Per ú Biodiverso: Tara y Yac ón - pdrs.org.pe · Goma Tara en polvo A. gA. gáááálico lico Derivados de a. gDerivados de a. gáááálico lico . Taninos de la tara • Las vainas

Dr. David Campos GutierrezDr. David Campos Gutierrez

[email protected]@lamolina.edu.pe

INSTITUTO DEINSTITUTO DEINSTITUTO DE

BIOTECNOLOGIABIOTECNOLOGIABIOTECNOLOGIAUNIVERSIDAD AGRARIAUNIVERSIDAD AGRARIAUNIVERSIDAD AGRARIA

LA MOLINALA MOLINALA MOLINA

PerPerPerúúú Biodiverso: Tara y YacBiodiverso: Tara y YacBiodiverso: Tara y Yac óóón n n

��El yacEl yacóón (n (Smallanthus sonchifoliusSmallanthus sonchifolius Poepp. & Endl.Poepp. & Endl. ) es una ra) es una raííz z

nativa de Sudamnativa de Sudaméérica,rica,

��Crece en el lado este de los Andes desde Venezuela y Colombia Crece en el lado este de los Andes desde Venezuela y Colombia

hasta el noreste de Argentina, en las faldas templadas de los hasta el noreste de Argentina, en las faldas templadas de los

Andes yAndes y

��A alturas que van desde 900 hasta los de 3,500 m.s.n.m (Piccha, A alturas que van desde 900 hasta los de 3,500 m.s.n.m (Piccha,

1994, Vel1994, Veláásquez y Ortega, 1997 ; Grau y Rea, 1998). squez y Ortega, 1997 ; Grau y Rea, 1998).

GENERALIDADES SOBRE EL YACGENERALIDADES SOBRE EL YACÓÓNN

•• Las raLas raííces son fusiformes y pueden variar en tamaces son fusiformes y pueden variar en tamañño, o, forma y sabor,forma y sabor,

•• su csu cááscara varscara varíía de color canela a marra de color canela a marróón oscuro,n oscuro,

•• la pulpa puede ser de color blanco, amarillo, morado, la pulpa puede ser de color blanco, amarillo, morado, naranja y algunas veces con puntos de color fucsia.naranja y algunas veces con puntos de color fucsia.

•• el peso de la rael peso de la raííz oscila entre los 200 y 500 g (Cz oscila entre los 200 y 500 g (Cóórdova, rdova, 1969).1969).

•• El rendimiento por planta puede llegar a ser de 2 a 3 kg El rendimiento por planta puede llegar a ser de 2 a 3 kg (Vivanco, 1996).(Vivanco, 1996).

......GENERALIDADES SOBRE EL YAC......GENERALIDADES SOBRE EL YACÓÓNN

COMPOSICICOMPOSICIÓÓN QUN QUÍÍMICAMICA

Fuente: Fuente: (1) Bredeman (1948) citado por Le(1) Bredeman (1948) citado por Leóón (1964)n (1964)

(2) Calvino (1940) citado por Le(2) Calvino (1940) citado por Leóón (1964)n (1964)

(3) (3) Collazos (1993).Collazos (1993).

Porcentaje 1 Porcentaje 2 Porcentaje 3

bh bs bh bs Bh bs

Agua

Ceniza

Proteína

Grasa

Fibra

E.L.N.*

Azúcares

92.70

0.26

0.44

0.10

0.28

6.22

----

---

3.59

6.02

1.32

3.88

85.19

---

69.50

2.04

2.22

0.10

1.75

4.69

19.67

---

6.71

7.31

0.43

5.73

15.29

64.53

86.60

0.30

0.30

0.30

0.50

12.50

---

---

2.24

2.24

2.24

3.73

93.28

---

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LAS RAÍCES DE 10 ENTRADAS DE YACON

76 % 11 %

1 %

12 %

70

% 4%

10%

16%

• Promedio de 10 entradas de yacón procedentes de Perú, Bolivia, Ecuador y Argentina, en

relación a 1 Kg de materia comestible de raíz fresca.

