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AVANCES DE INVESTIGACIÓN PARA EL SECTOR

TECNOLÓGICO, AMBIENTAL Y ALIMENTARIO

INSTITUCIONES

ENRIQUE FERNÁNDEZ FASSNACHT

DIRECTOR GENERAL

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

JOSÉ MANUEL PIÑA GUTIÉRREZ

RECTOR

UNIVERSIDAD JUÁREZ AUTÓNOMA DE TABASCO

JESÚS ANTONIO MOGUEL INZUNZA

DIRECTOR GENERAL

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LOS RÍOS

EDITOR FACUNDO JOAQUÍN MÁRQUEZ ROCHA, CRPL-IPN

COMPILADORES Y COMITÉ EDITORIAL JORGE VÍCTOR HUGO MENDIOLA CAMPUZANO, DAMR-UJAT

DAVID JESÚS JIMÉNEZ RODRÍGUEZ, CRPL-IPN CELINA JOSELIN RUÍZ RODRÍGUEZ, CRPL-IPN

SÁNCHEZ RAMOS CARLOS ALFREDO, CRPL-IPN LILIANA ISABEL GONZÁLEZ PÉREZ, CRPL-IPN

DISEÑO MAURICIO RAMOS LÓPEZ

CENTRO REGIONAL DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA,

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL (CRPL-IPN)

DIVISIÓN ACADÉMICA MULTIDISCIPLINARIA DE LOS RIOS UNIVERSIDAD JUÁREZ AUTÓNOMA DE TABASCO

(DAMR-UJAT)

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LOS RÍOS (ITSR)

CONTENIDO

Capítulo 1. Evaluación del diagrama de Ishikawa por medio del algoritmo difuso DEMATEL

9

Capítulo 2. Efectos de sitio y su influencia en los espectros de diseño sísmico

22

Capítulo 3. Plan de manejo de los residuos peligrosos en el área de química de la DACB-UJAT

42

Capítulo 4. Análisis benchmarking energético en un hotel de categoría 4 estrellas ubicado en la región climática cálido-húmedo de México

57

Capítulo 5. La producción más limpia en la industria alimenticia (embutidos) en la Ciudad de México

79

Capítulo 6. Caracterización de granos de arroz rojo recolectados en campos comerciales de arroz (Oryza sativa L.).

96

Capítulo 7 Actividad antioxidante in vitro de hidrolizados proteicos de semilla de chan (Hyptis suaveolens L. Poit)

114

Capítulo 8. Actividad hipoglucemiante e hipolipídica de fructanos de agave Tequilana weber

154

Capítulo 9. Efecto de la mezcla de harinas de chapulín y maíz sobre las propiedades funcionales de botanas extrudidas

169

Capítulo 10. Determinación de la calidad microbiológica de queso de poro

182

Capítulo 11. Propuesta de elaboración y estandarización de queso tipo poro con leche pasteurizada

197

Capítulo 12. Resistencia a antibióticos de bacterias ácido lácticas del queso de poro tradicional

217

AVANCES DE INVESTIGACIÓN PARA EL SECTOR TECNOLÓGICO,

AMBIENTAL Y ALIMENTARIO. 1ª Edición.

ISBN: 978-607-97080-1-6

D.R. © Instituto Tecnológico Superior de los Ríos. Km. 3, Carretera Balancán-

Villahermosa, Balancán, Tabasco, C.P. 86930.

30 de agosto de 2017

Son propiedad y responsabilidad de los autores:

El contenido de cada capítulo es responsabilidad de los autores. La información

puede ser reproducida parcial o totalmente por cualquier medio, electrónico o

impreso y cada capítulo de éste libro debe ser citado correctamente.

Como citar:

Autor o autores, iniciando por el apellido paterno del primer autor (2017). Título del

capítulo, No. del capítulo. En.: Avances de investigación para el sector tecnológico,

ambiental y alimentario. Márquez Rocha F. J., (Editor). Instituto Tecnológico

Superior de los Ríos (Editorial). pp. xx-xx

PREFACIO

Al igual que en otras regiones del país, los estados de la frontera sur recientemente

están marcando un ritmo acelerado en la generación del conocimiento y su

aplicación a problemas reales del entorno. Dentro de estos avances, existen áreas

tecnológicas que son prioritarias para la región sureste y otras que tienen un

potencial real de desarrollo. Si bien es cierto que, el desarrollo de ciencia y

tecnología ha crecido en la región sureste de la república, aún no se cuenta con

mecanismos bien establecidos para la difusión de los avances científicos y

tecnológicos. Es por eso que, en un esfuerzo por fomentar estos mecanismos, se

estructura este libro, el cual puede presentarse como una iniciativa para difundir

actividades de investigación científica y tecnológica realizadas por Instituciones de

Educación Superior, no solo de la región sureste, sino de otras regiones del país e

internacional.

En la región sureste, especialmente en el Estado de Tabasco, se han creado dos

áreas principales que han aparecido de forma natural, ingeniería en sistemas y la

biotecnología aplicada a la agroindustria, que abordan temas de punta y con

aplicación inmediata en la industria. Los trabajos presentados en este libro además

de tener importancia en la región se han realizado bajo la conducción de la

generación del conocimiento mediante el método científico.

La situación económica actual a consecuencia de la baja en la producción de

hidrocarburos en la zona, es solo un reto que nos permite preparar a las nuevas

generaciones para diversificar el conocimiento y fortalecer el ya obtenido,

esperando nuevos cambios en una mejora de la demanda de recursos humanos

capacitados en alto nivel de temas como ingenierías, sistemas, control,

agroindustria, pesquerías, acuacultura, nuevas fuentes de energía, sustentabilidad

y cambio climático.

Por otro lado, la colaboración de diversas y diferentes disciplinas, tiene como

objetivo vincular e integrar diferentes ramas del conocimiento en búsqueda de un

fin común.

Este concepto multidisciplinario además, tiene como otro objetivo crear grupos de

trabajo en conjunto para resolver problemas tecnológicos y científicos con un

panorama más amplio y t con mayor viabilidad, desde la perspectiva tecnológica.

Históricamente, en el inicio de la investigación científica y desarrollo tecnológico,

cada especialidad se trabajaba de manera particular, sin tener una relación directa

entre las disciplinas, es decir, los grandes científicos trabajaban de forma aislada y

la comunicación era lenta. En el siglo pasado, da inicio a la conjunción de algunas

disciplinas como la microbiología y la medicina, como la física y la trayectoria de

proyectiles, como la química y la energía nuclear. Actualmente la interacción de una

y varias especialidades en un sólo tema es normal y a veces necesario, como es el

caso de la energía, ciencias económicas, ambiente, tecnología, sustentabilidad, las

cuales ya no se pueden ver de forma aislada.

El crecimiento significativo de la globalización encamina los esfuerzos

multidisciplinarios a resolver problemas cotidianos, una sola disciplina daría

parcialmente una solución, la solución completa está dada en términos de las

diferentes disciplinas que coadyuven a resolver cierto problema.

Este trabajo surge como una necesidad para que las nuevas generaciones del

conocimiento puedan de manera natural converger en más de una disciplina y más

importante interaccionar, de tal manera que, los problemas modernos se vean de

una forma global y poder así tener una mejor respuesta a los problemas modernos.

FJMR

AVANCES DE INVESTIGACIÓN PARA EL SECTOR TECNOLÓGICO, AMBIENTAL Y ALIMENTARIO. ISBN: 978-607-97080-1-6

9

Evaluación del diagrama de Ishikawa por medio del algoritmo difuso DEMATEL

Daniel Armando Aguirre Ibarra1*, Alejandra Vela Aceves1, Rosa Idalia Sánchez

Hernández2, Rosa Karen Delgado Herrera3

1Instituto Tecnológico Superior de Irapuato, Carretera Irapuato-Silao km. 12.5, Irapuato,

Guanajuato, C.P. 36821, 2CINVESTAV, Unidad Irapuato, 3Instituto Tecnológico Superior de Guanajuato. Correo: [email protected]

RESUMEN

El diagrama de Ishikawa es una herramienta utilizada por los grupos de mejora continua, pero cuenta con la particular desventaja de crear aproximaciones divergentes a la solución del problema, por lo tanto, la primera causa a explorar se decide por una decisión basada en especulaciones. La presente investigación tiene como objetivo realizar una evaluación de las causas por medio de la metodología difusa Decision Making Trial and Evaluation Laboratory (DEMATEL) la cual es útil para la evaluación de ambigüedades inherentes a estudios de correlación donde se cuenta con la partición de varios evaluadores. Se crea un programa en Matlab que da solución al algoritmo DEMATEL y se hace una prueba con resultados previamente conocidos para evaluar el funcionamiento del programa. Además, se analiza un caso presentado en una fábrica de transformadores ubicada en la ciudad de Guanajuato y con la aplicación del método DEMATEL se crea una jerarquización de las causas identificadas en el diagrama de Ishikawa. Lo más relevante de la presente investigación es la identificación del método DEMATEL como complemento de evaluación y toma de decisiones al utilizar el diagrama de Ishikawa. PALABRAS CLAVE: Ingeniería industrial, matlab, toma de decisiones INTRODUCCIÓN

El sistema de gestión de calidad de la ISO 9001:2015 está basado en 7 principios

(International Organization for Standardization, 2015). El principio 5 indica: “La

mejora continua del desempeño global de una organización debería ser un objetivo

permanente de ésta”. La aplicación de tal principio requiere del conocimiento de

métodos y herramientas para solucionar problemas y lograr la mejora continua. Una

de estas herramientas es el diagrama de Ishikawa. El diagrama de Ishikawa también

conocido como diagrama de causa-efecto, es una herramienta sencilla pero útil al

momento de trabajar bajo un enfoque de mejora continua. Es importante tener en

cuenta que el 95% de los problemas en una organización pueden ser resueltos

mailto:[email protected]


10

utilizando herramientas sencillas para su análisis y solución (Stefanovic et al., 2014).

La implementación del diagrama de Ishikawa es un proceso sistemático (ver Figura

1) que consta de 7 etapas (Ilie et al., 2010), además, existen principios que deben

regular la elaboración del diagrama: selección, clasificación y conexiones lógicas.

Figura 1: Sistematización de Ishikawa

El diagrama de Ishikawa es una herramienta ampliamente utilizada en diversos

ramos; se ha trabajado en seguridad de aeropuertos combinando la herramienta

con el uso de matrices de responsabilidades (Parayitam et al., 2009) logrando

resultados óptimos por medio de la visualización de interdependencias. Dentro de

las diversas aplicaciones está el sector médico (Cohen, 2002), en el análisis de

causas de infecciones (Frankel et al., 2005); en el campo de la seguridad como un

análisis para los factores involucrados en la prevención de accidentes (Chang et al.,

2006), dentro de las ciencias de la computación se utiliza la herramienta

ampliamente durante el desarrollo de software (Bjornson et al., 2009) y en el sector

de negocios se utiliza la herramienta para el análisis de las estrategias de mercadeo

(Mazur, 1998). En el sector de la logística, el diagrama de Ishikawa ha sido utilizado

en el análisis de un marco referencial de los riesgos en la cadena de suministros

1-Identificación del problema

2-Formalización del problema

3-Identificación de causas principales y

secundarias

4-Establecimiento de criterios prioritarios

5-Alimentación de datos en el

diagrama 6-Análisis del

diagrama

¿El diagrama es

aceptado?

7-Aceptación del diagrama

Si No


11

(Desai et al., 2015). Otra aplicación que se la ha dado a tal herramienta es el análisis

de la mejora de calidad en los programas de ciencia y tecnología (Li et al., 2011)

Como se ha expuesto brevemente, el diagrama de Ishikawa es una herramienta

ampliamente utilizada, sin embargo, existen dos problemas cruciales que tienen que

ser considerados en este proceso:

La subjetividad en la evaluación del experto.

El componente difuso en la lingüística.

Debido a lo anterior, una desventaja del diagrama es que puede otorgar

aproximaciones divergentes (Fishbone Diagrams, 2016) lo que conlleva a un gasto

de energía improductivo a causa de la especulación. Por tal razón, el presente

trabajo de investigación tiene como objetivo evaluar el diagrama de Ishikawa con

una herramienta objetiva.

Un problema identificado es la dificultad de trabajar con datos subjetivos, que

parecen inmedibles. Todo puede ser medido, no importa que tan difuso parezca

(Hubbard, 2014), se considerará una medición si la información obtenida nos brinda

más información de la que se conocía.

Partiendo del estado del arte en cuanto a decisiones multicriterio se encuentra el

grupo de los análisis difusos (Figueroa et al., 2005) los cuales fueron introducidos

por Zadeh en 1965 (Zadeh, 1965; Weymark, 1981; Wilie, 2000).

Las mediciones difusas pueden clasificarse en dos tipos de acuerdo a su uso:

pueden representar conceptos imprecisos, aunque bien definidos o conceptos con

percepciones vagas debido a las variables lingüísticas (Figueroa, 2005)

El método DEMATEL (Decision-Making Trial and Evaluation Laboratory) fue

desarrollado con el propósito del estudio de la problemática de grupos complejos y


12

entrelazados y tiene las características de un enfoque basado en procesos (Chiesa

et al., 1996).

El método ha sido ampliamente aceptado como una de las mejores herramientas

para resolver la relación causa-efecto entre los criterios de evaluación (Chiu et al.,

2006; Yang et al., 2011) o para derivar la interrelación entre factores (Tzeng et al.,

2007).

Existen variaciones del método DEMATEL que lo hacen una herramienta más

completa y con mayor impacto. El método puede utilizarse como una herramienta

de evaluación difusa (Akyuz et al., 2015) o en combinación con la teoría D-number

(Whu, 2008).

El propósito de las herramientas de toma de decisiones, es ser una ayuda para las

personas de acuerdo a su propio entendimiento (Saaty, 2005), por lo que el

algoritmo DEMATEL es un auxilio para contar con un marco referencial que reduce

los conceptos intangibles por medio de la asignación de una ponderación. El

proceso del método DEMATEL consiste en una serie de 6 etapas (ver Cuadro 1).

Cuadro 1. Etapas del método DEMATEL

Etapas Ecuación correspondiente

1- Reunir la opinión de expertos y calcular la media de la matriz Z.

Ver ecuación (1)

2- Se calcula la relación normalizada inicial Ver ecuación (2)

3- Deducir la matriz total de relación T Ver ecuación (4)

4- Calcular las sumas de filas y columnas de la matriz T Ver ecuaciones (5) y (6)

5- Establecer un valor umbral (α) Ver ecuación (7)

6- Construir un diagrama de relación de causa-efecto

𝑍𝑖𝑗 =1

𝑚∑ 𝑋𝑘𝑖𝑗𝑚

𝑖=1 (1)

𝐷 = 𝜆 ∗ 𝑍 (2)


13

𝜆 = 𝑚í𝑛 [1

max 1≤𝑖≤𝑛 ∑ |𝑧𝑖𝑗|𝑛𝑗=1

,1

max 1≤𝑗≤𝑛 ∑ |𝑧𝑖𝑗|𝑛𝑖=1

] (3)

𝑇 = 𝐷(𝐼 − 𝐷)−1 (4)

𝑟 = (∑ 𝑡𝑖𝑗𝑛𝑗=1 )

𝑛𝑥1 (5)

𝑐 = (∑ 𝑡𝑖𝑗𝑛𝑗=1 )

′

𝑛𝑥1 (6)

𝛼 =∑ ∑ [𝑡𝑖𝑗]𝑛

𝑗=1𝑛𝑖=1

𝑁 (7)

Con el valor de umbral se obtiene el diagrama de impacto mediante el mapeo del

conjunto de datos (r+c, r-c) donde el eje horizontal es r+c y el eje vertical r-c. Este

valor también puede ser referido al promedio de los valores contenidos en la matriz

T (Whu, 2008) que permiten la visualización completa de la interrelación y se puede

identificar cuáles factores son los más importantes debido a su influencia en el resto

de los factores (Shieh et al., 2013).

MATERIALES Y MÉTODOS

La evaluación del diagrama de Ishikawa por medio del método DEMATEL se llevó

a cabo en un proyecto de mejora continua en una empresa de transformadores

ubicada en la ciudad de Guanajuato.

Un grupo de 3 expertos elaboró el diagrama de Ishikawa clasificando 4 categorías

(clasificadas como Ci) y dentro de cada categoría 3 factores (Si), por lo que el

método DEMATEL se utilizó para evaluar la correlación entre los factores (ver

Cuadro 2) identificados en el diagrama de Ishikawa.


14

La problemática identificada fue el faltante de material en proceso, lo que podría

traer consigo diferentes consecuencias como:

Los costos de agotamiento de existencias, que se ocasionan cuando la

empresa no puede satisfacer por completo el pedido de un cliente.

Incumplimiento del programa de producción.

Cuadro 2. Categorías establecidas.

Categoría

C1 Mano de obra

C2 Material

C3 Método

C4 Base de datos

Los factores identificados (ver Cuadro 3) se evaluaron de forma individual por cada

experto, por lo cual, cada experto llenó los valores de correlación en una matriz de

tamaño 12x12. Los valores de referencia para el llenado de las matrices son pre-

establecidos por el método DEMATEL (ver Cuadro 4) e indican el impacto de

influencia que tiene el factor i (renglones) en el factor j (columna).

Cuadro 3. Factores identificados.

S1 Falta de compromiso

S4 Material incorrecto

S7 Instructivos inadecuados

S10 Falta de verificación

S2 Reporte de material faltante fuera de tiempo

S5 Material dañado

S8 Demora en la solicitud

S11 Error en el manejo de SAP

S3 Falta de comunicación

S6 Falta de información en el material

S9 Falta de inspección S12 Fallas en la red

Para facilitar el cálculo se programó el algoritmo DEMATEL en el software Matlab

versión 2013 (ver Cuadro 5), debido a que es un software técnico diseñado para la

ingeniería y las ciencias que ofrece un lenguaje de programación con la posibilidad

de realizar y manipular gráficas (Butt, 2007). Además, a diferencia de programas


15

como C++ o FORTRAN; MATLAB está integrado con una biblioteca formada por

subrutinas relacionadas con el cómputo numérico y librerías específicas (toolboxes)

que son funciones especializadas (Bhat et al., 2007).

Cuadro 4. Valores de influencia.

Puntuación

0 Sin influencia

1 Baja influencia

2 Influencia media

3 Alta influencia

4 Muy alta influencia

Cuadro 5. Fragmento del algoritmo en Matlab.

Algoritmo Pseudoalgoritmo

>>for i=1:k

A(:,:,i)=zeros(m,n);

for f=1:n

for c=1:m

if f =c

A(f,c,i)=menu(´Puntuación´)

end

end

end

end

Se construye un ciclo for,

donde se forman las

matrices y al mismo tiempo

el usuario hace el llenado de

la matriz utilizando el cuadro

menú declarado dentro del

ciclo.

El algoritmo programado en Matlab se aplicó a la tesis presentada por Detcharat

Sumrit y Pongpun Anuntavoranich en 2013, para validar el correcto funcionamiento

del programa. Como producto final se obtuvo una representación visual del mapa

de relaciones de influencia, que de acuerdo a (Büyüközan et al., 2010) es una

herramienta para que los administradores organicen sus propias acciones.


16

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La evaluación del diagrama de Ishikawa en el programa elaborado en Matlab se

muestra en el Cuadro 6 donde se identifica si el factor es causa o efecto.

Cuadro 6. Fragmento del algoritmo en Matlab.

S1 Receptor S4 Causa S7 Receptor S10 Receptor

S2 Causa S5 Causa S8 Causa S11 Causa

S3 Receptor S6 Receptor S9 Receptor S12 Receptor

La clasificación anterior se determinó de acuerdo a los valores ri_cj y rri_cj. Por

ejemplo, el factor S1 obtuvo valores 5.7246 y -1.09 respectivamente. El criterio se

aplica en aquellos valores positivos de ri-cj, ya que tienen una influencia sobre otros,

con una prioridad más alta y se llama causa (Zhou et al., 2016) Los valores

negativos de ri-cj reciben más influencia de otros y se llama receptores. Por otro

lado, el valor de ri+cj indica el grado de relación entre cada causa con otras, y las

causas que tienen un valor mayor de ri+cj tienen mayor relación con otras causas y

viceversa. El valor α=0.2136.

Con los resultados obtenidos se elabora una estrategia de acción para lograr la

mejora, se encontró que existe una relación entre las causas y que al momento de

resolver una causa no solo se abona a solucionar el problema, sino que se eliminan

las otras causas debido a la correlación existente. A partir de la información

presentada en el Cuadro 6, se considera la priorización de los factores, de mayor a

menor importancia son: S10>S11>S1>S9>S2>S4>S7>S6>S8>S5>S12>S3.

Se determinó que el factor de mayor importancia es: Falta de consulta o verificación

(S10), ya que el valor r+c fue igual a 6.0210. El factor de menor importancia es: Falta

de comunicación (S3), ya que obtuvo un valor r+c igual a 3.6923


17

El grupo etiquetado como “causa” representa la afectación directamente a otros, en

este análisis los factores causa son:

S2 = 1.2585

S5 = 1.2422

S9 = 1.1684

S4 = 1.0350

S11 = 0.3977

El grupo etiquetado como “receptor” representa el grupo de efectos y en gran

medida están influenciado por los otros factores, son:

S3 = -1.7469

S1 = -1.0900

S10 = -0.9792

S9 = -0.6819

S7 = -0.3606

S6 = -0.2328

S12 = -0.0102

Los grupos anteriores se determinaron a partir de los valores r-c con signo positivo

y negativo respectivamente.

Tomando en cuenta los resultados arrojados por el programa, se considera que la

falta de consulta o verificación es el factor de mayor importancia. Es decir, que el

reporte de material faltante fuera de tiempo es causa de que no se tiene una correcta

consulta en el sistema SAP y no se tiene una verificación del material a solicitar.


18

CONCLUSIONES

La relación del método DEMATEL y el diagrama de Ishikawa se reflejan como un

objetivo cumplido, porque nos permite visualizar la combinación de ambas

herramientas con el fin de facilitar el análisis de las relaciones eliminando la

subjetividad al momento de la toma de decisiones. Se espera que disminuya la

energía invertida debido a que se disminuye la especulación y se logra una

estrategia de acción, lo que se puede considerar un grado de innovación tecnológica

(Christensen, 1995). Aún se debe trabajar en la validación de la combinación de las

herramientas ya mencionadas, realizando diversas pruebas en el sector industrial

ya que con los resultados obtenidos en el presente trabajo de investigación se

puede afirmar que el método DEMATEL es una herramienta aceptable para ser

usada en la evaluación de un diagrama de Ishikawa. El método DEMATEL ofrece

un acercamiento confiable a la toma de decisiones.

El algoritmo programado en Matlab quedó validado y es útil para evaluar el método

DEMATEL sin necesidad de realizar nuevamente la programación, solo se requiere

la siguiente información: número de participantes, número de factores y las matrices

de evaluación de los participantes.

Se utilizó Matlab debido a que en su lenguaje ya se encuentran los operadores

matriciales, por lo que se facilitó la programación. La programación en Matlab facilitó

los cálculos del algoritmo, pero tiene la desventaja del lenguaje en sí, por lo que se

recomienda trabajar en un algoritmo en lenguaje de Visual Basic que pueda ser

utilizado en una hoja de cálculo, lo cual haría más accesible el uso de la herramienta.

En futuras investigaciones se recomienda trabajar el método involucrando más

variables de decisión y la combinación de problemas.


19

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22

Efectos de sitio y su influencia en los espectros de diseño sísmico

Eduardo Reinoso Angulo.¹, Adán Raúl De la cruz Vera2*

¹Universidad Nacional Autónoma de México-Circuito escolar, Ciudad Universitaria. Delegación

Coyoacán. México. 04510, CDMX, 2Instituto Tecnológico Superior de los Ríos, Carretera Balancán

– Villahermosa, km 3, Balancan, Tabasco. Correo: [email protected]

RESUMEN

Se presentan los resultados de la estimación de efectos de sitio, los cuales fueron utilizados para determinar los espectros de diseño sísmico presentados en este trabajo. Los efectos de sitio fueron obtenidos a partir del estudio de vibración ambiental, elaboración de modelos unidimensionales a partir del estudio de mecánica de suelos e interpolaciones de datos de estaciones acelerométricas cercanas al sitio de estudio. Posteriormente dichos resultados se analizaron e interpretaron de manera exhaustiva, con el fin de determinar cuáles o cual de los estudios ya mencionados describía de manera más detallada la frecuencia dominante en nuestro sitio de estudio. Posteriormente se relacionaron de manera técnica las frecuencias dominantes del efecto de sitio con nuestro Espectro de Peligro Uniforme (EPU) y por consecuencia obtuvimos un Espectro de Respuesta (ER), el cual se parametriza considerando la incertidumbre de la estructura, generando así un Espectro de Diseño Sísmico (EDS) en el sitio. PALABRAS CLAVE: Vibración, Espectro, Incertidumbre. INTRODUCCIÓN.

En el ámbito del diseño estructural es muy común que se utilicen espectros de

diseño sísmico con la intención de asignar la seguridad adecuada a su edificación.

Los parámetros que rigen a dichos espectros de diseño sísmico por lo general son

a0, C, Ta, Tb, Tc, r, etc (Sociedad Mexicana de Ingeniería Sísmica ,2000), los cuales

están estipulados en las normativas de construcción de cada país.

En la Ciudad de México se pueden obtener estos parámetros a través de las Normas

Técnicas Complementarias, Reglamento de Construcciones del Distrito Federal

(RCDF-004), los cuales son diferentes para cada tipo de zona (I , II , IIIa , IIIb , IIIc ,

IIId) respectivamente, existen varias similitudes de los parámetros en función de su


23

zona.

Los espectros de diseño sísmico basados en el RCDF-004 tienden por lo general a

ser muy robustos, ya que son el resultado de la envolvente de grandes zonas.

Dicho lo anterior, las aceleraciones de un suelo blando en particular se pueden

contemplar con mayor seguridad si se toman en cuenta los efectos de sitio, ya que

estos nos indican si las frecuencias se amplifican o se atenúan al llegar a la

superficie.

El objetivo de este trabajo es determinar la influencia de los efectos de sitio en los

espectros de diseño sísmico, ya que de estos depende el comportamiento espectral

de un sitio en particular.

MATERIALES Y MÉTODOS.

Inicialmente se presenta un EPU que depende esencialmente de la aceleraciones

de un sitio firme (roca) (Reyes, C. ,1999), para la Ciudad de México ese sitio firme

hace referencia a Ciudad Universitaria (CU), posteriormente se realizaron los

estudios especializados de vibración ambiental, modelo geotécnico y función Z, con

la intensión de determinar los efectos de sitio. Dichos estudios dieron resultados

muy parecidos en función de su frecuencia (4.5 Hz) a excepción de la función Z, ya

que sus resultados no fueron coherentes con la zona en estudio al ser un área que

cuenta con una limitada interpolación acelerométrica. Posteriormente se determinó

la función de transferencia que mejor describía al área de interés, se procedió a

realizar una convolución con el EPU, dicho procedimiento nos arrojó un ER en sitio,

con la intención de transformarlo en un Espectro de Respuesta con Incertidumbre

(ERI) para que por último se parametrizara y de esa forma se obtuviera el espectro

de diseño sísmico (Mena, Ulises, Pérez-Rocha, L.E. y Avilés, J. ,2006).


24

Zona de estudio.

El sitio de estudio se ubica en la Delegación Benito Juárez, México, Ciudad de

México “CDMX”, con coordenadas 19.368575, -99.172896. (Figura 1).

Figura 1. Ubicación del sitio en estudio.

Ubicación de los puntos de estudio.

La distribución de los puntos a estudiar se realizó de manera estratégica dentro de

la zona de estudio, dichos puntos suman en su totalidad 4, los cuales generan una

muy buena descripción de las propiedades dinámica del suelo, al realizar el

procesado de la vibración ambiental (Figura 2).

Sitio de

estudio.


25

Figura 2. Ubicación de los puntos en estudio dentro de la zona referenciada.

Registros de vibración ambiental.

El levantamiento de los registros de vibración ambiental, se realizó el día 21 de julio

del 2016 por personal altamente calificado pertenecientes al grupo ERN (Evaluación

de Riesgos Naturales), el cual utilizó acelerómetros y sismómetros digitales SARA

modelo SL-06 y BASALTO de la marca Kinemetrics.

La ubicación del equipo se realizó respetando las posiciones mencionadas

anteriormente para cada punto de estudio, el cual se referencio al Norte-Sur en base

a su componente longitudinal (Figura 3).


26

Figura 3. Puntos del estudio de vibración ambiental.

La duración de los registros de vibración ambiental se realizó durante un tiempo

definido de 2 horas para cada punto respectivamente, con la finalidad de obtener

las frecuencias predominantes para este sitio en particular, además de registrar los

tiempos de registros también se registraron sus coordenadas (Latitud N, Longitud

W). En la tabla 1 se muestran las características generales de cada punto.


27

Tabla 1. Tabla de los registro de vibración ambiental.

Puntos Códigos el

registro Componentes Tiempo de inicio Coordenadas

(registros) (Horas de inicio) Latitud N. Longitud W.

P1

PA001 V 10h07m0000s-

19°22'6.95"N 99°10'23.85"W PA002 N

12h08m0000s PA003 E

P2

PB001 E 12h20m0000s-

19°22'6.76"N 99°10'23.30"W PB002 N

2h20m0000s PB003 V

P3

PC001 V 2h40m0000s-

19°22'6.76"N 99°10'21.70"W PC002 N

4h40m0000s PC003 E

P4

PD001 V 5h00m0000s-

19°22'7.16"N 99°10'22.66"W PD002 N

7h00h0000s PD003 E

Los datos que nos dieron los equipos fueron los registros de las vibraciones

ambientales (Figura 4).

Con la información obtenida a partir de los registros, se inició el trabajo del filtrado

(Zúñiga, R. ,1994), utilizando un intervalo de 0.10 a 50 Hz (RIIS ,Red

Interuniversitaria de Instrumentación Sísmica, 2001) y los que no cumplieron con

dicho intervalo se despreciaron, esto se realizó con la intención de capturar las

señales de las microtrepidaciones (Bendat, J. S. y Piersol, A. G. ,1980), y

microsismos (origen antropogenicos y movimiento de placa tectónica) propias del

suelo (Kanai, K and Tanaka ,1954),. Posteriormente se aplicó la metodología de

cocientes espectral H/V, (Figura 5), para cada punto de estudio, el cual nos arrojó

funciones de transferencia (razón espectral).(Nakamura.1989).


28

Figura 4. Registro de los acelerómetros y sismómetros.

Registro del punto 1.





29

Figura 5. Funciones de transferencia “cocientes espectrales”.

Para cumplir con la metodología establecida, fue necesario determinar el promedio

de las funciones de transferencia (Figura 6), para obtener una sola grafica que

describiera en su totalidad la zona de estudio.

P-2 P-1

P-3 P-4


30

Figura 6. Promedio de las funciones de transferencia, obtenidas a partir del estudio de vibración ambiental.

En la Figura 6 se representa con claridad la frecuencia predominante en la zona de

interés, la cual corresponde a 5.5 Hz, el cual es un resultado razonable.

Estudio de mecánica de suelos.

Para determinar el modelo geotécnico fue necesario realizar un estudio de mecánica

de suelos, con la intención de obtener el perfil estratigráfico que nos represente las

propiedades del suelo. Dicho estudio consistió en 2 sondeos mixtos dentro del

perímetro en estudio (Figura 7), los cuales fueron distribuidos de manera ingenieril

con la intención de cubrir toda el área a estudiar.


31

Figura 7. Ubicación de los sondeos dentro del área de interés.

Trabajo de campo.

Como se mencionó anteriormente el estudio de mecánica de suelos se referencio a

la exploración del sub-suelo en base a 2 sondeos mixtos, SM-1 y SM-2, a 35.25 m

y 35.05 m de profundidad, obteniendo muestras representativas alteradas a cada

60 cm y midiendo simultáneamente el índice de resistencia a la penetración

estándar de más de 50 golpes para penetrar los 30 cm intermedios del

penetrómetro, con la obtención de muestras inalteradas por medio de Tubos Shelby

(Figura 8).

En todos los casos en que la resistencia a la penetración estándar fue mayor de 50

golpes, se avanzó con broca tricónica hasta completar 60 cm de perforación.


32

Figura 8. Tubo Shelby para recuperación de muestras inalteradas.

Estratigrafía.

En base a los trabajos de campo y laboratorio realizados se obtuvo la información

necesaria para describir al subsuelo a través de un perfil estratigráfico, el cual

cuenta con la información necesaria para realizar el modelo geotécnico (Seed, H.

B. and Idriss, I. M. ,1970).

Modelo geotécnico.

El modelo geotécnico se realizó en base a la información obtenida a través del perfil

estratigráfico, dicha información fue extraída en base a la experiencia y a

investigaciones referenciadas, con la intensión de describir de manera realista al

suelo a través de un modelo geotécnico (Humar, J.L,1990).

La información que se definió suficiente (Tabla 2) para construir el modelo

geotécnico fue procesada a través de una aplicación MODELO GEOTÉCNICO

HASKEL, la cual es acreditada por ERN (Evaluación de Riesgos Naturales), con la


33

cual se obtiene resultados muy representativos (Gutiérrez, C and S K Singh ,1992).

Tabla 2. Datos utilizados en el modelo geotécnico.

Estrato Profundidad VS(m/s) Densidad(ton/m3) Amort. Espesor.

1 5.7 173.19 1.3 0.05 5.7

2 10 208.15 1.5 0.05 4.3

3 45 613.57 1.7 0.05 35

Semi-espacio. 46 700 2.1 0.01 1

Los resultados obtenidos a través del modelo geotécnico (Figura 9) muestran

claramente la frecuencia predominante (5.5 Hz) en nuestra zona de estudio, este

resultado es lo suficientemente aceptable, ya que describe de manera confiable a

nuestro sitio de interés (Bendat, J. S. y Piersol, A. G. ,1976).

Figura 9. Función de transferencia, obtenida a partir del modelo geotécnico.


34

Movimiento fuerte.

La función de transferencia Z se determinó a través de la metodología de

interpolaciones acelerométricas, este procedimiento consiste caracterizar los sitios

donde no hay estaciones acelerométricas (Rosenblueth, E., Ordaz M., Sánchez-

Sesma, F.J. y Singh S.K. ,1989). Los resultados son funciones de transferencia

promedio entre el sitio en cuestión y un sitio de referencia, que en este caso es

Ciudad Universitaria (CU) (Ordaz, M. y Reinoso, E. ,1987). (Figura 10).

Figura 10. Función de transferencia, obtenida a partir de la función Z.

Para la obtención de la función de transferencia, se utilizó la aplicación “GuuVB.Net

(Z)”que fue elaborada por ERN, Evaluación de Riesgos Naturales (Figura 11), el

cual genera funciones de transferencia empíricas (FTE) (Udwadia, F. E. and

Trifunac, M. D. ,1973) obtenidas en las estaciones acelerométricas , siendo estas

normalizadas respecto a los periodos dominantes del terreno para posteriormente


35

ser interpoladas para obtener una FTE en un sitio arbitrario (Kausel E, Whitman R

V, Morray J P y Elsabe F ,1978) con la intensión de ser normalizada con respecto

al periodo dominante del sitio seleccionado (Ordaz, M., Arboleda, J. y Singh,

S.K.,1995).

Figura 11. Zonificación pertenecientes a la función Z.

En la figura 11 se encuentra la función de transferencia que indico la función Z, la

cual no corresponde a las frecuencias obtenidas a través del estudio de vibración

ambiental y del modelo geotécnico (Durán, R. ,1996), por tal motivo se utilizaron los

resultados de la función de transferencia obtenida a través del modelo geotécnico.

Zona de

estudio


36

RESULTADO Y DISCUSIÓN.

Espectro de diseño sísmico.

Para la construcción del Espectro de Respuesta con un Tr=250 años, se utilizó el

EPU (Espectro de Peligro Uniforme) (Ordaz, M., Miranda, E. y Avilés, J. ,2000) y la

función de transferencia obtenida a través del modelo geotécnico, dichos resultados

fueron multiplicados en el dominio de la frecuencia y posteriormente el resultado

obtenido se transformó a Espectro de Respuesta (Miranda, Eduardo ,1991) (Figura

12).

Figura 12. Espectro de respuesta.

La figura 12 muestra claramente un resultado preliminar espectral, al cual se le

contemplaron una serie de valores que representan la incertidumbre (Lermo, J. y

F.J.Chávez-García ,1994), para posteriormente ser parametrizado, con la intensión

de que el espectro de diseño cubra en su totalidad al espectro con incertidumbre y

al espectro de respuesta (Ordaz, M., Miranda, E., Reinoso, E., y Pérez-Rocha, L.E.

,2000) (Figura 13)


37

Figura 13. Espectros de diseño sísmico.

Los parámetros utilizados en el espectro de diseño sísmico (Tabla 1.3), fueron

realizados con la intensión de cubrir al espectro de diseño con incertidumbre

(Miranda, Eduardo ,1996), el cual presenta condiciones más favorables para el

diseñador y con la misma seguridad (Bard, P.Y., A.M. Duval, B. Lebrun, C. Lachet,

J. Riepl., and D. Hatzfeld ,1997).

Tabla 3. Parámetros del espectro de diseño sísmico.

Espectro propuesto, Tr=250 años.

a0 C Ta Tb Tc k r

0.1 0.4342 0.1 0.26 3 1.52 0.38


38

Figura 14 Espectro de diseño sísmico en sitio y espectros de diseño sísmico basados en el RCDF-

04.

CONCLUSIÓN.

En la figura 14 se muestra con claridad el espectro de diseño sísmico, el cual es

inferior al realizado en base al RCDF-04.

En el EDS propuesto (Línea roja) se puede observar que la meseta es menor en

comparación con el ED propuestos por el RCDF.

El espectro de las NTC-004 Apéndice A, no se muestra, ya que dicho espectro solo

puede ser generado cuando se tiene un periodo dominante del suelo mayor a 0.5

(T>0.5).

La construcción de los EDS en sitio muestra claramente el nivel de optimización que

existe, ya que se elimina la sobreestimación contemplada en el RCDF-04.


39

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42

Plan de manejo de los residuos peligrosos en el área de química de la DACB-UJAT.

Carlos Mario Morales Bautista1,*, Maricela de Jesús Alor Chávez1 y Dora María

Frías Márquez2.

1 Área de Química. División Académica de Ciencias Básicas. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. Carretera Cunduacán-Jalpa Kilometro 1 Colonia La Esmeralda CP. 86690 Cunduacán, Tabasco, 2Secretaría de Servicios Académicos. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. Av.

Universidad s/n, Zona de la Cultura, Colonia Magisterial, Villahermosa, Centro, Tabasco, México. C.P. 86040. [email protected]

RESUMEN La preservación del medio ambiente también incluye a las instituciones de educación superior ya que forman parte de las competencias a desarrollar en sus recursos humanos hacia el desarrollo sustentable. En materia de residuos, cada laboratorio debe de contar con un plan de manejo, el cual permite reducir los efectos negativos que estos ocasionan a los ecosistemas y con ello evitar la exposición del ser humano a fin de prevenir los efectos nocivos sobre la salud. La educación ambiental tiene como base crear conciencia en una comunidad, en el caso de los estudiantes de química, tomar responsabilidad de los residuos que se generan. Tomando como referencia las NOM-052-SEMARNAT 2005 y la NOM-054-SEMARNAT-1995, se realizó el diagnóstico de generación de residuos peligrosos en los laboratorios de docencia en la División Académica de Ciencias Básicas de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco (DACB-UJAT) y se identificaron cuatro tipos con mayor volumen de generación: sólidos, acuosos, orgánicos y orgánicos halogenados. Conforme a lo anterior se planteó un plan de manejo integral de los mismos y algunas medidas de prevención que permitan la administración de estos y su disposición final dando cumplimiento a la normativa vigente en la materia ambiental. PALABRAS CLAVE: Diagnóstico, normas ambientales, salud. INTRODUCCIÓN

Un residuo peligroso o RP son aquellos que posean alguna de las características

de corrosividad, reactividad, explosividad, toxicidad, inflamabilidad, o que

contengan agentes infecciosos que les confieran peligrosidad, así como envases,

recipientes, embalajes y suelos que hayan sido contaminados cuando se transfieran

a otro sitio (DOF, 2003; Neveu et al, 2007). La preocupación por la salud pública y

la estrecha relación que tiene con la exposición a los RP ha obligó a las autoridades



43

ambientales a crear nuevas estrategias de prevención de contaminación hacia los

ecosistemas (Díaz et al, 2000).

