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Palma Africana en Tabasco

José Rodolfo Velázquez Martínez Armando Gómez Vázquez

CAPITULO 1 PALMA DE ACEITE AFRICANA Trujillo-Castillo, L. F.; Velázquez-Martínez, J.R.; López- Hernández, E. y Gomez-Vazquez, A.

Introducción La palma africana (Elaeis guineensis) es una planta de reciente introducción en el estado de Tabasco pero que en África, el lejano oriente y Centro y Sudamérica tienen décadas de estar recibiendo sus beneficios gracias a una adecuada explotación de su potencial. Su principal aportación al ser humano es el aceite que se obtiene de este cultivo, del cual se pueden obtener una serie de beneficios para la salud sin dejar de lado que podría convertirse en la oleaginosa número uno a nivel mundial, además de que terminaría con el déficit de aceites que existe actualmente en México. En éste capítulo se dan a conocer las características de dicho cultivo, sus requerimientos tanto agroclimáticos como edafológicos, la superficie sembrada y producción en el estado de Tabasco, el rendimiento de aceite por tonelada de fruto recolectado, datos importantes con respecto a las variedades más comunes, y cuáles son los programas del gobierno del estado para promover el incremento de las plantaciones en Tabasco.

Antecedentes Históricos La Elaeis guineensis es originaria de la costa de Guinea en el oeste de África, desde donde fue introducido a otras partes de África, sudeste de Asia y Latinoamérica. Hasta el siglo XV, la palma estuvo limitada al África occidental y central, región que resultaba muy peligrosa y en la cual ni siquiera los mercaderes más arriesgados se atrevían a entrar. Se cuenta que los 13

primeros navegantes que visitaron aquellas tierras observaron que sus habitantes se alimentaban de los frutos de palma, además de extraer aceite. Existen indicios de que ésta ha sido utilizada con fines comestibles desde hace aproximadamente 5,000 años (García, 2001; Ortega y Ochoa, 2003). Fue con el comercio de esclavos, que se inició con los viajes de los portugueses en el siglo XV, que la palma ingresa al continente Americano a través del norte de Brasil y se desarrolla detrás de la línea costera, donde solamente era usada por los esclavos africanos que conocían su valor y que seguramente fueron los responsables de su llegada a América. En África, la palma permaneció satisfaciendo las necesidades de aceite y vitamina A de los habitantes y a fines del siglo XVIII y comienzos del XIX entró al comercio mundial. Al suprimirse el tráfico de esclavos, el aceite de palma comienza lentamente a surgir como un sustituto de los mismos en el comercio mundial (García, 2001). A pesar de haber sido introducida entre los siglos XV y XVI, no es sino hasta el año de 1940 cuando las primeras plantaciones son establecidas en Honduras y Costa rica. Posteriormente se introdujo a Ecuador, Guatemala, Venezuela, Perú y México en 1952 (Gobierno del Estado de Tabasco, 1998; SAGARPA, 2003b). En México, el cultivo se ha establecido esencialmente en la región sureste, siendo el estado de Tabasco el tercer productor a nivel nacional (SAGARPA, 2003b).

Generalidades sobre el Cultivo de la Palma Africana Descripción Botánica La palma africana o palma de aceite es una planta monoica, que posee un tallo robusto no ramificado que puede alcanzar de 20 a 30 m de altura, marcado anularmente por las cicatrizaciones de las bases de las hojas desprendidas y, en condiciones naturales, puede llegar a tener una 14

longevidad de hasta 200 años. Las flores son unisexuales y están situadas sobre inflorescencias separadas, los frutos aparecen en número de 200-300, y son drupas que miden 4 cm de longitud, de color rojo o negruzco, carnoso, que rodea a un cuerpo negro muy duro que a su vez contiene la semilla blanca y mantecosa. Su hábitat natural se encuentra en el trópico húmedo, quince grados al norte y al sur de la línea Ecuatorial (Tan, 1989; Gobierno del Estado de Tabasco, 1998). En la última década, el mejoramiento genético ha permitido lograr una variedad de árboles de una altura de 4-5 m, lo que ha facilitado las tareas inherentes a la recolección y que producen frutos en unos pocos años, con un alto rendimiento de aceite, variando este según la edad de la planta en 14 a 20% (García, 2001). Requerimientos Edafológicos Los palmares semi-silvestres, al igual que las plantaciones industriales, se encuentran creciendo en una amplia gama de suelos, lo que indica que la palma africana no es un cultivo exigente en este aspecto. No obstante, para obtener rendimientos económicamente redituables bajo cultivo, requiere suelos profundos, fértiles, con buena estructura, bien drenados y de pendiente ligera. En la región de Macuspana y Jalapa, Tabasco, existen lomeríos con dominancia de suelos de colores rojos y amarillentos, lo cual indica que son suelos profundos, sin problemas de inundación o encharcamiento, de buen drenaje interno y superficial, medianamente fértiles, con pH ligeramente ácido, sin problemas de toxicidad de algún elemento, donde se considera que la palma de aceite se puede desarrollar sin mayores problemas (Gobierno del Estado de Tabasco, 1998). Requerimientos Agroclimáticos Con respecto a la temperatura, los mayores rendimientos de la palma de aceite se han obtenido cuando se desarrolla en zonas con temperaturas 15

medias entre los 25 y 27°C. Las temperaturas mínimas promedio mensuales deben ser iguales o mayores a 20°C y la máxima promedio de 29°C, ya que ello tiene un efecto directo sobre la productividad del cultivo (Ocampo, 1994). Existe una relación estrecha entre la precipitación y el crecimiento de la palma y su rendimiento: bajo condiciones de temporal crece en forma excelente en regiones con lluvias anuales entre 1,800 y 2,000 mm, siendo mejor si se tiene una distribución de 150 mm mensuales. Se considera que una humedad relativa mínima de 70% es adecuada durante el año, ya que valores menores durante la floración pueden afectarla; en cambio, valores mayores al 70% son benéficos para la maduración del fruto. Por ejemplo, en la zona de Jalapa, Tabasco, se presentan precipitaciones superiores a los 2,600 mm al año, una humedad relativa superior al 70% la mayor parte del año, lo cual garantiza que las plantaciones se encuentren en niveles óptimos (González y Ortiz, 1996). Producción de Plántulas en Vivero La producción de plántulas se realiza utilizando la tecnología que ha sido introducida al país y validada por el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), que consiste en primer lugar en definir los híbridos que se desarrollarán en este ejercicio, luego adquirir la semilla pre-germinada a alguna empresa que tenga prestigio internacional como productora de semilla de palma de aceite (Tabasco siempre la ha comprado a la empresa ASD de Costa Rica, S.A). En apego a esa tecnología validada se instala un previvero construyendo naves con malla-sombra para controlar la entrada de luz y riego por aspersión. En este se siembran las semillas en bolsas de vivero de 10 X 22 cm llenadas con tierra cernida; durante dos meses se somete a cuidados especiales de humedad, horas de sol y control de malezas, plagas y enfermedades. Entonces es tiempo de llevarlas al vivero provisional que se ha construido para desarrollarlas hasta que tengan las medidas fenológicas típicas para ser sembradas en plantaciones comerciales. 16

En el vivero las plántulas que vienen del previvero se siembran en bolsas de 40 X 60 cm en un sistema de tresbolillo a 1.0 de distancia entre sí. Se diseña un programa de nutrición en base al análisis de suelo y un programa de control de malezas, plagas y enfermedades en base a las características del lugar antes de instalar el vivero. También con el tipo de suelo y la distribución de las plantas se diseña el sistema de riego por aspersión y se elabora el programa de aplicación de agua; la humedad del suelo se controla con instrumentos de medición llamados tensiómetros, que bajo las nueva teoría de la fisiología del agua en la planta, estos deben marcar como mínimo -20 centibarios (no –33 como se consideraba antes la capacidad de campo). Siguiendo

este

paquete

tecnológico

que

el

INIFAP

ha

detallado

completamente se tendrán en un periodo de dos meses de previvero y ocho meses de vivero plantas con 50 a 80 cm de altura y 4 a 6 hojas diferenciadas como mínimo que estarán listas para sembrarse en plantaciones comerciales (Montoya-Villanueva, 2005a).

El Fruto El período comprendido desde la floración hasta la maduración de los frutos varía de 5 a 6 meses. Los racimos se encuentran en las axilas de las hojas más bajas, con un peso que oscila entre los 10 y 90 Kg; el porcentaje del peso de los frutos por racimo va de 60 a 65% aunque a veces es más bajo. El fruto es una drupa de forma casi esférica, ovoide o alongada, de 2 a 5 cm de largo y de 3 a 30 g de peso. Los frutos del interior del racimo tienden a ser aplanados, más pequeños y menos pigmentados. El exocarpio es suave y brilloso. Según la variedad, en los frutos inmaduros la mitad superior es de color violeta fuerte o negro, mientras que la inferior es de color marfil; al madurar se torna café la parte superior y anaranjada la inferior en todas las variedades. El mesocarpio o pulpa, que comprende 35 a 95% del peso del fruto, es de color anaranjado, contiene de 35 a 60% de aceite y 10 a 20% de fibras longitudinales. La semilla o almendra representa del 5 al 20% del peso 17

del fruto, es de 2 a 3 cm de largo y de 2 a 4 g de peso; el endospermo es duro, aceitoso, grisáceo o blanco. De esta semilla se obtiene el aceite de palmiste o de kernel (Gobierno del Estado de Tabasco, 1998; Ortega y Ochoa, 2003). La palma africana tiene una vida productiva que inicia a partir del tercer año y termina entre el año 25 y 30, produciendo continuamente racimos de fruto durante todo el año.

Una hectárea del cultivo, en etapa madura, puede

producir entre 20 y 30 t de fruto fresco, dependiendo de la ubicación, del clima y de la calidad de la administración de la plantación (Tan, 1989; PPIINPOFOS, 1999). Rendimiento del Fruto Un árbol enano de palma tiene de 800 a 2000 frutos (1200 en promedio) y pesan de 10 a 50 kg de acuerdo a la edad de la planta y al clima. El aceite está contenido en el mesocarpio (aceite de palma) y en la almendra (aceite de palmiste); es por eso que la extracción debe realizarse con mucho cuidado, para extraer la mayor cantidad de aceite de la pulpa sin romper la nuez. Normalmente el racimo de fruta fresca de 100 kg tiene la siguiente composición media: racimos vacíos y agua 34 kg, frutos 66 kg. De los 66 kg de frutos, 54 kg forman el mesocarpio, y 12 kg las nueces. El primero rinde cerca de 25 kg de aceite, y el último cerca de 6 kg de almendras que contienen 50 % de aceite. Sumando ambos, el rendimiento de aceite de palma de un racimo de frutos secos es del 20 a 22 %, mientras que de aceite de palmiste es del 4-5 % (García, 2001). Variedades Las variedades con una mayor superficie de cultivo en Tabasco y de las más empleadas para la extracción del aceite crudo de palma africana, al momento del estudio, son 3: Deli x Avros, Deli x Ghana y Deli x Ekona. 18

Las descripciones de cada una de las variedades de acuerdo a la Agricultural Services and Development (ASD, 2005), son las siguientes: Variedad Deli x Avros: Este material que también es producido en Malasia, Indonesia y Papua, Nueva Guinea, proviene del cruzamiento de palmas pisíferas AVROS (Indonesia), con palmas duras Deli (Bojor, Java). Sus principales características se detallan a continuación:       

Crecimiento del tronco: Vigoroso (>70 cm/año). Racimo: Grande (> 15 kg). Fruto: Grande (> 11 g). Aceite en el racimo: Alto (26-28%). Tolerancia a la sequía: Baja. Tolerancia a bajas temperaturas: Baja. Tolerancia a baja luminosidad: Baja.

Variedad Deli x Ekona: Las líneas masculinas de Ekona fueron originadas en la estación experimental de Lobé en Camerún. Catorce líneas de este germoplasma fueron introducidas en Costa Rica en 1970 y muchos años más tarde a México.       

Crecimiento del tronco: Moderado (60-70 cm/año). Racimo: Mediano (13-15 kg). Fruto: Pequeño (< 9 g). Aceite en el racimo: Excelente (> 28%). Tolerancia a la sequía: Baja a moderada. Tolerancia a bajas temperaturas: Moderada. Tolerancia a baja luminosidad: Moderada.

Variedad Deli x Ghana: Las líneas paternas (pisífera) de esta variedad, conocidas como Calabar, son originarias de Nigeria (NIFOR) y fueron introducidas a Costa Rica desde la estación experimental de Kade, Ghana, en 1977.   

Crecimiento del tronco: Lento (<60 cm/año). Racimo: Mediano (13-15 kg). Fruto: Mediano (9-11 g). 19

   

Aceite en el racimo: Excelente (> 28%). Tolerancia a la sequía: Moderada. Tolerancia a bajas temperaturas: Moderada. Tolerancia a baja luminosidad: Alta.

Diagnóstico de Superficie Sembrada de la Palma de Aceite Durante el periodo 1990-2002, el cultivo de palma africana en México mostró dos características: por un lado, un importante crecimiento tanto en superficie como en producción –similar a la tendencia mundial-, y por otro, una concentración de las zonas productoras particularmente al sureste del país (Ortega y Ochoa, 2003). Actualmente existe una superficie sembrada de palma de aceite de aproximadamente 40,000 ha en el Sureste de México, con un potencial para sembrar hasta 2,000,000 ha; 400,000 de éstas en Tabasco (PPI-INFOPOS, 1999; SEDAFOP, 2003; SAGARPA, 2003a). La mayor superficie de palma de aceite se encuentra en el Módulo Centro Sierra, integrado por los municipios de Centro, Jalapa, Macuspana, Tacotalpa y Teapa, este módulo tiene las mejores condiciones agro-climáticas.

El

módulo Los Ríos se conforma de los municipios de Balancán, Tenosique y Emiliano Zapata que también tienen condiciones de clima y suelo propicias para el cultivo (Montoya-Villanueva, 2005a). En la región Centro-Sierra se tenían establecidas 1,800 hectáreas en buenas condiciones de las cuales 1,400 estaban en producción y en la región de Los Ríos habían 3,472 hectáreas en buenas condiciones de desarrollo de las cuales 1,300 estaban en etapa productiva. Para el 2004 se tenían rendimientos de 11.7 trff/ha (toneladas de racimo de fruto fresco x hectárea) debido a la edad temprana de las plantaciones de la producción, y se esperaba que

este rendimiento subiera hasta 16 trff/ha volviendo las

unidades de producción más productivas y rentables de lo que eran para ese año (Montoya-Villanueva, 2005b). 20

Con respecto a otros estados, Tabasco, según datos del

Sistema de

Información Agropecuaria de Consulta (Paquete de Software con datos estadísticos-SIACON 2007) tuvo hasta el año 2003 el precio más bajo en el mercado y con rendimientos aún bajos en comparación con otros estados. Para el año 2005, Tabasco solo aportaba el 3.8% del total de la producción de palma africana Nacional (Montoya-Villanueva, 2005a). El cultivo de palma africana y su posterior industrialización representa una gran oportunidad para desarrollar un mercado mexicano de aceite de palma. En México, el potencial de dicho cultivo es muy grande, y con ello, la oportunidad de sustituir importaciones y en el mediano plazo al menos ser autosuficientes en aceite de palma (Ibarra, 2003).

Plan Rector Sistema Producto Palma de Aceite-Tabasco Con la finalidad de promover el incremento en las plantaciones de la palma aceitera en Tabasco y contribuir con el desarrollo económico del mismo, se cuenta actualmente con un Plan Rector cuya visión para el año 2010 es contar con una cadena productiva consolidada, con una superficie de veintiún mil hectáreas establecidas y tres plantas procesadoras de aceite de palma de aceite como el principal

motor agroindustrial del crecimiento

económico del estado. Todo esto puede lograrse a través de la aplicación de tecnologías de punta, capacidad organizativa, emprendedora y de alto grado de compromiso de productores, industriales y demás integrantes de los diferentes eslabones de la cadena productiva que se

derive en múltiples beneficios económicos,

sociales y ambientales. Para tal fin se ha establecido un Comité Estatal Sistema-Producto Palma de Aceite el cual es el encargado de constituir mecanismos de planeación, comunicación y concertación permanente entre los actores económicos que 21

forman parte de la cadena productiva de Palma de Aceite en Tabasco (Montoya-Villanueva, 2005b). La existencia de dicho Plan Rector y del Comité Estatal ha permitido elaborar un diagnóstico de la situación actual de la palma aceitera y de la producción de aceite crudo de palma en el estado.

22

BIBLIOGRAFÍA

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Cientifica

Tecnologica

Forestal

y

agropccuaria,

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PPI-INPOFOS. 1999. Es necesario impulsar el cultivo de la palma de aceite en México. Instituto de la Potasa y el Fósforo. Informaciones Agronómicas, Volumen 13, No. 5, Febrero, pp. 6. SAGARPA. 2003a. En un nuevo avance del acuerdo nacional para el campo se constituyó la cadena de palma de aceite cuya meta a 5 años es cubrir la demanda nacional de 186 mil toneladas. Secretaría de agricultura, ganadería, desarrollo rural, pesca y alimentación. Boletín No. 146, 26 Junio 2003, pp. 2. SAGARPA. 2003b. Síntesis ejecutiva del cultivo de la palma de aceite en el estado de Chiapas. Secretaría de agricultura, ganadería, desarrollo rural,

pesca

y

alimentación.

Gobierno

federal.

www.chp.sagarpa.gob.mx-/SectorAgropecuario/ Agricultura/Palma.htm (Consulta: 13 de Agosto 2003). SEDAFOP. 2003. Secretaría de

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Gobierno del estado de Tabasco (comunicación en prensa). SIACON. 2007. www.oeidrus-tamaulipas.gob.mx/cd_anuario_07/siacon19802 007wv.html (Consulta: 15 Enero 2008). Tan, B. 1989. Palm carotenoids, tocopherols and tocotrienols. JAOCS, Vol. 66, No. 6, pp. 770-776.

24

CAPITULO 2 FERTILIZACIÓN NPK EN LA PALMA DE ACEITE Castelán Estrada, M.; Salgado García, S. y Palma López, D. J.

Introducción La palma de aceite es el cultivo que mayor cantidad de aceite produce por unidad de superficie. Con un contenido de hasta 50% de aceite en fruto, puede rendir de 3,000 a 5,000 kg de Aceite Crudo de Palma (ACP) por hectárea, además de 600 a 1,000 kg de aceite de palmiste. Esta gran capacidad productiva hace que el cultivo demande altas cantidades de nutrimentos, los cuales deben aportarse por medio de la fertilización al suelo para lograr el máximo potencial de rendimiento de la especie. La palma de aceite es un cultivo oleaginoso que se ha extendido en el mundo debido a su alto potencial productivo; comparado con otras oleaginosas su -1

rendimiento en aceite (5 t ha ) supera a la soya, la canola, el girasol y el algodón (Aniame, 2004). La palma africana es el segundo cultivo productor de aceite vegetal en el mundo después de la soya. En 1988 se obtuvo una producción mundial de 12 millones de toneladas; de esta cantidad Malasia produjo el 54.1%, Indonesia el 13.3% y Nigeria el 8.3% (FAO, 1990); La producción de Malasia e Indonesia representan 85% del total mundial y el 95%

de

las

exportaciones

de

aceite

de

palma

(Aniame,

2004).

Recientemente, la producción mundial de aceite de palma se calcula en más de 3,000 millones de toneladas por año (Fedepalma, 2005). Ante la creciente importancia del aceite de palma en el mundo y la ventaja de estar ubicado entre los paralelos 20

o

al norte y sur del Ecuador, zona

climática reconocida como la óptima para el desarrollo de las plantaciones de 25

palma de aceite, México busca aprovechar la rentabilidad de este cultivo para cumplir con al menos un par de objetivos: otorgar al agricultor del sureste mexicano una mejor opción para incrementar sus ingresos y su bienestar social y reducir las importaciones de aceites vegetales (Aniame, 2004). En Tabasco, el programa de la Palma africana inició en 1996 con un estudio de factibilidad, en 1997 se establecieron los viveros y en 1998 las primeras plantaciones; a la fecha existen unas 3,500 ha cultivadas.

Demanda Nutrimental de la Palma de Aceite La demanda de nutrimentos por el cultivo de la palma de aceite es alta y muy variable, según las condiciones de la localidad donde se encuentre establecido el cultivo; depende principalmente del potencial de rendimiento, determinado genéticamente en el material plantado; así como del potencial de producción, definido por los factores climáticos del sitio, tales como disponibilidad de agua, insolación y temperatura. Un ejemplo que ilustra el concepto arriba enunciado, lo proporciona la comparación entre dos localidades; la asimilación de nutrientes y el rendimiento resultante de Racimos de Fruto Fresco (RFF) son mucho más altos en Malasia que en Nigeria (Cuadro 2.1). Por ello, la eficiencia en el uso de los nutrimentos (asimilación por tonelada de RFF producida) es más alta en el primer país, ya que en Nigeria se presenta estrés climático a lo largo del año (estación seca prolongada y baja insolación en la estación húmeda), que impide la determinación del rendimiento por la palma. La respuesta del cultivo a los factores adversos es la reducción en la producción de RFF y también la restricción del crecimiento vegetativo, lo que más tarde repercutirá negativamente sobre la cosecha (Halliday et al., 1992; Hamlet, 1999).

26

Cuadro 2.1. Remoción, inmovilización y reciclamiento de nutrientes en plantaciones de palma de aceite adultas. Malasia

Nigeria

N

P

K

Mg

N

P

K

Mg

Remoción por cosecha*

0.49

0.18

0.76

0.23

0.20

0.09

0.28

0.05

Inmovilización en tejidos*

0.27

0.05

0.56

0.12

0.18

0.06

0.13

0.17

Reciclamiento*

0.53

0.17

0.83

0.32

0.63

0.17

0.46

0.42

Total extraído*

1.29

0.40

2.15

0.66

1.01

0.32

0.87

0.63

Extracción total (kg ha-1)

191

62

318

98

149

48

236

93

Extracción por t de RFF (kg)

8.0

2.5

13.2

4.2

15.5

5.0

13.3

9.6

*kg por palma y año. Tomado de Halliday et al, 1992

Se sabe que la extracción de nutrientes es baja durante el primer año debido al estrés de transplante, pero se incrementa gradualmente entre los años 1 a 3, estabilizándose en los años 5 y 6. Este conocimiento ha llevado a aumentar las aplicaciones tempranas de fertilizantes, lo cual, combinado con la selección del material de plantación y mejores técnicas de viverismo, permite producción temprana en el tercero a sexto año después de la plantación. En regiones sin limitantes climáticas, se han logrado rendimientos -1

de más de 25 t ha de RFF en el segundo año de cosecha o sea, al cuarto año de establecida la plantación (Hamlet, 1999). De lo anterior se desprende que el manejo adecuado de la fertilización en el cultivo de palma de aceite es básico no solo para mejorar los rendimientos de RFF, sino también para obtener cosechas más precoces. En consecuencia la fertilización alarga el periodo productivo de las plantaciones y puede mejorar la rentabilidad del cultivo al obtener más cosecha en una superficie dada. En Tabasco es necesario determinar las fórmulas y dosis más adecuadas para obtener todas las ventajas de esta práctica agrícola. Las metodologías para conocer las demandas nutrimentales en la palma africana se basan en el análisis foliar (Hamlet, 1999). En general, se considera que la concentración de los nutrimentos, expresados como 27

porcentaje del peso seco de la hoja, es un indicador adecuado para conocer el estado nutrimental de toda la planta (Cuadro 2.2). Cuadro 2.2. Rangos críticos de concentración de nutrimentos para palma de aceite (en % de MS foliar). Edad

Nivel

 6 años

> 6 años

N

P

K

Mg

Deficiente <2.5

<0.15

<1.0

< 0.2

Óptimo

2.6-2.9

0.16-0.19

1.1-1.3

0.3-0.45

Excesivo

>3.1

>0.25

>1.8

>0.7

Deficiente <2.3

<0.14

<0.75

<0.2

Óptimo

2.4-2.8

0.15-0.18

0.9-1.2

0.25-0.4

Excesivo

>3.0

>0.25

>1.6

>0.7

Tomado de Halliday et al., 1992. N= nitrógeno, P= fósforo, K= potasio y Mg=magnesio

Actualmente

se

tienen

muchas

experiencias

en

los

diagnosticos

nutrimentales del cultivo de la palma de aceite, lo cual ha contribuido a conocer los requerimientos nutricionales de la especie. Hoy en día se saben reconocer deficiencias de los elementos mayores, y de algunos elementos menores como B, S, Fe, Mn y Cu por la sintomatología visual respectiva (Peralta, 1997). Se estima que la producción total de materia seca en el segundo año de su plantación es 8 veces más alta que en el primero. Los requerimientos de nutrientes, especialmente K, se incrementan rápidamente durante la fase inmadura de las plantas (0 a 3 años) y tienden a estabilizarse solamente después del quinto año. Los elementos absorbidos del suelo se distribuyen entre los diferentes órganos de la palma para satisfacer las necesidades del funcionamiento (Cuadro 2.3). Aproximadamente 100 kg ha

-1

de K2O se

inmovilizan anualmente en la planta y son exportados en la cosecha de 25 t -1

ha de Racimos de Fruto Fresco (Ng, S.K., 1972).

28

Cuadro 2.3. Estimación de las cantidades de nutrientes absorbidos por el cultivo de palma de aceite, etapa adulta. Componente

N

P

K

Mg

Ca

40.9

3.1

55.7

11.5

13.8

67.2

8.9

86.2

22.4

61.6

73.2

11.6

93.4

20.8

17.5

Inflorescencia masculina

11.2

2.4

16.1

6.6

4.4

-1

192.5

26.0

251.4

61.3

99.3

Material vegetativo (acumulación neta) Hojas podadas RFF (rendimiento de 25 ton)

Total (kg ha ) Tomado de Ng, S K, 1972

Fertilización Nitrogenada, Fosfórica y Potásica La fertilización es una práctica general que inicia en pre-vivero, continúa en vivero y debe ser rutinaria en las plantaciones en producción. En la fertilización se incluyen los elementos mayores (N, P, K, Ca y Mg) y también algunos elementos menores (B, S, Fe, Mn, Cu y Zn) buscando que material plantado exprese su máximo potencial genético y se obtengan los rendimientos más altos (William, 1975). Resultados experimentales obtenidos en varios países productores indican que ésta especie extrae grandes cantidades de nutrientes, y por lo tanto, para mantener una alta producción de RFF se requiere la aplicación adecuada y oportuna de fertilizantes químicos que restituyan los nutrientes extraídos del suelo (Cruz y Ramírez, 1984). Es recomendable aplicar los fertilizantes seis meses después de establecida la plantación, y posteriormente, una vez por año. Las dosis y fuentes dependen de la calidad del suelo y de las condiciones climáticas de la localidad. Para las regiones donde no existen estudios locales de fertilización se pueden aplicar dosis generales que tienden a satisfacer la demanda más amplia del cultivo, pero sin conocer la eficiencia en el aprovechamiento de dichos aportes (Cuadro 2.4). En general, para las zonas donde no se dispone 29

de riego, la época más apropiada para las aplicaciones es una vez que se ha establecido el periodo de lluvias (Cruz y Ramírez, 1984). Cuadro 2.4. Dosis general de fertilización recomendada para plantaciones de palma de aceite con tres años o menos de establecidas*.

Edad

Urea

CaH2PO4 KCl

MgCO3

Bórax

6 meses

125

500

250

--

--

500

500

1250

650

1 año 2 años

250

1000

3 años

50 75

* en g por palma. Tomado de ICA, 1978

En este contexto, el cultivo comercial de palma de aceite es relativamente reciente en el sureste de México ya que las nuevas plantaciones datan de 1998, por ello los estudios sobre fertilización del cultivo son escasos. La investigación pionera sobre fertilización en este cultivo en México es un estudio realizado en 1984 en la Costa de Chiapas (Cruz y Ramírez, 1984); aunque no se encontraron diferencias entre los tratamientos probados, el rendimiento más alto (3.3 t ha

-1

de aceite) se obtuvo aplicando 2,128 g de

urea, 912 g de superfosfato de calcio triple y 2,100 g de cloruro de potasio por palma. Estudios de fertilización han mostrado que el aporte de fertilizantes químicos en suelos de naturaleza diferente puede arrojar comportamientos opuestos. Por ejemplo, en un estudio de 8 años en una red de estaciones experimentales, se encontró que los suelos ferralíticos dan respuesta nula a los fertilizantes nitrogenados, mientras que en suelos volcánicos se obtienen -1

hasta 6.5 t ha de RFF en palmas de 13 a 21 años de edad, en comparación con plantaciones no fertilizadas (Ollagnier et al., 1984).

30

En relación al P se observa una relación normal con los rendimientos en suelos ferralíticos desarrollados y en aluviones recientes; si los contenidos del elemento en el suelo son bajos, la respuesta de rendimiento a la fertilización fosforada será fuerte, y si el contenido en el suelo es alto, la respuesta al fertilizante fosforado será débil. En suelos volcánicos se observan resultados contradictorios en los experimentos, por lo que deben considerarse los niveles iniciales de P del suelo, o la capacidad de fijación del suelo, para comprender sus características en relación a la respuesta a los fosfatos (Ollagnier et al., 1984). Los elementos que la palma necesita en mayores cantidades para asegurar su crecimiento vegetativo y la producción de RFF son el K, seguido por el N. -1

Para una producción anual media de 15 t ha de RFF las necesidades de K son de unos 100 kg. La respuesta a la fertilización potásica es directa, pero de una amplitud variable; una tonelada de KCl, según las condiciones particulares del suelo, puede aumentar el rendimiento de RFF entre 6 y 14 t -1

ha (Ollagnier et al., 1984). La nutrición potásica en suelos aluviales presenta características diferentes. Los aluviones están constituidos por depósitos superpuestos de diversa naturaleza. En algunos casos, de 30 a 80 cm pueden tener una textura ligera o franca, en la que predomina la fracción limosa (limo 30 a 60%, arcilla 10 a 30% y arenas finas 20 a 50%) o partículas finas, mientras que las capas más profundas pueden estar constituidas por arenas. En ensayos de infiltración realizados en suelos aluviales se encontró que éstos pueden retener hasta 96% del K aportado, ya sea en forma intercambiable o fijada a las arcillas, a pesar de las percolaciones repetidas. En otros estudios relacionados, se observó que los aportes de KCl al suelo incrementan significativa y fácilmente el contenido de K y Cl en las hojas de la palma de aceite (Ollagnier et al., 1984). En un suelo de baja fertilidad (0.3 meq de K por 100 g) se reportaron incrementos en el rendimiento con la aplicación de dosis crecientes de K; 31

además el aporte potásico se reflejó en un incremento de K foliar en un período de 5 años (años 5-9 desde la plantación) (Taniputra y Panjaitan, 1981). Estos autores concluyen que la respuesta al aporte de K se refleja en altos rendimientos iniciales que se mantienen durante períodos largos; este efecto se logra solo si la nutrición de la palma se integra en un sistema adecuado de manejo agronómico (Cuadro 2.5). Cuadro 2.5. Efecto de la fertilización potásica sobre rendimiento y concentración foliar de K en un suelo podzolico (promedio de cinco años).

Tratamientos

Rendimiento -1

Incremento

-1

(t ha año )

relativo

Contenido de K (%)

K0

15.82

100

0.87

K1

--

116

1.10

K2

--

123

1.16

K0= 0, K1=1.5, K2=3.0 kg palma-1año-1 de KCl. Tomado de Taniputra y Panjaitan, 1981.

Un efecto sinérgico típico de la interacción entre N y K se presenta en el Cuadro 2.6. Se observa que el K y el N aplicados individualmente afectan negativamente el rendimiento, mientras que la interacción entre ambos nutrimentos lleva a un aumento interesante de producción de RFF y de MS en la parte vegetativa de las palmas. Como se dijo anteriormente, la dosis de fertilización para una plantación dada, depende de la fertilidad del suelo, del estado de desarrollo y del manejo agronómico del cultivo específico en el sitio. En el Cuadro 2.7 se presentan los niveles críticos para Ca y elementos menores. Con base en los estudios realizados, se ha establecido que el N y el K son los elementos que la palma africana requiere en mayor proporción; le siguen en importancia Mg, Ca y P; el cultivo demanda en menor proporción los microelementos Cl, S y B (Cl= cloro, S= azufre y B= boro).

32

Cuadro 2.6. Efecto de la interacción N/K en el rendimiento de RFF y acumulación de Materia Seca Vegetativa en palma de aceite. Tratamiento

Dosis

Rendimiento RFF*

MSV

1

N0K0

71.6

88.9

2

N0K1

65.3

84.0

3

N0K2

66.3

89.2

4

N1K0

68.4

96.6

5

N1K1

95.2

117.4

6

N1K2

95.8

119.4

7

N2K0

79.1

106.4

8

N2K1

95.8

120.0

9

N2K2

98.6

123.0

-1

-1

* kg palma año ; RFF = racimos de fruta fresca; MSV = materia seca vegetativa. Tomado de Chan, 1981.

Cuadro 2.7. Concentración foliar crítica y óptima de nutrimentos, en plantaciones de palma de aceite en producción. NIVEL

Fe

Ca %

Mn

B

ppm

Crítico

0.60

--

--

--

Óptimo

0.75

100

200

12-15

--cero. Tomado de ICA, 1978.

Condiciones Edafo-Climáticas para la Palma de Aceite en Tabasco En la región de Macuspana y Jalapa, Tabasco, existen lomeríos con dominancia de suelos rojos y amarillentos ubicados dentro del orden Ultisol (Luvisoles crómicos en el sistema FAO/UNESCO), lo cual indica que son suelos profundos, sin problemas de inundación o encharcamiento, con buen drenaje interno y superficial, medianamente fértiles, con pH ligeramente ácidos, sin problemas de toxicidad, donde se considera que la palma de aceite se puede desarrollar sin mayores problemas (Palma y Cisneros, 1996). Las propiedades físicas y químicas de mayor importancia son:

33

Textura. Los suelos adecuados para la palma de aceite varían entre los limoarenosos, areno-limosos, areno-arcillo-limosos, areno-arcillosos y arcillas. Se ha observado que existe una preferencia de la especie por suelos que contienen de 25 a 30% de arcilla, debido a su buena capacidad de retención de agua y usualmente buena estructura, aunque plantaciones en muy buen estado se pueden encontrar también en suelos con texturas más finas o más gruesas (Palma y Cisneros, 1997). Para la zona de Jalapa se reportan suelos con texturas francas con arcillas abajo de los 40 cm de profundidad (Palma y Cisneros, 1996). La presencia de horizontes compactos, o cualquier otro factor limitante, a menos de 80 cm de profundidad son desfavorables, ya que el sistema radical de la palma de aceite se extiende a más de 150 cm por abajo del nivel del suelo (IRHO, 1986). pH. La palma africana acepta un amplio margen de pH. Los suelos que presentan plantaciones con buenos rendimientos varían desde 4.0 a 8.0, aunque la mayor parte de plantaciones se encuentran en suelos más o menos ácidos con pH entre 4 y 6. Palma y Cisneros, (1996) reportan pH de 5.5 y 6.0 en los Ultisoles de la zona de ubicación del proyecto de palma de aceite en Tabasco. Salinidad. En las regiones costeras se pueden presentar concentraciones críticas de sales debido a la existencia de un manto freático salino. En un estudio del efecto de diferentes concentraciones salinas sobre el crecimiento de plántulas de palma de aceite, encontraron que la concentración equivalente a una conductividad de hasta 10 mmhos.cm

-1

tiene poca

influencia, pero concentraciones mayores inhiben la producción de materia seca y, eventualmente causan daños mayores tales como clorosis y necrosis foliares (Palma y Cisneros, 1997). Favorablemente, las áreas definidas con potencial de palma de aceite en Tabasco no presentan problemas de salinidad (Palma y Cisneros, 1996). Topografía.

Los

elementos

topográficos

principales

que

afectan

el

crecimiento y el desarrollo del cultivo son el relieve, el ángulo y dirección de 34

la pendiente y la altitud del terreno. En conjunto, todos ellos determinan el clima de la localidad además de otras características como el drenaje, la infiltración y la escorrentía del sitio. Las mayores plantaciones comerciales del mundo se han establecido en pendientes de hasta 20°, pero inclinaciones entre 2 a 5° son las ideales para las grandes plantaciones, pues los costos de establecimiento, mantenimiento y cosecha aumentan a medida que es mayor la pendiente del terreno.

