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Obtención de inulina

Enviado por ros24i



Indice
1. Planteamiento del problema
2. Justificación
3. Marco teórico
4. Parte experimental
5. Metodología
6. Diseño de investigacion
7. Bibliografía

1. Planteamiento del problema

Formulacion del problema
En vista que los azucares comestibles contienen sacarosa, siendo este un azúcar que se desdobla en el proceso de digestión, causando por su consumo excesivo enfermedades como la diabetes; se propone obtener un azúcar a base de productos que no causen este tipo de enfermedades, tal es el caso de la inulina presente en el zumo de Smallanthus Sonchifolius (Yacón), un producto no muy difundido a nivel Nacional, lo cual hizo que los campesinos dejaran de sembrar este cultivo.
Por tanto, se formula las siguientes preguntas:
¿Cuál será el procedimiento en la obtención de inulina?
¿Cuáles serán los parámetros para la obtención de la inulina?
¿Cómo influye la inulina en la prevención de diabetes?

Objetivos
Objetivo general
Obtener inulina por hidrólisis del extracto de Smallanthus Sonchifolius (Yacón) para la prevención de diabetes.

Objetivos específicos:
Realizar un Análisis Químico del Smallanthus Sonchifolius (Yacón).
Determinar los parámetros para la obtención de la inulina.
Determinar el procedimiento adecuado para la obtención de inulina.}
Determinar la influencia de la inulina en la prevención de diabetes.

2. Justificación

El presente trabajo de investigación se elabora con la finalidad de difundir un tubérculo como el yacon (Smallanthus Sonchifolius) que de este podemos obtener sus principios activos tales como la inulina que bien pueden reemplazar a la sacarosa en los azucares que se consumen; para lo cual se tendrá que realizar un estudio para la obtención de inulina por hidrólisis del zumo de Smallanthus Sonchifolius (yacon), con esto se logrará beneficiar a la población en general, previniendo, de esta manera, que puedan contraer la diabetes por el consumo de los azucares que se desdoblan en el organismo del ser humano, pues se tendrá al alcance de la economía un producto natural, además se logrará la producción de este tubérculo a escala industrial.

3. Marco Teórico

Yacón
Nombre científico y familia
Smallanthus Sonchifolius
"yacón", "llacón", "llakuma", "yacuma", "jacón", "arboloco", "puhe", "jicama", "jiquima"

¿Qué es el yacón?
EL YACÓN es un pariente lejano del girasol. Sus raíces comestibles, las cuales son dulces y bajas en calorías, se comen crudas. El yacón contiene oligofructanos, un sustituto del azúcar natural, y tiene un valor considerable para los diabéticos y para quienes siguen dietas.
El YACON es producto que el 98% de su consistencia es agua, agua ligeramente dulce y que en la actualidad, después de una serie de investigaciones se ha demostrado que debe ser consumido por las personas que tienen diabetes, pues su azúcar es fácilmente asimilable por el cuerpo y ayuda a mantener los estándares de azúcar normales en la sangre. Su consumo es generalmente de manera directa, es decir, se lava la raíz y se puede comer en estado natural, pero en estas fiestas de Semana Santa en algunas zonas del Perú se Consume en forma de laminas gruesas acompañado de aguardiente de caña , se le llama a esta degustación, "Fresco de velorio".
El Yacón es una planta perenne de 1.5 a 3 metros de altura. El sistema radicular está compuesto de raíces reservantes y carnosas en número de 4 a 20, que pueden alcanzar hasta un tamaño de 25 cm longitud por 10 cm. de diámetro, y un sistema extensivo de delgadas raíces fibrosas.
Las raíces de almacenamiento son principalmente fusiformes, pero a menudo adquieren formas irregulares debido al contacto con piedras del suelo o por la presión de las raíces vecinas. Las raíces tienen una naturaleza adventicia creciendo de un tronco desarrollado y ramificado formado por rizomas cortos y gruesos simpódicos. Existen diferentes formas hortícolas, tales como la blanca, anaranjada y morada: y dentro cada uno de las formas habría aun mayor variabilidad. En el Perú esta diversidad se ha mantenido gracias a su diversidad cultural y ecológica. Estos cultivos están fuertemente ligados a sus tradiciones y las condiciones topográficas de los Andes. Por lo que es necesario buscar mayor conocimiento científico de sus especies nativas y sus potencialidades económicas, con miras a un desarrollo sostenido de la agricultura en la región Andina.

