o como abono orgánico, siendo muy eficiente para el suministro de potasio a las plantas, aunque necesita un tiempo para su transformación en el suelo (Muñoz, 2005). La mezcla lodo/material acondicionador debe tener 50 a 60% de humedad, además de estos requisitos básicos se debe tomar en cuenta la disponibilidady el costo del material acondicionador. Se debe enfocar la atención sobre todo en aquellos desechos agroindustriales que se producen en grandes volúmenes como pedacería de madera, bagazo de caña, cascarilla de arroz, basura orgánica, etc. El material acondicionador debe proporcionar la estructura, porosidad y textura necesarias para permitir las condiciones aerobias, las partículas de material acondicionador necesitan también tener dureza y capacidad de adsorber humedad. Se requiere también de un material acondicionador que proporcione suficiente carbono para aumentar la relación carbono nitrógeno (Moeller, 2002). 7.15.4.10.- Propiedades físicas, químicas y biológicas de la composta. La composta sirve como aporte de nutrimentos para el cultivo, pero también genera otros beneficios; ya que mejora la calidad del suelo debido a que fomenta la formación de agregados, mejorando la estructura de cualquier tipo de suelo y tiene efecto sobre otras características del suelo como son: incrementar la CIC, la capacidad de retención de humedad, la aireación, las poblaciones de microorganismos, etcétera. Todo lo anterior se refleja en un mejor desarrollo del cultivo (De la Cruz, 2006). Propiedades físicas: Mejora la estructura y estabilidad del suelo. Mejora su textura y su permeabilidad (regulación del balance hídrico del suelo), lo que facilita su aireación y por lo tanto la respiración de las raíces. Reduce el riesgo de erosión porque los suelos compactos se sueltan y los arenosos se compactan por la acción de la materia orgánica. Propiedades químicas: 33 Aumentan el poder tampón del suelo, y en consecuencia reducen las oscilaciones de pH de éste. Aumentan la capacidad de intercambio catiónico del suelo, con lo que se aumenta la fertilidad. Proporciona cantidades generosas de nutrimentos especialmente de nitrógeno, fósforo, potasio, magnesio, calcio, hierro, que se van liberando lentamente, facilitando el aprovechamiento por las plantas y estimulando su ciclo vegetativo. Los abonos orgánicos (compost) forman complejos que retienen los macro y micronutrimentos, evitando su perdida por lixiviación; además, incrementan la retención de la humedad en el suelo, lo que le confiere resistencia a la sequía. Mejora las características químicas del suelo, dado que la materia orgánica puede retener hasta 10 veces más nutrimentos que las arcillas. Propiedades biológicas Favorecen la aireación y oxigenación del suelo, por lo que hay mayor actividad radicular y mayor actividad de los microorganismos aerobios. Proporciona energía Para los microorganismos renovando y aumentando la "vida" del suelo al promover la Proliferación de micro y macroorganismos útiles para la actividad biológica y la disponibilidad de elementos minerales, mejorando gradualmente la fertilidad del suelo. Otras ventajas: Representa la reducción de volumen de residuos sólidos orgánicos sin olvidar que es la opción más barata y beneficiosa desde el punto de vista de salud medioambiental. El producto final obtenido, supone un beneficio económico a nivel particular y social, ya que se ahorra en fertilizantes químicos y se generan nuevas oportunidades de trabajo. (Muñoz, 2005). 7.16.