Caracterización fisicoquímico del fruto de la tuna

Introducción

El fruto de tuna (Opuntia ficus indica), es una planta que se adapta bien a las condiciones restringidas de las diferentes regiones áridas y semiáridas del planeta, tanto en lo referido a recursos hídricos, suelos y aspectos medioambientales. Esta y otras razones relacionadas con el fruto de la tuna y sus cladodios (paletas), han motivado significativamente las investigaciones, observándose en la actualidad una proliferación de artículos científicos y técnicos en los que se hace énfasis a formas novedosas para el incremento del rendimiento agrícola, adaptabilidad y desarrollo de la planta, erradicación de enfermedades, mejoramiento de la cosecha, calidad en las operaciones de postcosecha e industrialización. Todo ello con el propósito de continuar diversificando el mercado de productos frutícolas, tanto en forma fresca como procesados.

Como muchas frutas, la tuna está compuesta de una parte carnosa denominada pulpa, en la que se encuentran insertas un gran número de semillas, 100 a más de 400 por fruta, con diámetro de 3 a 4 mm, pequeñas y lenticulares (Anón., 1997), protegida por una corteza de mayor dureza (pericarpio o cáscara) (Savio, 1989). En cambio poco se informa de una capa más externa y delgada que cubre a la cáscara a la que se ha denominado piel (Cerezal y Duarte, 2000) en la que se encuentran las espinas y glóqulas. Algunos de los estudios han estado dirigidos a lograr mejores beneficios de una misma variedad en diferentes lugares de cultivo; en la que el tamaño de las tunas y el peso se observa influenciado por la localización donde se desarrolla la planta.

Si bien la longitud de las frutas no difiere apreciablemente, el diámetro resultó significativamente diferente entre las localidades (Karababa y col. 2004). Otras investigaciones se han dirigido al conocimiento respecto al peso, largo y diámetro de las frutas, al porcentaje que ocupa cada parte, pulpa, semillas y cáscaras, con relación al fruto total (Sáenz y Sepúlveda, 1993; Singh, 2003; Karababa y col. 2004), así como la composición química que tiene cada una de estas fracciones en sus componentes principales, tales como: proteínas, lípidos, azúcares, humedad, fibra, pectina, vitaminas y minerales, entre otros (Sáenz y Sepúlveda, 1993; Sepúlveda, 1998; Singh, 2003)

Se han encontrado correlaciones positivas entre el contenido de semillas (número y peso) y el peso total de la fruta, indicando que el mayor tamaño de la fruta está relacionado con el mayor número de semillas (Barbera y col. 1994). Piga (2004) informó en su recopilación bibliográfica que el pericarpio (cáscaras) de las tunas, Opuntia ficus-indica (L.) Mill., con madurez comercial, participa entre un 33 a 55%, mientras que la pulpa está entre 45 a 67% y el contenido de semillas es de 2 a 10%. La gran variabilidad en los porcentajes depende de: cultivar, prácticas culturales, número de semillas, fecundadas y en formación, cantidad de frutas por plantas, fotoperíodo, clima y estación de cosecha.

Espinosa (1996) ha establecido que los principales atributos para la fruta de tuna son: porcentaje de pulpa > 55%; °Brix > 13%; contenido de semillas < 3,5 g/100 g de pulpa y una variedad de colores entre el amarillo, naranja, rosado y púrpura, entre otras características. Espinosa (1996) También ha planteado que en la medida que la corteza es más gruesa, el rendimiento en pulpa disminuye hasta valores que pueden situarse en un intervalo de 38 a 41%.El fruto de tuna (Opuntia ficus indica), en nuestro país, los frutos se destinan al consumo humano, tanto en forma fresca como para la elaboración de productos regionales (dulces, arrope).

