ESTANDARIZACIOÓN DE FITOEXTRACTOS FARMACOLOÓGICOS...
Transcript of ESTANDARIZACIOÓN DE FITOEXTRACTOS FARMACOLOÓGICOS...
ESTANDARIZACIOÓ N DE FITOEXTRACTOS FARMACOLOÓ GICOS DE PLANTAS
MEDICINALES CULTIVADAS Y PROPAGADAS MEDIANTE HERRAMIENTAS
BIOTECNOLOÓ GICAS. (Informe avance Proyecto SIP 20113246) Presenta: Dr. Antonio Jiménez Aparicio, Febrero 2012.
RESUMEN: El propósito de este proyecto fue obtener fitoextractos implementando un
proceso de extracción sólido – líquido con solventes (isopropanol, etanol, agua); así como
la caracterización morfométrica del biomaterial durante la extracción. La extracción se
realizó poniendo en contacto muestras cilíndricas (2cm x 2 cm) con los solventes de
diferente polaridad a una temperatura de 80°C. Como solvente se utilizó una solución
acuosa de etanol o de isopropanol al 30, 65 y 100% (v/v). Durante el proceso de extracción
se cuantificó la cantidad de material extraíso (peso seco), se caracterizó la estructura del
biomaterial utilizando tratamiento digital de imágenes y se determinó el coeficiente de
difusividad mediante la resolución de la segunda ley de Fick. Los resultados obtenidos
indicaron que la mejor condición de extracción sólidos-líquido está dada por el uso de la
solución acuosa al 30% de isopropanol a 80°C y 90 min de tiempo de contacto, alcanzando
un rendimiento del 51.86% de extracción. En la caracterización microestructural de la
extracción sólido – líquido, se observaron cambios morfológicos respecto al tamaño, forma
y deformación del biomaterial por efecto de la eliminación de los solutos. Se implementó un
análisis mediante series de Fourier para identificar las diferencias aparentes del biomaterial
debidas a la transformación que sufre el material durante su procesamiento de acuerdo a
su área, diámetro de Feret y compactación (factor morfométrico que determinó la forma de
las células). Se observó que el sistema de extracción con isopropanol presentó un daño al
tejido celular, y en la extracción con agua se presentó un sistema elástico evitando el daño
del tejido celular.
.Palabras Clave: Extracción, Difusividad, Microestructura, Morfométrica.
1. METODOLOGÍA. 1.1 Materia Prima. En los experimentos se utilizó como biomaterial modelo una piña de
Agave angustifolia Haw debido a su estructura porosa - fibrosa y la cantidad de inulina que
es una sustancia con caraterísticas antioxidantes, probióticas y que regulan el tránsito
intestinal.
1.2 Acondicionamiento del material. Para una mejor disposición del análisis de difusividad
se utilizó una geometría cilíndrica (2 cm de altura x 2 cm diámetro) para los cortes de la
piña de agave, los cortes se hicieron con un sacabocados como se muestra en la Figura 1.
1.3 Extracción con disolventes de diferente polaridad. Se realizó una selección de los
disolventes que se monitorearon para obtener una mayor extracción de fructanos, esta
elección fue en base a la polaridad del disolvente, por lo cual se eligió el etanol e
isopropanol.
Figura1. Cortes de la piña de agave empleados para las extracciones de fructanos.
Después de la selección de los disolventes en base a su polaridad, se realizó la extracción
de fructanos con los disolventes a diferentes concentraciones como se muestra en la Tabla
1, manteniendo una temperatura constante de 80 ºC, debido a que es la
temperaturaóptima que se reporta para la extracción de polisacáridos (Cai y col., 2007), la
extracción fue monitoreado al tiempo 0, 10, 20, 30, 40, 60, 80 y 90 minutos, midiendo como
variable de respuesta la concentración de azúcares totales. Las extracciones se hicieron
en tubos de ensaye (aproximadamente de 2.5 cm de diámetro) empleando un volumen
total de 10 mL de las diferentes concentraciones de cada disolvente, el tubo se cubrió con
papel aluminio para evitar la volatilización del disolvente, después se colocaron los tubos
en un baño de agua caliente para mantener la temperatura constante.
Tabla 1. Diferentes concentraciones de solventes seleccionadas para la extracción.
Concentraciones de los solventes para la extracción.
