Katerin C. Castillo-Zapata
Laboratorio de Alimentos Funcionales y Bioprocesos –
Facultad de Ingeniería de Industrias Alimentarias y Biotecnología, Universidad
Nacional de Frontera, Sullana, Piura, Perú
https://orcid.org/0000-
0003-0128-3009
Jorge D. Reyes-Diaz
Laboratorio de Alimentos Funcionales y Bioprocesos –
Facultad de Ingeniería de Industrias Alimentarias y Biotecnología, Universidad
Nacional de Frontera, Sullana, Piura, Perú
https://orcid.org/0009-0008-7638-9696
Heber P. Cornelio-Santiago
Universidad Le Cordon Blue, Magdalena del Mar, Perú.
https://orcid.org/0000-
0003-2261-7004
Luis A. Espinoza-Espinoza
Universidad Nacional de Barranca, Barranca, Perú.
https://orcid.org/0000-
0001-8662-3337
Jaime Valdiviezo-Marcelo
Instituto de Investigación en Biotecnología
Alimentaria y Biodiversidad, Universidad Nacional de Frontera, Sullana, Piura,
Perú.
https://orcid.org/0000-
0002-2214-5994
Luis A. Ruiz-Flores
Laboratorio
de Alimentos Funcionales y Bioprocesos – Facultad de Ingeniería de Industrias
Alimentarias y Biotecnología, Universidad Nacional de Frontera, Sullana, Piura,
Perú
https://orcid.org/0000-
0001-9038-7736
DOI: https://doi.org/10.36955/RIULCB.2024v11n2.009
Recibido: 02/03/2024 Revisado: 04/04/2024 Aceptado: 11/06/2024 Publicado: 30/06/2024
Resumen
La cáscara de pitahaya roja (Hylocereus guatemalensis) es un subproducto de la producción de
pulpa y jugo, que muchas veces no es aprovechada por la escasa información
científica sobre la forma de conservación que afecte mínimamente sus compuestos
bioactivos. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto del secado con
aire caliente en el contenido de fenólicos totales (CFT) y capacidad
antioxidante (CA) por secuestro del radical DPPH (%) de la cáscara de pitahaya
roja. La cáscara fue separada de la pulpa, cortadas en cuatro partes iguales y
colocadas a secar con aire caliente. El secado fue realizado utilizando
temperaturas de 40, 50, 60, 70, 80 y 90 °C durante un tiempo de 1 080 min. La
cáscara fue molida (partículas < 850 μm), el extracto (50 mg/ml) fue
obtenido usando metanol al 80 % como disolvente y el CFT y la CA fueron
determinados. La influencia de la temperatura de secado fue significativa
(p< 0,05) en el CFT y CA, a medida que la temperatura de secado se
incrementó de 40 a 90 °C; los valores de CFT variaron de 116,7
± 26,0 a 328,8 ± 57,5 mg equivalente de
ácido gálico/100 g de cáscara seca en base seca y la CA también aumentó de 22,22
± 0,06 a 50,00 ± 0,12 % de inhibición
de radical DPPH. Estos resultados indican que el secado con aire
caliente a temperaturas de 50 a 90 °C puede ser usado para obtener cáscara seca
de pitahaya roja con baja humedad libre y sin afectar el CFT y CA.
Palabras clave: Subproducto,
antioxidante, compuestos bioactivos, deshidratación, fruta del dragón.
Abstract
Red
pitahaya (Hylocereus guatemalensis)
peel is a by-product of pulp and juice production, which is often underutilized
due to the lack of scientific information on how to preserve it in a manner
that minimally affects its bioactive compounds. The objective of this study was
to evaluate the effect of hot air drying on the total phenolic content (TFC)
and antioxidant capacity (AC) by DPPH radical scavenging (%) of red pitahaya
peel. The peel was separated from the pulp, cut into four equal parts and
subjected to hot air drying. Drying was carried out at temperatures of 40, 50,
60, 60, 70, 80 and 90 °C for a period of 1 080 min. The peel was ground
(particles < 850 μm), the extract (50 mg/mL) was obtained using 80%
methanol as solvent, and the TPC and AC were determined. The influence of
drying temperature was significant (p<0.05) on TPC and AC as drying
temperature increase of 40 to 90 °C; TPC values ranged of 116.7 ± 26.0 to 328.8
± 57.5 mg gallic acid equivalent/100 g dry peel on dry basis and AC also
increased of 22.22 ± 0.06 to 50.00 ± 0.12% DPPH radical inhibition. These
results indicate that hot air drying at temperatures of 50 to 90 °C can be used
to obtain dried red pitahaya peel with low free moisture and without affecting
TPC and AC.
