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eucalyptus camaldulensis and its hydrolizate as a ... · PDF file°Brix: Grados Brix NTC: Norma técnica colombiana. ... tal como lo muestra la tabla I. Tabla I ... intervalo de 0-85

Oct 17, 2018

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    Resumen El eucalipto es utilizado como fuente de energa renovable y en la elaboracin de diversos productos a nivel industrial; desperdicindose hojas y ramas que por su contenido de material lignocelulsico se pueden convertir en materia prima de productos con aplicaciones especfi cas, por ello, se realiz el anlisis fi sicoqumico de las hojas y su hidrolizado, para determinar la viabilidad del sustrato en la produccin de xilitol, a travs de procesos biotecnolgicos. Se evaluaron parmetros fi sicoqumicos como humedad, actividad de agua (Aw), slidos solubles totales (Brix), termogravimetra (TGA), e infrarrojo (IR FT) a la muestra vegetal, y acidez titulable, pH, azcares reductores (DNS), Brix e infrarrojo a los hidrolizados, mostrando resultados que permitieron concluir que la biomasa residual del Eucalipto camaldulensis, es un potencial sustrato en la produccin de xilitol a partir de la reduccin biotecnolgica de azcares fermentables como la D-xilosa, utilizando levaduras del gnero Candida.

    Palabras clave parmet ros fi sicoqumicos, proceso biotecnolgico, hidrlisis, xilitol, eucalipto

    Abstract- Eucalyptus is used as a source of renewable energy and the development of several products at industrial level; wasted leaves and branches whose content of lignocellulosic material can be converted into raw material product with

    Anlisis fi sicoqumico de las hojas de eucalipto camaldulensis y su hidrolizado, como sustrato en la produccin de xilitol1

    Physical chemical analysis of the leaves of eucalyptus camaldulensis and its hydrolizate as a substrate in the

    production of xylitol

    Anlise fsico-qumica das folhas de eucalipto camaldulensis e seu hidrolisado como substrato na produo de xilitol

    J.A. Gutirrez, H. Reyes, J.F. Castaeda

    Recibido Febrero 25 de 2017 - Aceptado mayo 31 de 2017

    1 Producto derivado del proyecto de Maestra en Qumica Obtencin de Xilitol a partir del Eucalyptus camaldulensis.

    J.A. Gutirrez. Magister en Qumica, Universidad de Caldas. Manizales. Colombia ([email protected]).

    H. Reyes. Ph.D en Ingeniera y Qumica Nuclear, docente de la Facultad Ciencias Agroindustriales. Universidad del Quindo. Armenia.

    J.F. Castaeda. Ph.D en Qumica Orgnica, docente del Programa de Licenciatura en Ciencias Naturales, fsica, qumica y biologa de la Universidad Surcolombiana. Neiva. Colombia

    specifi c applications, therefore, physicochemical analysis of leaves and its hydrolyzate was performed to determine the viability of the substrate in the production of xylitol, through biotechnological processes.

    Physicochemical parameters such as humidity, water activity (Aw), total soluble solids ( Brix), thermogravimetry (TGA), and infrared (IR FT) to the plant sample, and titratable acidity, pH, reducing sugars (DNS) were evaluated, Brix and infrared to hydrolysates, showing results led to the conclusion that the residual biomass Eucalyptus camaldulensis, is a potential substrate in the production of xylitol from biotechnological reduction of fermentable sugars such as D-xylose utilizing yeasts Candida.

    Key words: physicochemical parameters, process biotechnology, hydrolysis, xylitol, eucalyptus.

    Resumo - O eucalipto utilizado como fonte de energia renovvel e na elaborao de vrios produtos a nvel industrial, desperdiando-se as folhas e galhos que, por seu contedo de material lignocelulsico, podem ser convertidos em matria prima de produtos com aplicaes especfi cas. Portanto, neste trabalho foi realizado um anlise fsico-qumica das folhas e seu hidrolisado, com o objetivo de determinar a viabilidade do substrato na produo de xilitol, atravs de processos biotecnolgicos. Na amostra vegetal, foram avaliados parmetros fsico-qumicos como humidade, atividade da gua (Aw), slidos solveis totais (Brix), comportamento termogravimtrico (TGA) e de espectroscopia de infravermelho (FTIR). Tambm foram estudados parmetros tais como: a acidez titulvel, o pH e os acares redutores (DNS), Brix e infravermelho aos hidrolisados, mostrando resultados que permitiram concluir que a biomassa residual do Eucalipto camaldulensis um substrato potencial para a produo de xilitol a partir da reduo biotecnolgica de acares

    Entre Ciencia e Ingeniera, ISSN 1909-8367Ao 11. No. 22 Segundo Semestre de 2017, pgina 76 - 83

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    fermentveis como D-xilose, usando leveduras do gnero Cndida,.

    Palavras chave: Parmetros fsico-qumicos, processo biotecnolgico, hidrlise, xilitol, eucalipto

    I. NomenclaturaAw: Actividad de aguaTGA: TermogravimetraIR FT: Infrarrojo con transformada de FourierDNS: Determinacin de azcares reductores por el

    mtodo del cido 3,5-dinitrosaliclico.Brix: Grados BrixNTC: Norma tcnica colombiana.

