- EL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
Debido a los interesantes propiedades dela steviaproducidos en el alto Huallaga, el esteviósido es el extracto de estevia y se obtiene mediante la extracción de hojas de Stevia rebaudiana con agua caliente seguido de purificación del extracto soluble en agua.El extracto (también llamado esteviósido) es una molécula que proviene de la planta Stevia Rebaudiana y consta de varios componentes (esteviósido, rebaudiósido, dulcósido, otros glicósidos, agua y otros componentes). Que son componentes muy requeridos en la industria de alimentos ya que tienen propiedades antioxidantes que puede ser utilizada en la elaboración de los edulcorantes. La selección adecuada del envase y la técnica del envasado permitieran la buena conservación de este producto.
Problema:La Stevia es una planta sub-leñosa y hojas de gran tamaño, usadas en alimentación animal y humana.Sus hojas contienen esteviosido, una sustancia que es mucho más dulce que el azúcar de caña, en forma de hoja molida es entre 25 y 35 veces más dulce, extrayendo el esteviosido a las hojas puede llegar a ser hasta 300 veces más dulce que el azúcar común. Las hojas de la stevia al no contener azúcar (sacarosa), casi no contienen calorías. Además contiene vitaminas y minerales: Aluminio, calcio, zinc, cobalto, cromo, fósforo, hierro, magnesio, manganeso, potasio, selenio, silicio, sodio, ácido ascórbico, tiamina, esteviósidos, rebaudiósidos, steviol y proteínas.
El steviosido tiene propiedades beneficiosas sobre la salud del hombre por el contenido de agentes antioxidantes y su aplicación en alimentos es inocua.
Es una planta originaria del Paraguay, sin embargo es perfectamente adaptable a las regiones tropicales y subtropicales del Perú, que presentan condiciones ideales en altitud, (produce muy bien desde el nivel del mar hasta los 1,500 metros de altura) clima, suelo y situación geográfica para el cultivo de esta planta, hemos experimentado inclusive en las zonas de costa del Perú como en el caso de Ica, Cañete, Casma, Trujillo y Piura con muy buenos resultados.
El principal producto de esta planta es la hoja de estevia, cuya siembra y cosecha será preferentemente orgánico y sin ningún empleo de agrotóxicos lo que dará un mayor valor agregado al producto. Como cultivo orgánico alcanza hasta US $ 3.50 dólares por Kg. de hoja seca. El principio activo de la estevia es el esteviósido y el rebaudiósido, que son los glicósidos responsables del sabor dulce de la planta. Estos principios aislados son hasta 300 veces más dulces que la sacarosa
El principal producto de esta planta es la hoja de estevia, cuya siembra y cosecha será preferentemente orgánico y sin ningún empleo de agrotóxicos lo que dará un mayor valor agregado al producto. Como cultivo orgánico alcanza hasta US $ 3.50 dólares por Kg. de hoja seca. El principio activo de la estevia es el esteviósido y el rebaudiósido, que son los glicósidos responsables del sabor dulce de la planta. Estos principios aislados son hasta 300 veces más dulces que la sacarosa
Varias empresas extranjeras y peruanas alistan sus planes de inversión en esta planta. La apuesta podría alcanzar US$ 10,3 millones.
1.1.3 Trascendencia
Nuestra investigación es trascendente ya que en nuestro país hay poca inversión en la elaboración de productos innovadores y nuestros recursos naturales no son aprovechadosLa Estevia, es por lo tanto, un cultivo innovador y muy rentable, presentando condiciones promisorias del mercado tanto nacional como internacional. El consumo ya sea como hierba o como productos industrializados, derivados de esta especie vegetal, se presenta muy interesante, pues está destinada a sustituir el uso de edulcorantes sintéticos como el Aspartame, Sacarinas, Ciclamatos, etc., productos que cada vez son más cuestionados por presentar efectos tóxicos e incluso alguno de ellos cancerígenos a los usuarios que son, en su mayor parte, diabéticos, obesos o simplemente personas dispuestas a mantener o bajar de peso. Asimismo se estima que en un futuro está planta está destinada a reemplazar al azúcar de sacarosa o azúcar de caña por los efectos perjudiciales que tiene a la salud humana.