Disolvente Concentración %
Etan
ol
0
30
65
100
Isop
ropa
nol
0
30
65
100
Cuando las mezclas de disolventes alcanzaron una temperatura de 80 a 90°C se agregó
el cilindro de agave e inmediatamente se realizaron las extracciones a los tiempos y
condiciones antes mencionadas (Figura 2), posteriormente se retiró el cilindro de agave y,
al extracto se le realizó la determinación de azúcares totales.
Figura 2. Metodología empleada para la extracción de fructanos.
Después de seleccionar el disolvente para la extracción sólido- líquido de fructanos se
establecieron condiciones de equilibrio del sistema de extracción, para lo cual, se realizó
el proceso de extracción solo con agua e isopropanol al 30%, monitoreando la
concentración de azúcares totales a los diferentes tiempos de la extracción (0, 40, 80, 120
y 160 minutos).
1.4 Cuantificación de inulina. Después de la obtención del extracto, a las diferentes
muestras se les realizó una dilución 1/500 para posteriormente poder hacer la
determinación de azúcares totales. Por el método de Dubois o ácido fenol–sulfúrico,
fundamentado en que los carbohidratos son particularmente sensibles a ácidos fuertes y
altas temperaturas. La prueba consistió en colocar un mililitro de la muestra en tubos de
ensaye, posteriormente se le adicionó un mililitro de fenol al 5% y por último le fueron
adicionados 5 ml de ácido sulfúrico concentrado a la muestra, para la hidrólisis total de los
azúcares presentes en la muestra (azúcares reductores y no reductores) por la acción del
ácido sulfúrico, los azúcares libres se condensan por con el fenol, por lo cual se produce
un color amarillo – naranja. La cantidad de azúcares presentes en la muestra se
determinaron a través de un análisis colorimétrico realizado a una longitud de onda de 490
nm (Duboisy col., 1956).
1.5 Determinación del coeficiente de difusividad del sistema de extracción sólido - líquido a
través de la modelación de la segunda Ley de Fick. La determinación del coeficiente de
difusividad se estableció a través de un sistema de prueba y error, empleando las
ecuaciones 1 y 2, las cuales determinan la razón de cambio de la concentración de
azúcares totales del sistema de extracción.
𝑀𝑐𝑎𝑙 = 14π∑ 1
1−n∝n=1 e�− n
2π2DAB tre2
� ………(1)
𝑀𝑒𝑥𝑝 = mao−maemao − me
………. (2)
Se determinaron ciertos parámetros para calcular la Mexp, estos son: Concentración de
azúcares en el agave = 0.23g/mL, volumen del disolvente (Vs) =10 mL, volumen del
cilindro = 6.2832cm3 y el volumen real (Vr) =4.368cm3. Posteriormente de determinó la
masa de azúcares inicial contenida en el cilindro (mao) la cual se determinó a partir de la
ecuación 3.
𝑚𝑎0 = [𝑎𝑧ú𝑐𝑎𝑟𝑒𝑠 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙] × 𝑉𝑟 ………. (3)
De la siguiente manera se calculó la concentración de azúcares extraídos del cilindro (mae),
a los diferentes tiempos de la extracción, con agua y con isopropanol al 30%, a partir de la
ecuación 4.
𝑚𝑎𝑒 = [𝑎𝑧ú𝑐𝑎𝑟𝑒𝑠 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑖𝑑𝑜𝑠] × 𝑉𝑠 ………(4)
Determinados los parámetros, se procedió a aplicar la ecuación 2 para determinar la Mexp,
y después se calculó la Mcal con una n= 100 aplicando la ecuación 1, de esta manera se
estableció un sistema de prueba y error relacionando los dos valores de las razones de
cambio (Mexp y Mcal), realizando iteraciones para poder obtener el coeficiente de
difusividad.
