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Universidad Politécnica de Guanajuato
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Cortázar, Guanajuato









Aplicación de la grana cochinilla (Dactylopius coccus Costa) de nopal (Opuntia Ficus Indica) en yogurt orgánico de cereza (Prunus Cerasus L).




Cárdenas, N., Gaytan, H. y Cervantes M. I.

Departamento de Ingeniería Agroindustrial

Universidad Politécnica de Guanajuato

Cortázar, Guanajuato, México (38343)





























Aplicación de la grana cochinilla (Dactylopius coccus Costa) de nopal (Opuntia ficus Indica) en yogurt orgánico de cereza (Prunus cerasus L).

Cárdenas-Sierra, Nancy Raquel.; Gaytan -Hernández, Héctor. Y Cervantes-Luna, Miriam Ivonne.



Departamento de Ingeniería Agroindustrial, Universidad Politécnica de Guanajuato, Avenida Universidad Norte S/N. Predio “La Palma”, Cortázar, Guanajuato CP 38343.




RESUMÉN


El objetivo fue extraer la grana cochinilla (Dactylopius coccus Costa) de nopal (Opuntia Ficus Indica) como colorante natural para la aplicación en un yogurt orgánico sabor cereza. Se realizaron tres técnicas de extracción de cochinilla de nopal utilizando en cada uno de ellas diferentes mordientes, las muestras de cochinilla se acondicionaron y se extrajo el acido carmínico por destilación simple. Posteriormente se identifico el contenido de acido carmínico por espectrofotometría. Se obtuvo diferente coloración en cada técnica. Por lo cual se eligió como mejor técnica en rendimiento de color, tiempo de degradación y contenido de acido carmínico a la técnica numero 1.
Los rendimientos de los extractos fueron semejantes a lo encontrado en la bibliografía consultada, encontrando que por cada 12g de cochinilla de nopal se obtiene un rendimiento del 75%.
Palabras clave: cochinilla de nopal, (Dactylopius coccus Costa), Opuntia ficus Indica, extracción simple, yogurt orgánico, Prunus cerasus L.







INTRODUCCIÓN
La producción orgánica, biológica o ecológica de alimentos, es un sistema natural, holístico que fomenta y mejora la salud de los agroecosistemas, buscando que sean sostenibles desde el punto de vista social, ecológico y económico (Castillo, 1998). Promueve las prácticas que eviten el uso de productos de síntesis químicas como: fertilizantes, insecticidas, herbicidas, hormonas, transgénicos, edulcorantes, antibióticos, desparasitantes, conservadores, saborizantes, etc. (Salcedo, et al 1998).

En México, la idea orgánica es relativamente nueva y poco conocida. Sin embargo, en 2002, se registraron 17 millones de hectáreas dedicadas a la producción orgánica en el mundo, un mercado de alrededor de 25 mil millones de dólares y más de 100 países participando según Hernández, 2006. Se estima que el mercado crecerá hasta alcanzar 100 mil millones de dólares en 2010. La producción mundial crece a un ritmo promedio de 25% anual, 10 veces más que la agricultura convencional, y aún así, la demanda no puede satisfacerse (Hernández, 2006).

Gran parte de esta explosiva tendencia global se debe a una toma de conciencia por parte de los consumidores. Preocupados por su salud, por el sabor, por el medio ambiente, por el bienestar animal o por la sustentabilidad de la economía agrícola, una nueva generación de consumidores conscientes cuestiona los argumentos de la producción basada en criterios industriales y se concentra en la calidad y no en la cantidad (Martínez et al., 2005).

El consumo mínimo per cápita de leche recomendado por la
FAO que es de 500 mililitros/habitante/día o por el Instituto Nacional de la Nutrición que es de 300 mililitros (Rojas et al., 2007).