- Cromatografría de gases Keulemans ha definido la cromatografía como un método físico de separación en el cual los componentes a separar se distribuyen entre dos fases, una de las cuales constituye la fase estacionaria, de gran área superficial, y la otra es un 34 fluido (fase móvil) que pasa a través o a lo largo de la fase estacionaria. La fase estacionaria puede ser un sólido o un líquido dispuesto sobre un sólido que actúa como soporte, de gran área superficial. Otra definición, dice que es una técnica de separación basada en las diferentes velocidades con que se mueven los analitos a través de un medio estacionario y/o mediante el flujo de la fase móvil. También se define a la cromatografía como la separación de una mezcla de moléculas por distribución entre dos o más fases, una de las fases es esencialmente bidimensional (una superficie) y la fase restante, normalmente la principal, está en contacto con ella moviéndose a contracorriente. Son posibles varios tipos de cromatografía, dependiendo del estado físico de las fases. La cromatografía es una técnica analítica que ha alcanzado un alto grado de desarrollo y modalidades en los laboratorios de química y bioquímica. En sus diversas aplicaciones, la cromatografía sirve para separar compuestos químicos diferentes a partir de mezclas multicomponentes, las cuales pueden contener varios centenares de sustancias diferentes. En sentido amplio se considera a la cromatografía como un método físico de separación de una mezcla. Una fase es el lecho estacionario de extensa superficie que se encuentra empacado apretadamente dentro de una columna, o distribuido sobre una superficie plana; esta fase es conocida como fase estacionaria y puede ser un solidó, o una película líquida delgada que se encuentra recubriendo al solidó. La otra fase consiste en un gas, un líquido o un fluido supercrítico que pasa a través de la fase estacionaria que es inmiscible y se conoce como fase móvil (Chan, 2001).Las dos fases se eligen de tal forma, que los componentes de la muestra se distribuyen de modo distinto entre la tal; móvil y la fase estacionaria. Aquellos componentes que son fuertemente retenidos por la fase estacionaria se mueven lentamente con el flujo de la fase móvil; por lo contrario, los componentes que se unen débilmente a la fase estacionaria s mueven con rapidez como consecuencia de la distinta movilidad. Los componentes de la muestra se separan en bandas o zonas discretas que pueden analizarse cualitativa y/o cuantitativamente (Scoog, Holler, & Nieman, 2001). 35 Para explicar el fenómeno cromatográfico es necesario, al igual que en las otras técnicas de separación, establecer dos tipos de fundamentos: uno remoto y otro próximo. El fundamento remoto se encuentra en alguna de las propiedades físicas o Físico- químicas de los analitos. a) Solubilidad (tendencia a disolverse). b) Adsorción (tendencia a ser retenidos en sólidos finamente divididos). c) Volatilidad (tendencia a pasar a estado gaseoso). d) Tamaño, carga, reactividad química o bioquímica. El fundamento próximo se encuentra en el hecho de que es muy improbable que dos especies presenten cuantitativamente el mismo par de propiedades físicas o físico-químicas frente a un sistema cromatográfico dado. Si se transforma la idea del equilibrio estático establecido entre las dos fases en un equilibrio dinámico, se tiene la realidad del fenómeno cromatográfico. Como se ha indicado anteriormente, una de las fases, denominada móvil, fluye a través de la otra, a la que se denomina fase estacionaria, que permanece inmóvil y que, al menos en alguna extensión está en equilibrio con la fase móvil. Las propiedades de los componentes de una mezcla determinan su movilidad entre sí y con respecto a la fase móvil. La base de la separación cromatográfica será, por tanto, la diferencia en la velocidad de migración de los mismos. La cromatografía es probablemente la más versátil de las técnicas de separación: es aplicable a cualquier mezcla soluble o volátil. De hecho, las técnicas de separación suelen dividirse en dos grandes grupos. a) Cromatográficas. b) No cromatográficas. La elección de una técnica cromatográfica concreta dependerá de la naturaleza y cantidad de muestra, del objetivo de la separación y de las limitaciones del tiempo y equipo (Valcarcel & Gómez, 2004) 36 CAPITULO VIII PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES REALIZADAS Este proyecto se llevo a cabo mediante la realización de las actividades que a continuación se describen: 8.1.