1.6 Caracterización microestructural de la extracción empleando un tratamiento digital de
imágenes. Este análisis se hizo durante el proceso de extracción con isopropanol al 30% y
agua al tiempo 40, 80, 120 y 160 minutos y empleando el tejido cilíndrico de agave. Se
realizaron cortes manuales (aprox. 10 µm de grosor) con un bisturí. Después a estos
cortes se les aplicó un tratamiento de tinción con rojo de rutenio empleando xileno como
disolvente para el aclarado del tejido del agave como se muestra en la Figura 8. Los
tejidos teñidos fueron observados en un microscopio óptico Nikon eclipse 80i, y las
micrografías de los tejidos se capturaron a partir de la observación con un objetivo 10X,
mediante el programa Meta Morph versión 6.1r0. La imagen del tejido celular se transformó
a escala de grises (8 bits), para una posterior segmentación manual de cada célula
mediante la binarización de las imágenes a cada uno de los tiempos de extracción para
encontrar los parámetros morfométricos de tamaño, forma y deformación de las células
utilizando el programa ImageJ 1.40. Los parámetros descriptores del tamaño de las células
medidos fueron: Área, perímetro, diámetro de Feret, los de forma: Circularidad y
compactación, este último calculado a partir de la ecuación 5:
𝐶 = 𝑃2
𝐴…………(5)
Donde C es la compactación, la Pes el perímetro y A es el área. Finalmente los parámetros
de deformación del tejido de agave por la extracción, se obtuvieron mediante un análisis de
la dimensión fractal de la superficie de las células mediante la herramienta del Imagej Frac
Lac 2.5 Release 1b5j.
2. RESULTADOS Y DISCUSIONES. 2.1 Establecimiento de las condiciones del sistema de extracción. En la Figura 3, se
muestran las diferentes concentraciones de azúcares totales, resultados obtenidos a los
90min con una temperatura de 80°C de la extracción sólido – líquido empleando como
disolventes: etanol (30%, 65% y 100%), isopropanol (30%, 65%, 100%) y agua, con la que
se observó que el tratamiento con isopropanol al 30%, fue con el cual se obtuvo la mayor
concentración de azúcares totales (50.921 mg/mL de azúcares totales, presentando un
rendimiento máximo del 51.862% y un rendimiento relativo del 8.1982%, manteniendo una
relación de solvente /sólido de 1.61 mL/g). Esto fue comparable con otras investigaciones
como la de Lingyun W. y col. (2006) quienes hicieron un estudio de las condiciones de
extracción de inulina (azucares totales) a partir de achicoria Jerusalem por métodos
convencionales; reportando un rendimiento máximo de extracción del 83.6% durante 20
minutos a 76.65°C. Por lo cual se pudo observar que con las condiciones de extracción
que utilizaron se necesitó un mayor tiempo de extracción debido a, que para el proceso
convencional es necesario disminuir el tamaño de la partícula mediante un proceso de
molienda, lo que permitió una mayor área de contacto del agua con la piña de agave y por
este motivo son extraidos más rápido los fructanos (inulina), sin embargo en este estudio
se hicieron cortes cilíndricos para el proceso de extracción y se pudo considerar que solo
se logró hacer la extracción de los azúcares totales en las paredes del cilindro de agave
por tal motivo es necesario un mayor tiempo de extracción para heber logrado
rendimientos máximos similares a la achicoria. Esta observación podría llegar a ser
conveniente debido a que, a diferencia de un proceso convencional en esta investigación
no fue necesario aplicar una disminución de tamaño (molienda) al mínimo tamaño, además
se refirió haber requerido de un menor volumen de solvente de extracción que un
polisacárido normal como en el caso de Opuntia de donde se extrajo con una relación de
volumen menor; lo que implicaría una metodología de extracción de menor costo y con
mayores rendimientos de fructanos (azúcares totales).
Figura 3. Comportamiento de la interacción de los azúcares totales con respecto a los diferentes tiempos analizados
durante la extracción.
Los resultados preliminares de extracción (Tabla 2), dieron pauta para seleccionar al
isopropanol al 30% de todas las condiciones probadas y como referencial al agua (en
función de la polaridad del sistema). Además se propuso incrementar el tiempo de
extracción para asegurar las condiciones de equilibrio. En la Figura 4, se observa el
comportamiento del sistema de extracción sólido - líquido cuando tiende al equilibrio
empleando el agua e isopropanol al 30% identificando que a los 120 minutos el sistema de
extracción inició a llegar al equilibrio tanto en la extracción con agua como con isopropanol.
2.2 Determinación del coeficiente de difusividad del sistema de extracción solido – liquido a
través de la modelación de la segunda Ley de Fick. En la Figura 5, se presentan los
resultados para el coeficiente de difusividad determinado durante la extracción sólido –
líquido, a los diferentes tiempos de extracción, observando que en la extracción con agua
durante los primeros minutos el coeficiente de difusividad se fue incrementando, hasta los
120 minutos, que es cuando se presentó la mayor difusividad (2.60 x 10-5 cm2/s) del
sistema de extracción (Tabla 3.)