Estudio de la Fertilización NPK en Palma de Aceite en el Estado de Tabasco En Tabasco la palma de aceite es un cultivo de reciente introducción por lo que se carece de experiencia en varios aspectos de su manejo, entre ellos la fertilización. Dado que las plantaciones se han establecido en suelos de mediana a baja fertilidad el cultivo no puede extraer todos los nutrimentos que demanda su funcionamiento normal. Para evitar bajos rendimientos del cultivo es necesario determinar los factores edáficos que limitan la asimilación de los minerales, las cantidades que puede aportar el suelo y estimar las cantidades de nutrimentos deben aportarse al cultivo a través de los fertilizantes. El productor medio en la región aplica empíricamente 350 g -1

palma

de 17-17-17, lo cual puede resultar insuficiente para satisfacer las

necesidades nutricionales de la palma de aceite; sobre todo porque la demanda de nutrientes es creciente a medida que el cultivo se desarrolla y aumenta la cantidad de cosecha. Las deficiencias nutrimentales retrasan el inicio de la producción y disminuyen los rendimientos de la palma de aceite; esta problemática además de causar perdidas de producción, crea un desanimo general en los productores hacia el cultivo. Tal situación representara un obstáculo para lograr el establecimiento de la plantación de Palma africana prevista para el Estado.

35

Con base a lo anterior se decidió realizar un experimento sobre fertilización en palma de aceite en Tabasco, con el fin de determinar una dosis preliminar para esa zona y después de validarla por al menos 4 años, recomendar la Dosis Optima Económica para el cultivo de palma africana, en la región productora Centro-Sierra. Cabe hacer mención que para poder obtener unos resultados satisfactorios de fertilización para la demanda nutrimental optima del cultivo, es necesario mantener el experimento por cuatro años como mínimo, por lo tanto los resultados que se obtuvieron en los dos primeros años son preliminares. Materiales y Métodos Descripción del Sitio Experimental El experimento se llevó a cabo en el Rancho Guanal, propiedad del Sr. Alberto Fernández Dorantes, localizado en el ejido del mismo nombre en el municipio de Jalapa. La plantación se ubica en los 17º30‟57.1‟‟ latitud Norte y 92º49‟18.9‟‟ longitud Oeste, a una altitud aproximada de 15 m sobre el nivel del mar (Figura 2.1). El clima de la zona es cálido húmedo con una precipitación de 1,800 mm anuales. La topografía del sitio es ligeramente plana, con lomeríos de 5 a 15% de pendiente (Palma y Cisneros 1996). Por ser suelos bajos, el terreno presenta en general drenaje deficiente, el cual se remedia con sangrías y drenes colectores. La plantación tomada para el estudio presenta un diseño en tresbolillo, con distancias de 9 x 9 m entre palmas y entre calles, lo que da una densidad de -1

143 palmasha . La plantación fue establecida en 1998 con la variedad Deli x Ghana pero la cosecha comercial de RFF comenzó en el año 2003, que es cuando inició la operación de la fábrica extractora de aceite en la zona de Jalapa, la cual a partir del 2007 funciona únicamente como centro de acopio. Cabe aclarar que la plantación es joven, en pleno desarrollo vegetativo y reproductivo.

36

Rancho Guanal

Figura 2.1 Ubicación de la parcela experimental Guanal en Jalapa, Tabasco.

Muestreos Muestreo de suelo. Previo al inicio del experimento se determinó la fertilidad de la parcela a profundidades de 0-30 y de 30-60 cm. Mediante una barrena de acero inoxidable (Salgado, 2006) se tomaron 8 muestras por bloque en cada profundidad, las cuales formaron una muestra compuesta que se analizó en el Laboratorio de Analisis de Suelos, Plantas y Aguas del Campus Tabasco (LASPA), siguiendo los métodos adaptados de Etchevers (1988). Muestreo foliar. Se hizo un muestreo previo a la aplicación de tratamientos para determinar el estado nutrimental de la plantación para determinar los elementos N, P, K, Ca, Mg, Na, S, Fe, B, Cu, Zn, Mn. De la parte media de la hoja 17 se cortaron con tijera inoxidable 6 foliolos por planta, estos se limpiaron con agua destilada, se eliminó la nervadura central y se tomaron los 10 cm de la parte central, se pusieron en sobres rotulados y se transportaron al LASPA para su análisis (Chapman, 1965). Para evaluar el efecto de los tratamientos sobre la concentración foliar NPK se realizó un muestreo foliar 3 meses después de cada fertilización. La 37

muestra compuesta se tomó de 4 palmas en los tratamientos T1, T4, T6, T8, T10, T11 y T12, que corresponden a las dosis NPK extremas. En total se hicieron cinco muestreos; uno preliminar (27/01/2003) y 4 de evaluación (14/05/2003 al 15/11/2004). Diseño Experimental y Tratamientos Para generar los tratamientos se utilizó el diseño San Cristóbal (Martínez, 1988), conformado por 12 diferentes fórmulas las cuales se distribuyeron en campo aleatóriamente, bajo un diseño de Bloques Completos al Asar (BCA), con 4 repeticiones de 48 palmas cada una (Cuadro 2.8). La Unidad Experimental (UE) consta de 4 palmas en competencia completa, por lo que se requirieron 192 palmas para el experimento. Este modelo por definición no incluye testigo absoluto. Cuadro 2.8. Tratamientos de fertilización generados para palma de aceite experimentados en Jalapa, Tabasco durante los años 2003 y 2004. TRATAMIENTO

DOSIS N

P2O5

K

1

60

30

120

2

120

30

120

3

60

90

120

4

120

90

120

5

60

30

240

6

120

30

240

7

60

90

240

8

120

90

240

9

90

60

180

10

150

60

180

11

90

120

180

12

90

60

300

Las dosis se expresan en kg ha-1 del elemento.

38

Manejo de la Parcela Experimental El control de malezas se realizó aproximadamente cada 2 meses, mediante chapeadora de tractor en las calles y en forma manual alrededor de las palmas. No se presentaron problemas de plagas o enfermedades. La poda de hojas se realizó durante todo el ciclo al momento de la cosecha, lo cual es necesario para acceder al RFF. La

fertilización

fue

diferenciada,

en

función

de

los

tratamientos

experimentales asignados aleatóriamente. Las dosis se formularon a partir de los fertilizantes comerciales Urea, SFT y KCl. Las dosis se aplicaron en forma fraccionada; 50% en enero-febrero y el resto 6 meses después. Las fechas exactas de aplicación fueron: 1° año; 28/01/2003 y 14/08/2003, 2° año; 19/02/2004 y 18/08/2004. La cosecha de RFF se hizo aproximadamente cada 2 semanas a lo largo de un ciclo completo, lo cual dio 17 fechas de corte (mayo 2004 a enero 2005). Los trabajadores del rancho fueron capacitados para cortar, anotar en el raquis el número de palma y acopiar los racimos en el sitio de pesado. El pesado y registro de los datos se hizo por los investigadores en una bitácora de cosecha. Variables de Estudio Desarrollo Floral. Se observó el desarrollo de la floración en sus etapas de crecimiento, desde „bellota‟ hasta racimo maduro, mediante el marcado de los diferentes estadios de la infrutescencia. Las etapas identificadas se describen en el Cuadro 2.9.

39

Cuadro 2.9. Etapas de desarrollo de la infrutescencia de palma de aceite Deli X Ghana cultivada en Tabasco y descripción de seis estadios reconocibles visualmente. ETAPA

DESCRIPCIÓN

Bellota

El botón floral es completamente visible en la axila de las hojas; las brácteas interna y externa (espatas) pueden estar integras o con inicios de ruptura; alcanza hasta 30cm de longitud.

Punta

Las brácteas han desaparecido completa o parcialmente; las espinas se han desarrollado y sobresalen vigorosamente. En la base de las espiguillas se observan los pétalos de las flores individuales.

Punta abierta

Los ovarios comienzan a engrosar por lo que las espinas están más desarrolladas y más separadas entre sí; el racimo está más expandido y presenta mayor volumen.

Nuez

Los ovarios tienen un grado elevado de desarrollo pero aún se encuentran en crecimiento activo. Los frutos son alargados, de color negro intenso y las espinas son conspicuas. Los restos de la espiguilla permanecen adheridos en los ovarios.

Pre-maduro

Los frutos individuales en el racimo casi han completado el tamaño máximo, pero su color aún es completamente oscuro o negro.

Racimo Maduro

El racimo está formado completamente, presenta su talla definitiva; los frutos individuales tienen el tamaño máximo y son rojo-anaranjados, con una reminiscencia negra. Es el punto adecuado de cosecha.

40

IMAGEN

Número, Peso de Racimo y Rendimiento de RFF. Al momento de la cosecha, la cual se hizo cada 15 días, se contabilizó el número de racimos producidos por palma, ignorando los estériles (masculinos). Simultáneamente se anotó el peso de cada racimo, registrando la fecha de corte y palma de origen. A partir de estos datos, al final del ciclo se calcularon los rendimientos de RFF en -1

kg.ha para cada tratamiento. Concentración foliar NPK. Tres meses después de cada fertilización se hicieron muestreos foliares y sus correspondientes análisis, en 6 tratamientos seleccionados: 60-30-60, 120-90-60, 120-90-180, 150-60-120, 90-120-120 y 90-60-240, que corresponden a las dosis altas, media y bajas de cada elemento, a fin de determinar el efecto sobre la concentración foliar NPK en las UE. Análisis Estadístico Con los datos obtenidos en campo se realizaron análisis de varianza, factorial y pruebas múltiples de medias; también se hicieron regresiones simples y múltiples para algunas variables. Las operaciones estadísticas se realizaron mediante el paquete SAS 8.1 (Statistical Analysis System, 2004). Resultados y Discusiones Fertilidad del Suelo de la Zona Los análisis preliminares de suelo indican que el pH en la parcela experimental es ligeramente alcalino, con deficiencias de elementos P, Mn, B y Zn (Cuadro 2.10). En el estrato de 30-60cm el contenido de MO se considera como rico, con una relación C/N de 9 que favorece la mineralización,

pero

en

un

nivel

insuficiente

para

satisfacer

los

requerimientos totales del cultivo, por ello es recomendable aportar fertilizantes nitrogenados de reacción acidificante. En el estrado de 30-60 cm la MO es media, lo que confirma la necesidad de aportar N suplementario al suelo, ya que este estrato es ampliamente explorado por el sistema radical del cultivo de palma de aceite. 41

Cuadro 2.10. Características físico-químicas del suelo de la parcela experimental Guanal, del municipio de Jalapa, Tabasco.

Propiedades

0-30cm* 7.6 ± 0.1 0.19 ± 0.01 3.5 ± 0.22 5.2 ± 1.24 0.24 ± 0.009 0.24 ± 0.01 1.5 ± 0.08

pH (agua:suelo = 2:1) -1 Conductividad Eléctrica CE (dSm ) Materia Orgánica MO (%) -1 Fósforo asimilable P (mg kg ) Nitrógeno total Nt (%) (+) -1 Potasio K (cmol kg ) -1 Boro B (mg kg )

Profundidades 30 a 60 cm 7.7 ± 0.0 0.17 ± 0.003 2.7 ± 0.17 3.97 ± 0.99 0.21 ± 0.009 0.16 ± 0.02 1.5 ± 0.0

* promedio de tres repeticiones, seguido de su desviación estándar.

El contenido de P en el primer estrato, se clasifica como bajo (Cuadro 2.10) lo que indica que es necesario aportar este elemento en dosis altas; es recomendable utilizar como fuente el Súper Fosfato Triple (SPT) por que además del P contiene micronutrimentos benéficos para el cultivo (Salgado et al., 2006); el estrato de 30-60 cm muestra una concentración aún menor de P. La concentración de K en ambos estratos se clasifica como baja, por lo que se deben aplicar fertilizantes potásicos como el KCl. De acuerdo a los parámetros de la FAO/UNESCO, este suelo se clasifica específicamente es un Fluvisol eutri-gléyico (FLgleu). Dado que los análisis de laboratorio detectaron deficiencias de leves a moderadas para algunos elementos minerales y se encontró una condición de suelo insuficiente para satisfacer la demanda completa del cultivo, se tuvo plena justificación metodológica para continuar el estudio sobre dosis de fertilización para el cultivo de palma de aceite, por lo cual se estableció la parcela experimental. Estado Nutrimental de la Plantación Los análisis foliares revelaron que los nutrimentos NPK en la plantación, antes

de

la

aplicación

de

los

tratamientos,

se

encontraban

en

concentraciones normales para N y P (Cuadro 2.11), aun cuando dichos elementos se encuentran en bajo nivel en el suelo. Por su parte, el K se encontró deficiente en las palmas, lo cual obedece a que es el elemento 42

demandado en mayor cantidad por el cultivo y además se encuentra en bajas concentraciones en el suelo. No obstante que el N y P se encontraron en concentraciones adecuadas, la demanda generada por la producción de RFF y la exportación de la cosecha, hacen altamente recomendable aportar nutrimentos suplementarios para incrementar la fertilidad del suelo y para mantener el potencial de rendimiento del cultivo en el largo plazo. Considerando que el volúmen de cosecha aumentará en los próximos años y la demanda de nutrimentos será mayor debido a la exportación creciente, se consideró justificado realizar este estudio de fertilización. Cuadro 2.11. Concentración foliar de nutrimentos en una parcela experimental de palma de aceite en Jalapa Tabasco.

Elemento Nitrógeno, N (%) Fósforo, P (%) Potasio, K (%) Calcio, Ca (%) Magnesio, Mg (%) Hierro, Fe (%) -1 Zinc, Zn (mg kg ) -1 Manganeso, Mn (mg kg ) -1 Boro, B (mg kg )

Concentración* 2.76 ± 0.03 0.198 ± 0.003 0.77 ± 0.02 1.23 ± 0.1 0.36 ± 0.02 1.31 ± 26.0 18.8 ± 1.30 30.2 ± 3.80 12.1 ± 0.71

Clasificación Óptimo Optimo Deficiente Exceso Optimo -Optimo Deficiente Deficiente

-- = no disponible. * n = promedio de tres repeticiones, seguidos de su desviación estándar

Número de Racimos de Fruto Fresco por Palma Como era previsible, los tratamientos de fertilización no mostraron ningún efecto sobre la variable „número de racimos‟ (Cuadro 2.12), ya que este carácter se encuentra estrechamente relacionado con el número de hojas formadas (menos los racimos masculinos improductivos inducidos por factores ambientales); el estado de nutrición de la palma no determina el número de racimos productivos formados en palma de aceite.

43

Al analizar los registros con fines descriptivos, el promedio más alto de 12 racimos por palma se observó en los tratamientos 5 y 7, y de 9 racimos para los tratamientos 2 y 10. El promedio en la plantación fue de 11 RFF por palma durante el ciclo de observación, con un coeficiente de variación de 38. El coeficiente de variación resultante se considera muy alto, pero en el cultivo de palma aceitera muchas variables tienden a presentar CV elevados (Cruz y Ramírez 1984). Cuadro 2.12. Número de RFF producidos en palma de aceite bajo tratamientos de fertilización NPK en Jalapa, Tabasco.

Tratamiento 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Media 11.0 Z *

NPK –1 (kg ha ) 60-30-120 120-30-120 60-90-120 120-90-120 60-30-240 120-30-240 60-90-240 120-90-240 90-60-180 150-60-180 90-120-180 90-60-300 C. V. 38.06

RFF Z por palma 11 09 11 10 12 11 12 10 11 09 11 10

*

a a a a a a a a a a a a

DMS 5

n = 16 palmas No se observaron diferencias estadísticas entre tratamientos (=0.05)

Concentración Foliar de NPK Nitrógeno. Al final de dos años de aplicaciones no se observó diferencia significativa sobre el N foliar por efecto de tratamientos ya que la diferencia mínima significativa requerida para el factor es de 0.19 (Cuadro 2.13). El tratamiento que más N aportó a las palmas es el T8, con un promedio de 2.19 obtenido con la dosis 120-90-240. El promedio más bajo (2.09) se registró en T1 y T4, que corresponden a las dosis 60-30-120 y 120-90-120, respectivamente. Los tratamientos no resultaron significativos para esta variable, aun cuando el coeficiente de variación es de solo 8.7, lo que indica 44

un procedimiento correcto de muestreo. Sin embargo las diferencias encontradas no satisfacen la Diferencia Mínima Significativa (DMS) requerida para diferenciar estadísticamente los tratamientos. Se concluye que la dosis de N aportada no tuvo efecto sobre la concentración del nutrimento en las hojas. Por otra parte, se observó que a lo largo de dos años de estudio, el N foliar disminuyó en todos los tratamientos, pese a que en ese periodo se hicieron 4 aplicaciones (Cuadro 2.13). Entre fechas de muestreo se observan diferencias estadísticas, encontrándose los valores más altos antes del inicio de cosecha. Lo anterior nos permite inferir que la demanda de N es muy elevada, no es satisfecha por el aporte del suelo ni la fertilización y la concentración foliar disminuye de manera importante por la exportación del elemento con la cosecha de RFF. Cuadro 2.13. Efecto de tratamientos sobre la concentración y dinámica de Nitrógeno foliar en palma de aceite en Jalapa, Tabasco (% MS).

MUESTREO 1

2

3

4

Media de fertilización

60-30-120

2.40

2.17

1.88

1.92

2.09±0.242a

4

120-90-120

2.37

2.23

1.84

1.94

2.09±0.247a

8

120-90-240

2.50

2.12

1.98

2.18

2.19±0.220a

10

150-60-180

2.46

2.16

2.06

2.07

2.18±0.187a

11

90-120-180

2.44

2.15

1.94

2.05

2.14±0.214a

12

90-60-300

2.39

2.13

1.91

2.21

2.16±0.199a

2.43 a

2.16 b

1.94 c

2.06 bc

2.14±0.209

Tratamiento

Fórmula

1

Media de muestreo CV(%): 8.7 Muestreo(M): 0.0001** Tratamiento (F): 0.51 Int. M x F: 0.83 NS DMS(M): 0.14 DMS(F): 0.19

45

Fósforo. Los tratamientos bajo observación presentan concentraciones de P muy aproximadas entre sí, con un promedio general de 0.16% durante los 2 años de seguimiento (Cuadro 2.14). La nutrición fosfórica estuvo en un rango óptimo de concentración, excepto en el muestreo 3, donde se presentaron valores deficientes en los 6 casos. Para el muestreo 4 se observó un ascenso que alcanzó nuevamente valores casi óptimos en todos los tratamientos. El ANOVA y las pruebas de Tukey indican que no hubo diferencias significativas entre los tratamientos de fertilización, aun cuando el coeficiente de variación es pequeño (7.7%). Se infiere que la demanda del P por la plantación fue creciente a medida que aumentó el volumen de las palmas en pleno crecimiento, como la producción de cosecha; el suelo y los aportes suplementarios compensaron muy estrechamente la demanda de este elemento. Cuadro 2.14. Efecto de tratamientos sobre la concentración y dinámica de Fósforo foliar en palma de aceite en Jalapa, Tabasco (% MS).

MUESTREO 1

2

3

4

Media de fertilización

60-30-120

0.17

0.19

0.13

0.14

0.16±0.027a

4

120-90-120

0.16

0.17

0.13

0.15

0.15±0.017ª

8

120-90-240

0.17

0.17

0.13

0.15

0.16±0.019ª

10

150-60-180

0.18

0.17

0.14

0.16

0.16±0.017ª

11

90-120-180

0.17

0.16

0.14

0.16

0.16±0.012ª

12

90-60-300

0.17

0.17

0.13

0.15

0.16±0.019ª

0.17 a

0.17 a

0.13 c

0.15 b

0.16±0.019

Tratamiento

Fórmula

1

Media de muestreo CV(%): 7.7 Muestreos (M): 0.0001 ** Tratamiento (F): 0.56 Int. M x F: 0.14 DMS(M): 0.0094 DMS(F): 0.01

46

Potasio. Este elemento presenta un comportamiento muy dinámico a lo largo del año. Los valores del muestreo 1 son altos, superiores a los del muestreo preliminar, lo que indica que la fertilización tuvo efectos sobre la concentración foliar, sin llegar a inducir diferencias entre tratamientos (Cuadro 2.15). El muestreo 2 indica concentraciones de K foliar muy bajas, de menos de 50% respecto al anterior. El tercer muestreo vuelve a detectar niveles altos de K foliar, con valores incluso superiores al muestreo 2, todos dentro del rango óptimo (Cuadro 2.15). En el muestro 4 la concentración de K vuelve a niveles muy bajos, incluso de deficiencia en general para el conjunto de tratamientos bajo observación. Las fechas de muestreo si presentan diferencias estadísticas, observándose los valores más altos en los muestreos de abril. Este comportamiento se explica por una demanda cíclica, que se eleva en el periodo de máxima cosecha la cual ocurre en los meses de agosto a noviembre. Cuadro 2.15. Efecto de tratamientos sobre la concentración y dinámica de Potasio foliar en palma de aceite en Jalapa, Tabasco (% MS).

FECHAS DE MUESTREO 1

2

3

4

Media de fertilización

60-30-120

0.16

0.59

1.36

0.22

0.83 a

4

120-90-120

1.24

0.59

1.51

0.63

0.99 a

8

120-90-240

1.00

0.59

1.44

0.83

0.96 a

10

150-60-180

1.24

0.54

1.43

0.65

0.96 a

11

90-120-180

1.30

0.55

1.45

0.30

0.90 a

12

90-60-300

1.14

0.58

1.39

0.79

0.98 a

Tratamiento

Fórmula

1

Media de muestreo CV(%): 41.6 Muestreo(M): 0.0001 Tratamiento (F): 0.84 Int. M x T: 0.90 DMS(M): 0.29 DMS(F): 0.40

1.18a

0.57 b 1.43 a 0.57 b

47

0.94

Por otra parte, durante los dos años de observación no se encontraron diferencias significativas para esta variable entre los tratamientos. El coeficiente de variación es muy elevado (41.6%) en comparación a los elementos N y P, lo cual se atribuye con mucha seguridad a errores de lectura, ya que uno de los valores es atípico (Cuadro 2.15). Rendimiento de Racimos de Fruto Fresco El rendimiento de RFF es la variable de mayor interés para el productor, ya que el volumen de cosecha por hectárea puede determinar la rentabilidad del cultivo. Al respecto, los diferentes tratamientos de fertilización bajo estudio produjeron rendimientos de RFF variables; destaca el T7 (dosis NPK: 60-90-1

240) con el rendimiento más alto observado equivalente a 19,904 kg ha , mientras que el T2 (dosis NPK: 120-30-120) produjo el menor rendimiento -1

con 14,107 kg ha (Cuadro 2.16). Pese a la diferencia aritmética de 5,797kg entre el rendimiento más alto y más bajo, no se encontraron diferencias estadísticas. La ausencia de diferencia estadística obedece a que el coeficiente de variación es extremadamente elevado (43.81) y se requiere de una diferencia muy marcada en los rendimientos para detectar diferencias estadísticas (Cuadro 2.16). Los resultados encontrados coinciden con lo reportado por Cruz y Ramírez (1984), quienes en un experimento de 4 años con palma de aceite no encontraron diferencias estadísticas; también reportan coeficientes de variación muy elevados para esta variable. Aun cuando los resultados presentados no son definitivos, dado que el periodo de observación es muy corto, se aprecia que la fórmula a la que se asocia mayor cantidad de cosecha (60-90-240) se compone de una dosis baja de N, media de P y una dosis alta de K. A nivel comercial, una diferencia positiva de casi 6 toneladas si es significativa en términos de ganancia y es de mucho interés para los productores. Por otra parte, el rendimiento

48

promedio de más de 16 t ha

-1

en la parcela experimental, es alto en

comparación a la media mundial para el cultivo de palma de aceite. Cuadro 2.16. Rendimientos de RFF en palma de aceite bajo tratamientos de fertilización NPK en Jalapa, Tabasco.

Tratamiento

Dosis NPK

Rendimiento RFF*

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

60-30-120 120-30-120 60-90-120 120-90-120 60-30-240 120-30-240 60-90-240 120-90-240 90-60-180 150-60-180 90-120-180 90-60-300

16,086 a 14,707 a 19,738 a 16,955 a 15,644 a 16,955 a 19,904 a 14,107 a 18,730 a 15,800 a 15,943 a 16,595 a

Media 16,763

CV 43.81

DMS 4,700

-1

* El rendimiento se expresa en kg.ha No se observan diferencias estadísticas entre tratamientos (=0.05)

Conclusiones Debido a su origen pedo-genético, los suelos de Tabasco no aportan todos los nutrimentos que demanda el cultivo de palma de aceite. Los estudios de fertilización para el cultivo de palma de aceite son necesarios en Tabasco para determinar las Dosis Óptimas Económicas (DOE) en función de las condiciones agroecológicas particulares de cada zona. El nivel nutrimental de las plantaciones tienden a disminuir debido al aporte restringido del suelo y al aumento de la demanda nutrimental. Esta es progresiva debido al crecimiento activo de la biomasa vegetativa (desarrollo de las palmas) y también por la exportación de nutrimentos con la cosecha de RFF la cual aumentará hasta que los rendimientos se estabilicen.

49

Los datos disponibles actualmente indican que el tratamiento de fertilización al cual se asocian mayores rendimientos de RFF es el 60N-90P-240K, pero esta información es insuficiente para recomendar dosis de fertilización para la región. Son necesarios más años de observación en campo. Aun cuando no se encontraron diferencias estadísticas significativas, las diferencias de rendimiento de RFF registradas entre los tratamientos bajo -1

experimentación son significativas comercialmente (5.8 t ha ). Para cuantificar de manera confiable los efectos de los tratamientos de fertilización

en

palma

de

aceite

son

necesarios

más

años

de

experimentación, registro de datos de cosecha y análisis de laboratorio. Los datos presentados en este trabajo solo comprenden dos años observaciones; este experimento debe ser continuado por al menos 4 ciclos de producción.

50

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el

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53

54

CAPITULO 3 EL ACEITE CRUDO DE PALMA Velázquez-Martínez, J.R.; Trujillo-Castillo, L.F.; Baeza-Mendoza, L. y Aparicio-Trapala, M.A.

Introducción El aceite crudo de palma africana se obtiene del mesocarpio del fruto. Su composición química, la gran cantidad de antioxidantes presentes, y el costo más bajo que el resto de los aceites, le han permitido ser utilizado en diferentes industrias a nivel mundial, especialmente en la de los alimentos. Además, un gran número de investigaciones sobre el aceite y sus antioxidantes han demostrado sus propiedades tanto funcionales como nutracéuticas. En este capítulo se dan a conocer las características del aceite, su producción mundial y estatal, la metodología de su extracción y el uso que se le da al aceite y a sus derivados.

Características del Aceite Crudo de Palma El aceite se extrae del mesocarpio del fruto y existen registros a partir del siglo XV, en el que algunos viajeros portugueses hacen referencia a la existencia del mismo hablando de “un aceite que se usaba en las comidas, se registró que tiene 3 propiedades: el perfume de las violetas, el gusto de nuestro aceite de oliva y un color que tiñe la comida como el azafrán, pero que es más atractivo” (García, 2001). Al igual que todas las grasas y aceites, el aceite de palma contiene mayormente materiales glicéridos con algunos materiales no-glicéridos en cantidades pequeñas o trazas. Tiene un contenido equilibrado entre ácidos 55

grasos saturados y monoinsaturados, por lo que es semisólido a temperatura ambiente, lo que le confiere una gran consistencia sin necesidad de hidrogenación (CENIPALMA, 2002). Es muy resistente a los procesos oxidativos, gracias al elevado contenido de antioxidantes en su composición, esencialmente Tocoferoles, Tocotrienoles y Carotenoides, lo que le confiere una vida útil muy larga, con la consiguiente posibilidad de ser almacenado durante mucho tiempo. El aceite crudo presenta un color anaranjado muy fuerte, debido al alto contenido en carotenoides. No contiene colesterol. Es su composición la que define sus características químicas y físicas, la cual, a su vez, determinará la utilidad del aceite en varios procesos y aplicaciones (Basiron, 1996; García, 2001).

Producción de Aceite Crudo de Palma El aceite de palma es atractivo para los países en vías de desarrollo debido a que usualmente es más barato que otros aceites importados y esto ha sido un rasgo significativo para incrementar el consumo de aceites y grasas en muchos de estos países (Gunstone, 2004). El cultivo y producción de palma de aceite se lleva a cabo en las áreas tropicales del mundo, aunque se puede observar una evidente concentración y expansión en el continente asiático. En el caso de la producción, no existen cifras precisas de frutos de palma aceitera, que es donde se obtiene la mayor cantidad de aceite que se comercializa en el mundo; a cambio, lo que se tiene son estadísticas sobre la producción de aceite. En términos generales, la producción de aceite ha mostrado una tendencia a la alza (Hammond, 2000; Ortega y Ochoa, 2003). Se ha convertido en una excelente alternativa por su bajo costo de producción

combinado

con

los

altos

rendimientos.

Haciendo

una

comparación, el contenido de aceite por racimo de fruto fresco es de alrededor de 20%, por lo que se obtienen entre 4 y 7 toneladas de aceite 56

crudo por hectárea anualmente (sin contabilizar el aceite de palmiste o kernel y la pasta). Por otro lado, una hectárea de soya o de semilla de nabo produce de 2 a 3 toneladas por hectárea, con un rendimiento de menos de 1 tonelada de aceite por hectárea (sin contar la pasta) aún y cuando se realicen dos cosechas al año. Estos dos cultivos quedan lejos de igualar la productividad de la palma de aceite (Basiron, 1996; Ortega y Ochoa, 2003). En el Cuadro 3.1 se observa la comparación del rendimiento de aceite por hectárea entre diferentes oleaginosas y la palma africana.

Cuadro 3.1. Comparación del rendimiento de aceite/ha

Oleaginosa

Rendimiento

(Kg aceite / ha) Soya

296

Algodón

192

Ajonjolí

170

Coco

360

Palma de aceite

3,780

Fuente: SAGARPA, 2003b

Importancia Económica Mundial El aceite de palma es segundo lugar después del aceite de soya en términos de producción y consumo, pero es el primero entre los aceites comercializados. La producción estimada hasta noviembre del 2005 fue de 33.2 millones de toneladas métricas (mtm), representando 31.8% del total para los nueve principales aceites vegetales y las exportaciones fueron de 24,3 mtm (26.4%) (FEDEPALMA, 2004; FAS-USDA, 2005). Aunque el aceite de palma ocupa el segundo lugar en producción (con un 27.9%), posee el primer lugar en volumen exportado (con un 52.8%). También es el aceite con la mayor tasa de crecimiento en producción 57

registrada en los últimos años: durante el periodo 1998/99-2002/03 registró un incremento del 5.68% (Figura 3.1). Esto también indica que las mayores tasas de crecimiento, durante el mismo periodo, fueron registradas para los aceites tropicales, mientras que para los blandos, el aceite de soya ha sido el único que ha mostrado un crecimiento significativo (Ortega y Ochoa, 2003; Gunstone, 2003).

Tasa de crecimiento (%)

Figura 3.1. Tasa de crecimiento de las producciones y exportaciones de los principales aceites vegetales del mundo (%). Periodo 1998/99-2002/03. (Ortega y Ochoa, 2003)

La producción de aceite de palma africana se ha concentrado principalmente en el continente asiático, ya que ha contribuido con el 84.5% de los volúmenes generados en todo el orbe, durante los últimos siete años, destacando sobre todo tres países: Malasia, Indonesia y Tailandia. Pese a esta concentración, el cultivo se ha tratado de desarrollar en otras regiones, como África, que ha contribuido con un 6% durante el mismo lapso, mientras que Centro y Sudamérica ha comenzado su participación con un 4.7%. Asimismo, los mismos países productores son también los que ofrecen los 58

mayores volúmenes al mercado internacional (Ortega y Ochoa, 2003; Basiron, 2003). En la Figura 3.2 se puede observar a los principales productores y exportadores de aceite de palma en el periodo 2004/05.

Figura 3.2. Principales productores y exportadores de aceite de palma en el periodo 2004/05. Datos en millones de toneladas métricas (MTM) (FAS-USDA, 2005)

Se puede señalar que el aceite de palma es un producto importado y consumido en un porcentaje significativo, por el mismo continente asiático. En conjunto, India, China, Paquistán, Singapur, Japón y Hong Kong importaron el 45.8% de las importaciones mundiales.

Con respecto al

consumo la situación es similar, ya que en conjunto los países de Indonesia, China, Malasia, Paquistán y Tailandia han consumido el 51.6% del total mundial (Cuadro 3.2), lo que significa que la mitad de las importaciones y consumo del aceite de palma se concentra en la región de Asia (Ortega y Ochoa, 2003; Gunstone, 2004).

59

Cuadro 3.2. Países importadores y consumidores de aceite de palma en el mundo durante el año 2003.

Principales países importadores India China Paquistán Países Bajos Reino Unido Alemania Egipto Singapur Japón Hong Kong Otros

% 19.4 11.3 7.6 5.4 3.9 3.6 3.2 2.9 2.6 2 38

Principales países consumidores Indonesia India China Malasia Paquistán Nigeria Reino Unido Tailandia Egipto Alemania Otros

Fuente: Ortega y Ochoa, 2003; Gunstone, 2004

% 14.9 13.6 7.9 7.4 5.4 4.3 2.6 2.4 2.3 2.1 37.2

Importancia Económica en México Siendo la segunda nación más poblada en Latinoamérica, México es un importante consumidor de grasas y aceites en la región, utilizando más de 2 millones de toneladas métricas anualmente. Nuestro país es deficitario en la producción de semillas oleaginosas, de ahí que se tenga que importar una gran cantidad de éstas para satisfacer la demanda de la industria aceitera y los 22 Kg per cápita utilizados anualmente (INFORM, 1999). La demanda nacional anual de aceite de palma es de aproximadamente 186,000 toneladas y en 2002 solamente se produjeron 33,000 toneladas, lo que implica que más del 80% del aceite de palma que se consumió se importó de otros países. Es por ello que la generación de alternativas en la producción de plantas oleaginosas representa importantes esfuerzos con el fin de reducir la dependencia con el extranjero. Este es precisamente el caso de la palma africana (Ortega y Ochoa, 2003; SAGARPA, 2003a).

60

Importancia Económica en Tabasco A diferencia de otros cultivos agroindustriales cuya producción puede consumirse en fresco, la fruta de palma de aceite solo tiene una vía de comercialización, la de ser procesada en una industria para extraerle aceite. Por lo que el consumidor de la fruta fresca es invariablemente una industria extractora, que en el caso de Tabasco la única local se encuentra ubicada en el municipio de Jalapa y a la fecha está fuera de operación. Actualmente existen pequeños productores que de manera artesanal se dedican a la extracción del aceite de palma africana y con el mismo elaboran una serie de productos los cuales están destinados, principalmente, al consumo local en pequeñas comunidades alrededor del municipio de Jalapa. Para el año 2005 de un total de 8,392 toneladas anuales de producción de rff (racimos de fruto fresco), la planta de Jalapa acopiaba un alto porcentaje de la producción de la zona de los módulos centro-sierra, dependiendo de la capacidad financiera que en su momento tuviera para tal efecto. Actualmente no se llevan a cabo actividades de exportación del aceite crudo de palma hacia otros países. Tabasco posee el precio más competitivo del mercado para el aceite crudo de palma africana por ser el más bajo, cuestión que seguramente cambiará al instalar una planta extractora en el modulo de los ríos que incremente la demanda local y disminuya los costos de arrastre de fruta hacia otros estados (Montoya-Villanueva, 2005a).