- Localizacióndel sitio de muestreo El muestro de la recolección de la fruta de Guaya M. bijugatus Jacq. se realizó en el Municipio del Parral Chiapas (Figura 8.1). Fuente: Google Maps, El Parral, Chiapas. Figura 8.1 Mapa del sitio de muestreo Municipio El Parral, Chiapas. 37 8.2.- Extracción de grasa en las semillas de guaya (M. bijugatus Jacq.), por el método de sóxhlet modificado. Para la extracción de grasa de las semillas de Guaya (M. bijugatus Jacq.) primeramente se secaron las semillas, posterior mente se estrujo la almendra de esta, se coloco en el cartucho de asbesto previamente con una cama de algodón, más otro trozo pequeño que servirá para tapar la muestra estando el cartucho a peso constante en la estufa a 100-110 °C. Se adicionó 20 gramos de muestra deshidratada en el cartucho posteriormente se tapó el cartucho y se adopto el cartucho en el equipo colocándolo en posición de reflujo. Se utilizó aproximadamente 200 mL de éter de petróleo y se encendió la parrilla. Durante 4 horas se mantuvo el reflujo hasta completar la extracción. Una vez hecho esto se retiró el cartucho y el matraz del equipo Sóxhlet para luego llevarlo al rota vapor y tener la grasa de la semilla de la guaya (Melicoccus bijugatus). El análisis se realizó por duplicado una vez utilizando éter de petróleo y otra con hexano. 8.3.- Esterificación de ácidos grasos. Los ésteres metílicos, se prepararon utilizando una modificación de la técnica propuesta por Egan y col., (1981). Se tomó 100 µL de la muestra de aceite y se le adicionó 1 mL de NaOH 2M, se calienta en baño maría a 80'C durante 20 min con agitación constante, transcurrido este tiempo se deja enfriar y se le adiciona 1 mL de BF3 (trifluoruro de boro) en metanol al 14% y se calienta durante 20 mm n a 80°C con agitación constante. Posteriormente se realizó la extracción de los metil esteres utilizando 1.0 ml de hexano grado HPLC, el extracto hexánico, fue secado con NaSO4 y filtrado, 38 para su posterior inyección al cromatógrafo de gases. Del extracto hexánico obtenido al finalizar la esterificación, se inyecto al cromatógrafo 1 µL de la muestra. La separación de los compuestos se realizó mediante Cromatografía de Gases acoplada a Espectrometría de Masas (GC-MS). Columna: DB-wax (Agilent Technologies) de 60 metros de longitud, 0.25 mm de diámetro interno y 0.25 pm de espesor de película. La temperatura de inicio fue 150°C, la cual se mantuvo durante 5 mm, posteriormente la temperatura se elevó hasta 210°C usando una rampa de calentamiento de 30°C/min. De 210°C pasa a 213°C a una velocidad de 1°C/min; finalmente de esta temperatura pasó a 225°C a una velocidad de 20°C /min, durante 40 min haciendo un total de 50.6 min por corrida para cada muestra. Se usó helio como gas acarreador a un flujo de 1 mL/min, la temperatura del inyector fué 250°C, inyección split, con un split radio de 50:1. Una vez obtenido el cromatograma, la identificación de cada uno de los picos cromatográficos se llevó a cabo mediante espectrometría de masas empleando un espectrómetro de masas marca Agilent Technologies modelo 5975-C. Los espectros de masas se obtuvieron mediante ionización por impacto electrónico a 70 eV, para la identificación se compararon los espectros de masas obtenidos para cada compuesto, con una base de datos (HP Chemstation-NIST 05 Mass Spectral search program, versión 2.0d). 8.4.