Las pencas son utilizadas como forraje, siendo un recurso muy valioso en épocas de sequía y baja disponibilidad forrajera para el ganado. El nombre cactus se deriva del griego kaktos, género descrito por Carlos Linneo

Las pencas son ricas en agua y contienen además sales minerales (calcio, fósforo, hierro) y vitaminas sobre todo la vitamina C. Las tunas contienen alrededor de un 15% de azucares.Las culturas prehispánicas le dieron una gran importancia al uso medicinal de los nopales: para detener el flujo, las semillas de la tuna; la goma o mucílago templaba el calor de los riñones; para eliminar las fiebres ingerían el jugo. La fruta era útil para el exceso de bilis. La pulpa de la tuna y las pencas asadas se usaban como cataplasma. Para el tratamiento de hernia, hígado irritado, úlceras estomacales y erisipela, utilizaban la raíz. El mucílago o baba del nopal servía para manos y labios partidos. Las pencas mitigan el dolor y curan inflamaciones. La pulpa de las tunas servía para la diarrea. La savia del nopal, contra las fiebres malignas; las pencas descortezadas ayudaban en el parto. Las espinas fueron usadas en la limpieza de infecciones. (Coúltate, 1998).

El fruto posee un valor nutritivo superior al de otras frutas en varios de sus componentes: 100g de la parte comestible posee 58 a 66 unidades calóricas, 3g de proteínas, 0,20g de grasas, 15,50g de carbohidratos, 30g de calcio, 28g de fósforo y vitaminas (caroteno, niacina, tiamina, riboflavina y ácido ascórbico).Es empleado directamente en la alimentación o para la fabricación de mermeladas y jaleas, néctar, tunas en almíbar, alcoholes, vinos y colorantes. Es una especie muy usada en las prácticas agroforestales, asociado con cultivos con especies agrícolas y/o forrajeras, cercos vivos espinosos, barreras vivas para la retención de suelos, protección de taludes contra la erosión y, en general, como parte de prácticas de protección de suelos.Existen diversos productos a base de nopal: shampoo, enjuagues capilares, crema para manos y cuerpo, jabón, acondicionador, mascarilla humectante, crema de noche, gel para el cabello, gel reductor, gel para la ducha, loción astringente, mascarilla estimulante y limpiadora, jabones, pomada y cosméticos: sombras para ojos, rubor, lápiz labial con cochinilla.(Calwna,1991)

Productos medicinales: los tallos o pencas, si se consumen 1,500g. en 10 días, son excelentes para combatir la diabetes al reducir en promedio: Colesterol 31.0 mg/dl Triglicéridos 93.5 mg/dl Glicemia 4.0 mg/dl. El fruto posee un valor nutritivo superior al de otras frutas en varios de sus componentes. 100g de la parte comestible posee 58 a 66 unidades calóricas, 3 g de proteínas, 0,20 g de grasas, 15,50g de carbohidratos, 30g de calcio, 28g de fósforo y vitaminas (caroteno, niacina, tiamina, riboflavina y ácido ascórbico). Es empleado directamente en la alimentación o para la fabricación de mermeladas y jaleas, néctar, tunas en almibar, alcoholes, vinos y colorantes.La semilla es utilizada para elaboración de aceite; la cáscara empleada como forraje y el tallo es utilizado en la producción de gomas y encurtidos forrajes. Es de gran importancia porque alberga al insecto Dactulopius coccus, "cochinilla del carmín".

Este último es cotizado a nivel mundial por el colorante que produce la hembra. Se emplea en alimentos, en la industria cosmética y farmacéutica.Un producto adicional es el mucílago o goma, obtenible por el prensado de la penca o cladodio. Es una especie muy usada en las prácticas agroforestales, asociado con cultivos con especies agrícolas y/o forrajeras, cercos vivos espinosos, barreras vivas para la retención de suelos, protección de taludes contra la erosión y, en general, como parte de prácticas de protección de suelos.