Extracción del aceite crudo de palma Los aceites de pulpa (mesocarpio) son generalmente producidos cercanos al lugar en donde se cosechan los frutos oleaginosos. Debido al rápido deterioro del fruto oleaginoso, comparado con las semillas oleaginosas, la producción

61

del aceite de pulpa se ha desarrollado como una tecnología independiente (Bockish, 1998). La extracción satisfactoria de aceite de palma requiere de maquinaria especialmente diseñada, sea de operación manual o mecánica, y del suministro de equipo auxiliar de capacidad correctamente calculada para la preparación previa del fruto y para la preparación posterior de los productos de venta (Hartley, 1983). Extracción Artesanal Antes del advenimiento de la maquinaria, el aceite se extraía en África por medios rústicos, para dar un producto de calidad generalmente baja. Estos procesos todavía se siguen usando en muchas partes de ese continente, debido en parte a la falta de capital, aunque también se ha observado en fechas recientes un desarrollo evolutivo estable en algunas regiones del mismo continente con la llegada de apoyo en cuanto a equipo y maquinaria necesarios para procesar los racimos de palma africana. Ahora se habla de industrias procesadoras en pequeña escala y ya no de simples molinos tradicionales. Aunque varía mucho en sus detalles, las características esenciales

de

la

extracción

artesanal

se

describen

brevemente

a

continuación (Poku, 2002): a) Cocción: Los racimos de fruto se colocan en grandes recipientes con agua y se someten a ebullición, aproximadamente durante 4 horas a partir de que empieza a hervir el agua. El fruto suele dejarse en el recipiente hasta por 3 días. b) Maceración: Una vez pasado el tiempo de cocción, el fruto hervido es macerado en morteros (se recomienda que sean de madera) hasta que se obtiene una mezcla de nueces y pulpa triturada de consistencia más o menos uniforme. c) Extracción: El aceite se separa de esta masa de pulpa sumergiéndola en agua caliente en fosos especiales, cuyos lados están revestidos con cemento. Se mezcla bien la pulpa macerada y el agua. El aceite que va 62

subiendo a la superficie se va separando mediante desnatado y se filtra en otro recipiente para separar la mayor cantidad de fibra. d) Clarificación: el aceite obtenido en el paso anterior contiene algunos compuestos indeseables tales como lodos, resinas, gomas y residuos de fibras, por lo que puede dejarse en reposo pocos días y separar la parte superior o se calienta una vez más en un recipiente clarificador para destruir enzimas y bacterias contaminantes. La mezcla de aceite, agua y contaminantes se deja en reposo, posteriormente el aceite en la parte superior se separa y se filtra a través de lienzos de tela. e) Secado: en algunos casos el aceite obtenido de la clarificación se somete a un calentamiento adicional en recipientes no muy profundos con la finalidad de eliminar los restos de agua. Otros métodos de extracción artesanal que difieren con respecto a lo establecido principalmente por las condiciones y recursos del lugar, lo que da lugar al aceite crudo artesanal suave y duro (Hrtley, 1983). Extracción Artesanal de Aceite Crudo de Palma Suave En las grandes áreas de Nigeria oriental, el proceso empleado dio lugar al llamado “aceite suave”, así denominado porque la mayor parte del aceite está líquida a las temperaturas tropicales. Los racimos cosechados se cortan en secciones y se mantienen en montones durante 2 a 4 días. Los montones se rocían con agua y se cubre con hojas. A partir de esto se produce el aceite de palma: 1. Cocción: el fruto se toma de las secciones de racimo y se hierve en grandes ollas por aproximadamente 4 horas. Comúnmente el fruto puede dejarse en el recipiente hasta por 3 días. 2. Macerado: el fruto hervido es macerado en un mortero de madera hasta que se obtiene una mezcla de nueces y pulpa triturada de consistencia más o menos uniforme. 63

3. Separación: el aceite se separa de esta masa de pulpa sumergiéndola en agua. La etapa inicial puede llevarse a cabo sea en un foso especial, cuyo lados están revestidos con cemento o lodo, ó en algún recipiente grande. Se homogeniza toda la masa y primero se desnata el aceite crudo que ha subido a la superficie y se pasa a otro recipiente, luego se tamiza para eliminar a fibra del agua y finalmente se elimina las nueces, ahora en gran parte libres de fibra. El aceite crudo así obtenido es hervido en recipientes más pequeños. Este aceite, ahora más puro, se desnata nuevamente y luego se “fríe” en un recipiente menos profundo para eliminar los últimos vestigios de agua. Cuando se logra esto, las gotas de agua que se rocían sobre el aceite se evaporan con rapidez. La cantidad de aceite extraído depende de gran parte de cuanto se haya mantenido el color durante el proceso y de la laboriosidad. Generalmente la masa de pulpa machacada se deja enfriar; las tasa de extracción son generalmente bajas (Hartley, 1983). Extracción Artesanal de Aceite Crudo de Palma Duro El proceso de aceite duro sigue en uso porque demanda poca mano de obra y se evita mucho el transporte del agua y el hacerlo hervir. En algunas áreas se afirma que al cocinar todavía hay predilección por el sabor del aceite con muchos ácidos grasos libres (Bockish, 1998). En algunas partes de África la gente no está acostumbrada a macerar y lo común es un método menos eficiente en el que se pisa el fruto. Este método es típico de la gente del Delta del Níger. La secuencia de los procedimientos es como sigue: 1. Fermentación. Después de tomarlo a mano de los racimos picados y almacenados, el fruto se coloca en un foso o en una artesa de madera y se cubre con hojas. Se realiza entonces la fermentación causada, por acción microbiana y enzimática, con la generación de calor; el fruto se vuelve suave. 64

2. Pisoteo y separación. Después de algunos días el fruto está en condiciones de ser pisoteado vigorosamente en una artesa. Después del primer turno de pisoteo se deja que el aceite desagüe por tres días, desde el extremo inferior de la artesa. Luego se añade agua y se hace un segundo pisoteo. Cuando se considera que el trabajo ha avanzado lo suficiente y que el aceite separado resultante ha subido a la superficie, se desnata y se hierve en recipientes para la preparación final, como en el proceso del aceite suave, aunque generalmente con menos cuidado. El aceite así preparado se solidifica con rapidez. Durante el proceso se presentan

considerable

hidrólisis

y

oxidación,

y

la

proporción

de

constituyentes de bajo punto de fusión se reduce. Como podría esperarse, la tasa de extracción es muy baja, alrededor de 4 a 6% de aceite del mesocarpio reducido del fruto duro, con una baja eficiencia correspondiente de 20 y 30%, y el contenido de a.g.l., debido a las condiciones iniciales durante la fermentación, generalmente está entre 30 y 50%. No se han estudiado en detalle los cambios que se realizan en el fruto y en el aceite durante el proceso de fermentación en la artesa. Extracción Artesanal con Equipo de Diseño Doméstico En algunos casos se ha diseñado equipo de diseño domestico con accesorios baratos pero adecuado para uso con prensas manuales hidráulicas y eso, con las cantidades necesarias, se describe a continuación: 1. Esterilización. Si se van a manipular frutos sueltos (algunos operadores compran fruto suelto) la cocción se realiza mejor en barriles de esterilización (200 L) puestos en un marco de volteo especial. Si se está proporcionando suficiente fruto suelto para hacer trabajar la prensa en durante el día, se necesitarán alrededor de cuatro barriles.

65

La cocción del fruto se efectúa durante una hora después de que aparece vapor en la parte superior del barril. Aunque los barriles pueden usarse también para esterilizar racimos cortados en pedazos, hasta con siete de esto es difícil proveer fruto suficiente para la prensa y el consumo de combustible (madera, fibra y cáscara) y el uso mano de obra son excesivos. Se han diseñado grandes esterilizadores de racimos para usar con prensa manuales que manejan alrededor de 1 ton de racimos partidos. Estos se constituyen el sitio de extracción con barriles cortados y soldados uno con otro para formar un recipiente cilíndrico de 2.5m de alto por 1.1 m de diámetro y que se acomodan con dos compartimientos inferiores de hervido que rodean un espacio con fuego. Dos o tres chimeneas para el vapor salen de los compartimientos de hervido para distribuir el calor. 2. Desgranado. El desgranado en una extractora manual puede hacerse golpeado el fruto para sacarlo de los racimo por medio de mazas de maderas u horcas con púas, o por medio de un tambor octogonal con tablillas que se mueve a mano. Este ha demostrado ser muy eficiente. 3. Digestión. La digestión se hace macerado el fruto desgranado, pero en el sistema de prensa manual el fruto tiende a enfriarse mientras espera su turno para el machacado. Por esta razón se usan dos barriles de recalentamiento del fruto, de diseño similar al de los esterilizadores de racimos, para guardar el fruto desgranado hasta que esté listo para le machacado. Este se hace mejor en un mortero grande de concreto de 90 cm de diámetro y 50 cm de profundidad; seis a ocho hombres, con mazas de madera machacan el fruto hasta que se consigue una “pasta” de consistencia uniforme. El

material

macerado

se

coloca

luego

en

barriles

especiales

de

recalentamiento de fruto macerado que se alimenta por encima y de los 66

cuales se puede sacar continuamente el material a través de una puerta cerca del fondo, para llevarlo a la prensa. Este barril tiene un comportamiento de agua con perforaciones para que el vapor suba en su interior. Se necesita por lo menos dos barriles de recalentamiento. 4. Clarificación. Con el funcionamiento ocasional de la prensa, se pueden usar barriles para la clarificación. Sin embargo, para la extracción continua de aceite se emplean dos grandes barriles que miden 90 x 100 cm. En estos se fija un barril de 44 gal (200 l) como comportamiento interior y un embudo de por lo menos 25 cm de diámetro unido a un tubo de 5 cm o más que forma un tubo de alimentación y se extiende hacia abajo cerca del lado del barril grande hasta a menos de 7.5 cm del fondo. El barril interior de 44 gal (200 L) está sujeto en el centro del grande por medio de barras o un aditamento al tubo de alimentación. Después de que se ha llenado un cuatro del barril con agua que se hace hervir, la mezcla de aceite y agua obtenida de la prensa se vierte por el embudo; el aceite limpio sube por el agua y las impurezas tienden a caer al fondo. Con forme se añade más aceite o agua el nivel sube y finalmente el aceite se desborda hacia adentro del barril interior y puede ser sacado por medio de un tubo que vaya desde el fondo del mismo al exterior. Se puede hacer diversos arreglos para enlazar los dos barriles de modo que el aceite parcialmente purificado en el primer barril pueda desbordarse y pasar al segundo barril para la separación y clarificación finales. Lo que resulta de aceite en diversas etapas del procesos, por ejemplo en el recalentamiento y en el recalentamiento y el precalentamiento, puede recogerse y llevarse a los barriles de clarificación y asimismo, lo que desagua de la mezcla espesa de aceite con impurezas, no clarificada, del primer barril de clarificación puede usurase para remojar el material machacado en el barril de precalentamiento. De este modo puede mantenerse al máximo la tasa de extracción final (Nwanze, 1965). 67

5. Extracción de almendras. A las extractoras total o parcialmente operadas a mano pueden incorporarse cascanueces movidos por pequeños motores. Con motores de 3 hp aproximadamente se moverán de 2000 a 2500 rmp y se podrán romper alrededor de 0.75 ton de nueces por hora (Hartley, 1983). El procesamiento de las nueces de palma para extraer el aceite es un trabajo duro y caliente. Se comienza con la separación de la fruta del racimo (regime). Se dice que los racimos están listos cuando las primeras frutas caen de ellos. En muchos lugares los racimos se colocan en pequeños montones, se cubren y se dejan fermentar por algunos días para facilitar la extracción de la fruta del racimo. Estudios en Nigeria muestran que la mejor calidad y la mayor cantidad de aceite rojo crudo de palma se obtienen cuando la fruta no se fermenta por más de tres días antes de continuar su procesamiento. La siguiente etapa de procesamiento, la parte caliente, involucra el hervido de las frutas y machacarlas para separar la pulpa de las semillas. Esto también mata las enzimas que volverían una parte del aceite en “ácidos grasos.” Después de machacar, el aceite se separa de la pulpa en diferentes formas; prensando manualmente, mezclando con agua y dejando que el aceite flote hacia la superficie, o utilizando una prensa manual para extraer el aceite. El procesado a nivel de la aldea separa cerca de la mitad del aceite de las frutas. Los procesos locales varían en el porcentaje de aceite obtenido y en la calidad del aceite. Si se permite que las frutas se fermenten por demasiado tiempo o se manipulan con rudeza antes de hervir, el nivel de ácidos grasos libres será más alto y el aceite será de menor calidad (Ituen and Modo, 2000).

68

Extracción en Comunidades de Tabasco En visitas realizadas a diversas comunidades del Estado de Tabasco en donde se utiliza la extracción artesanal, se ha observado que existen ciertas diferencias con el procedimiento anterior. Por ejemplo, con respecto a la cocción, los racimos de fruto se someten a ebullición durante 1 hora sin dejarlos en reposo ya que inmediatamente después del tratamiento térmico se realiza la extracción del aceite empleando un método físico mediante un prensado manual utilizando lienzos de tela. La extracción es inmediata aprovechando que el fruto está caliente y lo suficientemente blando para su maceración. La mayor parte de la fibra queda atrapada en los lienzos por lo que no es necesario filtrar el aceite. Posteriormente, la clarificación se realiza adicionando un volumen igual de agua al aceite extraído y se somete a ebullición esta mezcla durante aproximadamente 1 hora, con el fin de que ciertos compuestos como resinas, gomas, lodos y fibra se mezclen con el agua y se queden en el fondo. Después se procede a la separación manual del aceite. De esta forma, el aceite crudo ya está listo para ser empleado en la preparación de alimentos. En contraste con el apoyo que se le está dando en África a la extracción artesanal para convertirla en una industria de producción a pequeña escala con la introducción de equipos y tecnología especiales, en Tabasco todavía no se cuenta con esa clase de ayuda para los productores artesanales. Extracción Industrial El proceso industrial de extracción del aceite de palma usualmente es realizado en plantas extractoras descentralizadas debido a que los frutos de la palma se deterioran muy fácilmente y, por lo tanto, no pueden ser transportados por grandes distancias. Así que, generalmente, las plantas extractoras se encuentran muy cerca de las áreas de cosecha del fruto (Bockish, 1998).

69

La recepción del fruto es un paso no considerado dentro de la extracción, pero es primordial para la calidad final del aceite crudo resultante y que consiste en recibir el fruto cosechado y transportado de la plantación a la planta extractora. El racimo debe tener fruto fresco; del total, solamente se permite hasta un 5% de fruto pasado de grado de madurez, 3% de fruto verde y un 5% de fruto golpeado en cada entrega, manual o mecánica (Gobierno del Estado de Tabasco, 1998). El proceso de extracción del aceite crudo de palma africana se puede sintetizar en 5 operaciones esenciales (Hartley, 1983; Bockish, 1998): 1. Esterilización. Esta operación tiene lugar en las autoclaves y se utiliza vapor como vehículo de calor. La principal finalidad de este tratamiento es

la

inactivación

de

las

enzimas

lipolíticas

que

causan

la

descomposición del aceite (desdoblamiento de enlaces y producción de ácidos grasos libres). Propiamente no es un proceso de esterilización, pero es el término que se emplea en el proceso. 2. Desfrutamiento. El objetivo fundamental en esta operación es remover todas las frutas del racimo o raquis. La velocidad del tambor del desfrutador debe mantenerse baja para lograr una mayor energía de choque por caída libre de los racimos haciendo que se desprendan las frutas. En esta operación puede evaluarse la eficiencia de la esterilización por la cantidad de fruto que quede en el raquis. 3. Digestión. Los objetivos del proceso de la digestión son desprender el pericarpio de la fruta para dejar físicamente expuesta la pulpa y romper las células aceitosas del mesocarpio, para liberar el aceite y facilitar su extracción. 4. Extracción. La principal diferencia entre todos los procesos industriales existentes radica en el paso de la extracción. Existen 4 procedimientos para la extracción del aceite crudo de palma africana: Prensado hidráulico, Prensado por tornillos, Centrifugado y Extracción por 70

solventes. Actualmente los más usados, en orden de importancia, son el prensado por tornillos, el prensado hidráulico y el centrifugado. Aunque los primeros ensayos para la extracción se hicieron en prensas hidráulicas, las primeras máquinas eficientes para extraer el aceite del fruto digerido fueron las centrifugadoras. Un método novedoso para la obtención del aceite crudo de palma desarrollado por la compañía Insta Pro International (USA) se ha estado utilizando en la actualidad. Este método combina el prensado con aspas y la acción de centrifugado a baja velocidad, resultando en una mayor eficiencia de extracción ya que en la fibra queda <1% de aceite del aceite crudo, lo cual es muy aceptable. Con la implementación de este nuevo método se tiene la ventaja de que no se utilizan grandes cantidades de agua, como sucede con los otros tipos de extracción, disminuyendo considerablemente la cantidad de efluentes del proceso y por lo tanto, la contaminación de los mantos acuíferos y el medio ambiente. 5. Clarificación. El objetivo de esta operación es la de remover el agua y las impurezas del aceite para darle un acabado limpio y seco para su comercialización. A diferencia de otros métodos de clarificación, en los cuales se utilizan grandes cantidades de agua caliente, el licor proveniente del prensado pasa directamente a una centrifuga en donde se separan la mayor cantidad de lodos y desechos sólidos. Posteriormente, el aceite centrifugado es enviado a los tanques de sedimentación para una mayor separación de los lodos y después hacia al tanque de evaporación para el secado final, antes de su almacenamiento. El diagrama general para la extracción industrial del aceite crudo de palma africana se muestra en la Figura 3.3

71

Suministro de materia prima

Esterilización1 2.5 kg/cm2 (170°C) – 45 min.

Desfrutado 22 rpm

Condensados

Raquis

Fruto Digestión 2-4 kg/cm2 (>200°C)– 20 min

Licor del prensado

Extracción por: Prensado/Centrifugado/ Solventes

Centrifugado 3800 rpm

Lodos

Sedimentación 60-70°C – 24 hr

Lodos

Separación de nuez/fibra

Secado de la nuez

Cáscara

Secado (Evaporación) 70-105°C – 2 hr

Aceite seco

Almacenamiento

Torta del prensado

Triturado de la nuez

Secado de almendras

Harina de palmiste

Extracción

Aceite de palmiste (almendra o Kernel)

Figura 3.3. Diagrama general para la extracción industrial de aceite crudo de palma africana (Hartley, 1983; Basiron, 1996; Bockish, 1998)

72

Usos del Aceite de Palma Africana y sus Derivados La aceptación del aceite de palma a nivel mundial es debido a sus propiedades únicas que fomentan su utilización en la manufactura de una amplia gama de productos finales. Estas propiedades se han hecho más versátiles por las diversas fracciones y formas refinadas que están disponibles en el mercado mundial (MPOB, 2003b). Los productos del fraccionamiento del aceite de palma refinado más intensamente utilizados en la actualidad son la Oleína de Palma (líquida a temperatura ambiente) y la Estearina de Palma (sólida a temperatura ambiente); también se obtiene una fracción media del aceite de palma que puede sustituir parcial o totalmente a la manteca (Pantzaris, 2000; Berger, 2003). La aplicación del aceite de palma y sus fracciones no está limitada únicamente al segmento comestible, teniendo un impacto cada vez mayor en el segmento de los no-comestibles. Al respecto, alrededor de un 70% del aceite de palma y sus productos son utilizados con propósitos comestibles y el 30% restante es utilizado para aplicaciones no-comestibles, principalmente en la industria jabonera y en la manufactura de oleoquímicos (Basiron, 1996; Jalani y Ahmad, 1997). Usos Alimenticios En África Occidental y en países del oriente medio, Centro y Sudamérica, el aceite de palma aún se consume en su estado crudo, como un componente de la dieta tradicional, contribuyendo a un color y sabor característico de los alimentos. El consumo del aceite crudo asegura el aprovechamiento de una serie de compuestos benéficos para la salud, los cuales son eliminados cuando se refina completamente el aceite (Berger, 2003). El aceite de palma es usado popularmente tanto en su estado sólido como en su forma líquida, especialmente en las aplicaciones de freído industrial. Ofrece varias características técnicas deseables en las aplicaciones 73

alimenticias, tales como resistencia a la oxidación, lo cual contribuye a una vida de anaquel más prolongada en los productos finales (MPOB, 2003b). Las nuevas aplicaciones del aceite de palma en los alimentos incluyen su utilización en polvos basados en emulsiones y alimentos para el consumidor tales como margarinas líquidas, mayonesas, sopas, imitación de queso y el aceite de palma microencapsulado. Asimismo, se produce un aceite/oleína rojo de palma el cual ha sido introducido en muchos lugares como aceites de cocina o para ensaladas muy saludables, con elevados contenidos de carotenos y vitamina E (Jalani y Ahmad, 1997; MPOB, 2003b). También se han diseñado sistemas de alimentación animal basados en la palma africana, utilizando los subproductos resultantes del proceso de extracción del aceite, el aceite crudo y el fruto entero (Ocampo, 1994). Estos productos son apropiados como ingredientes alimenticios mayores o menores para rumiantes, equinos, así mismo para animales monogástricos como pollos, gallinas o cerdos (Pantzaris, 2000), y para la alimentación de peces (Ng, 2002). Usos No-Alimenticios Los productos del aceite de palma también tienen una amplia aplicación en el sector no-alimenticio, especialmente en la producción de jabones y detergentes, productos farmacéuticos, cosméticos y productos oleoquímicos (Pantzaris, 2000). Debido a su similaridad en la composición de ácidos grasos, el aceite de palma y de palmiste ofrecen una buena y competitiva alternativa al aceite de coco y a la manteca de origen animal respectivamente como material crudo para la elaboración de jabón. Una ventaja añadida de utilizar productos a partir del aceite de palma en tales aplicaciones es su biodegradabilidad, contribuyendo de esta forma con el sostenimiento ambiental (Jalani y Ahmad, 1997; MPOB, 2003b).

74

Cuadro 3.3. Principales productos alimenticios y no alimenticios del aceite de palma y sus derivados.

Aceite de Palma y derivados

Productos Alimenticios

Aceite de palma crudo

 Aceite para cocinar  Microencapsulado

Aceite de palma RBD (Refinado, Blanqueado, Deodorizado).

        

Oleína de palma RBD

Estearina de palma RBD

Fracción Media de Palma

         

Margarinas Aderezos Vanaspati (India) Grasas para freído Grasas de panadería Helados Confitería Mayonesas Aceite para cocinar y freír Aderezos Mantecas Margarinas Repostería Panadería Aderezos Mantecas Margarinas Vanaspati Confitería

Sustituto de manteca de cacao.  Grasas de repostería  Grasas no lácteas 

      

Productos Noalimenticios Jabones Glicerol Ácidos grasos Biodiesel (directo) Ésteres de metilo (combustible) Epoxidizado (estabilizante de plásticos) Poliuretanos

 Plastificador y estabilizante de plásticos  Poliuretanos

            

Jabones Surfactantes Detergentes Lociones y cremas Plásticos Lubricantes Textiles Velas y Ceras Ácidos grasos Ésteres de metilo Tintas de impresión Pinturas y barnices Bactericidas y Fungicidas

Fuente: Jalani y Ahmad, 1997; Pantzaris, 2000; MPOB, 2003b.

En el cuadro 3.3 se enlistan los productos alimenticios y no-alimenticios más importantes del aceite de palma y sus derivados encontrados en la literatura: 75

Diagnostico de la Producción Artesanal del Aceite Crudo de Palma en una Comunidad de la Sierra en Tabasco. Las grasas y aceites son vitales para el bienestar de muchas comunidades rurales. Nutricionalmente, como una fuente de energía concentrada y barata y como una alternativa de desarrollo económico. De hecho, en otra latitud, es factor de desarrollo en manos de mujeres, no sólo por la producción directa de aceite si no también a través de la generación de productos secundarios, por ejemplo jabones, bocadillos y cosméticos. Productos en su mayoría para comercializadoras artesanales (Srikanta, 1980). En comunidades rurales de países tropicales basan en buena parte su sustento en la oferta natural de las plantaciones de palma de aceite como una alternativa de desarrollo de las poblaciones. A nivel estatal el cultivo de palma africana es de gran importancia para las comunidades rurales de las Zona Sierra, se vislumbran relacionadas con esta cadena productiva. Se considera abordar la situación que guarda la incipiente actividad de extracción artesanal del aceite de palma, llevada a cabo por pequeños productores

de la Región de la Sierra en el Estado. Es por ello que en

niveles de producción adecuados, de manera que se posibilite y asegure la obtención de un producto competitivo y, viable de ser comercializado a mediano plazo en la región; que además impacte el ingreso familiar, se puede constituir como una alternativa de reforzamiento nutricional y de consumo seguro. Metodología Encuesta. Se partió de un padrón de productores de palma de aceite de la Región de la Sierra, con la finalidad de identificar a los potenciales y probables productores artesanales de aceite. Asimismo, se realizaron visitas a las comunidades de los municipios de Jalapa, Macuspana, Teapa y Tacotalpa, en los que existan grupos de productores de palma de aceite y viables productores artesanales de aceite de palma, a quienes se les

76

aplicaron un cuestionario con la finalidad de obtener información relevante para el proyecto, tal como. 

Descripción del núcleo familiar



Descripción de vivienda



Servicio comunitario



Descripción de las actividades productivas



Origen de la materia prima que utilizan



Destino de la producción (aceite artesanal)



Volumen de producción (aceite artesanal)



Tipo de manejo de materia prima y producto



Uso de agroquímicos en el cultivo



Conocimiento del producto (aceite artesanal)



Asistencia técnica recibida (para la producción artesanal de aceite)

Por otra parte, se consideró la heterogeneidad en la superficie sembrada y la dispersión en los municipios productores, por lo que fue indispensable conocer las condiciones productivas y extractivas con cada productor, lo que identificó y analizó la relación socio-productiva de los productores artesanales de aceite de palma. En la primera actividad, la encuesta de cambio de uso del suelo se enfocó a factores socioeconómicos (edad, origen, composición familiar, nivel educativo, tendencias productivas, apoyos, subsidios a la producción y niveles de satisfacción) y al uso de la parcela (uso y cobertura actual, uso futuro). Pick y López (1990) refiriéndose a los estudios descriptivos señalan que mediante una investigación descriptiva se obtiene mayor conocimiento del fenómeno en cuestión, pero sólo pretende describir las características más importantes del mismo, en lo que respecta a su aparición, frecuencia y desarrollo, además le sirve al investigador para obtener más información que le será útil para plantear estudios estructurados.

77

Una vez identificados los productores artesanales y con la finalidad de desarrollar condiciones de manejo más adecuadas que garanticen la calidad del producto desde el punto de vista sanitario, se desarrolló un Manual de Procedimientos, que contribuirá a estandarizar el proceso de extracción; asimismo, el Manual de Buenas Prácticas, con la finalidad de establecerlas para el buen manejo durante la extracción. Muestreo. Se asistió sesiones de extracción del aceite crudo artesanal con productoras y se colectaron muestras del producto artesanal en la comunidad de Emiliano Zapata del Municipio de Jalapa. Las variedades de fruto utilizadas para la extracción del aceite crudo de palma artesanal son las siguientes: 

Deli x Avros



Deli x Ghana



Deli x Ekona

Análisis de muestras. A las muestras se les determinaron los análisis fisicoquímicos que definen su calidad (densidad, humedad, índice de saponificación, índice de yodo, % acidez, índice de acidez y ácidos grasos libres), utilizando métodos oficiales de análisis de alimentos (AOAC, 2000). Todas las pruebas analíticas se realizaron por triplicado Resultados y discusiones Se ha encontrado que de los 65 productores de palma africana que constituyen el padrón de la zona, solamente cuatro han continuado aplicando procedimientos artesanales de extracción, a pesar de que existe instalación de una planta de extracción de aceite industrial. El procedimiento para la maceración son diferentes, entre ellos el uso de materiales metálicos y plásticos en formas diferentes. No existe control de la 78

temperatura de extracción ni consideran la posibilidad de contaminación química utilizada para el control del cultivo. La producción obtenida es para el autoconsumo, lo cual es, desde el punto de vista nutricional, un aspecto importante a considerar, en vista del las características fisicoquímicas y de los altos contenidos de provitaminas y antioxidantes que el aceite crudo obtenido en esta región presenta (Trujillo, 2006). Sin embargo, desde el punto de vista económico, los propios productores artesanales no consideran que sea viable la comercialización de este producto, en vista de los bajos volúmenes que generan, a lo cual se aúna la falta de control en la elaboración del aceite. Las pruebas químicas de laboratorio aplicadas indicaron una tendencia similar en las muestras estudiadas, procedentes de las zonas de producción de aceite artesanal. Los resultados de los análisis muestran poca variación entre muestras, lo cual deberá ser corroborado por los análisis estadísticos correspondientes, una vez concluidas todas las pruebas de laboratorio. Conclusiones Esta práctica artesanal de extracción, utilizada en otras épocas para elaborar jabones de uso doméstico, y ahora usada para extracción de aceite comestible, tiende a desaparecer, debido a que no asegura una posibilidad de generación de recursos económicos que puedan mantener a la comunidad dedicada a esta actividad. Sin embargo, en vista de las características del aceite de la zona, representa una importante contribución a la ingesta de grasas de calidad, debido a su alto contenido en acido oleico, de provitamina A (carotenos) y de antioxidantes (tocoferoles y tocotrienoles). Es evidente que la falta de apoyo que los habitantes de la zona han percibido para mejorar su producción y vislumbrar una oportunidad de desarrollo comunitario ha generado un desinterés por continuar con la actividad. Este tipo de estudio, sin duda, podría contribuir al rescate y fomento de la misma en busca del beneficio comunitario. 79

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de

Tabasco.

División

Académica

Agropecuarias. Villahermosa, Tabasco, México.

82

de

Ciencias

CAPITULO 4 PROPIEDADES DEL ACEITE CRUDO DE PALMA Trujillo-Castillo, L. F.; Velázquez-Martínez, J. R.; Medina-Juárez, L.A.; Esparza-Rivera, J.R. y Meza-Velázquez, J.A.

Introducción El aceite crudo de palma africana es considerado la fuente natural más rica en carotenoides, tocoferoles y tocotrienoles en la naturaleza. Es el único alimento que contiene los 8 isómeros de la vitamina E. Con respecto a su composición de ácidos grasos, tenemos que el 50% corresponde al Ácido graso oleico, el cual es el componente principal del aceite oliva. Todo lo anterior le confiere estabilidad y resistencia a los procesos oxidativos, por lo que su vida de anaquel es prolongada. Además, las investigaciones han demostrado que es precisamente gracias a su composición, que el aceite presenta propiedades funcionales y nutracéuticas las cuales tendrán un impacto benéfico en la salud del ser humano. En este capítulo se dan a conocer cuáles son esas propiedades tanto de los carotenoides, como de los tocoferoles y tocotrienoles, así como los datos obtenidos en el primero estudio del aceite crudo de palma africana realizado en el estado de Tabasco y que demuestra el elevado contenido de los compuestos antioxidantes en dicho aceite, además de su composición de ácidos grasos.

Propiedades Nutritivas del Aceite Crudo de Palma Aunque ha tenido que enfrentarse a muchos obstáculos provenientes de ideas equivocadas a su alrededor, el aceite de palma continúa siendo la principal fuente dietaria de lípidos en las dietas de muchas poblaciones alrededor del mundo (Kritchevsky and Sundram, 2002). 83

En años recientes se ha logrado un progreso significativo en el razonamiento de las propiedades nutricionales del aceite de palma y sus fracciones. Los estudios se han enfocado al entendimiento de sus efectos sobre los factores de riesgo de enfermedad de arterias coronarias, carcinogénesis y los roles fisiológicos de sus componentes menores (MPOB, 2003a). La composición de ácidos grasos del aceite de palma es la siguiente: aproximadamente 51% de ácidos grasos insaturados y 49% de saturados. Este balance entre saturados e insaturados determina el valor de yodo del aceite (45-56) y le confiere estabilidad contra la oxidación comparado con otros aceites vegetales (Basiron, 1996; MPOB, 2003a). Para satisfacer los requerimientos diarios recomendados de ácidos grasos esenciales, el aceite de palma proporciona aproximadamente un 11% del ácido graso linoleico (MPOB, 2003a). Debido a que es un aceite comestible de origen vegetal, es esencialmente libre de colesterol. Su composición natural de ácidos grasos le permite ser usado en una gran variedad de formulaciones alimenticias sin necesidad de modificaciones químicas severas. Esto es una ventaja sobre otros aceites vegetales comestibles que requieren de hidrogenación (resultando en la formación de ácidos grasos trans) lo cual podría ser dañino para la salud humana (MPOB, 2003a). El aceite de palma crudo contiene aproximadamente un 1% de componentes menores, entre los cuales los 3 grupos más importantes son los Carotenoides, la Vitamina E (Tocoferoles y Tocotrienoles) y los Esteroles. Estos compuestos son muy valiosos propiedades

tanto

fisiológicas

como

ya que poseen significativas medicinales.

Los

Carotenoides,

precursores de la Vitamina A, imparten un color anaranjado-rojizo al aceite de palma y junto con los Tocoferoles y los Tocotrienoles contribuyen a la estabilidad y al valor nutricional del aceite (Choo y Ab. Gapor, 1990).

84

El aceite de palma crudo es considerado la fuente natural más rica de Carotenoides con concentraciones en el orden de las 500-700 ppm. Esto es aproximadamente 15 veces más que el contenido presente en las zanahorias, por ejemplo (Tan, 1989; MPOB, 2003a). De 4 a 10 g de aceite de palma crudo cubren el requerimiento nutricional diario recomendado de Vitamina A para adultos y niños. Asimismo, comparado con otras oleaginosas, es de las fuentes más ricas en vitamina E, con concentraciones que van de 700 a 1000 ppm, incluso mayores (MPOB, 2003c). Las concentraciones de estos compuestos dependen de la variedad de la palma africana, del estado de madurez del fruto, de las condiciones agroclimáticas y edafológicas, de la situación geográfica, y de las condiciones de extracción, entre otras (Hartley, 1983).

Propiedades Funcionales del Aceite Crudo de Palma La categoría “funcional” implica que los alimentos son diseñados o están hechos para una operación o uso en particular. El concepto implica el reconocimiento y la promoción de las propiedades positivas para la salud de un producto alimenticio, tradicional o novedoso, y de esta forma se podrían incluir a una variedad de alimentos convencionales (p.e., bebidas lácteas fermentadas y yogurts), así como también a los alimentos que han sido mejorados en su composición (Young, 2003). Un alimento funcional es aquel “natural o formulado, el cual mejorará el desempeño fisiológico y que puede usarse para prevenir o tratar enfermedades y trastornos”. Los alimentos funcionales incluyen a aquellos desarrollados con propósitos para ser usados en la salud, así como también para el desempeño físico. El Consejo del Instituto de Alimentos Medicinales y Nutrición definen a los alimentos funcionales como “cualquier alimento o ingrediente de los alimentos los cuales pueden proporcionar un beneficio para la salud más allá que los nutrientes tradicionales que éste contiene” (Wildman, 2001). 85

Una

definición

ampliamente

aceptada de

alimento

funcional

puede

encontrarse en el documento aprobado por la Acción Concertada sobre la Ciencia de los Alimentos Funcionales en Europa, la cual es coordinada por el Instituto Internacional de Ciencias de la Vida. Este establece que los alimentos pueden ser considerados como “funcionales” si se puede demostrar satisfactoriamente que tienen un efecto benéfico sobre una o más funciones objetivas en el cuerpo, más allá de sus adecuados efectos nutricionales, que llevan hacia un estado de salud y bienestar mejorados y/o hacia la reducción en el riesgo de enfermedad (Young, 2003). El aceite crudo de palma es considerado un alimento funcional. Existe un importante número de investigaciones que demuestran los beneficios potenciales de su consumo. Esta funcionalidad es dada precisamente por su composición, tanto por el balance casi perfecto de ácidos grasos, como por el contenido de sus componentes menores, a saber, los antioxidantes (ChuSing, 2002).

Perfil de Ácidos Grasos y Beneficios para la Salud Con frecuencia, las grasas son citadas como una causa de problemas relacionados con el corazón, pero ciertos ácidos grasos (sus componentes principales) son necesarios para un apropiado funcionamiento del cuerpo. Por ejemplo, la mayoría de los nutriólogos coinciden en que los ácidos grasos saturados deberían ser consumidos con moderación, aunque algunos expertos están en desacuerdo (Jewett, 2002). En el Cuadro 4.1 se presenta el perfil de ácidos grasos general para el aceite de palma sin fraccionar, así como un intervalo de valores para otros aceites de palma reportados en la literatura (valores de referencias mínimos y máximos encontrados en aceites de palma producidos en otras partes del mundo).