Tabla 2. Concentraciones de azúcares totales extraídos en el sistema de extracción a los diferentes tiempos analizados.
Concentraciones de azúcares totales (mg/mL)
Tiempo (min.) Solvente
AGUA ETANOL ISOPROPANOL
100% 30% 65% 100% 30% 65% 100%
0 0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
10 23.422 23.100 16.252 11.934 27.746 16.773 5.622
20 26.281 26.141 23.411 15.291 33.100 23.827 6.691
30 33.171 30.508 26.773 20.271 34.319 27.251 8.835
40 35.350 34.542 29.603 26.996 39.093 29.752 9.409
60 36.252 38.461 38.514 33.803 40.986 39.167 14.975
80 42.345 43.798 41.115 43.979 47.143 44.665 16.357
90 46.703 48.268 43.442 47.793 50.921 47.811 16.703
Figura 4. Comportamiento de la extracción con isopropanol al 30% y H2O, cuando el sistema tiende al equilibrio.
Lo anterior, implicó una mayor facilidad de la transferencia de masa de la célula al medio
exterior, tomando en cuenta que para fines de esta investigación, la transferencia de masa
involucró la velocidad de extracción de los azúcares totales (fructanos) del tejido de agave,
por último a los 160 minutos la difusividad inició la disminución, esto debido a que el
sistema de extracción llegó al equilibrio. En cuanto al comportamiento de la extracción con
isopropanol al 30% se observó que la difusividad incrementó conforme aumenó el tiempo
de extracción, presentándose al tiempo 160, la mayor difusividad (6.61 x 10-5 cm2/s), esto
pudo deberse a que el isopropanol, y la temperatura utilizada(80°C), en un periodo de
tiempo de 160 minutos afectaron al tejido de agave; ya que las células del tejido
comenzaron a colapsarse (Figura 6 A y B) facilitando el flujo del interior al exterior de la
célula.
Figura 5. Comportamiento del coeficiente de difusividad de las células que presentaron un proceso de extracción sólido
– líquido con Isopropanol al 30% y agua.
Tabla 3. Difusividad efectiva de los sistemas de extracción.
Difusividad efectiva
Agua Isopropanol
Deff 1.84167E-06 9.2517E-06
La extracción con el agua permitió que el tejido de agave se colapsara menos rápido, por
el contrario la extracción con el isopropanol al 30%, presentó una mayor ruptura del tejido,
debido a esto las velocidades de la difusión fueron más rápidas , coincidiendo con Saputra
(2001); quien reportó que las velocidades de difusión están controladas usualmente por el
transporte de humedad en el producto y por la estructura del material biológico; y de
acuerdo a las investigaciones de Sablani y Rahman (2003), y Tobback y Feys (1989) que
reportaron que el agua puede difundirse más fácilmente que los solutos a través de la
membrana celular siendo el coeficiente de difusión del agua de 10 a 100 veces mayor, que
el de los azúcares (glucosa, sacarosa, fructosa, etc.) en un rango de temperaturas entre 45
y 70°C; por lo cual de manera general se identificó que debido a que la misma célula
presenta una buena permeabilidad al paso del agua.
2.3 Caracterización micro – estructural de la extracción empleando un tratamiento digital de
imágenes. Se obtuvieron las micrografías del tejido de agave teñido con rojo de rutenio a
los diferentes tiempos de extracción (0, 40, 80, 120, 160 minutos) a 80°C, empleando como
disolvente de extracción agua e isopropanol al 30%; para cada micrografía se observó su
fraccionamiento o segmentación celular (15 células por tratamiento).
Figura 6. Micrografías del tejido de agave antes y después de la extracción con isopropanol.
Haciendo el análisis general del sistema de extracción a través de las micrografías, se
observó que la extracción con isopropanol al 30% y con agua presentaron el mismo
comportamiento a los 40 minutos de la extracción, esto debido a que se identificó que las
células a este tiempo se observaron mas grandes ya que sufrieron un proceso de
hinchamiento debido a que absorben el agua o isopropanol que se encuentra en el medio,
posteriormente a los 80 minutos se observó que las células trataron de recuperar su
tamaño inicial debido a que el agua que absorbieron la vuelven a liberar al medio con los
fructanos, dandose en el sistema un gradiente de concentración entre el medio intracelular
y extracelular (proceso de transferencia de masa). A los tiempos 120 y 160 se observó el
mismo fenómeno, aunque cabe señalar que durante el tiempo 120 las células comenzaron
a colapsarse o deformarse por la exposición del tejido a tiempos de extracción prolongados
y temperaturas de 80°C. Posteriormente se caracterizaron los cambios que sufrió el tejido
de agave durante la extracción con agua e isopropanol al 30%, evaluando los parámetros
morfométricos que determinan la forma, tamaño y deformación de las células del tejido de
agave.