La obtención de glucósidos a partir de las hojas secas de la stevia por el método de extracción con solvente orgánico es factible ya que en la costa Nor del país hay una producción de plantas de stevia, también disponemos de una información adecuada sobre el procedimiento del método, fuentes bibliográficas, asesoramiento por parte de docentes especializados en el tema y la facilidad de usar los laboratorios de alimentos y el L.O.P.U y los instrumentos de la Facultad de Ingeniería Química en la universidad nacional del Callao
Se obtuvo el extracto crudo, destanificado y depurado provocando así la purificación del producto. Además se realizó la separación de diferentes compuestoscomo las grasas y los taninos de esta manera se pudieron conocer la influencia que tienenestos compuestos sobre el potencial edulcorante que esta planta posee. Para poder encontrar la solución extractora adecuada para la producción deledulcorante natural se probó como soluciones extractoras al agua y etanol (96%) porsu diferencia en polaridad lo que ayudó a brindar una capacidad de arrastre dediferentes tipos de compuestos.En cuanto a la eliminación del sabor amargo se obtuvo que el mejor tratamientofue el que se filtró con 4 gr. de carbón activado, por lo que esta es la cantidad idealpara la eliminación del sabor amargo de la stevia.
La stevia no sólo puede reemplazar el exceso de azúcar de caña. También es útil como abono en el agro y como suplemento vitamínico para el ganado.
4. MARCO CONCEPTUAL.
4.1Definiciones:
4.1.1. Purificación:
Eliminación de las impurezas o imperfecciones de una cosa, Proceso por el cual se eliminan las impurezas de una sustancia. (10)
4.1.2. Liofilización:
Es un proceso en el que se congela el producto y posteriormente se introduce en una cámara de vacío para realizar la separación del agua por sublimación. De esta manera se elimina el agua desde el estado sólido al gaseoso del ambiente sin pasar por el estado líquido. Para acelerar el proceso se utilizan ciclos de congelación-sublimación con los que se consigue eliminar prácticamente la totalidad del agua libre contenida en el producto original. (4)
4.1.3. glucósidos:
La molécula de los glucósidos posee una parte azucarada, formada por uno más monosacáridos, unida por un enlace de tipo éster a una parte no azucarada (el aglucón), de diversa naturaleza y del cual dependen las propiedades tóxicas de algunos glucósidos.(5)
4.1.3.1. Cromatografía en capa fina:
La cromatografía en capa fina (CCF), TLC (Thin layer chromatography) es una técnica cromatografía. La fase estacionaria es una capa uniforme de un absorbente mantenido sobre una placa, la cual puede ser de vidrio, aluminio u otro soporte. (6)
4.1.4. esteviósido:
El esteviósido es uno de los azúcares obtenidos naturalmente de Stevia rebaudiana. Se trata de un glúcido di terpeno de masa molecular 804,80. Es una molécula muy compleja que contiene 38 carbonos, 60 hidrógenos y 18 oxígenos. Es levógiro (31,8 en forma anhidra), su punto de fusión es de 238 ºC, su nombre completo es 13-O-beta-soforosil-19-O-beta-glucosil-steviol. (3)
4.1.5. grados Brix:
Los grados Brix (símbolo °Bx) sirven para determinar el cociente total de sacarosa disuelta en un líquido. Una solución de 25 °Bx contiene 25 g de azúcar (sacarosa) por 100 g de líquido. Dicho de otro modo, en 100 g de solución hay 25 g de sacarosa y 75 g de agua. Los grados Brix se cuantifican con un sacarímetro -que mide la densidad (o gravedad específica) de líquidos- o, más fácilmente, con un refractómetro. (5)
4.1.6. cristalización:
La cristalización es un proceso por el cual a partir de un gas, un líquido o una disolución los iones, átomos o moléculas establecen enlaces hasta formar una red cristalina, la unidad básica de un cristal. La cristalización se emplea con bastante frecuencia en Química para purificar una sustancia sólida(1)
4.1.7. intercambio iónico:
El intercambio iónico es un intercambio de iones entre dos electrolitos o entre una disolución de electrolitos y un complejo. En la mayoría de los casos se utiliza el término para referirse a procesos de purificación, separación, y descontaminación de disoluciones que contienen dichos iones, empleando para ello sólidos poliméricos o minerales dentro de dispositivos llamados intercambiadores de iones.(7)
4.1.8. Filtración
Se denomina filtración al proceso de separación de sólidos en suspensión en un líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el pasaje del líquido.