El mercado de productos lácteos orgánicos se encuentra en plena expansión debido al incremento de las innovaciones técnicas así como las campañas publicitarias emprendidas sobre todo en naciones europeas. Un número significativo de productos lácteos orgánicos han aparecido en el mercado en los últimos años los cuales incluyen la leche orgánica con propiedades funcionales, diferentes sabores y yogurts orgánicos de estilo griego (León et al., (2006).

En México la producción es incipiente aunque existe una norma oficial NOM 155.SCFI-2003, bajo la cual se rigen las características físicas y químicas de las diversas presentaciones de leche que se comercializan en el país de acuerdo con Vega et al (2004 citado por León et al., 2006).

Para ser llamado alimento completamente orgánico se pueden utilizar colorantes naturales como el rojo carmín. Extraído de la grana cochinilla (Dactylopius coccus Costa) de nopal. La grana cochinilla originaria de México es un insecto parasito de las pencas de nopal (Aguilera, 2005). La hembra da el colorante que desde tiempos remotos se han utilizado para pintar o teñir este colorante es el rojo pero puede variar desde el cereza al violeta, usando diferentes técnicas y mordientes.

El manejo de campo que se le debe dar a los nopales para la crianza de la cochinilla, su ciclo biológico, los hospedantes más adecuados dentro de las diversas especies de nopales y los mercados del colorante, entre otros temas relacionados, han sido abordados por varios autores como

La cereza es un fruto de aspecto globoso, de color rojo más o menos intenso dependiendo de la variedad y su pulpa es jugosa, de color variable (desde el amarillo hasta el granate intenso) (Romano, 2008). Su consumo se remonta a la época de los griegos y romanos, y se extendió rápidamente hasta llegar a España alcanzado un rápido desarrollo. Actualmente la cereza está muy extendida por diversas regiones y países de climas templados e incluso fríos entra en la clasificación de frutas finas.

La producción mundial de cerezas ha experimentado un crecimiento lineal en las últimas décadas, pasando de 1,30 millones de toneladas en 1961 hasta la actual de 2,00 millones de toneladas. En 2006. Sus propiedades por su alto contenido de flavonoides (sobre todo antocianos). También son especialmente ricas en vitamina C, incluso más que los cítricos según Romano, 2008.