86

Cuadro 4.1. Perfil de ácidos grasos del aceite de palma

% de Concentración del Total Media Intervalo 0.23 0.1-1.0 1.1 0.5-5.9 44.0 32-59 0.1 <0.6 4.5 1.5-8.0 39.2 27-52 10.2 5.0-14 0.4 <1.5 0.4 <1.0

Ácidos grasos 12:0 (Láurico) 14:0 (Mirístico) 16:0 (Palmítico) 16:1 (Palmitoleico) 18:0 (Esteárico) 18:1 (Oleico) 18:2 (Linoleico) 18:3 (Linolénico) 20:0 (Araquidónico)

Fuente: Basiron, 1996; Orthoefer, 1996; Hammond, 2000; Wan, 2000.

La reducción del colesterol total y de la fracción LDL (Lipoproteína de Baja Densidad) por modificaciones de la dieta ha sido tema de interés de numerosos estudios, ya que las reducciones considerables del tipo y cantidad de la grasa dietética están claramente asociadas con la disminución de los niveles del colesterol total del plasma. Sin embargo, todavía persiste mucha controversia acerca de los efectos individuales de cada tipo de ácido graso, enfocándo la atención en cuál sería el grado de reducción de la cantidad total de ácidos grasos saturados, el nivel óptimo deseable de los poliinsaturados y la función de los ácidos grasos moninsaturados, todos los cuales forman parte de la composición del aceite de palma (Liepa et al., 2000; Bosch et al., 2002). A los ácidos grasos mirístico y palmítico generalmente se les atribuye la propiedad de elevar el colesterol, lo cual está implicado como un factor de riesgo en hipercolesterolemia, ateroesclerosis y enfermedad cardiovascular. Aunque el palmítico es el ácido graso más abundante en la dieta, su efecto sobre la elevación en la concentración del colesterol en sangre, parece depender del contenido de colesterol (Phan et al., 1999; van Jaarsveld et al., 2002) y de la presencia de una cantidad suficiente de ácido linoleico en la dieta (Clandinin et al., 2000). 87

Se sabe también que no todos los ácidos grasos saturados elevan de igual forma el colesterol. Por ejemplo, el ácido esteárico actualmente es considerado como neutral (no eleva el colesterol) y se están realizando esfuerzos para demostrar que el ácido palmítico también lo es. De hecho, comparado

con

los

ácidos

grasos

trans

provenientes

de

grasas

hidrogenadas, el ácido palmítico no solo es neutral, sino que también reduce significativamente los niveles totales del colesterol LDL en plasma (Basiron, 1996; Sundram, 2001). La ateroesclerosis es una enfermedad multifactorial; su progresión es lenta y se desarrolla con el paso del tiempo iniciando silenciosamente con acumulaciones intra y extracelulares de lípidos, derivados principalmente del colesterol LDL, en la íntima de las arterias (van Jaarsveld et al., 2002). Sin embargo, altos niveles de colesterol LDL no son una condición suficiente para la ateroesclerosis, ya que la incidencia de enfermedad de arterias coronarias entre individuos hipercolesterolémicos es variable. Esta variación es consecuencia de metabolismos diferentes entre los individuos. Existe un cúmulo de evidencia que apoya la hipótesis de que la oxidación del LDL juega un papel importante en la aterogénesis (Yap et al., 1995). Efecto Sobre Niveles de Colesterol en Sangre El aceite de palma ha sido estigmatizado como de ser hipercolesterolémico debido a su alto contenido en ácido graso palmítico. Sin embargo, estudios en animales y humanos demuestran que éste no eleva los niveles de colesterol en sangre. Se ha comprobado que la presencia de ácido palmítico en la posición SN2 de un triglicérido provoca que éste sea más aterogénico (Kritchevsky et al., 2000; Kritchevsky et al., 2002). En el aceite de palma, el ácido palmítico está predominantemente esterificado en las posiciones  (SN1 y SN3) (Elson, 1992). De un 75 a 85% de los triglicéridos presentes en el aceite de palma contienen un ácido graso insaturado (principalmente ácido oleico) en la posición SN2 (también conocida como posición ) de la estructura del glicerol, lo que implica su baja aterogenicidad (Orthoefer, 1996). 88

El ácido graso oleico, un monoinsaturado, se encuentra en una proporción del 40-50% en el aceite de palma. Es un ácido graso muy estable y resistente a la oxidación. Diversos estudios en la década de los noventas indican que dietas altas en ácidos grasos monoinsaturados pudieran tener un efecto favorable sobre el riesgo de enfermedades cardiovasculares comparado con las dietas bajas en grasa. Este tipo de ácidos grasos pueden ayudar a evitar que las partículas de LDL se oxiden, ya que al oxidarse pueden contribuir al desarrollo de la ateroesclerosis y otras enfermedades relacionadas, a diferencia de los poliinsaturados, los cuales se ha demostrado pueden llegar a tener un elevado efecto oxidativo sobre las partículas de LDL (Jewett, 2002). Marzuki et al. (1991) evaluaron el efecto del consumo de alimentos que contenían aceite de palma o soya en jóvenes voluntarios que sufrían de hipercolesterolemia. Los resultados indicaron que la dieta con aceite de soya produjo una elevación mayor del colesterol total que el aceite de palma y además incrementó la concentración de LDL. Una investigación conducida en sujetos hindúes saludables (Ghafoorunissa et al., 1995) mostró que la oleína de palma y el aceite de cacahuate tuvieron efectos comparables. Ambos aceites no indujeron la hipercolesterolemia. En estudio realizado por un grupo de investigadores del Instituto de Nutrición e Higiene Alimentaria de Beijing, China, compararon los efectos del aceite de palma, aceite de soya, aceite de cacahuate y lardo (Zhang et al., 1997a, 1997b). Ellos mostraron que el aceite de palma tuvo el efecto de disminuir el colesterol sanguíneo total y el colesterol LDL e incrementar el nivel de colesterol HDL. El aceite de soya y de cacahuate no tuvieron efecto alguno sobre el colesterol en sangre pero el lardo incrementó los niveles de colesterol. Entre los sujetos hipercolesterolémicos, las dietas de aceite de palma disminuyeron los niveles de colesterol.

89

Müller et al. (1998) reemplazaron los ácidos grasos trans de aceite de soya, parcialmente hidrogenado, con aceite de palma en 3 tipos de margarinas. Los niveles de triglicéridos y de lipoproteína (a) no fueron significativamente diferentes entre las 3 dietas. Concluyeron que, nutricionalmente, el ácido palmítico del aceite de palma puede ser una alternativa razonable a los ácidos grasos trans provenientes del aceite de soya parcialmente hidrogenado, ya que estos últimos contribuyen a incrementar el riesgo de enfermedades de arterias coronarias. Clandinin et al. (2000) observaron que en la presencia de cantidades suficientes de ácido graso linoleico, las dietas altas en ácido palmítico no tienen efectos sobre los perfiles de lipoproteína sérica así como también sobre las tasas de síntesis endógena de colesterol tanto en sujetos normales como hipercolesterolémicos en Canadá. En un estudio realizado en individuos normocolesterolémicos en Venezuela, Bosch et al. (2002) reemplazaron la grasa de uso habitual en la dieta por la oleína de palma. Las concentraciones de colesterol total, LDL y triglicéridos no sufrieron modificaciones significativas. Por último, dentro de las nuevas aplicaciones del aceite de palma, gracias a su perfil de ácidos grasos, Chen et al. (2004) lo han propuesto como una fuente valiosa para la síntesis de un lípido estructurado denominado OPO (1,3-dioleoil-2-palmitoilglicerol).

Es

el

principal

triglicérido

dienoico

componente de la leche materna humana, por lo que es utilizado como un ingrediente importante en las fórmulas infantiles comerciales. Además, este lípido estructurado ha llamado mucho la atención recientemente debido a sus potenciales aplicaciones farmacéuticas y nutracéuticas. Los ácidos palmítico y oleico son los 2 ácidos grasos más abundantes presentes en la leche materna humana y son los más interesantes desde el punto de vista de nutrición humana. Cerca del 50-60% de la energía dietaria que necesita un lactante proviene de esta leche. El ácido graso palmítico en la leche materna humana está localizado principalmente en la posición SN2 90

(>60%) de la estructura del glicerol, mientras que las posiciones 1,3 están ocupadas principalmente por un ácido graso monoinsaturado (como el oleico). De acuerdo con estos mismos autores, el aislamiento y purificación de estos ácidos grasos del aceite de palma podría ofrecer una reducción considerable en el costo de los substratos usados para sintetizar OPO.

El Proceso de la Oxidación El oxígeno atmosférico es un requerimiento esencial para la mayoría de los organismos vivos incluyendo a las plantas superiores. Aproximadamente un 21% de nuestra atmósfera es dioxígeno (O 2) y prácticamente todo es de origen biológico. El O2 atmosférico es producto de la oxidación del agua que lleva a cabo el fotosistema II (fotosíntesis) de las plantas, algas y cianobacterias con la luz solar. La toxicidad del O 2 se explica debido a la formación de las especies de oxígeno reactivas. Estas especies son derivadas del O2 y son más reactivas que éste (Hansberg, 2002). En la Figura 4.1 se observa un esquema de la generación de las principales especies de oxígeno reactivas. La participación de las especies de oxígeno reactivas y los radicales libres en una variedad de enfermedades tales como la formación de tumores, cáncer y el proceso de envejecimiento ha sido de gran interés. El daño oxidativo provocado por las especies de oxígeno reactivas y los radicales libres en las membranas lipídicas de las células pueden llevar hacia el cáncer y el envejecimiento. Las bases oxidadas de ADN formadas por las especies de oxígeno reactivas pueden actuar tanto de iniciadoras como de promotoras del cáncer (Shukla et al., 1997).

91

Figura 4.1. Las principales especies de oxígeno reactivas. FSII (fotosistema II); COX (oxidasa del citocromo C); NOS (óxido nítrico sintasa) hv (energía de radiación). (Hansberg, 2002)

La oxidación de los lípidos ha sido reconocida desde la antigüedad como un problema apremiante en el almacenamiento de las grasas y aceites y en los alimentos que los contienen. La auto-oxidación es un proceso natural el cual toma lugar entre el oxígeno molecular y los ácidos grasos insaturados y es mediada via los radicales libres, cuyos pasos básicos son la Iniciación, Propagación y Terminación (Shahidi y Wanasundra, 1997). Los radicales libres son una causa importante del deterioro de la calidad de los alimentos y provocan una serie de diversas reacciones químicas que afectan negativamente dicha calidad. Además, se sabe que los productos de la oxidación de los lípidos son importantes factores de riesgo para la salud. En el cuerpo, los radicales libres podrían estar involucrados en un número de enfermedades y daños tisulares tales como aquellos de los pulmones, corazón y sistema cardiovascular, riñones, hígado, tracto gastrointestinal, sangre, ojos, piel, músculos, cerebro y en el proceso de envejecimiento (Shahidi, 1997).

92

Los cambios característicos asociados con el deterioro de los aceites vegetales y las grasas animales incluyen el desarrollo de olores y sabores desagradables, así como también cambios en el color, viscosidad, gravedad específica y solubilidad (Kamal-Eldin y Appelqvist, 1996; Shahidi y Wanasundra, 1997). La rancidez de las grasas y aceites comestibles es un serio problema para la industria alimentaria debido al incremento en la utilización de aceites vegetales y de pescado los cuales son poliinsaturados, la descontinuación en el uso de antioxidantes sintéticos y la fortificación de algunos alimentos con iones de transición metálicos (Geoffroy et al., 2000). El esquema general para la auto-oxidación de los lípidos y sus posibles consecuencias se ilustra en la figura 4.2. Todos los seres vivos que utilizan el oxígeno para la generación de energía liberan radicales libres, lo que es incompatible con la vida a menos que existan mecanismos de defensa contra estas especies (García et al., 2001). El eficiente mecanismo de defensa antioxidante de las células vivas protege a las membranas celulares saludables de las especies de oxígeno reactivas y de los radicales libres. Los mecanismos de auto-defensa contra los efectos tóxicos de los radicales libres del oxígeno pueden ser apoyados por compuestos

antioxidantes

incorporados

cosméticos o medicinas (Shukla et al., 1997).

93

al

organismo

vía

alimentos,

Ácido graso insaturado

RH Abstracción de un átomo de H+ Iniciadores (Luz UV, 1O2, catalizadores metálicos, calor, etc.)

1. Iniciación Radical lipídico libre

Terminación

R* 3

O2

Radical peroxi 2. Propagación

RH

Terminación

ROOH

Aldehidos, alcoholes, cetonas, hidrocarburos, furanos, ácidos

RO*

Compuestos ceto, hidroxi y epoxi, etc.

Degradación

Aldehidos

Semialdehidos u Oxo esters

Condensación

O2

Hidrocarburos, Aldehidos más cortos, ácidos, epóxidos.

Degradación

H+

Radical hidroperoxi

ROOR, ROR, dímeros (no-radicales)

Dímeros, polímeros, hidroperóxidos cíclicos, compuestos hidroperoxi.

ROO*

Radicales Alquil

Hidrocarburos

O2

ROOH Terminal

Alquiltrioxanos y dioxolanos

Hidrocarburos, Aldehidos, Alcoholes Figura 4.2. Esquema generalizado de la auto-oxidación de ácidos grasos insaturados y sus productos de la reacción. (Shahidi & Wanasundra, 1997)

Antioxidantes y Beneficios para la Salud Los antioxidantes son sustancias que cuando están presentes en los alimentos o en el cuerpo a bajas concentraciones comparado con la concentración del sustrato oxidable, retardan marcadamente o previenen la 94

oxidación del mismo. Los fabricantes de alimentos han usado antioxidantes de grado alimenticio para evitar el deterioro de la calidad de los productos y para mantener su valor nutricional. Asimismo, estos compuestos han tomado mucho interés por parte de los bioquímicos y profesionales de la salud debido a que estos pueden ayudar a proteger al cuerpo por sí mismo contra el daño causado por las especies de oxígeno reactivas y las enfermedades degenerativas (Shahidi, 1997). Varios tipos de antioxidantes son adicionados a los alimentos para evitar el deterioro de la calidad mediado por la oxidación de los lípidos; sin embargo, un interés reciente es el uso de los antioxidantes naturales en los alimentos, debido a la creciente percepción de que los antioxidantes sintéticos podrían ser dañinos para la salud (Cuppett et al., 1997; Osuna et al., 1997; Shahidi, 1997; Shukla et al., 1997; Geoffroy et al., 2000). Los antioxidantes naturales provienen principalmente de las plantas y éstos actúan como mecanismo de defensa de las mismas. Los más importantes son: las enzimas (catalasa, peroxidasa, glutation y superóxido dismutasa), los carotenoides, péptidos y otros compuestos que contienen nitrógeno (alcaloides, derivados de la clorofila) y compuestos fenólicos y polifenólicos (tales como flavonoides, ácidos fenólicos, lignanos y vitamina E) (Shukla et al., 1997). El aceite crudo de palma, como ya se mencionó, es uno de los alimentos de origen vegetal más rico en antioxidantes, principalmente Carotenoides y Vitamina E (Tocoferoles y Tocotrienoles), por lo que se considera que tiene un elevado potencial para ser utilizado en la industria alimentaria y, recientemente, en la industria farmacéutica (MPOB, 2003a, 2003b y 2003c). Carotenoides De las diversas clases de pigmentos en la naturaleza, los carotenoides se encuentran entre los más importantes. Son compuestos de color amarillo, naranja y rojo presentes en muchas frutas y vegetales. Los animales son 95

incapaces de biosintetizar los carotenoides a pesar de que muchos de ellos deben su color a los carotenoides provenientes de la dieta, por ejemplo, las plumas de los pájaros, la piel del pez dorado y la carne del salmón. Los carotenoides ocurren invariablemente en los cloroplastos de las plantas superiores, aunque en este tejido fotosintético su color está enmascarado por el de la clorofila. También se encuentran en las algas, bacterias, hongos y levaduras. Se estima que la naturaleza produce aproximadamente 100 millones de toneladas de carotenoides al año (Rodríguez, 1999; Che Man y Tan, 2003). La estructura básica de los carotenoides es un tetraterpeno de 40 carbonos, simétrico y lineal, formado a partir de ocho unidades isoprenoides de 5 carbonos unidas de manera tal que el orden se invierte al centro. Se han aislado y caracterizado más de 600 carotenoides que ocurren naturalmente. Sin embargo, aproximadamente solo 50 de ellos poseen actividad como provitamina A. Los carotenoides hidrocarbonados se denominan colectivamente como carotenos; aquellos que contienen oxígeno se denominan xantofilas (Ong y Choo, 1997; Rodríguez, 1999; Che Man y Tan, 2003). En el cuadro 4.2 se observan las estructuras y características de algunos de los carotenos presentes en el aceite crudo de palma africana. Los carotenos son los compuestos responsables de impartir un fuerte color rojo-anaranjado al aceite crudo de palma africana. Este aceite es una de las fuentes naturales de origen vegetal más ricas en carotenos con una concentración de 500-700 ppm. Posee 15 veces más equivalentes de retinol que las zanahorias y 300 veces más que los tomates. Los análisis han demostrado que el - y -caroteno constituyen alrededor de un 90% del contenido de carotenoides totales; el resto son -carotenos, -carotenos, fitoflueno, fitoeno, licopeno, neurosporeno y - y -zeacarotenos (Ong y Choo, 1997).

96

Cuadro 4.2. Estructuras y características de carotenos comunes en el aceite crudo de palma africana.

Estructura

Características

Acíclico, incoloro

Acíclico, amarillo suave

Acíclico, rojo

Monocíclico (1 anillo ) rojonaranja

Bicíclico (2 anillos ) naranja

Bicíclico (1 anillo , 1 anillo ), amarillo Fuente: Rodríguez, 1999

Por mucho tiempo se ha sabido de la actividad de provitamina A de los carotenoides. La provitamina A tiene la ventaja de convertirse a vitamina A sólo cuando el cuerpo lo requiere, evitando así la toxicidad potencial de una sobredosis de vitamina A. En forma especial, el -caroteno es el más activo nutricionalmente como provitamina A. En el tracto gastrointestinal es convertido en vitamina A. Esta vitamina juega un papel importante en la regulación de la visión, en el crecimiento y en la reproducción. Es esencial 97

para la diferenciación celular normal de la mayoría de los epitelios, incluyendo a los de la piel, bronquios y tráquea, estómago, intestino, útero, riñones y otros órganos (Ong y Choo, 1997; Rodríguez, 1999; Che Man y Tan, 2003). Beneficios para la Salud La deficiencia de vitamina A es uno de los problemas nutricionales más grandes y prevalecientes en los países en vías de desarrollo, especialmente en niños de corta edad y madres lactantes. Se han realizado varios intentos en esos países para mejorar el estado vitamínico de este grupo de población mediante la suplementación dietaria con vitamina A sintética y carotenos provitamina A. La vitamina A sintética está fácilmente disponible y ha sido usada con cierto éxito; sin embargo, una sobredosis puede dar origen al problema de hipervitaminosis o toxicidad por alta concentración de alguna vitamina. Una alternativa es la suplementación dietaria con carotenos de origen natural. El aceite crudo de palma africana es una fuente excelente que se ha estado utilizando con éxito en algunos de estos países como aceite para cocinar o como ingrediente en sus dietas, para combatir la deficiencia de esta vitamina (Khor y Raajeswari, 2001; You et al., 2002). Recientemente, algunas investigaciones han confirmado que se puede reducir la mortalidad infantil en un 23% mejorando el estado de la vitamina A (Ramakrishnan y Martorell, 1998). Van Stuijvenberg et al. (2000), Lietz et al. (2001), y Hedrén et al. (2002) utilizaron el aceite de palma en la preparación de alimentos para niños, madres

lactantes,

en

modelos

animales

y

para

demostrar

su

biodisponibilidad, respectivamente. Se demostró un incremento significativo de las concentraciones de retinol en el suero de los niños, así como de las concentraciones de - y -caroteno en el suero y en la leche de madres lactantes, además, se comprobó la mejoría en el crecimiento de los tejidos y la elevada biodisponibilidad de -caroteno en modelos animales e in vitro

98

El éxito del aceite crudo de palma africana se debe principalmente a la bioeficacia de los carotenoides presentes en el mismo. El término bioeficacia se define como el producto de la fracción de la cantidad total ingerida que es absorbida (biodisponibilidad) y la fracción de ésta que es convertida a retinol (Figura 4.3) en el cuerpo (bioconversión). El aceite como vehículo transportador es un factor muy importante en la biodisponibilidad para la absorción de los carotenos. Esta es una ventaja que no tienen otras fuentes naturales de carotenos (You et al., 2002; van Lieshout et al, 2003).

Figura 4.3. Estructura del Retinol

Propiedad Antioxidante de los Carotenoides Por otro lado, se ha demostrado que los carotenoides poseen otros efectos biológicos independientes de su actividad como provitamina A, en especial su propiedad de actuar como antioxidantes. Las actividades de protección antioxidante incluyen la desactivación de los radicales libres y la capacidad de “secuestrar” especies de oxígeno reactivas como el oxígeno en singulete (Ong y Choo, 1997; Rodríguez, 1999; Khor y Raajeswari, 2001). La presencia de carotenoides en semillas oleaginosas y en sus aceites puede ayudar a protegerlos contra la formación del oxígeno en singulete mediante el bloqueo de la transmisión de la luz a través del aceite el cual fue obtenido de tales semillas (Shukla et al., 1997). La importancia de los carotenoides en los alimentos va más allá de su rol como pigmentos naturales. En forma creciente, se han atribuido a estos 99

compuestos funciones y acciones biológicas, especialmente con una serie de beneficios en relación con la salud humana, más allá de su función como provitamina A (Van het hof et al., 1999). Por ejemplo, se les ha relacionado con el mejoramiento del sistema inmune y la disminución del riesgo de desarrollar diversas enfermedades degenerativas incluyendo a varios tipos de cáncer (Tan, 1989; Azuine et al., 1992; Weisburger, 1997; Cooper et al., 1999; McEligot et al., 1999). La producción de radicales libres es un fenómeno continuo con implicaciones en la degeneración macular (porción central de la retina ocular) relacionada con la edad (envejecimiento) y en la carcinogénesis, y se ha demostrado que el -caroteno tiene un papel importante en la prevención de estas condiciones gracias a su papel como secuestrante de radicales libres (Cooper et al., 1999; Rodríguez, 1999; García et al, 2001). Al reaccionar con los radicales libres los carotenoides actúan como antioxidantes que rompen la cadena de oxidación aunque no posean las características estructurales específicas normalmente asociadas con esta clase de antioxidantes (Che Man y Tan, 2003). La evidencia epidemiológica ha sugerido que los carotenoides dietarios pueden inhibir ciertos tipos de cáncer, esto debido tanto a su actividad como provitamina A y a su capacidad antioxidante. Recientemente, Nishino et al. (2000) estudió las actividades de prevención de cáncer de varios carotenoides naturales en los alimentos (-caroteno, luteína, licopeno, zeaxantina y -criptoxantina) en comparación con el -caroteno. Encontró que el -caroteno mostró una mayor actividad que el -caroteno en la supresión de la tumorigénesis en la piel, pulmón, hígado, y colon en modelos animales. En general, concluyeron que no solamente el -caroteno, sino que también otros carotenoides, poseen actividad anticarcinogénica y que la mezcla de estos carotenoides puede ser útil para la prevención de cáncer.

100

En un artículo de revisión epidemiológica, Kritchevsky (1999) demostró la relación entre la capacidad antioxidante del -caroteno para evitar la oxidación de la LDL (Lipoproteína de baja densidad) y una disminución importante

en

el

riesgo

enfermedades

cardiovasculares

debido

principalmente a la ateroesclerosis. De los carotenoides conocidos, el -caroteno ha sido el más extensamente estudiado y se ha demostrado que es uno los compuestos con una mayor actividad en la prevención e, incluso, supresión de estas enfermedades; sin embargo, estudios recientes han postulado que el -caroteno podría ser más efectivo en la reducción de algunos tipos de cáncer (p.e. pulmonar) que el caroteno (Van het hof et al., 1999); estos 2 carotenoides son los que se encuentran en mayor cantidad en el aceite crudo de palma africana (Che Man y Tan, 2003). Tocoferoles y Tocotrienoles (Vitamina E) La vitamina E fue reportada primeramente en la década de 1920 por Evans y Bishop (en aquel momento -tocoferol) y se le consideró un factor esencial para evitar la esterilidad y para la reproducción. El nombre tocoferol proviene del griego “tokos” (nacimiento o descendencia) y “forein” (traer o tener), es decir, “tener descendencia”. El sufijo “ol” fue añadido para indicar la naturaleza fenólica. El otro homólogo de la vitamina E –tocotrienol- fue descubierto en 1955. Estos compuestos son liposolubles y de color amarillo claro (Tan, 1989; Kamal-Eldin y Appelqvist, 1996). El término vitamina E es mejor usado como una descripción genérica que representa a una familia de compuestos químicamente relacionados los cuales

son

subdivididos

en

2

subgrupos

llamados

Tocoferoles

y

Tocotrienoles, y que cualitativamente exhiben la actividad biológica del tocoferol. Esta vitamina ocurre en la naturaleza en, al menos, 8 isoformas diferentes: -, -, - y -tocoferoles y -, -, - y -tocotrienoles (McIntyre et al., 2000; Nesaretnam et al., 2004). 101

Las estructuras y los nombres comunes para cada tocoferol y tocotrienol se pueden observar en el cuadro 4.3. Cuadro 4.3. Las estructuras y nombres comunes de Tocoferoles y Tocotrienoles.

Vitámero E

R1

R2

Nombre común

-tocoferol

CH3

CH3

5,7,8-Trimetiltocol

-tocoferol

CH3

H

5,8-Dimetiltocol

-tocoferol

H

CH3

7,8-Dimetiltocol

-tocoferol

H

H

8-Monometiltocol

-tocotrienol

CH3

CH3

5,7,8-Trimetiltocotrienol

-tocotrienol

CH3

H

5,8-Dimetiltocotrienol

-tocotrienol

H

CH3

7,8-Dimetiltocotrienol

-tocotrienol

H

H

8-Monometiltocotrienol

Tocoferoles

a

Tocotrienoles

(antes -tocoferol)

a

El nombre químico abstracto para tocol es: 3,4-dihidro-2-metil-2-(4‟,8‟,12‟-trimetiltritridecil)-2H-1benzopirano-6-ol. Fuente: Kamal-Eldin and Appelqvist, 1996.

102

Estructuralmente, los tocoferoles y tocotrienoles están formados de una cabeza aromática de cromanol (con 2 anillos: uno fenólico y otro heterocíclico) y una cadena (cola) alifática. Los cuatro tocoferoles poseen cadenas alifáticas saturadas y varían solo en el número de grupos metil sustitutos y en los patrones de sustitución en el anillo fenólico (Cuadro 4.3). Los cuatro tocotrienoles poseen cabezas aromáticas de cromanol, similares a las de sus tocoferoles correspondientes, pero con la diferencia de que contienen 3 dobles enlaces aislados en sus cadenas alifáticas. Mientras que los tocoferoles existen solamente como fenoles libres, los tocotrienoles pueden ocurrir naturalmente en formas esterificadas. Los compuestos de la vitamina E son bien reconocidos por su inhibición efectiva de la oxidación de lípidos en los alimentos y en los sistemas biológicos. A partir de que la vitamina E solamente es sintetizada por las plantas, se convierte en un nutriente dietario muy importante para humanos y animales. Los tocoferoles están presentes en las semillas oleaginosas, hojas y en otras partes verdes de las plantas superiores. El -tocoferol está presente principalmente en los cloroplastos de las células vegetales, mientras que sus homólogos, , , y  son usualmente hallados fuera de estos organelos. El contenido de tocoferol en los alimentos también es importante para proteger a los lípidos contra la autooxidación y, con ello, incrementar su vida de almacenamiento y su valor como un alimento completo (Kamal-Eldin y Appelqvist, 1996). Los tocoferoles se encuentran abundantemente en aceites como el de soya, oliva, algodón y girasol. En contraste, los tocotrienoles no se encuentran en las partes verdes de las plantas, más bien en las fracciones de la cascarilla y el germen de ciertas semillas y cereales como el trigo, cebada, arroz y más abundantemente en el fruto de la palma africana (Nesaretnam et al., 2004). En el Cuadro 4.4 se puede observar el contenido de tocoles en diferentes alimentos comparándolos con el aceite de palma africana. 103

Más del 85% del contenido de vitamina E en el aceite de palma consiste de tocotrienol, -tocotrienol y -tocoferol, y en menor grado el -tocotrienol (Tan, 1989; Basiron, 1996) Cuadro 4.4. Contenido de tocoferoles y tocotrienoles en diferentes alimentos comparados con el aceite de palma africana.

Tocoferoles (mg/100 g) Alimento









total

Tocotrienoles (mg/100g)     total

Gran total (mg /100g)

UI por 100g

*

Frutas y Vegetales: Aguacate 2.7 0.1 0.4 3.2 3.2 4.1 Espinaca 1.8 0.1 1.9 1.9 2.7 Brócoli 1.6 0.5 2.1 0.1 2.2 2.5 Chícharos 0.3 6.4 0.6 7.3 7.3 1.4 Semillas oleaginosas, granos y cereales: Almendras 27 1 28 1 1 29 41 Nueces 1 17 2 20 20 3 Cacahuates 11 8 19 19 18 Pistaches 3 30 1 34 1 4 5 39 10 Germen de 17 8 25 1 1 26 32 trigo Productos animales y pescados: Huevos 1.9 0.1 0.6 0.4 3.0 0.3 0.3 3.3 3.1 Atún 0.5 0.1 0.6 0.1 0.1 0.7 0.8 Camarón 0.8 0.8 0.8 1.2 Grasas y Aceites: Margarina 7 51 3 62 62 18 Soya 10 59 26 96 96 24 Maíz 11 5 60 2 78 78 29 Colza 17 35 1 53 53 30 Girasol 49 5 1 55 55 73 Algodón 39 39 78 78 64 Cártamo 39 17 24 80 80 61 Oliva 20 1 1 22 22 30 Arroz 12 4 5 21 18 2 57 77 98 30 Cebada 35 5 5 45 67 12 12 91 136 87 Palma 26 32 7 65 14 3 29 7 53 118 49 Fuente: Stone and Papas, 2003. * Nótese que en muchas de las muestras la concentración total de unidades internacionales (UI) de equivalentes de -tocoferol es menos de la mitad del total de tocoferoles y tocotrienoles.

104

Actividad Antioxidante de los Tocoles La actividad antioxidante de los tocoferoles y tocotrienoles (agrupados como cromanoles) es debido principalmente a su capacidad de donar sus hidrógenos fenólicos a los radicales libres lipídicos, lo cual puede observarse en la siguiente reacción: o

LOO + TOH o

LOO + TO

LOOH + TO

o

o

LOO-TO (PNR)

(1) (2)

La función antioxidante de los tocoles está localizada en el núcleo cromanol, en donde el átomo de hidrógeno es abstraído del grupo OH (TOH) a través o

de una reacción con el radical peroxi (LOO ) en la reacción (1). La o

abstracción del hidrógeno produce un radical cromanoxil (TO ) el cual a su vez se combina con otro radical peroxi en la reacción (2) para producir un producto no-radical (PNR) (Kamal-Eldin y Appelqvist, 1996). Está bien establecido que la vitamina E en su isoforma de -tocoferol es un importante antioxidante el cual regula las reacciones de peroxidación y la producción de radicales libres. Una producción excesiva o descontrolada de radicales libres puede llevar finalmente a daño celular, disfunción o la muerte (McIntyre et al., 2000). La presencia de una proteína de transferencia (PT) que selecciona preferencialmente al -tocoferol, parece explicar el por qué todas las otras formas de vitamina E poseen una menor actividad biológica en la absorción y distribución en los tejidos comparadas con el -tocoferol (Packer et al., 2001). La PT permite la secreción del -tocoferol dentro del plasma y además lo acumula selectivamente en el plasma y en el hígado (Yap et al., 1995). La ausencia de esta proteína puede provocar deficiencia de la vitamina E (Traber, 2001). Existen muy grandes diferencias de biopotencia entre los tocoferoles y los tocotrienoles debido principalmente a su retención en los tejidos y en las 105

membranas. Sin embargo, algunas investigaciones en microsomas hepáticos de rata in vitro, han demostrado que el -tocotrienol es un mejor antioxidante que el -tocoferol al protegerlos contra la peroxidación lipídica inducida por el 2+

ascorbato-Fe

2+

y el NADPH-Fe

además de proporcionar una mejor

protección a la proteína intrínseca de la membrana (Citocromo P-450) contra el daño oxidativo (Kamal-Eldin y Appelqvist, 1996). Aunque los tocotrienoles tienen una actividad más alta en la eliminación de radicales libres que los tocoferoles, estos tienen una menor biodisponibilidad después de la ingestión oral; por lo tanto, se podría suponer que si se lograran tener niveles similares de tocotrienoles en los tejidos, estos serían antioxidantes más efectivos que los tocoferoles (Packer et al., 2001). De acuerdo con Serbinova et al. (1991), Suzuki et al. (1993) y Packer et al. (2001), la mayor potencia antioxidante del -tocotrienol sobre el -tocoferol se podría deber al efecto combinado de las siguientes propiedades: 

Se encuentra distribuido más uniformemente en la bicapa de la membrana debido a que no está asociado en grupos.



Posee un fuerte efecto de desarreglo sobre los lípidos de la membrana lo cual provoca que la interacción de los cromanoles con los radicales libres sea más eficiente.



Tiene una elevada eficiencia de reciclado de sus radicales cromanoxil.



La actividad de reciclado se correlaciona con la inhibición de la peroxidación de los lípidos.

A pesar de la creciente importancia que se le da hoy en día a los tocotrienoles debido a sus múltiples propiedades, los tocoferoles no dejan de ser parte importante en la salud del ser humano. Gracias a su naturaleza monofenólica, poseen propiedades antoxidantes, lo cual ayuda a estabilizar a 106

la mayoría de los aceites de origen vegetal, además de su función como vitamina E (Shahidi et al., 1992); se han empleado para prevenir la autoxidación de los triacilgliceroles de algunos aceites en concentraciones muy bajas (Fuster et al., 1998), como suplemento alimenticio para mejorar el contenido de vitamina E en algunos productos alimenticios (Kang et al., 1998) y para evitar la pérdida de color debido a la oxidación de carotenoides en alimentos almacenados (Osuna et al., 1997; Shibasaki-Kitakawa et al., 2004). Beneficios para la Salud Varios tocoferoles poseen propiedades especiales las cuales no están relacionadas con su capacidad antioxidante. La suplementación con tocoferoles tiene efectos protectores contra un número de trastornos, en particular la ateroesclerosis, enfermedades cardiovasculares (Elmadfa et al., 2001; Kooyenga et al., 2001; Meydani, 2001), diferentes tumores, el envejecimiento de la piel, inhibe la agregación plaquetaria y retarda la formación de trombos intra-arteriales. La inhibición de un número importante de reacciones celulares por parte de los tocoferoles (especialmente el tocoferol), se debe a su efecto sobre la Proteína Cinasa C (PKC). La inhibición de esta proteína en muchas células, aunque no en todas, puede ser relevante en la explicación de los efectos anti-escleróticos y antitumorales de esta vitamina in vivo (Azzi et al., 2002). Por otro lado, recientemente, se ha acrecentado el interés científico por los tocotrienoles debido a sus inminentes efectos antioxidantes y se ha sugerido que suprimen la producción de especies de oxígeno reactivas de manera más eficiente que los tocoferoles. Adicionalmente, los tocotrienoles han mostrado actividades no-oxidativas bastante prometedoras en diversos modelos in vitro e in vivo. Más notables son las interacciones de los tocotrienoles con la ruta del mevalonato llevando hacia la disminución de los niveles de colesterol, la prevención de la adhesión celular a las células endoteliales, y la supresión del crecimiento de células tumorales. Aunado a lo anterior, la neurotoxicidad inducida por el glutamato es suprimida en la presencia de tocotrienoles (Schaffer, 2005). 107

Se ha demostrado el papel que los tocotrienoles desempeñan en la reducción de los niveles de colesterol para la prevención de hipercolesterolemia y ateroesclerosis (Qureshi et al., 1995; Black et al., 2000), en la regresión de la estenosis carótida e hiperlipidemia (Tomeo et al., 1995; Kooyenga et al.,1997), como suplemento a alta dosis para mejorar la calcificación en algunos trastornos de pérdida ósea (Norazlina et al., 2002), para proteger la piel contra el estrés oxidativo inducido por la luz y el ozono en la prevención de varios tipos de padecimientos oculares (Tanito et al., 2004) y de manera más notable sus efectos antiproliferativos, apoptóticos y preventivos en la formación de tumores y cáncer, especialmente cáncer de mama (Nesaretnam et al., 1995; Guthrie et al., 1997; Nesaretnam et al., 1998; Nesaretnam et al., 2000; McIntyre et al., 2000; Sylvester, 2001; Sylvester et al., 2002; Nesaretnam et al., 2004). Aunque son prometedores, estos datos aún no proporcionan una base suficiente para las recomendación dietaria de los tocotrienoles como antioxidantes con un poder superior de eliminación de radicales libres (Schaffer, 2005). Este tipo de estudios se están considerando para líneas de investigaciones futuras, a corto plazo, para ser realizadas en México.