Agua

Materia Seca

Carbohidratos Totales

Otros compuestos (proteína, fibra, lípidos, calcio, fósforo y potasio)

Fructanos

Sacarosa libre

Fructosa libre

Glucosa libre

Importancia del YacImportancia del Yacóón:n:

•• RaRaííz : principal componente FOSz : principal componente FOS

• Hojas: diversos compuestos con actividad

antioxidante

PREBIOTICOSPREBIOTICOS

Son ingredientes alimenticios que

favorecen el crecimiento y/o

actividad de una bacteria especifica

o de un número de especies

bacterianas que tienen efecto

benéfico en la salud

CH2OH

O

O

OH

OH

OH

OH

OH

CH2OH

O

CH2

OH

OH

O

CH2

OCH2OH

n

Donde n = > 20

QUE REQUISITOS DEBE TENER UN ALIMENTO QUE REQUISITOS DEBE TENER UN ALIMENTO

PARA SER CONSIDERADO PREBIOTICO?PARA SER CONSIDERADO PREBIOTICO?

� No ser hidrolizado ni absorbido en la

parte superior del tracto digestivo

� Estimular, selectivamente, el desarrollo y

metabolismo de la flora bacteriana

benéfica del colon

� Eventualmente inducir efectos sistémicos

favorables a la salud intestinal

PrebiPrebióóticoticoProduc. Produc.

industrialindustrialEstruc. Estruc. ququíímicamica Enlace glicosEnlace glicosíídi.di. DPDP

�Inulina Extracc. Aquosa de la raíz de chicoria G-Fn ß(2-->1) 10-60

�FOSHidrólisis de la inulina o

síntesis a partir de sacarosa

G-Fn y Fn

G-Fn

ß(2-->1) 2-10

3-5

Galactooli-gosacaridos

Síntesis enzima. A partir de lactosa G-Galn

ß(2-->1)3-6

Lactulosa Isomerización de la lactosa Gal-Fß(1-->4)

2

Oligosacaridos de soya

Extracción de la soja Galn-G-Fα(1-->6)α(1-->2) 3-4

PRINCIPALES PREBIOTICOS PRINCIPALES PREBIOTICOS

Prebiotic status

LOS FRUCTOOLIGOSACÁRIDOS (FOS)

n < 10 FOS

Inulinan > 10

1 - KESTOSA

ββββ (2 1)

FructooligosacFructooligosacááridos de Yacridos de Yacóónn

� El Yacón presenta hasta 20% de

CHOs de los cuales el 60 a 90%

constituyen FOS.

� El DP de tales FOS va de 2 a 10,

con un DP promedio de 3.6-4.3

� Con respecto a otras fuentes

naturales de FOS el Yacón

presentaría ventajas tales como su

fácil procesamiento y altos

rendimientos.

LOS FRUCTOOLIGOSACARIDOSLOS FRUCTOOLIGOSACARIDOS

YACON

�Se obtienen a partir de ciertos

vegetales como la achicorea y

el yacón

�Se obtiene también por síntesis

enzimática a partir de la

sacarosa

Son polímeros de fructosa que estimulan

selectivamente el crecimiento de bifidobacterias

(efecto bifidogénico)

Fuentes de FructooligosacFuentes de Fructooligosacááridosridos

� Convencionales: Dalhia,

Jerusalen artichoke (topinambur)

y achicoria

� No convencionales: Yacón

� Preparados comerciales:

� Por hidrólisis de la inulina ,

obtenida de la achicoria

� Por síntesis enzimática a

partir de la sacarosa

Topinambur

FOS DE YACON

MV

-5.00

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

45.00

50.00

55.00

60.00

65.00

70.00

75.00

Minutes4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 30.00 32.00 34.00

5.11

2

8.32

3

10.3

12

12.9

34

16.2

44

20.7

00

26.4

61

GF2 GF3

GF4 GF5

GF6

GF7

MV

-5.00

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

45.00

50.00

55.00

60.00

65.00

70.00

75.00

Minutes4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 30.00 32.00 34.00

5.11

2

8.32

3

10.3

12

12.9

34

16.2

44

20.7

00

26.4

61

GF2 GF3

GF4 GF5

GF6

GF7

5.11

2

8.32

3

10.3

12

12.9

34

16.2

44

20.7

00

26.4

61

5.11

2

8.32

3

10.3

12

12.9

34

16.2

44

20.7

00

26.4

61

GF2 GF3

GF4 GF5

GF6

GF7

MV

-5.00

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

45.00

50.00

55.00

60.00

65.00

70.00

75.00

Minutes4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 30.00 32.00 34.00

5.11

2

8.32

3

10.3

12

12.9

34

16.2

44

20.7

00

26.4

61

GF2 GF3

GF4 GF5

GF6

GF7

MV

-5.00

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

45.00

50.00

55.00

60.00

65.00

70.00

75.00

Minutes4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 30.00 32.00 34.00

5.11

2

8.32

3

10.3

12

12.9

34

16.2

44

20.7

00

26.4

61

GF2 GF3

GF4 GF5

GF6

GF7

5.11

2

8.32

3

10.3

12

12.9

34

16.2

44

20.7

00

26.4

61

5.11

2

8.32

3

10.3

12

12.9

34

16.2

44

20.7

00

26.4

61

GF2 GF3

GF4 GF5

GF6

GF7

Perfil de FOS de la raíz de yacón, muy importante por su efecto prebiótico

La materia seca (DM) es muy variable, entre otros factores depende del genotipo

0

5

10

15

20

25

ARV 50

73

ARB

5564

ARB

5185

AJC

5189

ARB

5184

DPA

AMM 516

3

ARB

5027

DPA 07

010

DPA0

7004

ARB

5382

DPA

ARB

5125

AKW 507

5

ARB

5124

DPA 70

01

DPA 70

05

DPA 70

06

DPA 70

02

ARB

5563

P 13

85

AMM 5129

DPA 70

09

S4S 13

6

YAC. M

OR.

ARB

5537

P 118

5

GOM 13

0

AMM 5

135

Y. B

LANC

O

AME 5186

AMM 5150

AMM 513

6

DPA 07

011

DPA 70

03

DM (g

/100

)

0

20

40

60

80

AR

V 5

073

AR

B 5

56

4

AR

B 5

18

5

AJC

51

89

AR

B 5

18

4

DP

A 0

700

8

AM

M 5

163

AR

B 5

02

7

DP

A 0

701

0

DP

A0

700

4

AR

B 5

38

2

DP

A 0

700

7

AR

B 5

12

5

AK

W 5

07

5

AR

B 5

12

4

DP

A 7

00

1

DP

A 7

00

5

DP

A 7

00

6

DP

A 7

00

2

AR

B 5

56

3

P 1

385

AM

M 5

129

DP

A 7

00

9

SA

L 1

36

YA

C. M

OR

.

AR

B 5

53

7

P 1

185

GO

M 1

30

AM

M 5

135

Y. B

LAN

CO

AM

E 5

186

AM

M 5

150

AM

M 5

136

DP

A 0

701

1

DP

A 7

00

3

FOS

(g/1

00

g D

M)

El contenido de FOS (DM) es muy variable, entre otros factores depende del genotipo

Pearson = 0.8160

Pearson = 0.8975

Materia Secay = 5,6128x – 21,78

R2 = 0,8055

Sólidos Solublesy = 7,2416x – 19,175

R2 = 0,6659

Materia Seca (%bs) Sólidos Solubles (ºBrix)

FOS (%b.s.)

0 5 10 15 20

90.0

80.0

70.0

60.0

50.0

40.0

30.0

20.0

10 .0

0.0

Correlación entre Materia Seca, Sólidos Solubles y FOS

FOS, Fructosa, Glucosa y Sacarosa de cinco entradas de yacón en siete estadíos de crecimiento

72

48

36

24

12

0

60

60

48

36

24

12

0

72

% A

zúca

r (base seca

)

Edad del Cultivo (Meses)

6 7 8 9 10 11 12 6 7 8 9 10 11 12 6 7 8 9 10 11 12

ACW 5076 SAL 136

AMM 5163 AME 5186 DPA 07011

FOSFructosa

Glucosa

Sacarosa

0

20

40

60

80

Por

cen

taje

(%

)

AJC

– 5

189

SA

L –

136

AR

B –

512

5

AR

B –

556

3

AR

B –

553

7

AC

W –

507

6

AR

B –

556

2

AM

M –

515

0

AR

B –

512

4

AR

W –

507

5

Azúcares FOS

Se ha encontrado una relaciSe ha encontrado una relacióón inversa entre el contenido de n inversa entre el contenido de azazúúcares (glucosa, fructosa, sacarosa) y el contenido de FOScares (glucosa, fructosa, sacarosa) y el contenido de FOS

Genotipos

CinCinéética de degradacitica de degradacióón de FOS en ran de FOS en raííces de ces de yacyacóón a 4 y 25 n a 4 y 25 °°CC

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100

ACW-5076

ARB-5125

AMM-5150

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100

ACW-5076

ARB-5125

AMM-5150

4 °C 25 °C

Dis

min

uci

ón d

e F

OS

(%

)