Origen
Originaria de los Andes, la mayor diversidad en el Perú se encuentra actualmente en la sierra suroriental. El Instituto Interamericano de Cooperación para la agricultura inició las recolecciones de yacón en 1963, obteniendose en Cajamarca, Perú 88 colecciones y en Ecuador 24 colecciones.

Composición
El yacon posee grandes cantidades de carbohidratos como los oligofructanos denominados inulina, contiene minerales como el potasio, fósforo, hierro,  zinc, magnesio, sodio, calcio y cobre; entre las vitaminas los que se encuentran en mayor cantidad son la vitamina c, tiamina, riboflavina y la niacina.

                      Base Húmeda      Base seca

Agua (%)             93 -  70

Cenizas (%)         0.3 - 2.0               1.1 - 6.7

Proteínas (%)       0.4 - 2.0               1.3 - 7.3

Grasa (%)            0.1 - 0.3               0.4 - 1.0

Fibra (%)             0.3 - 1.7               1.0 -  5.7

Calcio (mg/g)       23

Fósforo (mg/g)     21

Hierro (mg/g)       0.3

Retinol (mg/g)      10

Caroteno (mg/g)   0.08

Tiamina (mg/g)     0.01

Riboflavina (mg/g) 0.1

Niacina (mg/g)      0.33

Acido ascórbico     13

Propiedades
Efectivo antidiabético, por su activa potencia hipoglycémica para reducir el nivel  de azúcar en la sangre.
Reduce la cantidad de colesterol, y triglicéridos (contra la arteriosclerosis).
Favorece el desarrollo de las bifidobacterias y del bacillus subtilis en el colon.
Evita el crecimiento de los microorganismos putrefactivos que tienden a provocar diarreas.
Mejora la asimilación de calcio.
Estimula la síntesis de vitaminas del complejo B.
Aporta bajo contenido calórico.
Los azucares presentes no son cariogénicos.
Control del estreñimiento, aumento de la excreción.
Factor preventivo del cáncer.

Composición por 100 g de porción comestible (fresca)

Composición por 100 g de porción comestible (fresca)

Energía

Kcal

54,0

Agua

G

86,6

proteina

G

0,3

Grasa

G

0,3

carbohidrato

5

12,5

Fibra

G

0,5

Ceniza

G

0,3

Calcio

Mg

23

Fósforo

Mg

21

Hierro

Mg

0,3

Retinol

Mcg

12

Tiamina

Mg

0,02

riboflavina

Mg

0,11

Niacina

Mg

0,34

acido ascorbico

13,1

El análisis medio de 100 gramos de Yacón comestible arroja los siguientes resultados:

 Energía / kcal

54

Agua / g

86,6

Proteína /g

0,3

Grasa / g

0,3

Carbohidrato /g (oligofructanos)

12,5

Calcio / mg

23

Fósforo / mg

21

Hierro / mg

0,3

Riboflarina / mg

0,11

Niacina / mg

0,34

Formas de utilización:
Potencial genético, agronómico y alimentario.
Consumo humano: las raíces son consumibles en estado fresco, soleado, sancochado, horneado, refrescos -uso industrial: fuente de azúcar dietética, alcohol, chancaca.
La parte comestible del yacón está dada fundamentalmente por la pulpa y el jugo de sus raíces fusiformes de tamaño, color, sabor y peso variables (forma parecida al camote y de sabor parecido al melón), las cuales por su fina textura, y sabor dulce, son consumibles en estado fresco, soleado, sancochado, horneado o procesado industrialmente; en este caso sobre todo como refresco y fuente de azúcar dietética.
El yacón constituye un recurso muy promisor para la dieta y medicina, debido a que constituye una alternativa esperanzadora para los pacientes enfermos con diabetes, dado que los azúcares que contiene están almacenados en forma de inulina, polímero de la fructosa o levulosa: un "azúcar" con características especiales, que aún siendo más dulce que la glucosa, no causa problemas en los diabéticos, por no elevar la glucosa sanguínea.
Al igual que de la caña de azúcar, se pueden concentrar los azúcares y obtener una chancaca o panela. Existe además un potencial agroindustrial para la transformación de estos azúcares en alcohol.
Tiene un gran potencial agronómico; sirve además como protector de suelos, por su capacidad de mantenerse como especie perenne, especialmente en zonas agroecológicas áridas.