Las aplicaciones de los procesos de filtración son muy extensas, encontrándose en muchos ámbitos de la actividad humana, tanto en la vida doméstica como de la industria general, donde son particularmente importantes aquellos procesos industriales que requieren de las técnicas químicas. (8)
4.1.9. Taninos:
Los taninos son sustancias poli fenólicas presentes en gran número de plantas producto del metabolismo secundario. Su carácter hidrosoluble permite que sea de fácil extracción y de utilidad en diversos usos en la industria química y farmacéutica (9)
1.1.1. Precipitación:
Acción y efecto de precipitar o precipitarse, Proceso mediante el cual se separa un sólido de una masa líquida y se sedimenta en el fondo del recipiente que la contiene. (11)
1.1.1. Adsorción:
La adsorción es un proceso por el cual átomos, iones o moléculas son atrapados o retenidos en la superficie de un material, en contraposición a la absorción, que es un fenómeno de volumen, es decir es un proceso en el cual un contaminante soluble (adsorbato) es eliminado del agua por contacto con una superficie sólida (adsorbente). El proceso inverso a la adsorción se conoce como desorción (12)
1.1.1. Secado:
El secado es un método de conservación de alimentos consistente en extraer el agua de estos, lo que inhibe la proliferación de microorganismos y dificulta la putrefacción. El secado de alimentos mediante el sol y el viento para evitar su deterioro ha sido practicado desde antiguo. El agua suele eliminarse por evaporación (secado al aire, al sol, ahumado al viento) pero, en el caso de la liofilización, los alimentos se congelan en primer lugar y luego se elimina el agua por sublimación. (13)
Referencias bibliográficas
1. http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/parte_07_1.html
2. http://es.thefreedictionary.com/precipitaci%C3%B3n
3. http://es.scribd.com/doc/37702567/ESTEVIOSIDOS
4. http://es.wikipedia.org/wiki/Liofilizaci%C3%B3n
5. http://www.abastoempresarial.com/brix.
6. http://www.slideshare.net/yerga/cromatografia-de-capa-fina
7. http://es.wikipedia.org/wiki/Intercambio_i%C3%B3nico
8. http://es.wikipedia.org/wiki/Filtraci%C3%B3n
9. http://www.plantas-medicinal-farmacognosia.com/temas/taninos
10. http://es.thefreedictionary.com/purificaci%C3%B3n
11. http://es.thefreedictionary.com/precipitaci%C3%B3n
12. http://www.lenntech.es/adsorcion.htm
13. http://es.wikipedia.org/wiki/Secado
Extracción sólido-líquido (Lixiviación)
En la extracción de los glicósidos se desarrolló un diseño de experimentos factorial: solvente extractor (agua-etanol) a 3 concentraciones de etanol (0%, 35% y 70%), relación hojas/solvente (1/6.25 y 1/8 kg/L) y pH (3, 7, 11)
Precipitación con sales/pH
El extracto de Stevia se mezcló con sales de calcio en diferentes proporciones, durante 15 minutos o se varió el pH del extracto entre 2 y 11 para retirar impurezas; se centrifugó a 14000 rpm. por 5 min. y al sobrenadante se le realizó DNS para cuantificar azúcares reductores.
Filtración con membranas (UF)
Se empleó un equipo MILLIPORE con cartuchos de ultrafiltración de 10.000 Da y 3.000 Da, con un flujo de 8 mL/min.
Adsorción
Se realizó la cinética de adsorción, a una agitación de 100 rpm. y temperatura ambiente, con el adsorbente seleccionado y la mejor relación extracto/adsorbente.
Cristalización
Se saturó la muestra a presión reducida, a una temperatura de 50°C.
Cuantificación de endulzantes
Se realizó el método del ácido 3,5 - dinitrosalicílico para cuantificación indirecta de azúcares reductores (Método de DNS).15
Espectroscopia de Infrarrojo
Las muestras se analizaron en un equipo Perkin Elmer y se compararon con los resultados de los estándares de esteviósido y rebaudiosido A.