Los daños que se pueden ocasionar al medio ambiente y a la salud humana, y por

tanto a los trabajadores por la incorrecta gestión de los residuos peligrosos, son de

una enorme importancia (Ortiz et al, 1987; Ramírez et al, 2003). Para el manejo

adecuado de los residuos, es necesaria una infraestructura que facilite tomar las

acciones necesarias sobre el almacenamiento y disposición final de los mismos

(Berón & Decisión, 1983; Marañón et al, 2008). En este sentido, un plan de manejo

de los residuos abarca los procesos de generación, de manipulación, de

acondicionamiento, de almacenamiento, de transporte, de nuevo almacenamiento

y de destino o tratamiento final, todo ello sin causar impactos negativos ni al medio

ambiente ni a los seres vivos, y de ser posible, con un costo económico (de Dios et

al, 2011; Martínez, 2015).

Un plan de manejo es un instrumento cuyo objetivo es minimizar la generación y

maximizar la valorización de residuos sólidos urbanos, residuos de manejo especial

y residuos peligrosos específicos, bajo criterios de eficiencia ambiental, tecnológica,

económica y social, con fundamento en el Diagnóstico Básico para la Gestión

Integral de Residuos, diseñado bajo los principios de responsabilidad compartida y

manejo integral, que considera el conjunto de acciones, procedimientos y medios

viables e involucra a productores, importadores, exportadores, distribuidores,

comerciantes, consumidores, usuarios de subproductos y grandes generadores de

residuos, según corresponda, así como a los tres niveles de gobierno (Díaz-Barriga,

1996; Köfalusi et al, 2006; Campechano et al, 2013).

De los diversos residuos, los que requieren especial atención son los considerados

como peligrosos, generados, en los laboratorios químicos y empresas del mismo

giro, entre ellas se encuentran los centros de investigación y universidades públicas.

En el caso de las instrucciones privadas la separación, almacenamiento y


44

disposición final está fuertemente regulada, el reglamento en materia de residuos

de la Ley General de Equilibrio Ecológico y de Protección al Ambiente (LGEEPA)

estipula que: “no está permitido verter al alcantarillado municipal, aguas nacionales,

suelo y aire materiales o productos de uso doméstico, industrial, sanitario, tóxico,

peligroso o radiactivo, sin antes cumplir con los límites máximos permisibles que

marque las normas competentes, debido a esto, deben emplearse los mecanismos

preparados para la recolección” (SEMARNAT, 2015; García, 2014). El no cumplir

con lo marcado en la legislación, suele terminar en elevadas sanciones económicas

(Carrizales et al, 1999; Micheli et al, 2002). En caso contrario, la mayoría de los

laboratorios de docencia e investigación de las instituciones de educación superior

del estado de Tabasco no cuentan con un plan de manejo o gestión integral de sus

residuos lo que conlleva la exposición de la comunidad universitaria a residuos que

pueden afectar la salud (Laines et al, 2008; Mendoza et al, 2011).

En este ámbito, los laboratorios de docencia de química de la División Académica

de Ciencias Básicas de la UJAT (DACB-UJAT) hasta 2013 se atendía una matrícula

de 100 estudiantes de licenciaturas en química, sin embargo, este mismo año se

ofertó la licenciatura en químico fármaco biólogo incrementándose la matricula has

450 estudiantes (Castellanos, 2014). Se observó que los RP de las reacciones

realizadas en las prácticas diarias eran vertidos en el drenaje y en los recipientes

destinados como contenedores de residuos sólidos urbanos (RSU). También se

observó que los recipientes vacíos de reactivos no eran almacenados por

compatibilidad. El problema radica básicamente en que debido a que la unidad

Chontalpa (como son conocidas las tres divisiones División Académica de

Ingeniería y Arquitectura, División Académica de Informática y Sistemas y la DACB)

no cuenta con drenaje público y todo lo vertido en las tarjas de los laboratorios es

descargado a fosas sépticas o suelo de esta forma se está incumpliendo con la

normativa en materia de aguas residuales, también la unidad ha funcionado con

pozo profundo por más de 25 años lo que agrava más la situación de exposición a

los RP y los riesgos a la salud que esto representa.


45

Debido a lo anterior, se propuso establecer un plan de manejo que incluyera los

mecanismos de almacenamiento, manejo y disposición final de los Residuos

Peligrosos así como la correcta operación de los laboratorios de docencia y de

investigación de la DACB, en un primer plano fue necesario realizar un diagnóstico

para determinar qué tipo de residuos y estimar cuanto se generaban de cada uno

de ellos, todo lo anterior con base en la NOM 052 SEMARNAT 2005 y la NOM 054

SEMARNAT-1993 y posteriormente se te propuso algunas mejoras.

MATERIAL Y MÉTODOS

De acuerdo a la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente

define como materiales peligrosos a “los elementos, sustancias, compuestos,

residuos o mezclas de ellos que, independientemente de su estado físico

representen un riesgo para el ambiente, la salud o los recursos naturales, por sus

características corrosivas, reactivas, explosivas, tóxicas, inflamables o biológico

infecciosas como las sustancias químicas, líquidas o sólidas, resultantes de la

actividad de los laboratorios que sean motivo de desecho y que supongan un riesgo

para el entorno” (Jiménez, 2001).

Lo anterior manifiesta que los residuos son parte del ciclo de vida de los materiales,

y que ambos son peligrosos por que poseen las mismas características por lo tanto:

El manejo inadecuado de los materiales y residuos peligrosos conlleva a impactos

ambientales importantes al suelo, aire y agua, así como riesgos a la salud (Garfias

y Ayala & Barojas, 1995; Ugalde, 2002; Segura et al, 2003).

Debido a que la DACB no cuenta con conexión al alcantarillado municipal, las

descargas son destinadas a fosas sépticas con más de 20 años de operación. Se

encontró que la cuenta con tres laboratorios de docencia y cuatro de investigación,

los primeros están destinados a prácticas de todos los semestres de ambas

licenciaturas y los segundos al desarrollo de tesis de licenciatura y posgrados en el


46

área de sólidos, materiales, orgánica y ambiental. El tiempo de operación de los

laboratorios es de 8 hrs a 16 hrs, por lo que el gasto del recurso agua es alto.

Los residuos generados en las prácticas diarias de la DACB-UJAT son llevados

directamente a los contenedores de los sólidos urbanos o vertidos al drenaje. No se

cuenta con un diagnóstico de los residuos que se generan pero existe una bitácora

de los reactivos que se manejan en las prácticas (Ugalde, 2008). Díaz-Barriga

(1996) y Carrizales et al. (1999) mencionan que algunos de los residuos generados

en los laboratorios de química son considerados como peligrosos. Debido a la

necesidad de saber la cantidad y el cómo realizar el manejo de los RP se realizó el

diagnóstico de la generación de los residuos peligrosos durante un semestre del

periodo Agosto 2014-Enero 2015 y se propuso un plan de manejo de aquellas

sustancias químicas o materiales provenientes de los laboratorios.


El horario de atención dentro de los laboratorios es de 8 am a 6 pm y se realizan

promedio 12 prácticas por semana. Estas prácticas se revisaron y se pudieron

identificar los reactivos y productos de reacción, posteriormente estos se clasificaron

orientados en la NOM-052-SEMARNAT-2005 y el Anexo I de la NOM-054-

SEMARNAT-1993. Por su naturaleza, compatibilidad y reactividad química, los

residuos se pudieron agrupar en seis categorías, que fueron:

Grupo I: Halogenados.

Se entiende por tales, los residuos líquidos orgánicos que contienen más del 2% de

algún halogenuro. Se trata de productos muy tóxicos e irritantes y, en algún caso,

cancerígenos. Se incluyen en este grupo también las mezclas de disolventes

halogenados y no halogenados, siempre que el contenido en halógenos de la

mezcla sea superior al 2%.


47

Grupo II: No Halogenados.

Se clasifican aquí los residuos líquidos orgánicos inflamables que contengan menos

de un 2% en halógenos. Son productos inflamables y tóxicos y, entre ellos, se

pueden citar los alcoholes, aldehídos, amidas, cetonas, ésteres, glicoles,

hidrocarburos alifáticos, hidrocarburos aromáticos y nitrilos. Es importante, dentro

de este grupo, evitar mezclas de disolventes que sean inmiscibles ya que la

aparición de fases diferentes dificulta el tratamiento posterior.

Grupo III: Acuosos.

Este grupo corresponde a los residuos de soluciones acuosas de productos

orgánicos e inorgánicos. Se trata de un grupo muy amplio y por eso es necesario

establecer divisiones y subdivisiones, tal como se indica a continuación. Estas

subdivisiones son necesarias ya sea para evitar reacciones de incompatibilidad, o

por requerimiento de su tratamiento posterior: soluciones acuosas inorgánicas;

soluciones acuosas básicas (hidróxido sódico, hidróxido potásico); soluciones

acuosas de metales pesados (níquel, plata, cadmio, selenio, fijadores); soluciones

acuosas de cromo VI; otras soluciones acuosas inorgánicas (reveladores, sulfatos,

fosfatos, cloruros); soluciones acuosas orgánicas o de alta DQO; soluciones

acuosas de colorantes; soluciones de fijadores (formol y glutaldehído); mezclas

agua/disolvente (solventes de cromatografía, metanol/agua).

Grupo IV: Ácidos.

Corresponden a este grupo los residuos líquidos de ácidos inorgánicos y sus

soluciones acuosas concentradas (más del 10% en volumen). Debe tenerse en

cuenta que su mezcla, en función de la composición y la concentración, puede

producir alguna reacción química peligrosa con desprendimiento de gases tóxicos

e incremento de temperatura. Para evitar este riesgo, antes de hacer mezclas de

ácidos concentrados en un mismo envase, debe realizarse una prueba con

pequeñas cantidades y, si no se observa reacción alguna, llevar a cabo la mezcla.

En caso contrario, los ácidos se recogerán por separado.


48

Grupo V: Sólidos.

Se clasifican en este grupo los residuos en estado sólido de naturaleza orgánica e

inorgánica y el material desechable contaminado con productos químicos. No

pertenecen a este grupo los reactivos puros caducados en estado sólido (grupo VI).

Se establecieron los siguientes subgrupos de clasificación dentro del grupo de

sólidos:

a) Sólidos orgánicos. A este grupo pertenecen los productos químicos de

naturaleza orgánica o los contaminados con productos químicos orgánicos,

por ejemplo, carbón activado o gel de sílice impregnados con disolventes

orgánicos.

b) Sólidos inorgánicos. A este grupo pertenecen los productos químicos de

naturaleza inorgánica.

c) Material desechable contaminado. A este grupo pertenece el material

contaminado con productos químicos.

Grupo VI: Especiales.

A este grupo pertenecen los productos químicos, sólidos o líquidos, que, por su

elevada peligrosidad, no deben ser incluidos en ninguno de los otros grupos, así

como los reactivos puros obsoletos o caducados. Estos productos no deben

mezclarse entre sí ni con residuos de los otros grupos. Es éste apartado se deben

de incluir los residuos no identificados.

La cuantificación de los residuos peligrosos se basó en cada uno de los grupos

anteriores y se realizó durante veinte días y no a cinco que son como generalmente

se hacen los muestreos, esto se debió a que las prácticas no son el mismo número

ni las mismas cada semana (Lladó-Verdejo et al, 2004).

Para estimar la generación percápita se siguieron los siguientes pasos:


49

a) En cada laboratorio se colocaron seis bidones de 20 L (12 en total y que

anteriormente se empleaban como contenedores de agua destilada) uno

para cada tipo de residuo, los cuales se etiquetaron con la leyenda

correspondiente.

b) Se instruyó a los docentes responsables de cada una de las asignaturas y a

los técnicos académicos sobre la deposición de los residuos en los mismos

y se implementó una bitácora de generación para cada laboratorio.

c) Transcurridos los 20 días, los residuos fueron pesados en una balanza

industrial de la empresa denominada Servicios Anticontaminación de

Tabasco (SATAB) por la Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales

(SEMARNAT) la cual dio disposición final a los mismos

Diagnóstico de generación percápita

En el tabla 1 muestra la cuantificación de residuos peligrosos para los laboratorios

de docencia en la DACB-UJAT.

Tabla 1. Generación de RP en los laboratorios de docencia de la DACB-UJAT (20 días)

Grupo Cantidad (kg)

I 94.5

II 81

III 49.5

IV 27

V 22.5

VI 22.5

Total 297

Considerando que 297 son para 20 días y que el tiempo efectivo de clases

semestrales en ciclo largo a largo del año fue de 180 días y que en 2014 solo


50

atendieron a 450 estudiantes, se clasifico a la DACB como un pequeño generador

con 2673 kg/año (DOF, 2003).

Con la apertura de la licenciatura en Químico Farmacéutico Biólogo (QFB) en

septiembre del 2013 el número de estudiantes que usan los laboratorios de

docencia aumento por lo que un diagnostico preliminar en 2013 colocaba a la

División Académica como pequeño generador ya que solo se atendía una matrícula

de 100 estudiantes con una generación percápita de 1624 kg/año (Campechano et

a, 2014). En el tabla 2 se hacen las comparativas de los años muestreados, el

promedio de alumnos que utilizan los laboratorios y la generación percápita

encontrada.

Tabla 2. Residuos peligrosos generados según el año y el promedio del número de alumnos que utilizan los laboratorios de química.

Año Número de alumnos Generación percápita (kg/año)

2013 100 1624

2014 450 2673

2015 548

2016 711

Debido a que el plan de estudios de QFB es anual, y tanto esta carrera con la

licenciatura en química tienen egresos con un mínimo de tres años y medio, se

espera que la matrícula y la generación de RP sea de manera creciente hasta 2018

(figura 1).

Considerando este índice de crecimiento se realizó la proyección de la generación

de RP hasta 2018 (figura 2).


51

Figura 1. Tendencia de crecimiento de matrícula de alumnos en el área de química

Figura 2. Proyección de generación percápita según el número de alumnos del área de química.

Los datos presentados en la figura 2 establecen que si no se consideran medidas

de usos en los laboratorios la DACB puede llegar a ser un gran generador por lo

y = 193.03x - 388410R² = 0.9793

0

200

400

600

800

1000

1200

2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

Nú

mer

o d

e al

um

no

s en

lab

ora

tori

os

Año

y = 1455.9e0.0014x

R² = 0.9916

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

0 200 400 600 800 1000 1200

Gen

erac

ióp

n p

ercá

pit

a (k

g/añ

o)

Número de alumnos


52

que estaría obligado a dar gestión a sus residuos y no un plan de manejo como se

propone en este trabajo.

Cabe destacar que los residuos especiales ocupan el mayor porcentaje de

generación, esto se debió a que la mayoría de ellos eran reactivos caducos o

productos de reacción existentes los cuales no estaban etiquetados o identificados.

Lo que hace necesario la implementación de plan de compra de acuerdo al tipo y

número de prácticas, así como etiquetar los reactivos caducos y la habilitación de

un almacén temporal o sitio de transferencia de RP.

Por otro lado, los residuos orgánicos suman un total de 35%, los cuales son

empleados en extracciones continuas y no continuas. Del total el 19% representa a

los orgánicos halogenados considerados como cancerígenos, las normas

ambientales han ido restringiendo su uso, por lo que es necesario buscar

alternativas de reducción o sustitución de los mismos.

Los RP acuosos son productos que representan los residuos de reacciones de

neutralización con colorantes y restos de mezclas etanol-agua empleadas en

cromatografía, constituyen un mínimo de generación. Los residuos sólidos

representan recipientes y bolsas vacías que contenían reactivos químicos.

El plan de manejo de reactivos y residuos peligrosos generados en los laboratorios

de docencia se propuso de la siguiente manera:

1. Programa continuo de capacitación del personal académico en el manejo de

residuos peligrosos.

2. Rutas alternas para la disposición final de los residuos peligrosos.

3. Se colocaron seis bidones de 20 L en cada laboratorio, con las indicaciones

necesarias para el almacenaje de los residuos. Una vez llenos, estos son

vaciados en tanques de mayor volumen para almacenar lo generado en todos


53

los laboratorios para su posterior disposición final contratando a una empresa

certificada.

4. Implementación de reacciones químicas en microescala (química verde)

5. En el caso de los ácidos y los sólidos se implementó un almacén temporal

ordenado por compatibilidad química, el cual servirá como banco de reactivos

que pueden reutilizase.

6. Se dividieron los reactivos químicos en sólidos y líquidos posteriormente se

ordenaron de acuerdo a la compatibilidad química e la NOM-018-STPS-

2000.

7. Capación a cada técnico académico de laboratorio en el adecuado control de

insumos y residuos mediante una bitácora y con ello se estime

semestralmente el tiempo de arancel y la disponibilidad de cada uno de ellos.

De este modo se tienen las bases para crear los mecanismos que permitan

limitar la compra de reactivos

8. La disposición final por una empresa autorizada a los residuos que lo

requieran e implementar su costo en el PFI.

9. Para establecer la generación percápita en los laboratorios de investigación

se implementó una bitácora de generación de residuos peligrosos para que

se clasifiquen y se establezca el plan de manejo de los mismos.

CONCLUSIONES

La revisión de prácticas de los laboratorios de docencia demuestra que se generan

residuos peligrosos clasificados en seis grupos, de los cuales, los recipientes no

etiquetados y los orgánicos halogenados son los de mayor porcentaje de

generación. El diagnostico de generación del 2014 y la proyección de 2016 clasifica

a la DACB-UJAT como pequeño generador. Se implementaron medidas de

prevención, almacenamiento y disposición final de los residuos peligrosos como

parte del plan de manejo. Se establecieron medidas a largo plazo para desarrollar

un plan de manejo que incluya toda la DACB-UJAT.


54

Con lo anterior se espera un manejo adecuado de los residuos desde su generación

hasta su disposición, cumpliendo así con la normativa, permitiendo reducir los daños

que se pueden ocasionar al medio ambiente y a la salud humana que se exponga

a ellos.

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57

Análisis de benchmarking energético en un hotel de categoría 4 estrellas ubicado en la región climática cálido-húmedo de México Carlos A. Sánchez Ramos, David J. Jiménez Rodríguez, Celina J. Ruiz Rodríguez

y *Facundo J. Márquez Rocha

Centro Regional para la Producción más Limpia, Instituto Politécnico Nacional, Edif. FINTAB, Parque Industrial Tabasco Business Center, Carr. Reforma–Dos Bocas Km 17+920, Pechucalco 2ª

Sección, C.P. 86691, Cunduacán, Tabasco. Correo: [email protected]

RESUMEN

El objetivo fue determinar los indicadores energéticos de un hotel de categoría cuatro estrellas del Estado de Tabasco, y compararlos con indicadores del mismo sector, para identificar los potenciales de mejora en el desempeño a través de herramientas como el benchmarking. Los datos que se evaluaron en este estudio se obtuvieron mediante la realización de un Diagnostico de Eficiencia Energética (DEE) Tipo 1 del hotel bajo estudio, para compararlo con los resultados obtenidos en el estudio de benchmarking de la SENER/GIZ (2013). Se encontró que el consumo de energía eléctrica por climatización del hotel bajo estudio es del 72%, porcentaje similar a la obtenida en el estudio de benchmarking de la SENER/GIZ (2013). En cuanto a los indicadores energéticos del hotel, se obtuvieron dos indicadores, el primero fue de 12,370 kWh/habitación año, el cual se encuentra fuera de los rangos de excelente eficiencia, y el segundo fue de 1,031 kWh/habitación mes, el cual es un 61.7 % menor al de los hoteles de su misma región. Por lo que se concluyó que el hotel bajo estudio opera eficientemente y que la tecnología utilizada en la climatización de sus instalaciones tiene una eficiencia energética elevada. PALABRAS CLAVES: Eficiencia, energética, hotel INTRODUCCIÓN

Reducir el impacto mundial causado por el sector productivo es una preocupación

mundial que en la actualidad ha despertado el compromiso de muchos gobiernos

para direccionar sus leyes en función del desarrollo sostenible (Salazar, et al.,

2012).

Actualmente, el mundo se enfrenta ante el reto de combatir el cambio climático, que

requiere una transformación en nuestros patrones de producción y uso de la energía


58

(SENER/AIE, 2011). Este hecho representa una oportunidad de transformación

para el sector energético nacional, con la finalidad de establecer un nuevo estándar

de competitividad del sector que permita garantizar el abasto de energía hacia el

futuro (ENE 2014-2028).

Por ello, una de las prioridades de la Reforma Energética es contar con directrices

en materia de eficiencia energética, que propicien un consumo eficiente y

sustentable de la energía en áreas de oportunidad en diversos sectores, tal como

transporte, edificaciones e industria, y proyectos enfocados a realizar estudios y/o

consultorías en materia de eficiencia y transición energética, así como reducción de

emisiones de Gases de efecto Invernadero (GEI), (ENE 2014-2028).

En México, de acuerdo con Muñoz (2013), aproximadamente el 23% del consumo

de energía del país corresponde al sector relacionado con las edificaciones; y el 9%

de las emisiones de bióxido de carbono asociadas al consumo de energía

pertenecen a este mismo campo. Entre otros recursos, los establecimientos

hoteleros utilizan una notable cantidad de energía para suministrar los servicios y el

confort que ofrece a sus clientes (AVEN, 2007). La eficiencia energética como

afirma Cicone (2007) es una medida fundamental para mantener un crecimiento

saludable en las empresas a través de instalaciones más eficientes. También nos

permite dar respuesta a cuatro grandes retos del sector energético mundial: el

cambio climático, la calidad y seguridad del suministro, la evolución de los mercados

y la disponibilidad de las fuentes de energía (FENERCOM, 2007).

En este contexto, el sector hotelero es un sector estratégico para la implementación

de medidas que aseguren una edificación sustentable (SENER/GIZ, 2013). Es un

sector en franca expansión en el mundo que muestra un horizonte claro de

posibilidades de crecimiento para los próximos años, lo que eleva la importancia de

su papel como motor de desarrollo para las economías. Para México representa

una de las principales fuente de divisas y de empleo (PROSECTUR 2013-2018). El


59

porcentaje de la ocupación hotelera durante el primer trimestre de 2017 fue de 62%

(SECTUR, 2017).

De acuerdo con la Cuenta Satélite de Turismo de México (INEGI, 2016), la

participación del sector en el Producto Interno Bruto (PIB) del país durante el 2015

fue del 8.7%; y tuvo un crecimiento del 10% en la generación de empleos directos

en el periodo de 2012 a junio de 2016, equivalente a 355 mil empleos directos.

Asimismo, con datos preliminares del 2015, el turismo nacional registró 83.2

millones de llegadas a hotel, 8.5 millones más respecto a 2012 (4to Informe de

Gobierno de EPN). Sin embargo, el sector turismo tiene un alto consumo de energía,

derivado del uso de combustibles de origen fósil; esto ocasiona que sus emisiones

de CO2 contribuyan al efecto invernadero en la atmósfera (CMM, 2014). Disminuir

el consumo de energía en el sector hotelero no siempre requiere de grandes

inversiones de acuerdo con Russell (2003), una gran cantidad de los ahorros de

energía se puede obtener de las prácticas aplicadas en el día a día en la forma de

operación y uso de equipos. La energía es algo que se puede gestionar, al hacerlo,

se obtiene reducción de costos y el incremento de la competitividad (CONUEE/GIZ,

2016).

Es por esto la importancia de asociar los insumos energéticos con valores de

producción y así determinar indicadores que nos permitan conocer y dar

seguimiento sobre la cantidad de energía utilizada en el sector hotelero. Por lo que

el presente estudio consistió en determinar los indicadores energéticos de un hotel

de categoría cuatro estrellas del Estado de Tabasco y su comparativa con respecto

a otros indicadores a nivel nacional, para identificar los potenciales de mejora en el

desempeño a través de herramientas como el benchmarking.

MATERIALES Y METODOS

El presente estudio se realizó en un hotel de cuatro estrellas ubicado en la ciudad

de Villahermosa, Municipio de Centro, Tabasco, localización geográfica que


60

pertenece a la región climática cálido-húmedo, con abundantes lluvias de junio a

septiembre, en un rango de temperatura entre 24ºC a 28°C, y una precipitación

pluvial que fluctúa entre los 1,500 a 3,000 milímetros al año (INEGI, 2009).

Los datos que se presentan en este estudio se obtuvieron mediante la realización

de un Diagnostico de Eficiencia Energética (DEE) Tipo 1, realizado de acuerdo a la

“Guía para elaborar un diagnóstico energético en inmuebles” y a la “Guía para el

uso eficiente de la energía en hoteles”, ambas establecidas por la Comisión

Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (CONUEE). La elaboración de un DEE

incluye un conjunto de técnicas para determinar el grado de eficiencia con la que es

utilizada la energía (FIDE/CNEE, 2010) en los procesos y equipos consumidores

de energía en el hotel, y a partir de éste, se detectaron oportunidades de mejora en

las instalaciones eléctricas y procesos correspondientes. El DEE, debe considerar

los factores como la relación consumo-producción, o sea, indicadores energéticos

que reflejen los verdaderos costos energéticos por unidad de producción (Campos,

2007).

La eficiencia energética puede definirse según Sorrell & Dimitropoulos (2008) como

la relación entra las salidas (unidades de producción) y la energía de entrada,

mientras que ICRA (2004) dice que eficiencia energética significa utilizar menos

energía para alcanzar una misma producción además de identificar los desperdicios

de energía y tomar las acciones necesarias para eliminarlos, sin perjudicar la calidad

de la unidad de producción.

Recopilación de información

En este primer punto de la metodología se elaboró la estrategia de trabajo para

analizar los principales consumidores de energía eléctrica y térmica de la instalación

a evaluar. Por tanto, se solicitó a la gerencia del hotel la información energética de

sus instalaciones: factura y/o recibos de consumos energéticos (electricidad, agua

y combustibles) de por lo menos un año, y los registros de ocupación del hotel


61

(número de huéspedes y cuartos ocupados), durante el mismo periodo.

Adicionalmente, se solicitó información general de la empresa, tal como: número de

empleados, turnos de trabajo y días de operación al año.

También, se solicitaron las especificaciones técnicas de los sistemas consumidores

de energía (iluminación, bombeo, ventilación, calefacción, etc.), tal como: tipo de

tecnología, antigüedad promedio, capacidad, potencias, formas y tiempos de

operación, costos de operación, tipos de combustibles utilizados; y consumos

energéticos por áreas (habitacionales, de descanso, de alimentación y recreación,

etc.).

Con la información anterior, se procedió a identificar preliminarmente las áreas de

oportunidad de ahorro de energía; asimismo, se preparó un plan de trabajo para

visitar las instalaciones del hotel y recolectar información adicional de los sistemas

de mayor consumo de energía.

Mediciones y censos en las instalaciones

En esta etapa se realizaron mediciones eléctricas continuas en el transformador o

interruptor general, para determinar el comportamiento de la carga eléctrica (kW), y

mediciones puntuales en los equipos de mayor consumo energético, para obtener

el perfil de carga general del hotel. Adicionalmente, se hizo un levantamiento del

censo de cargas de equipos eléctricos, censo de los sistemas de iluminación y se

midieron los niveles de iluminación en cada una de las áreas del hotel. Finalmente,

se registró el perfil termográfico de las áreas donde se determinó la existencia de

equipos con pérdidas o ganancias de calor.

Las mediciones se realizan con ayuda de los siguientes equipos:


62

Analizador de la calidad de la energía trifásico (AEMC 8335), que mide,

calcula y registra en memoria los principales parámetros eléctricos en

sistemas monofásicos y trifásicos.

Amperímetro de gancho (EXTECH MA-410), que mide la intensidad de

corriente eléctrica, sin abrir o interrumpir el circuito.

Luxómetros (LUTRON YK-10LX), para medir niveles de iluminación.

Cámara termográfica (FLIR E60), para obtener el perfil termográfico de los

sistemas consumidores de energía.

Termómetro infrarrojo (FLUKE 62 MAX+), que mide la temperatura a

distancia de los equipos y sistemas consumidores de energía.

Análisis de información y desarrollo de oportunidades

Esta etapa se analizó el comportamiento histórico del consumo de energía eléctrica

y su relación con la ocupación del hotel, para determinar los indicadores energéticos

actuales y evaluar el funcionamiento de los sistemas y equipos de mayor consumo

de energía.

La evaluación y control de la eficiencia energética requiere de los indicadores

energéticos los cuales reflejan los resultados alcanzados a nivel energético (IEA,

2015) y permite evaluar oportunidades de mejora y dar seguimiento a las medidas

que se implementen para mejorar la eficiencia energética de la instalación y con ello

reducir el consumo de energía.

De manera consecuente, se evaluaron los potenciales de ahorro de energía,

primero por la aplicación de medidas administrativas y prácticas operacionales.

Segundo por prácticas eficientes y programas de mantenimiento. Además, se

detectaron aquellas actividades que por ajuste a los sistemas y equipos, y/o por la

aplicación de alternativas tecnológicas, aprovecharían adecuadamente la energía.

Finalmente, con la información generada en las actividades anteriores, se

seleccionaron y desarrollaron las medidas de ahorro y uso eficiente de energía


63

viables, las cuales se evaluaron técnica, económica y ambientalmente; y se

determinó una cartera de proyectos especificando medidas, acciones, montos de

inversión y tiempos de recuperación.

Es necesario mencionar que este artículo se limita a evaluar y comparar los

indicadores energéticos eléctricos obtenidos derivado del DEE en el hotel bajo

estudio.

RESULTADOS Y DISCUSION

Derivado del diagnóstico de eficiencia energética realizado, donde se utilizó la

metodología mencionada anteriormente se obtuvo la distribución de las cargas

eléctricas y el consumo de energía en el hotel. Cabe destacar que para el análisis

de las facturaciones se tomaron como base los registros del año 2014. El hotel

poseen la tarifa Horaria en Media tensión (HM) donde los parámetros de demanda

y consumo de energía se agrupan en tres periodos de horarios: base, intermedio y

punta; se factura de manera mensual, donde los conceptos que se cobran son

demanda facturable (agrupación de las demandas por periodo mediante formula),

consumo total (suma de consumo de energía por periodos) y bonificación o

penalización por factor de potencia.

En el año 2014 el hotel consumió 1,088, 531 kWh, y tuvo en promedio una demanda

facturable de energía de 201 kW con un factor de potencia promedio de 93.4 %,

esto le permitió tener bonificaciones por buen factor de potencia. En la Figura 1 se

observa la distribución de las cargas eléctricas del hotel:


64

Figura 1. Distribución de las cargas eléctricas del hotel bajo estudio.

Según el estudio “Diseño de benchmarking energético del sector hotelero”

(SENER/GIZ, 2013), para la región climática cálido-húmedo del país se tiene la

siguiente distribución general de cargas eléctricas:

Figura 2. Distribución de cargas eléctricas en hoteles de la región climática cálido-húmedo (SENER/GIZ, 2013).

En la Figura 2 se aprecia que los equipos de aire acondicionado siempre son la

mayor cantidad de carga instalada en los hoteles de la región climática cálido-

húmedo del país, en donde la distribución de cargas del hotel que estamos

analizando, el 55% corresponde a sistemas de aire acondicionado; vemos que es

mucho menor al valor obtenido en el estudio de benchmarking de la SENER/GIZ

9.65%54.92%

12.71%

1.26% 2.37%

19.10%

Iluminación

Aire acondicionado

Fuerza (motores)

Equipo de cómputo (Solocomputadoras y PCs)

Equipos de refrigeración

Contactos (misceláneos)/otrascargas

1.19%

84.37%

10.60%

0.27%

1.23%

2.33%

Iluminación

Aire acondicionado

Fuerza (motores)





65

(2013) para hoteles de la misma zona el cual es 85%, esto puede ser por variaciones

en el tamaño del hotel, ya que es posible que utilicen equipos de mayor capacidad,

y por el tipo de tecnología en aire acondicionado instalado.

Respecto al consumo de energía eléctrica por equipos del hotel, se obtuvo la Fig. 3

con la distribución según el consumo de energía:

Figura 3. Distribución del consumo de energía eléctrica del hotel bajo estudio.

Según el estudio de benchmarking de la SENER/GIZ (2013) la distribución del

consumo de energía por equipos en los hoteles que entrevistaron se observan en

la Figura 4.

Figura 4. Distribución del consumo de energía eléctrica en los hoteles encuestados (SENER/GIZ, 2013).

7.86%

72.53%

8.03%

1.57%4.10% 5.91%

Iluminación

Aire acondicionado

Fuerza (motores)




1%

75%

9%

3%

5%

7%

Iluminación

Aire acondicionado

Fuerza (motores)



Contactos(misceláneos)/otras cargas


66

Cabe destacar que no se pudo comparar el hotel bajo estudio con la distribución de

hoteles en la región climática cálido-húmedo, ya que no están disponibles los datos

específicos en el estudio de benchmarking de la SENER/GIZ (2013), por esta razón

se comparó con la distribución del consumo de energía que obtuvieron al agrupar

el total de hoteles.

En la distribución de cargas eléctricas por consumo de energía que se obtuvo del

hotel, la aportación de los equipos de aire acondicionado es del 73%, en la

distribución obtenida en el estudio de benchmarking de la SENER/GIZ (2013), para

este mismo tipo de carga, se obtuvo una aportación al consumo total de energía del

75%. La distribución del consumo de energía eléctrica del hotel bajo estudio es

similar a la obtenida en el estudio de benchmarking de la SENER/GIZ (2013).

El consumo de energía eléctrica por climatización en los hoteles ubicados en zonas

cálidas siempre va a ser mayor al de otras cargas, ya que por las condiciones

ambientales son una necesidad para mantener un ambiente de confort térmico

(Nikolaos, 2011), esto impacta directamente en los costos de energía eléctrica por

operación de estos equipos.

En el caso del hotel bajo estudio, el confort térmico de los ocupantes es prioridad,

ya que el modo de operación del sistema de aire acondicionado es permanente las

24 horas del día en las zonas de habitaciones e inclusive en los pasillos y áreas

principales, esto sin lugar a dudas causa que tengan consumos energéticos

elevados, pero en realidad son compensados por el tipo de tecnología que utilizan

para climatizar, en ese hotel operan equipos VRF (caudal variable de refrigerante)

con compresores de tipo inverter (variador de velocidad), los cuales son de alta

eficiencia (INECC, 2012).


67

Para poder evaluar y controlar la eficiencia energética (PTS, 2006) y a su vez dar

seguimiento a los ahorros energéticos que se obtienen en caso de la

implementación de proyectos o medidas es necesario conocer y dar seguimiento a

indicadores energéticos (Carretero, 2012), estos valores se obtienen al relacionar

un parámetro energético con alguna variable de producción que para el caso de

hoteles podría ser el número de habitaciones ocupadas en cierto periodo. Para el

caso del hotel analizado, los indicadores que se obtuvieron se basaron en datos del

año 2014 (Tabla 1).

Tabla 1. Indicadores energéticos eléctricos del hotel bajo estudio.

Año Mes Número de

habitaciones

Consumo de electricidad

(kWh)

Importe de electricidad

Indicador mensual consumo (kWh/número de

habitaciones)

Indicador mensual costo

($kWh/número de habitaciones)

Indicador mensual consumo

(kWh/número de habitaciones

ocupadas)

Indicador mensual costo

($kWh/número de habitaciones

ocupadas)

2014

Enero 1452 72,660 $ 145,161 826 $ 1,650 50 $ 100

Febrero 1716 79,590 $ 163,569 904 $ 1,859 46 $ 95

Marzo 1848 98,000 $ 193,438 1114 $ 2,198 53 $ 105

Abril 2323 105,350 $ 204,516 1197 $ 2,324 45 $ 88

Mayo 1531 73,430 $ 190,261 834 $ 2,162 48 $ 124

Junio 2349 105,420 $ 198,235 1198 $ 2,253 45 $ 84

Julio 2587 113,577 $ 213,132 1291 $ 2,422 44 $ 82

Agosto 2402 107,505 $ 205,330 1222 $ 2,333 45 $ 85

Septiembre 2059 90,667 $ 176,676 1030 $ 2,008 44 $ 86

Octubre 2112 91,509 $ 168,609 1040 $ 1,916 43 $ 80

Noviembre 1531 75,993 $ 149,376 864 $ 1,697 50 $ 98

Diciembre 1584 74,830 $ 144,253 850 $ 1,639 47 $ 91

Total 23494 1088531 $ 2,152,558 12370 $ 24,461 - -

Promedio 1958 90711 $ 179,380 1031 $ 2,038 47 $ 93

Se obtuvieron dos indicadores relacionando al consumo de energía eléctrica

mensual (kWh) con el número de habitaciones totales que existen en el hotel y con

el número de habitaciones ocupadas de forma mensual; de igual forma, para

conocer los costos que implica la operación de cada habitación se obtuvieron dos

indicadores más, relacionando costo de facturación eléctrica mensual con el número


68

de habitaciones totales existentes y con el número de habitaciones ocupadas de

forma mensual.

Durante el año 2014, en el hotel se consumieron 12,370 kWh en cada una de las 88

habitaciones esto equivale a $24,461 pesos de energía eléctrica por habitación. Por

tanto, utilizando el número de habitaciones ocupadas de forma mensual se obtuvo

que en promedio se utilizaron 47 kWh por cada ocasión que un huésped se hospedo

en el hotel, equivalente a $93 pesos de costo de energía eléctrica.

Tabla 2. Indicadores energéticos eléctricos para diferentes niveles de eficiencia energética, kWh/habitación-año (SENER/GIZ, 2013).

Parámetros de eficiencia en hoteles

Relación de eficiencia Excelente menor a

Buena entre y

Pobre entre y

Deficiente mayor a

A) hoteles grandes (más de 150 habitaciones) con aire acondicionado, lavandería y piscina cubierta

Electricidad (kWh/hab-año) 5775 5775 - 7000 7000 - 8750 8750

Electricidad (kWh/hab-mes) 481.3 481.3 - 583.3 583.3 - 729.2 729.2

B) Hoteles tamaño medio (50 a 150 habitaciones) con aire acondicionado y calefacción, sin lavandería


Electricidad (kWh/hab-mes) 145.8 145.8 - 187.5 187.5 - 250 250

C) Hoteles tamaño pequeño (menor a 50 habitaciones) con aire acondicionado y calefacción, sin lavandería


Electricidad (kWh/hab-mes) 100 100 - 133.3 133.3 - 166.7 166.7

De acuerdo a la Tabla 2, el hotel bajo estudio se encuentra en la clasificación B, que

sería un hotel de tamaño medio, el cual tiene un indicador de 12,370 kWh/habitación

año y 1,031 kWh/habitación mes, por lo cual se encuentra fuera de los rangos de

excelente eficiencia, quedando clasificado como un hotel con eficiencia deficiente

(mayor a 3,000 kWh/habitación año) esto considerando los parámetros de eficiencia

anteriores.


69

Cabe señalar que los parámetros de eficiencia mostrados en Tabla 2 corresponden

a hoteles ubicados en España, por lo cual no están totalmente ajustados a los

parámetros de hoteles mexicanos, principalmente a hoteles en zonas cálidas donde

los requerimientos energéticos son mayores debido a la climatización.