2.4 Factores morfométricos que determinan el tamaño de las células del tejido. En las
tablas 4 y 5 se presenta el comportamiento de las células de acuerdo a su área, perímetro
y diámetro de Feret, los cuales son los parámetros morfométricos que describieron el
tamaño de las células del tejido; con ellos se observó que las células del tejido de agave en
su estado de turgencia normal presentaron una área de 4189.302 µ2, un perímetro de
246.649 µ, y un diámetro de Feret de 85.9976 µ.
Tabla 4. Parámetros morfométricos de la forma de las células del tejido de agave.
Extracción con agua
Tiempo (min)
Área
(µ2)
Perímetro (µ)
Diámetro de Feret (µ)
0 4189.302 246.649 85.9976
40 6405.406 309.467 103.2006
80 4938.179 266.998 91.9281
120 4939.907 264.958 92.9222
160 6192.486 303.490 105.8411
Tabla 5. Parámetro morfométricos de la forma de las células del tejido de agave.
Extracción con isopropanol
Tiempo (min)
Área
(µ2)
Perímetro (µ)
Diámetro de Feret (µ)
0 4189.302 246.649 85.9976
40 6277.295 298.623 100.7429
80 4021.819 238.686 80.6428
120 4716.992 262.698 92.9373
160 4465.311 261.274 93.1837
Posteriormente cuando el tejido fue expuesto al proceso de extracción con isopropanol al
30%, las células del tejido de agave comenzaron a hincharse, aumentando su volumen,
pero posteriormente las células volvieron a su tamaño inicial, este fenómeno fue
confirmado por Shi y Le Manguer (2002); Mauro y col. (2002); quienes reportaron que los
elementos que constituyen la estructura celular (pared, plasmalema,tonoplasto) se
deforman debido a la disminución del líquido intracelular (citoplasma y vacuola). La célula
pasa de un estado de máxima turgencia (máximo volumen) a un punto de mínimo volumen
después de perder agua y posteriormente, la pared celular se relaja y la célula recupera su
volumen y los espacios intercelulares se llenan con disolución presente en el proceso de
extracción. Cabe señalar que el proceso de extracción de los fructanos de agave implicó la
presencia de disolventes, altas temperaturas (80°C) y tiempos prolongados, en estos
casos los parámetros que describen la forma de las células a los 160 minutos de la
extracción comenzaron a presentar irregularidades, esto es debido a que los parámetros
empleados estuvieron involucrados con la deformación de la del tejido de agave y la
ruptura de la membrana (Mauro y col. 2002). Este fenómeno también fue descrito por
Ochoa y Ayala (2005); ya que ellos reportaron que una elevada concentración de solutos y
la reducción de tamaño causada por la pérdida de agua pueden provocar la ruptura de la
estructura celular, lo cual implica cambios importantes en las propiedades de transporte
alterando el comportamiento de ganancias de solutos y pérdida de agua.
Se implementó un análisis de Fourier (Ecuaciones 4 y 5) para identificar más claramente
cuáles son las diferencias aparentes del tejido de agave de acuerdo a su área, diámetro de
Feret y compactación (factor morfométrico que determinó la forma de las células). Ya que
de acuerdo a Kerdpiboom y col. (2006), el ajuste mediante series de Fourier ha sido
utilizado en la correlación de las características estructurales de materiales biológico de
interés para realizar la cuantificación de diferencias aparentes entre las características
estructurales debidas a la transformación que sufre el material biológico por la aplicación
de diferentes procesos. Con lo que respectó específicamente al área de las células
durante la extracción con agua se obtuvo la función reportada en la ecuación 4, y para la
extracción con isopropanol al 30% se obtuvo la ecuación 5, en las cuales se identificó que
el ángulo de la funciones trigonométricas de la serie, es ligeramente menor en la extracción
con agua que en la extracción con isopropanol, lo que represento la amplitud con que
ocurren los ciclos de transferencia de masa es mayor para la extracción con agua que para
la extracción con isopropanol al 30%. De igual manera se identificó la pendiente para cada
función, la cual expresó la velocidad con la que cambia el área de acuerdo al tiempo
durante el proceso de extracción, observando que la pendiente para la extracción con agua
fue de 1.19 y para el isopropanol al 30% de 8.26; por lo cual se pudo decir que el proceso
de extracción con isopropanol al 30% fue más rápido que con agua.