Cromatografía de capa fina (TLC)
Se empleó el sistema de solventes Isopropanol: Agua: Acetato de Etilo, revelando con ácido sulfúrico.
Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC)
Se realizó en una columna C18 y CN de 2.1X50 mm cada una y un tamaño de partícula de 5 μm; a una temperatura de 35°C y un flujo de 0.1 ml/min, con un detector UV a 210 nm.
FUENTE: Revista CENIC Ciencias Biológicas, Vol. 36, No. Especial, 2005
4.2. ANTECEDENTES
4.2.1. Antecedentes Históricos
En el año l887 fue descubierta por el sabio Anthony Bertoni.
En l900 el químico paraguayo Dr. Ovidio Rabaudi, publica en la revista de química y farmacia de Buenos Aires -Argentina, el primer análisisquímico del principio dulce extraído de este vegetal.
En l900 el químico paraguayo Dr. Ovidio Rabaudi, publica en la revista de química y farmacia de Buenos Aires -Argentina, el primer análisisquímico del principio dulce extraído de este vegetal.
En 1887 los indígenas y yerba teros de la zona del Monday (Paraguay) hacen referencia sobre la planta al Dr. Moisés Bertoni.
En 1900 el químico paraguayo Dr. Ovidio Rebaudi publica en la Revista de Química y Farmacia de Buenos Aires, el primer análisis químico del principio dulce extraído de este vegetal.
En 1921 el esteviósido se registra como una sustancia 300 veces más dulce que el azúcar ante la Unión Química Internacional.
4.2.2.1. “ORIGEN Y ZONA DE CULTIVO DE LA STEVIA.”
Es una planta originaria del Paraguay, sin embargo es perfectamente adaptable a las regiones tropicales y subtropicales del Perú, que presentan condiciones ideales en altitud, (produce muy bien desde el nivel del mar hasta los 1,500 metros de altura) clima, suelo y situación geográfica para el cultivo de esta planta, hemos experimentado inclusive en las zonas de costa del Perú como en el caso de Ica, Cañete, Casma, Trujillo y Piura con muy buenos resultados.
La producción mundial de Stevia está en alrededor de unas 30.000 (treinta mil ha) de las cuales 25 mil se hallan en china continental. El Paraguay ocupa el segundo lugar con unas 800 has. Otros países productores son, Corea, Canadá, Malasia, Vietnam, Brasil, Colombia, Ecuador, Argentina, Filipinas, Singapur, Tailandia, España y otros en menor escala.
Fuente:ZUBIATE, F. Manual del Cultivo de la Stevia (Yerba Dulce). 2007. Disponible desde Internet en: http://www.engormix.com/s_articles_view.asp?art=1337 (con acceso el 10/06/2011) (ANEXO 1)
4.2.2.2. “EL GÉNERO PROSOPIS “STEVIA” EN AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE. DISTRIBUCIÓN, BIOECOLOGÍA, USOS Y MANEJO.”
El hábitat natural de esta planta son las regiones semiáridas, pero perfectamente adaptable a regiones tropicales y subtropicales
Produce muy bien desde el nivel del mar hasta los 1,500 metros de altura, incluyendo zonas costeras. Requiere de 1,400 a 1,800 mm de lluvia por año. La planta no soporta sequías muy prolongadas. Para su crecimiento soporta temperaturas de 13°C, estando la óptima en el rango de 18°C a 34°C. Resiste y prospera hasta los 43°C, pero acompañada de precipitaciones frecuentes. Valores por debajo de 13°C, inhiben el crecimiento hasta 5°C, y por debajo de este valor, la planta muere
Las hojas secas de stevia contienen aproximadamente 42% de sustancias hidrosolubles siendo el principio activo más importante, el esteviósido. Además, contienen proteínas, fibra, hierro, fósforo, calcio, potasio, zinc, rutina, vitamina A y C. se usan como agente estabilizador, espesante o aditivo en la industria alimenticia, farmacéutica, textil, papelera, etc.
