Extraccion y Caracterizacion de Inulina

EXTRACCIóN, CRISTALIzACIóN CRISTALIzACIóN Y CARACTERIzACIóN DE INULINA A PARTIR DE YACóN (Smallanthus sonchifolius (Poepp. & Endl.) PARA SU UTILIzACIóN EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA Y FARMACÉUTICA EXTRACTION, CRYSTALIzATION AND CHARACTERIzATION OF INULIN FROM YACON (Smallanthus sonchifolius (Poepp. & Endl.) FOR TO BE USED IN FOOD AND FARMACEUTIC INDUSTRY INDUSTRY oscar arango bedoya1, ginna paola cuarán2, juan camilo fajardo3

PALABRAS PAL ABRAS CLAVE:

RESUMEN

i, ó, xró, Sma llanthus sonchifolius, frár.

  La tendencia hacia la adopción de una alimentación sana y balanceada que incluya elementos naturales y benéficos es creciente. Se plantea el   aprovechamiento  aprovecham iento del yacón (Smallanthus sonchifolius (Poepp. & Endl.)),  planta silvestre de la región andina de Nariño, por su alto contenido de  inulina, fructooligosacárido utilizado en la industria alimentaria y farmacéutica para la elaboración de edulcorantes para diabéticos y como fibra en alimentos refinados. Este estudio reporta la optimización del proceso de extracción sólido-líquido, con agua caliente, de inulina a partir de raíces de yacón. La cuantificación de inulina presente en el extracto se hizo  a través de refractometría. Varias combinaciones de tiempo, temperatura  y relación solvente-materia prima fueron analizadas empleando un diseño experimental compuesto 23 más puntos estrella. Se alcanzó un rendimiento óptimo de 20.7% de inulina bajo unas condiciones de extracción de 23  min a 82.2 °C y relación solvente-materia prima de 4.5 l/500 g. La técnica  para la separación de los cristales a partir de la solución rica en inulina tuvo un rendimiento del 17.3% con relación al peso en fresco del material  experimental.l. Los cristales fueron caracterizados bajo propiedades físicas, experimenta químicas y organolépticas.

KEYWORDS: i, ó, xr, Smallanthus sonchifolius, frhr.

____________ Rb r ó: ó: abr 7  2008. arb r bó: J 10  2008 1 2 3

i. arr. Ms. ir amb. d m m F  ir arr. gr  ió ió:: t emr  arr – tea. ur  nrñ. p – cmb e r X mr. prrm ir arr. F  ir arr. gr  ió ió:: t emr  arr – tea. ur  nrñ. p – cmb. e r X mr. prrm ir arr. F  ir arr. gr  ió ió:: t emr  arr – tea. ur  nrñ. p – cmb.

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F  c arr v 6 n. 2 dmbr 2008

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ABSTRACT The tendency toward a healt and balanced feeding, wich include natural and beneficent elements is growing. Was  stablished the use of yacon (Smallanthus sonchifolius (Poepp. & Endl.)), an uncultivated plant of the andina región  in Nariño, wich for his high level of inulin, fructoligosaccharide use in the food and farmaceutic industry for the edulcorant manufacture for diabetics and as fiber in refined food. This estudy report the optimization of the solid liquid extraction process, with hot water, of inulin provided by yacon root. The quantification of inulin in the extract   is made through refractometry. Several combinations of time, temperature and solvent-raw material relationship were used in the experimental design using a 2 3 central compaind design plus star points. Using the response  surface methodology is determined that it will be able to gain an excellent output of 20.7% of inulin under extraction conditions of 23 min to 82.2 °C and solvent-raw material relationship of 4.5 l/500 g. The technical for crystal   separation starting a solution rich on inulin obtained an output of 17.3% in relation to fresh weight of experimental   material. The crystals were characterized under physical, chemical and organoleptic properties.

INTRODUCCIóN e ó (Smallanthus sonchifolius (p. & e.))   rz ó   ró ,    bz, r   fm Compositae [1]. e    lmér m  prú,    ó    frm x, mr q  cmb  r  r  xó   r  ró hór, b   m q  m   br  r m, m  ó [2]. a fr   bér q m  r  frm  mó,  ó  m  frm  frár (Fos) [1], r  z  m m rbó, m   rm   fr   ó,  mr    rr  fó  r mr [3]. e r Fos r   ó   , rá    rj  h  20% [4]. c  Fos r  mr rm   x  ó (2−>1) fructosil-fructosa ( ), rb  mbr ér  . e    rb  q     b m  r qr rbhr,  q   z  m  q   bj r ór   f r m fbr é [3].

l rró r  m  rf  z má, mbré  fbr mr r,  q b  m m  r  m  r  r (ár    r)  mbó (b m  2) [5],  q q  xr rm r    mr fbr b  f m   [6]. l  fr bf r   hm   rr    mr, rb  r  ró f   rmr  mr mm r  r   mr  m f  r   r r  ró ó,  r   mrfr   rr  rñm, mjr  b   rb   mr  rr     ró    ó  r   rr  rr  ár   [7]. s h br mbé  m   bró  ,   m, m   xró  zfr  mó   rm [8]. l é z r  m    rr  mr  m  frm r    rró  bzó    [3] [4]. pr   rrm x,  ró    f  mzó   é  xró    ó,  rzó  rrzó   r b.