Estudio del Valor Nutricional del Aceite Crudo de Palma Producido en el Estado de Tabasco Este primer estudio sobre el aceite crudo de palma africana formó parte del Proyecto Integral “Estudio del Proceso de Obtención del Aceite de Palma Africana (Elaeis guinneensis), de las Alternativas de Aprovechamiento y de la Calidad de los Productos Generados” aprobado por la Fundación Produce, A.C. 2003 y concluido en el 2005 (Trujillo Castillo, 2006) Materiales y Métodos Las variedades de fruto empleadas para la extracción del aceite crudo de palma tanto industrial como artesanal son las siguientes:

108



Deli x Avros



Deli x Ghana



Deli x Ekona

Estas 3 variedades son las que más superficie sembrada ocupaba en el estado de Tabasco (al momento del estudio) y eran el abastecimiento principal para su procesamiento en la planta de productores de aceite de palma africana del municipio de Jalapa, Tabasco. Para el estudio del valor nutricional se recolectaron muestras de Aceite de Palma Crudo Industrial (APCI) en la planta extractora de Jalapa, Tabasco, y muestras de Aceite de Palma Crudo Artesanal (APCA) en las diferentes comunidades en donde se realiza este proceso de extracción. Para la determinación del perfil de ácidos grasos se realizó la extracción del aceite por separado de cada una de las variedades y también a la mezcla de las 3 variedades del fruto de la palma africana en cantidades iguales para propósitos del análisis. Las muestras de aceite fueron recolectadas inmediatamente después de la extracción, se protegieron de la luz y se pusieron en refrigeración hasta la determinación de los compuestos de interés. Para la determinación cuantitativa de tocoferoles y tocotrienoles se tomaron como referencia la técnica empleada por Medina-Juárez et al (2000) y el método oficial Ce 8-89 de la AOCS (1997). El análisis de los tocoferoles requiere de la preparación de la muestra antes del análisis con HPLC. En el caso de los aceites vegetales, excepto por la disolución de la muestra en nhexano, no se requiere de algún otro pretratamiento (Rathjen y Steinhart, 1997).

109

El análisis cuantitativo de carotenoides se realizó en base a las recomendaciones de las técnicas empleadas por Takaichi (2000) y Gueguen et al. (2002) y fue estandarizada en el Departamento de Investigaciones Científicas y Tecnológicas de la Universidad de Sonora. Las muestras de aceite crudo se diluyeron solamente en n-hexano (al igual que para la determinación de tocoferoles y tocotrienoles) adicionando BHT como antioxidante para la protección de los carotenoides. Para el perfil de ácidos grasos se empleó la cromatografía de gases (CG), la cual es muy recomendada para este tipo de determinaciones (Firestone y Mossoba, 1997). Resultados y Discusiones Tocoferoles Como se puede observar en el Cuadro 4.5, con respecto al contenido de tocoferol, al comparar los aceites APCA (Aceite de Palma Crudo Artesanal) y APCI (Aceite de Palma Crudo Industrial), (164.9+30.6 ppm y 136.5+16.9 ppm, respectivamente) no se detectó una diferencia significativa a través de la comparación múltiple de medias de Tukey (P<0.05). Sin embargo, se nota un valor ligeramente más alto en el APCA, debido probablemente a que este aceite fue sometido a un tratamiento térmico menos severo para su extracción. Cuadro 4.5. Contenido de -tocoferol en APCA, APCI y en otros aceites vegetales comestibles (ppm). Aceites de palma

Nombre

-tocoferol

APCA

APCI

(Me

(Me

+

+

d.e.)

d.e.)

164.9+

136.5

30.6ª

+ 16.9a

Otros Aceites Vegetales

AP (interva-

Oliva

Soya

Maíz

Arroz

Girasol

Cártamo

100

110

120

~490

~390

lo)

152-260

50200

Las medias con letras iguales no tienen diferencia significativa (P < 0.05) APCA: Aceite de palma crudo artesanal; APCI: Aceite de palma crudo industrial AP: Aceites de palma en la literatura (Me+de): Media + desviación estándar

110

Los valores obtenidos de -tocoferol son más elevados que los reportados en la literatura para los aceites de oliva, soya, maíz y salvado de arroz, a excepción de los aceites de girasol y cártamo, los cuales tienen concentraciones hasta 3 veces mayores de este analito con respecto a los aceites objeto de este análisis. Tocotrienoles En el Cuadro 4.6 se observa el contenido de Tocotrienoles en los aceites bajo estudio, APCA y APCI. Cuadro 4.6. Contenido de tocotrienoles en APCA, APCI y en otros aceites vegetales comestibles (ppm). Aceites de palma

Nombre

-T3 -T3 -T3 -T3

APCA

APCI

(Me

(Me

+

+

d.e.)

d.e.)

543+

365.5

59.3a

+27.5b

6.9+0.7c

7.2+2.0c

766+

729+

81.5d

95.7d

50+2.5e

98.5+ 4.5f

Otros Aceites Vegetales

Oliva

Soya

Maíz

Arroz

Girasol

Cártamo

119-143

---

---

---

180

---

---

17-32

---

---

---

20

---

---

235-440

---

---

---

570

---

---

70-116

---

---

---

---

---

---

AP (intervalo)

Las medias con letras iguales no tienen diferencia significativa (P < 0.05) APCA: Aceite de palma crudo artesanal; APCI: Aceite de palma crudo industrial AP: Aceite de palma en la literatura (Me+d.e.): Media + desviación estándar

Comparando los valores de tocotrienoles para otros aceites de palma en la literatura, las concentraciones de -tocotrienol (543+59.3 ppm en APCA y 365.5+27.5 en APCI vs 119-143 ppm en la literatura) y -tocotrienol (766+81.5 ppm de APCA y 729+95.7 ppm de APCI vs 235-440 ppm en la literatura) son significativamente más elevadas en ambos aceites producidos en Tabasco, el contenido de -tocotrienol del APCI (98.5+4.5 ppm) se 111

encuentra dentro del intervalo mencionado para este antioxidante (70-116 ppm) y el valor para -tocotrienol tanto en APCA como en APCI (6.9+0.7 ppm y 7.2+2.0 ppm, respectivamente) está por debajo del nivel reportado (17-32 ppm). Carotenoides En el Cuadro 4.7 se presentan los valores correspondientes al contenido de carotenoides en los aceites APCA y APCI, y en otros aceites de palma reportados en la literatura (aceite crudo, aceite rojo y aceite refinado). Cuadro 4.7. Contenido de carotenoides en APCA, APCI y en otros aceites de palma reportados en la literatura (ppm). APCA (Me+d.e.)

APCI (Me+d.e.)

AP (intervalo)

-caroteno

178.3+23.6ª

140.3+2.7a

120-243

-caroteno

482.14+4.8b

348.1+27.2c

247-441

Nombre

Las medias con letras iguales no tienen diferencia significativa (P < 0.05) (Me+d.e.): Media + desviación estándar APCA: Aceite de palma crudo artesanal; APCI: Aceite de palma crudo industrial; AP: Aceite de palma en la literatura (Choo et al., 1989; Kritchevsky et al., 2002 Che man and Tan, 2003)

Se observó que existe una diferencia altamente significativa (P<0.05) entre el APCA y APCI con respecto al contenido de -caroteno (482.14+4.8 ppm y 348.1+27.2 ppm, respectivamente) siendo más elevado en el primero. Asimismo, los valores de -caroteno son más altos en el APCA (482.14+4.8 ppm) comparado con algunos datos reportados en la literatura para diferentes tipos de aceite de palma (247-441 ppm). Acerca del contenido de -caroteno, los aceites APCA y APCI se encuentran dentro del nivel reportado para este compuesto en otros aceites de palma (120-243 ppm). No existe una diferencia significativa entre el APCA y APCI (178.3+23.6 ppm y 140.3+2.7 ppm, respectivamente); sin embargo, se observa un valor ligeramente más elevado en el primero. 112

Perfil de Ácidos Grasos En el Cuadro 4.8 se presentan los valores obtenidos en el análisis del perfil de ácidos grasos del aceite crudo de palma así como datos reportados para otros aceites de palma en la literatura. Cuadro 4.8. Perfil de ácidos grasos en APCA y comparación con otros aceites de palma en la literatura (mg/100 mg)

Ácido graso

a

b

c

Palmítico (16)

Mezcla de variedades (media + d.e.) 44.89 + 1.02

Datos en la literatura

42

41.16

44.1

Oleico (18:1)

31.97 + 0.56

42

40.95

38.7

Linoleico (18:2)

10.17 + 0.32

10

11.14

9.8

Esteárico (18)

4.62 + 0.30

5.1

3.96

7.4

Mirístico (14)

1.74 + 0.16

0.8

1.36

----

Linolénico

0.45 + 0.04

----

0.28

----

0.29 + 0.04

----

0.28

----

(18:3) Araquídico (20)

Variedades utilizadas: Deli x Ekona, Deli x Ghana, Deli x Avros. d.e.: desviación estándar. Fuente: a y b Kritchevsky et al., 2002; c: Ramírez et al., 2003

Los resultados demostraron que no hubo diferencias significativas en el APCA con respecto al contenido de los ácidos grasos palmítico, linoleico y esteárico, comparado con otros aceites de palma reportados en la literatura. Sin embargo, el ácido graso linolénico, el cual se reporta muy poco en aceites de palma, de acuerdo con el valor mostrado en el cuadro 12 columna “b” en la literatura (0.28 mg/100 mg) en APCA, este ácido graso es ligeramente más alto (0.45 mg/100 mg) y ocurre lo mismo con el ácido graso mirístico (1.74 mg/100 mg en APCA vs 1.36 mg/100 mg en la literatura, respectivamente). Por otro lado, cabe destacar que la variación más importante al realizar este análisis es en el contenido de ácido graso oleico en el aceite crudo producido en Tabasco, el cual fue significativamente más bajo (31.97 mg/100 mg), comparado con otros valores reportados para diferentes aceites de palma 113

(media 40.55 mg/100 mg). Esto pudo ser el resultado de que algunos factores verdaderamente hayan ejercido un efecto sobre la composición final del aceite crudo de palma (Hartley, 1983). Conclusiones La evaluación nutricional del aceite de palma crudo artesanal (APCA) y el aceite de palma crudo industrial (APCI) comprobó que estos aceites poseen elevados contenidos tanto de tocoferoles, tocotrienoles y carotenoides, incluso en proporciones mayores que los valores reportados por la literatura internacional. En el análisis del perfil de ácidos grasos se observó el balance adecuado entre ácidos grasos saturados, monoinsaturados y esenciales de los aceites de palma. Cabe destacar que existieron algunas variaciones significativas en el contenido de algunos ácidos grasos, principalmente el ácido oleico, el cual su concentración es significativamente más baja en comparación con lo reportado en la literatura, lo cual puede atribuirse a factores como el tipo de suelo, clima, temporada de cosecha y las variedades de la palma africana utilizadas para la extracción del aceite crudo de palma africana.

114

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with

diode-array

detection

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125

126

CAPITULO 5 PIGMENTOS NATURALES EN ACEITE CRUDO DE PALMA López-Hernández, E.; Velázquez-Martínez, J. R. y Corzo-Sosa, C.A.

Introducción Los carotenoides presentes en la naturaleza tienen una gran importancia, desde el punto de vista de colorantes naturales y su acción antioxidante, así también sobre las propiedades físicas y químicas tales como su sistema de dobles enlaces conjugados los cuales sirven como cromóforos que absorben luz para dar los colores amarillo, naranja ó rojo. En la naturaleza se encuentran presentes en la forma isomérica más estable llamada trans, sin embargo también pueden encontrarse los isómeros cis. Se han

descrito actividades biológicas de gran interés para un número

considerable de carotenoides, entre ellas, la acción preventiva en determinados tipos de cáncer y úlceras, como protectores de la mucosa gástrica, así también su acción de prevenir el envejecimiento Dada la gran importancia de los carotenoides y su presencia en aceite de palma (Elaeis guineensis), se presentan, los pigmentos carotenoides, identificados y purificados, entre los que podemos citar a fitoflueno, , ,  y -caroteno, licopeno y luteína. Colorantes alimentarios El color determina en gran medida, la elección de un producto sobre otro, ante un universo tan amplio, que ofrece distintas calidades, propiedades y 127

formas. Está demostrado que ésta cualidad influye de manera decisiva en nuestros días y se ha convertido en una condición sin la cuál no es posible competir en un mercado tan diferenciado. Asimismo, el color es un constituyente vital de los alimentos, y probablemente una de las primeras características percibidas por los sentidos e indispensable en el consumidor de hoy en día, ya que le permite identificar y clasificar rápidamente los productos. De manera general, los colorantes son adicionados a los alimentos por las siguientes razones: 

Devolver al producto la apariencia original cuando el color natural ha sido destruido por el procesamiento.



Asegurar uniformidad en tonos, evitando variaciones naturales en la intensidad de los mismos.



Intensificar colores en alimentos donde se han visto disminuidos.



Conservar la identidad y el carácter de los alimentos.



Como indicador visual de la calidad.

Según la definición de la FDA (Food and Drug Administration, por sus siglas en inglés), un aditivo colorante es cualquier materia, tinte, pigmento u otra sustancia producida por un proceso de síntesis o por otra estrategia química, extraído, aislado o derivado de otra manera, con o sin cambio de identidad intermedia o final, de un animal, vegetal, mineral o de otra fuente que al añadirlo o al aplicarlo a un alimento, droga, cosmético, o al cuerpo humano, es capaz de impartir color por sí mismo o mediante una reacción con otra sustancia (García et al., 1993). En México, la definición dada por la Secretaría de Salud está comprendida dentro de la especificada por la FDA, mencionando además que una vez obtenido el colorante éste es sometido a pruebas de identidad y pureza. 128

La producción de pigmentos se estima de alrededor de 700 000 toneladas, un poco más de la mitad se emplea para la industria textil, mientras que solo el 2.2% se destina a alimentos. De la totalidad de pigmentos, el 75% corresponden a pigmentos inorgánicos. La proporción de pigmentos naturales es creciente, esto debido a la toxicidad de algunos compuestos sintéticos. Sin embargo, cerca de 80% de las ventas totales de los colorantes en Estados Unidos, el mayor mercado, es cubierto por tres pigmentos químicos sintéticos: tartrazina, azonaftoles y rojo 40. Clasificación de los Colorantes Tomando información de la lista de colorantes permitidos por la FDA, estos se pueden clasificar según su origen, de acuerdo a la Figura 5.1:

Azo Antraquinonas otros

Orgánicos

Sintéticos

Vegetales

Antocianinas Carotenoides Betalainas Flavonoides Clorofilas

Orgánicos

Naturales

Inorgánicos

Animales

Ácido carmínico Ácido kermésico Carotenoides

Minerales

Azul ultravioleta Dióxido de titanio Negro de carbón

Figura 5.1. Clasificación de colorantes por su origen (FDA, 2007)

129

Colorantes Sintéticos Los compuestos que requieran certificación incluyen a las sustancias químicas sintetizadas con alto grado de pureza, cada lote es aprobado por organismos gubernamentales. Los pigmentos certificados para alimentos son los siguientes, aunque estas especificaciones son aun anteproyecto de Norma Oficial Mexicana (Cuadro 5.1): Cuadro 5.1. Especificaciones para el uso de pigmentos sintéticos en México

Nombre oficial Rojo No.3

Clasificación química Xantana

Color Rosa-azul

(Eritrosina)

Usos Salsas, pan,

bebidas

carbonatadas,

cereales,

emulsiones

aceite/agua Rojo No. 40

Monoazo

Rojo-

Gelatinas,

amarillo

carbonatadas confitería,

salsas, y

bebidas en

pan,

polvo, cereales,

emulsiones aceite/agua Amarillo No. 5

Pirazolona

(tartrazina)

Verde-

Gelatinas, bebidas carbonatadas y

amarillo

en polvo, confitería, pan y cereales, emulsiones aceite/agua

Azul No. 1

Trifenilmetano

Verde-azul

Bebidas carbonatadas y en polvo, confitería,

pan

y

cereales,

emulsiones aceite/agua Azul No. 5 Verde No. 3

Indigo Trifenilmetano

Azul

Confitería, gelatinas, emulsiones

intenso

aceite/agua

Verde-azul

Gelatinas, bebidas carbonatadas y en

polvo,

pan

y

cereales,

emulsiones aceite/agua Naranja B

Pirazolona

Rojo-

Helados

amarillo (Guerrero et al, 2006)

Entre

los

colorantes

sintéticos

destacan

los

compuestos

azo,

las

antraquinonas, los indigos, los etilbenos y los triarilmetanos como los de 130

mayor venta. Los más importantes son los pigmentos azo (31.5% de ventas), seguidos por las antraquinonas (21.6%) y los etilbenos (17.1%) Los pigmentos azo son la clase química más grande e importante de los compuestos coloridos sintéticos, su versatilidad es tal que están disponibles en casi todos los colores, se caracterizan por poseer un grupo cromóforo -N=N- , y pueden ser mono, di y triazo. Entre los colores más importantes están los amarillos 5 y 6, los rojos 2, 4 y 40 y el naranja B. La segunda clase más importante de compuestos sintéticos son las antraquinonas. Su característica principal es la de poseer uno o más grupos carboxilo en un sistema de anillos conjugados, al menos con tres anillos condensados. Las antraquinonas se dividen en tres grupos: 

Ácidos sulfonados solubles en agua, como el verde 5



Colorantes no sulfonados solubles en aceite que pueden ser convertidos al tipo ácido por sulfonación, como el verde 6



Hidroxiantraquinonas con dos miembros en la lista certificada: violeta 2 y violeta 2, de aplicación externa.

Los pigmentos sintéticos han sido usados ampliamente debido a sus ventajas como estabilidad y homogeneidad del color, sobre los naturales. Sin embargo, muchos causan problemas a la salud. Actualmente solo se aceptan 9 pigmentos sintéticos con severas restricciones en su uso, y de acuerdo a la FDA solo 8 son comercialmente viables. La cláusula Delaney, establecida en 1958 se basa en la determinación de riesgo de cáncer por algunos aditivos, y establece la prohibición de uso de aquellas sustancias que potencialmente puedan producir cáncer en animales o humanos.

131

Así, por esta cláusula se han prohibido los pigmentos azul 6, rojos 10, 11, 12 y 13; amarillo 1 (solo para aplicación externa), amarillo 3 y 4 (para medicamentos y cosméticos). Por otro lado se prohíben para alimentos, medicamentos y cosméticos el rojo 2, violeta 1, grafito y naranja B (17). Muchos pigmentos sintéticos parecen causar daños menores a la salud, como el amarillo sunset y el amarillo tartrazina que se asocian con algunas alergias; la tartrazina que causa reacciones como asma y rinitis, y parece inducir hiperactividad en niños. En bebidas carbonatadas, que son un campo muy amplio de aplicación de pigmentos se ha prohibido el uso de pigmentos sintéticos como rojo 2, que se reemplaza por rojo 40 (no aprobado en muchos países). Los colorantes azo han sido prohibidos en la Unión Europea. Los

pigmentos

artificiales

han

perdido

popularidad,

dado

que

los

consumidores están más conscientes de una mejor calidad nutricional, sobre todo en alimentos, al incluir provitaminas y vitaminas. Sin embargo, los pigmentos sintéticos tienen las siguientes ventajas: 

firmeza de color



amplio intervalo del tinte



bajo costo en su uso



alta efectividad



baja variación de lote a lote



no presentan aromas o sabores de especias

En Europa y Japón, en donde se tiene mayor demanda de productos naturales, la demanda de pigmentos sintéticos ha disminuido, aunque en el resto del mundo, esta demanda aumenta entre 2 y 3 % al año, y el costo de su uso favorece en general a los pigmentos sintéticos. El mercado mundial de colorantes sintéticos es cerca de 400 millones de dólares, y de 940 para 132

colorantes naturales. A pesar de las limitaciones en costos de producción, el mercado de pigmentos naturales crece anualmente en un 4%, y este porcentaje se estima que aumentará debido a que el consumidor prefiere productos naturales. En México, el mercado estimado para los pigmentos excluyendo el color caramelo, es cubierto en su mayor parte por el amarillo-naranja (55%) y rojos (25%), siendo México un país productor y exportador. De las empresas productoras-exportadoras de colorantes de origen vegetal se pueden mencionar como las principales: Bioquimex (68%), Industrias Alcosa (10.2%), Mexicana de extracción (2.2%) y Deshidratamex (6.4%) Los colorantes sintéticos, han sido muy usados por las ventajas que éstos presentan, sobre los naturales tales como la mayor capacidad tintórea, estabilidad, y producción así como relativamente bajos costos (López et al., 1993). No obstante, actualmente hay un marcado interés mundial por regresar otra vez a los colorantes naturales ya que existe una necesidad de expansión de la variedad de ellos por ser naturales y considerarse seguros (Baublis et al., 1994, Giusti y Wrolstad, 1996; Gao y Mazza, 1996;). Se han realizado estudios de colorantes sintéticos que han proporcionado dudas sobre su inocuidad ya que se han encontrado casos de toxicidad, transformaciones hepáticas, problemas de sensibilización, alteraciones de la conducta y aprendizaje (García et al., 1993; Sapers et al., 1994, Giusti y Wrolstad, 1996;). Colorantes Naturales El término “natural” no tiene una connotación legal. No significa que el color del que se trate sea innato del producto farmacéutico, alimentario o cosmético. En este contexto, casi todos los colores son añadidos y por tanto no son naturales. Los pigmentos naturales son mas bien aquellos obtenidos de fuentes naturales y posteriormente utilizados para impartir color a algunos productos. 133

Aunque los pigmentos o colorantes naturales son sujetos a las mismas pruebas de calidad y seguridad toxicológica que los sintéticos, no se requiere que se certifique su pureza química por agencias como la FDA, y por lo tanto se refiere a ellos como aditivos de color no certificados. En México no existe un reglamento específico en la utilización de los colorantes naturales para el área de alimentos que incluya la pureza, identidad y especificaciones. Los pigmentos naturales son considerados como colorantes seguros y libres de certificación, éstos pueden ser de origen vegetal ó animal, de entre todos ellos los que destacan son: a) pigmentos quininoides que incluyen al carmín de cochinilla y al ácido kermésico de kermes los cuales imparten una coloración roja.; b) pigmentos porfirínicos, que incluyen a la clorofila y que dan un color verde y los hem de tono rojo ó café. c) las antocianinas y sus derivados que incluyen las betalaínas y flavonoides con colores rojos y amarillos (García et al., 1993); d) pigmentos melanoidínicos en que se encuentra el color caramelo; e) pigmentos carotenoides, entre los que se tienen al y  caroteno, luteína, astaxantina, violaxantina, cantaxantina, que imparten colores rojos, amarillos y naranjas, (Sapers et al., 1994); f) otros, como riboflavina y curcuminoides (amarillo) (Rouseff, 1998); e indigotina (azul). Sin embargo, a pesar de sus ventajas de inocuidad, los colorantes naturales tienen la limitación de su inestabilidad bajo diferentes condiciones como son la presencia de luz, pH, presencia de metales en el medio, presencia de oxígeno y aplicación de altas temperaturas, entre otras. Por lo tanto, se requiere realizar estudios de estabilización de los colorantes naturales que permitan hacerlos más funcionales y de amplia aplicación. Dada la urgente necesidad de colorantes naturales para alimentos, es necesario recurrir al estudio de nuevas fuentes de colorantes de éste tipo, a partir de materias primas de la región o de especies que sean fácilmente adaptables al clima, de fácil propagación y de bajo costo.

134

Por otra parte, algunos de los pigmentos naturales de origen vegetal se encuentran relacionados con otros compuestos, denominados alimentos funcionales o ingredientes nutracéuticos, los cuales son sustancias que proporcionan beneficios a la salud del consumidor mas allá de los que ofrecen los alimentos convencionales. Ellos incluyen a los que reducen el colesterol y el riesgo de contraer enfermedades, como las vitaminas, minerales y fitoquímicos los cuales se encuentran en productos naturales, destacando los carotenoides, bioflavonoides, polifenoles, gomas y pectinas (Helguera, 1999). Por las características mencionadas de los colorantes sintéticos, los carotenoides resultan ser una fuente excelente de colorantes naturales ya que además de colorear imparten a los alimentos un alto valor nutricional.

Los Carotenoides Presentes en la Naturaleza Los carotenoides junto con las clorofilas están presentes en la mayoría de los tejidos fotosintéticos, imparten el color a frutas como el de la palma de aceite (Elaeis guineensis), (Salinas et al., 2003) y verduras como tomates, zanahorias, piñas, cítricos, a flores como el zempasúchil (Tagetes erecta L.) y girasol (Helianthus annuus), semillas como achiote (Bixa orellana L.) (Wills y Rangga, 1996;), hojas de almendro Terminalia catappa (López-Hernández et al., 2001) Algunas aves como los flamencos y canarios; peces como los salmones así como microalgas clorofitas (Haematococcus pluviales), hongos (Phaffia rhodozyma), y bacterias (Corynebactrium poinsettiae) producen un tipo de carotenoide, en el caso de los microorganismos este pigmento se produce cuando se encuentran sujetos a condiciones extremas ya que la función de éste compuesto es reforzar las membranas celulares. Otras fuentes naturales de carotenoides son los desperdicios de crustáceos como el camarón, cáscara de jaiba (De Dios, 2002) y el langostino (Chen y Meyers, 1984) en los que se aprovecha el caparazón, carne adherida a éste y 135

la cabeza los cuáles son ricos en astaxantina, que están siendo probados para colorear trucha arcoiris; con el mismo fin se utiliza H. pluviales (Sommer et al., 1992).

Propiedades Físicas y Químicas de los Carotenoides Los

carotenoides

en

alimentos

son

compuestos

generalmente

tetraterpenoides (C40) formados de 8 unidades de isopreno y la secuencia está invertida en el centro. Es un esqueleto básico lineal y simétrico que puede estar ciclado en ambos extremos, tener grupos metilos separados por 6 átomos de carbono al centro y 5 en otras partes (Figura 5.2). La ciclización y otras

modificaciones

tales

como hidrogenación, deshidrogenación,

migración de dobles enlaces, cadenas cortas o largas, rearreglos, isomerización, introducción de funciones oxígeno o combinación de éstos procesos da como resultado una gran variedad de estructuras. Una característica distintiva es su sistema de dobles enlaces conjugados los cuales sirven como cromóforos que absorben luz para dar los colores amarillo, naranja ó rojo (Amaya-Rodríguez, 1999). Los carotenoides hidrocarbonados están formados únicamente por carbono e hidrógeno los cuales son generalmente llamados carotenos y a los que contienen oxígeno se les llama xantofilas. En la naturaleza existen en la forma isomérica más estable llamada trans, sin embargo los isómeros cis pueden encontrarse. Los carotenoides son solubles en los disolventes apolares y en las grasas e insolubles en agua. Por ésta razón se les denomina “lipocromos”. Se extraen con éter de petróleo, éter etílico o benzol; para la extracción de las xantofílas son apropiados también el alcohol y la acetona. La crocina y crocetina son tal vez los únicos carotenoides solubles en agua los cuáles se encuentran en el

136

azafrán (Croccus sativus), y en la fruta de gardenia (Gardenia jasminoides) (Kamikura y Nakasato, 1985).

CH3 CH2

17 2 3

1

16



6 5

4

CH

19

8 18

Isopreno

CH2

18 '

20

9

7

C

13

11 10

12

15 14

14 ' 15 '

12 ' 13 ' 20 '

|0 ' 11 '

8' 9' 19 '

5'

4'

6'



7'

1'

16 '

3' 2'

Carotenoide

17 '

Figura 5.2. Estructura de una unidad de isopreno para formar un carotenoide.

El espectro de absorción ultravioleta-visible de los carotenoides tiene tres máximos cuyas longitudes de onda dependen del número de dobles enlaces conjugados, los valores oscilan entre 410 - 510 nm (Mínguez y Hornero, 1993; Rouseff, 1988). Como se mencionó la gran mayoría de los carotenoides en la naturaleza son compuestos trans, si se crea una configuración cis se desplaza el máximo de absorción y aparece una banda secundaria de menor longitud de onda.

Actividades Biológicas de los Carotenoides Se han descrito actividades biológicas de gran interés para un número considerable de carotenoides, entre otras la

acción preventiva en

determinados tipos de cáncer y úlceras (Mínguez y Hornero, 1993; Fisher y Kocis, 1987; Wills y Rangga, 1996; Adewussi y Bradbury, 1993; Chen y Chen, 1993); como protectores de la mucosa gástrica (Mínguez y Hornero, 1993) y debido a su acción de prevenir el envejecimiento (Wills y Rangga, 1996). 137

Los estudios realizados indican que estos pigmentos pueden prevenir mutagénesis, efectos genotóxicos, transformaciones malignas en bacterias y tejidos de mamíferos. El licopeno es un carotenoide encontrado en productos de tomate, que previene la oxidación del colesterol, unido a una lipoproteína de baja densidad que

reduce el riesgo de desarrollar arterosclerosis y

enfermedades coronarias. Otros investigadores manifiestan que éstos compuestos también reducen el riesgo de cáncer de próstata, pulmón, vejiga, cérvix y piel y la susceptibilidad de daños oxidativos en ADN de linfocitos (Leffinwell, 1999). Los estudios realizados en lípidos del cuerpo humano demostraron que el consumo de al menos 40 mg de licopeno/día es suficiente para estos fines preventivos (Agarwal y Rao, 1998). Existe una relación en la dieta entre el pigmento macular y dos carotenoides, luteína y zeaxantina, por lo que la ingestión de frutas y verduras alta en carotenoides permiten un gran incremento en la concentración de luteína en el plasma sanguíneo, así como la de luteína-zeaxantina en el pigmento ocular cuyos beneficios son los de mejorar la visión de quienes consumen carotenoides.

Pigmentos Carotenoides Identificados y Purificados en Aceite de Palma La palma africana (Elaeis guineensis), es la segunda fuente de aceite comestible mas importante en el mundo y una de las que presenta el más alto contenido de aceite (45 %), así como el que tiene el mayor campo de aplicación, debido a su composición química única. Este aceite es una mezcla compleja de diferentes triglicéridos con distintos puntos de fusión, entre los – 50 y 70°C, difiere de los demás aceites vegetales comunes por su alto contenido en ácido palmítico (aproximadamente 45%). Debido a su composición semisólida a temperatura ambiente, se han desarrollado procesos como el fraccionamiento que han permitido la versatilidad y 138

adaptabilidad del aceite de palma a diferentes aplicaciones alimentarias, que han tenido un alto impacto (Che-Man et al., 1999). El aceite de palma, crudo, es un alimento graso rico en carotenoides, principalmente en , y  caroteno, los cuales le proporcionan una gran ventaja nutricional, ya que estos pigmentos son precursores de la vitamina A, además, se ha demostrado que tres micronutrimentos, la vitamina C,  caroteno y el tocoferol, (vitamina E), estos dos últimos presentes en la palma, tienen propiedades protectoras contra el daño de los radicales libres, que se cree son responsables de numerosas enfermedades degenerativas, tales como la arterosclerosis, artritis, carcinogénesis etc. (Hof, et al., Roodembury, 2000, West, 2000) Los pigmentos de la palma de aceite (Elaeis guineensis), abren una posibilidad a la comercialización, ya que de su fruto se extrae un pigmento rojo carotenoide, que es susceptible de aprovechar en el proceso de obtención del aceite (Trujillo, 2006). Entre los carotenoides identificados en la palma de aceite podemos citar a fitoflueno, , ,  y -caroteno, licopeno y luteína (Rodríguez-Amaya, 1999; Salinas y Pacheco-Delahaye, 2003; Trujillo, 2006)

Extracción y Purificación de Pigmentos Carotenoides en Aceite Crudo de Palma La obtención de los pigmentos de aceite de palma, consiste en extraer con éter etílico la muestra de aceite crudo y saponificar con hidróxido de potasio metanólico al 20 % hasta la neutralidad, filtrar a través de sulfato de sodio anhidro, evaporar y redisolver en acetona. Para la extracción en fase sólida se realiza en columna de 9 cm rellena de octadecilsilano y fase móvil metanol seguida por hexano, para extraer toda la grasa, los eluatos son evaporados a sequedad y redisueltos en acetona para el posterior análisis en cromatografía en capa delgada (TLC) y cromatografía de líquidos (HPLC) (Minguez et al., 1984; López-Hernández, 2001; Salinas y Pacheco-Delahaye., 2003). 139

Identificación y Cuantificación de los Pigmentos Carotenoides en Aceite Crudo de Palma Se encuentra reportado un total de 93-330 µ/g de -caroteno, en la porción comestible de palma africana (Rodríguez-Amaya, 1999). Investigadores han realizado la separación y purificación de los pigmentos por cromatografía en capa delgada, sobre placas de silicagel 20 X 20, 60 HF254, 1 mm de espesor y fase móvil de éter de petróleo 6095:acetona:dietilamina (10:4:1). La separación, identificación y cuantificación por cromatografía de líquidos (HPLC), ha sido reportado, en un equipo marca Hewlet Packard serie 1100, con detector de arreglo de diodos, columna inversa C 18 , 4.6 mm por 5 µ, condiciones

isocráticas, fase móvil acetonitrilo-metanol-tetrahidrofurano

(58:35:7), velocidad de flujo 1.5 mL/min. Los pigmentos cuantificados bajo ésta metodología, reportados son:  caroteno y sus isómeros 1158,198 mg / Kg, luteína y sus isómeros 42,819 mg/Kg y licopeno 14,179 mg/Kg (Salinas y Pacheco-Delahaye., 2003). Así también, se encontraron pequeñas cantidades de isómeros cis de - y caroteno en las investigaciones de Malasia y Brasil. También se reportaron niveles bajos de - caroteno y - zeacaroteno en el trabajo malayo, mientras que se detectó - criptoxantina, especialmente en E. oleifera en el estudio brasileño. La variedad comercial en ambos es Tenera (Cuadro 5.2).

140

Cuadro 5.2. Contenido de Provitamina A (g/g) del aceite de palma

Especie/variedad

Estudio Malayo a HPLC

-carotenob

Estudio brasileño CCA -carotenob

-carotenob

-carotenob

E. guineensis Tenera

237

377

164

363

E. guineensis Psifera

142

233

18

202

E. guineensis Dura Dumpy

243

558

296

576

E. oleifera

1854

2483

425

1026

E. guineensis Psifera x hibrido E. oleifera

469

866

-

-

E. guineensis Dura Dumpy x hibrido E. oleifera

846

1311

-

-

a

Estimado a partir de los porcentajes y contenidos totales de carotenoides reportados en publicaciones b Configuración todo-trans

Perspectivas para los Pigmentos Carotenoides Extraídos del Aceite Crudo de Palma En Tabasco, el cultivo de la palma tiene sus antecedentes en el hoy desaparecido Colegio Superior de Agricultura Tropical, que en 1969 sembró 12 Has experimentales para evaluar el comportamiento de los materiales y determinar el sistema de producción más conveniente para el Estado; Sin embargo, es a partir del proyecto “Estudio Potencial Agronómico de la Palma de Aceite en Tabasco”, financiado en 1998, por Fundación Produce Tabasco A. C. en que se determina, que el estado cuenta con una superficie de aproximadamente 400,000 hectáreas aptas para el cultivo de palma de aceite, y que permite su ingreso al Programa Nacional de este cultivo y el gobierno del estado, impulsa la instalación de la primera planta extractora en Tabasco (Gutiérrez, 2000). Este hecho ha motivado a que diversos productores, se hayan enfocado a este cultivo.