MATERIALES Y MÉTODOS
Extracción de colorante de grana cochinilla (Dactylopius coccus costa) de nopal (opuntia ficus indica).
TECNICA 1.
Se utilizaron 5 g de grana cochinilla de nopal, como materia prima la cual fue adquirida en la comunidad de Parra en la ciudad de Cortázar, Gto; se acondiciono previamente desengrasándola, a 150 ml de destilada se añadieron 0.06 g de acido cítrico y 1.0 de carbonato de sodio .A esta solución se agregaron 5 g de grana cochinilla pesando la muestra en una bascula SCIENTECH ZSA 210, y se dejo en reposo de 10 a 15 minutos posteriormente se decanto el liquido y se filtro con malla organza.
La cochinilla residual se extrajo con agua y los líquidos de la filtración se trasegaron a un recipiente esta solución obtenida se concentro por medio de destilación simple a presión reducida. Finalmente a la muestra destilada se añadió 0.1 ml de glicerina como conservador y se reservo.
TÉCNICA 2.
Se utilizaron 12.5 g de grana cochinilla de nopal, como materia prima la cual fue adquirida en la comunidad de Cañada de Caracheo en la ciudad de Cortázar, Gto; se acondiciono previamente desengrasándola, pesando la muestra en una bascula SCIENTECH ZSA 210 se sometió a extracción a la muestra de cochinilla de nopal en 250 ml de agua destilada a ebullición por 30 minutos se dejo en reposo de 15 a 20 minutos posteriormente se decanto el liquido y se filtro con malla organza a la solución de añadieron 2.0 g de acido cítrico y 12.5 ml de alcohol etílico al 70 % dejando la solución en reposo y se reservo.
TÉCNICA 3
Se utilizaron 7g de grana cochinilla de nopal, como materia prima la cual fue adquirida en la comunidad de Las Conejas en la ciudad de Salamanca, Gto; se pesó la muestra en una bascula SCIENTECH ZSA 210 y se agrego a una solución acuosa de 140 ml de agua destilada y 0.14 g de carbonato de sodio, se calentó a ebullición por 30 minutos se dejo en reposo por 5 minutos consecutivamente se decanto el liquido y se filtro con malla organza. A esta solución se le agregaron 140 ml de alcohol etílico y se dejo en reposo por una semana el liquido se decanto y se filtro.
Al finalizar las tres técnicas de extracción del acido carmínico se realizaron las siguientes pruebas:
Rendimiento de colorante.
Se utilizo yogur natural comercial de la marca “lala” en presentación de 1 L. En un vaso de precipitado de colocaron 50 ml de yogurt comercial y se agregaron 0.05 g colorante de cochinilla con la ayuda de un agitador de vidrio se disolvió hasta quedar uniforme el color esta prueba de color se realizo por triplicado al resultado de la muestra de cada técnica.
Degradación de color.
Se conservaron las muestras por triplicado de cada técnica con el colorante disuelto en refrigeración tomando semanalmente lecturas utilizando un colorímetro de la marca KONICA MINOLTA al mismo tiempo se observo que la luz solar no afecta en la degradación de color por lo tanto el envase podría llegar al mercado transparente y sin formación de flogs con un tiempo de caducidad del producto de 1 mes. Obteniendo los siguientes resultados en la tabla
Pruebas físico-químicas.
Se utilizo leche certificada orgánica obtenida en la comunidad Santa Rosa de Lima, en la ciudad de Villagrán Gto. A esta leche se le realizaron las pruebas físico-químicas establecidas por la NOM-121 las cuales son acidez titulable utilizando hidróxido de sodio al 0.1 N manejando fenolftaleína como indicador se utilizaron 9 ml de muestra de leche fresca homogenizada con 3 gotas de fenolftaleína resultando una acidez de 0.14%,ph relación iónica de 6.7 utilizando un potenciómetro phEP Hamma H198107,prueba de fermentación láctica se depositaron 30 ml de leche fresca y se incubo por 24 horas a 37 °C para verificar la existencia de microorganismos extraños, determinación de almidones se dejaron hervir por 5 minutos en un tubo de ensaye y se dejo enfriar para agregarle 4 gotas de yodo al 1% obteniendo una coloración amarilla indicando que no existe la presencia de almidones ni dextrina, prueba de alcohol se mezclo en volúmenes de leche y alcohol etílico de 68° Gay-Lussac sin sufrir alteraciones.

Elaboración de yogurt.
Se sometieron 2.700 L de leche a pasteurización 15 minutos a 90°C subsiguientemente se dejo en reposo hasta bajar la temperatura a 40°C se extrajeron 500 ml de leche para inocular el cultivo láctico liofilizado “SACCO” LYOFAST por 30 minutos posteriormente se incorporo al resto de la leche manteniendo la temperatura de 40 °C ajustando la temperatura en una mufla Control AG-System hasta bajar el pH a 4.8,al llegar a este pH se realizo choque térmico para detener la actividad del microorganismo y se enfrió a 27°C adicionando el 2% (68.7 g )de mermelada de cereza y 10 % (340 g )de azúcar y se mantuvo en refrigeración.
Detección de acido carmínico.
Se pesarón exactamente 0,10 g de muestra en un vaso de precipitados de 250 ml, se adicionaron 30 ml de HCl 2 N y se calentó a ebullición en baño maría durante 3-4 minutos, se vació cuantitativamente esta mezcla en un matraz aforado de 1 l y se llevo al volumen con agua destilada.
Se preparo un blanco de reactivos con HCl 2 N y agua destilada en parte proporcional a lo usado para analizar la muestra. Se tomo lectura de la absorbancia de la solución en un espectrofotómetro Jenway 6405 uv/vis a una longitud de onda de 494 nm.