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MATERIALES Y MÉTODOS Material experimental. s zr bér  ó, qr   Rr nr “R a” r e crrz, m  e, nrñ    ó  pj     l, r  cx, er. l bér  hr   10 m   mbr   r  rr  48 hr    xrm  xró. Variables del proceso. l rb xrm  fr  mrr  xró,   m  xró   ró /mr rm,  rbj   , máxm  mm, b     l [9]. (tb1)

l rb r  ñ f  rm     xr, f z  é  rfrmr q r , rá  óm r  rmó  Fos   ó [1]. Diseño experimental. a ré  q  srh  ró 5.0  zó  ñ m r 23 má  r   r r  mzó  r  xró  ré   m  rf  r. d  mr  ñ xrm ó  18 xrm q  rzr r r r mr   fb   rb r. Procedimiento. 500   r rm , f, ,   r  r   r  m    b,   rb  r  xrm. e r  bó   q  ó frm r  mr  1 Hp  Bd 6222,    r br  r xb rf. 304 r m  rr   r  90 rm  mrr ,  r  xTabla 1. vrb  r  xró

Variables Independientes

tmrr  xró tm  xró Ró   /Mr rm

Unidades

Codificacin de niveles Máx Mín

°c

65

85

m

15

25

/500

3

7

rm, z m f  r  f   bq mr HaceB rf. eM-1. e r  mrr  hz  ré   rmr  J  r   mr lutRon rf. tM-903   rfrómr  aBBe mr BauscH & loMB ró r rrr   rfrmér    xr. Identificacin cualitativa y medicin cuantitativa de inulina en el extracto. e xr rm fr    25°c  mó   fó    r  mé  rmrf   f ú rr l [9]   :    m  b, r,   á é (7:5:4:2),  ó rr  , fm, á ffór   (1:1:5:50), fm    ó  85 °c r 10 m.

pr  fó  zó      b  m. cm mr ró  zó  ó   r  á  . pr  fó   ré   é  rfrmr,  rzó  r  bró z  r  á  ,    mr  rj   r   fr  xr b  mr  r  xrm rz. Separacin de la inulina. omz  r  xró,    ró  m    xr    ró    20 .H bj  mrr  70 °c +/- 3 °c, h zr   ró  80%   m   b  ró rxm  22 °Bx.

l ó b f rb frmm br  má   b   f   r ó  r frz mr dies tHeRMolaB   mrr   90 °c +/- 2 °c r rxmm 4 hr. l   m  ám    rró     f mr. Caracteriacin de los cristales obtenidos. l r  rrzr r    r fqm  ré m, mrf  mñ h   mr niKon  aXiostaR plus rm, 

F  c arr v 6 n. 2 dmbr 2008

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r,   fó  b ré  rb  brr  r, r, xr  br   ré    ó. RESULTADOS Y DISCUSIóN Optimiacin del proceso de extraccin. l b anova mró q  f  m,   q  f   r aB (tmrr-m), BB (cr  m)  Bc (tm-ró)  fr  f   mrr   ró,   f br  rm   pr  rr  0.05. dh mrm  rr   mñ  r z   xró.

e mñ r  r m qñ  rbjó hmé r  f xrm f   ró  m  ré   mrz ó r  r rf     . pr  r  f  R-qr   b j  q  m ñ x  91.5154%   rb   rm   m rb  r,  frmó  r r  p-r   rb k f f q rr  0.6685, r rr  0.05,  q  ñ xrm  rqr j  q rm rr q  m   r rbr   br     fz  95%.

l rf  r q  r  ó, mr q  mbó óm   rb  r mxmzr  rm,  r r   ró m r   mm  máxm   fr. s br q  mjr rm  b   rbjr  mrr r 81  85 °c r   m mr r  21  25 m   ró -mr rm m  5. l R óm r xró (tb 2) rrbr  ró q rm rzr  srf  r b (gráf 2). e m mmá q rb  xró    mr    ó:  Rendimiento = -132,318 + 2,9827*A + 0,584369*B + 10,4182*C - 0,0165046*A 2 - 0,00433333*A*B 0,0370833*A*C - 0,00709239*B 2 + 0,0216667*B*C - 0,866337*C 2 Gráfico 2. srf  r r rm  

e drm  pr (gráf 1) mr  r  f   rb br  rm   r    xró. Gráfico 1. drm  pr r     fr  xró br  rm     ó