141

La planta extractora de aceite, existente en el estado y ubicada en el municipio de Jalapa, se ha focalizado exclusivamente en obtener el aceite virgen y enviarlo a las industrias de refinación; no obstante cabe señalar que el aceite comercializado como materia prima, desmerece las ganancias de los productores, al no concluir las etapas finales de la obtención de aceite. Como se ha mencionado, el aceite crudo sin procesar, posee una amplia gama de nutrientes, los cuales no son aprovechados integralmente, entre ellos los carotenoides, que le imparten un intenso color rojo al aceite (Salinas y Pacheco-Delahaye, 2003). Por otro lado durante el proceso de refinación del aceite, el cual es realizado por las industrias aceiteras, incluye otros procesos tales como el desgomado, neutralizado, blanqueado, decolorado y deodorizado, todo ello con la finalidad de lograr los estándares de calidad aceptables, entre ellos “no debe contener sustancias destinadas a dar aroma, color o modificar sus características fisicoquímicas” (Badui, 2006). Con lo anterior queda manifiesto el potencial del aceite de palma africana, para la obtención de pigmentos carotenoides, los cuales son un subproducto del proceso de refinación,

142

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146

CAPITULO 6 LAS FRACCIONES DE OLEINA Y ESTEARINA DEL ACEITE CRUDO DE PALMA Velázquez Martínez, J. R.; Corzo Sosa, C.A.; Esparza-Rivera , J.R. y Meza-Velázquez, J.A.

Introducción El fraccionamiento es un procedimiento mediante el cual se puede hacer la separación de la parte líquida (oleína) de la parte sólida (estearina) del aceite crudo de palma africana. El fraccionamiento suele ser utilizado como un proceso en sí mismo, durante el refinado de aceite o como parte de procesos de modificación de grasas y aceites, combinado con hidrogenación. La tecnología de fraccionamiento de aceite había sido usada en una escala relativamente limitada, con el fin de producir la oleína de palma más funcional, sobre todo para su utilización directa como un elemento importante para la preparación de alimentos. Se hizo importante convertir el aceite de palma en oleína de palma (por fraccionamiento), ya que la oleína de palma tiene muchos mas prospecto de mercado en la industria que el aceite crudo de palma sin fraccionar. Algunas investigaciones han permitido comparar la oleína de palma con otros aceites y a partir de los resultados se ha determinado que la oleína de palma se deteriora más lentamente que otros aceites vegetales, tales como el aceite de girasol o el de soya. En este capítulo se profundiza un poco más en la metodología del fraccionamiento, en las características de las fracciones obtenidas, además de los primeros resultados obtenidos del fraccionamiento del aceite crudo de palma africana producido en el estado de Tabasco.

147

Fraccionamiento La producción de aceites comestibles a partir de semillas y de frutos ricos en aceite tales como la oliva y la palma, datan desde tiempos bíblicos, pero los procesos de modificación de estos, no tienen más de cien años de presencia. El uso de los tres procesos de modificación de los aceites (hidrogenación, interesterificación y fraccionamiento), extendió su rango de aplicaciones en el siglo XX más allá de lo reconocido. El principal objetivo de estos procesos es modificar el punto de fusión de los aceites y grasas para mejorar sus propiedades funcionales en aplicaciones específicas, pero los procesos han sido usados también para mejorar la estabilidad de estos (Gustone, 2004). El fraccionamiento en particular es el proceso mas antiguo de los tres procesos de modificación de aceites y grasas (más de un siglo), consiste en la separación mecánica de los componentes líquidos (oleína) que forman un o aceite, de los componentes sólidos (estearina) cristalizados que forman una grasa (Kellens, 2000). La separación de la fracción líquida de la sólida depende de la temperatura a que se realiza la cristalización (cristalizadores, Figura 6.1), y el número de fracciones obtenidas dependerá del número de etapas de fraccionamiento. Este proceso se utiliza principalmente para mejorar las propiedades “líquidas” de la fracción principal o para producir una fracción sólida más “pura” (Garcia et al., 2008).

Figura 6.1. Cristalizadores de 16 toneladas (Tirtiaux)

148

La complejidad de aceites y grasas implica que las fracciones obtenidas serán a su vez una mezcla de varios triglicéridos, pero enriquecidas en componentes de alto o bajo punto de fusión de la mezcla original (Kellens,1998). La solidificación de grasas es un proceso bastante complicado, que conlleva la formación de cristales mixtos, lo que hace difícil predecir cual será el comportamiento en términos de fusión de las fracciones obtenidas. El objetivo es el mismo que en el caso de la winterización (Operación de fraccionamiento para quitar ceras de los aceites comestibles y parte del proceso de refinación), pero se trata de un proceso continuo de alta eficacia. En el caso del fraccionamiento hay que tener presente que el valor de la fracción o fracciones secundarias puede tener un importante papel en rentabilidad final de la producción, a diferencia de la hidrogenación e interesterificación, que no producen productos secundarios a comercializar (Deffense, 1998).

Tipos de Fraccionamiento El proceso de fraccionamiento puede ser usado de manera individual para obtener las fracciones o puede ser parte de un proceso más complejo. Puede ser acoplado al proceso de hidrogenación o al proceso de interesterificación. Existen 4 métodos y la selección de cualquiera de estos depende de la calidad de las fracciones que se desean obtener, así como del la inversión que se quiera realizar (Tan, 2005). Sedimentación por Gravedad y por Refrigeración Indirecta Se empleaba antes de la aparición del fraccionamiento industrial; la separación de las distintas fracciones mediante la sedimentación por gravedad de los sólidos, conllevaba una gran pérdida de aceite. La refrigeración indirecta del aceite seguido de filtración o centrifugación es análoga a la winterización (Tan, 2005).

149

Adición de Agentes de Superficie Activa y Centrifugación Se comenzaron a usar a nivel industrial a mediados del siglo XX agentes de superficie activa para ayudar en la separación de la grasa cristalizada de la fracción líquida, así como las centrífugas de disco, de alta eficacia (Tan, 2005). Fraccionamiento en “Seco” La grasa/aceite se funde completamente, tras lo que es enfriada, formándose cristales de los triglicéridos de mayor punto de fusión, que se separan por filtración. En este caso queda bastante oleína presente en la torta de filtrado, por lo que se considera un proceso poco selectivo (Tan, 2005). Fraccionamiento con Disolventes Apareció alrededor de 1950 para la producción de una grasa a partir de aceite de palma, con propiedades de fusión similares a la manteca de cacao y que a su vez fuera compatible con ella. La grasa/aceite a fraccionar se disuelve con un disolvente como acetona o hexano, tras lo que se enfría la solución. Así se inicia la formación de cristales de los triglicéridos con mayor punto de fusión, que se separan por filtración, mientras que las fracciones se recuperan por evaporación del disolvente. El contenido de oleína de la torta de filtrado es mínimo y está diluido en el disolvente (Tirtiaux 1998). El fraccionamiento con disolventes se caracteriza por: 

Ser un proceso muy eficaz en cuanto al rendimiento de separación, produciéndose una fracción sólida de alta calidad.



Requiere una elevada inversión.



Elevado gasto de energía.



Presenta problemas de seguridad debido a la inflamabilidad de los disolventes utilizados.

150

Todo esto hace que el fraccionamiento con disolventes se utilice únicamente para la obtención de fracciones con alto valor agregado (Tirtiaux 1998). El fraccionamiento suele ser utilizado como un proceso en sí mismo, durante el refinado de aceite o como parte de procesos de modificación de grasas y aceites,

combinado

con

hidrogenación

(hidrogenación

seguida

de

fraccionamiento, hidrogenación de una de las fracciones obtenidas) o con interesterificación (Tirtiaux 1998).

Desarrollo de Fraccionamiento del Aceite de Palma El crecimiento muy notable de la producción de aceite de palma primero en Malasia y más tarde en Indonesia inicia en los 70´s y tiene un profundo efecto sobre el desarrollo de la tecnología para el fraccionamiento de aceite comestible, hasta este momento, la tecnología de fraccionamiento de aceite había sido usada en una escala relativamente limitada, con el fin de producir una oleína de palma más funcional, y para el fraccionamiento de aceites tales como el aceite de soya parcialmente cristalizado, para producir una aceite líquido estable, donde se usaba una cristalización suave para eliminar los triglicéridos mas insaturados y de esa manera mejorar la estabilidad. Los triglicéridos completamente saturados forman cristales y son removidos por fraccionamiento, el proceso también fue usado para fraccionar grasas animales a pequeña escala (Defense, 1998). El crecimiento masivo del suministro de aceite de palma de los 70‟s tuvo dos consecuencias. Se hizo importante convertir el aceite de palma en oleína de palma (por fraccionamiento), como la oleína de palma tenia muchos mas prospecto de mercado en la industria que el aceite de palma; esto hizo atractivo para los principales países de aceite de palma para exportar las fracciones para Malasia el principal productor de aceite de palma, exportando las fracciones más que el aceite crudo. El consecuente crecimiento en la capacidad de fraccionamiento en el Sureste de Asia estuvo acompañado por 151

desarrollos significativos en la tecnología del fraccionamiento, esto se previo para el fraccionamiento del aceite de palma pero obviamente estuvo también disponible para el fraccionamiento de otras grasas. En primera instancia la relativa ineficiencia del filtro rotatorio a vacio fue reemplazado por el filtro de Cinturón Florentino de Tirtiaux (Figura 6.2), el cual hace posible manejar muy grandes cantidades de aceite en un proceso completamente continuo. Esta compañía también estudio con gran detalle la cristalización de varios aceites, y desarrollo un procedimiento de enfriamiento el cual asegura que las velocidades de filtración y la separación solido líquida podrían ser optimizadas. Como resultado el proceso de fraccionamiento en seco para el aceite de palma se hizo más competitivo con el proceso LIPOFRAC que había sido previamente encajonado, mientras que las desventajas de los otros procesos permitían que se declinaran bruscamente el interés de su uso. Deffense desde el 1985, Ofrece una revisión exhaustiva de la comparación de los resultados del fraccionamiento de varios procesos usados en los 80‟s.

Figura 6.2. Filtro florentine fabricado por Fractionnement Tirtaux S. A.

152

El desarrollo de membranas para uso en filtración a presión da un amplio efecto sobre la tecnología del fraccionamiento, haciendo prácticamente al instante tanto el fraccionamiento en seco con filtrado al vacio tan bueno como el fraccionamiento LIPOFRAC. Usando prensas con filtros de membranas, los rendimientos de Oleína en el fraccionamiento del aceite de palma podían elevarse hasta un 80% apuntando a un incremento de 5 unidades en el índice del yodo y 2 etapas de fraccionamiento, el cual podría ser usado para producir Oleína con altos índices de yodo o estearinas con menos residuos de Oleína siendo esto una proposición muy atractiva. Por primera vez fue notable el dominio sobre el fraccionamiento con solventes produciéndose fracciones con alta pureza esto permitió una alternativa atractiva para hacer real un proceso rentable y por lo tanto se pudo decir que el desarrollo de los filtros prensas de membrana hicieron a los fraccionamientos LIPROFAC y con solventes redundantes. En el Cuadro 6.1, se presenta el contenido de sólidos

y

composición

de

las

fracciones

medias

producidas

por

fraccionamiento en seco y con solventes (Tirtiaux 1998). Cuadro 6.1. Comparación de las fracciones medias producidas por fraccionamiento en seco y con solventes

EN SECO No. de Fracciones 2 Contenido de grasa solida (%): 20°C 49.6 25°C 22.8 30°C 6.8 35°C 0 Índice de Iodo 46 Composición de Triglicéridos (%): SSS 1.5 SOS 61.9 (de los cuales (49.2) POP) SLinS 10.2 SUU 21.1 UUU 2.0 Diglicéridos (%) 5.1 Fuente: Ian Steward, Britannia Food Ingredients Ltd.

153

EN SECO 3

SOLVENTES 2

88.9 80.1 49.1 0.2 34

85.9 75.0 44.0 2.5 34

2.1 83.4 (69.0)

3.7 82.7 (65.8)

7.6 5.5 0.2 4.2

6.9 7.1 0 2.4

Cuando se introdujeron por primera vez los filtros prensa con membrana se usaron presiones de 6 a 8 bar, pero en años recientes se han usados altas presiones Kellens en el 2000, presenta que el uso de altas presiones de prensado (30 bar) en los filtros hace posible producir fracciones medias de palma similares en sus principales características a las fracciones obtenidas por fraccionamiento por solvente. Kellens (2000) también demuestra que cambiando la secuencia de las etapas de fraccionamiento en un proceso de dos etapas se pueden obtener diferentes calidades de las fracciones esto mejora la versatilidad del proceso. El proceso de fraccionamiento puede ser usado entonces como un proceso de una etapa (esto es normalmente aplicado para aceites refinados) o como parte de un proceso más complejo, de esta manera esto puede ser acoplado con hidrogenación, ya sea siendo la hidrogenación la primera etapa seguida del fraccionamiento ( como es el caso de la cristalización del aceite de soya para eliminar el acido linoleico, seguida por el fraccionamiento para separar la estearina formada), o con la hidrogenación aplicada a una de las fracciones producidas en un proceso de fraccionamiento. Un ejemplo de la anterior combinación es la cristalización de la estearina del aceite de semilla producido por el fraccionamiento para acercar a cero el índice de Iodo, los procesos de fraccionamiento también pueden ser acoplados con la interesterificacion, ya sea para randomizar una fracción obtenida en un proceso de fraccionamiento o para interesterificar una mezcla, un componente o cualquier fracción producida por fraccionamiento (Tirtiaux 1998). En el caso de fraccionamiento de dos etapas la decisión tanto para fraccionar a bajas temperaturas seguido por el fraccionamiento a altas temperaturas o para invertir esta secuencia, puede tener efectos significativos sobre las características de las fracciones producidas en la Figura 6.3, se presentan las fracciones obtenidas cuando se usan estas rutas alternativas para fraccionar aceite de palma (Tan, 2005). 154

Figura 6.3. Rutas alternativas para fraccionar aceite de palma Fuente: M Kellens, Oil Modification Processes Fig. 5.21, in Edible Oil Processing, eds. Hamm and Hamilton, Sheffield Academic Press, 2000 by permission. Clave: CBE: equivalente a manteca de cacao, CBI: manteca de cacao mejorada, PMF: fracción media de palma.

155

Oleína de Aceite Crudo de Palma La oleína de palma es la fracción líquida obtenida por el fraccionamiento del aceite de palma después de su cristalización a una temperatura controlada y es el principal aceite en el comercio mundial. En 1985 por ejemplo, sólo Malasia exportó 2.6 millones de toneladas de oleína, comparado con 2.1 millones de toneladas de aceite de girasol exportados en el mundo (Gustone, 2004). Las características físicas que presenta la oleína, difieren significativamente de aquellas del aceite de palma. La oleína es completamente líquida en climas templados (25°C), tiene una amplia gama de glicéridos y se mezcla perfectamente con cualquier aceite de semillas oleaginosas (Codex Alimentarius). La presencia de antioxidantes naturales y la ausencia del ácido linolénico le confieren una excelente estabilidad al aceite de palma y a la oleína de palma, permitiéndole producir alimentos fritos que presentan un buen sabor agradable y una vida útil prolongada (Trujillo-Castillo et al., 2006). Algunas investigaciones han permitido comparar la oleína de palma con el aceite de maní y a partir de los resultados se ha determinado que la oleína de palma se deteriora más lentamente que otros aceites vegetales, tales como el aceite de girasol o el de soya. También, estas investigaciones han observado que la oleína de palma después de varias frituras, adquiere una tonalidad marrón la cual está asociada no al deterioro de la grasa sino a algunos elementos que le confieren esa coloración. Uno de los principales usos del aceite de palma y de sus fracciones lo constituye la elaboración de margarinas, de las cuales existen diversos tipos según el destino final de las mismas (García et al., 2008)

156

Estearina de Aceite Crudo de Palma La estearina de palma es la fracción sólida obtenida mediante el fraccionamiento del aceite crudo de palma después de la cristalización a una temperatura controlada y es considerada como un co-producto de la oleína de palma (Gustone, 2004). Aunque la estearina representa la fracción más pequeña (relación promedio estearina/oleína es casi de 25/75) obtenida del fraccionamiento del aceite crudo de palma. Las características físicas de la estearina difieren significativamente de aquellos del aceite de palma y esta disponible en un amplio rango de puntos de fusión y valores de yodo (Gustone, 2004). La estearina es un aceite de importancia en el comercio internacional y es una fuente muy utilizada de componentes grasos duros completamente naturales para productos tales como materia grasa, margarina pastosa, vanaspati, etc. Este es también una muy buena alternativa de cebo utilizado para la alimentación animal y oleoquímicos y como reemplazamiento parcial del cebo en jabón (Kellens, 2000). Es muy resistente a los procesos oxidativos, lo que le confiere una vida útil muy larga, con la consiguiente posibilidad de ser almacenado durante mucho tiempo (Trujillo-Castillo et al., 2006). También su contenido de triglicéridos de punto de fusión alto, permite su inclusión en la formulación de productos con un rango plástico muy alto, ideal para climas muy cálidos y para muchas aplicaciones industriales (TrujilloCastillo et al., 2006).

Características y Usos de los Productos Fraccionados Ya que el fraccionamiento básicamente separa fracciones solidas de liquidas del aceite o grasa fraccionado es obvio que el proceso es primeramente 157

usado para conferir tanto las propiedades liquidas mejoradas a la principal fracción o para producir una fracción sólida más pura cuando esta es la principal fracción. Por lo tanto la complejidad de los aceites y grasas las cuales consisten en un amplio rango de triglicéridos individuales, significa que las fracciones obtenidas serán también mezcla de varios triglicéridos pero enriquecidas con componentes con alto punto de fusión o bajo punto de fusión diferente al aceite original. Como la solidificación de las grasas es también un proceso complejo, que involucra la formación de mezclas de cristales eutécticos, la predicción de los puntos de fusión de las fracciones es probable que sea más empírico que teórico. Además el problema de arrastre cuando se separan líquidos de sólidos, adiciona la dificultad de predecir las propiedades de las fracciones y sus rendimientos, es bien conocido que el arrastre es fuertemente influenciado por las técnicas de cristalización empleadas, la formación de aglomerados de cristales altamente irregulares podría resultar el mas grande arrastre que cuando se producen cristales esféricos (Kames, 2002). El principal objetivo de las refinerías de aceite es producir aceites que no formen turbidez (debido a la formación de una suspensión de un fino precipitado) durante el almacenamiento, particularmente cuando el aceite es almacenado en botes transparentes para exhibir en almacenes de alimentos. En algunos casos el material precipitado de un aceite consiste de ceras con alto punto de fusión, el aceite de girasol es un ejemplo de este tipo de precipitación, en otros casos la precipitación es debido a la presencia de triglicéridos completamente saturados. Estos pudieron haberse formado cuando se hidrogeno lentamente con la finalidad de eliminar triglicéridos inestables como en el caso del aceite de soya. Cuando solo son pequeñas porciones de componentes menos solubles van hacer removidos el proceso es por lo general dirigido a una winterización, particularmente en Estados Unidos (Rossi, 2001).

158

Obtención y Caracterización de la Oleína y Estearina Comestibles de Aceite Crudo de Palma Producidos en el Estado de Tabasco Por su contenido de ácidos grasos saturados el aceite crudo de palma es sólido sin necesidad de hidrogenación, la cual genera ácidos grasos trans a los cuales se les han relacionado con enfermedades cardiovasculares y actualmente las grasas vegetales y margarinas que utiliza la industria de los alimentos y las amas de casa en su mayoría utilizan grasas vegetales hidrogenadas, así entonces el aceite crudo de palma es una alternativa saludable para la industria de los alimentos, además el aceite de palma, tiene una cantidad elevada de ácidos grasos monoinsaturados, lo cual está relacionado con procesos benéficos de disminución del colesterol en sangre (Kritchevsky et al., 2002). El aceite crudo de palma producido en el estado de Tabasco, cuenta con cantidades considerables de Vitamina A y E (TrujilloCastillo et al., 2006) y se esta considerando la posibilidad de ser consumido por la población Actualmente la industria alimentaria utiliza las fracciones de oleína (líquida) y estearina (sólida)

de

aceites

comestibles

refinados,

blanqueados

y

desodorizados (RBD), como aditivos alimentarios para mejorar consistencias y sabor (Rossi et al., 2001). Materiales y Métodos El aceite crudo de Palma Africana se extrajo de los frutos obtenidos en las plantaciones de palma, del municipio de Jalapa, Tabasco, México. La extracción se llevo a cabo en la División Academica de Ciencias Agropecuarias, siguiendo el procedimiento de extracción artesanal. Las fracciones de oleína y estearina del aceite crudo se obtuvieron por medio de “fraccionamiento en seco”, calentando el aceite a 60°, 70°, 80° y 90ºC para lograr su fusión y la homogenización de la muestra, posteriormente se dejo enfriar lentamente durante 24 horas a 29ºC, para lograr la formación; una vez formados los cristales de estearina, estos se separaron primero por decantación y después por filtración. Obtenidas las dos fracciones, estas se 159

almacenaron en frascos opacos a temperaturas de 20°, 30° y 40ºC para determinar si ocurrían cambios en su estado físico. A cada una de las fracciones se les determinó humedad y materia volátil (Ca 2c-25), ácidos grasos libres (Ca 5a-40), materia saponificable (Ca 6a-40), Densidad (Cd 3d-63), acidez (Cd 3d-63) y perfil de ácidos grasos (Cd 8-53); de acuerdo a los métodos oficiales de la AOCS (American Oil Chemistry Society). Resultados y Discusiones Se obtuvo un rendimiento alrededor de 61 % de oleína y 39% de estearina de aceite crudo de palma, las muestras de oleína y estearina no presentaron modificaciones es su estado físico, manteniéndose líquida la oleína y la esrtearina sólida a las temperaturas de 20°, 30° y 40°C. Es importante mencionar que en el caso de la estearina a 40ºC se notaron porciones fundidas de la grasa, pero no representaban más del 25% de la muestra (Cuadro 6.2). Cuadro 6.2. Rendimiento del fraccionamiento

OLEINA

ESTEARINA

Rendimiento

61%

39%

Estado físico (20-40°C)

Líquido

Sólido

En la Cuadro 6.3, se muestran las propiedades fisicoquímicas de las fracciones de oleína y estearina de aceite crudo de palma y datos de aceites comestibles, con el objeto de compararlos y poder considerar a las fracciones para consumo humano.

160

Cuadro 6.3. Características fisicoquímicas de la oleína y estearina Oleína Humedad y materia volatil %

Estearina

0.0571±0.013 0.0613±0.011

Caracteristicas Aceites Comestibles 0.05

Ácidos grasos libres %

14.45±1.11

35.32±3.2

-------

Índice de saponificación

185.66±11.6

213.03±13.4

195-205

densidad gr/cm3

0.803±0.015

0.864±0.023

0.85

5.62±0.13

7.07±0.23

0.05

Índice de acidez %

Cuadro 6.4. Perfil de ácidos grasos de la oleína, estearina y aceite crudo de palma. Aceite crudo de palma de Tabasco 45.89

Oleína

Estearina

Palmítico %

38.77±1.82

53.47±1.03

Esteárico %

5.68±1.21

5.94±0.93

4.63

Oleico %

41.18±1.76

30.27±1.06

34.97

Linoleico %

10.28±1.23

6.56±2.17

10.17

Araquidonico %

0.95±0.31

0.16±0.06

0.29

Linolénico Cis %

0.54±0.22

0.46±0.14

0.45

Mirístico %

1.08±0.11

1.80±0.17

1.74

Tras isomeros %

0

0

0

SATURADO %

46.49

61.38

52.55

INSATURADO %

51.99

37.29

45.59

Las fracciones de oleína y estearina obtenidas a partir del aceite crudo de palma cuentan con perfil de ácidos grasos adecuado para el consumo humano, como se puede observar en la Cuadro 6.4, además la estearina en particular cuenta con características de grasa vegetal, por lo que se puede considerar en la elaboración de margarinas y la oleína se puede considerar para la elaboración de aderezos y en la industria de las frituras. En la Tabla 6.4 se puede observar como los ácidos grasos saturados e insaturados se distribuyen habiendo mas saturados en la estearina e insaturados en la oleína, lo que justifica el estado líquido de esta ultima.

161

Conclusiones Las características fisicoquímicas de las dos fracciones del aceite crudo de palma fueron aceptables para considerar a la oleína y estearina para

el

consumo humano a excepción de la acidez que se encuentra bastante elevada. A su vez la oleína cuenta con un perfil de ácidos grasos adecuado para considerarse como ingrediente para aderezo de ensaladas y para la industria de frituras, por otro lado el perfil de ácidos grasos y consistencia de la estearina son adecuados para considerarla como aditivo alimentario para mejorar textura y para la elaboración de mantecas y margarinas, en ambos casos el aporte de vitaminas A y E es importante. Recomendaciones. Se recomienda considerar un manejo muy bien controlado de los frutos en el corte y considerar reducir el tiempo de patio (tiempo de espera para el proceso de extracción), para evitar la generación de los ácidos grasos libres por vías enzimáticas y así lograr una disminución en el grado de acidez tanto del aceite crudo como de sus fracciones o en y al mismo tiempo o en su defecto desodorizar el aceite para eliminar los ácidos grasos libres y así lograr reducir el grado de acidez y el aceite y sus fracciones sea aceptable para el consumo humano.

162

BIBLIOGRAFIA

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SEMINARIO

INTERNACIONAL

SOBRE

EXTRACCION

Y

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164

CAPITULO 7 LA EVALUACIÓN SENSORIAL PARA DETERMINAR LA CALIDAD DEL ACEITE CRUDO DE PALMA Hernández Díaz, N.; Aparicio Trápala, M. A.; Velázquez Martínez, J. R.; López Hernández, E.; Corzo Sosa, C. A. y Rodríguez Blanco, L.

Introducción En México, la explotación de la palma Africana (Elaeis guineensis) para la producción de aceite comestible es una actividad relativamente reciente. Desafortunadamente, no todos los sectores productivos están a la vanguardia en este sentido; tal es el caso de la industria aceitera a la que se le exige, según la Norma Oficial Mexicana (NMX-F-252-1985), cumplir con una prueba de evaluación sensorial Cg 2-83 y hasta ahora no se han encontrado reportes de que ésta sea aplicada. Es el caso de la planta extractora de aceite de palma de Jalapa, Tabasco, en la que no existe un control desde la llegada de la materia prima hasta las condiciones de almacenamiento del aceite crudo. Existen varios motivos por los cuales se posterga la posibilidad de aplicación de las pruebas sensoriales: La prueba de evaluación sensorial oficial emitida por la sociedad americana de química de aceite la cual indica que se necesita de un panel altamente entrenado, que debe tener experiencia en la detección de estímulos. Por otro lado, si los panelistas no están lo suficientemente entrenados, al utilizar escalas de intensidad tienden a olvidar la intensidad entre muestra y muestra lo que origina confusión entre juicios, originando problemas de sesgo en las respuestas y los resultados pueden no ser los correctos (Costello y Durán; 1981).

165

En los últimos años algunos investigadores de la evaluación sensorial como Kim et al. (1998) han desarrollado nuevas alternativas de evaluación sensorial, en los que se involucra más el raciocinio de los evaluadores como herramienta principal. Una de la técnicas más novedosas que se han desarrollado son las que denominan pruebas de selección forzada de n– alternativas (n-AFC), caracterizadas por ser directas, no necesitan panel altamente entrenado ni ser expertos en el ámbito que se requieran, son fáciles de aplicar, no son tediosas, además de no prescindir en forma directa de la memoria (O´Mahony 2002). El aceite de palma se caracteriza por ser natural y altamente estable a la oxidación (Malcomson, 1995). Sin embargo es necesario, además de practicar

las

determinaciones

químicas

de

calidad,

caracterizarlo

sensorialmente.

Calidad del Sabor de Grasas y Aceites La calidad de sabor de grasas y aceites que consumimos es vitalmente importante para el sabor de los alimentos que los contienen. Los lípidos contribuyen a sabores tanto deseables como indeseables. Además, las grasas y aceites son excelentes solventes para muchos de sus componentes de buen sabor en los alimentos y proporcionan la deseable “liberación de sabor” y “sensación de paladar” que están ausentes en alimentos no grasos o reducidos en grasas. En las grasas y aceites donde se encuentra el glicerol acompañado de ácidos grasos (triglicéridos) constituyen más del 90% de los lípidos de origen animal y vegetal. La separación de los ácidos grasos de un triglicérido puede ocurrir con la aplicaron de calor y humedad o por la acción de enzimas. Asimismo, los ácidos grasos libres pueden catalizar reacciones adicionales que llevan hacia cambios de sabor por acción prooxidante, aparentemente por la acción del grupo carboxilo, el cual acelera los porcentajes de descomposición de los hidroperóxidos. La rancidez hidrolítica en los aceites derivados de plantas 166

varía enormemente, dependiendo de la presencia y actividad de enzimas lipasas nativas y de la condición de la materia prima durante la cosecha (Frankel, 1987).

Parámetros que Determinan la Calidad Sensorial del Aceite de Palma Al hablar de la calidad del aceite es necesario conocer sus características y las formas en las que este se fracciona para saber su comportamiento ante los procesos aplicados. Por ejemplo para el caso del aceite crudo de palma este se fracciona en Oleína y Estearina. Oleína: Tiene una composición más reducida de triglicéridos, y se mezcla perfectamente con cualquier otro aceite de una oleaginosa. Hay dos tipos de oleína estándar y súperoleína proveniente de un doble fraccionamiento, que tiene un punto de turbidez menor que la primera. Estearina: La estearina de palma es la parte sólida obtenida después del fraccionamiento del aceite. A pesar de que es la fracción pequeña (la proporción promedio de estearina/oleína es de 25/75), es un aceite de mucha importancia comercial a nivel mundial. Las características físicas de la estearina difieren significativamente de las del aceite de palma. Se puede obtener en un amplio rango de puntos de fusión y valores de índice de yodo. (ANIAME, 2003). Ácidos

grasos

libres

(AGL).

Los

ácidos

grasos

ligados

a

los

monoacilglicéridos, diacilglicéridos y triacilglicéridos pueden liberarse bajo ciertas condiciones para obtener ácidos grasos libres. Para la industria aceitera la practica recomendada por la NMX- F-252-1985, es la Ca 5a-40 de la AOCS, la cual señala que los aceites no deben exceder de 0.05% de 167

ácidos grasos libres, en su contenido total, ya que son muy sensible a la oxidación y polimerización dando como resultado la presencia de compuestos que deterioran la calidad en las características sensoriales produciendo olores desagradables y con ello el rechazo del mismo (Frankel, 1987). De tal forma que es necesario determinar la presencia de los ácidos grasos libres en el aceite. La cantidad, el tipo y las características de los ácidos grasos libres determinan la calidad del aceite (Warner y Eskin 1994). Valor de peróxido (VP). En las grasas, existen ácidos saturados e insaturados en forma combinada con la glicerina, los ácidos insaturados son susceptibles a la oxidación, mediante la formación de peróxidos e hidropéroxidos. Esto se produce al adicionarse oxígeno a una cadena de ácido graso. Los peróxidos son los productos iniciales mayoritarios de la autooxidación, y pueden medirse mediante técnicas basadas en su capacidad para liberar yodo del yoduro de potasio o para oxidar los iones ferrosos a férricos. Su concentración se expresa en miliequivalentes de oxígeno por kilogramo de grasa. Aunque el índice de peróxido es aplicable para el seguimiento de la formación de peróxidos a lo largo de las primeras etapas de oxidación, es muy empírico y la exactitud es cuestionable, ya que los resultados varían de acuerdo al procedimiento empleado; además ésta técnica de análisis es extremadamente sensible a los cambios de temperatura. A lo largo de la oxidación, el índice de peróxido se eleva hasta un máximo y después disminuye. La prueba que se recomienda es la Cd 8-53 (Schnepf et al., 1996). Este índice determinara la calidad del aceite debido a la presencia de compuestos primarios y secundarios que se obtienen en el deterioro del aceite, permitiendo conocer la presencia de aldehídos, cetonas y ácidos grasos libres responsables de la mala calidad del aceite. Valor de anisidina (VA). En presencia de ácido acético, la p-anisidina reacciona con los

aldehídos

produciendo

un

color

amarillento.

La

determinación se hace midiendo por espectrofotometría la absorbancia molar a 350 nm la cual aumenta cuando el aldehído tiene un doble enlace 168

conjugado con el doble enlace del grupo carbonilo, por lo que el índice de panisidina es una valoración de los 2–alquenales. El valor de p-anisidina estima el grado de oxidación de los aceites. Se ha propuesto una expresión denominada Totox, o índice de oxidación el cual es equivalente a 2VP + VA. La prueba oficial que se utiliza es la Cd 19-90 (Smousse; 1994). Dienos conjugados (D C). El método AOCS Ti 1a-64 es el más utilizado para determinar la conjugación de dienos de enlaces insaturados presentes. Se hace uso de espectrofotometría a 233 nm. El resultado es expresado como porcentaje de ácido dienoico conjugado y calculado de la forma siguiente (Smousse; 1994): Ácido dienoico conjugado % = 0.84 (As/bc-K0) Donde: K0 = absorción por grupos ácido o éster. Siendo 0.07 para éster y 0.03 para ácidos As = absorbancia observada a 233 nm, b = longitud de la celda (cm), y c = concentración de muestra en g/l de la dilución final usada para medir la absorbancia. Color. Esta es una técnica de medición del color que utiliza como referencia una serie de platinas de vidrio amarillas y rojas estandarizadas dentro de un instrumento en el cual pueden compararse con una muestra de aceite. El color se reporta en valores de amarillo y rojo. La escala de Lovibond Cc 13e– 92 es el método oficial, para la realización de esta medición (Smousse; 1994). Humedad. Esta prueba se hace con la finalidad predecir la autooxidación por hidrólisis en un aceite mediante el contenido de agua que presente. Esto se hace sometiendo una muestra a calentamiento cierto tiempo bajo condiciones controladas. La prueba que se utiliza es la Ca 2c-25 de la AOCS (Warner y Eskin; 1995). 169

Factores que Afectan la Calidad Sensorial y Química Como cualquier otro tipo de grasa o aceite, el aceite de palma se ve afectado por factores externos que comprometen su calidad durante todas las etapas del procesamiento, es decir desde la cosecha, pasando por la extracción, el almacenamiento y transporte. El principal factor que contribuye a la calidad del aceite de palma es el nivel de oxidación (reacción entre los enlaces dobles de las grasas saturadas y el oxígeno del medio), en la cual se generan aldehídos, cetonas y ácidos grasos libres de cadena corta, que conducen a la alteración de las características sensoriales del producto y la formación de la rancidez en el aceite. Existen ciertas condiciones que aceleran esta reacción, como por ejemplo: temperaturas elevadas, alto porcentaje de humedad, presencia de metales catalíticos, especialmente hierro y cobre en altas cantidades, exposición del lípido a la luz y al medio ambiente por períodos prolongados (Badui, 1993; Fenema, 1993). Es por ello que durante la cosecha los frutos deben ser recolectados con la madurez apropiada, no mantener el fruto por más de 24 horas antes del procesamiento en condiciones inadecuadas y ser procesada inmediatamente; hay que evitar todos los daños físicos, para impedir la acidez provocada por la hidrólisis enzimática, que puede aparecer en el mesocarpio del fruto dañado (Frankel, 1987). Durante la etapa de almacenamiento y transporte hay que tomar precauciones para evitar el exceso de humedad en el aceite, ya que esta favorece la oxidación, compromete la vida útil del aceite y causa problemas para purificarlo y refinarlo (Frankel, 1987). Aunado a todo lo anterior existen ciertos requerimientos de calidad para el aceite crudo de palma, los cuales pueden observarse en el Cuadro 7.1.