En la Figura 5 comparamos el indicador energético eléctrico kWh/habitación mes

obtenido en el estudio de benchmarking de la SENER/GIZ (2013) en los hoteles

mexicanos con el mismo indicador del hotel de estudio.

Figura 5. Comparativo de indicadores energéticos eléctricos entre el universo de hoteles (SENER/GIZ, 2013) y el hotel bajo estudio.

Como podemos apreciar el indicador energético del hotel bajo estudio siempre es

menor en todos los meses al valor obtenido en el estudio de benchmarking de la

SENER/GIZ (2013) para el universo de hoteles muestreados, en general el hotel

bajo estudio tiene un buen aprovechamiento de la energía; en promedio el indicador

energético es un 39.5% menor al indicador energético eléctrico del universo de

hoteles obtenido en el estudio de benchmarking de la SENER/GIZ (2013).

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio AgostoSeptiem

breOctubre

Noviembre

Diciembre

indicador energético eléctrico para el universo dehoteles (SENER / GIZ 2013)

1214 1327 1395 1458 1586 1505 1448 1575 1548 1410 1318 1477

indicador energético eléctrico hotel 2014 826 904 1114 1197 834 1198 1291 1222 1030 1040 864 850

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

kW

h / h

abitacio

n

ocupada m

es


70

En la Tabla 3 obtenida del estudio de benchmarking de la SENER/GIZ (2013), se

agrupan los indicadores de consumo de energía eléctrica kWh/habitación mes, por

categoría de estrellas y por región climática.

El hotel bajo estudio se encuentra en la categoría cuatro estrellas y está ubicado en

la región climática cálida húmeda, específicamente en el estado de Tabasco, según

la tabla anterior el indicador energético para un hotel de la región climática cálida

húmeda y categoría cuatro estrellas es 2,679 kWh/habitación mes, en el caso del

hotel bajo estudio ese valor es equivalente a 1,031 kWh /habitación mes, siendo

este un valor muy por debajo del registrado. Esta variación en el valor del indicador

puede deberse a la diferencia de la ocupación hotelera del hotel bajo estudio

respecto al universo de hoteles de cuatro estrellas y región climática cálido-húmedo

del estudio de benchmarking de la SENER/GIZ (2013), también podría ser un

indicativo que la carga eléctrica sistemas de aire acondicionado del hotel bajo

estudio, utilizan la energía de forma más eficiente.

Tabla 3. Indicadores energéticos eléctricos, kWh/habitación mes por región climática (SENER/GIZ, 2013).

Región climática Categoría de hotel, estrellas

Promedio 1 2 3 4 5

Cálido húmedo 3370 2668 2062 2679 - 2695

Cálido seca 915 1142 2148 - 1402

Templada subhúmedo I 2085 789 789 784 - 1112

Templada subhúmedo II - 503 510 228 - 414

Cálida subhúmedo - - 1784 1974 1913 1890

Cálida muy seca 657 1141 1073 990 - 965

Promedio general 2037 1203 1227 1467 1913 1569

En la Fig. 6 se compara el indicador energético eléctrico kWh/habitación mes del

universo de hoteles de la región climática cálido-húmedo obtenido en el estudio de


71

benchmarking de la SENER/GIZ (2013) para el universo total de hoteles, con el

mismo indicador del hotel bajo estudio.

Figura 6. Comparativo de indicadores energéticos eléctricos entre el universo de hoteles (SENER/GIZ, 2013) y el hotel bajo estudio.

Al comparar los indicadores energéticos eléctricos obtenido en el estudio de

benchmarking de la SENER/GIZ (2013) para hoteles de la región climática cálido-

húmedo, con los del hotel bajo estudio se observa una amplia diferencia entre los

valores de estos indicadores, siendo muy marcada la diferencia en los meses de

diciembre y mayo, el indicador promedio obtenido en el estudio de benchmarking

de la SENER/GIZ (2013) es 2,695 kWh/habitación mes, el valor promedio obtenido

en el hotel bajo estudio es 1,031 kWh/habitación mes, existiendo una diferencia

numérica entre el universo de hoteles de la región climática cálido-húmedo y el hotel

bajo estudio de 1,664 kWh/habitación mes. El indicador energético eléctrico del

hotel bajo estudio es un 61.7 % menor al de los hoteles de su misma región.

La relación del consumo de energía eléctrica con el número de habitaciones

ocupadas genera un indicador muy importante el cual permite evaluar el consumo

de energía eléctrica cada vez que un huésped se hospeda en una habitación del

hotel. En Fig. 7 se muestra la correlación, en la cual se ve el comportamiento del

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio AgostoSeptiem

breOctubre

Noviembre

Diciembre

indicador energético eléctrico para la región cálidahúmeda (SENER / GIZ 2013)

2163 2747 2628 2865 3111 2708 2464 2817 2570 2436 2611 3216

indicador energético eléctrico hotel 2014 826 904 1114 1197 834 1198 1291 1222 1030 1040 864 850

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

kW

h / h

abitacio

n

ocupada m

es


72

consumo de energía eléctrica en conjunto con el número de habitaciones ocupadas,

para este caso se tomaron los valores mensuales del año 2014.

Figura 7. Dispersión del consumo de energía eléctrica respecto a la ocupación hotelera en el año 2014 del hotel bajo estudio.

La observación del grafico de correlación nos indica si existe una tendencia a que

los valores de alta ocupación estén asociados a los de alto consumo de energía

eléctrica en el hotel bajo estudio, para este caso existe casi una relación lineal entre

un valor con tendencia creciente de la ocupación hotelera y proporcionalmente un

valor creciente de consumo de energía eléctrica, de acuerdo con CEEMA (2002) el

coeficiente de correlación debe ser mayor o igual a 0.75, mientras que UPME (2006)

sugiere que debe ser mayor o igual a 0.85. Para este caso la relación entre los

valores de la ocupación hotelera y el consumo de energía eléctrica es muy fuerte,

esto es indicado por el coeficiente de correlación siendo de 0.9277.

Prácticamente el indicador energético eléctrico de habitaciones ocupadas se

mantiene sobre la línea de tendencia, esto quiere decir que la operación de los

equipos eléctricos se mantiene controlada, principalmente del sistema de

climatización, el único punto con incidencia que se encuentra fuera de tendencia

y = 36.512x + 19226R² = 0.9277

0

20,000

40,000

60,000

80,000

100,000

120,000

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Consum

o d

e e

nerg

ia e

lectr

ica (

kW

h)

Numero de habitaciones ocupadas


73

corresponde al mes de marzo 2014 donde hubo una ocupación de 1,848

habitaciones y un consumo de energía eléctrica de 98,000 kWh, esto se aprecia en

la gráfica de correlación donde este valor es el que se encuentra más alejado por

encima de la línea de tendencia, tal vez en ese periodo se tuvo cierta cantidad de

eventos que requirió un mayor uso de la energía para climatización, o bien por las

condiciones ambientales de temperatura.

CONCLUSIONES

Se encontró que no solo en el hotel bajo estudio sino en todos los hoteles que

participaron en el estudio de benchmarking de la SENER/GIZ (2013) de la región

climática cálido-húmedo, la carga eléctrica que domina tanto la capacidad instalada

como el consumo de energía en las instalaciones hoteleras es aire acondicionado,

esta tendencia es muy marcada en los hoteles ubicados en las regiones cálidas del

país.

Los indicadores energéticos eléctricos del hotel bajo estudio fueron menores en

comparación a los indicadores del universo de hoteles a nivel nacional obtenidos

por estudio de benchmarking de la SENER/GIZ (2013), y también resultaron

menores al compararlos con los indicadores de los hoteles en la región climática

cálida húmeda, esto demuestra que el hotel bajo estudio opera eficientemente y que

la tecnología utilizada en la climatización de sus instalaciones tienen una eficiencia

energética elevada, ya que a pesar de operar permanentemente manteniendo

enfriadas las habitaciones, pasillos y zonas comunes los consumos energéticos no

se ven afectados de forma aleatoria durante el año de análisis y en su mayoría

mantiene un comportamiento lineal respecto a la ocupación hotelera.

Es necesario mencionar que un estudio de benchmarking en indicadores

energéticos no es suficiente para determinar y evaluar áreas de oportunidad en

ahorro de energía, para ello se requiere también de un diagnóstico de eficiencia

energética. Sin embargo para evitar barreras que limiten las inversiones en


74

eficiencia energética es necesario el uso de herramientas de análisis apropiadas

(Härus, 2009) como el benchmarking.

Finalmente, derivado del diagnóstico de eficiencia energética elaborado al hotel bajo

estudio, aun no siendo análisis de este artículo, se encontraron áreas de

oportunidad de reducción del consumo energético principalmente en el área de aire

acondicionado que de llevarse a cabo tendría un impacto de reducción en el

consumo de energía eléctrica de 16%.

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Tabasco. México. C.P.86930, 2Escuela Superior de Comercio y Administracion, nstituto Politécnico Nacional; Anillo Periférico Sur No.4863, Xochimilco, Amp Tepepan, CDMX. Correo:

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RESUMEN

La industria de embutidos en México, se ha convertido en un pilar fundamental en el crecimiento económico del país, ya que representa una de las principales fuentes de empleos directos e indirectos, pero este a su vez produce importantes cantidades de desechos sólidos, líquidos y atmosféricos, que la convierten en generadora de significativos impactos negativos sobre el medio ambiente. Este trabajo pretende implementar un sistema de producción más limpia en una pequeña empresa dedicada a la producción de embutidos, donde la aplicación de nuevas tecnologías, el uso de materias primas menos toxicas, el control de consumo de agua y energía, y las medidas preventivas al inicio de cualquier proceso, podrán contribuir con el cuidado del medio ambiente, ya que la ejecución de estrategias de Producción Más Limpia, demuestra que la industria involucra a su personal, a concientizar, de tal manera que se sientan responsables de conservar los recursos naturales, al igual ayuda a optimizar los procesos de producción, logrando obtener resultados favorables, que permiten a la industria tener mayor competitividad y mejorar en la recuperación de inversiones y tasa de retorno PALABRAS CLAVES: Ecoeficiencia, sustentabilidad, producción verde, reducción de costos INTRODUCCIÓN

La contaminación ambiental en los últimos años se a vuelto alarmante debido al

crecimiento industrial a causa de la gran demanda de la población para saciar sus

necesidades alimenticias, de acuerdo con la Universidad Autónoma de México (sin

datos de publicación), la industria de carnes frías tuvo su mayor crecimiento en los

periodos de 1987-1994 y 1996 en donde alcanzo un aumento del 8% en su

productividad, hasta el 2015 la producción de embutidos en México era de

aproximadamente de 863 mil toneladas (Manufactura, 2015) con esos aumentos

de producción se incrementaron los consumos de agua y energía (Centro Mexicano

para la Producción mas Limpia, 2005), así como los impactos ambientales negativos



80

resultado de las grandes cantidades de desechos sólidos, los vertimientos de aguas

residuales y las emisiones de gases las cuales son las principales fuentes de

generación de malos olores.

Es por ello que nace la necesidad de implementar estrategias de producción más

limpia (P+L) que permitan la reducción del consumo de los recursos naturales por

unidad de producción, la cantidad de contaminantes generados y su impacto

ambiental, mientras hace más atractivo financieramente y políticamente los

productos y procesos alternativos (Development, 2001).

Es decir, la estrategia de producción más limpia surge del objetivo de construir un

modelo económico que esté en armonía con la conservación del medio ambiente.

Esta estrategia permite una revisión y análisis detallado de los procesos

productivos, así como también la optimización de los recursos en relación con el

consumo de materias primas, agua potable, energía, pago por disposición y

tratamiento de residuos, entre otros. Como resultado de una correcta aplicación de

P+L se obtiene la disminución de los impactos ambientales generados por la

actividad económica y, al mismo tiempo, el perfeccionamiento de los procesos de

producción, sin que se pierda de vista la competitividad empresarial (Corporación

Universitaria Lasallista, 2013).

De acuerdo con el programa de las naciones unidas para el medio ambiente la

producción más limpia es la aplicación continua de una estrategia ambiental,

preventiva e integral, para los procesos y productos, con el objetivo de reducir

riesgos al ser humano y al medio ambiente. Por otra parte el centro mexicano para

la producción más limpia la define como la aplicación continua de una estrategia

preventiva a procesos, productos y servicios con el propósito de incrementar la

ecoeficiencia y reducir los riesgos a los humanos y el ambiente.


81

De acuerdo con el autor Ortiz (2011), la P+L es un término amplio que comprende

conceptos como ecoeficiencia, prevención de contaminación y productividad verde.

La aplicación de la Producción Más Limpia no solo protege al medio ambiente, sino

también al consumidor y al trabajador, mientras mejora la eficiencia industrial, la

rentabilidad y la competitividad.

La P+L aplicada a los procesos genera beneficios financieros, operacionales y

comerciales como la reducción de costos por optimización del uso de las materias

primas, reducción en los niveles de inversión asociados a tratamiento y/o

disposición final de residuos, aumento de las ganancias, facilita el acceso a nuevos

mercados, mejora el posicionamiento de los productos y mejora la imagen

corporativa de la empresa. El objetivo de este trabajo fue implementar un sistema

de producción más limpia en la Comercializadora de Carnes Salas, con el fin de

aplicar procesos productivos más amigables con el medio ambiente que a su vez

permita aumentar eficacia y calidad en la producción.


El presente proyecto se llevó a cabo en la Comercializadora de Carnes Salas S.A

de C.V. mejor conocida por sus siglas COMCASA, ubicada en la avenida 16 de

septiembre #184-A del barrio Xal-locau de la delegación Xochimilco, esta es una

mediana empresa la cual distribuye su producto en la Ciudad de México y áreas

circunvecinas. La empresa actualmente cuenta con 40 empleados los cuales se

distribuyen en dos turnos de 8 horas. La investigación tiene un enfoque cualitativo

ya que este analiza las mediciones obtenidas utilizando métodos estadísticos

(Hernández et al., 2010).

I.-Como primera actividad del proyecto se realizó una búsqueda de información en

fuentes secundarias, en donde se revisó bibliografía acerca de los sistemas de

producción más limpia implementados en la industria procesadora de embutidos en

México y en mundo, así como información relacionada con los aspectos e impactos


82

ambientales que estas industrias ocasionan. Las fuentes utilizadas fueron tesis,

tesinas, artículos científicos, artículos de revistas, paginas gubernamentales, así

como páginas de organizaciones mundiales.

II. Luego se realizó una búsqueda de información en fuentes primarias a través de

la realización de un formato de encuesta compuesta por 30 preguntas en modalidad

de respuesta abierta, en donde se recogió información de 5 criterios ambientales

los cuales son: como consumo de agua, consumo de energía eléctrica, consumo de

combustible, generación de residuos y vertimiento de aguas residuales, con el fin

de obtener información estadística sobre el historial en cuanto a volúmenes de

producción, consumo de recursos y generación de residuos así mismo como

volúmenes de vertimiento de aguas residuales de la empresa (Monroy, 2002).

III.-Posteriormente se efectuó una entrevista personalmente con el gerente general

de la empresa COMCASA, con el objetivo de obtener información tangible de los

gastos realizados durante la producción así como los volúmenes de residuos sólidos

y líquidos producidos. La encuesta estuvo acompañada de un recorrido dentro de

las instalaciones de la empresa con el objetivo de verificar los datos obtenidos,

además de conocer más detalladamente el proceso de producción.

IV.-Después se realizó un análisis de los resultados obtenidos en la entrevista para

identificar en que etapas del proceso era necesario implementar las estrategias de

producción más limpia, debido a su alto consumo de materia prima o deficiencia del

proceso.

V.-Por último se realizaron propuestas de P+L en las etapas donde el consumo de

recursos era excesivo, con el fin de minimizar los costos de producción, y mostrar

los beneficios y ventajas que derivan de la implementación de propuestas de P+L.


83


Como resultado de la primera actividad de este proyecto se obtuvo un listado donde

se compararon ventajas de la implementación de estrategias de producción más

limpia entre el Consejo Nacional de Medio Ambiente (CONAM) y el Centro Nacional

de Producción más Limpia, entre ellas se encuentran:

Las ventajas de la P+L según CONAM (2005) son:

- Aumento de la productividad y la calidad de los productos.

- Ahorros en la gestión y tratamiento de residuos y emisiones.

- Mejora de la imagen de la empresa frente al mercado y la sociedad.

- Ahorro en materias primas, agua y energía.

- Ayuda a satisfacer los crecientes requerimientos ambientales.

Las ventajas de la P+L según el Centro Nacional de Producción más limpia (2004)

son:

- Optimización del proceso y ahorro de costos mediante la reducción y el uso

eficiente de materias primas e insumos en general.

- Mejoramiento de la eficiencia operativa de la planta.

- Mejoramiento de la calidad y consistencia de los productos.

- Reducción de residuos y, por ende, reducción de costos asociados a su

correcta disposición.

- Mejoramiento de la imagen de la empresa ante clientes, proveedores, socios,

comunidad, entidades financieras, etc.

La entrevista se realizó en la Comercializadora de Carnes Salas, en ella se

producen aproximadamente 1 tonelada de embutidos, esta empresa se encuentra

catalogada como una pequeña empresa de acuerdo a la clasificación de la


84

Secretaría de Economía (1999) debido a que este cuenta con 40 empleados, dicha

clasificación se muestra en la tabla 1.

Tabla 1. Clasificación de las empresas de acuerdo al número de empleados.

Tamaño Número de empleados

Microempresa 0-30

Pequeña empresa 31-100

Mediana empresa 101-500

Gran empresa 501-en adelante

Fuente: Secretaría de Economía (1999)

Como resultado de las encuestas de esta investigación se encontraron

oportunidades de mejora en el consumo de agua, combustible, electricidad y

materias primas; debido a que en la empresa COMCASA existen pérdidas de gran

importancia de materia prima en el proceso, además de utilizar ineficientemente los

recursos como: agua potable, energía eléctrica, combustible (gas L.P), y mater

prima (carne). Lo que presenta grandes cantidades de recursos desechados y

contaminados, a continuación se muestra los datos obtenidos de la entrevista:

Consumo de agua potable.

Como se mencionó anteriormente la empresa tiene una producción de 1,000

tonelada de embutidos al año y consume un volumen de agua de 150 m3 es decir

150, 000 litros de agua por mes aproximadamente, generando un consumo de agua

de 1, 800 de m3 al año. El agua utilizada en la empresa es potable y su consumo

cuesta $17 por litro (CESPT, 2016), generando un costo de $30,600 al año.

Algunas medidas para la reducción del consumo de agua son: establecer un

programa de monitoreo periódico en tuberías, equipos consumidores de agua,


85

llaves, regaderas, tarjas, etc. Para detectar y reparar fugas que puedan existir,

además se recomienda capacitar a todo el personal sobre el uso racional del agua.

También se propone sustituir las llaves convencionales por llaves ahorradoras en

aquellas áreas donde la presión es elevada, ello permitirá reducir el consumo de

agua durante su operación. De acuerdo con el Centro Mexicano de Producción más

Limpia (2005) las llaves ahorradoras de agua reducen dese un 35 hasta un 70% el

consumo de agua dependiendo el modelo.

Consumo de energía eléctrica

La empresa utiliza la electricidad en su sistema de iluminación, aire acondicionado,

bombeo y para diversos equipos. El consumo eléctrico es de 71,200 kWh/año a

pesar de que las instalaciones de la empresa cuenta con lámparas ahorradoras de

energía como las lámparas lets y focos ahorradores. El costo de Kwh para las

industrias de la ciudad de México es de $0.73, dando como resultado que la

empresa COMCASA gasta $51, 976 al año en consumo eléctrico.

Entre las medidas para la reducción del consumo de energía eléctrica se pueden

mencionar: sustituir los motores estándar por motores de alta eficiencia para ello

primero es necesario evaluar el tiempo de operación para determinar la rentabilidad

del cambio. Apagar los equipos consumidores de energía eléctrica cuando no se

utilicen, ya que la empresa cuenta con equipos que permanecen encendidos

durante algún tiempo, sin ser necesaria su operación. La última propuesta es

realizar una programación para retirar de operación aquellos equipos consumidores

potenciales de energía, pero que no tienen relación directa con la producción.

Consumo de combustible

La empresa utiliza gas L.P. para algunas etapas del proceso productivo, el consumo

promedio de gas es de 7, 200 Kg de gas al año, el costo de este combustible en la

ciudad de México es de $14.53 el kilo, generando como resultado un costo de $104,

616 al año. Según el Centro Mexicano de Producción más Limpia (2005) si se


86

aplican correctamente medidas para el consumo de energía este puede llegar a

disminuir un 11% de la facturación, es decir la aplicación de las propuestas de la

eficiencia de combustible propiciará un ahorro de 792 Kg/año de gas L.P.

Algunas propuestas para la eficiencia de combustible son: realizar el calentamiento

de agua sólo hasta la temperatura requerida, ya que en la industria de embutidos

es muy común el uso de agua caliente, para este proceso se utilizan tanques de

acero inoxidable con flama directa. Sustituir quemadores de tipo estrella por

quemadores más eficientes, debido a que en la empresa COMCASA se encontraron

quemadores de tipo atmosférico en forma de estrella, los cuales tienen una

eficiencia muy baja entre el rango 27% y 67%, según el Centro Mexicano de

Producción más Limpia (2005) incorporar un quemador de alta eficiencia ayuda un

2.85% a la reducción del consumo de combustible, ya que este puede operar con

un menor exceso de aire. La última propuesta es el cambio de combustible, debido

a que uno de los combustibles más utilizados en la industria de embutidos es el gas

L.P. este es utilizado para generar vapor para la cocción de los alimentos a través

de quemadores, el cambio se puede realizar por gas natural ya que este es más

económico, y los ahorros obtenidos serán únicamente económicos, puesto que el

consumo de combustible es el mismo.

Agua residual

El agua residual que la empresa genera proviene de actividades como: la limpieza

las oficinas y áreas de trabajo, el uso de los baños, y limpieza de la materia prima

en proceso de producción, este último contiene grandes cantidades de materia

orgánica. Actualmente la empresa desconoce el volumen de agua residual que

genera, y no cuenta con un permiso de descargas de agua al alcantarillado público,

además la empresa no realiza análisis físicos, químicos ni bacteriológicos al agua

que descarga, desconociendo las cantidades de los parámetros establecidos dentro

de la norma NOM-002-SEMARNAT-1996 que establece los límites máximos


87

permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas

de alcantarillado urbano o municipal.

Generación de residuos

Los residuos generados en la empresa COMCASA son Residuos Sólidos Urbanos

(RSU) y Residuos de Manejo Especial, dichos residuos se generan en cuatro área

las cuales son: Área blanca, área de carnicería, área de comedor y sanitarios, los

residuos se pueden clasificar en residuos orgánicos e inorgánicos, entre ellos se

encuentran: cartón generado del descongelamiento de producto debido a que este

se almacena en cajas de cartón, plástico de la utilización de bolsas las cuales

algunas se rompen en el proceso de empacado, papel el cual se genera en el área

de sanitarios y oficias, residuos orgánicos generados en el proceso de producción

y en el comedor. La empresa desconoce hasta la fecha el volumen de residuos

generados debido a que no tienen bitácora que le ayude a tener un control o historia

sobre sus residuos; el único manejo de residuos que la empresa realiza es

separarlos de acuerdo a su origen (orgánico e inorgánico), cada uno en sus

respectivos depósitos, a pesar de contar con un manual para el manejo de residuos.

La empresa no da tratamiento a sus residuos debido a que los recolecta el sistema

de recolección de residuos de la ciudad de México. Por último la empresa no imparte

capacitación sobre el manejo de RSU a sus empleados lo cual disminuye la

eficiencia de la implementación de su manual de manejo.

En esta investigación también se encontraron algunas causas por las cuales la

empresa anteriormente se le dificultó la adopción de estrategias de producción más

limpia, entre ellas se encuentran:

- Falta de información y orientación sobre la implementación de estrategias de

producción más limpia.


88

- Falta de asesoría y asistencia técnica en el rubro ambiental, que le ayude a

conocer los impactos ambientales que generan de las actividades de

producción.

- Falta de capacitación del personal en cuento al uso eficiente de los recursos.

- Carencia de recursos financieros para la inversión de equipos ahorradores.

- Falta de asesoría en cuanto a equipos ahorradores que trabajen con una

mejor tecnología.

- Falta de interés por la empresa y sus empleados

- Falta de leyes y normas que exijan a las empresas la implementación de

estrategias de producción más limpia.

También se identificó la normatividad vigente aplicable a la empresa, la legislación

ambiental que las empresas procesadoras de embutidos deben considerar o cumplir

para obtener algunos beneficios son:

- Ley de aguas nacionales y su reglamento (federal), que entre otros requisitos,

estimula como objeto obligatorio: el permiso de descarga de aguas residuales

- Ley federal de derechos, se deben cubrir los derechos por descargas de

aguas residuales y si se incumple la norma, por contaminante descargado.

- NOM-002-SEMARNAT-1996, que establece los límites máximos permisibles

de contaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas de

alcantarillado urbano y municipal.

- NOM-041-SEMARNAT-1996. Provenientes del escape de los vehículos

automotores en circulación que usan gasolina como combustible.

- Ley general del equilibrio ecológico y protección al medio ambiente (LGEEPA)

- Ley federal del trabajo

- Ley general de salud

- NOM-127-SSA1-1994. Salud ambiental. Agua para uso y consumo humano,

límites permisibles de calidad y tratamiento a que debe someterse el agua

para su potabilización.


89

RECOMENDACIONES

Las recomendaciones realizadas para la empresa COMCASA después de este

estudio son:

- Realizar campañas de concientización en el uso eficiente de energía eléctrica

y consumo de agua con el personal, encabezado por el gerente general.

- Elaborar un modelo PHVA (Planificar, Hacer, Verificar y Actuar) que permita

identificar las oportunidades de mejora continua del sistema de producción.

- Incluir la gestión ambiental dentro de la planificación de procesos, con el fin

de mejorar los procesos operativos y reducir los impactos ambientales.

- Realizar campaña de residuos biodegradables (plásticos, vidrios, metales y

otros no contaminados) serán recolectados a fin de utilizarlos y

comercializarlos.

- Revisar y evaluar el cumplimiento legal ambiental vigente por parte de la

empresa.

- Realizar un análisis del ciclo de vida del producto

- Implementar en un futuro un Sistema de Gestión de Calidad que permita

mejorar y optimizar los procesos de producción.

- Implementar un Sistema de Gestión Ambiental que ayude a mejorar el

desempeño ambiental de la empresa.

La evaluación final de Producción más Limpia condujo a la detección de algunas

recomendaciones que se muestran en la Tabla 2. En ella se presentan de manera

general las propuestas aplicables a la empresa COMCASA.

Tabla 2. Tabla de resumen de medidas de producción más limpia

Medidas Resultados

Ambientales Técnicos Económicos

Reducción del consumo de agua


90

Instalar sistemas

ahorradores de agua

en mangueras

Reducción del

consumo de agua

potable

Se requiere de una presión elevada.

Ahorros

económicos al

reducir el consumo

de agua

Instalar sistemas

ahorradores de agua

en inodoros y llaves

Reduce el consumo

de agua

Optimiza el remolino de desagüe,

disminuyendo el consumo de agua

hasta 4 litros por uso.

Ahorros

económicos al

reducir el consumo

de agua

Reducción de consumo de Energía eléctrica

Reemplazo de

iluminación estándar

por iluminación de

alta eficiencia.

Reducción de

emisiones de CO2 a

la atmosfera.

El nivel de iluminación no se ve

afectado de manera negativa al

instalar luminarias ahorradoras.

Ahorros

económicos

Optimizar el sistema

de iluminación

Reducción de

emisiones de CO2 a

la atmosfera.

Los sistemas de control de

iluminación evitan el uso

innecesarios de energía

Ahorros

económicos

Sustituir motores

estándar por

motores de alta

eficiencia.

Reducción de

emisiones de CO2 a

la atmosfera.

La rentabilidad de un motor de alta

eficiencia es mayor si este trabaja

como mínimo 6,000 horas al año

Ahorros

económicos. Se

deben considerar

costos de

instalación y

adaptación.

Reducción del consumo de Combustible

Cambio de

quemadores en

hornillas

convencionales.

Reducción de las

emisiones de CO2 a

la atmosfera.

Reducción en el consumo de

combustible

Ahorros

económicos

Cambio de

combustible

Reducción de las

emisiones de CO2 a

la atmosfera.

Requiere de instalaciones de

suministro de gas natural.

Ahorros

económicos por

costo de

combustible.

Reducción de pérdida de Materias primas y/o Producto

Reducir las pérdidas

de producto a través

de buenas prácticas

de manufactura y

capacitación

Reducción en las

concentraciones de

DBO y DQO

Reducción en la pérdida de producto

terminado.

Ahorros

económicos por

aumento en la

producción.

Realizar una

adecuada

programación de la

producción.

Reducción en la

generación de

residuos sólidos, y

aguas residuales.

Establecer programas de producción

bajo requerimiento y

especificaciones del producto.

Ahorros

económicos por

aumento en la

producción y

disminución de

pérdida de

materiales.


91

CONCLUSIÓN

Las industrias de embutidos representan una de las principales actividades

económicas de mayor consumo de agua y energía en el país. La problemática que

presenta este sector, como resultado de sus actividades productivas, es la gran

generación de aguas residuales generadas con un elevado contenido de materia

orgánica, adema de ello, es uno de los sectores con mayor generación de residuos

sólidos.

Los resultados de la aplicación de P+L en la industria de embutidos muestran que

uno de los principales problemas, específicamente la pequeña y mediana empresa,

es el cumplimiento de un programa de buenas prácticas de manufactura, higiene y

sanidad. Por ello, la industria de alimentos específicamente de embutidos debe de

enfocar sus esfuerzos hacia el desarrollo, implantación y verificación de programas

de buenas prácticas de manufactura, higiene y sanidad; así como hacia la

implantación de sistemas de control de procesos, los cuales, además de asegurar

la calidad de los productos, aportan beneficios económicos y ambientales.

Mediante la aplicación de prácticas de P+L en este trabajo, se obtuvo un análisis

detallado de cada una de las actividades realizadas dentro de la empresa, la

cuantificación y caracterización de las entradas y salidas de cada procedimiento,

evaluación de las opciones de prevención, así como la implementación y monitoreo

de las operaciones factibles, sin afectar la calidad ni los niveles de atención o de

confort del lugar de trabajo, además se mostró la posibilidad de reducir los

consumos de agua y energía, logrando con ello una reducción en el consumo de

agua, en las descargas de aguas residuales y en el consumo de energía, lo cual

representa una disminución en las emisiones de gases de efecto invernadero hacia

la atmosfera, y por ende, un incremento en el desempeño ambiental de la industria.


92

Es decir, implementar estrategias de P+L se pueden evidenciar ahorros de 30% y

40% en el consumo de energía y agua respectivamente.

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Investigaciones Científicas (CNIC), Habana, Cuba. Correo: [email protected]

RESUMEN

El arroz (Oryza sativa L.) es uno de los granos más importantes en la nutrición humana. Tradicionalmente, el más consumido es el grano blanco entero; sin embargo, existe otros tipos como el grano rojo, negro y otros que tienen consumos específicos. El trabajo se realizó en el Instituto de Investigaciones de Granos (IIGranos), en la provincia Artemisa, Cuba con muestras de arroz rojo silvestres recolectadas en campos de cultivares comerciales para realizar una caracterización de sus granos, empleándose diferentes técnicas para la morfología y técnicas analíticas físicas y químicas de laboratorio. Se obtuvieron diferencias en cuanto a la coloración de la cáscara, la presencia de aristas, el color del pericarpio (predomina el rojo vino del grano, así como la presencia y color del apículo del grano predominando, el color violeta oscuro). Se presentan diferencias en la longitud del grano y están representados los tres tipos (largo 44 %, medio 33 % y corto 22 %). Los mayores contenidos de Fe, Zn, Mn y Cu fueron obtenidos en granos de tipo rojo. El contenido de grasa de la línea 18 superó en 15-21% al de los cultivares comerciales. Se obtuvieron valores significativamente mayores en cuanto al contenido de polifenoles totales en los diferentes tipos de arroces rojos. Se concluye que el arroz de tipo rojo presenta características beneficiosas que merecen profundizar en sus estudios para ser utilizados con fines de la nutrición humana y medicinal. PALABRAS CLAVE: arroz, morfología, composición química

INTRODUCCIÓN

El arroz, (Oryza sativa L.), es el segundo cultivo en importancia y la base de la

alimentación de cerca de 4 mil millones de personas en el mundo (FAO, 2004).

Contribuye con más del 20 % de las calorías que consume la población. Sus

proteínas aunque modestas, son de una gran calidad nutricional. Su cariópside

contiene carbohidratos como principal fuente de energía. Provee además minerales

esenciales, vitaminas del complejo B y fibras (FAO, 2014).


97

El arroz rojo presenta una capa de salvado de color roja por lo que son llamados

arroces rojos. Aunque el color es confinado a la capa de salvado, un dejo del rojo

queda incluso después de un alto grado de molinacion. El color del salvado se

extiende desde claro a rojo oscuro. La capa de salvado contiene polyphenoles y

antocianina según González y Borges, (2004) y posee propiedades antioxidantes.

La parte interior de los arroces rojos y blancos es parecida y blanca. De acuerdo

con Ramaiah y Rao (1953) los contenidos de hierro y de zinc en los arroces rojos

son 2 - 3 veces más altos que en los arroces blancos.

En cuanto a las características relacionadas con el color de los granos, afirma

Angladette (1969) que el color está referido a la coloración roja, púrpura o negra,

con diferentes matices, que se forma como consecuencia del depósito de grandes

cantidades de pigmentos antocianicos en las diferentes capas del pericarpio, de la

cubierta de la semilla y de las capas de aleurona.

El arroz rojo que lo hace tan especial, según Marzin (2014) es porque tiene un alto

contenido en fibra; ayuda a controlar los niveles de azúcar en sangre; produce

sensación de saciedad; contiene antioxidantes que ayudan a contrarrestar los

radicales libres por su alto contenido en Fe, Mn y Zn; contiene vitamina B6 y

disminuye los niveles de colesterol nocivo.

Relacionado con los contenidos de los micro elementos en las plantas y sus

funciones en los seres humanos tenemos que el Hierro está relacionado con el

transporte de electrones en la fotosíntesis, es un constituyente de las porfirinas y

ferredoxinas y también activa algunas enzimas (Doberman y Thomas, 2000). Solo

existe en pequeñas cantidades en los seres vivos, en adultos sanos el contenido

total es de 2-4 veces gramos, el 70 % del Fe se encuentra como hierro funcional en

los eritrocitos y el 30 % como hierro de depósito en la hemoglobina y la ferritina;

participa además en el transporte de oxígeno en la sangre y en la síntesis de ADN.


98

También hay proteínas que contienen el grupo Hemo, mientras que las proteínas

de hierro/azufre participan en procesos de transferencia de electrones. Este

elemento participa además en el transporte de oxígeno en la sangre y en la síntesis

de ADN. La mayor parte del hierro se reutiliza y muy poco se excreta. El hierro se

acumula en el hígado y provoca daños en el mismo Doberman y Thomas (2000)

plantean que su deficiencia en la planta de arroz inhibe la absorción de potasio y las

hojas jóvenes se tornan cloróticas y pálidas.

En cuanto al elemento Zinc Gautan (1983) afirma que es esencial para la síntesis

de citocromos y nucleótidos, para la producción de clorofila y contribuye al

mantenimiento de la integridad de la membrana celular. Su deficiencia reduce el

ahijamiento e incrementa la esterilidad de los granos. En el hombre se almacena

principalmente en los músculos, en los glóbulos rojos, huesos, piel, hígado, riñones

y su deficiencia provoca retrasos en el crecimiento corporal acorde con lo planteado

por López et al. (2010).

La presencia de cobre en las plantas se relaciona con la síntesis de lignina de

acuerdo con Ponnamperuma (1977) además, refiere este autor antes señalado que

desempeña un importante papel en el metabolismo del nitrógeno, proteínas y

hormonas, en la fotosíntesis y la respiración, así como en la formación y fertilización

del polen. En el cuerpo humano según el Institute of Medicine and Nutrition Board

Dietary (2011) contribuye a la formación de los glóbulos rojos, mantiene saludable

los vasos sanguíneos, los nervios, el sistema inmunitario y los huesos; además

favorece la absorción del hierro.

La planta de arroz necesita el manganeso para la formación de cloroplastos según

refiere Alam (1985); además este elemento interviene en la síntesis de proteínas y

en la reducción de los nitratos. Mitiga la toxicidad por hierro. En el organismo

humano según Weddler (1994) tiene una importante función tanto estructural como

enzimática. Se acumula en el hígado de donde se reparte a diferentes partes del


99

organismo; también hay acumulación en los huesos. En el cerebro se une a las

proteínas. Su deficiencia produce retraso en el crecimiento, trastornos del esqueleto

y alteraciones del metabolismo.

Los compuestos fenólicos existentes en las plantas están relacionados con la

calidad sensorial de los alimentos de origen vegetal, tanto frescos como elaborados

(Clifford, 1992). Según señalan Andary y Modolet (1997) y Belitz y Grosch (1988),

su contribución a la pigmentación de los alimentos vegetales está claramente

reconocida a través de las antocianidinas, responsables de los colores rojo, azul,

violeta, naranja y purpura de la mayoría de las plantas y de sus productos. En la

actualidad este grupo de compuestos fitoquimicos presenta un gran interés

nutricional por su contribución al mantenimiento de la salud humana. Así muchas

de las propiedades beneficiosas descritas en los alimentos de origen vegetal,

asociadas principalmente a la actividad antioxidante y las propiedades antinutritivas

de estos compuestos están relacionadas con la presencia y con el contenido de

compuestos fenólicos.

En legumbres y cereales los principales compuestos fenólicos son loa flavonoides,

ácidos fenólicos y taninos. La harina de arroz por su parte puede contener hasta 85

mg/100 g de ácidos fenólicos. Tanto en la harina de arroz como en la de trigo

destaca el ácido ferulico como el principal componente fenólico, que constituye

cerca del 90 % del total de ácidos fenólicos (Hermann, 1988).

Socorro y Martin (1998) plantean que la composición química del grano de arroz

depende en gran medida de la variedad y del medio en que se cultive. Además,

señalan los autores antes citados que la composición del arroz moreno (arroz

integral, sin pulir) y el arroz pulido es también diferente; la diferencia está en el hecho

de que el arroz moreno tiene más proteínas, celulosa y tiamina. En cuanto al

contenido de grasas Nicolasi et al. (1994) establecen que las mismas se encuentran


100

fundamentalmente en el salvado y el germen donde puede llegar en este último

caso hasta 16-18 %de su peso, lo que coincide con lo planteado por Juliano (1994).

El grano de arroz rojo es considerado como un enemigo de los campos de arroz

consumo (blanco), y no se conocen adecuadamente sus propiedades químicas,

para su posible empleo como alimento.

El objetivo del presente trabajo consistió en caracterizar morfológica, física y

químicamente los granos de diferentes tipos de arroz rojo recolectadas en diferentes

campos de arroz comercial en dos provincias cubanas (Pinar del Rio en el occidente

y Ciego de Ávila en la zona central del país).

MATERIAL Y MÉTODOS

El presente trabajo se realizó en el Instituto de Investigaciones de Granos, Municipio

Bauta, provincia Artemisa, Cuba con muestras de arroz rojo recolectadas en

campos sembrados con los cultivares INCA LP-5 en la CCS El Vaquerito, municipio

Venezuela, provincia Ciego de Ávila y con el cultivar INCA LP-7 en la unidad de

producción La Cubana, del CAI arrocero los Palacios, provincia de Pinar del Río.