CC Tempetu aa C:relción aC B:Tiempo BB BC aB

+ -

0

3

6

9

12

Stnddized effect

15

Tabla 2. R óm r xró

omz R ----------------g: mxmz Rm omm  = 20,703 Fr lw Hh omm ---------------------------------------------------------tmrr 58,182 91,818 82,241 tm 11,591 28,409 23,010 Ró 1,6364 8,364 4,540

F  c arr v 6 n. 2 dmbr 2008

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Identificacin cualitativa y cuantitativa de inulina en el extracto. Figura 1. p   rmrf   f r fó     ó

niKon,  r q   b   mrf  rr r mj   m úb   rr  rzr  r frm r [10]. cm   brr   frf (Fr 2),  r   b r r m “frr ” m  Frk et al ,    [11]. e r  mñ   r r     mr aXiostaR plus q    mrómr rr,  r r 2  8.5µm.

Mr ró – exr cm  mr    (Fr 1),  r     ó    q  mr   ó xr ( rh)   mm zm q  mr   mr ró ( zqr). e rm óm q  b r  é rfrmér f  20.7%,  r rxmm 103.5    br /500   ó, ú  b  r óm r  xró (tb 2). Separacin de la inulina. l é    xr rmó br    rr r    mr   fz,  r b rr  r mr-r q   rbr        rfó  xr.

el    é  mr z r  rrzó   r     mrf  mñ, ró   q rmó brr  mr r  mrf rr      mr ró rm  fr   frr   r  fr frm r   mr  r b r    xr. l   frr f f rm bj  mró     r br, b rm   mr r q  rm frr  r  mr     rr   r   r  mé má  rzó. Fr  r r  mr ,  q rmr rr  mñ rxm   frr,  h  m r. tr fr  rb  brr rr,  b q   r   Figura 2. v mró   r  

e rm b r fr    xr f  17.3%,  r rxmm 86.5 /500   ó,  fr  rm fr   r rfrmér  r r   ér q  rr r  rbj xrm  q  h má f r rr   r    brr. Caracteriacin de los cristales obtenidos. d r   má   ré  mr

cr   ró 40X

cr b r  40X 

F  c arr v 6 n. 2 dmbr 2008

r   b   hm  1% rr  1097,2 k/m3. e   fó   r b r    mó   r  150 - 160 °c,  r  q  r    mrz,   r  mó    fó     q h fó  r   r  mrr. l b q  b r  r     mrr  21 °c f  60 /,  mbr  r   r f m rr,   rr    rfr r  r  b   . Fm,    ó  r  5 f b: m, rr, b, m b  x,  m  rm   rb  r, br  xr  fó “rr” b rm    br:  r mr-r   r, hr   r   r r  ó     r rm. n b  rb r b  mjr ró r r    r   r   r.

CONCLUSIONES e máxm rm   br   xr (20.7 %)  b m  mr    xró  82.2 °c r 23 m   ró  - mr rm  4.5  r   500 . d  r rb z r  é  xró    ó,  má r fr  rb ró  – mr rm   mrr. e    r   r  ó, rf   mr rm m  r rmr r  zó   r mr  frmé.

RECOMENDACIONES sr  rr   r  f q r r  rb rmó r    

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ó br  rm       b.

AGRADECIMIENTOS a  vrrr  i, pr  R ir – vipRi   ur  nrñ, r  fó   r.

REFERENCIAS [1] ManRiQue, iá; pÁRRaga, am  HeRMann, Mh. Jrb  ó: pr  prm. e: cró     br  r  bér : u é  ó r  rr (19932003). n. 8a. lm, prú. 2005., . 1-31 [2] gaRcía, R. e fqm  r  Smallanthus sonchifolius (. & .) H. Rb. drbó ráf  ó    r  érm mb. [ ].

[3] cHacÓn, ajr. pr rr    frár (Fos). e: arm Mmr. v. 17, n. 2 (2006); . 265-280. [4] silveR, Brr swr. Fr   , r r  rró   mm  r m q  h fr  . e: of ñ    mr. n.es 2 198 946 t3 (2004); . 1-14. [5] aRango, abr.  . Mr r ár  r   cmb r 1980  1998. e: R F M u n cm. v. 52, n. 1 (2004); . 19-37. [6] seneci, ar. 2003. cmó r b coB . e: of ñ    mr. n. es 2 195 319 t3 (2003). [7] BRetÓn, lm. Mbm ó   fbr. e: R nró Hr. só  nró c  dé. ur  nrr. eñ. n. Xviii (2002); . 11 – 16. [8] Wang, X.  . eff f h  r frm f fr   b br rw   h hm r . e: Jr f  Br. v. 75, n. 4 (1993); . 373-380

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[9] lingyun, W.  . s  h xr   h  f  frm Jrm rhk br. e: Jr f F er. v. 79, (2007); . 1087 - 1093. [10] RaMdoHR, p.  BRuHns, W. crrf. Q ó. er Rb s.a. Méx. 1965. 41 . [11] FRancK, a  . i. [ ].