170

Cuadro 7.1. Requerimientos de calidad para aceite crudo de palma

Características Acidos grasos libres (como palmitico), % máx. Humedad e impurezas, % máx. Valor de peróxidos, meq. de oxígeno/Kg máx. Valor de Anisidina, máx. mmol/Kg de aceite DOBI (min)

Especial 2.5

Standard 3.5

Limites 5.0

0.25 2.0

0.25 -

0.25 -

4.0

-

-

2.8

2.5

2.2

Fuente: (MPOB, 2004) DOBI: índice de deterioro relacionada con la estabilidad del aceite

El esterilizado es una operación propia del proceso de extracción de aceite de palma, que tiene por objetivo inactivar enzimas lipolíticas del fruto, además de suavizar su desprendimiento del raquis. La operación de esterilización tiene lugar en las autoclaves y se utiliza vapor como vehículo de calor. Las enzimas lipolíticas que causan la descomposición del aceite (desdoblamiento de enlaces y producción de ácidos grasos libres) se inactivan también en el proceso para preparar el racimo aflojando el fruto, contribuyendo a hacer más eficiente la operación de desfrutamiento. De acuerdo con las perspectivas de desarrollo global a nivel mundial y las exigencias por parte de los grupos que legislan la calidad, las empresas deberán incluir dentro del aseguramiento de la calidad de sus productos la aplicación y vigilancia de metodologías sensoriales que corroboren la calidad de los productos. Una de estas metodologías está proporcionada por la AOCS (American Oil Chemistry Society), la cual está basada en escalas de intensidad que reflejan una calificación de calidad (Warner y Eskin, 1994); sin embargo se han propuesto nuevas metodologías que resultan ser más económicas, de bajo costo, eficientes y rápidas de poco o casi nulo entrenamiento de jueces (López; 2002).

Análisis Sensorial La evaluación sensorial se define como una disciplina científica para evaluar cualitativa y cuantitativamente los alimentos, que permite evocar, medir, 171

analizar e interpretar resultados de aquellas características de los alimentos y materiales en la forma como son percibidas por los sentidos de la vista, olfato, gusto, tacto y oído (Pedrero y Pangborn, 1989;

Hui, 1996). Esta

definición pone de manifiesto que la evaluación sensorial no es exclusiva del sentido del gusto, sino que, por el contrario, abarca a todos los órganos de los sentidos, como se puede observar en el Cuadro 7.2 Cuadro 7.2. Los órganos de los sentidos

Órgano

Como analiza

Que analiza

Vista

Observando

Estructuras superficial

Olfato

Oliendo

Volátiles

Gusto

Degustando

Solubles en agua

Tacto

Tocando

Estructura superficial

Oído

Escuchando

Estructura interna

Termorecepción

Palpando

Temperatura

Fuente: (O‟ Mahony, 2002).

El análisis sensorial ha evolucionado en los últimos 60 años, y se encuentra hoy en día en una posición de continuo avance y perspectiva apoyando a la industria de alimentos en la resolución de tres grandes preguntas: ¿Hay diferencias perceptibles entre las muestras? ¿En qué son diferentes y en qué magnitud? ¿Hay diferencias en la preferencia o en la aceptabilidad de las muestras por los consumidores? La evaluación sensorial de los alimentos es una función primaria del hombre; éste, desde su infancia, los acepta o rechaza de acuerdo con la sensación que experimenta al observarlos o ingerirlos. Este aspecto de la calidad de los alimentos, el que incide directamente en la reacción del consumidor, es lo que se denomina calidad sensorial. Su importancia tecnológica y económica es evidente, ya que en última instancia, puede condicionar el éxito o el fracaso de los avances e innovaciones que se producen en la tecnología de alimentos. Los problemas que plantean su evolución, medida y control constituyen un reto para los especialistas en control de calidad y en muchas ocasiones, son motivo de 172

preocupación en la industria alimentaria, tanto a nivel tecnológico como a nivel comercial. La necesidad de resolver estos problemas es lo que ha impulsado el nacimiento y desarrollo de lo que hoy se conoce como evaluación sensorial, el cual puede definirse “como el conjunto de técnicas de medida y evaluación de determinadas propiedades de los alimentos por uno o más de los sentidos humanos” (Costello y Durán, 1981; Costello, 2000). Ha tenido que transcurrir una serie de conceptos de la calidad sensorial para poder ser bien definida así como también una serie de desarrollos para el análisis sensorial. En el caso particular de aceites comestibles, se han reportado trabajos donde se ha intentado buscar correlaciones que permitan la omisión de técnicas de evaluación sensorial (Min, 1981), con la finalidad de evitar la aplicación de la técnica oficial (AOCS; 1994) debido a lo complicado que resulta su aplicación (tiempo de entrenamiento, posible olvido entre estímulos, tiempo de aplicación y posible fatiga y confusión por parte de los evaluadores). Se han montado técnicas instrumentales como la de cromatografía de gases (Hui, 1996), pero ningún método instrumental o químico desarrollado ha podido sustituir la nariz, las papilas gustativas y los receptores sensoriales. Dupuy et al., (1973), William y Applewhite (1977) evaluaron la calidad del sabor de aceite de soya por medio de la medición de 2,4- decadienal adicionado a tres tipos de aceite. Observaron que al exponerlos a la luz, por diferentes periodos de tiempo, la calidad sensorial disminuía, por lo que se pudo establecer una ecuación matemática que predecía la calificación sensorial a partir de los resultados analíticos instrumentales. Estas técnicas han servido para diseñar nuevos métodos como la nariz electrónica ya mencionada y por supuesto perfeccionar las técnicas cromatográficas (Min, 1981). En lo que respecta a las investigaciones sobre aceite de soya López (2002) comparó dos métodos sensoriales y estudió su relación con pruebas analíticas para determinar la calidad y estabilidad del aceite de soya, aplicando la prueba sensorial 2-AFC y la prueba oficial de (AOCS; 1994), para medir los atributos sensoriales y relacionarlos con la estabilidad del 173

aceite de soya y logró establecer una relación entre pruebas analíticas y métodos sensoriales. Por otro lado demostró la complejidad e inconvenientes que ésta presentan las pruebas, como son el tiempo de entrenamiento y la experiencia que debe tener el panel, además de los problemas de variabilidad y dependencia de la memoria del juez. Así mismo estableció la calidad que tienen los aceites de soya en el mercado nacional, gracias a las determinaciones analíticas de AGL, peróxido, p-anisidina, dienos conjugados, color y estabilidad oxidativa (Rancimat y Totox); como lo habían demostrado Medina-Juárez et al., (1998). La industria aceitera mexicana podría emplear tanto la prueba 2-AFC como el método sensorial oficial de la AOCS (1994) por ser ambos efectivos en la determinación de la calidad sensorial. También se han realizado investigaciones con aceite de palma determinando la correlación de los análisis sensoriales y químicos en el tiempo. Los análisis químicos incluyeron la determinación de ácidos grasos libres, valores de peróxidos y valores de p-anisidina. Las evaluaciones sensoriales incluyeron pruebas de calificación y pruebas descriptivas. Se usó una muestra de aceite de palma fresco, crudo, de alta calidad, con un máximo de puntuación y valores cero para peróxido p-anisidina y 0.2% de ácidos grasos libres. El aceite tenía un sabor fuerte, agradable, dulce como caramelo. Los niveles de ácidos grasos libres fueron más altos en las muestras que habían sido almacenadas por largo tiempo. Los valores de p-anisidina fueron también altos comparados con aceite fresco. La intensidad de sabor del aceite de palma rojo no necesariamente indica calidad. Su calidad depende del tipo del sabor. Para aceites blanqueados, desodorizados y refinados, hubo una relación inversa entre intensidad de sabor y calidad con coeficiente de correlación de r =-0.87. Otras correlaciones entre puntuaciones de calidad general por métodos sensoriales y evaluaciones de calidad por análisis químicos fueron: ácidos grasos libres (r =-0.69), valores de peróxidos (r = 0.57) y valores de p-anisidina (r = -0.49). 174

Calidad Sensorial Viene determinada por aquellos atributos del alimento que son percibidos por los sentidos de la vista, el olfato, el gusto, el oído y el tacto. Suele estar muy relacionada con su mayor o menor aceptabilidad. Normalmente, para la selección de un alimento se hace uso de los sentidos, es decir, se toma como punto de referencia la apreciación de las propiedades sensoriales. Sancho et al. (2002) mencionan que la evolución de la calidad sensorial de un alimento debe ser llevada a cabo de acuerdo con lo aportado por tres categorías de factores sensoriales, determinadas por aquellos sentidos que toman parte en su percepción. En la práctica, pueden existir solapamientos entre aquellos atributos sensoriales considerados primarios, hasta el punto que algunas características sensoriales pueden ser catalogadas dentro de más de un grupo de atributos primarios. De acuerdo con Bello (2000) estas tres categorías son: 1. Factores de apariencia, que se perciben por los ojos, el olfato y el oído. Corresponden a los parámetros de tamaño, forma, consistencia, color, brillo, transparencia, etc. Estos han sido evaluados tradicionalmente mediante métodos físicos objetivos, siempre que se disponga de las adecuadas escalas de referencia. La apariencia puede ser considerada como aquella interpretación sensorial que el proceso visual elabora a partir de caracteres físicos y químicos. 2. Factores de textura, que se perciben a través de las sensaciones táctiles captadas por los músculos de la boca o de las manos. Incluyen parámetros como dureza, suavidad, masticabilidad, etc., que son valorables mediante la aplicación de instrumentos más sofisticados. 3. Factores de sabor, que abarcan sensaciones percibidas en la cavidad buco-nasal, de modo particular olores y sabores. Se perciben por las papilas gustativas de la boca, las células olfativas de la nariz, así como la participación de otros elementos bucales.

175

Se consideran alimentos de calidad aquellos cuyas cualidades responden a las expectativas planteadas acerca de su uso o consumo. Es decir, aquel producto alimenticio que se acepta en virtud de su adecuación a atributos de referencia, relacionados con las propiedades nutritivas y sensoriales. En esencia, la calidad puede ser entendida como aquel concepto que expresa el grado de excelencia o de idoneidad, capaz de dar respuesta a unos fines concretos y determinados. En el caso de los alimentos, esta idoneidad se concreta en tres objetivos, marcados por los ámbitos nutricionales, sensoriales e higiénicos: valor nutritivo, aceptabilidad y seguridad sanitaria (Hui, 1996). Aunque todos ellos puedan ser considerados como objetivos diferentes unos de otros, en la práctica pueden estar relacionados entre sí. Esta presunción resulta particularmente cierta para el ámbito sensorial, que siempre, de algún modo, incide sobre los otros dos. Por supuesto, la calidad nutritiva de un alimento no presenta una dependencia directa de su calidad sensorial, pero sí la puede tener de un modo indirecto, porque el alimento necesita ser atractivo y apetecible para que llegue a ser consumido, al margen de los nutrientes que ofrezca. En tal sentido, la calidad sensorial resulta un prerrequisito esencial para una buena alimentación. La seguridad sanitaria de un alimento tampoco se puede considerar desvinculada totalmente de la calidad sensorial, porque el desarrollo de microorganismos alteradores puede motivar cambios sensoriales como (sabor, olor, color y textura) que pueden incitar al rechazo (Bello, 2000). En el Cuadro 7.3, se presenta un resumen de las principales pruebas sensoriales y sus objetivos utilizados en la evaluación sensorial.

176

Cuadro 7.3. Principales pruebas sensoriales y sus objetivos. PREGUNTA

TIPO DE PRUEBA

PRUEBAS ANALÍTICAS Pruebas ¿Existen diferencias? discriminativas Monitoreo de la producción Tiempo de almacenamiento  diferencia Cambio de:  similitud  materia prima,  tecnología  proveedor... Pruebas de ¿Intensidad de una categorías (sobre una característica? sola característica) Contenido de materia prima Concentración de aroma Aparición de un sabor parásito Pruebas descriptivas ¿Atributos sensoriales del (un conjunto de producto? características) Formular, desarrollar, posicionar, tipificar, seguir la evolución de un producto. PRUEBAS AFECTIVAS Medición del placer ¿Cuál es el producto preferido?

Triangular Duo-trio 2 de 5

Comparación pares Clasificación Notación

TIPO DE RESPUESTA Los productos son diferentes: SI NO Los productos son idénticos: SI NO

por Z D G K Sabor dulce

Perfil sensorial (parcial o global)

Comparación por pares Clasificación Notación

RELACIÓN ENTRE MEDIDAS ANALÍTICAS Y AFECTIVAS Explicar las Comprender el éxito o el Perfil sensorial y preferencias en rechazo de un producto por evaluación de las función de las los consumidores preferencias sobre magnitudes los mismos sensoriales productos, con técnicas estadísticas apropiadas Fuente (ACTIA, 1999)

Dulce

Amargo

Los Jueces La realización de las evaluaciones implica la utilización de grupos de personas; del tamaño, características y funcionamiento de estos grupos depende, en gran parte, la validez y utilidad de los resultados que se obtienen (Costello y Durán, 1981). Algunas de las críticas más generalizadas que suelen hacerse al análisis sensorial radican, precisamente, en determinados aspectos de estos grupos y 177

de su forma de actuar. Hay que distinguir dos tipos de catadores, según sus características y forma de actuación a) Catadores no entrenados, destinados a realizar pruebas de preferencia-aceptación y b) Catadores entrenados, para realizar pruebas discriminativas y descriptivas. Sin embargo otros autores tienen otra forma mas explicita de clasificar a los jueces. Por ejemplo la definición de tres tipos de Jueces según la Asociación Francesa de Normalización y Certificación ISO (AFNOR 1999) señala: 1. Juez principiante es una persona que ya ha participado en una prueba sensorial; 2. Juez calificado es aquella persona que ha sido seleccionado por su capacidad para efectuar pruebas sensoriales; 3. Juez experto es calificado, por su excelente agudeza sensorial, entrenado para utilizar métodos de evaluación sensorial. Capaz de realizar de manera fiable, la evaluación sensorial de diversos productos. Otra de las definiciones que maneja la Asociación de Coordinación Técnica para la Industria Agroalimentaria (ACTIA) define dos tipos de jueces: 1.- Juez destinado a realizar pruebas discriminativas es aquella persona que ya pasó por pruebas de selección según los siguientes criterios: 

Personales

(motivación,

disponibilidad,

concentración,

comportamiento alimentario y salud). 

Sensoriales (capacidad a detectar diferencias de sabor y olor). Y fue también sometido a pruebas discriminativas.

2.- Juez destinado a realizar pruebas de ordenamiento y/o de perfiles sensoriales (buena memoria sensorial a largo plazo) donde: el entrenamiento

de

jueces

principiantes

a

la

cuantificación

y al

reconocimiento de estímulos para un universo determinado de productos. Control y seguimiento de los desempeños de cada juez y del grupo. (ACTIA; 1999) 178

Jueces no entrenados: La opinión del consumidor se necesita principalmente para: a) Estudiar el grado de aceptación y / o preferencia de un producto en un mercado determinado. b) Obtener

información

para

relacionar

determinados

aspectos

o

características del producto con su aceptabilidad. La única premisa para elegir los catadores es que éstos representen al tipo de consumidor que es objeto del estudio; su número suele ser elevado (N>100) y la interpretación de los datos es más de tipo sociológico y comercial que tecnológico. En estos estudios la utilización de pruebas sensoriales convencionales (escalas hedónicas) suele ir acompañada de otras pruebas indicativas de la aceptabilidad del producto: medida del volumen de producto consumido, del tiempo que se tarda en consumirlo, etcétera (Costello y Durán, 1981). La selección y entrenamiento de los equipos de catadores puede realizarse con distintos métodos en función de la tarea que tengan que realizar, pero básicamente consiste en evaluar la capacidad de los candidatos para realizar dicha tarea. En todos los casos, es común realizar una preselección considerando condiciones básicas: interés, disponibilidad, salud, normalidad en la percepción fisiológica y habilidad discriminatoria (Costello, 1991). Jueces entrenados (analíticos). Dentro de la denominación de juez analítico se incluyen dos tipos: los de un grado de adiestramiento medio, destinados a realizar pruebas discriminativas o descriptivas con fines tecnológicos y de control de calidad y los muy adiestrados, capaces de realizar pruebas descriptivas especiales (perfil y análisis descriptivo cuantitativo) u otros tipos de análisis sensorial que requieran una gran precisión y reproducibilidad. La selección y entrenamiento de ambos tipos de jueces se puede hacer con los mismos métodos, con la diferencia del grado de exigencia en la selección y la intensidad del entrenamiento posterior. 179

Programa de Selección y Entrenamiento de Jueces para Obtener el Perfil de Sabor del Aceite Crudo de Palma Producido en el Estado de Tabasco En México, la explotación de la palma Africana (Elaeis guineensis) para la .

producción de aceite comestible es una actividad relativamente reciente Este aceite se caracteriza por ser vegetal, natural y altamente estable a la oxidación.

Sin

embargo

es

necesario,

además

de

practicar

las

determinaciones químicas de calidad, caracterizarlo sensorialmente como parte de normas y estándares nacionales e internacionales de calidad, debido a los tratados comerciales que México ha contraído con otros países. El propósito de este trabajo es formar un grupo de 6-8 jueces y entrenarlos para determinar el perfil de sabor y la calidad sensorial del aceite crudo de palma Metodología Las muestras de aceite crudo de palma fueron proporcionadas por una empresa particular, almacenadas en frascos color ámbar y conservadas en refrigeración. El trabajo se hizo en la DACA-UJAT, dividido en 3 partes (reclutamiento y selección de jueces, entrenamiento y análisis descriptivo del aceite). El reclutamiento incluyó una entrevista y la resolución de un cuestionario basado en disponibilidad, habilidad discriminativa, estado de salud, edad y hábitos alimentarios. Las personas que fueron consideradas como candidatos posibles fueron sometidos a degustar aceite de palma en 6 sesiones con 4 tríadas cada una, utilizando la prueba dúo trío, para conocer su capacidad discriminatoria. Las personas evaluadas y seleccionadas en base a los criterios establecidos, fueron sometidos a un entrenamiento (Figura 7.1), utilizando 4 descriptores de sabor (rancio, acre, pasto y verde) y una escala de 3 intensidades (1 suave, 2 medio y 3 extremo) de acuerdo a la prueba oficial de la AOCS Cg 283 (American Oil Chemistry Society) durante 3 meses, evaluando el

180

desempeño mediante análisis de varianza ANOVA y prueba de Tuckey (p ≤ 0.05), utilizando MINITAB, Versión 12.0. Las pruebas químico-instrumentales utilizadas fueron (AOCS): Valor de peroxido (Cd 8-53), y valor de p-anisidina (Cd 18-90), y la estabilidad oxidativa con el valor de TOTOX = 2VP+VA.

a)

b)

c)

d)

Figura 7.1. A) etiquetado, b)manejo, c)prueba y d)evaluación de las muestras de aceite Resultados y discusiones Entrenamiento: De las 8 personas seleccionadas solo fueron entrenadas 6, con una duración de 4 meses utilizando descriptores de sabor: pasto, verde, 1

rancio y acrido; en una escala de intensidad (1 Suave; 2 Medio; 3 Extremo), . El desempeño del entrenamiento se evaluó mediante análisis de varianza. Cuadro 7.4. Cuadro 7.4. Análisis del desempeño del entrenamiento de los jueces

Análisis químicos: se hicieron los análisis químicos instrumentales de las muestras que los jueces van a evaluar en el perfil de sabor. En el Cuadro 7.5, 181

se puede observar la gran variabilidad en la calidad de diferentes lotes de producción, y altos valores de peróxido y anisidina por lo que se espera del perfil de sabor es detectar sabores ácrido y rancios con intensidad fuerte, para los aceites del lote 2 por el alto contenido de p-anisidina y sabores rancio ligero, para los lotes 4 y 5 se encotró sabor verde en intensidad de media a alta, mientras que para los lotes 1, 3 y 6 los sabores encontrados son pasto en intensidad alta y verde en intensidad media, que se presentan en aceites crudos de otras oleaginosas como soya, canola debido a que presentan los valores más bajos de p-anisidina que evidencía los compuestos secundarios de la oxidación. Cuadro 7.5. Análisis químico e instrumentales de calidad

Muestra

Valor de anisidina

Valor peroxido

1

2.048 + 0.061 ª

13.110 + 0.283

2

7.207 + 2.588

b

3.080 + 0.141

3

2.405 + 0.141 ª

4.275+ 0.304

4

4.113 + 0.103

5

4.268 + 1.389

6

2.634 + 0.189

ª

Totox ª

41.575 + 19.45

b

13.360 + 2.871

b

10.950 + 0.750

ªb

13.095 + 1.563

ab

8.190 + 0.240

a

21.075 + 1.690

b

b

a

c

ªb

30.260 + 3.083 ªb

20.600 + 0.962 d

a

44.750 + 3.521

Las medias con letras iguales no tienen diferencia significativa (P≤0.05)

Conclusiones Se logró un buen panel de jueces entrenado, ya que no existió entre ellos una variabilidad representativa, lo que indica un nivel de confiabilidad aceptable, además de presentar interés y entusiasmo y el deseo de aprender las técnicas que consideraron muy utiles y simples a la vez.

182

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185

186

CAPITULO 8 FIBRA DE PALMA DE ACEITE COMO ALTERNATIVA EN LA ALIMENTACIÓN DE CERDOS Gómez-Vázquez, A.; Mendoza-Martínez G. D.; Maldonado-García, N. M.; Brito-Manzano N. P.; De la Cruz-Lázaro E.; Velázquez-Martínez, J. R.; Mendoza-Palacios J. D.; LópezNoverola, U. y Luna-Palomera C.

Introducción El fruto de la palma de aceite africana, los productos y subproductos de su industrialización, representan recursos locales disponibles, que en los últimos años han sido evaluados satisfactoriamente como alimento para ganado en diferentes países tropicales (Myer, 1999; Ocampo, et al; 1990a,b; Ocampo, 1994a,b). Una característica común de los frutos y derivados de su procesamiento, es el elevado contenido de aceite en el fruto y de aceite residual en los subproductos (Ocampo, 1992). Los estándares de alimentación tanto en los rumiantes como de los cerdos, señalan que los niveles de grasa en la dieta no deben rebasar de un 6 y 8% respectivamente (Bondi, 1994); tal situación, limitaba anteriormente, la utilización de los productos y subproductos de la palma de aceite. Sin embargo, investigaciones recientes muestran, especialmente en el caso de los cerdos, que se pueden utilizar niveles elevados de fibra de palma con buenas respuestas productivas y sin trastornos metabólicos ni daños o problemas físicos (Ocampo, et al; 1990a,b). Uno de los principales factores que ha limitado el desarrollo pleno de la porcicultura en el Estado de Tabasco, es la escasez de los insumos alimenticios (cereales y semillas oleaginosas) que generalmente son utilizados en las explotaciones tecnificadas de cerdos. La importación de 187

estos insumos desde otras regiones del país e incluso de otros países, se refleja en los elevados costos de alimentación y en la baja rentabilidad de las explotaciones porcinas. La industrialización de la palma de aceite, genera una cantidad abundante de subproductos y derivados, para los cuales no siempre existen alternativas de aprovechamiento y, mayormente, estos deben ser manejados y tratados como desechos. Tal situación resulta en incrementos en los costos indirectos de manufactura del aceite crudo de palma, así como en una disminución del margen de utilidad de la empresa. Situación de la Ganadería Porcina en el País Actualmente la porcicultura en el país se encuentra en difícil situación. La crisis que sufrió esta actividad en 1986 redujo el inventario porcícola y las condiciones prevalecientes en el mercado no han permitido su recuperación. Las empresas pequeñas tienden a desaparecer ante el constante aumento en el precio de los insumos y el aumento no proporcional en el precio de venta del cerdo en pie. Las empresas porcícolas que cuentan con cierto grado de integración vertical son las que se encuentran operando con márgenes de utilidad. La integración del proceso de producción porcino, la adopción de equipo mejorado y los avances tecnológicos porcícolas, así como la eficiencia en todas las áreas de la granja, son los caminos que en futuro deberán adoptar las empresas porcícolas para lograr su subsistencia en el mercado. Lisina Digestible en Cerdos como Primer Aminoácido Limitante Una vez que sucede la madurez digestiva (entre 3 y 10 días después del destete), la densidad de nutrientes, particularmente de los aminoácidos, en dietas para cerdos jóvenes se mantiene relativamente alta, por una baja capacidad de ingestión de alimento, y porque la deposición de proteína explica la mayor parte de la ganancia de peso (NRC, 1998), tanto, que el crecimiento en estas etapas depende de la concentración y digestibilidad de los aminoácidos en la dieta, más que de la energía o 188

del consumo de alimento (Nam et al., 1994; Lawrence et al., 1994). Por esto, Gaines et al.(2003) y Kendall et al.(2003) sugirieron una enorme capacidad de respuesta de cerdos hasta los 25 kg de peso corporal a una concentración vasta de aminoácidos en la dieta, por ejemplo, que el requerimiento de lisina digestible de cerdos con un peso promedio de 30 kg sea igual o mayor al 1.32 % de la dieta. Comercialmente, en México las raciones para lechones al destete pueden incluir alrededor del 1.50 % de lisina digestible ileal verdadera (LDIV) en el primer alimento, reduciéndose la concentración del aminoácido rápidamente, para que las dietas que consumen los cerdos con 20 kg o más de peso corporal, excepcionalmente contengan más del 1% de LDIV. El NRC, 1998 para cerdos pesando 20 kg, recomienda 0.92% de LDIV, cuando la dieta contenga 3.3 Mcal de EM/kg y los cerdos tengan una ganancia promedio de tejido magro libre de grasa (entre 20 y 120 kg de peso) de 310 g/día, lo que es una buena aproximación a la expresión de la capacidad productiva y los requerimientos de poblaciones actuales de cerdos en producción comercial. Indudablemente, el nivel de LDIV en la dieta es una cuestión que debe decidirse en función del balance económico, porque a mayor concentración de aminoácidos en la dieta, mayor su costo, pero en las etapas tempranas del crecimiento (por ejemplo, hasta los 50 kg) hay un margen extraordinario, ya que la ganancia de peso debe ser del 45% o más, del monto de alimento consumido. Entonces, la velocidad de crecimiento debe protegerse para alcanzar la mayor rentabilidad, pues aún cuando luego del destete (hasta los 50 kg) los animales tengan el potencial de llegar a una ganancia diaria de peso igual o mayor a los 660 g/d-1 en el periodo, los efectos del medio usualmente limitan la capacidad productiva, para que se exprese sólo en 550 g/día en los mejores casos. La presencia de estrés, incluyendo enfermedad, frena la síntesis de proteína corporal y, por ende, el crecimiento (Moberg, 2000; Blecha, 2000) ya que la demanda de lisina (como primer aminoácido limitante) es una función directa de la deposición de proteína.

189

Propiedades Fisicoquímicas de la Carne de Cerdo En México la calidad de la carne fresca es muy variable, y los procedimientos implementados para su estandarización son mínimos, con excepción de los aspectos sanitarios que se exigen por ley. La carne puede tener pérdidas de calidad por causas que van desde el transporte de los animales al rastro (Grandin, 1997; Channon, 2000) hasta la distribución de sus productos finales, por lo que es importante realizar investigación sobre los factores que ocasionan esas pérdidas de calidad, con la finalidad de reducir aquellas prácticas que estén afectando la aceptación del consumidor y la economía de la industria. Algunos de los problemas de calidad más comunes en la industria porcina, son la carne muy pálida y con muy baja capacidad de retención de agua (Cannon et al., 1995), los cuales están relacionados con animales de mayor conformación muscular y más magros (Calvo et al., 1995; Pommier et al.,1998), y que generalmente provienen de líneas genéticas que son más susceptibles al estrés, y a presentar defectos como la carne conocida como pálida, suave y exudativa (PSE) (Fisher et al., 2000; Rauw et al., 2003) y la carne oscura, firme y seca (DFD) (Martoccia

e t al., 1995). Estas

características son influenciadas por la expresión del gen halotano (Fisher et al., 2000), ya que cuando los animales portadores de este gen son manejados en condiciones estresantes en la etapa previa al sacrificio, sufren un incremento en la temperatura corporal y presentan una caída rápida del pH muscular, originando así las características de la carne PSE (Grandin, 1994); asimismo, si el estrés permanece por un tiempo prolongado, los músculos sufren una glucolización acelerada dando origen a carne DFD (Martoccia e t al., 1995; Grandin, 2000). Por ello, los últimos 5 minutos previos al sacrificio son decisivos para la calidad de la carne (Grandin, 1994), ya que si el manejo antemortem es estresante, se puede incrementar la presencia de carne PSE aún en cerdos resistentes al estrés (Martoccia e t al., 1995). En 1994 se reportó que en EUA un 40 % de los cerdos que se procesan en el verano tienen PSE (Morgan et al., 1994); las mayores pérdidas se originan en el manejo ante mortem (Velazco, 2000 ), incluyendo el aturdimiento (Channon, 2000; Aaslyng et al., 2001) y el desangrado (Morgan et al., 1994), por lo que es necesario otorgar una mayor 190

atención en estas etapas del proceso de obtención de carne. Se recomienda que el tiempo entre insensibilizado y desangrado sea menor de 10 seg para obtener carne de calidad (Grandin, 1994) y que el tiempo de escaldado sea de 5 a 7 min a 60 ºC en vez de tiempos más prolongados (Van der Wal, 1993).

Evaluación de la Fibra de Palma de Aceite (Elaeis guineensis jacq.) en la Alimentación de Cerdos Entre los subproductos generados en la industrialización de la palma de aceite africana (Elaeis guineensis Jacq.), el subproducto fibra representa un recurso que por sus características químicas, su abundancia y disponibilidad en la región; puede ser utilizado y evaluado como un ingrediente importante de las dietas de cerdos que se encuentran en las fases de desarrollo, crecimiento y engorda. El objetivo de esta investigación fue evaluar el comportamiento productivo de la engorda de cerdos utilizando diferentes niveles de fibra de palma de aceite africana así como el rendimiento y calidad de la canal de cerdos alimentados con dietas en las que se sustituyo el 0, 40, 70 y 100% del alimento balanceado por fibra de palma de aceite africana. Materiales y Métodos El proyecto se realizo en la granja porcina de la División Académica de Ciencias Agropecuarias (DACA) de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco (UJAT). La división Académica se encuentra localizada en el km 25.5 de la carretera Villahermosa-Teapa en el municipio del Centro. La zona presenta un clima cálido con lluvias todo el año, una temperatura media anual de 26.9°C y una precipitación pluvial de 2211mm al año (INEGI, 1994). En esta investigación se evaluaron tres etapas del ciclo productivo del cerdo: desarrollo, crecimiento y finalización (engorda). En cada una de las etapas se elaboraron dietas de acuerdo a los estándares indicados en las tablas del NRC, 1998. Las dietas fueron elaboradas de tal forma que la energía aportada por la fibra de palma, sustituyera de manera gradual al centrado energético utilizado convencionalmente (sorgo). Previo a la engorda de los cerdos, tanto la fibra de palma de aceite africana como a las dietas 191

elaboradas se realizó el análisis (Cuadro 8.1 y 8.2) químico proximal (Humedad, proteína cruda, extracto etéreo), y las fracciones de fibra, de acuerdo a los procedimientos descritos por AOAC, (1990), en los laboratorios de la UAM estado de México. Cuadro 8.1. Raciones utilizadas en los cerdos de engorda INGREDIENTES

Pre-Inic.

Iniciador

Crecimiento

Engorda

8-15 kg

15-30 kg

30-70 kg

70-105 kg

SORGO

525

645

765

825

PASTA DE SOYA 46%

270

245

190

140

ACEITE VEGETAL

25

20

15

10

VIT- AA-MIN 200 FORTE HP CF

180 30

25

VIT- AA-MIN 100 FORTE HP CF

90

VIT- AA-MIN 35 FORTE HP CF TOTAL

1000

1000

1000

1000

EM. (MJ/Kg)

13.91

13.90

13.85

13.79

PROTEINA CRUDA (%)

20.09

18.02

16.10

14.26

FOSFORO DISP. (%)

0.45

0.42

0.36

0.32

CALCIO (%)

0.98

0.87

0.83

0.69

GRASA CRUDA (%)

4.15

3.81

3.53

3.15

FIBRA CRUDA (%)

2.56

2.49

2.52

2.52

CENIZAS (%)

6.34

5.63

4.97

4.37

HUMEDAD (%)

10.14

10.67

11.26

11.45

ANALISIS PROXIMAL CALCULADO

Cuadro 8.2. Composición química de la fibra de palma de aceitera africana (% de la MS). PROMEDIO Proteína

4.62

Extracto Etéreo

27.46

Cenizas

3.74

Fracciones de Fibra (%): FDN

52.00

FDA

36.46

Hemicelulosa

15.43

Celulosa

20.53

192

Se utilizó 60 cerdos de la raza Segher, con peso vivo inicial promedio de 20  15 kg, durante los últimos 5 meses del año 2004, distribuidos en cuatro tratamientos, con 15 repeticiones en la DACA-UJAT, los cerdos se alimentaron en grupos de 5 animales por corral (Figura 8.1a,b), con sorgo+soya (SS) + Minerales (Min) + Fibra de palma de aceite Africana (FP), distribuidos en los siguientes tratamientos: 1) Testigo, SS+Min (T); 2) SS+Min+40%FP

(FP-40%);

3)

SS+Min+70%FP

(FP-70%)

y

4)

SS+Min+100%FP (FP-100%). La energía aportada por la fibra de palma en las dietas elaboradas, fue sustituida de forma gradual, por el concentrado energético utilizado (sorgo+soya). Los datos se analizaron en un diseño completamente al azar, el análisis de varianza y la comparación múltiple de medias se realizó con el procedimiento GLM de SAS (1988) y la prueba de Tukey.

Figura 8.1a. Distribución de los tratamientos

193

Figura 8.1b. Distribución de los tratamientos

Para estudiar el rendimiento y calidad de la canal del Cerdo Segher (CS) se sacrificaron 3 cerdos por tratamiento (un total de 12 cerdos y 24 medias canales), con 113.7 kg de peso vivo, por lo que se evaluaron 12 medias canales izquierdas. Después del sacrificio, se evaluó el rendimiento de la canal caliente y frío completa (Figura 8.2).

Figura 8.2. Separación de medias canales.

194

Medidas Tomadas en el Animal Vivo Para la toma de medidas se utilizó una regla metálica, una cinta metálica flexible y un bastón zoométrico. A continuación se describe cada una de la mediciones efectuadas: a) Perímetro abdominal, PA (cm): se midió el valor de la circunferencia abdominal, a 5 cm de la cicatriz umbilical al nivel de la parte más amplia del abdomen; b) perímetro torácico, PT (cm): se determinó el valor de la circunferencia del tórax en la parte más estrecha de éste; c) perímetro de la caña posterior, PCP (cm): se tomó en la parte más estrecha del hueso metatarso; d) perímetro de la caña anterior, PCA (cm): se tomo en la parte más estrecha del hueso metacarpo; e) longitud del animal hasta la nuca, LN (cm): distancia entre la articulación Atlanta-occipital (primera vértebra cervical) y la inserción de la cola (última vértebra sacra), por la línea media dorsal a lo largo de la columna vertebral; f) longitud del animal hasta la espalda, LE (cm): distancia lateral entre el borde anterior de la espalda o punta del hombro y la punta de la nalga (apófisis del isquión). Medidas Tomadas en la Canal Refrigerada Las medidas que se tomaron sobre la media canal izquierda fueron las siguientes a) longitud de la canal, LC (cm) se midió desde el borde anterior de la sínfisis isquio-pubiana a la parte media del borde anterior de la primera costilla; b) longitud del costillar, LCT (cm): se midió la distancia entre el borde anterior de la primera costilla y el borde posterior de la ultima costilla; c) grosor de la grasa subcutánea en la primera costilla, GPC (cm): al nivel de la primera costilla se midió el espesor de la grasa dorsal; d) grosor de la grasa subcutánea en la última costilla, GUC (cm): al nivel de la última costilla se midió el espesor de la grasa dorsal; e) grosor de la grasa subcutánea en la última vértebra lumbar, GUL (cm): se localizó la última vértebra lumbar y a ese nivel se midió el espesor de la grasa dorsal (Figura 8.3).

195

Figura 8.3. Medidas tomadas en la canal refrigerada.