Una planta adulta produce un promedio de 200 frutos/año, infiriéndose que en 1ha bien manejada, con una densidad de 1.000 plantas/ha, puede brindar una producción de 300.000 frutos/ha, a los 2 a 3 años de edad.La madurez de los frutos se inicia a los 4 a 5 meses de la brotación o floración. Se caracteriza por el cambio de coloración de la pulpa, madurando ésta antes que la cáscara. La época de cosecha en el Perú ocurre entre los meses de enero y abril.

Cuadro 01: Taxonomía de la tuna

El fruto es una baya globosa cilíndrica de diferente color y tamaño (dependiendo de la variedad), recubierto por un sinnúmero de pinchos pequeños (espinas) y un gran número de pequeñas semillas negras.

Origen y Localización:

Es originaria de México. En América se cultiva en México (mayor productor mundial), Chile, Perú y Estados Unidos.

Composición nutricional:

La pulpa sin semillas (40% es parte comestible) contiene en 100 gramos de parte comestible la siguiente composición:

Cuadro 02: Composición nutricional de la tuna

Fuente: http://www.hort.purdue.edu/newcrop/proceedings1996/

Antecedentes bibliográficos

Para la presente investigación se utilizaron muestras de frutos de tuna (Opuntia ficus indica), provenientes del distrito de Yambrasbamba Provincia de Jumbilla, Región de Amazonas, para lo cual se recolectaron frutos de tuna (Opuntia ficus indica) en estado de madurez.

Asimismo se realizaron las caracterizaciones respectivas como son: Acidez, °Brix, Humedad, Cenizas, pH. Se usará estimación porcentual e interválica para las observaciones de cada característica evaluada, las mismas que serán comparadas con los resultados de estudios anteriores y bibliografía especializada.

El procesamiento y análisis tanto de la materia prima como al producto final, se realizarán en la Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza de Amazonas, Laboratorio de Química. Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas. Para la caracterización de las propiedades físico-químico.

Son necesarios los equipos y materiales que se describen a continuación.

A) Materiales

• Vasos de precipitación de 100 y 250 ml.

• Pinzas.

• Matraz de Enrlenmeyer de 250 y 500 ml.

• Termómetro

• Papel filtro.

• Tubos de ensayo.

• Probetas de 50, 100 y 200

• Peras de decantación de 250 ml

• Gradillas de madera

• Pipetas

B) Equipos

• Balanza semianalítica de 2 Kg de capacidad

• Estufa

• Cocina Eléctrica

• Equipo de destilación simple.

• Botellas de plástico de 2-3 litros de capacidad

• Refractómetro portátil

• Cocina a gas

• Guantes

• Mascarilla

Descripción general de cada etapa

Selección:

Se utilizaron tunas (Opuntia ficus-indica) (L. Miller) de coloración verde, correspondientes a la cosecha de invierno con grado de madurez firme, recolectadas en forma manual y provenientes de los alrededores del poblado del distrito de Yambrasbamba, provincia de Bongara Región de Amazonas.

Las frutas son cosechadas a partir de grupos de plantas silvestres sin ningún tipo de manejo y con poca atención de cultivo, en áreas semidesérticas de sustrato arenoso, sometidas a las incidencias climáticas del denominado "invierno altiplánico" (etapa lluviosa intermitente de poca a mediana intensidad en los meses de Febrero y Marzo) como única forma de riego y las condiciones de desierto de altura.

Proceso de separación:

Las tunas se seleccionaron de acuerdo a: madurez comercial (firme al tacto), libres de enfermedades y no golpeadas y se procesaron en las instalaciones de la Planta Piloto y las áreas de laboratorios del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza a 48 horas de cosechadas.

Los estudios relacionados con las dimensiones de las frutas se efectuaron tomando 10 unidades al azar de cada lote (caja con peso de 20 kg de frutas aproximadamente). Se muestrearon un total de 2 lotes.

Los rendimientos de las diferentes partes de la fruta, piel, cáscara, pulpa y semillas con respecto al fruto entero o de acuerdo a los residuos, se obtuvieron según el diagrama de operaciones.