𝑦 = 5425.90 − 1.1907𝑥 + 75.4063 ∗ 𝑠𝑒𝑛 � 𝑥16� − 1215.6857 ∗ cos( 𝑥
16)….. (4)
𝑦 = 5456.1784− 8.2675𝑥 + 68.6176 ∗ 𝑠𝑒𝑛 � 𝑥15� − 1257.559 ∗ cos( 𝑥
15)….. (5)
La ecuaciones 6 y 7, describieron el comportamiento del diámetro de Feret de acuerdo a la
extracción con agua e isopropanol al 30% respectivamente, relacionado con la serie de
Fourier.
𝑦 = 94.105 + 0.0196𝑥 + 3.6223 𝑠𝑒𝑛 (𝑋/17) − 8.3280 cos�𝑥 17� �….. (6)
𝑦 = 92.11− 0.0184𝑥 + 6.55 𝑠𝑒𝑛�𝑥 16� � − 7.5114 cos(x16� ) ….. (7)
2.5 Factores morfométricos que determinan la forma de las células. Se observó el
comportamiento de compactación que presentaron las células durante la extracción con
isopropanol al 30% y agua, observandose que con el isopropanol las células a los 40
minutos, se compactan, es decir que las células reducen su tamaño, mientras que a los 80
minutos, las células vuelven a su forma inicial; posteriormente a los 120 minutos, las
células se vuelven menos compactas debido a que las células comienzan a colapsarse y
finalmente a los 160 minutos las células se vuelven a compactar dando así la percepción
de un efecto periódico. También se encontró que hasta los 180 minutos de la extracción
con isopropanol, las células se volvieron circulares, mientras que a los 120 y 160 minutos,
inician a perder circularidad las células, esto ocasionado por el colapso que sufrieron,
observando que se vuelven poliédricas, forma que repercute en la pérdida de circularidad
de las células. La ecuaciones 8 y 9, describieron el comportamiento de compactación de
las células de acuerdo a la extracción con agua e isopropanol al 30% respectivamente,
relacionado con la serie de Fourier, dando lugar a los procesos de oscilación que sufren
las células de acuerdo a su compactación.
𝑦 = 14.8965 + 0.00212𝑥 + 0.5265 𝑠𝑒𝑛�𝑥 26� � − 0.0762 cos(x26� ) ….. (8)
𝑦 = 15.5498 + 0.005518𝑥 + 0.6452 𝑠𝑒𝑛�𝑥 19� � − 0.7233 cos(x19� )….. (9)
Figura 7.Comportamiento de la compactación de las células que presentaron un proceso de extracción sólido - líquido
con isopropanol al 30% y agua.
Figura 8.Comportamiento de la circularidad de las células que se presentaron en un proceso de extracción solido -
líquido con isopropanol al 30% y agua.
2.6 Factores morfométricos que determinan la deformación de las células. En la Figura 9
se muestra el comportamiento que sufrieron las células de acuerdo a su deformación
empleando el análisis de dimensión fractal,
Figura 9.Comportamiento de la dimensión fractal de las células que presentaron un proceso de extracción sólido -
líquido con Isopropanol al 30% y agua.
Se observó que durante la extracción con agua las células sufrieron procesos de
deformación visibles durante todo el proceso, esto debido a los constantes hinchamientos
que sufrió la célula, sin embargo a los 160 minutos se observó que las células vuelven a su
forma inicial.Durante la extracción con isopropanol al 30% en la misma figura se observó
que las células hasta los 80 minutos no presentaron muchos cambios de deformación sin
embargo a partir de los 120 minutos, las células sufren un acelerado proceso de
deformación, estos se debió a como ya se ha explicado anteriormente, las células en
presencia del isopropanol se colapsaron más rápido que durante una extracción con agua.