El Yacon Y Su Accion Medicinal
Estudios realizados en la Universidad Nacional de Trujillo en animales de experimentación con diabetes inducida, a los que se les suministró el jugo del Yacón; no mostraron alteraciones en la glicemia de estos animales. Este fenómeno se explica, porque la fructosa, desaloja del torrente sanguíneo a la glucosa, hacia los tejidos. Consecuentemente se podría elaborar suero a partir de este tipo de azúcar, evitando riesgos de hiperglicemia en los pacientes.
Por otro lado la inulina y los oligofructanos en general pueden jugar un rol como prebióticos, sustancias que nutren selectivamente a los gérmenes benéficos que forman parte de nuestra flora intestinal, las llamadas bífidobacterias favoreciendo su crecimiento y frenando el desarrollo de los microorganismos perjudiciales. Estas sustancias (inulina y oligofructanos) constituyen factor bifidogénico. Las bifidobacterias a la vez, pueden aliviar la hiperlipemia o sea, el incremento de grasas en la sangre (colesterol y triglicéridos).

Las Raíces Frescas
Las raíces frescas, contienen de 83 a 87% de agua. La materia seca de los tubérculos (MS) contiene 70 % de carbohidratos:
Oligofructanos de bajo Grado de Polimerización (G. P = 3 - 9 ). Los yacones de Perú y Bolivia tienen el mas alto porcentaje Asami et al. (1991). Hasta 67 %.
Fructosa libre (monosacárido no reductor que tiene grupo cetónico a diferencia de la glucosa que tiene grupo químico aldehido).
Inulina. Polisacárido formado por cadenas enlazadas de fructosas (G. P = 35 ).
Sacarosa
Glucosa
Contiene además minerales (calcio , fósforo y hierro) y vitaminas B y C. 
Oligosacáridos.
Se obtienen de la unión de 2 a 10 moléculas de monosacáridos. Los más comunes son los disacáridos (con 2 moléculas de monosacáridos):

  • Lactosa (azúcar de la leche) = galactosa + glucosa
  • Sacarosa (azúcar común de caña o de remolacha. Miel) = glucosa + fructosa.

La inulina y los oligosacáridos de bajo GP (Grado de Polarización) están en la categoría de alimentos no digeribles. Al no ser digeribles, estos compuestos no son asimilados y no dan calorías. Comer yacón en su forma natural ó un alimento a base de este tubérculo no va a incrementar el peso de la persona ni menos va a elevar los niveles de glucosa sanguínea.
El yacón no es la única fuente natural de inulina pués también lo contiene las raíces de la achicoria (Cichorium intybus) y los bulbos de la dalia (Dalia sp.)

4. Parte experimental

Metodos para la obtención de inulina

Hidrólisis
Este método comprende la hidrólisis del jugo del yacon para la separación de la fructosa como complejo calcico insoluble (C6H12O6.CaO), liberación de la fructosa por acidificación del complejo con un ácido que forma una sal calcica insoluble (ácido carbónico o fosfórico), separación de los cationes y aniones contaminantes por medio de resinas de intercambio de iones, concentración en vacio de la solución de fructuosa hasta formar un jarabe espero y finalmente la cristalización de la inulina.
Sin embargo para realizar con éxito estas operaciones aparentemente sencillas, deben cumplirse ciertas condiciones de reacción. Las condiciones más importantes son operar a baja temperatura y evitar la excesiva acidez o alcalinidad durante todo el proceso.
Inulina y oligofructosa, no son hidrolizadas por las enzimas digestivas humanas ni absorbidas en la parte superior del tracto gastrointestinal. Su fermentación colónica produce ácidos grasos de cadena corta que podrían ser importantes para mantener la función de las células epiteliales previniendo la carcinogénesis del colon y disminuyen el pH colónico. Al ser ambas fermentadas por los microorganismos del colon estimulan selectivamente las bifidobacterias que inhiben las especies potencialmente patógenas como son los clostridios. Por lo tanto pueden ser importantes en la resistencia a la colonización y profilaxis de desórdenes gastrointestinales. La inulina posee un sabor neutral suave, moderadamente soluble en agua, otorga cuerpo y palatabilidad. Tiene gran capacidad para reemplazar las grasas. Al mezclarla con agua forma un gel cremoso de excelente palatabilidad.