Limpieza y desinfección

Las frutas se lavaron con agua potable, escurrieron y pesaron. Posteriormente se pelaron para la eliminación solamente de la piel, realizándose en forma manual con ayuda de cuchillos de acero inoxidable de buen filo. Para la separación de la cáscara se efectuaron tres cortes, dos de ellos para la eliminación de los extremos (polos), cuidando no incluir pulpa, y un tercero de "polo a polo" introduciendo una parte del cuchillo que solo corte la cáscara en su grosor sin dañar el bulbo interior de la fruta, procediendo a retirarla completamente.

Figura 1. Sección transversal de la tuna

Inmediatamente después a las tunas, sin piel y cáscara, se les practicaron dos cortes longitudinales y perpendiculares entre sí, obteniendo cuatro segmentos. Seguidamente se procedió a la operación de pulpado, empleando un equipo repasador de paletas de acero inoxidable protegido con bandas de goma sanitaria, evitando el rompimiento de las semillas. La pulpa con semillas se pasó a través de una malla metálica de acero inoxidable con diámetro de abertura de 0,6 mm, obteniendo dos corriente, la de pulpa y la correspondiente a las semillas (Fig. 2).

La operación de pesado de todas las corrientes de interés se efectúo en balanza de precisión digital de 2 kg de capacidad total y con exactitud de 0,1g marca Adam Equipment, Inc.

Las muestras extraídas para las determinaciones físicas y químicas (˜0,5 kg) corresponden a: Pulpa sin cáscara y con semillas (PS)

Pulpa con cáscara y sin semillas (PC). En las mismas proporciones que se encuentran en el fruto.

Pulpa sin cáscara y sin semillas (P) Cáscara (C)

La fracción PCC se conformó moliendo la cáscara con la pulpa obtenida (sin semillas y sin piel) y manteniendo una relación de pulpa con respecto a cáscara molida de 3:1. Todas las fracciones se introdujeron separadamente en bolsas de polietileno con cierre de fricción y se colocaron en cámara de refrigeración a 8 ±2°C. Sin embargo, para la degustación y evaluación sensorial por los catadores, se extrajeron cantidades adicionales de P y PCC (˜1 kg), las que se entregaron instantes después de su obtención, de modo de preservar la "frescura" del producto.

El diseño de contrastación es de una sola casilla, las variables de estudio son

X1: ph, X2: acidez, X3: humedad, X4: cenizas y X5: ºBrix con lo cual se calculó el promedio, desviación estándar y la varianza las mismas que serán comparadas con los resultados de estudios anteriores y bibliografía especializada.

Material y métodos

Figura 02: Diagrama de Flujo para la obtención de las diferentes partes de la tuna.

Análisis físicos y químicos:

Se realizaron por triplicado, tomando una muestra representativa de cada una de las partes de interés de los frutos de cada lote de acuerdo al diagrama de flujo de la Fig. 2, siendo éstas las correspondientes a PS, PC, P y C. Las determinaciones realizadas fueron:

Acidez: Por titulación con NaOH (0,1 N) y expresada como como porcentaje de ácido cítrico siguiendo lo indicado por Hart y Fisher (1991).

Ácido ascórbico: Por el método de Tillmans mediante reducción del 2,6 diclorofenol- indofenol referido por Schmidt-Hebbel (1981).

Cenizas: Por incineración de la muestra a 550°C en horno de mufla; Marca NEY Equipment División Yucaipa CA, mod. A-550 de acuerdo a Ministerio de Salud (1998)

Fibra cruda: Por el método de la oxidación e hidrólisis ácida sugerido por Schmidt- Hebbel (1981).

Hidratos de carbono: Se determinaron por diferencia según método de la A. O. A. C. (1993).