En los campos antes señalados se seleccionaron panículas de plantas de arroz

denominadas mezclas de granos de color rojo, con diferentes características del

tipo de granos, para realizar una caracterización morfológica, física y química de los

mismos.

Adicionalmente, se utilizó otro cultivar comercial de arroz cultivado tradicionalmente

en el país que es J-104 (Lugo, 2000), que se incluyó en las determinaciones de

grasas y polifenoles totales

A las muestras recolectadas se le realizó:


101

La Descripción de los tipos de granos, así como su largo, ancho y espesor,

así como el color de la cáscara, del pericarpio y del apículo de acuerdo con:

Evaluación Standard del IRRI (1996). . Los resultados obtenidos se

procesaron por métodos de la Estadística descriptiva.

Contenido de microelementos Fe, Cu, Mn, Zn. (Método de Espectrometría de

Absorción Atómica). Tremols et al. (2011). Los resultados se expresan en

mg/kg-1 y fueron procesados por el método de estadística descriptiva

empleando la comparación de T de Student.

Contenido de grasas Extracción con solvente orgánico mediante el Éter de

petróleo 60-80 0C con Sifón tipo Sohlet. (Método Sohlet). La masa de grano

integral se convirtió en harina y se trató con el solvente. Los resultados se

expresan en porcentaje y se calculó por diferencia el contenido de grasa de

la muestra.

Contenido de polifenoles totales (por espectrofotometría ultravioleta visible).

Para ello se pesó 1.5 g de harina de arroz y se realizó la extracción de los

compuestos fenólicos con metanol acuoso al 85 % a temperatura ambiente.

Los residuos fueron re-extraídos dos veces bajo las mismas condiciones,

obteniéndose finalmente un volumen de 50 ml de cada extracto crudo. La

determinación del contenido total de compuestos polifenolicos (CTCP) se

determinó en cada extracto mediante el empleo del reactivo de Folin-

Ciocalteu (Singleton et al. 1999). Los resultados fueron expresados como mg

equivalentes de pirogalol por cada 100 g de harina.

En todos los casos la realización de los análisis químicos de granos se realizó con

muestras de arroz integral hecho harina.

A los todos los resultados obtenidos se les realizaron diferentes tipos de análisis

estadísticos por el paquete estadístico Statgraphics Plus 5.0.


102

RESULTADOS

Caracterizacion morfologica y fisica de los granos.

La existencia de más de cien mil variedades y tipos de arroz del genero Oryza

presupone que existan infinidad de dimensiones, formas, colores y otros atributos

en sus granos, por lo que se requiere realizar una adecuada caracterización de los

mismos cuando se estudian tipos no habituales en los campos de producción de

arroz para su consumo, teniendo en cuenta además que el empleo fundamental del

grano de arroz es el consumo humano.

Tabla 1. Caracterización morfológica y física de los diferentes tipos de granos rojos recolectados en un campo de arroz sembrado con el cultivar INCA LP-7 de la provincia de Pinar del Río en la Campaña Frio 2011.

Como se puede apreciar en la tabla 1, se registra la caracterización de ocho tipos

diferentes de arroz rojo recolectados. En este material se presentan diferencias en

la longitud del grano (largo del grano) ya que hay representación de los tres tipos

(largo 44 %, medio 33 % y corto 22 %), en tanto que el cultivar comercial INCA LP-

7 tiene una longitud de grano con cáscara de 10.1 mm y el grano blanco pulido 7.4

mm y pertenece al tipo de grano largo.

Tipo Largo grano

Color Cáscara

Presencia barba

Color del Grano (pericarpio)

Color del apículo

1 Largo Amarillo dorado Si Rojo muy claro Negro

2 Largo Amarillo muy claro Si Rojo claro Negro

3 Mediano Amarillo pardo Si Rojo muy claro Negro

4 Largo Carmelitoso Si Rojo oscuro Negro

5 Mediano Amarillo claro parduzco Si Rojo muy claro Violeta

6 Mediano Amarillo claro con rayas pardas Si Rojo claro Violeta

7 Corto Amarillo muy claro Si Rojo muy claro Negro

8 Corto Amarillo pardo Si Rojo muy claro Negro


103

La barba (arista) está presente en los ocho tipos recolectados, predominando la

longitud mayor de 5 mm, en tanto que con relación al color del pericarpio se

presentaron dos tonalidades diferentes al igual que el color del apículo que resultó

ser negro en el 66 % de las muestras y violeta en el 33 %.

Tabla 2. Caracterización morfológica y física de los diferentes tipos de granos rojos recolectados en un campo de arroz del cultivar INCA LP 5 cultivado en el municipio Venezuela, provincia Ciego de Ávila. (Campaña Frio 2011).

Tipo Largo grano

Color Cáscara

Presencia Barba

Color Grano

(pericarpio)

Presencia Apículo y

color

1

Medio Crema

manchado Si

Rojo vino

Oscuro

2

Medio Crema

manchado Si

Rojo vino

Oscuro

3

Medio Amarillo carmelitoso No Rojo vino

Violeta oscuro

4

Medio Amarillo carmelitoso No Rojo

oscuro Violeta oscuro

5

Medio Crema manchado carmelitoso No Rojo Claro Violeta oscuro

6

Medio Crema claro Si Rojo

Vino claro Crema

7

Medio Crema con pequeñas manchas

carmelitosas No Blanco Opaco Crema

8

Medio Amarillo carmelitoso Si Rojo vino

Violeta oscuro

9

Medio Pardo manchado No Rojo vino

Violeta oscuro

10

Medio Amarillo carmelitoso Si Rojo Claro Violeta oscuro

11

Medio Crema amarillo carmelitoso Si Rojo opaco Violeta oscuro

12

Medio Crema amarillo carmelitoso No Rojo vino

claro Violeta oscuro

13

Medio Pardo manchado Si Rojo vino

opaco Violeta oscuro


104

La tabla 2 recoge los resultados de la caracterización morfológica de los diferentes

tipos de granos de arroz rojo recolectados en el campo con el cultivar INCA LP-5 en

el municipio de Venezuela de la provincia de Ciego de Ávila. En total se recolectaron

trece tipos. Como se puede apreciar todos los tipos de arroz rojo tienen una longitud

de grano con cáscara similar, pertenecientes a la categoría de medio, los que

difieren de la longitud del cultivar comercial INCA LP-5, que está clasificado como

largo. Sin embargo se observan diferencias en cuanto a la coloración de la cáscara,

la presencia de aristas, el color del pericarpio del grano, así como la presencia y

color del apículo del grano (punto extremo del mismo). Cabe señalar que entre los

granos de una misma panícula no se observaron diferencias apreciables en ninguno

de estos caracteres evaluados.

En cuanto a los colores del grano con pericarpio predomina el rojo vino, por encima

del rojo claro y del blanco opaco. De igual forma, con respecto al color del apículo

se observa una predominancia del color violeta oscuro lo cual permite diferenciar a

estos granos de los cultivares comerciales en las que el apículo no se presenta con

coloraciones diferentes al resto de la cáscara (lemma y palea), García y col. (1998),

en estudios similares realizados en la provincia de Sancti Spiritus reflejan resultados

similares y refieren que predomina la variabilidad en las coloraciones de la

diferentes partes del grano.

Caracterizacion quimica de los granos

Contenido de micro elementos

Contenido de Hierro

En la Tabla 3 se representa el contenido de Fe, elemento que participa en diferentes

procesos enzimáticos en la planta. Se puede apreciar que existen diferencias

significativas según la prueba T de student aplicada. El mayor valor del contenido

de Fe en el grano, que fue de 606.77 mg.kg-1 se obtuvo en el arroz rojo tipo 4


105

recolectado en la provincia de Pinar del Río, mientras que el menor valor 487.68

mg.kg-1 se obtuvo en el cultivar comercial INCA LP-5 cultivada en la provincia de

Ciego de Ávila. Los demás tipos recolectados mostraron valores intermedios, pero

siempre superiores al arroz blanco comercial, coincidiendo con lo reportado por

Ramaiah y Rao (1953).

Tabla 3. Contenido del elemento hierro (mg/kg-1 ) en los granos recolectados en campos de arroz comercial en dos zonas arroceras de Cuba.

Muestras tomadas en campo de INCA LP 5 de Ciego de Ávila

Muestras tomadas en campo de INCA LP 7 de Pinar del Rio

Arroz Comercial INCA LP5

Arroz Rojo

Tipo 3

Arroz Rojo

Tipo 5

Arroz Rojo

Tipo 10

Arroz Rojo Tipo 11

Arroz Comercial INCALP7

Arroz Rojo Tipo1

Arroz Rojo

Tipo 4

Arroz Rojo Tipo 19

Arroz Rojo

Tipo 18

487,68 g

499,01 f

492,01 fg

537,88 d

535,11 d

515,67 e

551,30 c

606,76 a

542,93 cd

563,77 b

Otro aspecto a destacar con estos resultados es que los contenidos de Fe de todas

las líneas recolectadas en la provincia de Pinar del Río resultaron tener en su

conjunto un 9 % más de Fe que las recolectadas en la provincia de Ciego de Ávila,

lo que puede estar asociado a las características específicas de la formación de los

suelos de dichos lugares.

Contenido de Zinc.

En la tabla 4 se muestran los resultados obtenidos en la determinación de Zn en los

granos. Según Muñiz (2008) este elemento mediante mecanismos enzimáticos

ejerce influencia en la síntesis de carbohidratos y proteínas, fenoles así como en el

intercambio del fósforo. Al igual que ocurrió con la determinación del contenido de

Fe, el arroz rojo tipo 4 mostró los mejores contenidos con 95.14 mg.kg-1, que supera

significativamente al resto de los diferentes tipos de arroz rojo así como también a

los cultivares comerciales.


106

Tabla 4. Contenido del elemento Zinc (mg/kg-1 ) en los granos recolectados en campos de arroz comercial en dos zonas arroceras de Cuba.




Arroz Rojo

Tipo 3

Arroz Rojo

Tipo 5

Arroz Rojo

Tipo 10

Arroz Rojo

Tipo 11


Arroz Rojo Tipo1

Arroz Rojo

Tipo 4

Arroz Rojo

Tipo 19

Arroz Rojo

Tipo 18

70,39 d 82,45 c 85,44

bc 94,39 b 83,95 bc 65,22 e 82,29 c 95,14 a 82,17 c 88,10 b

Otro aspecto de interés con relación a los resultados obtenidos con este micro

elemento es que, según plantea Muñiz (2008) el pH del medio influye en la

disponibilidad y absorción de este elemento por las plantas, lo cual se manifiesta en

los resultados obtenidos, ya que de acuerdo con Martínez y col (2000), los suelos

de esta zona occidental del país de tipo arenoso tienen tendencias a tener menores

valores de pH que los de los suelos de la región central y oriental de Cuba.

Contenido de Cobre.

Tabla 5. Contenido del elemento Cobre (mg/kg-1 ) en los granos recolectados en campos de arroz comercial en dos zonas arroceras de Cuba.

Muestras tomadas en campo de INCA LP 5 de

Ciego de Ávila

Muestras tomadas en campo de INCA LP 7 de Pinar

del Rio

Arroz

Comercial

INCALP5.

Arroz

Rojo

Tipo 3

Arroz

Rojo

Tipo

5

Arroz

Rojo

Tipo

10

Arroz

Rojo

Tipo 11

Arroz

Comercial

INCALP7

Arroz

Rojo

Tipo 1

Arroz

Rojo

Tipo 4

Arroz

Rojo

Tipo 18

Arroz

Rojo

Tipo 19

27,12 ef 33,51 bc 29,12

d

25,32

f

31,57 c 28,05 de 38,81 a 33,84 b 32,05 bc 33,91 b

Los análisis del contenido del micro elemento Cu son mostrados en la tabla 5. Este

elemento es un constituyente de enzimas como la fenol-oxidasa, lactasa,

citocromos-oxidasa y otros (Muñiz, 2008) y participa en procesos como la

fotosíntesis, respiración, la eliminación de radicales tóxicos de superóxido y en la

síntesis de proteínas y carbohidratos. También participa junto con el Fe en la cadena

transportadora de electrones durante la fotosíntesis.


107

Se puede apreciar que el arroz rojo tipo 1 recolectado en el campo del cultivar INCA

LP-7, alcanzó valores de 38.81mg.kg-1, superando significativamente al resto de los

tipos de arroz rojo así como de los dos cultivares comerciales recolectados, tanto

en la provincia de Pinar del Río como en la de Ciego de Ávila. Los dos cultivares

comerciales INCA LP-5 e INCA LP-7 presentan un bajo contenido de Cu en sus

granos, en tanto que el arroz rojo tipo 10 recolectado en Ciego de Ávila es el de más

bajo contenido con solo 25.32 mg.kg-1, que es 6.7% más bajo que el del cultivar

INCA LP-5 cultivado en similares condiciones de suelo (aunque las diferencias no

son estadísticamente significativas).

En sentido general, tanto los tipos de arroz rojo como los cultivares comerciales

recolectados en el suelo de la provincia Pinar del Río superan en 16% a los

recolectados en la provincia de Ciego de Ávila y está influenciada en lo fundamental

por la mayor absorción de Cu que realizan los diferentes tipos de arroz rojo en esa

zona del país.

Como se puede apreciar en los resultados de la tabla 6, el mayor contenido de Mn

(99.71 mg.kg-1) se obtuvo en el arroz rojo tipo 3, recolectado en la provincia de Ciego

de Ávila, que superó significativamente al resto de los tipos de arroz rojo y a los

cultivares comerciales analizados. En sentido general, los contenidos de Mn de los

diferentes tipos de arroz rojo involucrados en el estudio demostraron tener mayor

contenido del mismo que los cultivares comerciales tal y como se aprecia en la tabla

5.

Otro aspecto a destacar en los resultados obtenidos es que los contenidos de Mn

en los materiales recolectados en la provincia de Ciego de Ávila fueron superiores

en un 16 % a los recolectados en la provincia de Pinar del Río, lo que pudo estar

asociado a un mayor contenido de este microelemento en el suelo de Ciego de

Ávila; a este respecto plantean además Mandal y Metra (1982) que una alta


108

concentración de hierro en el suelo reduce la absorción de manganeso por la planta

de arroz.

Contenido de Manganeso.

Tabla 6. Contenido del elemento Manganeso (mg/kg-1) en los granos recolectados en campos de arroz comercial en dos zonas arroceras de Cuba.

Muestras tomadas en campo de INCA LP 5 de

Ciego de Ávila

Muestras tomadas en campo de INCA LP 7 de Pinar

del Rio

Arroz

Comercial

INCALP5.

Arroz

Rojo

Tipo 3

Arroz

Rojo

Tipo 5

Arroz

Rojo

Tipo 10

Arroz

Rojo

Tipo

11

Arroz

Comercia

l

INCALP7

Arroz

Rojo

Tipo

1

Arroz

Rojo

Tipo 4

Arroz

Rojo Tipo

19

Arroz

Rojo

Tipo 18

76,2 e

99,71 a

92,71 b

87,15 cd

89,74 bc

73,67 e

86,87 cd

84,84 cd

66,81 f

83,54 d

A diferencia de los dos micro elementos antes analizados (Fe y Zn), una de las

líneas de arroz rojo (Arroz rojo tipo 10) mostró contenidos inferiores (-6.7 %) que los

cultivares comerciales lo que indica que no todos los tipos de arroz rojo son capaces

de absorber contenidos mayores de Mn que los cultivares de arroz blanco.

Los resultados mostrados en la tabla 7 muestran valores menores de 2.00 % en el

contenido de grasa para el cultivar comercial J-104, mientras que los valores

obtenidos con las diferentes tipos de arroz rojo valorados (tipo 5 y tipo 3

recolectados en el campo del cultivar comercial INCA LP7) fueron del orden de 2.2

%, que representa 10 – 15 % superiores a los cultivares comerciales estudiados.

Estos resultados concuerdan con los reportes de la literatura (Hart y Fisher 1971).

Contenido de grasa. (%).

Tabla 7. Contenido de grasa (%) en granos recolectados en campos de arroz comercial en dos zonas arroceras de Cuba.

Arroz Comercial

J−104

Arroz Rojo Tipo 5

INCA LP 7

Arroz Rojo Tipo 3

INCA LP 7

Arroz Comercial

INCA LP 7

1.9 ± 0.08 2.2 ± 0.11 2.2 ± 0.09 2.0 ± 0.10

ES X = 0.0734. C.V. = 7.75 %


109

También Hernández (1999) indica que el arroz blanco procesado tiene un

contenido de grasa de hasta 1.9 % para el caso del arroz integral, mientras que el

arroz rojo puede alcanzar valores de hasta 3.8%, lo cual puede representar hasta

un 9.3% del total de energía requerida por el organismo humano. La literatura antes

consultada señala además que estos valores de grasa aunque no son altos si

destaca que son de buena calidad, semejantes en cuanto a su composición en

ácidos grasos a los de otros aceites vegetales como el de maíz, girasol y otros. Es

necesario señalar que estas muestras analizadas fueron a partir de arroz integral,

ya que otros reportes (Novedades arroz, 2014) indican que el arroz pulido tiene

menores contenidos de grasa que el arroz integral, ya que como plantea la Norma

del Codex Rev.1-(1995), la distribución de nutrientes en el grano de arroz presenta

una distribución decreciente desde las capas externas del grano hacia el centro,

mientras que el almidón, en cambio sigue una pauta inversa, por lo que al realizarse

el proceso de pulido se pierde entre el 75 – 100 % del contenido de grasa del arroz

blanco pulido.

Contenido de polifenoles totales.

Los polifenoles constituyen sustancias que forman parte de los metabolitos

secundarios presentes en las plantas y que desempeñan múltiples funciones en los

procesos fisiológicos que se desarrollan en las mismas. Se ha demostrado también

que desempeñan una importante función como sustancias con propiedades

medicinales anti-oxidantes y son empleadas en la salud humana.

Tabla 8. Contenido de polifenoles totales (mg equivalentes de pirogalol por cada 100 g de harina) en muestras de arroz rojo y comercial cultivados en Cuba.

Arroz Comercial

J−104

Arroz Rojo Tipo 18

INCA LP 7

Arroz Comercial

INCA LP 7

3.74 b 9.37 a 2.86 b

ES X = 3.53 C.V. = 66.35 %

En la tabla 8 se presentan los resultados obtenidos en la determinación del

contenido de polifenoles totales en los granos de tres tipos diferentes de arroz, dos


110

cultivares comerciales actualmente cultivados en el país (J-104 y INCA LP7) así

como un tipo de arroz rojo, para tener un resultado preliminar comparativo entre dos

formas de arroz (Comercial y rojo), ya que según Sompong et al. (2011) los tipos de

arroz rojo por lo general tienen un mayor contenido de polifenoles que el arroz

blanco comercial. Como se puede observar, el tipo de arroz rojo tiene un contenido

de polifenoles totales que supera en 2.5 - 3.3 veces a los dos cultivares comerciales,

lo que demuestra que en las condiciones de nuestro país también es posible obtener

altos contenidos de polifenoles en el arroz rojo, lo que debe constituir un aspecto de

especial interés para futuros estudios, ya que no se han encontrado fuentes

bibliográficas que reflejen trabajos realizados anteriormente con este fin en Cuba.

González y Borges, (2004) se refieren a las propiedades que tienen los polifenoles

de ejercer una marcada influencia sobre todos los procesos fisiológicos de las

plantas, incluidos la resistencia a estreses bióticos y abióticos.

CONCLUSIONES

Se identificaron un total de trece tipos diferentes de arroz rojo en el campo

del cultivar INCA LP-5, así como ocho tipos diferentes en el campo del

cultivar LP-7 con marcadas diferencias en la caracterización morfológica de

sus granos.

La coloración roja del pericarpio predominó entre los diferentes tipos de arroz

recolectados en diferentes campos de cultivares de arroz comercial de dos

provincias de Cuba.

El contenido de grasa en los arroces rojos superó en 10-15 % al de los

cultivares comerciales de grano blanco INCA LP-7 y J-104.

Los contenidos de Hierro, Manganeso, Cinc y Cobre resultaron ser

superiores en los tipos de arroces rojos con respecto a los cultivares

comerciales de grano blanco.


111

El contenido de polifenoles totales en la línea 18 de arroz rojo superó

significativamente al de los dos cultivares comerciales estudiados J-104 e

INCA LP7.

LITERATURA CITADA

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Actividad antioxidante in vitro de hidrolizados proteicos de semilla de chan (Hyptis suaveolens, L. Poit)

Jenny Fabiola López Hernández*1 y Norma Alejandra Mancilla Margalli2

*1Instituto Tecnológico Superior de los Ríos, Km. 3 Carr. Balancán-Villahermosa, Balancán

Tabasco, México. C.P.86930. 2Instituto Tecnológico de Tlajomulco, Km. 10, Carr. Tlajomulco-San Miguel Cuyutlan, Tlajomulco Jalisco, México C.P.45640. *Correo: [email protected]

RESUMEN

Hyptis suaveolens L. Poit. conocido como "chan", es un miembro de la familia Lamiaceae. Su importancia cultural y nutricional es evidente desde la época prehispánica. Actualmente su uso es restringido y sus propiedades nutricionales en cuanto a sus proteínas de almacén poco conocida. La búsqueda y caracterización de péptidos con actividad biológica, a partir de proteínas de almacén de esta especie, puede proporcionar información que potencie el consumo de derivados de chan con efectos benéficos a los consumidores. El objetivo de este trabajo fue caracterizar las proteínas de reserva de semillas de chan y generar péptidos con potencial actividad antioxidante, mediante hidrólisis enzimática in vitro utilizando proteasas comerciales digestivas (pepsina, tripsina y quimotripsina) y vegetales (papaína y bromelina). Las proteína se extrajeron según el criterio de solubilidad Osborne, la hidrólisis enzimática se llevó a cabo en una relación enzima: sustrato de 1:10 (v/v), a 30 °C. El grado de hidrólisis (DH) y sus propiedades antioxidantes fueron evaluados in vitro. El DH más alto se obtuvo con las enzimas digestivas: en las fracciones de albúminas y globulinas con pepsina, mientras que para las glutelinas fue con tripsina. El poder reductor, capacidad de quelación Fe+2 y capacidad de estabilización del radical libre 1,1-difenil-2-picrilhidracilo (DPPH•) fueron algunas de las actividades antioxidantes determinadas en los péptidos obtenidos, resultando muy variada según el sistema utilizado. PALABRAS CLAVE: péptidos bioactivos, semilla, chan.

INTRODUCCIÓN

Dentro de las fuentes más importantes de proteínas sobresalen aquellas de origen

animal como leche y huevo, consideradas hasta el momento como de inigualable

calidad nutricional, dada la cantidad y balance de aminoácidos esenciales; sin

embargo, éstas son caras y poco accesibles a ciertos sectores de la población, por

lo que se ha buscado fuentes alternas más económicas y de valor nutricional

importante, considerando así a las de origen vegetal. Además de constituir una


115

fuente de componentes nutricionales y conferir propiedades funcionales a los

alimentos, en los últimos años las proteínas alimentarias se han descrito como

precursoras de péptidos que ejercen actividad biológica benéfica en el organismo,

tales como: antioxidante, antihipertensiva, opiode, moduladoras,

hipocolesterolémica y antitrombóticas, por mencionar algunas. En los últimos años

se han estudiado fuentes vegetales no convencionales de proteínas tales como las

del grupo de los pseudocereales, encontrándose aportaciones importantes en el

conocimiento de sus proteínas y aminoácidos así como fuente potencial de péptidos

con actividad biológica importante, tal es el caso del amaranto (Amaranthus sp.),

reportados ya en base de datos.

Una metodología de utilidad que permite la predicción de péptidos bioactivos a partir

de proteínas precursoras es el análisis in silico. Esto se realiza a partir de la

comparación de los péptidos virtualmente generados con distintas proteasas y cuya

funcionalidad de péptidos ya ha sido comprobadas in vitro o in vivo y reportada en

bancos de datos.

Hyptis suaveolens L. Poit., es una planta dicotiledónea de la familia de las

Lamiaceae, considerada por Harlan (1992) entre las plantas silvestres sometidas a

domesticación, actualmente catalogada como pseudocereal, ya que los cereales

son monocotiledóneas y el chan es una dicotiledónea; sin embargo su grano

comparte propiedades nutrimentales y uso de alimentación parecido a los cereales.

Fue domesticada en la época prehispánica, siendo ésta de importante uso

alimentario, medicinal y de ritual en las culturas del centro y occidente de nuestro

país. En la actualidad es poco estudiada y su uso poco difundido. En Colima,

México, el “chan” se utiliza para la preparación del “bate”, una bebida tradicional que

se elabora a base de la semilla tostada y molida y endulzada con piloncillo.

La búsqueda y caracterización de péptidos con actividad biológica, a partir de

proteínas de reserva en las semillas de esta especie puede proporcionar


116

información que potencie el consumo de derivados de chan con efectos benéficos

a los consumidores.

El objetivo del este trabajo fue extraer las proteínas de reserva de la semilla de chan,

Hyptis suaveolens L. Poit, para generar péptidos y probar su actividad antioxidante

in vitro.

Para ello se inició con una búsqueda de proteínas de reserva ya reportadas

(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/) y relacionadas taxonómicamente con el chan, para

encontrar la fracción proteínica más prometedora así como las enzimas con las que

se pudieran generar más secuencias de péptidos con actividad antioxidante,

encontrándose albúminas (2S) y globulinas (7S y 11S) de ajonjolí (Sesamun

indicum), estas secuencias hidrolizadas con enzimas digestivas (pepsina, tripsina y

quimotripsina) y vegetales (papaína y bromelina) generaron péptidos con actividad

mayoritariamente antioxidante (BIOPEP, http://www.uwm.edu.pl/biochemia,

MEROPS, http://merops.sanger.ac.uk.). Se llevó a cabo la extracción secuencial de

proteínas de reserva de las semillas de chan por el método de Osborne con algunas

modificaciones, así como la caracterización electroforética de sus fracciones

proteínicas (albúminas, globulinas, prolaminas y glutelinas). Posteriormente, se

probaron varios sistemas de hidrólisis enzima:sustrato en una relación 1:10 (v/v),

utilizando distintas proteasas digestivas y vegetales. Se realizó la caracterización

electroforética y determinación del grado de hidrólisis (DH) de los péptidos

generados y, finalmente, se determinó in vitro su actividad antioxidante después de

180 min de hidrólisis.

La capacidad antioxidante de los hidrolizados se evaluaron por tres métodos:

quelación de iones ferroso (Fe+2), estabilización del radical libre DPPH∙ y capacidad

para reducir iones férricos (Fe+3).

http://www.uwm.edu.pl/biochemia

http://merops.sanger.ac.uk/


117


Predicción in silico de péptidos con potencial actividad biológica

Para garantizar en lo posible la generación de péptidos con potencial de actividad

biológica, previamente se realizó un análisis in silico de péptidos generados

proteolíticamente a partir de secuencias de proteínas de reserva en semillas de

especies pertenecientes a la misma familia del chan (Lamiaceae) y reportadas en

la base de datos del National Center for Biotechnology Information

(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/).

Pretratamiento de la muestra

Al menos que se indique otra cosa, los reactivos empleados fueron de grado

reactivo de las marcas comerciales Sigma-Aldrich©, J.T. Baker® y Bio-Rad®.

Se utilizaron semillas de chan (Hyptis suaveolens var. negra) adquiridas en el

mercado local de la ciudad de Colima, Colima, México, cosecha 2011.

Las semillas fueron seleccionadas libres de impurezas para posteriormente ser

tratadas. Una vez seleccionadas, se colocó en agitación durante 2 h a 30 °C en

agua mineralizada para ser desmucilaginada. Posteriormente se centrifugó a 10,000

rpm durante 20 min (centrífuga refrigerada Hermle Z383K, Labortechnik®), se

eliminó el agua por decantación y se retiró la capa de mucílago formada en la

superficie y se secaron en un horno casero a 45 °C 8 h, para después eliminar el

resto del mucílago seco por cernido. Las semillas lavadas y desmucilaginadas se

molieron con nitrógeno líquido hasta obtener una harina fina. Posteriormente, la

harina se desgrasó en agitación con hexano (1:10 w/v) para luego ser desfenolizada

con acetona (1:10 w/v) según la metodología propuesta por Arcan y Yemenicioğlu

(2007) con algunas modificaciones.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/


118

Extracción de proteínas

La extracción de proteínas se realizó secuencialmente de acuerdo a los criterios de

solubilidad propuesto por Osborne (1924) a partir de la harina desgrasada y

desfenolizada, usando algunas modificaciones (Ferreira et al., 1999; Rosa et al.,

2000). Las albúminas fueron extraídas por agitación lenta durante 2 h a 4 °C en

agua (pH 8.0) acondicionada con CaCl2 10 mM y MgCl2 10 mM utilizando una

relación 1:15 (w/v) de harina:agua. Para la remoción de carbohidratos y compuestos

fenólicos remanentes se le adicionó al agua polivinilpirrolidona insoluble (PVP) al

2% (w/v). La introducción de iones Ca+² y Mg+² en la solución provoca la

insolubilización de las globulinas que suelen asociarse en condiciones de alta fuerza

iónica y evitan la contaminación cruzada de ambas fracciones. Las globulinas fueron

extraídas en agitación lenta 2 h a 4 °C con buffer Tris-HCl, 100 mM (pH 7.5), NaCl

10% (w/v), EDTA 10 mM y ácido etilenglicol tetraacético (EGTA) 10 mM, en una

relación 1:15 (w/v). La adición de estos dos últimos agentes quelantes permiten la

remoción de Ca+2 y Mg+2 para facilitar la solubilización de las globulinas. Las

prolaminas fueron extraídas en agitación suave durante 2 h 4°C con etanol al 75%

(v/v) en una relación. Finalmente, las glutelinas fueron extraídas en agitación a

temperatura ambiente por 2 h con buffer de borato de sodio 50 mM (pH 10) en

presencia de β-ME al 1% (v/v) como agente reductor y SDS al 1 % (w/v) como

agente desnaturalizante. En todos los casos las proteínas insolubles fueron

removidas por centrifugación (centrífuga refrigerada Hermle Z383K, Labortechnik®)

a 13,000 rpm por 20 min a 4 °C (excepto glutelinas que se centrifugaron temperatura

ambiente) y utilizadas para la siguiente extracción. El sobrenadante (fracción de

proteínas solubles) se filtró con papel Whatman (125 mm Ø) para luego ser

ultrafiltradas por centrifugación (minicentrífuga Spectrafuge 24D Labnet®) a 12,300

rpm a 4°C por 20 min en ultrafiltros Amicon® Ultra-0.5 con membrana de tamaño

de corte de 3 kDa. La fracción proteica retenida se cuantificó y se almacenó a -20°C

para su posterior análisis.


119

La cuantificación de proteínas se llevó a cabo por el método de Bradford (1976)

adaptado a micrométodo (Bio-Rad, Protein Assay). La absorbancia se leyó contra

un blanco de reacción a 595 nm (Biofotómetro, Eppendorf®). Para la curva de

calibración se utilizó un estándar de albúmina de suero bovino (BSA) en diluciones

de 0 a 25 µg/mL y como blanco se utilizó agua.

Caracterización electroforética

Se utilizó un sistema de electroforesis discontinuo en geles de poliacrilamida

(PAGE, por sus siglas en inglés, Polyacrylamide Gel Electrophoresis). En los

distintos sistemas de caracterización electroforética, las muestras fueron resueltas

en presencia o ausencia de β-ME como agente reductor y fueron cargados con

aproximadamente 8 µg de proteína en cada carril. Los diferentes tipos de

electroforesis fueron realizados en una minicámara de electroforesis vertical (Mini-

PROTEAN® electrophoforesis cell, Tetra System Bio-Rad) y los geles fueron

teñidos utilizando azul de Coomassie G-250.

Se utilizaron geles de poliacrilamida al 7.5% y 12% de acuerdo a la metodología de

Laemmli (1970) sin SDS.

Se utilizaron geles separadores de poliacrilamida al 12% de acuerdo a la

metodología de Laemmli (1970).

El buffer de muestra desnaturalizante utilizado sin agente reductor fue Tris-HCl 0.06

M (pH 6.8) con glicerol al 10% (w/v), SDS al 2% (w/v) y azul de bromofenol al 0.025%

(w/v). Como buffer de muestra desnaturalizante con agente reductor se utilizó el

buffer de muestra desnaturalizante adicionado con -ME al 5% (v/v, preparado en

fresco). Las proteínas fueron cargadas con el buffer de muestra desnaturalizante en

una relación 1:2 (v/v). Como marcador de peso molecular se utilizó la mezcla de

estándares Dual Color Standards® (Bio-Rad). La electroforesis se desarrolló a 90 V

con buffer de corrida desnaturalizante Tris-HCl 0.025 M (pH 8.3), glicina 0.192 M,


120

SDS 1% (w/v). Los geles se tiñeron 15 min con solución azul de Coomassie R-250

al 0.04% (w/v) en una solución de metanol: ácido acético glacial:agua (40:10:50,

v/v/v). El desteñido de los geles se realizó con esta misma solución pero sin el

colorante hasta la visualización de la bandas.

Electroforesis desnaturalizante (SDS-PAGE, sistema Schägger)

El sistema de electroforesis con tricina-dodecilsulfato de sodio (tricina SDS-PAGE),

desarrollado por Schägger y Von Jagow (1987), se caracteriza por resolver

proteínas de bajo peso molecular de un rango 1-100 kDa. Una mejor resolución de

moléculas de bajo peso entre 5 y 20 kDa ocurre con la incorporación de urea en el

sistema. Se utilizaron geles de poliacrilamida al 16% en presencia de urea 6 M, de

acuerdo a la metodología de Schägger (2006) y Judd (2002) con algunas

modificaciones. Esta técnica se utiliza comúnmente para separar proteínas de bajo

peso molecular que comprende un rango de masa de 1 a 100 kDa. Es el sistema

electroforético preferido para la resolución de proteínas menores a 30 kDa

(Schägger, 2006). El buffer de corrida consiste en dos sistemas: 1) buffer del cátodo

(en la cámara interna del sistema de electroforesis) Tris-HCl 0.1 M (pH 8.25± 0.2 sin

ajustar), Tricina 0.1 M y SDS al 1% (w/v) y 2) buffer de ánodo (en la cámara externa

del sistema de electroforesis) Tris-HCl 0.2 M (pH 8.9 ajustado con HCl 0.1 N). Las

características de separación de la técnica se relacionan directamente con los

valores de pK2 de la tricina de 8.15 y pk1≈ 3 (Akins y Tuan, 2002). El gel fue cargado

con aproximadamente 8 µg de proteína en cada carril del gel en presencia o

ausencia de -ME, utilizando el mismo buffer de muestra desnaturalizante que en

el sistema Laemmli (1970). La electroforesis se desarrolló a 100 V. Como marcador

de peso molecular se utilizó Polypeptide SDS-PAGE Standards® (Bio-Rad). Los

geles separador y concentrador fueron preparados de acuerdo a los volúmenes

indicados en la Tabla 1.


121

Tabla 1. Formulación del gel de poliacrilamida desnaturalizante (sistema Schägger).

*Buffer de gel 3: Tris-HCl 3 M (pH 8.45-8.9), SDS al 0.3% (w/v).

**Stock acrilamida:bis-acrilamida 1 (49.5% T, 3%C): disolver 48 g de acrilamida y 1.5 g de bis-acrilamida en 100 mL de agua.

Caracterización electroforética de péptidos

Para la caracterización electroforética de los péptidos generados durante la

hidrólisis, se utilizó el sistema Tricina-SDS PAGE con geles de poliacrilamida al 16%

en presencia de 6 M de urea, de acuerdo a lo descrito anteriormente.

Hidrólisis in vitro de fracciones proteicas de semilla de chan

La hidrólisis de las proteínas de reserva de chan se llevó a cabo de acuerdo a la

metodología empleada por Lee et al. (2010) y Liu y Chiang (2008) con algunas

modificaciones, utilizando enzimas digestivas (Sigma-Aldrich©): pepsina de mucosa

gástrica de porcino (No. Cat. P7012-1G), tripsina (No. Cat. 93610) y quimotripsina

de páncreas bovino (No. Cat. C4129-1G) y enzimas vegetales: papaína (No. Cat.

P4762-50MG) y bromelina (No. Cat. B4882-10G). El sistema para las hidrólisis con

se detalla en la Tabla 2. La relación enzima:sustrato utilizada para todos los

sistemas fue 1:10 (w/w). La reacción fue finalizada por calentamiento durante 7 min

a 90 °C.

Determinación del grado de hidrólisis (DH)

El DH se define como el porcentaje de enlaces peptídicos escindidos en relación a

su proteína original y se puede calcular mediante la reacción de grupos aminos

libres primarios con el ácido 2,4,6-tri-nitrobencensulfónico (TNBS) para formar un

cromóforo que tiene una absorbancia máxima a 340 nm (Adler-Nissen, 1979). Se

Componente Gel al 16% + urea 6 M Gel concentrador

Agua 2.3 mL 4.2 mL

*Buffer 3 3.33 mL 1.55 mL

Urea 3.6 g 0.5 mL

**Stock acrilamida/bis-acrilamida 1 3.33 mL 50 µL

Persulfato de Amonio 10% 30 µL 5 µL

TEMED 4 µL 4.2 mL


122

llevó a cabo el procedimiento de Adler-Nissen (1979), adaptado a micrométodo por

Van der Ven et al. (2002). Las muestras hidrolizadas fueron diluidas con SDS al 1%

(w/v) hasta ajustar a una concentración de 0.1% (w/v). La mezcla de reacción se

hizo en el orden y cantidad mostrados en la Tabla 3 y se incubó a 50 ºC durante 1

h en oscuridad.

La reacción fue finalizada por la adición de 90 µL de HCl 0.1 M. La absorbancia se

midió en un espectrofotómetro (BioPhotometer plus, Eppendorf®) a 340 nm.

Tabla 2. Hidrólisis enzimática de fracciones proteicas de chan.

Proteasa (U/mL)

Descripción Sistema buffer

Temperatura de incubación

(C)

Digestivas

Pepsina (250 U/mL)

La escisión incluye péptidos con aminoácidos aromáticos en cualquier lado del enlace peptídico

Agua acidulada/ solución HCl 10 mM, pH 2

37

Tripsina (900 U/mL)

Serin-proteasa, la escisión específica ocurre en el extremo C-terminal de Lys y Arg

Buffer Tris-HCl 100 mM, pH 7.8

30

Quimotripsina (4 U/mL)

Serin-proteasa que hidroliza el C-terminal de enlaces peptídicos con aminoácidos aromáticos o hidrofóbicos (Tyr, Trp, Phe, Met, Leu)

Buffer Tris-HCl 100 mM, pH 7.8

30

Vegetales

Papaína (1 U/mL)

Cisteín-proteasa, escinde enlaces peptídicos de aminoácidos básicos, Leu y Gly

Buffer fosfato 100 mM, pH 6.5

30

Bromelina (0.3 U/mL)

Cisteín-proteasa con amplia especificidad para la escisión de aminoácidos hidrofóbicos

Buffer fosfato 100 mM, pH 6.5

30


123

Se hizo una curva de calibración con L-leucina (Sigma; Figura 1) y los resultados

fueron expresados como equivalentes de L-leucina de acuerdo a la siguiente

ecuación (Liu y Chiang, 2008):

DH (%) = mM Leu tt – mM Leu t0 100 (1)

mM Leu tt

donde:

mM Leu tt = equivalente milimolar de leucina en el tiempo t (min)

mM Leu t0 = equivalente milimolar de leucina, en el tiempo cero (min).

Tabla 3. Mezcla de reacción para determinar el DH de hidrolizados proteínicos.