Fuente: ZUBIATE, F. Manual del Cultivo de la Stevia (Yerba Dulce). 2007. Disponible desde Internet en: http://www.engormix.com/s_articles_view.asp?art=1337 (con acceso el 10/06/2011) (ANEXO2)
4.2.3 ANTECEDENTES METODOLOGICOS
4.2.3.1. “DETERMINACION CUANTITATIVA DEL CONTENIDO DE ESTEVIOSIDOS”
Mediante esta metodología se pretende conocer los compuestos presentes en
Las hojas de la Stevia y de esta manera elaborar un protocolo de producción eficiente de un edulcorante natural proveniente de esta planta. Por este motivo el primer paso que se realizó fue la purificación del extracto Con este protocolo se pudo separar diferentes compuestos como los taninos y las grasas determinando la influencia de estos sobre el potencial edulcorante de esta planta.
Luego de realizado estos análisis, se procedió a encontrar la solución extractora
Adecuada para la producción de este edulcorante. Se probó con agua y etanol de 96% como soluciones extractoras, las cuales al poseer diferentes polaridades, extraen diferentes compuestos como ácidos carboxílicos, aminas, ésteres, aldehídos, cetonas y aromáticos. De esta manera se obtuvo dos soluciones con capacidades edulcorantes y concentraciones desiguales. Otro aspecto importante a tratar en nuestra investigación, es eliminar el sabor amargo que posee esta solución al principio de su degustación, problema que ha ocasionado baja aceptación de este producto en el mercado. Para lograr este objetivo se realizaron pruebas en las cuales se pasó el extracto de Stevia por filtros de carbón activado. Además de este filtrado, se adicionó pequeñas cantidades de acido cítrico, el cual es utilizado en bebidas y productos alimenticios como controlador de sabores mediante la regulación del pH. Para verificar el resultado de estas pruebas se realizaron análisis sensoriales del producto.
En este paso, se realiza un intercambio con resinas iónicas más carbón activado con el fin de encapsular la clorofila arrastrada por el solvente teniendo en cuenta condiciones de pH, temperatura y presión
Mediante membranas especializadas se extrae de la mezcla, residuos vegetales así como el material utilizado en la fase anterior. En este proceso se obtiene un líquido totalmente cristalino
Mediante membranas especializadas se extrae de la mezcla, residuos vegetales así como el material utilizado en la fase anterior. En este proceso se obtiene un líquido totalmente cristalino
Se realiza en un área con condiciones asépticas en un Ribbor Blender que garantiza la homogeneidad de la mezcla antes de empaque
Fuente: UNIVERSIDAD EARTH
OBTENCIÓN DE UN EDULCORANTE NATURAL PROVENIENTE DE LA STEVIA
(STEVIA REBAUDIANA BERTONI)
Por: JUAN ENRIQUE RODRÍGUEZ MALO
MIGUEL ÁNGEL SÁENZ DE VITERI CAMACHO (Anexo 3)
4.2.3.2. LOCALIZACION Y UBICACIÓN
Localización
La stevia es una de las especies más características en las zonas de costa del Perú como en el caso de Ica, Cañete, Casma, Trujillo y el alto Huallaga este último con mayor resultado ala de la siembra de la stevia.
Ubicación
Se desarrolla en el laboratorio de Alimentos y en el LOPU de la facultad de ingeniería química de la Universidad Nacional del Callao.
4.3. NORMAS DE CONTROL Y DATOS ESTADISTICOS
4.3.1 “STEVIA, EL ARBOL SUB LEÑOSA”
El principal producto de esta planta es la hoja de estevia, cuya siembra y cosecha será preferentemente orgánica y sin ningún empleo de agrotóxicos lo que dará un mayor valor agregado al producto. Como cultivo orgánico alcanza hasta US $ 3.50 dolares por Kg. de hoja seca.
El principio activo de la estevia es el esteviósido y el rebaudiósido, que son los glicósidos responsables del sabor dulce de la planta. Estos principios aislados son hasta 300 veces más dulces que la sacarosa
La demanda por edulcorantes naturales va en aumento en el mundo debido principalmente a los efectos secundarios que producen los edulcorantes sintéticos. Por ejemplo Japón ya ha sustituido la mitad del consumo de azúcar de caña por azúcar de estevia y en este país estan prohibidos los edulcorantes sintéticos desde los años 70. .Otros países sobre todo del primer mundo, van por el mismo camino. En nuestro país el consumo de edulcorantes naturales también va en aumento, ya se observa en los supermercados, tiendas naturistas, etc, la presencia y consumo creciente de estevia proveniente de Brasil, Colombia y Paraguay en distintas formas. La industria local ya esta presente con los mates filtrantes de estevia, néctares de estevia, hoja micro pulverizada, y otros que demandan la hoja de estevia.
