Prospección de nuevas fuentes naturales de pectinas con potencialidades para la industria alimentaria

La consolidación de la industria alimentaria depende no solo de la disponibilidad de alimentos e ingredientes básicos sino, además, de otros insumos como los aditivos alimentarios y agro insumos (como los bioestimulantes agrícolas) que garanticen altos rendimientos y calidad de los cultivos.

Entre los aditivos de origen vegetal está la pectina, la cual consiste en un conjunto de polisacáridos que están presentes en la pared celular y son particularmente abundantes en las partes no leñosas de las plantas terrestres (Casas et al., 2015; Sánchez et al., 2019).

Las pectinas promueven el aumento de la viscosidad, por lo que actúan como coloide protector y estabilizador en alimentos y bebidas. También permiten mejorar la textura de productos como las mermeladas y la gelatina; las pectinas amidadas de bajo metoxilo proporcionan la textura y el punto de congelación adecuados (Jafari et al., 2017). La pectina de alto metoxilo se utiliza, entre otras, para estabilizar los yogures que se someten a tratamiento ultra-calor (UHT) (Águila y Melendes, 2018).

Asímismo, las pectinas pueden degradarse por diferentes vías para obtener oligoalacturónidos (oligosacáridos con grado de polimerización entre 7 y 16) con efecto bioestimulantes sobre cultivos agrícolas al favorecer sus parámetros de crecimiento e inducir resistencia frente a plagas y enfermedades.

Mundialmente, las fuentes convencionales de pectinas son las manzanas y los cítricos. Las actuales limitaciones económicas impuestas por el bloqueo a Cuba, tornan atractiva la identificación de nuevas fuentes de pectinas a partir de recursos disponibles en los territorios, puesto que la mayor parte de la pectina utilizada como aditivo alimentario en el país es importada.

Sobre esta base, el presente trabajo tuvo como objetivo establecer las potencialidades de un residuo agrícola, la cáscara de la bellota del cacao (Theobroma cacao L.) y una especie cítrica asociada al agroecosistema cacaotero, como fuentes de pectinas de interés para la industria alimentaria. La propuesta se fundamenta en la disponibilidad de residuos de la agroindustria del cacao en el territorio guantanamero, por ser el principal productor de este renglón en el país, así como de la especie silvestre Cítrus aurantium L. (naranja ácida, naranja amarga) utilizada como especie de sombra en agroecosistemas cacaoteros. Frecuentemente, este residuo de la agroindustria cacaotera se subutiliza o se desecha, mientras que los frutos de la especie cítrica utilizada como sombra se pierden en los campos, a pesar de que en los últimos tiempos se ha incluido dentro de los renglones exportables del país.

Como materia prima para la obtención de las pectinas se utilizaron la cáscara de las bellotas de T. cacao y los albedos o corteza intermedia de C. aurantium, procedentes de dos formas de producción del municipio El Salvador Guantánamo.

Los frutos con madurez fisiológica se cortaron y se les retiró manualmente la pulpa y las semillas procediéndose a la separación de los albedos (corteza intermedia) en el caso de la especie cítrica y de la cáscara en el caso de las mazorcas de cacao. El material vegetal se congeló para su conservación hasta el momento de realizar las extracciones.

Como estudio exploratorio preliminar de las materias primas seleccionadas, se determinó el contenido de pectina (expresado como porciento de pectato cálcico), así como los porcentajes de humedad y cenizas (Suárez et al. 2014).

La extracción de pectinas se realizó mediante hidrólisis con agua acidulada (pH=3), a 85⁰C y con agitación durante 80 minutos, según principio metodológico propuesto por varios autores (Suárez, 2014; Sosa, Martínez y López 2016). Se determinaron los rendimientos en pectina, así como los porcentajes de metoxilos y de ácido anhidro galacturónico cuyos parámetros determinan las propiedades de las pectinas que permiten su utilización como aditivo alimentario. Las determinaciones se realizaron según la metodología descrita por (Chamorro, 2019).

Todas las determinaciones se realizaron por triplicado y, los datos obtenidos durante las mismas, se sometieron a Análisis de Varianza de clasificación simple, siendo la causa de variación la materia prima utilizada para la extracción de los compuestos pécticos. Para la estimación de la significación de las diferencias se utilizó la prueba de Rangos Múltiples de Duncan, con un nivel de significación de p<0,05.