Figura 1. Curva estándar de L-leucina. El rango de concentración ensayada fue de 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 y 0.9 mM. El grado de hidrólisis (DH) fue reportado como mequivalentes de L-leucina.

y = 1.164x - 0.088

R² = 0.989

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0.2 0.4 0.6 0.8 0.9

Ab

sorb

anci

a (n

m)

L-leucina (mM)

Soluciones Volumen tomado ( µL)

Solución de hidrolizado 0.1% (w/v) 15

Buffer fosfato de sodio 210 mM pH 8.2 45

TNBS (0.05% v/v) 45


124

Determinación in vitro de actividad antioxidante de hidrolizados proteínicos

de chan

Actividad antioxidante

La actividad antioxidante de una molécula puede darse a través de uno o varios

mecanismos dependiendo de su capacidad de donar electrones, protones o quelar

metales (Moure et al., 2006), por lo que para una mejor caracterización de los

péptidos generados durante la hidrólisis de las fracciones proteicas de chan, se

utilizaron diferentes ensayos que pueden ayudar a elucidar un posible mecanismo

de la acción antioxidante observada in vitro.

Capacidad de quelación de ion ferroso

La capacidad quelante del hidrolizado proteínico manifestada como decremento de

la absorbancia a 550 nm, se determinó bajo la metodología de Arcan y Yemenicioğlu

(2007) y Lee et al. (2008) con algunas modificaciones.

Se tomaron 200 µL de solución del hidrolizado y se adicionaron 10 µL de solución

de FeCl2∙4H2O 1 mM. Después de 30 min de incubación a temperatura ambiente,

se adicionó 100 µL de ferrozina 0.5 mM. Se mezcló perfectamente y después de 10

min de incubación se determinó su absorbancia (BioPhotometer plus, Eppendorf®).

El porcentaje de actividad quelante fue determinada en comparación contra un

blanco de reacción utilizando la siguiente ecuación:

Actividad quelante (%) = Ac-Am/Ac 100 (2)

donde:

Ac= absorbancia del control

Am= absorbancia de la muestra

Como control positivo se utilizó EDTA con el que se generó una curva de calibración

(Figura 2).


125

Capacidad estabilizadora del radical libre (DPPH·)

Para ensayar la capacidad estabilizadora de radicales libres de los hidrolizados se

utilizó el radical libre 1,1-difenil-2-picrilhidrazil (DPPH· de color purpura, Sigma-

Aldrich) que es reducido a difenil-picrilhidrazina (DPPH color amarillo) en presencia

de un antioxidante y cuya actividad es medida como un decremento de la

absorbancia a 517 nm. Se utilizó la metodología reportada por Li et al. (2008) con

algunas modificaciones.

Se hizo una mezcla con 500 µL de los hidrolizados proteínicos, 500 µL de etanol al

99.5% (v/v) y finalmente 125 µL de DPPH· (0.02% w/v disuelto en etanol absoluto).

La mezcla se agitó y se incubó en la oscuridad a temperatura ambiente durante 30

min. Transcurrido este tiempo se leyó la absorbancia a 517 nm. El porcentaje de

actividad de inhibición del radical libre DPPH· fue determinado en comparación

contra un blanco de reacción utilizando la siguiente ecuación:

Estabilización de DPPH. (%) = Ac - Am/Ac 100 (3)

donde:

Ac = absorbancia del control

Am = absorbancia de la muestra

Como control positivo se utilizó α-tocoferol (Figura 3).

Capacidad de reducir iones férricos

La metodología empleada para determinar la capacidad de reducir iones férricos

de los diferentes hidrolizados proteínicos fue de acuerdo a Lee et al. (2008) con

algunas modificaciones. Se mezclaron 250 µL del hidrolizados proteínicos, 250 µL

de buffer de fosfato de sodio 200 mM (pH 6.6) y 250 µL de ferrocianuro de potasio

(10 mg/mL). La mezcla fue incubada a 50 ºC por 20 min. Posteriormente se adicionó

250 µL de ácido tricloroacético (100 mg/mL) y se centrifugó a 1600 rpm durante 10

min.


126

Figura 2. Curva estándar de quelación de iones ferroso por EDTA. El rango de concentración ensayada fue de 0.5, 1, 1.5, 2 y 2.5 mg/mL.

Figura 3. Curva estándar de actividad estabilizadora de radical libre DPPH. por -tocoferol. El rango de concentración ensayada fue de 0.01, 1.5, 5, 10, 15 y 20 mg/mL.

El sobrenadante (aprox. 500 µL) fue mezclado con 500 µL de agua desionizada y

100 µL de cloruro férrico (1 mg/mL). Inmediatamente la absorbancia fue

determinada a 700 nm, comparando contra un blanco de reacción.

0

20

40

60

80

100

0.5 1 1.5 2 2.5

Act

ivid

ad q

ue

lan

te d

e io

ne

sfe

rro

so (

%)

EDTA (mg/mL)

0

20

40

60

80

100

0.01 0.025 0.05 0.1 0.15

Act

ivid

ad e

stab

iliza

do

ra d

el r

adic

al li

bre

D

PP

H (

%).

α-Tocoferol (mg/mL)


127

El porcentaje de actividad capacidad reductora de iones férrico fue determinado en

comparación contra el blanco de reacción utilizando la siguiente ecuación:

Actividad para reducir iones férrico (%) = (Am - Ab) 100 (4)

donde:

Am= absorbancia de la muestra

Ab= absorbancia del blanco

Como control positivo se utilizó α-tocoferol (Figura 4).

Figura 4. Curva estándar de capacidad de reducir iones férrico por -tocoferol. El rango de concentración ensayada fue de 0.01, 0.05, 0.10 y 0.25 mg/mL.

RESULTADOS

Predicción in silico

El ajonjolí (Sesamun indicum) fue el único miembro de la familia Lamiaceae cuyas

secuencias de proteínas de almacén se encontraron reportadas (Tai et al., 2001

globulina 11S, Acceso: AAK15087.1 y globulina 7S, Acceso: AAK15089.1, Tai et al.,

1999 albúmina 2S, Acceso: AAK15088.1) (Figura 6). En estas secuencias se realizó

la hidrólisis in silico con diferentes enzimas proteolíticas utilizando el programa

y = 30.477x - 28.733R² = 0.981

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.01 0.05 0.1 0.25

Act

ivid

ad r

ed

uct

ora

de

ión

fé

rric

o (

%)

α-Tocoferol (mg/mL)


128

BIOPEP (http://www.uwm.edu.pl/biochemia) (Minkiewicz et al., 2008) para la

generación de péptidos potencialmente bioactivos (Tabla 4, 5 y 6).

Figura 6. Secuencias de proteínas de reserva en semillas de ajonjolí. Las secuencias se obtuvieron de la base de datos del National Center for Biotechnology Information (www.ncbi.nim.nch.gov).

http://www.uwm.edu.pl/biochemia

http://www.ncbi.nim.nch.gov/


129

Tabla 4. Péptidos bioactivos generados in silico a partir de proteínas de reserva reportadas en ajonjolí con enzimas digestivas.

Enzima

Proteína

Secuencia peptídicaa

Localizaciónb

Actividad biológica predicha

Pepsina EC.3.4.23.1.

Albúmina 2S N.D.c N.D.c N.D.c

Globulina 11S

RL (Betalactoquininad)

335-336 Inhibidor ACE

SF 8-9 Inhibidor ACE (reportado

en ajo)

RHF

197-199 Antioxidante (péptido

sintético)

Globulina 7S

PL 532-533 Inhibidor ACE

EL

320-321 Antioxidante (estabilizador

del radical peróxido)

Tripsina

EC. 3.4.21.1.

Albúmina 2S AR 147-148 Inhibidor ACE

Globulina 11S

GR 114-115 Inhibidor ACE


VR 150-151 Inhibidor ACE

Globulina 7S

GPR 574-576 Inhibidor de la coagulación de

fibrinógeno y trombina



EK 118-119 Inhibidor ACE

EAK 546-548 Antioxidante

Quimotripsina EC. 3.4.21.1.

Albúmina 2S N.D.c N.D.c N.D.c

Globulina 11S

RL (Betalactoquininad)


SF 8-9 Inhibidor ACE (reportado

en ajo)

KY 455-456 Inhibidor ACE

(reportado en wakame)

EY 487-488 Inhibidor ACE (reportado

en harina de tiburón)

RHF 197-199 Antioxidante (péptido

sintético)

Globulina 7S

AF 551-552 Inhibidor ACE

VF 197-198 Inhibidor ACE

PL 532-533 Inhibidor ACE(reportado

en piel de pescado)

EL 320-321 Antioxidante

(estabilización del radical superóxido)

a Secuencias obtenidas después de la hidrólisis in silico. b Número de residuos donde se genera el corte. c No se generó ningún péptido con actividad biológica reportada. d Péptido sintético con actividad anti-ACE.


130

Tabla 5. Péptidos bioactivos generados in silico de proteínas de reserva de ajonjolí con la enzima vegetal papaína.

Enzima Proteína Secuencia peptídicaa Localizaciónb

Actividad biológica predicha

Papaína EC 3.4.22.2.

Albúmina 2S

IR (Betalactoquinina c)


LA 5-6 Proteólisis

mediada por ubiquitina

LA 7-8 Proteólisis


LA 18-19 Proteólisis



Globulina 11S

IR (Betalactoquinina c)


FG 241-242 Inhibidor ACE

DA 239-240 Inhibidor ACE

QG 155-156 Inhibidor ACE

SG 286-287 Inhibidor ACE

SG 367-368 Inhibidor ACE

TG 376-377 Inhibidor ACE

NG 289-290 Inhibidor ACE

NG 346-347 Inhibidor ACE


QK 148-149 Inhibidor ACE

IR (Betalactoquininac)


Globulina 7S

IR (Betalactoquininac)

59-60 Inhibidor ACE

MY 176-177 Inhibidor ACE

PR 575-576 Inhibidor ACE

PSY 483-485 Inhibidor ACE

a Secuencias obtenidas después de la hidrólisis in silico. b Número de residuos donde se genera el corte. c Péptido sintético con actividad anti-ACE.


131

Tabla 6. Péptidos bioactivos generados in silico de proteínas de reserva de ajonjolí con la enzima vegetal bromelina.

Enzima Proteína Secuencia

peptídicaa

Localizaciónb Actividad biológica

predicha

Bromelina EC 3.4.22.4.

Albúmina 2S LA 7-8 Inhibidor ACE

Globulina 11S

IRA 432-434 Inhibidor ACE

RA 309-310 Inhibidor ACE


Globulina 7S

IA 451-452 Inhibidor ACE

(aislado de hidrolizado de soya)


DA 584-585 Inhibidor ACE

EG 178-179 Inhibidor ACE

PHY

442-444

Péptido sintético antioxidante

a Secuencias obtenidas después de la hidrólisis in silico. b Número de residuos donde se genera el corte.

Fracciones proteicas

Las fracciones predominantes (%) obtenidas en semilla de chan (Hyptis suaveolens

var. negra) fueron: glutelinas (57.23 ± 12.07), seguido de las globulinas (23.75 ±

4.49), posteriormente albúminas (16.49 ± 0.06) y escasamente representadas, las

prolaminas (2.53 ± 0.23) (Figura 5).


132

Figura 5. Fracciones de Osborne en semillas de chan.

Caracterización electroforética

Se realizó la caracterización electroforética solo de las tres fracciones más

abundantes en chan (albúminas, globulinas y glutelinas).

Electroforesis desnaturalizante (SDS-PAGE, sistema Laemmli)

El perfil electroforético SDS-PAGE de semillas de chan se muestra en la figura 6.

A) Albúminas. La fracción de albúminas muestra dos subunidades importantes,

una estimada en 50 kDa y otra de 35 kDa; al agregar el agente reductor, la

subunidad de 35 kDa se mantiene casi constante mientras que la de 50 kDa genera

otras dos bandas de menor peso molecular (< 25 kDa). En pseudocereales como

amaranto, Barba de la Rosa et al. (2009) reporta a la fracción albúmina como la

principal fracción de proteínas, con bandas características de 34 kDa y 18 kDa,

también reportan bandas de 40 a 80 kDa. En el caso de ajonjolí, Hsiao et al. (2006)

reportan tres albúminas de aproximadamente 11 kDa, una ligeramente mayor y

otras dos que corresponden a isoformas ricas en metionina y también responsables

de reacciones alérgicas en algunos individuos (Kelly y Hefle, 2000; Hsiao et al.,

2006).

B) Globulinas. Las globulinas 11S en su forma madura, están compuestas por seis

unidades proteínicas que interactúan no covalentemente. Cada unidad a su vez, se

0

10

20

30

40

50

60

70

80

albuminas globulinas glutelinas prolaminas

Po

rce

nta

je d

e f

racc

ion

es

pro

teíc

as


133

compone de una subunidad ácida (30-40 kDa) y otra subunidad básica (20-25 kDa)

unidas por un puente disulfuro (Shewry et al., 1995) que es reducido en presencia

de un agente reductor como el -ME generando las dos subunidades componentes

(Tai et al., 1999). En la fracción de globulinas de chan sin -ME se observó un

cúmulo de bandas en un rango de 50-53 kDa que, al adicionarse el agente reductor

producen el patrón característico de las globulinas 11S, presencia de bandas de 35-

37 kDa (subunidades ácidas) y 15-21 kDa (subunidades básicas). El patrón

característico que Barba de la Rosa et al. (2009) reporta para la globulina 11S de

amaranto (amarantina) corresponde a la de polipéptidos ácidos (35-38 kDa) y

polipéptidos básicos (22-25 kDa).

Figura 6. Perfil electroforético SDS-PAGE (sistema Laemmli) de fracciones de chan. M, marcador de peso molecular; A, Gb y Gt, albúminas, globulinas y glutelinas, respectivamente, en ausencia (-

-ME) o presencia (+ -ME) de agente reductor. Los PM de las proteínas fueron estimadas en base a la ecuación de ajuste de la recta (y= -0.0217x + 2.2793, R2= 0.930) de la movilidad electroforética de los estándares (Rf; dada en mm) en función del log de sus pesos moleculares.

En la Figura 6 también se observan bandas cercanas a los 50 kDa. En amaranto

una banda de alto peso molecular (55 kDa) se reportó como un precursor de

globulina 7S (Barba de la Rosa et al., 1992).


134

C) Glutelinas. En la fracción de glutelinas se observaron subunidades de peso

molecular entre 36 y 30 kDa en ausencia de -ME, las cuales no mostraron cambios

drásticos cuando el agente reductor fue adicionado, afectando mínimamente su

movilidad electroforética (38 y 40 kDa) lo que sugiere la presencia de puentes

disulfuro intercadena. Goristein et al. (1998) hacen una comparación del perfil

electroforético de proteínas de bajo peso molecular de maíz, arroz y amaranto, y

discuten que en las glutelinas hay bandas de 14 y 20 kDa que se comparten en

estas especies. Para el caso del chan también se pueden observar bandas de bajo

peso molecular que no sufren cambios significativos en su movilidad al agregar el

agente reductor con pesos moleculares aproximados de 18 y 21 kDa.

Electroforesis desnaturalizante (SDS-PAGE, sistema Schägger).

El patrón característico general de las fracciones proteicas de chan no cambió con

referencia al sistema de Laemmli (Figura 6); sin embargo el sistema de Schägger

proporciona información adicional, especialmente en la región de proteínas de bajo

peso molecular (Figura 7). En las albúminas las bandas de bajo peso molecular se

resuelven más claramente, mostrándose tres bandas estimadas de 6.1, 9.6 y 14.2

kDa marcadas respectivamente como A1, A2 y A3 (Figura 7A).

Aguirre et al. (2004) reportan la presencia de un inhibidor de tripsina purificado de

la fracción de albúminas de chan estimado en 8.7 kDa y con capacidad de inhibir

las enzimas digestivas del gusano barrenador Prostephanus truncatus. Se

evidencian otros dos grupos de bandas estimadas como de 26.62 y 27.85 kDa

marcadas con B1 y B2 respectivamente y otra banda aproximada de 35.9 kDa

marcada con B3 en el gel (Figura 7A). Goristein et al. (1998) reportan para amaranto

y soya una albúmina predominante de 34.2 y 36.4 kDa, respectivamente.


135

En el análisis del perfil electroforético de albúminas de ajonjolí, Orruño et al. (2007)

reportan albúminas 2S de 13 kDa, que se reducen en presencia de ditiotreitol (DTT).

Este comportamiento es similar al observado para el chan.

Figura 7. Perfil electroforético SDS-PAGE (sistema Schägger) de fracciones de chan. M, marcador de peso molecular; A, Gb y Gt, albúminas, globulinas y glutelinas, respectivamente en A) ausencia

o B) presencia de -ME. Los PM de las proteínas fueron calculados en base a la ecuación de ajuste de la recta (y= -0.028x + 2.049, R2=0.98) de la movilidad electroforética de los estándares (Rf; dada en mm) en función del log de sus pesos moleculares.

Las albúminas son proteínas ricas en metionina (16-18%; Barba de la Rosa et al.,

2009), generalmente de bajo peso molecular (en amaranto 18 kDa), pero esto puede

ser variable según el grupo de semillas. Es importante mencionar que en la fracción

de globulinas reducidas (Figura 7B) están presentes subunidades de bajo peso

molecular, además de las subunidades ácidas y básicas típicas de la globulina 11S.

El patrón electroforético de la fracción de globulinas reducidas es semejante al de

glutelinas en su forma no reducida. Aunque las glutelinas se definen clásicamente

por su solubilidad en soluciones ácidas o básicas diluidas, algunos autores las han

considerado en la familia de las globulinas 11S y 12S por su forma de

A

1


136

procesamiento y almacenamiento evidenciadas incluso en algunos cereales como

el arroz (Yamagata y Tanaka, 1986; Tan-Wilson y Wilson, 2012).

Hidrólisis con enzimas digestivas

En la hidrólisis con enzimas digestivas se observó que las albúminas presentaron

el mayor grado de hidrólisis con la pepsina después de 30 min de reacción (DH,

72.15% ± 0.258), manteniéndose constante este valor por el resto del tiempo de

reacción (Figura 8A). El perfil electroforético no mostró un cambio notorio conforme

al tiempo de hidrólisis (Figura 8A). La tripsina hidrolizó a las albúminas en un 36.76%

± 0.548 después de 90 min de acción; mientras que el DH con quimotripsina fue

bajo, alcanzando un 3.77% ± 0.316 a los 90 min. Esto puede indicar una resistencia

de las albúminas a la hidrólisis en presencia de quimotripsina.

Figura 8. Hidrólisis de fracciones proteínicas de chan con enzimas digestivas. A) albúminas; B) globulinas y C) glutelinas, en presencia de quimotripsina (●), tripsina (■) y pepsina (▲). El progreso de la hidrólisis fue determinado como porcentaje de grado de hidrólisis a través de 180 min de reacción, de acuerdo a la ecuación (1).


137

Figura 9. Perfil electroforético de hidrolizado de A) albúminas y B) globulinas con pepsina. El tiempo indica los minutos de la reacción de hidrólisis; M, marcador de peso molecular. Se utilizó un sistema electroforético de Schägger.

La resistencia relativa de las proteínas de ciertos alimentos a la hidrólisis por

enzimas digestivas es característica de muchos alérgenos alimentarios (Maleki et

al., 2003) que son de naturaleza proteínica, alterando la digestión de las proteínas;

otros tantos, pueden ser inhibidores de la acción de enzimas digestivas, siendo los

más conocidos los que reaccionan con serin- proteasas como tripsina y

quimotripsina (Elizalde et al., 2009).

Las globulinas también presentaron el mayor DH en presencia de pepsina después

de 30 min (65% ± 0.14, Figura 8); esto puede ser facilitado por la desnaturalización

de la globulina 11S a pH ácidos (pH 1.5; Orruño y Morgan, 2011) haciendo a las

proteínas más susceptibles a la hidrólisis. El perfil electroforético se muestra en la

Figura 9A y 9B. El DH con la tripsina y quimiotripsina fue bajo. Los diferentes DH

observados en las globulinas puede estar relacionado con la exposición de los sitios

de corte. Esto se ha observado in vitro en glicinina de soya y legumina de chícharo

(globulinas 11S; Orruño y Morgan, 2011).


138

En las glutelinas, el mayor DH se presentó con tripsina (68.61% ± 0.519; Fig. 32C),

seguida de pepsina (49.52% ± 0.798) después de 90 min; mientras que con

quimotripsina, el mayor DH (37.81% ± 0.623) se observó a los 30 min.

Hidrólisis con enzimas vegetales

El progreso de la hidrólisis de fracciones de chan con enzimas vegetales (papaína

y bromelina) se muestra en la Figura 10. La fracción de albúminas presentó el mayor

DH con la papaína (59.26% ± 0.099) a los 120 min (Figura 10A). El perfil

electroforético se muestra en la Figura 11. Por otra parte, las globulinas presentaron

un DH de 40.26% ± 0.16 a los 30 min (Figura 11B) y las glutelinas mostraron un DH

de 50.23% ± 0.401 (Figura 11C) con la enzima bromelina después de 90 min. La

resistencia a la hidrólisis es menor con las enzimas vegetales, sin embargo el mayor

DH en todas las fracciones se presentó con la enzima digestiva pepsina.

Figura 10. Hidrólisis de fracciones proteínicas de chan con enzimas vegetales. A) albúminas; B) globulinas y C) glutelinas, en presencia de papaína (●) y bromelina (■). El progreso de la hidrólisis fue determinado como porcentaje de grado de hidrólisis a través de 180 min de reacción, de acuerdo a la ecuación (1).


139

Figura 11. Perfil electroforético de hidrolizado de albúminas con papaína. El tiempo indica los minutos de la reacción de hidrólisis; M, marcador de peso molecular. Se utilizó un sistema electroforético de Schägger.

Actividad antioxidante

Las diferentes actividades antioxidantes (capacidad de quelación de Fe+2,

capacidad de reducción de Fe+3 y actividad estabilizadora del radical DPPH·)

determinadas en los hidrolizados proteínicos de cada fracción, fue dependiente del

sustrato (albúminas, globulinas y glutelinas) y de la proteasa ensayada (enzimas

digestivas o vegetales). La actividad antioxidante se determinó en el tiempo 0 de

hidrólisis y después de 180 min de reacción.

Por otra parte, para conocer si las proteasas usadas en este proyecto presentan

algún tipo de actividad antioxidante por sí mismas, se ensayó las diferentes

actividades antioxidantes para cada enzima hidrolítica a una concentración de 0.1

mg/mL (Tabla 7). Todas las proteasas, a excepción de la pepsina, mostraron una

significativa capacidad de quelación de Fe+2; mientras que la capacidad para reducir

Fe+3 no fue significativa y no se detectó actividad para estabilizar el radical libre

DPPH·. Las enzimas digestivas utilizadas pertenecen a la clasificación de serín-

proteasas ya que poseen un residuo de serina en su sitio catalítico. La quimotripsina

posee un segundo sitio catalítico de importancia en donde se encuentra un residuo

de histidina (H57), al cual se unen moléculas reactivas a su grupo imidazol. La


140

tripsina reacciona de modo similar pero hidroliza el enlace peptídico de residuos

básicos (Voet et al., 2007b). La presencia del grupo imidazol en la histidina confiere

un tercer pKa al aminoácido, donde el nitrógeno unido con doble enlace al carbono

en el anillo se encuentra en forma desprotonada a un valor de pH de 6, lo que lo

hace capaz de permitir la transferencia de electrones para la estabilización de

histidina, por lo que puede comportarse tanto como un estabilizador de radicales y

un quelante de metales (Rajapakse et al., 2005). Probablemente las proteasas

utilizadas interfieran en la actividad antioxidante determinada, especialmente en la

prueba de quelación de Fe+2.

Tabla 7. Actividad antioxidante (%) de proteasas usadas.

Enzima o control (0.1 mg/mL)

Actividad antioxidante (%)

Capacidad de quelación de Fe+2

Capacidad de reducción de Fe+3

Capacidad estabilizadora del

radical DPPH·

Pepsina 8.84 ± 1.42 3.17 ± 0.55 N.D.*

Tripsina 98.55 ± 0.77 6.27 ± 0.80 N.D.*

Quimotripsina 81.28 ± 2.48 6.27 ± 0.86 N.D.*

Papaína 86.89 ± 0.77 1.13 ± 0.06 N.D.*

Bromelina 70.21 ± 0.70 0.63 ± 0.06 N.D.*

EDTA 66.01 ± 0.14 - -

-Tocoferol - 56.13 0.6 74.24 0.002

*N.D. No detectado

Como se muestra en la Tabla 8, no existe correlación alguna entre el DH y actividad

antioxidante; por lo que fue necesario probar varios sistemas enzima:sustrato, dado

que la composición de los péptidos generados tras la hidrólisis son los que influyen

mayormente en el tipo y porcentaje de actividad antioxidante (Chabanon et al., 2007;

Arcán y Yemenicioğlu, 2010).


141

Tabla 8. Grado de hidrólisis y actividad antioxidante de hidrolizados de chan. Los resultados es el promedio de tres determinaciones después de 180 min de hidrólisis.

Sustrato Enzima DH (%)

Actividad antioxidante (%)

Quelación de Fe+2

Reducción de Fe+3

Estabilización del DPPH·

Albúminas

Pepsina Tripsina

Quimotripsina Papaína

Bromelina

66.9±0.106 17.28±0.725 2.34±0.519

59.26±0.123 9.91±1.188

64.42±0.29 25.42±2.79

N.D.* 38.39±2.14

N.D.*

10.4±0.7 38.9±0.12 30.6±0.15 33.9±0.06 45.2±0.06

21.29±1.97 24.98±0.24

N.D.* N.D.* N.D.*

Globulinas

Pepsina Tripsina


Bromelina

65.39±0.17 16.27±0.69 6.76±0.54 11.63±0.32 11.39±0.47

64.42±0.29 N.D.* N.D.* N.D.* N.D.*

10.7±0.15 18.0±0.95 20.5±1.11 19.3±0.06 27.2±0.27

16.43±0.39 5.6±0.50

14.27±0.47 N.D.* N.D.*

Glutelinas

Pepsina Tripsina


Bromelina

N.D.* 24.8±0.10 25.4±0.11 45.07±1.98

33.12±0.662

64.42±0.29 57.6±0.97 78.04±1.09 85.13±0.47 26.68±0.98

6.1±0.10 33.9±0.01 38.9±0.06 34.1±0.62 27.6±0.06

N.D.* 6.3±0.98

29.75±0.61 N.D.*

48.2±0.66

*N.D. No detectado.

Capacidad de quelación de Fe+2

La capacidad quelante de un compuesto se debe a la formación de complejos con

metales divalentes (p. ej. Fe+2) formando enlaces de coordinación (implicando una

transferencia de electrones). Esta interacción evita así, la disposición de

compuestos prooxidantes y formación posterior de compuestos oxidantes, por lo

que los compuestos con esta capacidad pueden considerarse como antioxidantes.

La actividad antioxidante de la fracción de albúminas a los 0 min con pepsina (65%

± 0.29), tripsina (42.49% ± 2.79) y quimotripsina (8.81% ±0.4) fue mayor a lo

observado después de 180 min de hidrólisis (pepsina 64.42% ± 0.99, tripsina

25.42% ± 4.76; Figura 12A). Esto puede deberse a que la actividad de las enzimas

proteolíticas sobre el sustrato es suficientemente rápido que completa su acción

incluso antes de que se desactive la reacción y, después de 180 min ya no hay

generación adicional de péptidos con esta actividad. Después de la hidrólisis con la

tripsina la actividad quelante fue disminuida significativamente, en tanto que con la

quimotripsina, la actividad fue abolida completamente (Figura 12A). De acuerdo a


142

la Tabla 8 se muestra que la quimotripsina no fue eficiente en la hidrólisis de

albúminas, por lo que probablemente la ruptura de enlaces amídicos no generó una

cantidad significativa de péptidos, pero su acción fue suficiente para romper algunas

interacciones de la estructura terciaria de las proteínas que les llevó a perder por

completo la actividad mostrada al tiempo 0. Solamente los hidrolizados de

albúminas con papaína mostraron un ligero aumento de su actividad de quelación,

aunque éste no fue significativamente diferente (Figura 12A).

Los hidrolizados de la fracción de globulinas mostraron capacidad de quelación de

Fe+2 cuando las proteínas fueron hidrolizadas con pepsina (64.23% ± 1.26) a los 0

min y aumentó a 79.23% ± 1.79 después de 180 min de reacción (Figura 12B).

Las glutelinas hidrolizadas con quimotripsina presentaron 77.19% ± 1.09 de

capacidad de quelación antes de ser hidrolizadas y esta actividad aumentó a

78.04% ± 0.14 después de 180 min, no siendo significativo dicho incremento (Figura

12C

La hidrólisis de glutelinas con papaína aumentó significativamente su capacidad de

quelación, de 73.48% ± 0.47 a 85.13% ± 0.33 (Figura 12C). Las glutelinas sin

hidrolizar (0 min) presentaron actividad de quelación de Fe+2 de 65% ±0.29 con

pepsina, 76.18% ±0.97 con tripsina y 31.59% ± 0.98 con bromelina, disminuyendo

esta actividad después de 180 min de hidrólisis (64.42% con pepsina 64.42% ±0.99,

57.6% ± 3.3 con tripsina y 26.68% ± 2.86 con bromelina). Es probable que estas

proteasas hayan modificado la conformación necesaria de las proteínas para fijar

los iones ferrosos.


143

Figura 12. Capacidad de quelación de iones ferroso de hidrolizados proteínicos de distintas fracciones de chan. A) Albúminas; B) globulinas y C) glutelinas. Se compara la actividad antioxidante

(%) al tiempo 0 min y después de 180 min de hidrólisis . Como control positivo se usó EDTA a 0.1 mg/mL. Los sistemas enzima: sustratos no mostrados en la figura no presentaron actividad de quelación de Fe+2. Diferentes letras en cada sistema de hidrólisis indican diferencias significativas a P ˂ 0.05.

Los aminoácidos básicos (Lys y Arg) y ácidos (Asp y Glu) presentan capacidad de

quelar iones metálicos (Saiga et al., 2003; Arcán y Yemenicioğlu, 2007). Sin


144

embargo, la presencia de aminoácidos antioxidantes en la secuencia no es el único

factor que determina las propiedades antioxidantes de las proteínas, sino que el

posicionamiento correcto de los aminoácidos en la secuencia también es

fundamental y determinante para dicha actividad; p. ej. Los péptidos con histidina

en el extremo N-terminal están relacionados con la donación de protones y su

facilidad de quelar iones metálicos (Arcan y Yemenicioğlu 2007).

Capacidad de inhibición del radical libre DPPH·

El ensayo de estabilización de radical DPPH· se basa en la capacidad de un

compuesto (antioxidante) para donar un protón al radical libre DPPH· y lograr su

estabilización a su forma molecular.

La fracción de albúminas solo presentó capacidad de inhibición del radical DPPH·

cuando ésta fue hidrolizada con pepsina (21.29% ±1.97), comparado con la

actividad en el tiempo 0 (20.03% ±0.27), fue significativo (Figura 13A). Esta actividad

antioxidante disminuyó en la hidrólisis con tripsina (de 29.70% ± 0.12 a 24.98% ±

0.24).

Los hidrolizados de la fracción de globulinas presentaron actividad de inhibición del

radical libre de 16.43% ± 0.39, 5.6% ± 0.50 y 14.27% ± 0.47 cuando se utilizó

pepsina, tripsina y quimotripsina, respectivamente (Figura 13B). La fracción de

glutelinas solamente mostró actividad antioxidante cuando ésta fue hidrolizada con

bromelina (48.20% ± 0.20; Figura 13C). Aunque con las fracciones de tripsina y

quimotripsina (21.85 ±0.01 y 40.00 ± 0.02) presentan actividad estabilizadora, ésta

disminuye significativamente después de la hidrólisis (6.30% ± 1.11 y 29.75% ±

0.77, respectivamente), lo que sugiere que los grupos expuestos con capacidad

estabilizadora en el ensayo sin hidrolizar han perdido la conformación adecuada

para esta actividad. Se puede mencionar que los mejores sistemas fueron las

globulinas hidrolizadas con pepsina, tripsina y quimotripsina y glutelinas

hidrolizadas con bromelina.


145

Figura 13. Actividad estabilizadora del radical DPPH. de hidrolizados proteínicos de distintas fracciones de chan. A) Albúminas; B) globulinas y C) glutelinas. Se compara la actividad

180 min de hidrólisis . Como control antioxidante (%) al tiempo 0 min y después de

positivo se usó -tocoferol (0.1 mg/mL). Los sistemas enzima: sustratos no mostrados en la figura no estabilizaron el radical libre2. Diferentes letras en cada sistema de hidrólisis indican diferencias

significativas a P ˂ 0.05.

Las actividades antioxidantes a través del mecanismo de estabilizar el radical

DPPH· es debida principalmente a los aminoácidos aromáticos (Phe, Tyr y Trp) y el

aminoácido azufrado cisteína, que tienen capacidad para donar protones a los

radicales libres y estabilizar el electrón desapareado por deslocalización de la carga


146

a lo largo de su estructura (Arcán y Yemenicioğlu 2007). Wang y González de Mejía

(2005), por otra parte, reportan la secuencia Pro-His-His aislada de proteína de soya

con capacidad reductora de iones y estabilizadora de radicales libres.

Capacidad reductora de ion férrico

Este ensayo evalúa la capacidad de óxido-reducción (transferencia de electrones)

para reducir el ión férrico (Fe+3, pro-oxidante) a ión ferroso (Fe+2), evitando así la

formación de compuestos oxidantes altamente reactivos y perjudiciales en el

organismo. La capacidad reductora de Fe+3 en las fracciones proteínicas de chan

sin hidrolizar fueron albúminas 11.83% ± 0.058, globulinas 11.87% ± 1.94 y

glutelinas 11.90% ±0.173. Esta actividad incrementó después de la hidrólisis,

excepto en el sistema papaína: albúminas, que permaneció sin cambios

significativos y tripsina:albúminas en donde la actividad antioxidante disminuyó

significativamente (Figura 14A).

En todos los hidrolizados obtenidos con las fracciones de globulinas y glutelinas

(Figura 14B y 14C, respectivamente) se evidenció un aumento significativo de la

capacidad reductora de Fe+3. Los aminoácidos que se han reportado con capacidad

de actuar en reacciones de óxido-reducción incluyen histidina, leucina y prolina.


147

Figura 14. Capacidad de reducción de iones férrico de hidrolizados proteínicos de distintas fracciones de chan. A) albúminas; B) globulinas y C) glutelinas. Se compara la actividad antioxidante

(%) al tiempo 0 min y después de 180 min de hidrólisis . Como control positivo se usó -tocoferol (0.1 mg/mL). Los sistemas enzima:sustrato no mostrados en la figura no presentaron actividad de reducción de Fe+3. Diferentes letras en cada sistema de hidrólisis indican diferencias significativas a P ˂ 0.05.


148

CONCLUSION

El análisis in silico, es una herramienta valiosa para la predicción de péptidos con

actividad biológica importante, encriptados en proteínas alimentarias a partir de la

comparación con secuencias de péptidos cuya funcionalidad ya ha sido

comprobadas in vitro o in vivo (Silva-Sánchez et al., 2008; Minkiewicz et al., 2008;

2009; Iwaniak y Dziuba, 2009).

El mayor DH de las fracciones proteínicas de chan con las enzimas digestivas se

obtuvo con las albúminas (72.15%) y globulinas (69.97%) con pepsina y para

glutelinas (68.61%) con quimotripsina. En cuanto al DH con enzimas vegetales, la

papaína tuvo mayor acción sobre las albúminas (59.26%) y la bromelina sobre

globulinas (40.26%) y glutelinas (50.23%). Sin embargo, un mayor DH no estuvo

relacionado a una mayor actividad biológica.

La actividad antioxidante determinada in vitro fue variable para cada sistema

enzima: sustrato, lo que demuestra que ésta depende de la naturaleza de los

péptidos generados y sus proteínas precursoras. En actividad de quelación de Fe+2,

los mejores sistemas enzima: sustrato fueron: glutelinas (85.13%), globulinas

(79.23%) y albúminas (64.42%) hidrolizadas con pepsina. Para capacidad reductora

de Fe+3, las mejores actividades fueron las albúminas (45.20%) y globulinas

(27.20%) hidrolizadas con bromelina y las glutelinas (38.90%) hidrolizadas con

quimotripsina. En la capacidad de estabilización de DPPH∙, los sistemas glutelinas:

quimotripsina (29.75%), álbuminas: tripsina (24.98%) y globulinas:pepsina (16.43%)

mostraron las más altas actividades.

Una hidrólisis secuencial con enzimas digestivas permitirá una mejor idea del

posible mecanismo que se lleva a cabo al ser digerida las proteínas de chan y su

potencial bioactivo tras su consumo.


149

La optimización de la extracción y purificación parcial o total de la globulina 11S de

chan, permitirá una mejora en la generación de péptidos con enzimas digestivas

que ayudará a la identificación de secuencias de péptidos con potencial actividad

antioxidante, así como la dosis respuesta para ser probada en sistemas vivos y

poder generar productos nutraceúticos con efectos benéficos a la población en

general.

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Actividad hipoglucemiante e hipolipídica de fructanos de agave Tequilana weber

Iván Moisés Sánchez Hernández*, Eduardo Padilla Camberos, Omar Ricardo Torres González, Mario Augusto Bolaños Carrillo

Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco, CP. 44270,

Jalisco. Correo: [email protected].

RESUMEN La diabetes es una enfermedad caracterizada por hiperglucemias, uno de los factores asociados con su desarrollo es la hiperlipidemia. Se han observado resultados favorables en el uso de diversas plantas, incluyendo los fructanos e Agave en el control de glucosa y lípidos. El objetivo de este trabajo fue evaluar la actividad biológica de Agave tequilana Weber mediante estudios in vitro e in vivo. Las pruebas de actividad hipoglucemiante fueron el ensayo de retardo en liberación de glucosa y l actividad hipoglucemiante postprandial, mientras que la actividad hipolipídica se realizó mediante la inhibición de lipasa pancreática. Los fructanos de Agave presentaron efectos hipoglucemiantes e hipolipídicos, por lo que se podrían utilizarse como ingredientes funcionales de alimentos para personas con niveles altos de glucosa y lípidos. PALABRAS CLAVE: Fructanos, agave, actividad biológica

INTRODUCCIÓN

La diabetes mellitus (DM) es una enfermedad de etiología múltiple caracterizada por

hiperglucemia resultante de defectos en la secreción y acción de la insulina (padilla

y col., 2014).

Las formas más frecuentes de diabetes son tipo 1, tipo 2 y gestacional,

representando la mayoría de los casos la tipo 2 (Achi, et al., 2017).

Actualmente México ocupa el noveno lugar en prevalencia de diabetes a nivel

mundial (OMS, 2016). La hiperglicemia es una de las principales características y

causa de problemas de salud para el diabético (Padilla y col., 2014; Breuer y col.,

2013).


155

El tratamiento de la diabetes sin efectos secundarios es un reto para los sistemas

de salud, debido a que las terapias utilizadas incluyen insulina y agentes

antidiabéticos orales (Ejike, et al., 2013). Tales como las sulfonilureas, biguanidas y

acarbosa, entre otros, tienen el potencial de causar efectos adversos específicos

además de disminuir la glucemia (Shairam y col., 2013; Escorcia, 2009).

La hiperlipidemia se encuentra asociada al desarrollo de diabetes y junto con la

obesidad constituyen el denominado síndrome metabólico que afecta a millones de

persona en el mundo (Contreras y col., 2011). La obesidad ha crecido de manera

alarmante en los últimos años. En el 2008, más de 1400 millones de adultos tenían

sobrepeso y más de 500 tenían obesidad (OMS, 2016).