- Elaboración de la composta a partir de los residuos sólidos de la guaya, (M. bijugatus Jacq.) Primeramente se realizó la selección de la materia prima con base al grado de descomposición que en este caso fue los residuos sólidos del fruto de Guaya (M. bijugatus Jacq.). En seguida se inicio con la elaboración de la composta en capas intercaladas de estiércol de borrego y los residuos de la guaya, esto se colocó en un recipiente el cual estuviera cubierto esto con la finalidad de conservar un micro ambiente con las condiciones de humedad y temperatura. Lo cual durante dos meses se rego con agua y se revolvió para permitir la 39 degradación de la materia orgánica al igual durante ese tiempo se midió la temperatura de la composta, una vez concluido la degradación de la materia orgánica y pasado alrededor de 2 a 3 meses se procedió a la preparación de la muestra para realizar los análisis físico-químicos correspondientes. Cuando la muestra ya estaba lista para realizar los análisis se llevo a un laboratorio donde se determinó pH, fósforo, potasio, conductividad eléctrica, materia orgánica y nitrógeno total de la compostas vegetales, utilizando las técnicas de la NOM-021-SEMARNAT-2000. 8.5.- Actividad germinativa de la guaya, (M. bijugatus Jacq.) Utilizando 50 semillas de guaya (M. bijugatus Jacq.), previamente secas se procedió a colocarlos en vasos desechable con abono, sumergiéndolos a 1.5 cm de la superficie. Se regó cada tercer día cuidando la humedad y la intensidad de calor. 40 CAPITULO IX RESULTADOS. Con la realización de este proyecto se logró obtener una base de datos confiable de los rendimientos de la pulpa de guaya ya que con ayuda del programa de hojas elaboradas en Excel se recabo información del cálculo de la proporción en promedio de pulpa contenida en la fruta (Cuadro 9.1), como también la estimación de los rendimientos de la semillas sin la fibra (Cuadro 9.2) para obtener un promedio de la cantidad de la almendra de guaya (M. bijugatus Jacq.). Cuadro 9.1 Rendimientos de proporción de la pulpa de guaya entera y sin cascara No. Peso de la fruta entera (g) Peso sin cáscara (g) No. Peso de la fruta entera (g) Peso sin cáscara (g) 1 13.549 8.340 12 9.550 5.673 2 12.532 6.398 13 12.242 6.869 3 10.460 6.424 14 10.008 5.206 4 11.452 5.632 15 14.276 6.759 5 11.272 5.916 16 10.762 6.544 6 12.045 7.689 17 8.482 4.522 7 11.103 5.762 18 9.280 4.789 8 10.308 5.290 19 11.652 6.736 9 13.019 7.239 20 9.581 4.591 10 12.875 7.096 PROMEDIO 11.291 6.196 11 11.372 6.448 41 Cuadro 9.2 Rendimientos de proporción de la semilla de guaya entera y fibra (cascara) No. Peso con cascara (g) Peso sin cascara (g) Almendra (g) No. Peso con cascara (g) Peso sin cascara (g) Almendra (g) 1 2.453 2.128 0.325 12 2.500 2.190 0.310 2 2.504 2.204 0.300 13 2.296 2.006 0.290 3 2.984 2.613 0.371 14 2.129 1.876 0.253 4 2.97 2.536 0.434 15 2.223 1.917 0.306 5 3.423 2.949 0.474 16 2.426 2.125 0.301 6 2.992 2.627 0.365 17 2.200 1.931 0.269 7 2.269 1.967 0.302 18 2.170 1.831 0.339 8 2.893 2.540 0.353 19 2.232 1.844 0.388 9 2.409 2.097 0.312 20 1.781 1.578 0.203 10 2.471 2.123 0.348 PROMEDIO 2.506 2.170 0.336 11 2.789 2.322 0.467 Actividad de germinación de las semillas de guaya (M. bijugatus Jacq.). A partir de 50 semillas de guaya (M. bijugatus Jacq.) puestas a germinación los datos que se recopilaron fue un porcentaje del 6-10% (Figura 9.1), con un periodo de 2 meses. Figura 9.1 Semilla de guaya (M. bijugatus Jacq.) con indicios de germinación con un periodo de dos meses. 