3. CONCLUSIONES. La mejor condición para la extracción sólido – líquido respecto a la polaridad fue con
isopropanol al 30 % a 80°C a los 90 minutos de la extracción, reportando el máximo
rendimiento de azúcares totales (51.86%), si embargo la extracción con isopropanol al 30%
con respecto a la extracción con agua no presentaron diferencia significativa (p ≥ 0.05). En
la extracción con isopropanol al 30%, se presentó la mayor transferencia de masa a los
160 minutos, reportando un coeficiente de difusividad de 0.0000661 cm2/s, mientras que en
la extracción con agua se observó la mayor transferencia de masa a los 120 minutos, con
un coeficiente de difusividad de 0.000026 cm2/s. En la caracterización microestructural de
la extracción sólido – líquido, con isopropanol al 30% y agua, se observaron cambios
morfológicos respecto al tamaño, forma y deformación de las células del tejido de agave.
Obteniéndose que respecto al tamaño de las células del tejido de agave, durante la
extracción con isopropanol al 30% éstas presentaron ciclos en tiempos cortos de
hinchamiento (expansión), presentando a los 80 minutos un visible colapsó del tejido de
agave. Durante la extracción se presentaron ciclos de hinchamiento prolongados, ya que
las células se volvieron ligeramente más compactas y menos circulares. Por otro lado de
acuerdo a la polaridad del isopropanol y el agua, se observó que el sistema de extracción
con isopropanol presentó un daño al tejido celular, por el contrario en la extracción con
agua, se presentó un sistema elástico evitando el colapso del tejido celular en un tiempo
más prolongado.
4. BIBLIOGRAFIA. • Bautista M., García L., Salcedo R. &Parra L. 2001. Azúcares en agaves (Agave tequila Weber) cultivados en el
estado de Guanajuato. Acta Universitaria 11: 32 – 38.
• Barat J., FitoP., & Chiralt A. 2001. Modeling of simultaneous mass transfer and structural changes in fruit tissues.
Journal of food engineering 49: 77 – 85.
• Carrillo T. A. 2007. Los destilados de agave en México y su denominación de origen. Ciencias 87: 40 – 49.
• Cai W., Gu X., & Tang J. 2007. Extraction, purification, and characterization of the polysaccharides from
Opuntiamilpaalta. Carbohydrate Polymers 71: 403 – 410.
• Chacón V. A. 2006. Perspectivas agroindustriales actuales de los Oligofructosacáridos (FOS) 17: 265 – 286.
• García M. A. 2007. Los agaves de México, Ciencias 87: 14 - 23.
• Glasbey C. &Horgan G. 1995. Image analysis for the biological sciences. Journal of agricultural science 126: 1 –
21.
• Gómez R., Téllez S., Ramírez J., Jacques C. &Vázquez M. 2008. Aprovechamiento integral del Agave
americana L. Revista digital universitaria. Universidad Autónoma de Tamaulipas.
• Geankoplis C. 2009. Procesos de transporte y principios de procesos de separación. Grupo editorial patria.
México. Cuarta edición.
• Kerdpiboon S., Kerr W. &Devahastin S. 2006. Neural network prediction of physical property changes of dried
carrot as a function of fractal dimension and moisture content. Food Research International 39:1110-1118.
• Kerdpiboon S., Devahastin S. & Kerr W. 2007. Comparative fractal characterization of physical changes of
different food products during drying. Journal of Engineering 83: 570 – 580.
• Lingyun W., Jianhua W., Xiaogong Z., Da T., Yalin Y., Chenggang C., Tianhua F. & Fan Z. 2007. Studies on
extracting technical conditions of inulin from Jerusalem artichoke tubers. Journal of food engineering 79: 1087 –
1093.
• Madrigal L. &Sangronis E. 2007. La inulina y derivados como ingredientes claves en alimentos funcionales.
Archivos Latinoamericanos de nutrición 57: 387 – 396.
• Méndez G. J., García H. J. & Talavera M. D. 2010. El género agave spa. En México: principales usos de
importancia.Revista Salud Pública y Nutrición 5: 109 – 129.
• Santacruz V., Santacruz C., Welter J., Farrera R., Alamilla L., Chancona J. & Gutiérrez G. 2008. Effects of air-
drying on the shrinkage, surface temperatures and structural features of apples slabs by means of fractal
analysis. Revisit Mexicana de IngenieríaQuímica 7: 1 – 9.
• Tapia A., Camacho B., Perea M., Ordoñez I., Gutiérrez G. & Dávila G. 2011. Cambios morfométricos durante el
beneficio tradicional de las vainas de vainilla (Vanillaplanifolia; Orchidaceae) en México. Revista mexicana de
ingeniería química 10: 105 – 115.