Entre las alteraciones metabólicas más frecuentes asociadas a la obesidad se

encuentran las dislipidemias, resistencia a la insulina, hipertrigliceridemia, e

hipertensión (Ejike y col., 2013; Contreras y col., 2011).

Cuando los lípidos de la dieta no son utilizados son almacenados en forma de grasa

contribuyen al aumento de la obesidad, sin embargo, los triglicéridos de la dieta no

se absorben hasta ser hidrolizados y convertidos en ácidos grasos. Para ello es

necesario un grupo de enzimas (lipasa gástrica, lipasa pancreática y colipasa), que

en diferentes partes del proceso digestivo ayudan en la absorción de los mismos

por los enterocitos (Sharma y col.,2005; Mohamed, 2014).

Actualmente el fármaco anti obesidad más común a la venta es el orlistat, el cual ha

reportado un potente efecto inhibidor de lipasa pancreática, gástrica y un ayudante

en la pérdida de peso (OMS, 2017). El orlistat, como buena parte de los

medicamentos cuyo mecanismo de acción se encuentra relacionado con la

inhibición de enzimas, tiene efectos adversos como esteatorrea, incontinencia fecal

y deficiencia de vitaminas (Padwal y col., 2007).


156

Debido a los efectos secundarios propios de los medicamentos de prescripción se

ha sugerido el uso de tratamientos con base en extractos de diversas plantas

(Sharma y col., 2005; Patel y col., 2012).

Más de 200 componentes puros de diversas plantas son reportados como

reductores de la glucosa en sangre con diversos mecanismos propuestos (Shairam

y col., 2013). De estos, algunos componentes como los fructanos; han mostrado

esta actividad. Los fructanos son polímeros de fructosa que integran los primordiales

carbohidratos de reserva en las plantas entre ellas, la familia de las agaváceas a la

que pertenece el género Agave; se caracterizan por contener un residuo de glucosa

en el extremo reductor de la molécula (Montañez y col., 2011; Peshev y col., 2014).

Es de resaltar el contenido de fructanos en algunas plantas como la raíz de chicoria

(Cichorium intybus) con 35-47% de peso fresco, alcachofa (Helianthus tuberosus)

con 16-20%, ajo (Allium sativum) con 9-16% y el Agave (Agave tequilana) con 2-

12% (Márquez y col., 2013).

Por otro lado, los fructanos presentan funciones importantes en la fisiología de las

plantas, principalmente en la resistencia a condiciones adversas de frio y calor

(Márquez et al, 2013). En el área de la salud se les han comprobado funciones

importantes como prebióticos y como fibra. Sus beneficios en salud se deben a los

enlaces beta (2-1) y (2-6) encontrados en los mismos, los cuales no son

fermentables por ninguna enzima del cuerpo humano (Vargas, 2009) .

En un ensayo con animales obesos se observó que al suplementar la dieta con

fructanos de agave los ratones disminuyeron la ingesta de alimentos además de

perder peso y disminuir los niveles de glucosa, colesterol y aumentar los niveles de

GLP-1 responsable de disminuir el apetito (Urías y col., 2008). En otro estudio del

2012 se encontró que los fructanos de agave pueden modificar parámetros

alterados en ratas obesas y diabéticas (Rendón y col., 2012).


157

Se sabe también que la pérdida de peso de entre el 5-10% del peso corporal se

asocia con una disminución en el riesgo cardiovascular y la reducción de incidencia

de diabetes tipo 2 (Padwal y col., 2007). Por lo anterior el presente estudio se evaluó

la actividad hipoglucemiante e hipolipídica de los fructanos de Agave tequilana

weber, en modelos in vitro e in vivo.


Material vegetal

Los fructanos de Agave, fueron colectados en el estado de Jalisco, los carbohidratos

solubles fueron secados y caracterizados su constitución de carbohidratos es 100%

de fructanos con un grado de polimerización mayor a 10 17.

Actividad hipoglucemiante in vitro

Material químico

La α-celulosa y glucosa fue de marca Sigma-Aldrich, mientras que el kit para

determinar glucosa fue marca RANDOX.

Retardo de la diálisis de glucosa

En esta prueba se simula la absorción de glucosa a nivel intestinal. El experimento

se realizó de acuerdo a lo propuesto por Abirami y col., 2014; Bhutkar y col., 2013

con ligeras modificaciones. El ensayo se realizó por triplicado y se preparó glucosa

100 mmols/l para todas las muestras.

Para el ensayo se utilizaron 12.5 cm de membrana de celulosa con corte molecular

de 12,000 p.m. permeable a la glucosa. Se mezclaron en la membrana de diálisis

25 ml de glucosa a 100 mmol y 0,5 gramos de celulosa, para el control positivo, así


158

como de fructanos para el tratamiento experimental. El control negativo consistió en

25 ml de glucosa a 100 mmol. Una vez preparadas las muestras fueron dializadas

en 80 ml de agua destilada, y fueron incubadas a 37 °C en frascos. De estos se

tomó 1 ml de cada frasco para determinar glucosa en los siguientes tiempos 30, 60

y 120 minutos.

Para poder entrar en la linealidad del método, se realizaron 3 diluciones seriadas

50, 25, 12,5 mmols de cada uno de los triplicados. Para la medición se utilizó un kit

de medición de glucosa donde se mezclaron 2 ml del reactivo con 20 μL de las

muestras de cada triplicado. Después se incubaron a 37 °C por 10 minutos en

constante agitación en una incubadora marca ICA a 250 rpm. Para la medición se

utilizó un lector de placas ELISA marca BIORAD a 500 nm. Se utilizó una placa de

96 pozos en la cual se pusieron 200 μL de cada muestra.

In vivo

Material Químico

Para la prueba se utilizaron maltosa y acarbosa marca Sigma-Aldrich.

Animales

Para el presente estudio se utilizaron 12 ratas Wistar macho, 5 por grupo, las cuales

se adquirieron de la Universidad de Guadalajara.

Estudio de actividad hipoglucemiante postprandial en rata

Con base en lo propuesto por Jaiswal y col., 2009; Oyagbemi y col. 2010, se

utilizaron ratas Wistar macho de 180 gramos c/u, divididas en 3 grupos 5 para cada

uno (control positivo, negativo y tratamiento). Se sometieron a 12 horas de luz y 12

horas de oscuridad a temperatura y humedad controlada. Previo a la

experimentación se les sometió a 8 horas de ayuno Los experimentos fueron

realizados bajo la norma NOM-062-ZOO-1999. El protocolo fue autorizado por el

Comité Institucional para el Cuidado de Animales de Laboratorio.


159

Para llevar a cabo este procedimiento se realizó una toma de glucosa inicial (90-

120 mg/dL) para la cual se utilizó un glucómetro marca Accu Chek Active,

posteriormente se les dio una dosis oral de maltosa 4 gr/kg en 1 ml de agua destilada

mezclado con 200 μL de acarbosa a 50 mg/ml como control positivo, 500 μL de

agua destilada para el control negativo y 250 mg de fructanos disueltos en 1 ml de

agua destilada. Se tomó el tiempo inicial y 30 minutos después del tratamiento se

realizó una segunda toma de glucosa.

Actividad Hipolipídica

Material químico

Los reactivos utilizados fueron lipasa pancreática porcina, 4-nitrofenil butirato, buffer

fosfato salino de potasio (PBS), tween 20, fueron marca Sigma-Aldrich.

Inhibición de lipasa pancreática porcina.

La actividad de la lipasa pancreática porcina (tipo II) fue medida por la adicción de

4-nitrofenil butirato como sustrato colorimétrico. El método utilizado para medir la

acción de la lipasa pancreática porcina fue de acuerdo a lo descrito por Roh y col.,

2012; Won y col., 2007 con modificaciones. Se prepararon dos soluciones stock de

buffer fosfato de potasio a diferentes pH. Se preparó una solución madre de lipasa

pancreática porcina (1 mg/ml) que se mezcló con PBS y se ajustó a pH 6.0.

El segundo buffer se preparó por la adición de tween 20 al 1% más PBS a pH de

7.2 y Fructanos de agave (250 mg/ml). Como controles se utilizó PBS (control

negativo) Orlistat 60 mg (control positivo). Ambos buffers fueron almacenados a -

20°C para su uso posterior.

Para determinar la actividad inhibitoria los extractos, Se mezcló el PBS que contenía

lipasa pancreática porcina más el buffer que contenía el extracto u orlistat ambos

se pre incubaron a 30 °C por 1 hora.


160

La reacción se inició por la adicción de 1 mmol de 4-nitrofenil butirato como sustrato

todo en un volumen final de 100 mmols. Después se incubaron a 30° C por 5

minutos. La medición de la absorbancia se realizó con un lector de placas de ELISA

a 405 nm.

El porcentaje de inhibición fue calculado con la figura 1. Donde A es el control

negativo y B es el control positivo o el tratamiento.

Figura 1. Fórmula para calcular la inhibición de lipasa pancreática porcina cuyo resultado se expresa

en porcentaje.

Análisis estadístico

Todos los datos se analizaron con T- Student para muestras independientes, en

Statgraphics versión 16. Las diferencias significativas fueron consideradas en p=0.06. Los

gráficos se representaron utilizando Graph Pad Prism 6.

RESULTADOS

Actividad Hipoglucemiante in vitro

En la figura 2 se puede observar la concentración en mmols/l de las muestras de fructanos,

control positivo (celulosa) y control negativo (Glucosa 100 mmols). En la gráfica se puede

ver cómo los fructanos retardan la liberación de glucosa a los 30 minutos y posteriormente

disminuyen su actividad con el transcurso del tiempo, lo cual también ocurre con el control

positivo (celulosa) pero de forma mucho más gradual. El retardo de diálisis de glucosa, es

un aspecto positivo ya que significa que la glucosa no tendrá niveles altos después de una

persona ingiera alimentos con carbohidratos.


161

Figura 2. Concentración en mmols registrada en diferentes tiempos. Como control positivo celulosa, negativo agua destilada.

Actividad hipoglucemiante postprandial in vivo

En el caso del modelo in vivo, como se puede observar en la figura 3, el grupo de animales

a los que se administró los fructanos de Agave resultaron tener un efecto positivo en

comparación a los niveles de glucosa que se presentaron en el control negativo después

de la administración de maltosa, teniendo un efecto anti-hiperglucemiante en la

concentración utilizada, aunque este efecto no logró superar el valor obtenido para el grupo

de animales que recibieron el fármaco acarbosa, utilizado como control positivo.


162

Figura 3. Incremento de glucosa en animales inducidos con maltosa.

Actividad hipolipídica in vitro

En la tabla 1 se puede observar el porcentaje de inhibición de los fructanos de Agave en el

cual se muestra que los fructanos tuvieron una inhibición de la lipasa pancreática del

18.72%. Este valor es significativamente diferente al obtenido con el medicamento orlistat.

Tabla 1. Porcentaje de inhibición de lipasa y desviación estándar de las muestras.

Inhibición de lipasa pancreática

Tratamiento

%Inhibición.

Promedio y desviación estándar

Orlistat 82.92 + 0.035

Fructanos 18.72 + 0.533


163

DISCUSIÓN

Actividad hipoglucemiante

En el modelo in vitro se encontró que el efecto tanto del control positivo, como de los

fructanos solo es representativo en los primeros 30 minutos, efecto también reportado por

Bhutkar y col., 2013 en el cual probaron el potencial antidiabético de la corteza de Albizia

lebbeck y la semilla Mucunsa Prurients. De esta prueba se pueden tomar a consideración

varios aspectos que podrían resultar de utilidad para posteriores estudios, uno de ellos fue

la dosis con 0.5 g de fructanos en glucosa 100 mmol. En otro estudio como en Cèspedes y

col., 2010 se dializó frente a 200 ml de agua destilada, en comparación con los 80 ml frente

a los que se dializó en el presente estudio, por lo cual es necesario considerar este un factor

importante de las diferencias obtenidas. El retardo en la liberación de glucosa ha sido

reportado para otras plantas y tiene un significado biológico importante ya que simula lo

que ocurre a nivel intestinal con la ingesta de carbohidratos. Por lo anterior al realizar esta

prueba se deberían de tomar en cuenta la temperatura además del pH. En este estudio si

se tomó en cuenta el primer criterio antes mencionado sin embargo el caso del pH fue

distinto ya que no se consideró como si hizo Ou y col., 2001, quien trabajo con tres fibras,

además de lo anterior habría que considerar que ellos realizaron más mediciones con lo

cual nosotros hubiésemos podido crear una curva de liberación de glucosa.

En el caso del modelo in vivo a diferencia de Jaiswal y col., 2009 en este estudio solo se

utilizó una variable que fueron ratones sanos a diferencia de ellos que utilizaron además de

este grupo uno de ratas diabéticas y otro con sobrepeso, además de utilizar cerca de 125

ratas. No obstante los fructanos de Agave lograron disminuir los niveles de glucosa de

manera significativa en comparación al grupo control. Oladeinde y colaboradores en el 2007

realizaron un estudio en ratas diabéticas sin embargo ellos utilizaron grupos de ratas

diabéticas con diferentes glucemias registradas, tomando esto como una diferencia en el

avance de la enfermedad, además de utilizar clorpropamida como control positivo, lo cual

para futuras investigaciones podría ser utilizado, en conjunto con acarbosa para evaluar el

funcionamiento de ambos además de evaluar diferentes dosis de fructanos como lo hicieron

en su caso Oyagbemi y colaboradores en el 2010 quienes probaron el extracto metanólico


164

de C. Aconitifolius a diferentes concentraciones y con ello determinaron cual concentración

resultaba mejor, lo cual hizo falta en este estudio para calcular una cantidad optima en

gramos. La prueba antes mencionada representa un modelo de hipoglicemia postprandial

que ayuda a personas con problemas de diabetes a evitar los incrementos abruptos de

glucosa que pueden ocasionar severos daños. La actividad hipoglucemiante de fructanos

de Agave podría estar relacionada con la inhibición de enzimas como alfa amilasa y alfa

glucosidasa, involucradas en el metabolismo de carbohidratos como lo sugirió Padilla y col,

2014 quienes trabajaron con citrus limetta.

Actividad hipolipídica

En el caso de la prueba de inhibición de lipasa pancreática porcina, para probar la actividad

hipolipídica de fructanos se obtuvieron resultados promisorios ya que la inhibición de esta

enzima está relacionada con la hidrolisis de triacilglicerol a monoacilglicerol y ácidos grasos,

es decir con la absorción a nivel intestinal de grasa proveniente de los alimentos (Kim y col.,

2012). Otros productos naturales como extractos de la cáscara de lima han logrado la

inhibición de lipasa pancreática y la disminución de colesterol en modelos animales (Padilla

y col., 2014) Así como Trinh y colaboradores en el 2007 quienes trabajaron con Ginseng

rojo.

CONCLUSIÓN

En conclusión, se observó que los fructanos presentan actividad hipoglucemiante en el

modelo animal y que el mecanismo de acción se debe a la retardación en la liberación de

glucosa. Respecto a la actividad hipolipídica, esta quedo manifestada por la inhibición de

lipasa pancreática. Es recomendable la realización de otros estudios preclínicos en modelos

animales que presenten las patologías de diabetes e hiperlipidemia, antes de la utilización

de los fructanos en alimentos funcionales.

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169

Efecto de la mezcla de harinas de chapulín y maíz sobre las propiedades funcionales de botanas extrudidas

Rubí Cuj-Laines, Erasmo Herman-Lara, Juan Gabriel Torruco-Uco, Jesús Rodríguez-Miranda*

Instituto Tecnológico de Tuxtepec. Avenida Dr. Víctor Bravo Ahuja s/n, Colonia 5 de Mayo, 68350

Tuxtepec, Oaxaca, México. Correos: [email protected], [email protected]

RESUMEN

El objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de la concentración de harina de chapulín (Sphenarium purpurascens Ch) en la harina de maíz nixtamalizado (Zea mays L.) sobre las propiedades funcionales de botanas extrudidas. Se utilizó un extrusor de un solo tornillo, con una relación de compresión constante de 1:3 y un dado de 3 mm. Se realizó un diseño de experimentos central compuesto, con tres variables independientes: temperatura (120 a 180 oC), contenido de humedad (H) (18 a 22%) y concentración de harina de chapulín (CHC) (0 a 40%) y harina de maíz nixtamalizado (HMN), como variables dependientes: índice de absorción de agua (IAA), índice de solubilidad de agua (ISA) e índice de absorción de aceite (IAAc). La temperatura en su término lineal no presentó efecto significativo (P < 0.05) en ninguna de las variables de respuesta. El contenido de humedad presentó efecto significativo (P > 0.05) lineal en IAAc, mientras la CHC en su término lineal presentó efecto significativo (P < 0.05) negativo en IAA. En ISA las interacciones contenido de H-CHC presentan un efecto significativo (P < 0.05) negativo. Los resultados muestran que el incremento de CHC disminuye ISA. PALABRAS CLAVE: Propiedades funcionales, Sphenarium purpurascens, Zea mays L.

INTRODUCCIÓN

Las botanas se han convertido en una parte importante de los hábitos alimenticios

de la mayoría de la población mundial, por la facilidad de consumo y satisfacen la

sensación de hambre por un momento (Messer, 2006; Bustos et al., 2011). Las

botanas que generalmente se consumen están elaboradas principalmente de maíz

y de trigo, productos con escasas o nulas propiedades alimenticias que afectan la

salud debido a los azúcares añadidos, grasa y sal (Paredes-López et al., 2009;

Gómez-López, 2013; Zamacona et al., 2011). El uso de maíz en la elaboración de

botanas ha presentado buenas características físicas, funcionales y sensoriales

(Rodríguez-Miranda et al., 2011).


170

Poseer un perfil nutricional balanceado de calorías, grasas, carbohidratos y

proteínas así como de vitaminas y minerales, además de incluir fibra, son parte de

los requisitos deseados en una botana saludable (Dávila-Hernández, 2015; Alfaro

et al., 2016). Una de las tecnologías más importantes que ha demostrado un gran

potencial para el desarrollo de nuevos productos como son las botanas, es la

cocción por extrusión. Este es un proceso que consiste en dar forma a un producto,

forzándolo a través de una abertura con diseño específico y se aplica al alimento

procesado alta presión y temperatura durante un breve tiempo (Apró et al., 2000;

Jing & Chi, 2013). Esta tecnología tiene algunos aspectos positivos únicos en

comparación con otros procesos térmicos debido a su versatilidad, alta

productividad, relativo bajo costo, eficiencia energética, no contamina, inactiva

factores anti-nutricionales, enzimas y microorganismos indeseables y retiene

nutrientes (Mendez et al., 2010; Crosa et al., 2013; Cardoso et al., 2014). La cocción

por extrusión modifica las propiedades características funcionales y digeribles, tales

como viscosidad de la pasta, índices de absorción de agua y solubilidad en agua,

índice de expansión y la densidad aparente de las moléculas de proteína y almidón.

En los últimos años, es cada vez mayor la demanda de los consumidores por las

botanas extrudidas nutritivas, por lo tanto es necesario generar productos

apetecibles que aprovechen los beneficios nutrimentales y que promuevan la

sustitución de alimentos “chatarra”, por opciones saludables (Gómez-Palomares,

2014; Meza, 2014). Se han generado botanas nutritivas con la incorporación de

leguminosas vegetales o frutas en su formulación (Ding et al., 2006; Hagenimana et

al., 2006) sin embargo no se ha reportado la incorporación de fuentes animales para

la adición de proteínas en productos extrudidos.

El chapulín Sphenarium purpurascens Charpentier es un insecto sin alas, de los

cuales diversos estudios realizados en esta especie de chapulín reportan un buen

aporte de nutrientes (proteínas, minerales, fibra y carbohidratos solubles) dentro de

los cuales las proteínas son el principal componente de su estructura celular


171

(Castellanos-Vargas, & Cano-Santana, 2009; Melo et al., 2011). En México es el

ortóptero más abundante y presenta una distribución geográfica muy amplia que

comprende el centro, sur y occidente en estados como Oaxaca, Guerrero,

Michoacán, Jalisco, Veracruz, Puebla, Tlaxcala, Hidalgo, Morelos, Distrito Federal,

Estado de México, Chiapas y Tabasco (Castellanos-Vargas, 2015; FAO, 2013). Por

lo anterior, en el presente trabajo se propone evaluar el efecto de la concentración

de harina de chapulín (Sphenarium purpurascens Ch) en la harina de maiz

nixtamalidado (Zea mays L.) sobre las propiedades funcionales de botanas

extrudidas.


Materias primas

Los chapulines (Sphenarium purpurascens Ch.), se adquirieron en el mercado local

de San Juan Bautista Tuxtepec. Los granos de maíz (Zea mays L.) del tipo criollo

se compraron en la localidad de Santa María Jacatepec, Oaxaca.

Obtención de la harina de chapulín

Se utilizó una temperatura de 65 ºC, con el fin de obtener una humedad menor del

12%, posteriormente se sometieron a una molienda, hasta reducir las partículas a

un tamaño de malla 35 (0.5 mm). La harina se colocó en bolsas y se almacenó a

4°C hasta su uso.

Obtención de la harina de maíz nixtamalizado

Se preparó de acuerdo al procedimiento sugerido por Milán et al., (2004) y por la

NMX-F-046-S-1980. Porciones de 100 g de maíz se mezclaron con una disolución

de cal (1.08 g de cal/100 g de maíz) y se sometió a cocción a 85 °C/45 min; utilizando

una relación grano/medio de cocción de 1:3 y dejándose reposar en el mismo

recipiente durante 8 h, posteriormente se eliminó la solución del cocimiento

conocida como “nejayote” y el nixtamal se lavó cuatro veces con agua, se molió y


172

se secó a 55 ºC/25 h, se enfrió a temperatura ambiente y se realizó una molienda,

hasta reducir las partículas a un tamaño de malla 35 (0.5 mm) para la obtención de

la harina.

Proceso de extrusión

Se utilizó un extrusor de tornillo simple Brabender (Modelo E19/25 D, Instruments

Inc South Hackensack, NJ E.U.A), de laboratorio con las siguientes características:

cuatro zonas de calentamiento, fuerza de compresión del tornillo 3:1, relación

longitud/diámetro (L/D) 20:1, diámetro interno del dado de salida circular de 3 mm.

El cual se encuentra en el Instituto Tecnológico de Durango. Antes de extrudir se

realizó el mezclado de las formulaciones así como el ajuste del contenido de

humedad de 18 a 22% de acuerdo al diseño de experimentos. Los extrudidos se

secaron a 45 °C por 20 h a 6% de humedad, se almacenaron en bolsas de polietileno

selladas a temperatura ambiente (25 °C) para su análisis posterior.

Diseño experimental y análisis de datos

Se usó un diseño central compuesto con tres variables independientes generado en

un software comercial (Design-Expert 8.0.2, Statease Inc., Minneapolis, MN,

EE.UU), las variables consideradas fueron la Temperatura de extrusión = X1 (120-

180 oC), contenido de humedad = X2 (18-22 %) y concentración de las harinas de

chapulín (CHC) (0 a 40 %) y maíz nixtamalizado (HMN) (Cuadro 1). Las variables

de respuestas fueron: índice de absorción de agua (IAA), índice de solubilidad de

agua (ISA) e índice de absorción de aceite (IAAc). Los datos experimentales se

analizaron usando la metodología de superficie de respuesta usando el software

estadístico comercial anteriormente mencionado. Los resultados fueron analizados

por regresiones lineales múltiples. Los datos experimentales se ajustan a los

modelos seleccionados y los coeficientes de regresión obtenidos.


173

Tabla 1. Diseño central compuesto del proceso de extrusión de la mezcla de harina de chapulín (CHC) y harina de maíz nixtamalizado (HMN)

Variables Código Niveles

- 1.68 -1 0 +1 + 1.68

Temperatura (ºC) X1 120 132.16 150 167.84 180

Contenido de humedad (%) X2 18 18.81 20 21.19 22

CHC/HMN (%) X3 0 8.11 20 31.89 40

Parámetros de evaluación en el extrudido

Propiedades Funcionales

Índice de absorción de agua (IAA) é Índice de solubilidad en agua (ISA)

La determinación de los índices de absorción de agua (IAA) y de solubilidad en agua

(ISA) fueron determinados por triplicado de acuerdo a los procedimientos descritos

por Anderson et al. (1969). A 1 g de muestra se le añade 10 mL de agua destilada

en tubos para centrífuga y se agitan en vortex (Vortex-2 Genie, Model G-560,

Scientific Industries, INC, Bohemia, N.Y. USA) durante 30 s. Posteriormente, las

muestras se centrifugaron a 3500 rpm durante 15 min, usando una centrífuga marca

HERMLE (Universal Compact Centrifugue HERMLE Labortechnik GmbH Mod Z 200

A, Germany). El sobrenadante es decantado y evaporado hasta sequedad, a 110

ºC; el residuo es pesado, expresado en porcentaje y se considera como ISA por

medio de la siguiente ecuación:

ISA= (Peso de sobrenadante seco / peso de la muestra seca) x 100 (%).


174

Después de decantar el sobrenadante, el sedimento remanente en el tubo se pesó

y se expresó como g de agua absorbida por g de muestra seca para obtener el IAA

por medio de la siguiente ecuación:

IAA= Peso de sedimento / peso de la muestra seca (g de H2O/g de muestra)

Los resultados se expresan como gramos de agua retenida por gramo de muestra

para IAA é ISA en porcentaje.

Índice de absorción de aceite (IAC)

Se estableció la capacidad de absorción de aceite de acuerdo al procedimiento

descrito por Beuchat (1977), en el cual a 1 g de muestra se le añade 10 mL de aceite

de maíz, en tubos para centrífuga y se agitan en vortex (Vortex-2 Genie, Model G-

560, Scientific Industries, INC, Bohemia, N.Y. USA) durante 30 s y se centrifugan a

3500 rpm durante 15 min (Universal Compact Centrifugue HERMLE Labortechnik

GmbH Mod Z 200A, Germany). Los resultados se expresan como gramos de aceite

retenido por gramo de muestra, utilizando la siguiente ecuación:

IAC= Peso de sedimento / peso de la muestra seca (g de aceite / g de muestra).


En el Cuadro 2 se presenta el análisis de regresión para IAA, ISA e IAAc. Se puede

observar que la temperatura en su término lineal no presentó un efecto (P < 0.05)

significativo en ninguna de las variables de respuesta. El contenido de humedad

presentó efecto significativo (P > 0.05) lineal en IAAc (Figura 3), mientras que la

CHC en su término lineal presentó efecto (P < 0.05) significativo negativo en IAA. El

coeficiente negativo de regresión (cuadro 2) de la CHC en su término lineal en el

IAA, indica que al aumentar la concentración de 0 a 40 g/100g, IAA disminuyó, esto

se puede observar en la Figura 1.


175

La temperatura en su término cuadrático presentan un efecto significativo (P < 0.05)

negativo en ISA, mientras que la humedad no presenta efecto significativo en todas

las variables de respuesta, por otro la CHC en su término cuadrático presenta efecto

significativo (P < 0.05) positivo en IAA e IAAc. En ISA las interacciones H-CHC

presentan un efecto significativo (P < 0.05) negativo (Cuadro 2 y Figura 2).

Tabla 2. Coeficientes de regresión de los modelos de superficie de respuesta para índice de absorción de agua (IAA), índice de solubilidad de agua (ISA) e índice de absorción de aceite (IAAc).

Coeficientes Respuestas

IAA ISA IAAc

Intercepto

4.971 16.757 2.215

Lineal

X1 0.114 2.902 0.015

X2 -0.111 0.078 0.127

X3 -0.545 -0.710 0.023

Cuadrático

X1

2

-0.029 -6.775 0.142

X2

2

-0.055 -0.797 0.054

X3

2

0.209 -1.246 0.089

Interacción

X1 X2 0.332 -2.510 -0.096

X1 X3 -0.167 1.395 -0.066

X2 X3 0.273 -3.871 -0.064

R2 0.800 0.400 0.840

Los números en negrita indican los parámetros de las estimaciones significativas. (X1: Temperatura (°C), X2: contenido de humedad (%), X3: concentración de harina de chapulín (%).


176

Figura 1. Superficie de respuesta de IAA en función de: A) Contenido de humedad y temperaturas de extrusión, B) las diferentes concentraciones de harina de chapulín y temperaturas de extrusión.

Figura 2. Superficie de respuesta de ISA en función de: A) Contenido de humedad y temperaturas de extrusión, B) las diferentes concentraciones de harina de chapulín y temperaturas de extrusión.

Figura 3. Superficie de respuesta de IAAc en función de: A) Contenido de humedad y temperaturas de extrusión, B) las diferentes concentraciones de harina de chapulín y temperaturas de extrusión.

A) B)

A) B)

A) B)


177

El IAA generalmente mide la cantidad de agua absorbida por los gránulos de

almidón después del hinchamiento en exceso de agua y se puede utilizar como un

índice de gelatinización (Gujska & Khan, 1991; Van den Einde, et al., 2003). El

análisis estadístico de los parámetros del modelo para el IAA demostró que las

variables predictoras (temperatura de extrusión y humedad) no tuvieron un efecto

significativo (P < 0.05) en esta respuesta. El IAA depende de la disponibilidad de

grupos hidrófilos que se unen las moléculas de agua y en el gel de la capacidad de

las macromoléculas de formación. Aunque las proteínas tienen grupos hidrófilos, la

desnaturalización de las proteínas durante la cocción de extrusión conduce a la

pérdida de la capacidad de hidratación de las proteínas. La capacidad de hidratación

inferior se ve favorecida por la formación de enlaces proteína inter e intra-molecular

con amilosa y amilopectina (Kadan et al., 2003; Hernández-Nava, 2011).

Los valores más bajos de ISA se encontraron en H de 20%, temperatura de 150 °C

y 20% de CHC, mientras que los valores máximos se obtuvieron en los extrudidos

elaborados con H de 21.19%, temperatura de 132.16 °C y 8.11% de CHC. Las

mezclas con niveles más altos de CHC (en consecuencia, un mayor contenido de

proteína) procesado en alto o bajo contenido de humedad y baja temperatura,

presentan valores bajos de ISA (Fig. 2). Este resultado es similar a los obtenidos

por Hernández-Nava et al. (2011), en el extrudido de plátano y lentejas.

Por otro lado, el IAAc (Figura 3) disminuyó significativamente (P < 0.05) cuando la

CHC se disminuyó en las mezclas, lo que podría ser debido al menor contenido de

proteína, ya que esta propiedad funcional es básicamente el resultado de

atrapamiento físico de la grasa por las proteínas a través de las estructuras llamadas

micelas. Sin embargo, otros componentes tales como el almidón pueden tener una

importante contribución a la absorción de grasa (Ding et al., 2006; Altan et al., 2008).

https://translate.google.com/translate?hl=es&prev=_t&sl=en&tl=es&u=https://www.researchgate.net/publication/227827944_Understanding_Molecular_Weight_Reduction_of_Starch_During_Heating-shearing_Processes%3Fel%3D1_x_8%26enrichId%3Drgreq-21bf7e2c85b79b8580453fe31fe60e50-XXX%26enrichSource%3DY292ZXJQYWdlOzI0MDQzODE0ODtBUzoxMDkxOTc4NDkwMTAxNzdAMTQwMzA0NjIwNDEwNg%3D%3D



178

CONCLUSIÓN

Los resultados de este estudio mostraron que la cocción por extrusión de mezclas

de harina de maíz nixtamalizado enriquecida con harina de chapulín con un extrusor

de tornillo simple se puede utilizar eficazmente para producir botanas con una alta

probabilidad de aceptación por el consumidor. El incremento de contenido de harina

de chapulín en la mezcla con harina de maíz disminuye el índice de solubilidad en

agua en el desarrollo de una botaba extrudida a base de harina de maíz

nixtamalizado.

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182

Determinación de la calidad microbiológica de queso de poro

Juan Francisco Chávez Dehesa*, Ana Silvia Sarmiento Piedra y Ezequiel Paredes Maas

Universidad Tecnológica del Usumacinta, Libramiento Glorieta Emiliano Zapata – Tenosique s/n Colonia Las Lomas, Emiliano Zapata, Tabasco, México. Correo: [email protected]

RESUMEN

Se determinó la relación existente entre maduración-carga bacteriana en queso de poro mediante el análisis de 8 muestras tomadas al azar de tres queserías con características similares en su proceso, ubicadas en Balancán, Tabasco. Se tomó como tiempo 0, al día en que el queso está listo para la venta al público; los otros quesos se dejaron madurar a temperatura ambiente durante 14 días en condiciones similares a las de venta. Todos los quesos se analizaron cada 2 días a partir del día 0 hasta el día 14. Los análisis realizados fueron determinación de coliformes totales (método del NMP) y bacterias mesofilicas aerobias (método de BMA´s en placa), acorde a la NOM-112-SSA1-1994 y NOM-092-SSA1-1994. Durante el periodo analizado, el conteo de BMA´s fue superior a lo establecido en la normatividad, aunque a partir del día 12 la disminución fue evidente pero aún fuera de norma; en el caso de coliformes no hubo presencia partir del día 10, esto podría deberse al aumento en la acidez. Se concluye que existe una relación directa entre la maduración del queso de poro y la disminución de la carga bacteriana, aunque no es suficiente para cumplir los requerimientos de las normas oficiales. PALABRAS CLAVE: artesanal, maduración, bacterias patógenas INTRODUCCIÓN

En el municipio de Balancán, Tabasco, México, desde hace más de 50 años se ha

elaborado en forma artesanal el llamado queso de poro. La economía del municipio

depende, en su mayor parte, de la actividad ganadera. Esta actividad se desarrolló

debido a prácticas agrícolas como “la tumba y quema” aplicadas en la zona, lo que

ocasionó el cambio de vegetación de selva a pastizales. Debido a este cambio, la

ganadería aumentó trayendo consigo excedentes en la producción lechera. Debido

a la falta de infraestructura para poder capturar esos excedentes en los centro de

acopio de la zona, los ganaderos optaron por elaborar en forma artesanal quesos,

tanto frescos como duros, y el de mayor aceptación durante muchos años ha sido

el llamado queso de poro; en honor al lugar donde se elaboró por primera vez

también ha sido llamado queso Balancán.



183

Tradicionalmente, el queso de poro se elabora de manera artesanal a partir de leche

cruda producida por vacas de doble propósito. El producto final se obtiene después

de un corto proceso de maduración de siete días, después de los cuales puede

conservarse sin refrigeración. A la fecha, no se han realizado estudios que

relacionen el proceso de maduración del queso de poro con la evolución de la flora

microbiana (Anónimo, 2008).

El queso se define como el producto elaborado a partir de la cuajada de la leche de

vaca o de otros animales (la cuajada se obtiene mediante la coagulación de la

caseína de la leche por acción de una enzima (renina), un ácido (generalmente

ácido láctico) y con o sin un tratamiento posterior de la cuajada por el calor,

prensado, salado y maduración (fermentación) con microorganismos seleccionados

(Alaís, 1985).

La aportación nutricional de los productos derivados de la industria láctea es de gran

importancia ya que aporta nutrientes y sabores a los diferentes alimentos del

mundo, es por eso que en la actualidad se busca que los productos sean 100%

inocuos.

Villegas y Cervantes (2011), establecen que en México existen más de 40

variedades de quesos genuinos, algunos con una amplia difusión, con altos

volúmenes producidos, a saber: el queso chihuahua, el tipo manchego mexicano, el

panela, el asadero y el queso Cotija; mientras que otros sólo se consumen en ciertas

regiones del país: el queso bola de Ocosingo y el queso crema tropical en el estado

de Chiapas; en el estado de Tabasco y particularmente en municipio de Balancán,

se produce el queso de poro, mismo que se comercializa en todo el estado.

El queso de poro, elaborado a partir de leche cruda de vaca, se produce en la

Región de los Ríos, en el estado de Tabasco que comprende los municipios de

Jonuta, Tenosique, Emiliano Zapata y Balancán, siendo éste último en donde se ha


184

producido desde hace más de 60 años y en donde se encuentran la mayoría de las

queserías que producen de manera artesanal este queso genuino, principalmente

en empresas familiares, por esto, en ocasiones se le denomina como “queso

Balancán” (Jiménez et al., 2010). Es importante señalar que este queso ya cuenta

con la protección de una marca colectiva con distinción geográfica.

El queso de poro es un producto lácteo artesanal, que está clasificado como un

queso fresco de pasta semidura y prensada, elaborada con leche cruda de vaca.

Experimenta una ligera maduración por los tiempos de reposo durante la

elaboración, tiene bajo pH, lo cual es un factor importante para su conservación. Se

presenta en el mercado en piezas prismáticas-rectangulares planas, con un peso

alrededor de los 250 gr. La presentación es parafinado y envuelto en papel celofán

amarillo. El queso es fácilmente desmoronoso (cuando pierde humedad); pero

cuando está fresco, al cortarse presenta una serie de capas (hojaldrado), donde se

observan pequeños poros longitudinales, posiblemente debido a la disposición de

la cuajada en capas durante el moldeado de formación o bien a la actividad de la

microflora gasógena (Villegas y Cervantes, 2011).

Este producto ha sido objeto de diversos estudios: aislamiento de bacterias acido

lácticas (BAL) en el suero de queso de Poro para utilizarlos como cultivos iniciadores

(Castillo, 2014; Jiménez et al., 2010); la caracterización de parámetros

fisicoquímicos y microbiológicos en queso de poro (Pérez, 2012; Chávez et al, 2014;

Rodríguez, 2007); análisis de redes en la producción (Grass et al, 2015); alternativas

para disminuir el uso de Cloruro de Sodio por Cloruro de Potasio (Rodríguez, 2013).

Jiménez (2008) menciona que la elevada concentración de bacterias lácticas, así

como la elevada acidez, hacen del queso de poro un producto regional de agradable

sabor que no necesita refrigeración para su conservación, ya que las bacterias

lácticas mejoran las propiedades sanitarias de este queso.


185

Las enfermedades transmitidas por alimentos, son uno de los principales problemas

de salud nacional e internacional y causa importante de reducción en el crecimiento

económico; sin embargo, en la mayoría de los casos se desconoce el origen.

(Alcazar y Rubio, 2006).

Las buenas prácticas de manufactura son de vital importancia para la industria

alimentaria, porque son quienes fomentan la elaboración de productos alimentarios

inocuos y que sean del agrado para el consumidor.

Por ello, se realizan estudios para identificar los posibles agentes infecciosos que

dañan la salud del consumidor al ingerir alimentos.

En base a lo anterior y a sabiendas que durante el proceso de elaboración del queso

de poro no se contempla un tratamiento térmico que asegure la eliminación de

bacterias patógenas (se elabora con leche bronca), el objetivo de nuestro trabajo

está plenamente justificado.

Esta investigación tiene como objetivo principal, encontrar la relación existente entre

el crecimiento microbiano y los días en el proceso de maduración del queso de poro,

a la par que se busca incrementar el avance científico y tecnológico del sector

productivo de la región ríos de Tabasco., único lugar de la República Mexicana en

donde se produce este tipo de queso.

MATERIAL Y MÉTODOS

Se realizó un estudio de tipo exploratorio y descriptivo, de las condiciones sanitarias

en las queserías muestreadas, para obtener información que sustentara los

objetivos de la presente investigación.

Es importante mencionar que todas las muestras recolectadas fueron elaboradas

en queserías que siguen la metodología tradicional utilizada en el municipio de


186

Balancán, para la elaboración de este queso, salvo pequeñas variaciones en los

tiempos, cantidad de suero adicionado, cantidad de sal y tiempo de maduración.

Dicha metodología es la que observa desde el surgimiento de este queso, hace más

de 50 años. Durante la elaboración del queso de poro, no se usa algún proceso de

tratamiento térmico que pudiera asegurar la eliminación total o parcial de agentes

patógenos que puedan poner en riesgo la salud del consumidor.