42 Rendimientos de la extracción de aceite. Los resultados que se obtuvieron en la extracción de aceite a partir de 20 gr de muestra de la semilla de guaya fue de 0.263 gr que representa un porcentaje muy bajo (1.31%). Figura 9.2 Extracción de aceite de la semilla de guaya (M. bijugatus Jacq.). Determinación de perfil de ácidos grasos Un volumen de extracto de lípidos extraído de la almendra de guaya fue con ayuda del equipo sóxhlet modificado con éter de petróleo se obtuvo un cromatograma (Figura 9.3), el experimento anterior se repitió pero empleando como solvente el hexano solo una esterificación (Figura 9.4), nuevamentese realizó pero con una doble esterificación (Figura 9.5 y Figura 9.6). 43 Figura 9.3 Cromatograma de perfil de ácidos grasos de la semilla de guaya (M. bijugatus Jacq.) extracción con éter de petróleo. 44 Figura 9.4 Cromatograma de perfil de ácidos grasos de la semilla de guaya (M. bijugatus Jacq.) extracción con hexano. 45 Figura 9.5 Cromatograma de perfil de ácidos grasos de la semilla de guaya (M. bijugatus Jacq.) extracción con hexano doble esterificación. 46 Figura 9.6 Cromatograma de perfil de ácidos grasos de la semilla de guaya (M. bijugatus Jacq.) extracción con hexano doble esterificación. 47 CAPITULO X CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Con base al objetivo planteado en el proyecto por parte se describe las siguientes conclusiones: Rendimientos de la extracción de aceite. Se concluye que el porcentaje de aceite extraído con el método de sóxhelt modificado fue muy bajo, lo cual nos indica que este método no es factible para esta especie. Por lo cual se recomienda realizar diferentes métodos de extracción para esta semilla y así optar por la mejor que proporciona mayor rendimientos. Actividad de germinación de las semillas de guaya (M. bijugatus Jacq.). Con respecto a la actividad de germinación de guaya (M. bijugatus Jacq.) cabe mencionar que si se logró, pero con porcentaje muy bajos ya que esto se debe a que el periodo de crecimiento de la planta fue corto, en comparación de lo mencionado en las citas bibliográficas. Es por ello que se recomienda utilizar otro método germinativo y de igual manera prolongar el tiempo de desarrollo de estas especies, como se observa en la Figura 10.1 que en comparación de nuestros resultados se obtuvo un porcentaje de 32% en 50 semillas en un lapso de 7 meses germinación. Figura 10.1 Semilla de guaya (M. bijugatus Jacq.) con indicios de germinación con un periodo de dos meses. 48 Determinación de perfil de ácidos grasos El análisis del perfil de ácidos grasos se realizó de tres maneras distinta en la extracción y en cuanto la preparación de las muestras para llevar acabo la cromatografía de gases. El experimento uno (Figura 9.1), se obtuvo un comatograma en el cual fue muy difícil de identificar los componentes que se llegaron encontrar en el extracto lípido (aceite de la semilla de guaya), esto se debe a un ensanchamiento de bandas que puede definirse como el área, mancha o zona, o el ancho del pico cromatográfico, fue muy grande por ello la anchura de la zona está relacionada directamente con el tiempo de permanencia en la columna, e inversamente con la velocidad a la que fluye la fase móvil, y si bien se sabe la eficiencia de una columna cromatográfica para separar dos solutos depende, en parte, de las velocidades relativas con las que eluyen las dos especies. Esas velocidades están determinadas por la magnitud de las constantes de equilibrio en función de las cuales las especies se distribuyen entre la fase estacionaria y móvil. Para lo anterior mencionado la muestra se debe realizar una excelente esterificación ya que las cadenas de los componentes se logren a cortar y lograr su correcta identificación, el cual no se obtuvo en este experimento. En el experimento dos se realizó con ayuda del equipo sóxhlet modificado (Figura 9.1) a diferencia de la extracción de extracto de lípidos (aceite de la semilla de guaya) se utilizó como solvente hexano, pero se obtuvieron los mismos datos en el cromatograma, ya que este nos proporciona solo un elemento de información