Humedad: Se determinó en estufa; Marca WTB Binder según método de Hart y Fisher (1991).

pH: Potenciométricamente con un pH-metro; Marca Hanna Instruments, mod. HI 8418 A/D de acuerdo a A.O.A.C. (1993).

Sólidos solubles: Con un refractómetro tipo Abbe; Marca Carl-Zeiss y se expresó como°Brix (AOAC, 1993).

Sólidos insolubles: Por diferencia de sólidos totales – sólidos solubles.

CARACTERIZACIÒN FISICO-QUIMINA DE LA TUNA

En esta etapa se realizara las pruebas siguientes: pH (x1), acides(x2), humedad (x3), cenizas (x4) y azucares ºBrix (x5)

Análisis estadístico de los datos:

Después de la evaluación de las características físico-químicas, los datos obtenidos serán registrados en el siguiente cuadro:

Cuadro Nº 04: Caracterización físico-química de la tuna.

Fuente: Elaboración Propia.

Discusión

Para la presente investigación se utilizaron muestras de frutos de tuna (Opuntia ficus indica), provenientes del distrito de Yambrasbamba Provincia de Jumbilla, Región de Amazonas, en estado de madurez.

Cuyos resultados fueron: pH entre 6,1 – 6,4, °Brix entre 15,43 – 15,65, Acidez entre 6 % – 8%, Humedad entre 8,3% – 8,4% , Cenizas entre 0,36 – 0,4

La relación °Brix/acidez aumenta cuando avanza la maduración y se toma como índice de madurez (I.M) el descenso de la acidez es continuo, pero el contenido en solidos solubles aumenta al principio, hasta alcanzar un máximo y después disminuye, cuando avanza la maduración, (Calderón 2003).

Según Egan (1991), manifiesta que las cenizas manifiesta que las cenizas totales respecto a la materia orgánica que forma parte constituyente de los alimentos (sales minerales);en el caso de frutas existe compuestos inorgánicos que se volatizan por efectos de la maduración.

Según Fennema (2000), los azucares más abundantes en casi todos las frutas son la sacarosa, glucosa, fructuosa.

Según. (Espinoza 1996). Cuando se realiza la caracterización físico química es muy importante realizar la evaluación sensorial que es una disciplina usada para medir, realizar e interpretar reacciones producidas por las características de los alimentos y materiales, que son percibidas por los sentidos de la vista, gusto, tacto y oído.

Conclusiones

La materia prima empleada en el presente trabajo de investigación fue los frutos de tuna (Opuntia ficus indica), provenientes del distrito de Yambrasbamba Provincia de Jumbilla, Región de Amazonas, donde se evaluaron: pH entre 6,1 – 6,4, °Brix entre 15,43 – 15,65, Acidez entre 6 % – 8%, Humedad entre 8,3% – 8,4% , Cenizas entre 0,36 – 0,4.

El incremento de los niveles de Ph está en función del estado de madurez del fruto, el comportamiento de la acidez es inversamente proporcional a los niveles de Ph, en cuanto a los °Brix, estos tienen un incremento paulatino mientras el fruto avanza en su madurez.

En cuanto a los resultados obtenidos se concluye que es posible aprovechar el fruto para su agroindustrialización y darle así mismo un debido aprovechamiento en la industria alimentaria, generando un valor agregado en el procesamiento de los frutos de tuna.

Los estudios realizados los frutos de tuna indican la presencia de antocianinas. Las antocianinas, por los colores atractivos naranja, rojo, morado y azul que presentan, tienen un alto potencial para su uso como colorantes naturales.