Los productores de queso poro han seguido la técnica tradicional de elaboración del

mismo, técnica que ha sido pasada de generación en generación, pero es necesario

implementar algunas mejoras al proceso, el cual redundaría en un producto con

características organolépticas con mayor aceptación y un mercado más amplio.

Selección y toma de muestras

Las muestras fueron tomadas completamente al azar, de queserías ubicadas en

diferentes lugares del municipio de Balancán, Tabasco.

Se platicó con el productor sobre lo que se pretendía buscar y encontrar, y una vez

obtenida la aprobación se inició con la observación del proceso y la determinación

del producto que se pretendía analizar.

Todos los quesos se elaboran con la metodología del tipo “artesanal” que se ha

heredado generación tras generación a los productores, es importante mencionar

que el queso de poro es muy reconocido en el estado de tabasco y de gran distinción

en la región ríos.

La metodología utilizada para la elaboración de dicho queso, se muestra a

continuación en el siguiente diagrama:


187

Figura 1. Proceso de elaboración de queso de poro.

Los análisis microbiológicos realizados en esta investigación se llevaron a cabo en

el laboratorio de Microbiología de la Universidad Tecnológica del Usumacinta,

ubicada en Emiliano Zapata, Tabasco.

Los análisis microbiológicos realizados fueron realizados de acuerdo a las NOM-

112-SSA1-1994. Bienes y Servicios. Determinación de bacterias Coliformes.

Técnica del Número más Probable y NOM-092-SSA1-1994, Bienes y Servicios.

Método para la cuenta de bacterias aerobias en placa.

Es importante aclarar que para la microbiología alimentaria, existen 2 métodos que

se utilizan para determinar microorganismos presentes, los métodos de indicadores


188

que utilizan medios presuntivos y los de determinación de patógenos, utilizando

medios selectivos.

Estos análisis son de tipo indicador, por su rapidez y eficiencia para determinar

presencia de cualquier microorganismo presente en alimento, y cuyos resultados se

pueden interpretar como malas prácticas de manufactura e higiene, las cuales

pueden provocar problemas de inocuidad y la imposibilidad de comercializar el

queso poro, ya que hay que recordar que este tipo de queso se elabora con leche

cruda.

Todos los ensayos microbiológicos, se realizaron utilizando materiales limpios y

esterilizados en autoclave, los medios de cultivo fueron preparados con el tiempo

necesario antes de ser utilizado, todo fue preparado en laboratorio, y todo el

proceso de preparación de muestras e inoculación se realizó bajo condiciones de

asepsia, para asegurar que ningún agente externo modificara las condiciones en las

que venía procesado el queso y esto pudiera influenciar en los resultados a obtener,

los cuales son presentados más adelante.

Para la realización de los análisis microbiológicos correspondientes, se tomaron 8

muestras al azar de tres diferentes queserías ubicadas en el municipio de Balancán,

Tabasco. Estos quesos presentaban características similares en su elaboración, se

tomó como tiempo 0 el día de terminación del queso, o sea, cuando se encuentra

listo para su venta al público; es importante señalar que para que el queso se

considere listo para comercialización, es necesario que se realice un proceso de

maduración que van de 5 a 7 días de elaboración, las muestras que después se

iban a utilizar, se dejaron en un proceso de maduración de 2, 4, 6, 8, 10 y 14 días,

a temperatura ambiente (30-35 °C), condiciones similares de almacenamiento que

son utilizadas por los productores, esto se hizo con la finalidad de obtener

información del impacto que conlleva la maduración in situ cuando los quesos están

siendo comercializados, ya que los quesos a medida que pasa el tiempo, tienden a

cambiar su textura, olor, firmeza, sabor lo que hace que muchas veces el comprador


189

ya no los quiera, es por ello que se dejó con esa condiciones similares para obtener

información fidedigna hacia la composición y carga microbiológica a través del

tiempo.

Para llevar a cabo los análisis microbiológicos, se tomó una muestra de los quesos

que se tenían en almacenamiento, esto cada dos días para obtener quesos

maduros; las muestras fueron utilizadas para realizar los ensayos microbiológicos

en el laboratorio, de acuerdo a las normas oficiales mencionadas anteriormente.

Los ensayos se realizaron siguiendo la metodología propuesta en las normas

oficiales para Bacterias mesófilas aerobias y coliformes totales, realizando

diluciones decimales utilizando la técnica propuesta en la NOM-110-SSA1-1994,

Bienes y Servicios. Preparación y dilución de muestras de alimentos para su análisis

microbiológico.

Figura 2. Análisis de muestras. Figura 3. Análisis microbiológicos a muestras.


Existe un principio fundamental en la industria alimentaria y éste es que se tiene

como responsabilidad mínima ante la sociedad, que los alimentos no representen

un riesgo para la salud del público consumidor (Castro et al. 2005). Estudios

realizados por Omiccioli et al., (2008, citado por Custodio et al., 2015) mostraron

que bacterias como Listeria monocytogenes, Salmonella spp. y Escherichia coli


190

O157H:7; se encuentran entre las bacterias patógenas de intoxicación alimentaria

más peligrosas en cuanto a enfermedades y salud humana se refiere.

En el caso de la leche y derivados lácteos, la eliminación de las bacterias patógenas

se logra mediante la aplicación de un tratamiento térmico llamado pasteurización, la

cual consiste en llevar el alimento a cierta temperatura (según el tipo de

pasteurizado) y cumpliendo con lo establecido en manuales y en la normatividad

existente para la aplicación de las BPM, guiándose en las especificaciones que

presenta la NOM-251-SSA1-2009.

Como es conocido, en el proceso de elaboración de queso de poro, es un proceso

enteramente artesanal, lo que hace que los productores de queso de la región de

los ríos en el estado de Tabasco no utilicen la técnica de pasteurización; generando

que la calidad microbiológica este fuera de los márgenes permisibles de las normas

sanitarias mexicanas, es por eso que durante los análisis microbiológicos

realizados a las muestras mencionadas con anterioridad, se obtuvieron los de la

Tabla 1.

Como se puede observar en las tablas anteriores, durante todo el proceso de

evaluación microbiológica de los productos, se pueden observar conteos en UFC Y

NMP, completamente fuera de norma, lo cual es un indicativo para revalorizar el

proceso de producción de este producto, y establecer criterios que indique de donde

surge el problema de contaminación.

Es importante mencionar que los análisis realizados no competen a todos los que

menciona la NOM-243-SSA1- 2010, ya que se eligieron 2 métodos de prueba de

“técnica presuntiva”.


191

Tabla 1. Calidad microbiológica. Cuenta de coliformes totales. Valores promedio

QUESERIA A QUESERIA B QUESERIA C

Días

COLIFORMES TOTALES

(NMP/g)

0 >2,400 >2,400 >2,400

2 >2,400 >2,400 >2,400

4 >2,400 >2,400 >2,400

6 >2,400 >2,400 >2,400

8 >2,400 >2,400 >2,400

10 23 240 <3

12 <3 23 23

14 <3 <3 <3

Se evita mencionar el nombre de las queserías que fueron evaluadas y solo se

nombraran como “QUESERÍAS A, B, C”.

La presencia de bacterias mesofílicas denota una contaminación bacteriana del

producto aunque podría deberse también a la presencia de BAL (ya que lo que se

analiza es queso) por lo tanto se sabe del alto porcentaje de estas, que pueden

estar presentes; por otra parte, no es determinante en la calidad higiénica en

comparación a coliformes totales.

En el caso de bacterias mesofílicas, las muestras fueron sometidas a conteos,

utilizando un equipo cuenta colonias manual, en el cual se pudo observar que

superaban en 200% el estándar que la norma para quesos madurados menciona.

Cabe mencionar que a partir del día 12 se pudo observar una disminución en el

crecimiento bacteriano pero aun así, el conteo superaba lo permitido; en el caso de


192

los coliformes totales, se dejó de observar tubos positivos a partir del día 10 de

maduración, esto podría deberse al aumento constante de la acidez en el queso,

debido a presencia de bacterias fermentadoras generadoras de ácido láctico.

Es importante mencionar que existen estudios recientes en los que se ha

encontrado que la disminución de ciertas bacterias patógenas se puede deber al

incremento de bacterias acido lácticas, las cuales ayudan a que disminuya la

concentración de agentes patógenos presentes en el producto. Por otra parte

existen investigaciones con la disminución parcial o total de microorganismos

presentes, tal como lo menciona Alejo-Martínez et al. (2016), los cuales analizaron

muestras de tres queserías y encontraron que la carga bacteriana de coliformes

totales disminuyó en concentración al transcurrir los días de maduración, resultados

similares a los encontrados en este trabajo.

Las muestras presentaron conteos de bacterias superiores a la normatividad, desde

el día 0 de maduración hasta los 14 días, esto para Bacterias Mesófilicas, aunque

a partir del día 12 la disminución de las bacterias Mesófilicas fue evidente pero fuera

de norma; en el caso de Coliformes ya no hubo presencia partir del día 10, esto

podría deberse al aumento en la acidez de los quesos.

CONCLUSIONES

Se puede concluir que existe una relación de manera directa entre el proceso de

maduración del queso poro y la disminución de la carga bacteriana presente,

aunque los resultados del conteo final, no cumplen con los parámetros que exige la

norma.

Se observó que al día 10 de maduración, el crecimiento microbiano se estabilizó y

comenzó a disminuir, el gran problema que se pudo notar fue que a ese día, los

productos presentaron una notoria degradación lo que impediría su

comercialización ya que sus características organolépticas no serían del agrado del


193

consumidor, ya que la textura de los quesos presentaba una notoria sequedad en

la superficie del mismo, además de que se encontraban muy duros y en cuanto al

sabor presentaban un grado de picor lo cual podría deberse a la presencia de

hongos y levaduras que estaría fuera de los límites permisibles de las normas

oficiales mexicanas, por lo que sugiere seguir realizando investigaciones que

permitan implementar buenas prácticas de manufactura desde la ordeña, recibo de

la materia prima hasta el producto terminado. Se debería implementar una cadena

de frío para reducir el crecimiento bacteriano, a la vez que se minimizaría la

contaminación durante las operaciones de acopio de la leche. Por otra parte, es

importante concientizar al mayor número de productores posibles ya que

implementando sistemas eficientes de calidad podría pensarse en ampliar el

mercado del producto, tanto nacional como internacional.

Es importante mencionar que en estudios realizados con anterioridad (Jiménez y

Magaña, 2008) se encuentra alta presencia de grupos microbianos como son las

bacterias lácticas y las levaduras, estos microorganismos están relacionados con

los altos niveles de acidez que el queso presenta durante las diferentes etapas de

maduración, como es bien sabido dichos grupos bacterianos resisten un medio

ácido, por lo tanto podríamos entender que esta presencia nos resulta benéfica para

ofrecer un producto inocuo.

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Propuesta de elaboración y estandarización de queso tipo poro con leche pasteurizada

Juan Francisco Chávez Dehesa 1 *, Ana Silvia Sarmiento Piedra1, Juan Manuel

Zaldívar Cruz2

1Universidad Tecnológica del Usumacinta, Libramiento Glorieta Emiliano Zapata – Tenosique s/n Colonia Las Lomas, Emiliano Zapata, Tabasco, México. 9343435690, correo:

[email protected]; 2Colegio de Postgraduados, Campus Cárdenas Tabasco.

RESUMEN

El objetivo de este proyecto fue elaborar y estandarizar un queso tipo poro con leche

y suero pasteurizado bajo los límites de la NOM-243-SSA1-2010, dando como

resultado un queso con características muy similares al queso poro tradicional con

características organolépticas de sabor, olor y textura, además inocuo desde el

punto de vista microbiológico lo cual contribuye a que el queso tenga mayor vida de

anaquel a temperatura ambiente o en refrigeración, estás características podrían

hacer que el queso pueda tener mayor penetración en los mercados nacionales e

internacionales, respecto a las pruebas sensoriales, todos los participantes dijeron

conocer el queso poro y que el queso que degustaron se parecía a la mayoría de

los quesos que han consumido tanto en sabor, olor y textura, solo en la parte de

cremosidad mencionaron que estaba un poco más suave que el queso poro

tradicional, en relación a la vida de anaquel, el queso se mantuvo en condiciones

muy similares a un queso recién elaborado, después de un mes de maduración, en

condiciones de refrigeración no hubo cambios significativos en sabor, olor y textura;

a temperatura ambiente el sabor y la textura presentaron cambios poco

significativos.

PALABRAS CLAVES: Queso, Maduración, Vida de Anaquel

INTRODUCCIÓN

En México más del 30% de la producción de leche la aportan los sistemas

campesinos, el número aproximado de vacas en este sistema es de 1,470,000.00



198

distribuidas en más de 100 unidades productivas (Bernal et al., 2006), es por ello

que la elaboración de cualquier producto alimenticio debe partir de materias seguras

y ser manufacturado de acuerdo a un plan que asegure su calidad e inocuidad. Los

mercados son cada vez más exigentes y los consumidores más conscientes de sus

derechos, lo cual obliga a las micro, pequeñas y medianas empresas (PYMES) a

enfrentar situaciones cada vez más competitivas. Simultáneamente, los entes

reguladores gubernamentales implementan nuevas normativas destinadas a evitar

las llamadas enfermedades transmitidas por alimentos.

En el municipio de Balancán, Tabasco, México, desde hace más de 60 años se ha

elaborado en forma artesanal el llamado queso poro. La economía del municipio

depende, en su mayor parte, de la actividad ganadera. Esta actividad se desarrolló

debido a prácticas agrícolas como “la tumba y quema” aplicadas en la zona, lo que

ocasionó el cambio de vegetación de selva a pastizales; con este cambio, la

ganadería aumentó trayendo consigo excedentes en la producción lechera con

ganado cruzado cebú-pardo suizo, y dada la falta de infraestructura para captar

esos excedentes en los centro de acopio de la zona, los ganaderos optaron por

elaborar en forma artesanal quesos, tanto frescos como maduros, resultando con

mayor aceptación durante muchos años el llamado queso poro.

El queso poro de Balancán Tabasco es un queso de pasta blanda y prensada, se

elabora acidificando leche bronca con suero ácido de días anteriores, su

industrialización no ha sido posible, debido al incumplimiento de inocuidad del

producto (Onofre y Aguirre, 2010), el queso poro es un queso fresco, o ligeramente

maduro, elaborado con leche bronca de vaca que a menudo experimenta una

maduración involuntaria adicional al darse la distribución y comercialización de

forma lenta, se presenta al mercado en piezas pequeñas, en formas prismático-

rectangulares planas, con un peso que oscila entre 150 g y 300 g. Las piezas vienen

parafinadas y envueltas en papel celofán amarillo, bajo el cual luce su etiqueta. La

envoltura le imprime una presentación muy atractiva para el comprador, la pasta de


199

este queso se encuentra fuertemente desmineralizada debido al reposo prolongado

(varias horas) de la cuajada húmeda en el molde. Durante este proceso la acidez

de la pasta aumenta, constituyéndose ésta en un factor determinante para su

conservación, otra característica notable de la pasta es su friabilidad (se desmorona

fácilmente) cuando ya ha perdido mucha humedad; por ejemplo, si el queso ha

madurado algunas semanas (Cervantes et al., 2006); varias instituciones de la

República Mexicana, se han interesado en realizar estudios sobre el queso poro,

entre ellas podemos mencionar a Onofre et al. (2004), los cuales llevaron a cabo

una serie de pruebas microbiológicas evaluando la seguridad alimentaria en los

quesos poro de diferentes queserías de la región, los resultados de los análisis

mostraron altas cargas microbianas que son consideradas fuera de los límites

máximos permisibles por las Normas Oficiales; así también, Jiménez (2008) realizó

estudios sobre el comportamiento de la microflora asociada al proceso de

maduración del queso poro, los queseros por experiencia, aseguran que dejando

más tiempo de maduración en anaquel, la carga microbiana patógena disminuye

por efecto del salado y por la acidez, pasando los siete días de maduración del

queso poro, sin embargo, cabe señalar que los conteos microbiológicos se

encuentran fuera de los límites máximos permisibles establecidos en la Norma

Mexicana (NOM-121-SSA1-1994). Gutiérrez (2011) menciona que fue posible aislar

54 cepas entre bacterias y levaduras provenientes de 7 piezas de queso poro de

diferentes marcas; además de encontrar que las levaduras son las que generan

actividad metabólica generadora de gas. Por otro lado, Zamora (2011), realizó una

investigación en tres quesos de poro de diferentes marcas, encontrando que el

conteo para hongos y levaduras se encuentran muy por encima de los límites

permisibles, además aisló 20 levaduras presentes en el queso de poro por lo que el

autor presume que estos microorganismos son los que le dan las características

organolépticas particulares a los mismos; para la seguridad alimentaria del queso

poro se deben implementar Buenas Prácticas de Manufactura, Análisis de Riesgos

y Puntos Críticos de Control en las queserías de la región, con la finalidad de

establecer parámetros de calidad microbiológica que permitan mejorar la


200

producción, según las Normas Oficiales. Otra alternativa para reducir los riegos de

contaminación de los quesos, es utilizar leche pasteurizada en la obtención del

queso poro, claro que al hablar de este pequeño cambio tecnológico y la posible

introducción de algunas variantes al proceso se estaría hablando no propiamente

de un queso poro si no de un queso tipo poro que posea características muy

similares al queso poro artesanal; Alcázar et al. (2006), realizaron análisis

microbiológicos y por medio de la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) a

muestras de quesos frescos y semi-maduros que se expenden en mercados sobre

ruedas, encontrando que aunque la forma de expedirlos no es la adecuada, desde

el punto de vista higiénico al elaborar los mismos con leche pasteurizada los

resultados mostraron cuentas microbianas dentro de las Normas Oficiales

Mexicanas; como se sabe una de las características propias de sabor, aroma y

textura la da el suero, algunos investigadores han utilizado el suero pasteurizado

como alternativa en otras actividades lácteas. Por lo tanto, Montero-Lagunes et al.

(2009) mencionan que si se trata el suero a una temperatura de 63 °C por 15

minutos la carga bacteriana patógena desaparece pero las bacterias ácido lácticas

sobreviven, el uso de bacterias ácido lácticas como iniciadores de cultivo, ha sido

otra forma de elaborar quesos como mencionan Jiménez-Vera et al. (2010), ellos

aislaron cepas de bacterias ácido lácticas y levaduras nativas de queso de poro

elaborado con leche cruda con la finalidad de utilizarlas como cultivos iniciadores

en la producción de quesos con leche pasteurizada; por otro lado, Ramos-Izquierdo

et al. (2009) aislaron, identificaron y caracterizaron 20 cepas de bacterias ácido

lácticas (BAL) de un queso crema tropical tradicionalmente fabricado con leche

bronca, para posteriormente utilizar esas bacterias ácido lácticas en la elaboración

de un queso crema con leche pasteurizada. Igualmente, Alvarado et al. (2007)

aislaron veinte cepas de microorganismos proveniente de un queso artesanal

ahumado, de las cuales, emplearon 4 cepas de bacterias ácido lácticas para fabricar

quesos ahumados pero con leche pasteurizada, Chacón y López (2000) aislaron

cepas autóctonas para ser utilizadas como iniciadores en la elaboración de quesos

de pasta prensada encontrando que dichos quesos presentan características


201

similares que los que se expenden de forma comercial, Reséndiz et al. (2012), en

un estudio realizado a quesos frescos elaborados con leche cruda en Tuzuapán,

México, demostraron que todas las muestras mostraron cargas elevadas de

coliformes fecales, coliformes totales y Escherichia coli. Por otro lado, Grass–

Ramírez y Cesin-Vargas (2014) mencionan que los quesos elaborados con leche

cruda son inocuos para el consumidor con la consigna de ser producidos de forma

adecuada desde el productor primario hasta el producto terminado con el punto

importante de darle cierto grado de maduración a los quesos; en la actualidad, los

consumidores nacionales y mundiales de productos alimenticios como el queso,

exigen que los alimentos a adquirir cumplan con estándares de inocuidad. La

seguridad alimentaria es relativa y no siempre es inherente a características

biológicas del alimento, un alimento puede ser seguro para algunas personas pero

para otras no, o ser seguras en algún momento pero en otros no (West, 2008), el

queso poro además de pertenecer al grupo de quesos artesanales y su forma

peculiar de elaboración, siguen representando una barrera para transcender hacia

la inocuidad del mismo, por esta razón, existe la necesidad de obtener un producto

que tenga las cualidades tanto de olor, sabor y textura pero dentro del marco

regulatorio de la inocuidad alimentaria; ya que de seguir bajo el mismo sistema de

elaboración artesanal la comercialización hacia los mercados tanto nacionales

como internacionales seguirá restringida, en los productos lácteos, el queso se

enfrenta a problemas en la comercialización, debidos a la producción artesanal con

leche sin pasteurizar, el queso es altamente perecedero y su consumo representa

un riesgo potencial para la salud, muchas de las industrias lácteas de la Región de

los Ríos no cumplen con las normas de seguridad, tales como la higiene personal,

manejo de materiales y equipos, instalaciones y demás disposiciones de la Norma

Oficial Mexicana (NOM-120-SSA1-1994).

El objetivo del proyecto fue presentar un proceso de elaboración y estandarización

de queso tipo poro con leche pasteurizada, dicha propuesta reviste gran importancia

ya que el producto elaborado presenta todas las garantías de inocuidad, sabor,


202

textura y olor que lo hacen un producto atractivo para el mercado local, regional,

nacional e internacional.

MATERIALES Y METODOS

El proyecto se llevó a cabo en el taller de Lácteos de la Universidad Tecnológica del

Usumacinta (UTU) en Emiliano Zapata, Tabasco.

Colecta de Muestras

Las muestras de leche para la elaboración del queso fueron proporcionadas por Dr.

Alfonso Bertolini Díaz, productor de leche de la zona. Su ganado es criado de forma

orgánica, en el rancho Las Delicias ubicado a las afueras de la ciudad de Emiliano

Zapata, Tabasco. Cuenta con 8 vacas que cría alimentadas solo con pastura, dichas

vacas son utilizadas para concursos en ferias y exposiciones obteniendo de cada

una de ellas en promedio 20 litros en dos ordeños.

Recolección y toma de la muestra.

La leche se recolectó ordeñando las vacas de forma manual considerando el

siguiente procedimiento:

Se lavan perfectamente las manos del ordeñador y se cubre la nariz y boca

con un cubre bocas.

Los pezones de la vaca se lavan con agua estéril y jabón.

se procede a ordeñar la vaca dejando que salgan unos dos o tres chorros de

leche y se eliminan.

Se continúa el proceso de ordeño dejando caer la leche en un recipiente

lavado y desinfectado con agua estéril y jabón comercial.

Por último se envasa la leche en un recipiente de plástico esterilizado

previamente.


203

Se colectaron 80 L de leche y se transportaron al laboratorio de la Universidad en

un tiempo aproximado de 45 minutos, donde se tomaron submuestras de 8 L para

realizar los experimentos.

Posteriormente a la leche cuando se recibía en el laboratorio se les realizaban

análisis fisicoquímicos con el equipo Ecomilk.

También se les realizó análisis microbiológicos a la leche para determinar su carga

microbiana; determinación de coliformes fecales y bacterias mesófilas aerobias de

acuerdo a las NOM-112-SSA1-1994.Bienes y Servicios. Determinación de bacterias

Coliformes. Técnica del Número más Probable, NOM-092-SSA1-1994, Bienes y

Servicios. Método para la cuenta de bacterias aerobias en placa, respectivamente;

otra fuente de obtención de la materia fue a través de la Cooperativa de Productores

de leche del municipio de la Libertad, Chiapas, tomándola propiamente del termo

de enfriamiento de dicha asociación. La leche que ahí llega es de aproximadamente

15 productores. La leche se sometió al proceso de pasteurización con la finalidad

que estuviera en condiciones de elaborar el queso tipo poro.

Proceso de elaboración

El proceso general para la elaboración del queso fue muy similar al que la mayoría

de los queseros realizan para sus quesos de forma tradicional.

Pero como diferencia importante fue la adición de suero como iniciador del proceso

(inóculo), el suero se obtuvo de un proceso anterior donde se había elaborado

queso panela con leche pasterizada, dicho suero se obtuvo de forma inocua, para

la adición del inóculo se debe esperar que el mismo llegue a una acidez titulable de

50 a 60 °D.


204

Obtención de suero como iniciador

Para la obtención del suero se utilizó la metodología que mencionan Montero-

Lagunes et al. (2009). El suero se trató a una temperatura de 63 °C por 15 minutos

para eliminar la carga bacteriana patógena y conservar las bacterias ácido lácticas.

Este punto es muy importante en la elaboración del queso ya que la presencia de

flora microbiana autóctona en la leche de la región, es la que confiere el sabor

característico a los quesos.

A continuación se describe el procedimiento para la elaboración del queso tipo poro,

propuesto en la presente investigación.

Transportar la leche en recipientes limpios y desinfectados.

Colar, para la eliminar la materia extraña.

Tomar acidez titulable para determinar que sea leche dulce 16–18ºD

Pasteurizar la leche a 63ºC durante 30 min-1.

Bajar la temperatura de la leche a 38 °C.

Adicionar 3 a 5 % de suero pasteurizado y acidificado, dejar en reposo de 2

a 3 días, luego adicionar 2 g de CaCl2 en 10 litros de leche, y por último se

adiciona la renina (cuajo) 1.5 mL por cada 10 litros de leche.

Reposar 2 horas para la formación de la cuajada.

Cortar la cuajada con un cuchillo limpio y desinfectado, lo cual se realiza en

forma vertical formando cuadros grandes de aproximadamente de 2 cm.

Reposar durante 1 hora en el recipiente.

Tomar la acidez del suero hasta que llegue a 16-18°D, en este paso es

importante tener en cuenta que la pasta debe estar firme y que al tomarlos

cuadros o rectángulos de la cuajada con los dedos estos no se rompan.

Moldear, se realiza colocando la cuajada en los moldes estériles, para la

formación de la primera pasta dejando en reposo durante 24 horas

eliminando la mayor cantidad del suero, donde se le tiene que dar vueltas 3a

5 veces cada 30 minutos.


205

Posteriormente se coloca la pasta ya desuerada en paños limpios y

esterilizados, esto con la finalidad que tome la forma del molde, para después

ponerlos en prensa por 48 horas.

Retirar del molde y colocar en un lugar seco, limpio y desinfectado durante 3

días, en ese tiempo se sala 2 veces.

Lavar con agua purificada para eliminar la grasa que formó en la superficie

de los quesos durante el tiempo de maduración.

Secar durante 8 a12 horas dependiendo la temperatura ambiente.

Encerar los quesos y/o empacar al vacío y dejar reposar de 3 a 5 días.

Análisis Microbiológicos.

Los quesos elaborados, fueron sometidos a la realización de análisis

microbiológicos para determinar coliformes fecales y bacterias mesófilas aerobias

de acuerdo a las Normas Oficiales Mexicanas NOM-112-SSA1-1994 y NOM-092-

SSA1-1994.

Pruebas con moldes de madera.

Las primeras pruebas se realizaron con moldes de madera, los que se lavaron y

desinfectaron con jabón comercial, cloro comercial y agua hirviendo, ya que los

productores del queso poro mencionan de forma reiterada que la madera es la que

le proporciona olor y sabor característico al queso; sin embargo, estos moldes

pueden ser una de las principales fuentes de contaminación. Los moldes de madera

se lavaron perfectamente y después se esterilizaron en autoclave a 120 0C por 15

minutos.

Pruebas con moldes de Acero Inoxidable.

Se realizaron pruebas en moldes de acero inoxidable, los cuales fueron esterilizados

en autoclave a 120 0C por 15 minutos


206

Análisis Sensoriales.

Para determinar el grado de aceptación se elaboró una prueba de degustación a 12

panelistas no entrenados, con la finalidad de saber si el queso tipo Poro cumplía

con características similares a las del queso tradicional, los panelistas fueron

seleccionados al azar y la degustación se hizo a personas que conocen y que

consumen por lo menos una vez al mes queso poro, a los panelistas se les realizó

una encuesta.

Pruebas de Vida de Anaquel.

Se determinó la vida de anaquel a los quesos elaborados. Para ello, se dejaron a

temperatura ambiente (aproximadamente entre 30 y 35 °C) durante un mes, al

término de este periodo se comparó la textura y el sabor de éstos con los quesos

poro tradicionales. Asimismo, se evaluaron los parámetros de textura y sabor de los

quesos en refrigeración; para ello, se mantuvieron dentro de un refrigerador

comercial entre 30 y 35 días, y posteriormente se comparó el sabor y la textura con

los quesos poro tradicionales.


Una de las características más importantes para la elaboración del queso tipo poro

es el suero utilizado como iniciador o inóculo. La acidez del mismo varía de 50 a

60°D, por lo tanto, es recomendable que cuando alcance la acidez éste sea

almacenado en el refrigerador, ya que este mismo puede ser empleado

posteriormente en la elaboración de más quesos. El suero empleado como inóculo

en el presente trabajo, presentó resultados similares a los reportados en la

elaboración de queso crema por Izquierdo et al. (2009).

La acidez del suero utilizado como inóculo fue la que proponen Montero-Lagunes et

al. (2009) para bajar la carga bacteriana patógena y que las bacterias ácido lácticas

sobrevivan.


207

El suero obtiene la acidez adecuada después de 4 días de fermentación a

temperatura ambiente (30 – 35 °C).

La Figura 1 muestra la evolución de la acidez del suero pasteurizado sometido al proceso de fermentación durante 6 días.

Figura 1. Comportamiento de la acidez del suero pasteurizado durante la fermentación.

Resultados de las pruebas de moldes

Los moldes de madera se lavaron perfectamente y después se esterilizaron en

autoclave a 120 0C por 15 minutos, el resultado fue que los moldes generaron un

olor muy fuerte a madera quemada, el cual se transfirió a los quesos, además, los

resultados de los análisis microbiológicos mostraron niveles por encima de los

permisibles establecidos en las Normas.

Esto puede deberse a la presencia de poros en los moldes, además que este tipo

de moldes se utilizan de forma cotidiana, sin los cuidados de higiene o limpieza

correctos, por tanto, muchas veces quedan residuos de queso de procesos

anteriores lo cual contribuye a la proliferación de microorganismos que contaminan

los quesos.


208

Con respecto a las pruebas en moldes de acero inoxidable, el proceso de

esterilización fue suficiente para garantizar la inocuidad, dado que los resultados de

los análisis microbiológicos correspondientes, se encontraron dentro de Norma

tanto para coliformes como para bacterias mesofílicas aerobias. Cabe señalar, que

adicionalmente se hicieron pruebas para comprobar la presencia de bacterias

ácidolácticas, los resultados en las cajas de Petri donde se realizó la siembra

mostraron un excelente crecimiento de colonias de bacterias ácidolácticas,

poblando casi en su totalidad el campo, mientras que hubo un crecimiento cercano

al 1% de hongos y levaduras.

Calidad de la leche.

La leche que se utilizó mostró una concentración alta de sólidos y grasa

demostrando una leche de perfecta calidad, esto se debe a la forma de crianza de

las vacas y las buenas prácticas de higiene desde el ordeño, almacenamiento, y

depósito pasando por el transporte de la leche fueron las adecuadas para que la

materia prima estuviera en perfecto estado para ser utilizada en la elaboración de

los quesos.

Parámetros microbiológicos del queso tipo poro elaborado con leche

pasteurizada.

En relación a la obtención de los quesos se puede mencionar que se obtuvieron

quesos con características tanto de textura, olor y sabor muy similares al queso poro

tradicional. Sin embargo, los análisis microbiológicos para la determinación de

coliformes fecales y bacterias mesofílicas aerobias, los resultados del conteo de

colonias fue negativo para el caso de coliformes y para el caso de las bacterias

mesofílicas aerobias los resultados estuvieron dentro de los límites establecidos en

la norma oficial, lo cual puede observarse en la Tabla 1.


209

Tabla 1 Resultados microbiológicos del queso tipo poro

Parámetro Resultados Valores de Referencia

Bacterias mesofílicas

aerobias 200 UFC g-1 10000 UFC g-1

Bacterias Coliformes Negativo < 50 NMP g-1

Como se puede observar, el hecho de pasteurizar la leche contribuye a la

disminución de la contaminación, las cuentas de bacterias disminuyen o

desaparecen, concordando con lo mencionado por Alcázar et al., (2006).

Vida de anaquel y análisis sensorial

Por otra parte, pruebas para determinar y comparar la vida de anaquel de los quesos

elaborados con la metodología propuesta; muestran que la refrigeración de los

quesos después de 30-35 días; permanecieron frescos y tanto su sabor, olor y

textura se mantuvieron como si estuvieran recién hechos. Así mismo, los resultados

obtenidos de las pruebas de vida de anaquel a temperatura ambiente mostraron un

cambio en el color y sabor, sin embargo, estos cambios no alcanzaron el grado del

sabor característico a “picor” típico de los quesos maduros. Por otra parte, la textura

tampoco mostro cambios drásticos en este periodo del almacenamiento,

mantuvieron una humedad aceptable y no se pusieron tan secos y/o duros, esto se

puede atribuirse a que fueron empacados al vacío.

En la siguiente gráfica se observan los resultados obtenidos de la encuesta

realizada para evaluar la satisfacción del cliente para el queso tipo poro elaborado

en el presente estudio.


210

Figura 2. Encuesta de satisfacción o aceptación para queso tipo Poro.

Los resultados de la encuesta de satisfacción realizados a 12 panelistas no

entrenados mostraron que al 100 % de los encuestados le gusta el sabor del queso.

Con respecto al olor, el 92 % de los encuestados dijo estar satisfecho con el sabor

agradable que prestaron los quesos evaluados. Para el caso de la textura solo el

67 % de los panelistas comentaron que la textura del queso fue igual al del queso

poro tradicional, mientras que el resto de ellos dijo estar en desacuerdo dado que

percibieron algún cambio en este parámetro.

Para el caso de la aceptación del queso tipo poro elaborado, según la encuesta

realizada, el 67 % de los encuestados comentó que los quesos se parecen mucho,

mientras que el 25 % dijo que es poco parecido entre los tipos de queso, mientras

que solo el 8 % opinó que este tipo de queso resulta completamente diferente del

queso poro tradicional.


211

En la gráfica siguiente se observa la distribución de las opiniones vertidas en la

encuesta realizada para comprobar el nivel de aceptación del queso tipo poro.

Figura 3. Nivel de aceptación para el queso tipo poro.

CONCLUSIONES

En este proyecto se elaboró un queso tipo poro con leche y suero pasteurizados,

que cumple los estándares de calidad e inocuidad establecidos en la NOM-243-

SSA1-2010, Productos y servicios. Leche, fórmula láctea, producto lácteo

combinado y derivados lácteos. Disposiciones y especificaciones sanitarias.

Métodos de prueba específicos.

El queso tipo poro elaborado, posee características organolépticas de sabor, olor y

textura muy similares al queso poro tradicional. Además, este producto resultó ser

inocuo desde el punto de vista microbiológico, lo cual mejora la vida de anaquel ya

sea almacenado a temperatura ambiente o en refrigeración. Esto podría contribuir

a la expansión del mercado.


212

De acuerdo a las pruebas sensoriales, los panelistas dijeron conocer el queso poro

y que comparando el queso que degustaron, éste se parecía en gran medida a la

mayoría de los quesos que habían consumido antes, tanto en sabor, olor y textura.

Sin embargo, la cremosidad resultó diferente, debido a que el queso tipo poro

resultó ser un poco más suave que el queso poro tradicional.

Por otra parte, las características organolépticas en relación con las pruebas para

determinar la vida de anaquel, las muestra de queso que se mantuvieron en

condiciones similares a un queso recién elaborado después de un mes de

maduración, en condiciones de refrigeración no presentaron cambios significativos

en sabor, olor y/o textura; mientras a temperatura ambiente se observaron ligeros

cambios en sabor y en textura.

Es importante mencionar que algunos integrantes de la Sociedad de Queso de Poro

genuino de Balancán, han hecho algunos arreglos en sus queserías para tratar de

lograr que sus quesos puedan estar dentro de los límites permisibles de las Normas

Mexicanas, pero al no tener control de su materia prima la pasteurización de la leche

podría ser una opción viable para acceder a otros mercados.

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217

Resistencia a antibióticos de bacterias ácido lácticas del queso de poro tradicional

Margarita Madrigal Mendoza1*, Beatriz Domínguez Valenzuela1, Adolfo Bucio

Galindo2 y Román Jiménez Vera3

1 Instituto Tecnológico Superior de los Ríos Km. 3 Carretera Balancán – Villahermosa, Balancán,

Tabasco, C.P. 86931, 2 Colegio de Postgraduados, Campus Tabasco, 3División Académica Multidisciplinaria de los Ríos de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. Correo:

[email protected]

RESUMEN

La sociedad actual, con mayor expectativa de vida, muestra un interés creciente por los alimentos funcionales. Entre ellos los más difundidos se encuentran los que contienen bacterias ácido lácticas (BAL) que se emplean principalmente como cultivos iniciadores para la elaboración de productos lácteos. El queso de poro es un producto regional elaborado con leche entera de vaca sin pasteurizar en la región Ríos de Tabasco. El objetivo fue evaluar la resistencia a los antibióticos en BAL aisladas de quesos de poro artesanal. Se realizó el aislamiento e identificación preliminar de las BAL inoculando en caldo MRS e incubando por 24 horas a 37 ºC; se sembró en agar MRS, incubado en anaerobiosis a 37°C por 48 horas. Se obtuvieron 30 cepas puras con características de las BAL, posteriormente se evaluó su susceptibilidad con 12 diferentes antibióticos utilizando la técnica de difusión en agar, obteniendo mediante la lectura de los halos de inhibición (en mm) del crecimiento como variable de respuesta. Finalmente se calculó el índice de resistencia múltiple a antibióticos (MAR). Se obtuvo un alto índice de multiresistencia (89.7%), incluso cepas resistentes a todos los antibióticos evaluados (24.1%) probablemente relacionadas con el uso indiscriminado de antibióticos en el hato ganadero. PALABRAS CLAVE: Susceptibilidad, antibióticos, antibiograma

INTRODUCCIÓN

Las bacterias ácido lácticas (BAL) son microorganismos que tienen diversas

aplicaciones, siendo una de las principales la fermentación de alimentos como la

leche, carne y vegetales para obtener productos como el yogurt, quesos, encurtidos,

embutidos, ensilados, etc. También son de gran utilidad en la biopreservación de

los alimentos, mejoran las características sensoriales como el sabor, olor, textura y

aumentan su calidad nutritiva (Ramírez et al., 2011).


218

Una manera de obtener las bacterias ácido lácticas es mediante su aislamiento de

alimentos fermentados o productos lácteos. Se ha reportado el aislamiento de

alimentos fermentados como el pulque (Cervantes-Contreras y Pedroza-Rodríguez,

2007), de quesos (Martín del Campo et al., 2008; Amorocho, 2011) y del pastizal de

una finca lechera (Alvarado-Rivas y Díaz-Rivero (2009).

En la industria de alimentos, las bacterias ácido lácticas se emplean principalmente

como cultivos iniciadores para la elaboración de productos lácteos y bebidas

alcohólicas donde producen cambios específicos en el aroma, sabor, textura,

cuerpo, acidez, humedad, digestibilidad y aspectos de los mismos (Mora y García,

2007). La importancia de las bacterias ácido lácticas no se limita al orden

económico, sino que se debe ante todo a sus propiedades, que contribuyen a

preservar y mejorar la salud.

Los antibióticos son altamente eficaces en el tratamiento y erradicación de las

enfermedades bacterianas, sin embargo su eficacia se ha visto mermada por la

aparición de mecanismos de resistencia. La resistencia antimicrobiana (AMR) es la

capacidad de microorganismos de crecer a pesar de la exposición a sustancias

antimicrobianas aplicados para inhibir su crecimiento (APUA, 2016). Las bacterias

pueden desarrollar resistencia de dos maneras: 1) por una mutación genética o 2)

mediante la adquisición de resistencia por parte de otra bacteria. Algunas

mutaciones permiten a las bacterias producir enzimas que inactivan a los

antibióticos; mientras que otras impiden su entrada, y otros desarrollan mecanismos

de bombeo que expulsan el antibiótico al exterior de la bacteria.