cualitativa acerca de cada una de las especies de la muestra; su tiempo de retención o su posición en la fase estacionaria tras un cierto periodo de elución. Por último se realizó un tercer experimento donde por fin se logró un excelente cromatograma, debido a que esta representación mostro la información analítica necesaria de la muestra (número de picos, detección cualitativa y/o cuantitativa de uno o varios componentes), identificándose tres principales ácidos 49 grasos los cuales son en las siguientes proporciones: ácido oleico (39.37%), ácido linoleico (27.57%) y acido palmítico (13.01%). Todo lo anterior se corroboró con un cuarto experimento (Figura 9.4) donde se obtuvieron los mismos tiempos de retención y números de picos en el cromatograma. Las recomendaciones para la determinación de perfil de ácidos grasos es realizar una excelente esterificación y revisar la caducidad de los reactivos a utilizar en la extracción del aceite o extracto de lípido. Otro punto muy importante son los posibles usos de estos ácidos grasos identificados en la cromatografía de gases estos podrían ser: Ácido oleico: se utilizan como lubricante en las industrias metalúrgica, textil y del petróleo. En la industria agroquímica y química se utiliza como aditivo para mejorar las características de algunos productos. Aunque en menor proporción, la industria cosmética consume el ácido oleico para una variada gama de aplicaciones, como mantener humedad de espumas de afeitar, mejorar detergencia en shampoos, entre otros. Ácido linoleico: A partir del ácido linoleico se consigue el CLA, ácido linoleico conjugado, que está teniendo mucho existo en la lucha contra los kilos sobrantes. Acido palmítico: se utiliza principalmente para producir jabones, cosméticos y agentes de liberación. Estas aplicaciones utilizan palmitato de sodio, que se obtiene generalmente por saponificación del aceite de palma. 50 CAPITULO XI REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y VIRTUALES I. Universia México. (2011). Obtenido de http://www.universia.net.mx II. Alain, H. L. (1978). Arboles dominicanos. Santo Domingo, Republica Dominicana. III. Bailey, L. H. (1941). The standard cyclopedia of horticulture. New York: The MacMillan Company. IV. Calderon, J. C. (2007 ). Evaluación Agroindustrial de Productos no Tradiccionales e Invovadores del Fruto del Mamoncillo (Melicoccus bijugatus). Nevo San Salvador: Universidad "Dr. Matlas Delgado". V. Castañeda, R. R. (1961). Frutas Silvestres de Colombia. Colombia: San Juan. VI. Chan Pavón , D. R. (2001). Manual Práctica de Cromatografía . Mérida Yucatán: Universidad Autónoma de Yucatán . VII. Choucair, K. (1962). Fruticultura Colombiana. Medellín: Bedout. VIII. De la Cruz R, A. (2006). Aprovechamiento de residuos orgánicos a través de composteo y lombricomposteo. Buenavista, Saltillo: Departamento de Fitomejoramiento. Univerisidad Autónoma Agraria Antonio Narro. IX. Hernández R, D. (2001). Desarrollo de una técnica de composteo en cajones de madera para el tratamiento de subtrato utilizado para cultivar Pleurotas Ostreatus. Tapachula de Córdova y Ordóñez: Tesis de Licenciatura. Instituto Tecnológico de Tapachula. X. Holdridge, L. R. (1967). Life zone ecology. San José, Costa Rica: Tropical Science Center. XI. Juan Alberto Lopez, L. L. (1987). Arboles comunes del Paraguay. Washington: Peace Corps. XII. León., J. (2000). Botánica de los cultivos tropicales. . San José, Costa Rica: Agroamérica. XIII. Lioger, A. H. (1978). Árboles Dominicanos. Santo Domingo, Republica Dominicana: Academia de Ciencias de la Republica Dominicana. XIV. Moeller Ch, G. (2002). Compostaje de lodos residuales. Cancún, México: XXVII Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental. XV. Morton., J. F. (1987). Fruits of Warm Climates. Miami, Florida, EUA.: Publlished by Julia Morton. 