El principio activo de la estevia es el esteviósido y el rebaudiósido, que son los glicósidos responsables del sabor dulce de la planta. Estos principios aislados son hasta 300 veces más dulces que la sacarosa
La demanda por edulcorantes naturales va en aumento en el mundo debido principalmente a los efectos secundarios que producen los edulcorantes sintéticos. Por ejemplo Japón ya ha sustituido la mitad del consumo de azúcar de caña por azúcar de estevia y en este país estan prohibidos los edulcorantes sintéticos desde los años 70. .Otros países sobre todo del primer mundo, van por el mismo camino. En nuestro país el consumo de edulcorantes naturales también va en aumento, ya se observa en los supermercados, tiendas naturistas, etc, la presencia y consumo creciente de estevia proveniente de Brasil, Colombia y Paraguay en distintas formas. La industria local ya esta presente con los mates filtrantes de estevia, néctares de estevia, hoja micro pulverizada, y otros que demandan la hoja de estevia.
El mayor productor de stevia es China, que comercializa el 50% de su producción en su mercado interno, el 40% lo exporta a Japón y el 10% restante a Corea, Indonesia y USA.
En comparación con otros productos como la coca, cacao, café y otros, la stevia puede cosecharse cada 40 días. El trabajo consiste en cosechar antes de que florezcan, secar las hojas al sol, embolsarlas y venderlas por kilos. El precio de compra por kilo es de aproximadamente S/ 20 nuevos soles en Kimbiri, pero en la capital supera los S/ 80 nuevos soles.Agraria.pe.- Cuatro empresas de capitales extranjeros y dos peruanas proyectan invertir en Perú en plantaciones del endulzante orgánico Stevia Rebaudiana Bertoni, más conocida como stevia. Con el ingreso de las firmas a Perú, la superficie cultivada de este sustituto del azúcar de caña pasaría de 50 Has. A más de 20 mil Has. En un lapso de cinco a diez años.
Actualmente, en nuestro país existen tres empresas peruanas que la producen: Stevia Coronel SAC, Stevia Perú SAC y Steviaperú, detalló Rojas, quien además destaca que el 2009 marcó un antes y un después en la producción de esta planta parecida a la alfalfa. “Se inició la producción industrial”.
Según informó Rojas, las empresas que estudiaron el negocio de la stevia e invertirán en él son: Stevia Biotech (de origen suizo, en 4000 Has.) Stevia One (extranjera, en 10 mil Has.) VKP Américas (extranjera, en 10 mil Has.) un grupo económico de origen coreano (en 100 Has en Puno) y dos empresas peruanas (100 Has. cada una en Tumbes).
Sólo Stevia Biotech invertirá US$ 25 millones (US$ 8 millones en las plantaciones y el resto en la infraestructura, como una refinería) expresó Rojas, quien trabaja como asesor de ésta y de otras firmas.
“La inversión estimada por hectárea oscila entre los US$ 4000 y US$ 5000. En los años subsiguientes, el mantenimiento se reduce 30%”, precisó. Teniendo en cuenta la cantidad de tierra mencionada por el experto, la inversión en Perú alcanzaría los US$ 10,3 millones. Se trata de un cálculo que sólo incluye a las plantaciones. Éstas pueden dar 4 cosechas por año y tienen una vida útil de 8 años. “Por hectárea se puede obtener hasta 6 TM”, resaltó Rojas.
La Stevia es exportada actualmente a Estados Unidos y a países europeos. Este producto podría significar en el futuro una buena alternativa para los agricultores del Alto Huallaga.
FUENTE:http://www.larepublica.pe/16-03-2012/en-el-vrae-se-produce-la-steviaun-sustituto-natural-del-azúcar (ANEXO 4)
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