Tiempo (días)

Comparación del aprovechamiento de los fructooligosacáridos en condiciones anaerobias por tres microorganismos probióticos (Biomasa)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

L.plantarum L.acidophilus B.bifidum

D.O

má

xim

a (

60

0 n

m)

FOS comerciales

Extracto de yacón

Comparación del aprovechamiento de los

fructooligosacáridos por tres probióticos

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

L.plantarum L.acidophilus B.bifidum

Dis

min

uci

ón

de

pH

FOS comerciales

Extracto de yacón

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Semana

Pes

o (g

)

Harina de Yacón

Inulina

Control

Evaluación del efecto prebiótico in vivo,ganancia de peso de cuyes sometidos a dietas con sustitución de harina de yacón e

inulina. Promedio de determinación en 12 animales por cada tratamiento

A. acético

2.00

3.00

4.00

5.00

H. de yacón Inulina Control

Con

cent

raci

ón (m

g/g)

A. propiónico

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

1.40

1.50

H. de yacón Inulina Control

Con

cent

raci

ón (m

g/g)

A. butírico

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

H. de yacón Inulina Control

Con

cent

raci

ón (m

g/g)

Evaluación del efecto prebiótico in vivo,Contenido de AGCC en muestras de ciego de cuyes alimentados con

prebióticos

POTENCIAL POTENCIAL

FOS de Achicoria FOS de Achicoria

Achicoria

Extracción/

purificación

Hidrólisis

FOS (entre60 y 90%)DP 2-10

FOS de YacFOS de Yacóón n

Yacón

Extracción/

purificación

FOS (entre60 y 90%)DP 2-10

PRODUCCION PRODUCCION ENZIMATICAENZIMATICA DE DE FRUCTOOLIGOSACARIDOSFRUCTOOLIGOSACARIDOS

+

+

+

SACAROSA

GLUCOSA

KESTOSA-GF2

NISTOSA-GF3

FRUCTOSIL-NISTOSA-GF4

SACAROSA

SACAROSA

GLUCOSA

GLUCOSA

SACAROSA

EE

EE

EE

E = FRUCTOSIL-FURANOSIDASAFRUCTOSIL-TRANSFERASA

FOS ≅≅≅≅ 95%GF2 ≅≅≅≅ 35%, GF3 ≅≅≅≅ 50%GF2 ≅≅≅≅ 10%G+F+S ≅≅≅≅ 5%

CO

MP

OS

ICIO

ND

E A

CT

ILIG

HT

®

PROCESAMIENTO DEL YACONPROCESAMIENTO DEL YACON

Hojas

Secado

Molienda

Selección ylimpieza

EMBOLSADO

Secado

Molienda

Empacado

Hidrólisis

JARABE DEFRUCTOSA

Secado poratomización

FRUCTOOLOGO-SACARIDOS

HARINA DEYACÓN

Extracción

FOS

Concentración ypurificación

Yacón

Raíz

Selección ylimpieza

Cortado

Blanqueado

ALTERNATIVAS DE INDUSTRIALIZACION DEL YACONALTERNATIVAS DE INDUSTRIALIZACION DEL YACON

FOS

PROCESAMIENTO DE LA RAIZ:PROCESAMIENTO DE LA RAIZ:

•• Concentrado de yacConcentrado de yacóónn

•• Harina de yacHarina de yacóónn

•• Jarabe de FOS (diferentes niveles de pureza)Jarabe de FOS (diferentes niveles de pureza)

•• FOS en polvo (diferentes niveles de pureza)FOS en polvo (diferentes niveles de pureza)

•• AzAzúúcar (Fructosa): cristalizada, jarabecar (Fructosa): cristalizada, jarabe

•• Mermeladas, nMermeladas, nééctares, confitados, conservasctares, confitados, conservas

PROCESAMIENTO DE LAS HOJAS:PROCESAMIENTO DE LAS HOJAS:

•• Hojas deshidratadasHojas deshidratadas

•• Extractos acuosos, hidroalcoholicosExtractos acuosos, hidroalcoholicos

Posibles productos que se obtendrían del yacón

Factores a considerar en el procesamiento Factores a considerar en el procesamiento de la rade la raííz:z:

•• Variabilidad genVariabilidad genééticatica

•• Manejo agronManejo agronóómico, periodo mico, periodo

vegetativovegetativo

•• Manejo post cosecha Manejo post cosecha

Condiciones/tiempo, TCondiciones/tiempo, T°° de almacenaje de almacenaje

de la rade la raíízz

•• InactivaciInactivacióón de enzimas, degradacin de enzimas, degradacióón n

de pigmentosde pigmentos

•• PurificaciPurificacióón n

•• pH, TpH, T°° y tiempo de procesoy tiempo de proceso

�Bebidas

�Yogurt prebiótico

�Panadería y pastelería

�Gelatinas, helados mermeladas

�Caramelos

�Leches maternizadas

�Alimentos infantiles

UTILIZACION DE LOS FOS EN LA INDUSTRIA UTILIZACION DE LOS FOS EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA ALIMENTARIA

TARA (Caesalpinia

spinosa)

IndustrializaciIndustrializaciIndustrializaciIndustrializacióóóón de la tara (n de la tara (n de la tara (n de la tara (Caesalpinia spinosaCaesalpinia spinosaCaesalpinia spinosaCaesalpinia spinosa) ) ) )

Fruto Fruto Fruto Fruto

SemillasSemillasSemillasSemillas

VainasVainasVainasVainas

GomaGomaGomaGoma

Tara en polvo Tara en polvo Tara en polvo Tara en polvo A. gA. gA. gA. gáááálico lico lico lico

Derivados de a. gDerivados de a. gDerivados de a. gDerivados de a. gáááálico lico lico lico

Taninos de la tara

• Las vainas de tara contienen entre

50 a 60 % de taninos hidrolizables

del tipo galotaninos y en muy baja

proporción los elagitaninos

• Para muchos galotaninos, el poliol

central es la glucosa, en otros puede

ser el glucitol, hamamelosa

(derivada de la ribosa), ácido

sikimico, ácido quínico y quercitol

• Los taninos de las vainas de tara se

componen esencialmente de los

ésteres polidigaloílicos de ácido

quínico

β-1,2,3,4,6-Pentagaloil-O-D-Glucopiranosa

Los taninos de la tara pueden ser divididos en tres grupos:

� ácidos mono-, di-, tri-, y tetra-galoilquínico, los que no tienen enlaces depsídicos;

� despidos relacionados a la estructura 3,4,5-trigaloil, considerados como los mayores componentes de los taninos de tara y

� despidos relacionados al ácido 1,3,4,5-tetragaloilquínico

Tienen 5 a 8 residuos de á. gálico Structure of 3,4,5 tri-O-galloylquinic

…Taninos de la tara

Industrialización de la tara: antioxidantes para

la industria de alimentos y/o farmacéutica

Vainas de tara en polvo

Extracción de los taninos

Clarificación y purificación

Hidrólisis/modi.

Antioxidantes derivados del a. gálico

Condiciones:•temperatura de 57.9 °C;

•tiempo de 0,58 h;

•solvente: agua, pH ~ 3.56 y

•relación materia prima/solvente de 1/60;

bajo estas condiciones la cantidad máxima

de taninos recuperados fue de 473.4 mg

AGE/g, b.s.

Se maximizó la extracción de los taninos

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 6 12 18 24 30

Tiempo (h)

Grado de Hidrólisis (%)

a

bc

d

e

f

g

d

h h hi

j jk k

N = 3. Las letras mayúsculas y minúsculas indican la existencia de diferencia significativa (p< 0,05).

Evolución del grado de hidrólisis, durante la hidrólisis ácida de extracto de tara en H2SO4 2 N, 20 mg á. gálico equi./ mL y 100 ºC.

Tiempo Grado de Hidrólisis

(horas) %

Promedio ± SD

0 0 0

0.5 10.264 0.531

1 16.971 1.636

1.5 22.606 1.347

2 23.302 0.93

4 38.852 2.835

5 55.252 0.083

6 77.156 2.318

8 88.445 0.503

9 93.773 2.242

12 97.045 0.453

16 98.869 0.834

20 100 0

24 86.122 0.832

28 86.128 1.42

Blanco sinantioxidante

10.3%22.6%

38.8%

55.2%

77.1%

88.4.1%

TBHQ

93.7%

100%

Termogramas (140 0C) obtenidos mediante DSC del aceite de soya con 100 ppm de

taninos hidrolizados (≠ GH), blanco (sin antiox.) y TBHQ 100 ppm

Evaluación de la eficacia antioxidante de los taninos hidrolizados en aceite de soya, mediante calorimetría de barrido diferencial (DSC)