51 XVI. Muñoz T, J. S. (2005). Compostajeen Pescador, Cauca:Tecnología apropiada para el manejo de residuos orgánicos y su contribución a la solución de problemas medioambientes. Palmeria. Columbia: Universidad Ncional de Colombia sede Palmira. Facultad de Ingeniería y Administración. Ingeniería ambiental. XVII. (s.f.). Norma Oficial Mexicana NOM-021-RECNAT-2000, que establece las especificaciones de fertilidad, salinidad y clasificación de suelos, estudio, muestreo y análisis. XVIII. Pérez, A. (1978). Plantas Útiles de Colombia. Bogotá, Colombia.: Litografía Arco. XIX. R. B., W., T. H., L., Granham, D., W. B, M., & E. G., H. (1982). Postharvest, An Introducion to Physiology and Handling of Fruits and Vegetables. EE. UU.: The AVI Pblishing Company. XX. Scoog A, D., Holler F, J., & Nieman T, A. (2001). Principios de análisis instrumental. España: Editorial McGraw - Hill. XXI. Valcarcel, M., & Gómez , A. (2004). Técnicas Analíticas de Separación . Barcelona, España: Editorial Reverte. XXII. Vega, G. E., & Restrepo, R. E. (1983). Arboles del Valle del Cauca. Bogotá, Colombia.: Litografía Arco. 52 CAPITULO XII ANEXOS Textura (método de hidrómetro de Bouyoucos) MATERIAL: REACTIVOS: Balanza granataria. Hexametafosfato de sodio Hidrómetro de Bouyoucos. Carbonato de sodio Probeta de 1000 mL. Agua. Termómetro. Batidora. Pipetas. DESARROLLO: 1. Pesar 50 gramos de suelo. 2. Colocarlos en el vaso de la batidora. 3. Agregar 35 mL de la solución de hexametafosfato de sodio y carbonato de sodio. 4. Agregar agua de la llave hasta la segunda ranura. 5. Agitar durante 15 minutos en la batidora. 6. Pasar a una probeta de 1000 mL. 7. Aforar a 1000 mL con agua. 8. Agitar (para que la muestra quede homogénea) dejar reposar 40 segundos y tomar la primera lectura con hidrómetro. 9. Medir y anotar la temperatura. 10. Dejar reposar dos horas y tomar la segunda lectura. 11. Medir y tomar la temperatura. 12. Hacer los cálculos y ver la textura en el triangulo de las clases textuales del suelo. Formulas: % de limos + % de arcillas = (primera lectura)(100)/ gr de suelos % de arena = 100 – (% de limos + % de arcillas) % de arcilla = (segunda lectura) (100)/ gr de suelo 53 % de limo = (% de arcillas) – (% de limos + % de arcillas) Densidad aparente (método de la probeta) MATERIAL: Balanza granataria. Probeta de 10 mL. Franela. DESARROLLO: 1. Pesar una probeta de 10 mL vacía. 2. Agregar suelo hasta los 10 mL y golpear ligeramente (diez veces) sobre la franela. 3. Agregar el suelo que falte hasta los 10 mL. 4. Pesar la probeta con el suelo. 5. Restar el peso de la probeta y hacer los cálculos. Formula: DA = peso del suelo 1 volumen = gr / mL pH (método del Potenciómetro) La determinación del pH de un suelo se puede llevar a cabo por dos métodos corrientes; a) Electrométricamente por medio del potenciómetro o medidor de pH. b) Colorimétricamente, haciendo uso de tinturas que cambian de color de acuerdo con el pH del medio. Modo Electrométrico. En este método la concentración de iones H+ de la suspensión del suelo es balanceada contra un electrodo de vidrio que es sensible al ión H+ el potencial eléctrico que se desarrollo en el sistema es directamente proporcional al pH de la muestra que se está analizando. El valor del pH se lee directamente en una escala del potenciómetro. 54 MATERIAL: REACTIVOS: Balanza granataria. Solución Buffer. Potenciómetro. Agua destilada. Agitador mecánico Frascos de cristal Piceta DESARROLLO: 1. Pesar 10 gr de suelo. 2. Colocarlos en un frasco de cristal de 50 mL de capacidad. 3. Agregar 20 mL de agua destilada. 4. Agitar en periodos de 1 minutos y reposar 5 durante 30 minutos. 5. Calibrar el potenciómetro con solución buffer pH 7 y 4. 