RESULTADOS Y DISCUSIÓN


De los 5 g de cochinilla de nopal procesada en la técnica 1, se obtuvo un total de 1.24 g de colorante en forma sólida (Fig.1.0).
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Fig. 1.0 colorante de cochinilla.



Logrando un rendimiento de 24%,las hembras adultas de la grana-cochinilla (Dactylopius coccus Costa) contienen 19 a 24% de ácido carmínico (en peso seco), una sustancia química natural de alta calidad usada como colorante rojo en la industria alimenticia, farmacéutica y cosmetología (Hernández, 2006). Durante la prueba de coloración, se observó una mayor intensidad de color en la muestra obtenida, y al llevar a cabo la prueba de degradación de color, se pudo observar que el color se mantiene sin pérdida significativa, y los resultados los confirman las lecturas semanales tomadas con el colorímetro los resultados iníciales y finales se muestran en la tabla 1 y de manera grafica en la tabla 2.

Tabla 1.Resultados de las lecturas utilizando un colorímetro de la marca KONICA MINOLTA para evaluar la degradación de color en yogurt orgánico.

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tabla.2 Degradación de color en yogurt, no se mostro diferencia el color se mantuvo homogéneo durante un mes la grafica de la izquierda se tomo a principio de mes y la de la derecha al final.


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En la espectrofotometría realizada a la muestra para detectar presencia de acido carmínico se obtuvieron espectros de absorción de 494 nm para el acido, de acuerdo a su estructura, el acido carmínico presenta espectros de absorción y longitud de onda de máxima absorción en un rango de entre 480 y 510 nm según la norma oficial mexicana NOM -119-SSA1-1994.



En la elaboración del yogurt se mantuvo la temperatura a 40 °C en la mufla y el producto resulto de un color rosa con una consistencia cremosa y olor característico y agradable del yogurt comercial (Fig. 2.0).
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Fig. 2.0 Yogurt orgánico de cereza.


Diagrama de flujo de proceso de yogurt Orgánico de cereza.
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Conclusiones
Ahora que se conoce el proceso de extracción del acido cumínico se concluye que el rojo carmín es uno de los colorantes naturales y puros debido a que por su método de extracción no requiere tantas sustancias químicas ni residuales y que tiene una alta disolvencia en líquidos, semilíquidos y sólidos. El rojo carmín es uno de los colorantes naturales y puros debido a que por su método de extracción no requiere tantas sustancias químicas ni residuales y que tiene una alta disolvencia en líquidos, semilíquidos y sólidos comprobando que puede ser aplicado en la industria de lácteos sin afectar sus principales propiedades organolépticas, este colorante no es degradado por la luz por lo cual se mantiene homogéneo ofreciendo una vida de anaquel de un mes sin conservadores químicos.

Una de las principales ventajas para obtener este colorante es que se aprovecha el 80% de la materia que se procesa y son muy bajos los niveles de merma debido a que con la capa que está envuelta la cochinilla es de una textura muy blanda y esto nos evita que se desperdicien cantidades de colorante.
Otra atribución a este colorante es su bajo concentración de olores presentes como residuales en productos industrializados.
En la elaboración del yogurt de cereza se usaron cantidades pequeñas del colorante y obteniendo unas tonalidades apropiadas una disolución uniforme del color.
Agradecimientos
Al señor Manuel Pérez por la donación de pencas infectadas de cochinilla que se recolectaron en la comunidad de parra municipio de Cortázar GTO
Al Ing. Alejandro Villalpando Sierra por la donación de tunas infectadas de cochinilla así como de 50 g de cochinilla desengrasada y lista para procesar esta recolectada en la comunidad de cañada de Caracheo municipio de Cortázar Gto.
Al señor Baltazar Belmán León por sus certificados de leche orgánica darnos el permiso para poder anexarlos en este trabajo.


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Anexos:
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