Las BAL y bifidobacterias presentes en los productos fermentados y en el tracto

gastrointestinal de hombres y animales podrían actuar como reservorios de genes

de resistencia que, en último término, podrían transmitirse a microorganismos

patógenos, bien en la matriz de los alimentos o en el propio tracto gastrointestinal

(Florez, 2007).


219

Por tanto, la presencia de genes de resistencia a antibióticos debería examinarse

minuciosamente en cepas que vayan a ser utilizadas como cultivos iniciadores o

como probióticos en un sistema alimentario (Mora y García, 2007). Hasta el

momento, no se ha prestado atención al estudio de la susceptibilidad a antibióticos

en el grupo de las BAL y bifidobacterias, no existiendo siquiera puntos de corte

claros para la mayoría de los antibióticos y la mayoría de las especies (Florez, 2007).

De igual forma, no deben contener genes transmisibles que puedan codificar la

resistencia a los antibióticos, ya que de ser así puede haber transferencia de

resistencia hacia microorganismos patógenos, lo que podría dificultar el tratamiento

terapéutico de las infecciones causadas por dichos microorganismos (Moreno-

Villares, 2006; Mejía et al., 2007).

Existe evidencia sobre la transferencia horizontal de plásmidos entre especies de

bacterias lácticas como Enterococcus faecalis (Martín, 2005; Mesas et al., 2006), y

bacterias comensales como Bacteroides mediante el proceso de conjugación (Bello

y Fernández, 2006). De igual manera, se ha reportado la adquisición de resistencia

a antibióticos en especies comerciales de Lactobacillus acidophilus en estudios in

vitro e in vivo (Matter et al., 2008), así como en probióticos de origen humano como

las del género Bifidobacterium (Charteris et al., 1998). Esto demuestra que las

cepas bacterianas probióticas son susceptibles de contaminación mediante

transferencia de plásmidos de resistencia a antibióticos de otras especies.

Amorocho, 2011 indica que de acuerdo a los requisitos de la FAO, para garantizar

la inocuidad de una cepa probiótica debe ser identificada a nivel de género, especie

y cepa; en el estudio in vitro se ha de analizar la actividad antimicrobiana frente a

patógenos, resistencia a las condiciones gastrointestinales y adherencia a la

mucosa intestinal y células epiteliales. Además, para garantizar la seguridad se

recomiendan pruebas de resistencia a antibióticos, estudios epidemiológicos y de

actividades metabólicas perjudiciales para la salud de quien los ingiere.


220

El queso de poro es un producto artesanal que se elabora en la subregión Ríos en

el estado de Tabasco, principalmente en los municipios de Balancán y Tenosique.

Es un queso fresco, ligeramente maduro, de pasta blanda y prensada, elaborado

con leche cruda de vaca entera (Alejo-Martínez et al., 2015). Este queso es

comercializado en el sureste de México y se ha reportado como una fuente

importante de bacterias ácido lácticas (Rodríguez Almeida, 2013).

Por lo tanto el presente estudio consistió en evaluar la resistencia a los antibióticos

de cepas de bacterias lácticas aisladas de quesos de poro elaborados en la región

Ríos de Tabasco. Los resultados de este trabajo permitirán conocer la

susceptibilidad a los antibióticos de las bacterias ácido lácticas, así como a contribuir

al establecimiento de un nuevo criterio para la selección de microorganismos de

importancia industrial con la finalidad de ofrecer cepas bacterianas inocuas en

beneficio de la salud.


Este trabajo se desarrolló en el municipio de Balancán, localizado en la subregión

Ríos, del estado de Tabasco, México. Los quesos fueron obtenidos y comprados en

una quesería ubicada en la ciudad de Balancán de Domínguez, Tabasco. Con más

de 40 años de trabajo, dedicada a la elaboración de quesos artesanales como el

queso de hebra, queso crema, cincho, panela, botanero, queso untable y siendo el

queso de poro el de mayor tradición. Adquieren la leche para su proceso de

productores de al menos 4 comunidades del municipio. Forma parte de la Sociedad

Productora de Queso de Poro Genuinos de Balancán S.P.R. de R.L. de C.V.

Se analizaron 3 quesos empacados para la venta diaria por cada lote de quesos de

poro con 7 días de proceso de la quesería (Anexo 1); haciendo un total de 18

muestras de aproximadamente 150 g de quesos de poro recién empacados para

venta. Los quesos fueron transportados en contenedores cerrados al Laboratorio de


221

Microbiología del Instituto Tecnológico Superior de los Ríos, mantenidos a

temperatura ambiente.

Identificación de las bacterias ácido lácticas.

Se realizó una dilución 1:10. Se pesó 1.0 g de muestra y se disolvió en 9 mL de

solución fisiológica salina estéril. Se tomó 1 mL de la dilución y se inoculó en un

tubo con 9 mL de caldo MRS (de Man, Rogosa y Sharpe; marca Dibico, código

1269-B), se incubó por 24 horas a 37 ºC y después de transcurrido el tiempo se

procedió a sembrar por duplicado mediante la técnica de estría en agar lactobacilos

MRS (marca Merck, código 11066), las cajas de Petri se incubaron en anaerobiosis

a 37°C durante 48 horas (Rosenblatt et al., 1975).

Se seleccionaron cepas con características típicas de las colonias de bacterias

ácido lácticas (se escogieron las bacteria que estuviese más definida y distante de

las demás, asumiendo que fuera pura). Las colonias obtenidas fueron cultivadas en

agar MRS (medio selectivo para BAL). Posteriormente se realizó la identificación

preliminar, evaluando que en la tinción de Gram para las BAL fuera positiva (Tortora

et al., 2007) y la prueba de catalasa, que dieran como resultado negativa (Gamazo

et al., 2005).

El antibiograma o prueba de sensibilidad antimicrobiana.

La metodología utilizada fue la propuesto por Alvarado et al. (2007) y la técnica de

difusión en agar (disco-placa) método recomendado por la Performance standards

for Antimicrobial Susceptibility Testing (NCCLS, 2007). Los discos comerciales para

microorganismos Gram positivos que se utilizaron son de la marca comercial

Investigación Diagnostica (Multibac I.D.), REG. No. 115982002 SSA. Conteniendo

los antibióticos: Cefalotina (CF), Ampicilina (AM), Dicloxacilina (DC), Penicilina (PE),

Cefotaxima (CFX), Ciprofloxacina (CPF), Clindamicina (CLM), Gentamicina (GE),

Tetraciclina (TE), Eritromicina (E), Sulfametoxazol-Trimetroprim (STX) y

Vancomicina (VA).


222

El antibiograma incluyo los siguientes pasos (ver diseño experimental de la Tabla

1):

1) Propagación de la cepa a evaluar. Después de la propagación (caldo MRS

incubado por 24 horas a 37 °C) empleando un hisopo se realizó la siembra

en agar MRS distribuyendo masivamente en tres direcciones para obtener

un inoculo uniforme.

2) Se mantuvo a temperatura ambiente unos minutos hasta lograr el secado del

medio y con una pinza estéril se tomaran los multidiscos de antibióticos y se

colocaran sobre el medio, presionándolo ligeramente para asegurar el

contacto con la superficie del agar.

3) Las cajas de petri se invirtieron y se incubaron a 37 ºC durante 24 horas en

condiciones microaerofílicas.

4) Finalmente se procedió a la lectura de los halos de inhibición (en mm) del

crecimiento como variable de respuesta. La medición se realizó con una regla

y dependiendo del diámetro del halo de inhibición de cada antimicrobiano se

consideró sensible, intermedio o resistente (interpretando los datos como lo

indica la CLSI en la tabla proporcionada por el proveedor).

Índice de resistencia múltiple a antibióticos (MAR).

Se calculó la MAR, el cual se define como a/b, donde “a” representa el número de

antibióticos para los cuales determinada cepa presenta resistencia, y “b”, el número

de antibióticos al cual se expuso dicha cepa. Un índice mayor a 0.2 indica que la

bacteria presenta resistencia múltiple (Vanegas et al., 2009).

Antibiograma de las cepas puras aisladas del queso de poro, la prueba se realizó

por duplicado.


223

Tabla 1. Diseño de experimento

CEPA BAL

ANTIBIÓTICOS (µG)*

10 30 30 5 30 1 15 10 10 U

30 25 30 MAR

AM CF CFX CPF CLM DC E GE PE TE STX VA

BAL 1

B1AM

B1CF

B1CFX

B1CPF

B1CLM

B1DC

B1E

B1GE

B1PE

B1TE

B1STX

B1VA

MAR1

BAL 2

B2AM

B2CF

B2CFX

B2CPF

B2CLM

B2DC

B2E

B2GE

B2PE

B2TE

B2STX

B2VA

MAR2

BAL 3

B3AM

B3CF

B3CFX

B3CPF

B3CLM

B3DC

B3E

B3GE

B3PE

B3TE

B3STX

B3VA

MAR3

BAL 4

B4AM

B4CF

B4CFX

B4CPF

B4CLM

B4DC

B4E

B4GE

B4PE

B4TE

B4STX

B4VA

MAR4

BAL 5

B5AM

B5CF

B5CFX

B5CPF

B5CLM

B5DC

B5E

B5GE

B5PE

B5TE

B5STX

B5VA

MAR5

BAL ∞

B∞AM

B∞CF

B∞CFX

B∞CPF

B∞CLM

B∞DC

B∞E

B∞GE

B∞PE

B∞TE

B∞STX

B∞VA

MAR∞

* Las abreviaciones representan a los antibióticos evaluados


Identificación de bacterias ácido lácticas

A partir de18 muestras de quesos de poro artesanal se aislaron 32 colonias de

bacterias con características típicas de las bacterias ácido lácticas y diferente

morfología colonial, tales como colonias pequeñas, blancas o cremosas, de

superficie convexa con forma redonda y bordes enteros (Figura 1).

Se realizó tinción de Gram y observaciones microscópicas para verificar la pureza


224

de las BAL, se determinó que de las 32 colonias aisladas se identificaron 30 como

bacterias ácido lácticas, al obtener una Tinción de Gram positiva, se identificaron

que 9 BAL son cocos y 21 son bacilos; mientras que en la prueba bioquímica de

catalasa resultaron negativas (Figuras 2), lo que permitió considerarlas como

cultivos puros y libres de cualquier tipo de contaminación para poder así evaluar su

susceptibilidad a diferentes antibióticos.

Figura 1. Observación macroscópica de las bacterias ácido lácticas obtenidas

Ramírez et al., (2011) señala que las bacterias ácido lácticas (BAL) son un grupo

de microorganismos representados por varios géneros con características

morfológicas, fisiológicas y metabólicas en común. Son cocos o bacilos Gram

positivos, no esporulados, no móviles, anaeróbicos, microaerofílicos o

aerotolerantes.


225

Figura 2. Identificación preliminar de las BAL mediante tinción de Gram, positiva para bacterias ácido lácticas (Tortora et al., 2007) y prueba de catalasa, negativa (Gamazo et al., 2005).

El antibiograma o prueba de sensibilidad antimicrobiana.

En la Figura 3, se muestra la respuesta a los antibióticos de las BAL aisladas del

queso de poro tradicional. Se observa que el perfil de sensibilidad-resistencia

no es uniforme en todas las muestras, aun cuando se trata de quesos del

mismo lote e incluso de la misma muestra, lo que indica resistencia de algunas

cepas, probablemente como resultado del manejo de diferentes lotes.

Como se observa en la Figura 3, de las 30 cepas de BAL que se le realizaron la

prueba de sensibilidad solo se representan 17, con la finalidad de mostrar que 14

de las BAL son las que presentan mayor índice de resistencia múltiple a antibióticos

(MAR) con valores entre 0.5 y 1; en contraparte 3 BAL fueron las que presentaron

menor MAR con un valor de 0.16. Lo anterior considerando que la MAR debe ser

menor a 0.2 para decir que la cepa no presenta resistencia múltiple a los antibióticos

evaluados (Vanegas et al., 2009).

Catalasa, negativa Bacilos Gram positivos


226

Figura 3. Antibiograma de las cepas puras aisladas del queso de poro tradicional, la prueba se realizó por duplicado. * Ver nomenclatura de identificación de las BAL en el anexo 1. + Ver nomenclatura de identificación de los antibióticos en la metodología.

La mayoría de las cepas presento resistencia a antibióticos, y más aún, resistencia

múltiple a los antibióticos. De acuerdo al índice de resistencia múltiple a antibióticos

(MAR), se puede observar que en cuatro de los seis lotes analizados (66.67%)

se encontró como mínimo una cepa con resistencia múltiple a los 12 antibióticos

(23.33% del total de las cepas). De igual manera, se encontró que 26 (89.7%) de

las 30 cepas estudiadas presentan un índice mayor a 0.2 lo que indica que la

bacteria presenta resistencia múltiple (Vanegas et al., 2009).

En general, los antibióticos a los que presentaron mayor resistencia las BAL fueron:

Vancomicina (96.6%), gentamicina (90%), sulfametoxazol-trimetroprim (73.33%),

dicloxacilina (53.33%) y tetraciclina (50%); sin embargo, presentan mayor

sensibilidad a la eritromicina (75.9%), cefotaxima (69%) y penicilina (65.5%).


227

Como se observa en la Figura 3 todas las cepas de BAL son resistentes a la

vancomicina a una concentración de 30 µg. El resultado obtenido concuerda con lo

estipulado por Swenson, (1990) quien indica que hay algunas bacterias Gram-

positivas que son intrínsecamente resistentes a la vancomicina, como las

especies Leuconostoc y Pediococcus, aunque estos organismos son poco comunes

como patógenos que provoquen enfermedades en los seres humanos. Al igual que

la mayoría de las especies de Lactobacillus que también son intrínsecamente

resistentes a la vancomicina.

De las cepas ensayadas frente a gentamicina, la que presentó susceptibilidad fue

la cepa L4-2-1 al tener un halo de 15.00 ± 0.00 mm, la cepa L5-2-2 presentó

crecimiento intermedio con un halo de 14.50 ± 0.70 mm, mientras que las 26 cepas

restantes son resistentes al mostrar un halo de inhibición menor a 14 mm para este

mismo antibiótico.

La Gentamicina es un aminoglucósido considerado bactericida rápido que inhibe la

síntesis proteica bacteriana y altera la integridad de la membrana citoplasmática.

Rodríguez. 2002 (citado en Sabido, 2009) indica que la resistencia a este

antibiótico está mediada por plásmidos, que diseminan el código genético de

las enzimas no sólo entre colonias de la misma especie, sino transespecie, lo que

ha representado uno de los principales hechos que aumenta la complejidad

del control de la resistencia.

Es así como muchos de los microorganismos inicialmente sensibles a estos

medicamentos se vuelven resistentes. Mesas, (2006) señala que en cuanto a

bacterias lácticas probióticas, existe evidencia sobre la transferencia horizontal

de plásmidos entre especies de bacterias lácticas. Así como desde otras

especies Mater, 2008 (citado en Sabido, 2009).

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https://es.wikipedia.org/wiki/Pediococcus

https://es.wikipedia.org/wiki/Lactobacillus


228

usualmente es bacteriostático e interfiere con la síntesis del ácido fólico, actuando

como inhibidor competitivo del ácido p-aminobenzoico en los microorganismos

susceptibles. Su espectro de acción es amplio, abarca la mayoría de los

microorganismos grampositivos y muchos gramnegativos, especialmente estos

últimos, pero su uso se ha limitado debido al desarrollo de resistencia. Lo anterior

concuerda con los resultados obtenidos en este trabajo, debido a que el 73.33% de

las cepas de BAL muestran resistencia al sulfametoxazol-trimetoprim en una

concentración de 25 µg.

Dicloxaciclina es un antibiótico de la familia de los betalactámicos, es

una penicilina resistente a penicilinasa. Anti Gram +, ejerce su acción bactericida

sobre el crecimiento y división de la pared celular bacteriana, aunque aún no se

conoce exactamente el mecanismo de acción implicado. Sin embargo, en este

estudio la susceptibilidad solo se presentó en un 37.9%; siendo las cepas L3-2-6,

L4-2-1 y L6-2-1 las más susceptibles a 1 µg de dicloxaciclina dado que la primera

mostro un halo de inhibición de 17.00 ± 0.00 mm y las otras dos un halo de 15.50 ±

0.70 mm. En contraparte el 55% de las cepas mostraron resistencia a este

antibiótico mientras que las cepas L1-3-2 y L6-2-1 presentan resistencia intermedia.

Figura 4. Cepa L4-1-2 inhibida por tetraciclina

Lo que respecta a la tetraciclina, en el año 2005, Zhou y col. (citado por Mora, 2007)

encontraron que cepas con potencial probiótico de Lb. rhamnosus y Lb. plantarum

fueron susceptibles a 30 µg de este antibiótico. En el mismo año Herreros y col.

TE

https://es.wikipedia.org/wiki/Antibi%C3%B3tico

https://es.wikipedia.org/wiki/Betalact%C3%A1mico

https://es.wikipedia.org/wiki/Penicilina

https://es.wikipedia.org/wiki/Penicilinasa


229

reportaron susceptibilidad a 30 µg para cepas de Lb. plantarum, aisladas a partir de

queso elaborado artesanalmente. Por el contrario, Flórez y col. (2005) (Mora, 2007)

encuentran cepas de Lb. plantarum resistentes a tetraciclina, al determinar una CMI

de 256 µg/mL.

Sin embargo, en este estudio la cepa L4-1-2 resultó la más susceptible, al ser

inhibida en un diámetro de 26.5 ± 2.12 mm por la concentración de 30 µg de

tetraciclina (Figura 4) y en total solo el 31% de las BAL presentaron susceptibilidad.

En contra parte más del 50% de las cepas presentaron resistencia a este antibiótico,

siendo las cepas L1-3-1, L1-3-4, L2-1-1, L2-2-7, L3-1-4, L3-1-5, L3-2-1, L3-2-2 y L6-

3-3 las que mostraron mayor resistencia al presentar un diámetro de 7.00 ± 0.00

mm (Figura 5). Este es un resultado no esperado debido a que las tetraciclinas son

capaces de inhibir la síntesis de las proteínas en las bacterias, se unen a la

subunidad ribosomal 30S y producen la acumulación de complejos iniciales de la

síntesis proteíca, lectura errónea del código ARNm y producción de polipéptidos

anormales que se comportan como bactericidas (Cordiés y col., 1998).

Figura 5. Cepa L1-3-4 resistente a tetraciclina a la concentración de 30 µg

Continuando con estudios realizados por Danielsen y Wind (2003), Coppola y col.

(2005) (Mora, 2007) con respecto a los inhibidores de la síntesis de pared celular,

señalan que los lactobacilos son frecuentemente sensibles a ampicilina y penicilina.

TE


230

Sin embargo, el 58.6% de las cepas fueron susceptible a la concentración de 10 µg

de ampicilina, mientras que el resto fue resistente a esta concentración del

antibiótico. De las BAL ensayadas contra la penicilina, L2-2-5 y L3-3-3 fueron las

más susceptibles mostrando halos de 31.50 ± 2.12 mm y 30 ± 0.00 mm

respectivamente. Por otro lado, el 37.9% de las cepas presentaron una inhibición

intermedia y siendo las cepas L1-3-4, L2-2-7, L3-1-4, L3-1-5, L3-3-2 y L6-3-3 (7.00

± 0.00 mm) las más resistentes.

La resistencia a los antimicrobianos presentada por las BAL estudiadas puede ser

de forma natural o adquirida, en este caso es probable que la resistencia se

relacione con la penicilina que es recomendada para el tratamiento de la mastitis,

debido a que esta es propensa a generar resistencia bacteriana y al tener un tiempo

de retiro entre siete a catorce días (Solimano, 2011) es un tiempo bastante

considerable que quizá el productor no espera para realizar la ordeña y distribución

a las queserías de la leche obtenida.

La clindamicina tiene espectro similar al de la penicilina y eritromicina, sin embargo,

la acción contra anaerobios se considera mejor que la de la penicilina, el

cloranfenicol, el metronidazol o la rifampicina, ya que ejerce un efecto postantibiótico

duradero contra algunas bacterias susceptibles, quizá por la persistencia del

fármaco en el sitio de unión ribosómica (Dhawan y Thadepalli, 1982).

En raros casos los cocos Gram positivos pueden inactivar la clindamicina por

mecanismos enzimáticos, hecho que parece no tener importancia clínica (Leclercq,

2002). Sin embargo, las BAL ensayadas contra clindamicina, el 51.7% fueron

sensibles; siendo la cepa L4-2-1 la más susceptible mostrando halo de 34.00 ±1.41

mm. Por otro lado, la cepa L2-2-8 presento una resistencia intermedia y se encontró

que el 44.8% de las cepas son resistentes con halos de inhibición de 7.00 ± 0.00

mm.


231

La susceptibilidad obtenida tiene relación con los estudios realizados por Charteris

y col. (1998), Coppola y col. (2005) y Zhou y col. (2005) donde han encontrado que

Lactobacillus es generalmente susceptible a antibióticos que inhiben la síntesis de

proteínas tal como clindamicina; sin embargo, podemos observar que en este

estudio es considerable el porcentaje de BAL resistentes a este antibiótico.

Por último, se obtuvo que un 65.5% de las cepas de BAL evaluadas fueron

susceptibles a la eritromicina; siendo la cepa L4-1-2 la que mayor susceptibilidad

presenta con un halo de inhibición de 30.00 ± 0.00 mm, y las cepas con mayor

resistencia son la L1-3-4 y L2-2-7 al presentar halos de 7.00 ± 0.00 mm.

Estos datos tienen relación con los estudios realizados por Mora, et al. (2007) al

evaluar la susceptibilidad del género Leuconostoc ante este fármaco el cual inhibe

la síntesis de proteínas, observó homogeneidad en la respuesta al antibiótico

obteniéndose una CMI de 10 µg/mL, siendo las cepas Leuc. Mesenteroides subesp.

Mesenteroides 0104 y 2106 la más resistente y susceptible respectivamente, al

presentar halos de inhibición de 7.33 ± 0.58 mm y 11.33 ± 2.31 mm.

En la actualidad la eritromicina se encuentra aprobada por la FDA y la OMS,

estableciendo un límite máximo de residuos de 0.05 µg/mL y de 0.04 µg/mL en leche

con la finalidad de no generar resistencia a las bacterias presentes y evitar

intoxicaciones o enfermedades a los consumidores.

En general, el empleo de las BAL que mostraron resistencia no serían muy factibles

en la detección de residuos de estreptomicina en leche, debido a la resistencia que

presentan (Ramírez, 2005). Sin embargo, si se considera el uso de estas cepas

como cultivo iniciador sería de gran utilidad, por el potencial inhibitorio que

posiblemente presenten contra microorganismos patógenos y deterioradores de

alimentos.


232

De igual manera Solimano, (2011) indica que algunos antibacterianos utilizados en

animales pueden provocar efectos adversos en las personas que los consumen.

Entre los principales se encuentran las reacciones tóxico-alérgicas, efectos tóxicos

por exposición prolongada a niveles bajos de antibacterianos, desarrollo de

resistencia antimicrobiana e interrupción de la flora intestinal normal del humano

(Ellin, 2006 citado por Solimano, 2011).

De ellos la resistencia a los antimicrobianos es la principal preocupación, debido a

que los tiempos de retiro varían de antimicrobiano a antimicrobiano, es de suma

importancia conocerlos a fin de evitar que lleguen a consumo humano productos o

subproductos que los contengan.

Por otro lado, Mora. et al,. (2007) indica que las BAL no susceptibles a los diferentes

antibióticos podrían ser utilizadas en la manufactura de productos lácteos, sobre

todo si hay residuos de antibióticos en la leche como consecuencia de terapia en

los animales, ya que puede afectar el desarrollo de las bacterias que se emplean

como cultivos iniciadores, lo que podría permitir el desarrollo de bacterias

indeseables como S. aureus o cepas de Salmonella resistentes a antibióticos.

De igual manera es importante considerar que las BAL aisladas del queso de poro

artesanal son bacterias no patógenas, aunque la mayoría presentan resistencia

múltiple a los antibióticos no son peligrosas. Sin embargo, el riesgo que se presenta

es que la gravedad de las infecciones por bacterias oportunistas está muy

aumentada por las resistencias.

Al respecto Errecalde, (2004) indica que el conocimiento de este fenómeno,

ignorado en su magnitud hasta hace pocos años, ha revolucionado el ambiente

médico. Al existir la posibilidad de que las bacterias intercambien material genético

y con el mismo, resistencias, puede incrementar enormemente la diseminación de

los microorganismos resistentes. La resistencia está codificada en ADN


233

extracromosómico que se autoduplica dentro de la bacteria y es transferido a otras

por varios mecanismos.

Los genes que codifican resistencia a antibióticos fluyen desde y hacia bacterias

Gram positivas y Gram negativas y bacterias que habitan nichos extremadamente

diferentes (Levy, 1997, citado por Errecalde, 2004). Las transferencias

“horizontales”, entre géneros bacterianos diferentes, son, lamentablemente,

frecuentes.

Como consecuencia de esto, existe la necesidad de buscar alternativas viables que

podrían mejorar los mecanismos naturales de defensa de las personas y reducir el

uso masivo de antibióticos, es por ello que se han introducido los probióticos como

una solución alternativa promisoria y es objetivo de este proyecto el caracterizar

completamente las cepas aisladas del queso de poro con la finalidad de determinar

si se pueden considerar probioticos o no.

CONCLUSIONES

Se evaluó la resistencia a los antibióticos de las BAL aisladas de queso de poro; se

encontró que 26 (89.7%) de las 30 cepas estudiadas presentan un índice mayor a

0.2 lo que indica que las BAL presentan resistencia múltiple a los antibióticos

evaluados.

En general, los antibióticos a los que presentaron mayor resistencia las BAL fueron:

Vancomicina (96.6%), sulfametoxazol-trimetroprim (73.33%), gentamicina (90%),

dicloxacilina (53.33%) y tetraciclina (50%); sin embargo, presentan mayor

sensibilidad a la eritromicina (75.9%), cefotaxima (69%) y penicilina (65.5%). En

algunos de los antibióticos nos indican que la resistencia es propia de las BAL como

en el caso de la vancomicina.

Existe la posibilidad que las BAL aisladas pueden tener resistencia intrínseca a

algunos antibióticos, lo cual es interesante debido a que podrían ser utilizadas en la


234

manufactura de productos lácteos, sobre todo si hay residuos de antibióticos en la

leche como consecuencia de terapia en los animales, ya que puede afectar el

desarrollo de las bacterias que se emplean como cultivos iniciadores, lo que podría

permitir el desarrollo de bacterias patógenas resistentes a antibióticos.

Esto conlleva a que la resistencia a los antimicrobianos presentada por las BAL

estudiadas puede ser adquirida, en este caso es probable que la resistencia se

relacione con antibióticos recomendados para el tratamiento de la mastitis y al no

cumplir con el tiempo de retiro para realizar la ordeña y distribución a las queserías

de la leche obtenida.

De las 30 BAL evaluadas solo las cepas L4-1-2, L4-2-1y L6-2-1 resultaron

susceptibles, cumpliendo con uno de los principales criterios de selección de

microorganismos probióticos utilizados en la industria de los alimentos que es la

seguridad biológica. De igual manera son de utilidad en la detección de residuos de

antibióticos a las concentraciones ensayadas. Además de que las cepas podrían

ser empleadas como cultivos iniciadores.

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237

ANEXOS

Anexo 1. Muestras analizadas y cepas obtenidas

Lote

(fecha) Quesos Muestra

cepas

aisladas

por

muestra

Nomenclatura

de

identificación

Total de

cepas

aisladas por

lote

1 3

1 1 L1-1-6

7

2 2 L1-2-5 L1-2-7

3 4

L1-3-1 L1-3-2 L1-3-3 L1-3-4

2 3

1 4

L2-1-1 L2-1-2 L2-1-3 L2-1-4

9

2 4

L2-2-5 L2-2-6 L2-2-7 L2-2-8

3 1 L2-3-9

3 3

1 2 L3-1-4 L3-1-5

6 2 2 L3-2-1 L3-2-6

3 2 L3-3-2 L3-3-3

4 3

1 1 L4-1-2

2 2 1 L4-2-1

3 0 -

5 3

1 1 L5-1-4

4 2 2 L5-2-1 L5-2-2

3 1 L5-3-3

6 3

1 1 L6-1-4

4 2 2 L6-2-1 L6-2-2

3 1 L6-3-3

Total 18 quesos 32 cepas

INDICE

Evaluación del diagrama de Ishikawa por medio del algoritmo difuso DEMATEL ...................... 9

Daniel Armando Aguirre Ibarra, Alejandra Vela Aceves, Rosa Idalia Sánchez Hernández, Rosa Karen Delgado Herrera ................................................................................................................................ 9

Resumen .................................................................................................................. 9

Introducción .............................................................................................................. 9

Materiales y métodos .............................................................................................. 13

Resultados y discusión ........................................................................................... 16

Conclusiones .......................................................................................................... 18

Literatura citada ...................................................................................................... 19

Efectos de sitio y su influencia en los espectros de diseño sísmico.......................................... 22

Eduardo Reinoso Angulo, Adán Raúl De la cruz Vera ................................................................... 22

Resumen ................................................................................................................ 22

Introducción. ........................................................................................................... 22

Materiales y métodos. ............................................................................................. 23

Zona de estudio. ................................................................................................... 24

Ubicación de los puntos de estudio. ...................................................................... 24

Registros de vibración ambiental. .......................................................................... 25

Estudio de mecánica de suelos. ............................................................................ 30

Trabajo de campo. ................................................................................................ 31

Estratigrafía. .......................................................................................................... 32

Modelo geotécnico. ............................................................................................... 32

Movimiento fuerte. ................................................................................................. 34

Resultado y discusión. ............................................................................................ 36

Espectro de diseño sísmico. .................................................................................. 36

Conclusión. ............................................................................................................. 38

Literatura citada. ..................................................................................................... 39

Plan de manejo de los residuos peligrosos en el área de química de la DACB-UJAT. ............. 42

Carlos Mario Morales Bautista, Maricela de Jesús Alor Chávez y Dora María Frías Márquez. ....... 42

Resumen ................................................................................................................ 42

Introducción ............................................................................................................ 42

Material y métodos ................................................................................................. 45


Grupo I: Halogenados. .......................................................................................... 46

Grupo II: No Halogenados. .................................................................................... 47

Grupo III: Acuosos. ............................................................................................... 47

Grupo IV: Ácidos. .................................................................................................. 47

Grupo V: Sólidos. .................................................................................................. 48

Grupo VI: Especiales. ............................................................................................ 48

Diagnóstico de generación percápita .................................................................... 49

Conclusiones .......................................................................................................... 53


Análisis de benchmarking energético en un hotel de categoría 4 estrellas ubicado en la región climática cálido-húmedo de México ............................................................................................... 57

Carlos A. Sánchez Ramos, David J. Jiménez Rodríguez, Celina J. Ruiz Rodríguez y Facundo J. Márquez Rocha ............................................................................................................................... 57

Resumen ................................................................................................................ 57

Introducción ............................................................................................................ 57

Materiales y metodos .............................................................................................. 59

Recopilación de información ................................................................................. 60

Mediciones y censos en las instalaciones ............................................................. 61

Análisis de información y desarrollo de oportunidades .......................................... 62

Resultados y discusion ........................................................................................... 63

Conclusiones .......................................................................................................... 73


La producción más limpia en la industria alimenticia (embutidos) en la Ciudad de México .... 79

Marcelino Oleta López y Antonio Gallardo López ........................................................................... 79

Resumen ................................................................................................................ 79

Introducción ............................................................................................................ 79

Materiales y métodos .............................................................................................. 81


Consumo de agua potable. ................................................................................... 84

Consumo de energía eléctrica ............................................................................... 85

Consumo de combustible ...................................................................................... 85

Agua residual ........................................................................................................ 86

Generación de residuos ........................................................................................ 87

Recomendaciones .................................................................................................. 89

Conclusión .............................................................................................................. 91


Caracterización de granos de arroz rojo recolectados de campos comerciales de arroz (Oryza sativa L.) ........................................................................................................................................... 96

Randers J. Socorro Toledo, Miguel A. Socorro Quesada y Eduardo Antonio Reyes Leyes .......... 966

Resumen ...............................................................................................................966

Introducción ...........................................................................................................966

Material y métodos ................................................................................................100

Resultados.............................................................................................................102

Caracterizacion morfologica y fisica de los granos. ............................................. 102

Caracterizacion quimica de los granos ................................................................ 104

Contenido de micro elementos ........................................................................ 104

Contenido de Hierro ......................................................................................... 104

Contenido de Zinc............................................................................................ 105

Contenido de Cobre. ........................................................................................ 106

Contenido de Manganeso. ............................................................................... 108

Contenido de grasa. (%). ................................................................................ 108

Contenido de polifenoles totales. ..................................................................... 109

Conclusiones .........................................................................................................110

Literatura citada .....................................................................................................111

Actividad antioxidante in vitro de hidrolizados proteicos de semilla de chan (Hyptis suaveolens, L. Poit) ............................................................................................................................................. 114

Jenny Fabiola López Hernández y Norma Alejandra Mancilla Margalli ........................................1144

Resumen ............................................................................................................. 1144

Introducción ......................................................................................................... 1144

Materiales y métodos .............................................................................................117

Predicción in silico de péptidos con potencial actividad biológica ........................ 117

Pretratamiento de la muestra .............................................................................. 117

Extracción de proteínas ....................................................................................... 118

Caracterización electroforética ............................................................................ 119

Electroforesis desnaturalizante (SDS-PAGE, sistema Schägger) ........................ 120

Caracterización electroforética de péptidos ......................................................... 121

Hidrólisis in vitro de fracciones proteicas de semilla de chan .............................. 121

Determinación del grado de hidrólisis (DH) ......................................................... 121

Determinación in vitro de actividad antioxidante de hidrolizados proteínicos de chan actividad antioxidante 124

Capacidad de quelación de ion ferroso ............................................................... 124

Capacidad estabilizadora del radical libre (DPPH·) ............................................. 125

Capacidad de reducir iones férricos .................................................................... 125

Resultados.............................................................................................................127

Predicción in silico ............................................................................................... 127

Fracciones proteicas ........................................................................................... 131

Caracterización electroforética ............................................................................ 132

Electroforesis desnaturalizante (SDS-PAGE, sistema Laemmli) ......................... 132

Hidrólisis con enzimas digestivas ........................................................................ 136

Hidrólisis con enzimas vegetales......................................................................... 138

Actividad antioxidante ......................................................................................... 139

Capacidad de quelación de Fe+2 ......................................................................... 141

Capacidad de inhibición del radical libre DPPH· .................................................. 144

Capacidad reductora de ion férrico ...................................................................... 146

Conclusión .............................................................................................................148


Actividad Hipoglucemiante e Hipolipídica de Fructanos de Agave Tequilana Weber ............. 154

Iván Moisés Sánchez Hernández, Eduardo Padilla Camberos, Omar Ricardo Torres González, Mario Augusto Bolaños Carrillo ............................................................................................................... 154

Resumen ...............................................................................................................154

Introducción ...........................................................................................................154


Material vegetal ................................................................................................... 157

Actividad hipoglucemiante In vitro ....................................................................... 157

Material químico .............................................................................................. 157

Retardo de la diálisis de glucosa ..................................................................... 157

In vivo ................................................................................................................. 158

Material Químico ............................................................................................. 158

Animales .......................................................................................................... 158

Estudio de actividad hipoglucemiante postprandial en rata .............................. 158

Actividad hipolipídica ........................................................................................... 159

Material químico .............................................................................................. 159

Inhibición de lipasa pancreática porcina. ......................................................... 159

Análisis estadístico .......................................................................................... 160

Resultados.............................................................................................................160

Actividad Hipoglucemiante in vitro ....................................................................... 160

Actividad hipoglucemiante postprandial in vivo .................................................... 161

Discusión ...............................................................................................................163

Actividad hipoglucemiante ................................................................................... 163

Actividad hipolipídica ........................................................................................... 164

Conclusión .............................................................................................................164


Efecto de la mezcla de harinas de chapulín y maíz sobre las propiedades funcionales de botanas extrudidas ........................................................................................................................ 169

Rubí Cuj-Laines, Erasmo Herman-Lara, Juan Gabriel Torruco-Uco, Jesús Rodríguez-Miranda... 169

Resumen ...............................................................................................................169

Introducción ...........................................................................................................169


Materias primas ................................................................................................... 171

Obtención de la harina de chapulín ..................................................................... 171

Obtención de la harina de maíz nixtamalizado .................................................... 171

Proceso de extrusión ........................................................................................... 172

Diseño experimental y análisis de datos .............................................................. 172

Parámetros de evaluación en el extrudido .............................................................173

Propiedades Funcionales .................................................................................... 173

Índice de absorción de agua (IAA) é Índice de solubilidad en agua (ISA) ........ 173

Índice de absorción de aceite (IAC) ................................................................. 174

Resultados y discusión ..........................................................................................174

Conclusión .............................................................................................................178


Determinación de la calidad microbiológica de queso de poro ................................................ 182

Juan Francisco Chávez Dehesa, Ana Silvia Sarmiento Piedra y Ezequiel Paredes Maas ............ 182

Resumen ...............................................................................................................182

Introducción ...........................................................................................................182

Material y métodos ................................................................................................185

Selección y toma de muestras ............................................................................ 186


Conclusiones .........................................................................................................192


Propuesta de elaboración y estandarización de queso tipo poro con leche pasteurizada ..... 197

Juan Francisco Chávez Dehesa, Ana Silvia Sarmiento Piedra, Juan Manuel Zaldívar Cruz ........ 197

Resumen ...............................................................................................................197

Materiales y metodos .............................................................................................202

Recolección y toma de la muestra. ...................................................................... 202

Proceso de elaboración ....................................................................................... 203

Obtención de suero como iniciador ..................................................................... 204

Análisis Microbiológicos. ..................................................................................... 205

Pruebas con moldes de madera. ......................................................................... 205

Pruebas con moldes de Acero Inoxidable. .......................................................... 205

Análisis Sensoriales. ........................................................................................... 206

Pruebas de Vida de Anaquel. .............................................................................. 206


Resultados de las pruebas de moldes ................................................................. 207

Calidad de la leche. ............................................................................................. 208

Parámetros microbiológicos del queso tipo poro elaborado con leche pasteurizada.

............................................................................................................................ 208

Vida de anaquel y análisis sensorial .................................................................... 209

Conclusiones .........................................................................................................211


Resistencia a antibióticos de bacterias ácido lácticas del queso de poro tradicional ............ 217

Margarita Madrigal Mendoza, Beatriz Domínguez Valenzuela, Adolfo Bucio Galindo y Román Jiménez Vera .................................................................................................................. …………217

Resumen ...............................................................................................................217

Introducción ...........................................................................................................217


Identificación de las bacterias ácido lácticas. ...................................................... 221

El antibiograma o prueba de sensibilidad antimicrobiana. ................................... 221

Índice de resistencia múltiple a antibióticos (MAR). ............................................. 222


Identificación de bacterias ácido lácticas ............................................................. 223

El antibiograma o prueba de sensibilidad antimicrobiana. ................................... 225

Conclusiones .........................................................................................................233


ANEXOS ...............................................................................................................237

Anexo 1. Muestras analizadas y cepas obtenidas ............................................... 237

AVANCES DE INVESTIGACIÓN PARA EL SECTOR …€¦ · editor facundo joaquÍn mÁrquez rocha,...

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