Key
words: By-product, antioxidant, bioactive compounds,
dehydration, dragon fruit.
INTRODUCCIÓN
La
pitahaya o pitaya también llamada “fruta del dragón” es un cactus trepador
perenne del género Hylocereus originario de América Central (sur de
México, Guatemala y Costa Rica) y sus especies son guatemalensis, polyrhizus o monacanthus, undatus y megalanthus
(Arivalagan
et al., 2021 y Mercado-Silva, 2018), debido
al atractivo color de su fruta y principalmente al sabor como también a sus
propiedades nutricionales y funcionales de la pulpa, la producción mundial está
aumentando rápidamente (Mercado-Silva,
2018) y los
principales países donde Hylocereus está siendo cultivada son Vietnam,
China, México, Colombia, Nicaragua, Ecuador, Tailandia, Malasia, Indonesia,
Australia, EE.UU. (Arivalagan
et al., 2021) y Perú.
El secado es uno de los métodos más utilizados hasta la
actualidad en la conservación de diferentes productos agrícolas para
prolongar su vida útil, eliminando el
agua hasta obtener un producto sólido
suficientemente bajo en contenido de agua (Berk,
2018), que permita la estabilidad microbiológica, reduzca las
reacciones químicas de deterioro y disminuye los costes de transporte y
almacenamiento (Bahnasawy
y Shenana, 2004).
Figura 1. Pitahayas rojas (H. guatemalensis):
a) fruta, b) fruta partida por la mitad, c) cáscara y pulpa y d) cáscara en 4
partes.
Preparación
de la materia prima
La
fruta se lavó con agua potable y desinfectó usando una solución de hipoclorito
de sodio a una concentración de 4 % ppm, posteriormente se separa la cáscara de
la pulpa cortando la fruta por la mitad (Figura 1b y 1c) y finalmente la cáscara se cortó en 4 partes
iguales y se dejaron sobre las bandejas de secado (Figura 1d).
El secado de la cáscara de pitahaya roja (H. guatemalensis)
fue realizado en un deshidratador de aire forzado (AISTAN, modelo ST04, China).
Aproximadamente 300 g de cáscara cortó en 4
partes (Figura 1d) fueron
secados a diferentes temperaturas (40, 50, 60, 70, 80, y 90 °C) durante 1080
min, según pruebas preliminares, con una velocidad de aire de 2,5 m/s, para cada
temperatura se realizó por triplicado.
Molido y tamizado de la
cáscara seca
La
cáscara seca obtenida a diferentes temperaturas fue triturada individualmente utilizando
un molino de cuchillas durante 3 minutos. Posteriormente la cáscara molida se
pasó por un tamiz de 850 μm. Las cáscaras secas y molidas que pasaron por el
tamiz fueron colocadas en bolsas herméticas para su posterior uso.
Los
extractos fueron obtenidos según el método reportado por Cornelio-Santiago
et al, (2019) con
algunas modificaciones. Aproximadamente 2 g de cáscara seca molida de pitahaya
roja se mezclaron con 40 ml de metanol al 80 % en un recipiente de volumen de
250 ml. La mezcla se homogenizó en un agitador magnético a 1 000 rpm por 20
minutos a temperatura ambiente, posteriormente la mezcla se centrifugó a 4 500
rpm durante 20 minutos y se recuperó el sobrenadante
(solutos + disolvente) o extracto.