El color y estabilidad de estos pigmentos antociánicos depende de varios factores, entre los que se encuentran: estructura y concentración del pigmento, pH, temperatura, calidad e intensidad de la luz a los que son sometidos, presencia de copigmentos, iones metálicos, enzimas, oxígeno, ácidos orgánicos con propiedades oxidantes y reductoras, azúcares, productos de degradación, y dióxido de azufre, entre otros

Recomendaciones

Realizar estudios de investigación utilizando diferentes propiedades organolépticas para la caracterización físico químico de los frutos de tuna (Opuntia ficus indica), provenientes del distrito de Yambrasbamba Provincia de Jumbilla, Región de Amazonas, donde se evaluaron: pH entre 6,1 – 6,4, °Brix entre 15,43 – 15,65, Acidez entre 6 % – 8%, Humedad entre 8,3% – 8,4%, Cenizas entre 0,36 – 0,4 en la Región de Amazonas, y así poder comparar resultados de productividad.

Industrializar diferentes productos de los frutos de tuna (Opuntia ficus indica), y determinar los diagramas de flujo y de operaciones, balance de materia y energía, así también determinar los costos de producción.

Realizar el análisis sensorial como color, sabor, aroma, textura del producto terminado.

Referencias bibliográficas

• 1. A.O.A.C. 1993: Methods of Analysis. Section 954.10.13th ed.; Washington.

• 2. Agustín, M. 2000. Citricultura. Editorial Mundi-Prensa, España.

• 3. Bastos G, Santos A, Ferreira V et al. Antinociceptive effect of the aqueous extract obtained from roots of Physalisangulata L. on mice. Journal of Ethnopharmacology 2006; 103: 241-245.

• 4. Calderón J, Solís J, Castillo O, Cornejo P. Efecto de la educación en el control metabólico de pacientes con Diabetes Mellitus tipo 2 del Hospital Nacional Arzobispo Loayza. Rev. Soc. Peru. Med. Interna 2003; 16 (1).

• 5. Calwna, J. N. 1991. Elaboración de una bebida alcohólica a partir de sauco (Sambocus peruviana HBK). Tesis de Ingeniería de Industrias Alimentarias UNALM – Lima 171 pp.

• 6. Cheftel,J.C y Cheftel. H 1980 Introducción a la Bioquímica y Tecnología de los Alimentos. Ed. Acribia S.A.Zaragoza. España.

• 7. Egan,H; Kirk R;Sawyer R.1991.Analisis Químico de los alimentos de Pearson.4ta edición,Compania Editorial Continental S.A de CV. Mexico.

• 8. Espinoza, E.1996. Evaluación Sensorial de los Alimentos .FAIP/UNJBG. Tacna Perú.

• 9. Fennema O. 2000 Química de los Alimentos. Editorial S.A. Zaragoza. España

• 10. Karababa, E.; Coskuner, Y.; Aksay, S. 2004: Some Physical Fruit Properties of Cactus Pear (Opuntia spp). That Grow Wild in the Eastern Mediterranean Region of Turkey. Journal of the Professional Association for Cactus Development 6: 1 – 8.

• 11. Piga, A. 2004: Cactus Pear: A Fruit of Nutraceutical and Functional Importance. Journal of the Professional Association for Cactus Development 6: 9 – 22.

• 12. Sáenz, C.; Sepúlveda, E.; de Filippi, B. 1997: Avances en el cultivo de la tuna (II Parte). ElCampesino. 127 (4): 22 – 25.

• 13. Sáenz, S. Villaroel, P.; Parraguirre, V.; Pennacchiotti, I. 1990: Propiedades y características de pectinas a partir de desechos de cítricos. Alimentos 15 (4): 5 – 8.

• 14. Savio, Y. (1989): Prickly Pear Cactus. Publicación de la Universidad de California. Davis. California. Julio.

• 15. Sepúlveda, E.; Sáenz, C. 1990: Características químicas y físicas de pulpa de tuna (Opuntia ficus indica). Revista de Agroquímica y Tecnología de Alimentos 30 (4): 551 – 555.

• 16. Singh, G. 2003: General Review of Opuntias in India. Journal of the Professional Association of Cactus Development 5: 30 – 46.

Autor:

Msc. Ing. Helí Humberto Aguirre Zaquinaula

Msc.Ing. Irma Rumela Aguirre Zaquinaula