Hipótesis
El tratamiento químico del zumo de yacón por hidrólisis se obtendrá inulina.
Unidad De Análisis
Yacón
Variable Dependiente
Inulina
Variable Independiente
Temperatura del proceso, pH, Tiempo

5. Metodología

El tipo de investigación a utilizarse en la presente tesis será de dos tipos: el de tipo correlacional porque se va a manipular y relacionar las diferentes variables (dependiente e independientes) y el de tipo explicativo (estudios experimentales) porque realizaremos las pruebas de laboratorios respectivas tanto para el análisis como para la obtención de inulina.

6. Diseño De Investigacion

El tipo de diseño experimental y el posterior tratamiento de las variables, se efectuará por experimentos verdaderos y para la relación de las variables se hará uso del Diseño Factorial, siendo los pasos básicos:

Preparación de la muestra.
Extracción, reconocimiento y purificación de la inulina.
Aplicación de la inulina en el campo farmacéutico.
La relación de las variables estará diseñado por:

Tiempo

pH

Temperatura

T1

T2

T3

T4

t1

pH1

CI1

CI2

CI3

CI4

pH2

CI5

CI6

CI7

CI8

t2

pH1

CI9

CI10

CI11

CI12

pH2

CI13

CI14

CI15

CI16

Donde:

T1, T2, T3, T4 = Temperaturas de proceso
CI1, CI2, ..., CI16 = Cantidades de Inulina
pH1, pH2 = pH de proceso
t1, t2 = Tiempo de proceso

7. Bibliografía

MARTINEZ GARZA, Angel, "Diseños Experimentales, Métodos y Elementos Teóricos", Editorial Trillas, 1ra Edición, México
OTHMER Kirk, "Enciclopedia de Tecnología Química", Tomo II Editorial Hispanoamericana, 1ra Edición, México.
Seminario, Juan. Valderrama Miguel: "El Yacón, Alimento, Medicina y algo más"
Suguira, M & T. Nakanishi: Changes in carbohidrate content of tubers and tuberosus rotos of yacón (Polymnia sonchifolia)
Oligosaccharides and polysaccharides specifically utilisable by bifidobacteria.

Summary
The fundamental part of the present project is to obtain the inulina, a made up of the Smallantus Sonchifolius (yacón), a tuber little diffused since in the Peru its production is not elevated in comparison with other products, but studies carried out in this tuber they demonstrate that its consumption prevents the diabetes, by means of the inulina, a substance that can be obtained of the yacón.
The carried out studies tell us that the yacón is rich in oligofructanos, but these when breaking down don't form complex that cause damage some to the human body. For the obtaining of the inulina we begin with the oligofructanos that go by a hidrólisis process in which you/they are liberated the fructose by acidification of the complex with an acid that forms a salt calcic insoluble separation of the cationes and polluting anions by means of resins of exchange of ions, concentration in hole of the solution of fruitful until forming a syrup I wait and finally the crystallization of the inulina. Once made the tests were carried out a factorial experimental design of 4 variables 24.

Resumen
La parte fundamental del presente proyecto es obtener la inulina, un compuesto del Smallantus Sonchifolius (yacón), un tubérculo poco difundido en el Perú ya que su producción no es elevada en comparación con otros productos, pero estudios realizados en este tubérculo demuestran que su consumo previene la diabetes, por medio de la inulina, una sustancia que puede ser obtenida del yacón.
Los estudios realizados nos dicen que el yacón es rico en oligofructanos, pero estos al descomponerse no forman complejos que causen daño alguno al cuerpo humano. Para la obtención de la inulina empezamos por los oligofructanos que pasan por un proceso de hidrólisis en la cual se liberan la fructosa por acidificación del complejo con un ácido que forma una sal calcica insoluble separación de los cationes y aniones contaminantes por medio de resinas de intercambio de iones, concentración en vacio de la solución de fructuosa hasta formar un jarabe espero y finalmente la cristalización de la inulina. Una vez hechas las pruebas se realizara un diseño experimental factorial de 4 variables 24.

Palabras Clave
Yacón, oligofuctanos, hidrólisis, diabetes

 

 

Autor:


Magali Vilcahuaman Paucar
Estudiante de VII Semestre
Universidad Nacional del Centro del Perú
Facultad de Ingeniería Química


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