Despiece de la Canal El despiece se realizó en la canal izquierda y se efectuó conforme a los patrones elaborados por la asociación Nacional de Proveedores de Carne de los Estados Unidos. Se obtuvieron los cortes de jamón, lomo, espaldilla, cuello, tocino y costillar. 1. Jamón: para la separación de la pierna se cortó entre la segunda y la tercera vértebras sacras. 2. Lomo: se cortó desde la separación con el jamón hasta un corte que se realiza entre la segunda y tercera costillas. 3. Espaldilla: el miembro anterior se separó del cuello con un corte paralelo al borde anterior de la punta del hombro y separándola del costillar, desgarrando el tejido conjuntivo que se encuentra debajo de la escápula. 4. Cuello: se separó mediante un corte paralelo al corte del lomo, a través del tejido adiposo natural. 5. Tocino: se separó del lomo a través de un corte en la orilla posterior del Psoas mayor, hacia la parte ventral de la escápula. 6. Costillar: se separó del tocino a través de un corte que pasa por debajo de las costillas.

196

Determinación de la Composición de Cada Corte Primario Mediante su Disección Posterior al despiece de la media canal del lado izquierdo, los cortes primarios correspondientes a la espaldilla y pierna fueron utilizados para la elaboración de productos curados, como parte del estudio de elaboración de productos de alta calidad degustativa y valor agregado como una alternativa de aprovechamiento de estos animales. Por tanto, sólo se utilizaron seis piernas y seis espaldillas para determinar los componentes principales. De los demás cortes primarios se seleccionaron diez costillares, 24 lomos (por ser la pieza de mayor valor), diez cuellos y seis tocinos para ser diseccionados. Las disecciones permitieron determinar los componentes titulares principales (músculo, grasa y hueso) de cada grupo. Debido a que algunos tejidos no pertenecían a ninguno de estos grupos, se creó uno adicional que se denominó “otros”, en el que se consideraron los nervios, vasos sanguíneos y tendones. La grasa de cada pieza quedó dividida, a su vez, en grasa cavilaría (que se deposita en las cavidades, alrededor de los órganos), grasa subcutánea o de cobertura (que se deposita entre la piel y el músculo) y grasa intermuscular (que se deposita entre los músculos). Los músculos se separaron individualmente y fueron desprovistos de la grasa subcutánea e intermuscular, además de las fascias que lo rodean. Los huesos quedaron libres de tejidos blandos. Cuando se concluía con la separación de todos los tejidos, éstos se pesaban por separado. Por último, a cada componente tisular se le calculó el porcentaje que ocupaba dentro de cada una de las piezas. Composición de la Carne Para el análisis de composición de la carne del CS, se hizo un muestreo de tres músculos Semitendinosus y cinco músculos Longissmus dorsi. Se tomaron muestras de diferentes canales para realizar las determinaciones del contenido de grasa de la carne se determinó por medio de la extracción de éter, donde la fracción soluble en éter se presentó como grasa cruda o 197

extracto etéreo. El porcentaje de humedad se realizó por el método de secado en horno, donde la pérdida de peso se expreso como contenido de agua en la muestra. Análisis de Datos Se realizó un análisis estadístico descriptivo para todos los parámetros medidos utilizando el programa SAS (1998). Además, se determinó la matriz de correlación entre las medidas zoométricas y de la canal para conocer las relaciones entre las variables estudiadas. Finalmente, se aplicó un análisis de regresión múltiple para detectar posibles interrelaciones entre las medidas zoométricas y de la canal con el contenido de carne, grasa total y grasa intermuscular en el lomo, que permitieran establecer ecuaciones de predicción. En el modelo se empleó la metodología de eliminación progresiva de las variables independientes que no tenían un efecto significativo sobre la variable dependiente. Resultados y Discusión Se observaron diferencias estadísticas (P<0.05) entre tratamientos para las variables productivas en los cerdos que recibieron el 40% de sustitución de fibra de palma de aceite africana por concentrado energético, comparado con los tratamientos 0, 70 y 100% de sustitución. En cuanto a la ganancia diaria de peso (GDP) presentó un efecto lineal (Figura 8.4 y 8.5), para el tratamiento dos, con ganancia diaria de peso de hasta 1.330 kg por día (Cuadro 8.3), estos cerdos presentaron un mayor consumo de materia seca (CMS), mejorando en consecuencia la conversión alimenticia (CA) y la eficiencia parcial de utilización del alimento (EPUA), comparado con el resto de los tratamientos.

198

Cuadro 8.3. Ganancia diaria de peso (gramos) en cerdos segher alimentados con fibra de palma de aceite africana en la etapa de finalización Días

T4-100%

T3-70%

T2-40%

T1-0%

30

384

200

128

184

45

427

516

465

547

60

469

652

657

667

75

481

722

897

998

90

550

760

1094

1115

105

743

867

1198

1120

120

798

975

1330

1197

120 100

PFP (Kg)

80 60 40

100% 70%

20

40% 0%

0 15

30

45

60

75

90

105

120

Días

Figura 8.4. Peso final promedio (PFP) en cerdos Segher alimentados con fibra de palma de aceite africana.

199

1600 1400

GDP (g)

1200 1000 800 600

100%

400

70% 40%

200

0%

0 30

45

60

75

90

105

120

Días

Figura 8.5. Ganancia diaria de peso (GDP) en cerdos Segher alimentados con fibra de palma de aceite africana.

Características Zoométricas y Rasgos de la Canal Los resultados obtenidos de las medidas que se tomaron in vivo se muestran en el Cuadro 8.4. Los datos reflejan un animal ancho, por lo que a los perímetros torácico y abdominal se refiere, cañas de diámetro similar y una longitud relativamente corta. Las características de la canal se resumen en el Cuadro 8.5. Cuadro 8.4. Características zoométricas del cerdo Segher con un peso vivo promedio de 113.7kg. Variables (cm)

N

ξ + DS

Perímetro torácico

12

117.4 + 15.2

Perímetro abdominal

12

125.5 + 17.4

Perímetro caña posterior

12

18.6 + 1.3

Perímetro caña anterior

12

17.6 + 1.1

Longitud animal, nuca

12

126.3 + 13.5

Longitud animal, espalda

12

104.9 + 15.1

200

Cuadro 8.5. Características de la canal del cerdo Segher con un peso vivo promedio de 113.7 kg. Variables (cm)

N

ξ + DS

Longitud canal fría*

12

82.2 + 6.3

Longitud del costillar**

12

46.9 + 4.1

Espesor de grasa dorsal en:

12

Primera costilla**

12

5.1 +1.2

Última costilla**

12

3.0 + 1.2

Última vértebra**

12

4.0 + 1.4

*Medias de la canal completa. **Medias de la mitad de la canal izquierda.

Composición Tisular de los Cortes Primarios La composición porcentual de tejidos (muscular, óseo, adiposo y “otros”) de las diferentes piezas se presenta en el Cuadro 8.6. Entre los cortes magros, la pierna tuvo el mayor porcentaje de músculo (51.9 + 2.3), seguida por la espaldilla, cuello, costillar y el lomo (46.4 + 5.9, 45.0 + 3.5, 42.5 + 4.2 y 39.4 + 3.9, respectivamente). Asimismo, el lomo presentó el mayor contenido de grasa (41.4 + 8.9% de grasa total), aunque en sentido general la composición de los cortes reflejó el elevado contenido graso de estos animales. El mayor porcentaje de “otros” correspondió a la espaldilla (6.5 + 0.2). Cuadro 8.6.- Composición tisular de los cortes primarios en el cerdo Segher. Variables, %

Jamón N*

Lomo

Costillar

Espaldilla

Cuello

Tocino

6

24

10

6

10

6

51.9 + 2.3*1

39.4 + 3.9

42.5 + 4.2

46.4 + 5.9

45.0 + 3.5

28.70 + 5.2

Hueso

11.9 + 1.6

16.7 + 3.9

31.5 + 8.8

16.1 + 3.7

15.8 + 3.8

-

Grasa total

33.9 + 2.6

41.4 + 8.9

21.9 + 7.9

28.8 + 3.7

33.9 + 2.9

68.4 + 4.9

Grasa subcutánea

23.9 + 0.6

28.7 + 7.4

-

19.7 + 1.3

11.0 + 3.0

-

Grasa interna

0.5 + 0.5

2.2 + 2.0

4.2 + 3.1

-

1.4 + 0.2

-

Grasa intermuscular

7.9 + 1.2

7.8 + 4.9

9.8 + 6.0

9.3 + 1.4

22.4+ 2.1

-

Otros

3.2 + 0.4

3.4 + 2.0

2.0 + 1.1

6.5 + 0.2

2.3 + 0.7

2.2 + 0.7

Músculo

*1

Media + desviación estándar. N* = Numero en la fila, indica el numero de pieza evaluada.

201

Composición de la Carne El músculo Semitendinosus tuvo un bajo porcentaje de grasa intramuscular, igual a 0.7+0.3 y un contenido de humedad de 72.1 + 1.1%. Por su parte, el músculo Longissmus dorsi presentó un mayor contenido de grasa intramuscular (6.5 + 2.1) y un menor contenido de humedad (66.7 + 0.6). De manera general, hubo tendencias a una mayor deposición de grasa en la pierna que en el lomo; se encontraron diferencias (Cuadro8.7) en el contenido de grasa en la carne de la pierna de los tratamientos 1 y 4, estas diferencias en cuanto a depósito de grasa en pierna, afectaron el contenido de proteína, cuyo porcentaje fue significativamente menor en la carne de la pierna de los animales alimentados con el 0% de fibra de palma (71.9) comparado con los tratamientos en el que se sustituyo con fibra de palma de aceite africana (T2- 79.4, T3-82.6, T4-85.2, respectivamente). Cuadro 8.7. Contenido de proteína y grasa en muestras de pierna y chuleta de cerdos Segher alimentados con diferentes niveles de fibra de palma de aceite africana (% en base seca). T1 0 %

T2 40%

T3 70%

T4 100%

PIERNA Humedad

70.7 + 1.0

72.0 + 1.1

70.2 + 0.6

72.7 + 0.4

Materia seca

28.0 + 1.0

28.3 + 1.3

28.5 + 0.6

26.1 + 0.6

Extracto etéreo

18.6a + 1.2

13.4ab + 3.4

14.1ab + 0.4

10.5b + 1.2

Proteína cruda

71.9a + 4.9

79.4ab + 3.2

82.6b + 3.0

85.2b + 2.2

Humedad

71.8 + 3.4

70.0 + 2.0

72.1 + 1.4

72.1 + 1.1

Materia seca

29.1 + 2.8

30.3 + 2.3

27.4 + 1.3

28.3 + 1.0

Extracto etéreo

17.0 + 4.1

12.5 + 1.7

14.8 + 6.3

11.8 + 0.8

Proteína cruda

77.8 + 3.6

80.3 + 6.1

79.4 + 7.1

84.3 + 1.1

CHULETA

Distintas letras en el mismo renglón indican diferencia estadística (P<0.05).

Análisis de Correlación Se detectaron diferencias significativas entre la mayoría de las variables. El peso vivo estuvo significativamente relacionado (P< 0.001) con todas las medidas zoométricas, excepto con el perímetro de caña anterior, que a su vez sólo estuvo significativamente relacionada con el perímetro de la caña posterior (P< 0.05). De la misma forma, las longitudes de la canal y del 202

costillar se relacionaron positivamente con el espesor de grasa en los tres puntos de evaluación. Asimismo, todas las características de la canal mostraron

una

relación

significativa,

con

las

medidas

zoométricas,

nuevamente con la excepción del perímetro de la caña anterior. Análisis de regresión múltiple Se encontró una interrelación significativa (P< 0.05) entre el contenido de grasa total en el lomo y el espesor de grasa dorsal en la última costilla. Por otra parte, el contenido de grasa intermuscular en el lomo mostró también una interdependencia marcada (P< 0.1) entre el contenido de músculo en el lomo y ninguno de los rasgos de la canal. Conclusiones En la alimentación de cerdos, con la sustitución del 40% del alimento balanceado por fibra de palma de aceite africana, se obtuvo un buen comportamiento productivo, presentando mejores pesos finales y por lo consiguiente mejores ganancias diarias de peso, comparado con el resto de los tratamientos. En cuanto a la calidad de la canal, se observo que a mayor sustitución de fibra de palma es mayor la cantidad de proteína en pierna y chuleta, lo que explica que los residuos de aceite en la fibra de palma, el cerdo Segher lo metaboliza de forma eficiente, aunque contradictoriamente fueron los animales mas flacos pero los que aportaron mayor cantidad de nutrientes para consumo humano.

203

BIBLIOGRAFIA

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208

CAPITULO 9 FIBRA DE PALMA DE ACEITE COMO ALTERNATIVA EN LA ALIMENTACIÓN DE GANADO BOVINO Gómez-Vázquez, A.; Mendoza-Martínez G. D.; Estrada-Botello, M. A.; Jiménez-Ferrer, G.; Nahed-Toral, J.; Velázquez-Martínez, J. R.; Joaquín-Torres B.M.; Pinos-Rodríguez J. M. y García-López J. C.

Introducción La mayoría de los estudios de suplementos en pastoreo, se realiza con cantidades limitadas de granos y compuestos nitrogenados, para obtener el mayor aprovechamiento del recurso forrajero. Sin embargo, la producción animal depende más de la disponibilidad del forraje que del tipo de complemento (Cabrera et al., 2000), por lo que la complementación con subproductos agrícolas como la fibra de palma de aceite africana es una alternativa de manejo viable para mantener la producción animal durante las épocas críticas de falta de forraje, por inundación o sequía (Gómez et al., 2003). Por lo tanto, el uso de los minerales orgánicos, en conjunto con suplementos proteínicos, puede ser una alternativa para obtener mayor aprovechamiento de la fibra de palma de aceite africana (Gómez et al., 2003). El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de un mineral orgánico, adicionado a la fibra de palma de aceite africana, en la digestibilidad y la ganancia de peso de novillos pastoreando Estrella de África. Los Pastos Tropicales de México En las regiones tropicales de México se mantiene el 64% del hato ganadero en sólo 33 % de la superficie nacional. En esta superficie se genera el 35 % de carne y 25 % de leche, que el país produce. Estas cifras pueden incrementarse, siempre y cuando la explotación de los forrajes sea adecuada, 209

por lo que se considera que se puede incrementar la carga animal de 1.3 cabezas hasta 3.0 ha, con sistemas de explotación racionales, intensivos y sustentables. La explotación de bovinos en esta región se realiza, principalmente, en pastoreo de gramas nativas entre las cuales destacan los géneros Axonopus spp. y Paspalum spp., con bajo potencial de producción de forraje en comparación con las gramíneas introducidas. Entre las gramíneas introducidas naturalizadas en áreas de pastoreo, destacan los géneros Panicum, Cynodon, Digitaria, Pennisetum, Hyparrhenia, Cenchrus y, en los últimos cinco años, han tenido importancia algunas especies del género Brachiaria y Andropogon; todas procedentes del continente africano (Enríquez et al., 1999). La baja productividad de los pastos ha sido asociada a varios factores, entre los que destacan el consumo limitado de nutrientes digestibles, debido a la calidad de los forrajes que, generalmente, tienen poca digestibilidad y concentración de nitrógeno, así como a las épocas de sequía que limitan el crecimiento y las condiciones ambientales que causan estrés calórico en los animales (Stonaker, 1975). Otros problemas que limitan la ganadería son de tipo socio-económico, de comercialización, de asistencia técnica y factores relacionados a los programas gubernamentales (Castillo, 1997). El pasto Estrella de África (Cynodon plectostachyus) es la gramínea más difundida en el trópico, debido a sus características agronómicas que le permiten adaptarse a distintos tipos de suelos (Torres, 1993; Meléndez et al., 1980). La mayor producción del pasto Estrella de África se obtiene en la época de lluvias (junio a octubre), seguida de la época de seca (marzo a mayo), y la menor producción es durante la época de nortes en los Estados de Tabasco y Campeche (octubre a febrero) (Meléndez et al., 1980). Esta variación en la disponibilidad de forrajes se refleja en forma directa en la producción animal (Moreno et al., 1977; Cabrera, 1996). En la época de lluvias (junio-octubre) el crecimiento y producción de los pastos es mayor, el cual genera excedentes; sin embargo, el ganado no utiliza el pasto en forma óptima, ya que se desaprovecha un porcentaje 210

considerable

por

efecto

del

pisoteo.

En

la

época

de

nortes

(noviembre-febrero), el crecimiento y producción de los pastos es limitado y presenta escasez, por efecto de las bajas temperaturas, alta nubosidad y menor radiación (Meléndez et al., 1980). En suelos de baja a mediana fertilidad con pastos nativos, la carga animal posible es de 0.2 a 2.0 animales -1

ha , mientras que con gramíneas introducidas se pueden manejar cargas de -1

1 a 2 animales ha , pero al ser fertilizadas se pueden sostener 2 a 4 -1

-1

animales ha , y con altas dosis de fertilizante y riego de 4 a 8 animales ha . En este intervalo de condiciones se podría producir de 15 a 800 kg de peso vivo ha

-1

-1

año . El potencial de producción de carne en los trópicos, con

diferentes sistemas de producción, está en función de la producción forrajera y ésta, a su vez, depende de la fertilidad del suelo y del desarrollo tecnológico (García, 1980).

La Alimentación de Ganado Bovino La alimentación de ganado bovino en regiones tropicales se basa en la utilización de los pastos, cuya biomasa y calidad nutricional presenta variaciones estacionales, lo que se refleja en la productividad animal. Por ello se ha planteado diversas estrategias nutricionales como suplemento energético-proteínico, acceso a bancos de proteína y uso de forrajes de corte complementarios (Aranda et al., 2001; Pérez et al., 2001; Rojo et al., 2000; Ramos et al., 1998). En esta situación, la fibra de palma de aceite africana cobra

vital

importancia

como

recurso

potencial,

por

su

aceptable

digestibilidad de la proteína (75%, Ocampo et al., 1990). Paralelamente, existe creciente interés en el uso de los minerales orgánicos en la nutrición de rumiantes, ya que se ha demostrado que se puede mejorar la eficiencia de utilización de la fracción fibrosa de los alimentos (Ocampo et al., 1990). En este sentido, la investigación se ha enfocado a evaluar los minerales orgánicos en forrajes de clima templado, siendo escasa o nula la información generada en regiones tropicales, donde los forrajes tienen menor valor nutritivo. 211

Producción de Novillos Alimentados con Fibra de Palma de Aceite (Elaeis guineensis J.) con la Adición de Minerales Orgánicos Pastoreando Estrella de África Materiales y Métodos Se realizó un experimento con 40 novillos cruzados Bos taurus x Bos indicus, con peso vivo inicial promedio de 276  30 kg, durante 120 días (15 de septiembre al 15 de diciembre de 2006), distribuidos en cuatro tratamientos, con diez repeticiones, en un diseño completamente al azar. La investigación se realizó en el rancho los Zermeños, localizado en la ranchería los jinetes, perteneciente al municipio de Macuspana, Tabasco, con latitud norte 17º 59‟ 22” y longitud oeste 99º 24‟ 19”, altitud de 20 msnm, un clima Am (f)“ (i‟) gw” que corresponde a un clima cálido húmedo con lluvias en verano, 26.2

o

C,

1868.9 mm y 80% de temperatura, precipitación y humedad relativa media anual, respectivamente (García, 1981). Los novillos se alimentaron en forma individual con fibra de palma de aceite africana (FPAA) y Bioplex Quality Meat (minerales orgánicos MO), distribuidos en los siguientes tratamientos: 1) Testigo, solo pastoreo (TP); 2) TP + Fibra de palma de aceite africana (FPAA); 3) TP + FPAA + 15 g animal -1

d

-1

-1

MO (FPAA-15) y 4) TP + FPAA + 30 g animal d

-1

MO (FPAA-30). La

cantidad de mineral se ofreció en dos porciones iguales en forma individual -1

-1

(0700 - 1900 h). Se utilizó 1 kg animal d de alimento concentrado (Cuadro 1), como vehículo para asegurar que los novillos ingirieran el mineral (Bioplex Quality Meat). Al inicio del estudio en los novillos se aplico desparasitante -1

-1

(Ivomecq; 1 mL por 50 kg PV) y vitaminas ADE (1 mL 50 kg PV). La fibra de palma de aceite africana se molió en una picadora estacionaria. A las 0700 h los toretes se confinaron en corraletas individuales, para recibir la fibra de palma de aceite africana. Los animales del tratamiento testigo (sólo pastoreo) fue regresado nuevamente a la pradera, mientras que el resto de los animales permanecieron en corraletas individuales hasta las 0700 h. Después de esta hora se sacaron a pastorear a las praderas de pasto Estrella de África hasta las 1800 h. También se ofreció sales minerales (15.8 % Ca, 6.83 % P, 4.38 % K, 0.02 % Mg, 1.75 % S, 0.07 % Mn, 0 .03 % Cu, 212

0.15 % Zn, 0.01 % Fe, 11.45 % Na, 2.63 ppm Co, 4.38 ppm Se, 36.75 ppm) y agua a libre acceso. Cuadro 9.1. Composición del alimento utilizado en la engorda de novillos ф. Ingredientes

MS

PC

ED

EM

ENm

ENg

TND

kg

%

Mcal

Mcal

Mcal

Mcal

%

H. de carne

89.28

58.03

298.2

261.6

154.5

101.8

67.9

H. de sangre

14.88

12.80

43.2

35.4

21.9

13.1

9.7

Melaza

144

8.64

456.5

374.4

244.8

155.5

103.7

P. de cítricos

83.52

5.60

304.0

248.9

162.9

111.1

75.2

Sorgo

654.2

64.51

2421

1989

1348

915.9

549.6

Pollinaza

244.8

56.30

560.6

460.2

254.6

222.8

127.3

Prem. min.

28.16

1.27

0.00

12.1

0.0

0.0

3.4

ф

Valores reportados de la empresa “La Ganadera” de Villahermosa Tabasco.

Se dio 0.5 kg de alimento concentrado con 7.5 y 15 g de enzima, según el tratamiento más 40 g de sal mineral (repartido en 20 g por la mañana y 20 g por la tarde, mezclados en el alimento) e inmediatamente se ofreció la fibra de palma de aceite africana. Se utilizaron ocho potreros con pasto Estrella de África (Cynodon plectostachyus); con una superficie total de 4 ha, delimitadas con cerco eléctrico; los días de ocupación de la pradera variaron de 4 a 6, dependiendo -1

de la disponibilidad del forraje, con una carga animal de 6 novillos ha . La fibra de palma se ofreció a libre acceso. Se pesaron los rechazos diariamente para cuantificar el consumo diario de los novillos y se tomaron muestras del forraje ofrecido y rechazado de las praderas (antes y después de que la pradera fuera pastoreada, para evaluar la disponibilidad de la MS). En el día 105 del experimento los novillos recibieron 5 g d

-1

de óxido de

cromo (Cr2O3) por vía oral, en un periodo de 15 días, para evaluar la 213

digestibilidad y consumo de los ingredientes. Se recolectaron muestras de heces en bolsas de polipapel, en los últimos cinco días a las 0700 h; las o

muestras se secaron a 50 C en una estufa de aire forzado, hasta alcanzar peso constante y se molieron (molino Willey, criba 1 mm). Las muestras de las dietas experimentales se analizaron: materia seca a 100°C, cenizas (combustión a 600°C), nitrógeno por el método de microkjeldahl (AOAC, 1990), fibra detergente neutro (FDN), fibra detergente ácido (FDA), proteína cruda ligada a la fibra detergente ácido (PC-FDA) según Van Soest et al. (1991). El cromo se determinó por espectrofotometría de absorción atómica (Williams et al., 1962) y cenizas insolubles en ácido (CIA) según Keulen y Young (1977). El consumo diario de la fibra de palma de aceite africana (CDFPAA, kg) se calculó mediante la sustracción de la fibra de palma ofrecida y rechazada cada día, en todo el periodo experimental, mientras que el consumo de pasto se evaluó por la técnica de dos marcadores, óxido de cromo y cenizas insolubles en ácido (Geerken et al., 1987; Aranda et al., 2001), ajustado por el consumo del marcador indigestible de la fibra de palma de aceite africana y del suplemento, como se indica en la siguiente ecuación:

(CIA)H x PTH}-[{(CIA)S x CS}-{(CIA)FP x CF}] (CIA)P

Consumo MS forraje =

Donde: (CIA)H = Concentración de cenizas insolubles en ácido (CIA) en heces (g kg

-1

MS) PTH = Producción total de heces obtenida con el Cr 2O3, como marcador -1

externo (g d ). -1

(CIA)S = Concentración de CIA del suplemento (g kg MS). CS = Consumo diario de suplemento (g). (CIA)FP = Concentración de CIA en la fibra de palma de aceite africana (g kg MS). -1

CF = Consumo diario de la fibra de palma de aceite africana (g día ). -1

(CIA)P = Concentración de CIA en el pasto (g kg MS). 214

-1

La producción diaria de MS fecal se calculó de acuerdo con la fórmula descrita por Church (1988): -1

Dosis del marcador (g d )

-1

Producción fecal de MS (g d )=

Concentración del marcador -1 en heces (g g MS)

La digestibilidad de la MS consumida se evaluó usando la metodología propuesta por Geerken et al. (1987), en la cual primero se obtiene la digestibilidad total (pasto + suplemento) por diferencia entre el consumo total (pasto + suplemento) y la producción fecal de MS (Church, 1988). La digestibilidad del pasto se obtiene evaluando la digestibilidad del suplemento al 85 % con la fórmula siguiente:

suplemento) DMS del pasto =

(DMST) - (DMSS) (aporte de MS del Aporte de MS del pasto

Donde: DMS = Digestibilidad de la materia seca, % DMST = Digestibilidad de la materia seca total, % DMSS = Digestibilidad de la materia seca del suplemento, % La digestibilidad in situ del pasto Estrella de África, fibra de palma y concentrado, se determinó con bolsas de nilón y se incubaron por 12, 24, 48, 72, 84 y 96 h en toros canulados en rumen (Vanzant et al., 1998). Para la ganancia diaria de peso (GDP, g) los toros se pesaron cada 20 días durante cuatro días consecutivos, previo ayuno de 12 h y se registró la media de esta variable. El peso final promedio (PFP, kg) se obtuvo al final del periodo experimental, con el peso acumulado de los novillos en cada uno de los tratamientos. La conversión alimenticia (CA, kg) se calculó con la relación algebraica de consumo de MS digestible (CDMS) y GDP. Se probaron los 215

efectos lineal y cuadrático con los niveles de minerales (Draper y Smith, 1981). Los datos se analizaron con un diseño completamente al azar (Steel y Torrie, 1980) con el procedimiento GLM (SAS, 1985), utilizando el peso inicial como covariable. Resultados y Discusión El consumo de fibra de palma de aceite africana mostró un efecto lineal d

(P<0.001) al incrementar el nivel del mineral orgánico (Cuadro 2, de 3.36 kg -1

MS animal d , para el nivel de 30 g de Bioplex Quality Meat, comparado con a

el tratamiento que no se le adicionó mineral orgánico el cual fue de 3.06 kg -1

MS animal d ) pero el consumo de forraje no fue afectado. Si embargo, el consumo total de MS es alto para cada tratamiento (Cuadro 9.2), esto se atribuye al estado de equilibrio del oxido de cromo y el alimento (Mendoza et al., 1995), ya que solo se suministro en una sola toma, lo que pudo afectar la estimación de los parámetros, esto indica que la estimación de consumo en animales complementados, con o sin el ajuste de CIA, subestima alrededor de 1 kg al consumo real (Shipley y Clark, 1972). Si las condiciones de cualquier marcador no están en equilibrio, la estimación de materia fecal puede ser sub o sobre estimada dado que las tasas de entrada y salida del marcador no son reales, resultando en estimaciones incorrectas de consumo (Mendoza et al., 1995). Se podría considerar la posibilidad de avaluar el uso de cápsulas de liberación controlada para estimar el consumo de animales en pastoreo (Parker et al., 1989) y también se debe de considerar la evaluación de diversos marcadores indigestibles internos, como cromógenos, lignina, FIDN o FIDA, sílice, alkanos, etc. (Kotb y Luckey, 1972; Nelson et al., 1990; Sunvold y Cochran, 1991). El efecto negativo en la digestión de la FDN, no se presenta en combinaciones de la fibra de palma de aceite africana (Ocampo, 1990).

216

Cuadro 9.2. Consumo de nutrientes de novillos pastoreando Estrella de África, un complemento con fibra de palma de aceite africana y la adición de un mineral orgánico. Consumo de -1 -1 nutrientes kg MS Contrastes g mineral orgánico animal d -1 -1 animal d Testigo Fibra de palma de

0.00

a

0 3.06

15 b

3.18

30 c

3.36

EE

EL

EC

d

0.07

0.03 **

0.94NS

aceite africana Pasto

11.58

11.22

9.97

11.27

1.06

0.94 NS

0.37NS

Complemento

0.930

0.930

0.930

0.930

-----

-----

-----

Total

12.51

15.21

14.08

15.56

1.09

0.83 NS

0.35NS

74.26 b

72.29 b

72.46 b

2.21

0.66NS

0.63NS

64.28b

77.72c

84.88d

0.96

0.01**

0.01**

b

a

b

Digestibilidad in vivo, % a

DIGMS

67.13

FDN

56.04a

CMSDIG (kg)

8.58

a

11.18

10.26

11.38

1.05

0.96

NS

0.37NS

DIGMS = Digestibilidad de la materia seca; FDN = Fibra detergente neutro; CMSDIG = Consumo de materia seca digestible; EE = Error estándar; EL = Efecto lineal; EC = Efecto cuadrático. *p<0.05; **p<0.001; NS: No significativo. Medias con diferentes literales (a,b,c,d) dentro de las filas difieren (P <0.05).

La fibra de palma de aceite africana sin mineral orgánio no afectó la digestibilidad in vivo, en comparación con el testigo (Cuadro 9.2). Los factores límitantes en el consumo de la fibra de palma de aceite africana son la elevada concentración de FDN, su lenta tasa de digestión y prolongado tiempo de retención ruminal (González et al., 1991; Aroeira et al., 1993b; Figueira et al., 1993) que es mucho más alto (52 a 73 h) que lo reportado por Poppi et al. (1981) para pastos tropicales (32 a 45 h). Figueira et al. (1993) reportaron valores de tiempo medio de retención ruminal de 52-60 h, para la MS de caña de azúcar suplementada con urea, lo cual es similar en la fibra de palma de aceite africana. Si un complemento mineral en la fibra de palma de aceite africana, tiene un impacto limitado en la digestibilidad de la FDN (González, 1995), los minerales orgánicos presentan una opción para obtener más nutrientes de las paredes celulares de la fibra de palma de aceite africana.

217

Los minerales orgánicos (Bioplex Quality Meat) incrementaron el consumo de fibra de palma de aceite africana y mejoró la digestión de la FDN (Cuadro 9.2). La baja digestibilidad de FDN de la fibra de palma de aceite africana, ha sido asociada con una reducción lenta del tamaño de partículas y un tiempo prolongado de permanencia de las partículas en el retículo-rumen, por la elevada

concentración

de

paredes

celulares

lignificadas

con

baja

digestibilidad (Molina, 1990). Bioplex Quality Meat es un complejo de una combinación de proteinato de zinc, levaduras enriquecidas con cromo y selenio. Cuando el testigo recibió fibra de palma de aceite africana no modificó la digestibilidad de la MS ni de la FDN; sin embargo, la adición del mineral orgánico mejoró la digestibilidad de FDN y MS (Cuadro 9.2). La sustitución del pasto Estrella de África por fibra de palma de aceite africana, afectó la digestibilidad in vivo cuando fue incluida de 0 a 21%, esto es comparable con la caña de azúcar ya que muestra un similar comportamiento por su alto contenido de fibra (Aranda 2000). Por lo tanto, se confirma que no hay efecto asociativo negativo de los aceites solubles impregnados en la fibra de palma de aceite africana en la digestibilidad, tal como lo mencionan (Sutton, 1979; Leng, 1989). Los minerales orgánicos mejoran la digestibilidad de la FDN, complementada con la actividad celulolítica de los microorganismos del rumen y permitió que los novillos ingirieran más MS (Lewis et al., 1996; Oba y Allen, 1999). Los forrajes tropicales tienen una baja digestibilidad, comparado con los de clima templado y, por lo tanto, el impacto de estos aditivos puede ser importante en la utilización de forrajes de baja calidad. Cuando la dosis del mineral orgánico se incrementó, la digestibilidad de la FDN mejoró significativamente (Cuadro 9.2). Por lo tanto, la digestibilidad in vivo de la FDN, fue mayor para los novillos que recibieron la mayor dosis (30 g) del mineral orgánico (P<0.01), mostrando un efecto asociativo cuadrático (P<0.01); esto indica que el mineral orgánico puede ser utilizado en los sistemas de pastoreo donde el forraje es el componente dietético principal. 218

Con respecto al comportamiento productivo de los novillos, se observó un efecto lineal (P<0.02) del mineral orgánico en ganancia diaria de peso y en conversión alimenticia (Cuadro 9.3). La ganancia diaria de peso (GDP) con fibra de palma de aceite africana fue similar al grupo testigo y el nivel alto del mineral orgánico, lo cual indica que sin el mineral habría un efecto sustitutivo, tal como observaron Aranda et al. (2001), para el caso de caña de azúcar, pero la respuesta con el mineral orgánico mostró un efecto lineal (P<.001), el cual indica que la GDP mejora, como resultado de un mayor consumo de nutrientes digestibles totales. La ganancia diaria de peso obtenida en este experimento es superior a lo reportado por Aranda et al. (2001) pastoreando vaquillas con caña de azúcar tratada con urea sin enzimas, con una carga -1

animal de 6 vaquillas ha . Lo cual implica que la fibra de palma de aceite africana es un subproducto agrícola capaz de sustituir los pastos de corte en zonas tropicales. Se ha demostrado que la lignificación es uno de los factores que influyen en la tasa de digestión de las paredes celulares, pero existen otros factores intrínsecos que no han sido plenamente identificados (Van Soest, 1982; Mertens, 1993; Weimer, 1996), los cuales se asocian con la tasa individual de degradación de los carbohidratos estructurales o a las proporciones de arabinosa y glucosa, de rápida degradación, con xilosa y ácidos urónicos de lenta degradación (Dekker et al., 1972; Ben-Ghedalia y Rubinstein, 1984); por lo que esto sería una razón de estudios posteriores para la fibra de palma de aceite africana. Cuadro 9.3. Respuesta productiva de novillos pastoreando Estrella de África y un complemento con fibra de palma de aceite africana y la adición de un mineral orgánico.

Variables evaluadas

1

g mineral orgánico animal

-1

d Testigo -1

a

GDP (g d )

492

CA

28.22

0 554

15 a

28.43

637

30 b

23.01

792

c

21.06

219

-

Contrastes EE

EL

EC

0.04

0.001

3.03

0.02

*

**

0.50

NS

0.53

NS

PFP (kg)

298.41

286.18 298.48 359.01 22.09

0.02

*

0.38

NS

-1

GDP (g d ) = Ganancia diaria de peso gramos por día; CA = Conversión alimenticia; PFP = Peso final promedio en Kg; EE = Error estándar; EL = Efecto lineal; EC = Efecto cuadrático. *p<0.05; **p<0.001; NS: No significativo. Medias con diferentes literales (a,b,c,) dentro de las filas difieren (P <0.05).

Conclusiones Un complemento con fibra de palma de aceite africana y la adición de un mineral orgánico (Bioplex Quality Meat), mejoró la ganancia de peso de novillos pastoreando Estrella de África, debido a un mayor consumo de nutrientes digestibles de la fibra de palma. Considerando las principales limitantes nutricionales de la fibra de palma (digestibilidad y contenido de nitrógeno), la combinación del complemento y el uso de minerales orgánicos permite obtener mayores nutrientes de la fibra de palma e incorporarla como alimento complementario en condiciones tropicales.

220

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Esta obra se terminó de imprimir el 21 de Mayo de 2010, con un tiraje de 353 ejemplares. Impreso en los Talleres Gráficos Cánovas, S.A. de C.V., calle Juan Álvarez No. 505, Col. Centro, Villahermosa, Tabasco, México. El cuidado de la edición estuvo a cargo de los autores y el Fondo Editorial Universitario.

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