El CFT
fue determinado utilizando la metodología descrita por Cornelio-Santiago
et al, (2019). Cada extracto obtenido
fue diluido con metanol al 80 % a una relación 1:19 (v/v), es decir, se
mezclaron 100 μl de cada extracto con 1 900 μl de metanol al 80 %, en un
agitador Vórtex a 2 000 rpm durante 1 minuto.
En un
tubo de vidrio de 10 ml de capacidad se agregaron 1,364 ml de agua destilada,
300 μl de cada extracto obtenido previamente diluido y 136 μl del reactivo
Folin-Ciocalteu, homogenizándose levemente para luego dejarlo reposar durante 8
minutos a temperatura ambiente en un espacio oscuro. Luego del reposo se agregó
1,2 ml de Na2CO3 al 7,5 %, homogenizándose levemente y
dejando reposar durante 2 horas a temperatura ambiente en un espacio oscuro.
Posteriormente se realizaron las lecturas de absorbancia en un
espectrofotómetro UV/VIS (Genesys 150, Thermo Scientific, EU) a 760 nm. La
ecuación y = 0,0166x + 0,0129 (R 2 = 0,9991) obtenido a
partir curva estándar de ácido gálico a diferentes concentraciones (10, 20, 30,
40, 50 y 60 μg/ml) fue usado para calcular el CFT en los diferentes extractos.
Los resultados fueron expresados en mg equivalente de ácido gálico (EAG) por
cada 100 g de cáscara seca.
La
capacidad antioxidante se determinó utilizando la metodología descrita por Tian et
al, (2018) con algunas
modificaciones. Se mezclaron 100 µl de cada extracto obtenido (50mg/ml) con 2 ml
de solución de 0,08 mol/L de DPPH en etanol. La mezcla se hizo reaccionar
durante 40 minutos antes de medir la absorbancia a 517 nm se utilizó una
solución de 0,08 mol/l de DPPH en etanol como control y como blanco etanol. La
capacidad de secuestro de radicales DPPH se calculó como el porcentaje de
inhibición mediante la siguiente ecuación: % inhibición = (1- A muestra/A
control) ×100.
Análisis estadístico
Los datos obtenidos en cada experimento se
sometieron a un análisis de la varianza (ANOVA) y a la prueba de comparación
múltiple de Tukey, con un nivel de confianza del 95 %. Los análisis
estadísticos se realizaron con el programa STATGRAPHICS (StatPoint, Inc.
v.16.1.03). La curva estándar se elaboró usando Microsoft Excel MSO (versión
2021).
RESULTADOS Y DISCUSIONES
Efecto
de la temperatura de secado en la humedad libre de la cáscara de pitahaya roja
La
humedad inicial de la cáscara de pitahaya fue 90,41 ± 1,03 % y los datos del comportamiento
de secado de la cáscara de pitahaya roja en función de la humedad libre (kg de
agua/kg de cáscara seca) y la temperatura de secado se observa en la Figura 2, este comportamiento indica
que el tiempo de 1 080 min fue suficiente para secar 300 g de cáscara de
pitahaya roja y obtener humedades libres de 0,0038 a 0,0007 kg de agua/kg de cáscara
seca, para las temperaturas de 40 a 90 °C, respectivamente, considerándose así
las cáscaras secas de pitahaya roja obtenidas,
para todas las temperaturas, como productos deshidratados (Ibarz
y Ribas, 2005),
condición que permite la estabilidad microbiológica,
reduce las reacciones químicas de deterioro y disminuye los costes de
transporte y almacenamiento (Bahnasawy y Shenana, 2004) de este producto. Ademas, la
humedad estuvo muy por debajo del valor permitido para productos que son
secados y procesados en forma de harina, que es como máximo del 15 % (Codex
Alimentarius, 1985).
Figura 2.
Comportamiento de secado de la cáscara de pitahaya roja en función de la humedad
libre (kg de agua/kg de cáscara seca) y la temperatura.