6. Leer el pH de las muestras. Materia Orgánica (método de Walkley-Black) Hay varios métodos para la determinación del contenido de materia orgánica en los suelos. Los principales son: a) Oxidación del carbono orgánico con dicromato de potasio y calor de dilución del ácido sulfúrico (Walkley-Black). b) Oxidación del carbono orgánico con dicromato de potasio y calor externo aplicado. c) Oxidación del carbono orgánico a Bióxido de carbono y medición de la cantidad de este gas. d) Pérdida de peso por ignición a 700°C. Método de Walkley-Black. Consiste en la oxidación de la materia orgánica por medio del ión dicromato Cr2O7 con la ayuda del calor producido por la dilución del ácido sulfúrico concentrado seguida de la titulación del ión dicromato con sulfato ferroso. El análisis consta de dos fases básicas: 55 a) Tratamiento de la muestra del suelo con un exceso de K2 Cr2 O7 y 20 mL de H2SO4 (para producir calor) con lo que se oxida la materia orgánica por acción del ión dicromato (que es reducido por la materia orgánica). b) 3C + 2K2 Cr2 O7 + 8 H2SO4 → 3 CO2 + 2 Cr2 (SO4)3 + 2 K2SO4 + 8H20 En esta reacción los contenidos de los frascos alcanzan temperaturas de aproximadamente 80°C, ocasionado por el desprendimiento del calor de dilución del ácido sulfúrico al mezclarse con la solución de K2 Cr2 O7 (la oxidación del carbono orgánico ocurre aproximadamente en 30 minutos). c) Titulación del Cr2O7 que no fue reducido por el carbono orgánico usando FeSO4 valorado para encontrar por diferencia la cantidad de Cr2O7 reducido por carbono orgánico. 6 Fe++ Cr2O7 = 14H+ → 6Fe+++ + 2Cr+++ + 7 H2O La titulación solo se lleva a cabo entre el excedente del Cr207 y el FeSO4 en medio ácido. DESARROLLO: 1. Pesar 0.5 gr de suelo. 2. Colocar en un matraz erlenmeyer de 500 mL. 3. Agregar con dispensor 10 mL de dicromato de potasio 1N. 4. Agregar lentamente resbalando por las paredes del matraz 20 mL de ácido sulfúrico concentrado. 5. Dejar reposar 30 minutos. 6. Agregar 200 mL de agua destilada. MATERIAL: REACTIVOS: Matraces elenmeyer de 500 mL Dicromato de potasio 1N. Balanza analítica Ácido sulfúrico concentrado. Bureta Ácido fosfórico Probetas Sulfato ferroso 0.5 N. Indicador defenilamina 56 7. Agregar 5 mL de ácido fosfórico concentrado. 8. Adicionar 20 gotas de difenilamina. 9. Titular con sulfato ferroso 1 M. NOTA: Hacer dos blancos para verificar la normalidad del FeSO4 (seguir los pasos del 3 al 8). Nitrógeno total. (Método micro-Kjeldahl) El método micro-Kjeldahl, se realiza igual que el macro-Kjeldahl, únicamente que la cantidad de los reactivos se reduce. El principio en el cual se basa este análisis es el de oxidar la materia orgánica en la cual está contenido el nitrógeno, por medio de ácido sulfúrico hirviente; de tal manera que el nitrógeno orgánico es convertido a (NH4)2SO4 en presencia de un agente catalítico. La adición de una base crea un medio alcalino que permite la liberación del NH4 + como NH3 - durante la destilación. El NH3 es entonces atrapado en H3BO3 y se titula con H2SO4 valorado. MATERIAL: REACTIVOS: Micro-Kjeldahl Balanza analítica Mezcla de H2SO4con ácido salicílico Bureta Ácido bórico al 4% Matraces erlenmeyer (125 mL) Mezcla digestora Matraces Kjeldahl Hidróxido de sodio 10 N Ácido sulfúrico 0.055 N Tiosulfato de sodio Indicador: verde bromocresol- rojo de metilo. DESARROLLO: 1. Pesar 0.1 gr de suelo y transferirlo a un tubo micro-Kjeldahl. 2. Agregar 1.1 gr de mezcla digestora. 3. Agregar 4 mL de ácido sulfúrico concentrado. 57 4. Dejar en reposo durante la noche o varias horas. 5. Digerir a 350°C durante 150 minutos. 6. Transferir el contenido a la cámara de destilación del aparato. Colocar en el tubo de salida del aparato de destilación un matraz Erlenmeyer de 125 mL conteniendo 10 mL de H3BO3 4% mas indicadores 7. Adicionar cuidadosamente
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