    II. Introduccin

    En los ltimos aos se ha incrementado la produccin y comercializacin de productos, como los edulcorantes naturales y artificiales catalogados como no calricos, en contraste con la reduccin del consumo de azcares simples o concentrados como la glucosa, fructosa y sacarosa, debido a las necesidades del mercado, que busca productos funcionales, es decir con valor nutricional, pero con poder edulcorante similar a la sacarosa, bajo aporte calrico y disponibilidad a bajo costo [1].

    A nivel industrial deben cumplir con ciertas condiciones para ser catalogados como edulcorantes, entre las que se encuentran, la inocuidad, las caractersticas organolpticas que le permitan ser percibido inmediatamente, que pueda degradarse rpidamente, ser lo ms parecido al azcar en cuanto al sabor, pero con menor aporte calrico y como consecuencia menos problemas de salud en trminos de obesidad, diabetes y caries dental, debe ser termoestable y tener la capacidad de combinacin con otros alimentos sin perder sus propiedades fisicoqumicas [2].

    Bajo sta premisa, da a da ganan un importante espacio en el mercado mundial los polioles, cuya caracterstica ms importante es que se comportan como el azcar, pero con menor aporte calrico, tal como lo muestra la tabla I.

    Tabla I Edulcorantes Bajos En Caloras

    Edulcorante Bajo en Caloras

    Valor Calrico

    Valor Calrico en relacin al

    Azcar

    Dulzor en relacin al

    AzcarCaloras/gramo % %

    POLIOLESEritritol 0,2 5 70-80Isomalt 2,0 50 45-65Lactitol 2,0-2,4 50-60 40Maltitol 2,1 52 90Manitol 1,6 40 50Sorbitol 2,4-2,6 60-65 60Xilitol 2,4 60 100Otros

    Tagatosa 1,5 38 90-100Trehalosa 3,6 90 50Fuente [2]

    Dentro de los edulcorantes naturales bajos en caloras, se destaca el xilitol, cuya tasa de produccin anual se estima en 200000 Ton, segn datos del International Starch Institute [3]. El xilitol es un poliol pentahidroxilado de frmula molecular C5H12O5, que ha atrado el inters de muchos investigadores gracias a sus propiedades fisicoqumicas que lo hacen apto para ser usado en la industria farmacutica, alimenticia, higiene oral, entre otras [4].

    Presenta una elevada estabilidad qumica y microbiolgica que le permite actuar como preservante en alimentos, no sufre pardeamiento de Maillard, genera un efecto refrescante en la boca por su calor de disolucin endotrmico (34,8cal/g), tiene un poder edulcorante similar a la sacarosa, pero con menor aporte calrico, que lo convierten en una sustancia qumica ideal para ser utilizada por personas con problemas de obesidad y diabetes, ya que su metabolismo es independiente de la insulina, es anticariognico, convirtindolo en materia prima importante en la fabricacin de diversos productos de higiene oral y gomas de mascar.

    La literatura reporta aplicaciones en el campo de la salud como prevencin de la osteoporosis, la otitis media en los nios, los procesos inflamatorios y las infecciones respiratorias [5].

    Se encuentra de forma natural en algunas frutas y verduras, pero su extraccin es poco rentable por las bajas concentraciones (900mg/100g) [6].

    Es producido industrialmente por hidrogenacin qumica de la D-xilosa, en presencia de un catalizador como el nquel, a altas temperaturas y presiones, convirtindolo en un producto costoso debido a las etapas de separacin y purificacin. Como alternativa han surgido en los ltimos aos los procesos biotecnolgicos (enzimtico y microbiano), que podran ser atractivos en la generacin de un producto de alta calidad, bajo costo, ahorro energtico y ante todo amigable con el medio ambiente en trminos de reduccin de contaminantes propios del proceso qumico [7].

    En cuanto al uso del ultrasonido como pretratamiento para mejorar la disponibilidad de azucares fermentables en la produccin de xilitol, la eleccin obedece a reportes en la literatura [8] que describen la tcnica como: 1 Amigable con el medio ambiente, ya que no genera

    subproductos contaminantes y difciles de eliminar, como el furfural y el hidroximetil-furfural, generados en otros pretratamientos.

    2. El consumo de energa es menor en comparacin con otros, puesto que no se requieren altas temperaturas y presiones.

    3. Los costos de produccin son bajos por la no utilizacin de catalizadores que son de alto costo en el mercado como el nquel Raney.

    4. Sus aplicaciones en diferentes reas de la ciencia avalan la tcnica.Los parmetros fisicoqumicos de la biomasa de un

    material vegetal como ste, es promisorio para la obtencin del xilitol, ya que es un proceso biotecnolgico de bajo costo y alta productividad. El presente trabajo tiene como objetivo, determinar parmetros fisicoqumicos en las hojas de

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    Eucalipto camaldulensis y su hidrolizado, en la produccin de xilitol va fermentativa, utilizando cepas del gnero candida, reconocidas en este campo como la tropicalis y la guilliermondii.

    III. Materiales y Mtodos

    A. Desarrollo experimental1. Materiales y mtodos:El estudio parte de la seleccin del material vegetal,

    tomando muestras de hojas de eucalipto de la finca el progreso, ubicada en la interseccin Circasia I, a

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