En
otro estudio fue necesario mayor tiempo de secado como 640 min para deshidratar
100 g de cáscara de pitahaya roja de la especie H. polyrhizus y obtener una tasa de humedad menores a 0,2, cuando fue
usado 50 °C y 0,2 m/s de velocidad del aire (Bassey
et al., 2024);
es de esperar ya que la velocidad del aire es mucho menor comparado a 2,5 m/s, utilizado
en este estudio. Por otro lado, tiempos de 500, 415 y 385 min para temperaturas
de 50, 60 y 70 °C fueron necesarios para obtener cáscara seca de pitahaya roja de
la especie H. undatus, con
humedades de 5,39, 5,27 y 4,40 %, respectivamente; siendo la velocidad de aire
de 1,5 m/s (Santos
et al., 2017). Ademas, cáscaras de pitaya roja de la especie
H. undatus necesitaron 390 min para alcanzar un contenido de
humedad constante a 60 °C (Amorim et al., 2023). Estos diferentes resultados pueden estar relacionados con
los dieferentes contenidos de agua en la cáscara de pitahaya roja,
el mismo que puede ser evidenciado con los valores de humedad menor (82,91 %) (Bassey et al., 2024) y mayor (93,38 %) (Santos
et al., 2017),
reportados para la cáscara de pitahaya roja de la especie H. polyrhizus y H. undatus, respectivamente; en comparación a la humedad obtenida para este estudio; es
probable que el contenido de agua o humedad, este influenciado por las especies
del género Hylocereus y por el estado de madurez fisiológico o comercial
de las frutas estudiadas.
Efecto
de la temperatura de secado en el contenido de fenólicos totales
Se
realizó la determinación del CFT en las cáscaras de pitahaya roja sometidas a
diferentes temperaturas de secado con aire caliente (40, 50, 60 70, 80 y 90 °C)
y los resultados se observan en la Tabla
1. Los valores de CFT variaron de 116,7 ± 26,0 a 328,8 ± 57,5 mg
EAG/100g de cáscara seca para la temperaturas de 40 a 90 °C, respectivamente,
estos resultados indican que no existe diferencia significativa (p < 0,05)
en el CFT para las temperaturas de 50 a 90 °C, pero existe diferencia
significativa en el CFT cuando es comparado con la temperatura de 40 °C, no
obstante, de forma general la temperatura de secado produjo un aumento del CFT
en la cáscara de pitahaya roja seca, este aumento se debió probablemente a la
concentración de los compuestos a medida que la temperatura de secado aumenta,
asimismo un aumento de la temperatura puede provocar la desintegración de los
enlaces covalentes y por consiguiente la liberación de compuestos fenólicos (Bassey
et al., 2024), lo que daría
lugar a un mayor CFT en las cáscaras secas de pitahaya roja obtenidas a
temperaturas de 50 a 90 °C. Por otro lado, el menor valor de CFT en la cáscara seca
de pitahaya roja obtenido a 40 °C, estaría influenciado por la prolongada
duración del secado, que resultó en la liberación de compuestos fenólicos y una
simultanea o posterior descomposición de los compuestos fenólicos por la
presencia de la polifenol oxidasa, una enzima termoresistente, que se
inactivada a temperaturas superiores a 60 °C (An et
al., 2023; Onwude et al., 2022). En otros
estudios, valores diferentes CFT comparado a este estudio (Tabla 1) fueron reportados para la
especie H. polyrhizus (640,52 mg
EAG/100g a 50 °C) y H. undatus (313,96 mg EAG/100g a 60 °C) (Amorim
et al., 2023), lo que indica
que la especie también podría estar influenciando en el CFT.
Tabla 1.
Efecto
de la temperatura de secado con aire caliente en el contenido de fenólicos
totales y la capacidad antioxidante de la cáscara de pitahaya roja
|
Temperatura
(°C) |
Contenido
de fenólicos totales (mg EAG/100g de cáscara seca en base seca) |
Capacidad
antioxidante (% de inhibición del radical DPPH) |
|
40 |
116,7
± 26,0 b |
22,22
± 0,06 b |
|
50 |
250,8
± 42,4 a |
29,87
± 0,07 ab |
|
60 |
279,0
± 38,4 a |
30,53
± 0,10 ab |
|
70 |
257,3
± 9,7 a |
41,86
± 0,08 ab |
|
80 |
279,8
± 25,4 a |
49,84
± 0,04 a |
|
90 |
328,8
± 57,5 a |
50,00
± 0,12 a |
desviación
estándar. Los mismos superíndices en cada columna indican una diferencia no
significativa (p < 0,05) mediante la prueba de Tukey.