El porcentaje de pectina total en los albedos de C. aurantium estuvo dentro del intervalo informado por otros autores (15% - 18%) al realizar estudios similares en los frutos de otras especies cítricas. Así, Higareda et al. (1995) observaron contenidos de pectina total de 17,80% en C. sinensis y de 17,20% en C. aurantifolia. Por otra parte, Baltazar et al. (2013) informaron un contenido de pectina total que osciló entre 15,5% - 16,5% en albedos de C. medica (Tabla 1).

El porcentaje de pectina total en T. cacao, sin embargo, presentó un valor más bajo que el promedio informado para las especies cítricas. Barazarte, Sangronis y Unai (2008) investigaron la presencia de pectinas en la cáscara de mazorcas de cacao, y evaluaron los rendimientos para diferentes condiciones de extracción, pero no informaron determinaciones del contenido de pectina total en el material vegetal de partida. Otros autores que realizaron estudios similares en cacao, también se han limitado a evaluar los rendimientos en función de las condiciones de extracción pero sin informar evaluaciones del contenido de pectina total en la materia prima (Suárez, 2014; Sosa, Martínez y López, 2016; Ponguillo, 2018; Priyangini, Walde y Ramalingam, 2018).

El rendimiento en pectinas fue significativamente superior cuando se utilizaron los albedos de la especie cítrica estudiada, con respecto al obtenido cuando se utilizaron cortezas de las bellotas de T. cacao (Tabla 2).

Sin embargo, debe destacarse como hecho interesante que Barazarte, Sangronis y Unai (2008) informaron rendimientos de pectinas a partir de la corteza de bellotas de T. cacao, que oscilaron entre 2,64 y 4,69%, al utilizar como agente de extracción EDTA al 0,5%, valores de pH de 3,4 y 5 y temperaturas de 60, 75 y 90 ° C. Con la variante de extracción utilizada en la presente investigación, el rendimiento obtenido supera el máximo valor informado por estos autores. Lo anterior sugiere que las condiciones de extracción, en especial el agente extrayente, el pH y la temperatura, también influyen decisivamente en los rendimientos de pectinas obtenidos para cualquier especie.

Los porcentajes de metoxilos y de ácido anhidro galacturónico también fueron significativamente superiores en la pectina obtenida a partir de C. aurantium, aunque los valores obtenidos para la pectina de T. cacao, coinciden aproximadamente con los informados por Barazarte, Sangronis y Unai (2008) los cuales oscilaron entre 4,72% - 7,18% para los porcentajes de metoxilos y 49,8% - 64,06% para los de ácido anhidro galacturónico.

Estos parámetros, constituyen indicadores de vital importancia a los efectos de la calidad de las pectinas. Del grado de metoxilación dependen la velocidad de gelificación de las mismas, en tanto que el porcentaje de ácido anhidrogalacturónico es el principal indicador de la pureza de una pectina cualquiera sea su origen.

El grado de esterificación de las pectinas influye mucho sobre sus propiedades. En general, a mayor grado de esterificación, mayor es la temperatura de gelificación. Por ejemplo, una pectina con un alto grado de esterificación es capaz de gelificar ya a temperaturas de 95 ºC, y lo hace en muy pocos minutos (pectinas de gelificación rápida).

Además, las pectinas con alto grado de esterificación forman geles irreversibles térmicamente, mientras que los geles formados por pectinas de grado de esterificación menor son reversibles (Barazarte, Sangronis y Unai, 2008).

Una pectina se considera de alto metoxilo si el grado de metoxilación de la cadena poligalacturónica es superior al 7% y de bajo metoxilo si el porcentaje es inferior a este valor (Águila y Melendes, 2018). En este caso, las pectinas extraídas de las dos fuentes en estudio pueden considerarse, por lo tanto, de alto metoxilo.

De interés resulta también el comportamiento observado en los valores de los porcentajes de ácido anhidro galacturónico. En general, la mayoría de los autores coinciden en plantear que una pectina se puede considerar con un buen nivel de pureza si el porcentaje de ácido anhidro galacturónico es superior al 70% (Águila y Melendes, 2018; Chamorro, 2019).

Los resultados obtenidos, demuestran las potencialidades de las dos fuentes evaluadas para la obtención de pectinas de interés para la industria alimentaria, tanto como aditivos que como materia prima para la obtención de bioestimulantes de cultivos agrícolas. El aprovechamiento de las mismas, no solo permitiría contar con aditivos alimentarios y bioestimulantes agrícolas desarrollados a partir de recursos locales y que sustituirían productos importados, sino, además, contribuir a mitigar el problema ambiental derivado de la acumulación de grandes volúmenes de residuos generados por la agroindustria del cacao en el territorio guantanamero.