Efecto
de la temperatura de secado en la capacidad antioxidante
La tabla 1 presenta los resultados de la determinación
de la capacidad antioxidante en las cáscaras de pitahaya roja sometidas a
diferentes temperaturas de secado (40, 50, 60, 70, 80 y 90 °C), utilizando el
método de secuestro de radical DPPH. La capacidad antioxidante expresado en %
de inhibición variaron de 22,22 ± 0,06 a 50,00 ± 0,12 % para la temperatura de
40 °C a 90 °C. El aumento de la temperatura favoreció un aumento del % de
inhibición para las temperaturas de 40 a 90 °C. Sin embargo, no existió
diferencia significativa entre los valores de % de inhibición para las
temperaturas de 40 a 70 °C, pero si existió diferencia significativa cuando
fueron comparados con los % de inhibición obtenidos a temperaturas de 80 y 90
°C; estas dos temperaturas mostraron los valores más altos de % de inhibición
como 49,84 ± 0,04 y 50,00 ± 0,12 %, respectivamente, mientras que para 40 °C se
obtuvo el valor más bajo de % de inhibición (22,22 ± 0,06 %). El % de
inhibición del radical DPPH está directamente relacionado con la presencia de fitoquímicos como taninos, flavonoides,
ácidos fenólicos y betalaína (Luu et
al., 2021), por tanto, el
aumento del % de inhibición de las cáscaras secas de pitahaya roja obtenidas a
temperaturas de 40, 50, 60, 70, 80 y 90 °C podría deberse a una mejor retención
de fitoquímicos a media que aumenta la temperatura, como demuestra el aumento
de los CFT (Tabla 1), por otro
lado, valores menores de % de inhibición del radical DPPH podría estar relacionada
con la menor retención de compuestos antioxidantes como el ácido ascórbico en las
cáscaras secas, compuesto termolábil, que se pierde con el aumento de la
temperatura. Además, mientras algunos fitoquímicos se pierden debido al
tratamiento térmico, otras se liberan por la desintegración y el aflojamiento
de los enlaces covalentes (Bassey
et al., 2024). En
consecuencia, el proceso de secado no ejerce el mismo efecto sobre la capacidad
antioxidante de diversas matrices biológicas; fenómeno que explica las
variaciones en los resultados de % de inhibición del radical DPPH°, determinados
a diferentes temperaturas de secado para cáscara de pitahaya roja como 75 % de
inhibición a temperatura de secado 100 °C (Chew
y King, 2019), 36,98
% a 50 °C (Bassey
et al., 2024), 13,18 % a 65 °C
(Quan et al., 2024) y 83,48 % a 70
°C (Nurliyana et al.,
2010).
CONCLUSIONES
Se
observó que la temperatura de secado influye en el aumento del CFT y la CA en
la cáscara de pitahaya roja (H. guatemalensis). Las temperaturas
de 50 a 90 °C presentaron mejor retención de CFT, aumentando en consecuencia la
capacidad antioxidante (% de inhibición del radical DPPH), es decir, conforme
aumentaba la temperatura de secado; los valores de CFT (116,7 ± 26,0 a 328,8 ±
57,5 mg EAG/100g de cáscara seca en base seca) y capacidad antioxidante (22,22
± 0,06 a 50,00 ± 0,12%) también aumentaron. Finalmente, los resultados
obtenidos indican que el secado por aire caliente a temperaturas de 50 a 90 °C
puede ser usado para obtener cáscara seca de pitahaya roja con baja humedad
libre y sin afectar el contenido de fenólicos totales y su capacidad
antioxidante. Además, estos resultados proporcionan una base esencial para continuar
estudiando la cáscara de pitahaya roja (H. guatemalensis) seca y molida en
términos de solubilidad en aceite y agua, y su aplicación en la formulación de
alimentos funcionales.
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS