Tesis profesional presentada por
Licenciatura en Ingeniería de Alimentos. Departamento de Ingeniería Química y Alimentos. Escuela de Ingeniería y Ciencias, Universidad de las Américas Puebla.
Jurado Calificador
Presidente: Mtro. Fidel Tomás Vergara
Balderas
Vocal y Director: Dr. Jorge Santos Welti
Chanes
Secretario: Dra. María Eugenia
Bárcenas Pozos
Vocal: Dr. José Ángel Guerrero
Beltrán
Cholula, Puebla, México a 9 de enero de 2007.
En este proyecto se realizó la caracterización de la enzima comercial pectinmetilesterasa (PME) en sistemas modelo. A partir de los sistemas modelo se estudió el efecto de la aplicación de las altas presiones dinámicas originadas por un sistema de homogenización continuo sobre la actividad de la PME; así mismo se evaluó el efecto de introducir los sistemas modelo a temperaturas diferentes a la del ambiente (45ºC y 55ºC) al tratamiento con altas presiones, lo que a su vez generó la evaluación de la contribución de la elevación de la temperatura para ambos tratamientos sobre la actividad enzimática de la PME.
La caracterización de la enzima PME permitió establecer que las condiciones óptimas para este estudio se logran a partir de una concentración de 5.4E-6mg/mL a pH 3.53 y 5.55 después de 24 horas de haber sido formulado el sistema bajo condiciones de almacenamiento a 4 ºC.
El efecto del tratamiento con altas presiones (100 MPa) en los sistemas modelo a pH de 3.53 y 5.55 provocó una reducción del 33% en la actividad enzimática inicial. A lo largo de este proceso se generó un incremento de temperatura de 23ºC y 25ºC para los sistemas a pH 3.53 y 5.55, respectivamente. El tiempo de reducción decimal aparente (Da) que presentan los sistemas tratados a altas presiones durante 40 minutos fue de 244.35 min para el sistema a pH 3.53 y 239.5 min para el otro nivel de pH. Sin embargo, la modelación de los datos experimentales a la cinética de primer orden no presentó una tendencia lineal, es por ello que se examinó la distribución de Weibull. Esta distribución generó mejores ajustes a los datos experimentales (R2=0.99).
Por otro lado, los sistemas que fueron introducidos a 45ºC y 55ºC al tratamiento con altas presiones, generaron una reducción del 57% y 58% para ambos niveles de pH, respectivamente. A partir de la comparación de estos valores y de los obtenidos con el tratamiento a 100 MPa y 21ºC (temperatura ambiente), se estableció que la combinación de presión y temperatura genera un efecto sinérgico, lo que ocasiona una mayor reducción en la actividad de la PME. Para el sistema con pH 3.53 introducido a 45ºC el tiempo de reducción decimal aparente fue de 148 min, mientras que el sistema a ese mismo nivel de pH pero introducido a 55ºC fue de 113 min. Los datos experimentales no se ajustaron a la cinética de primer orden, es por ello que se examinó la distribución de Weibull, la cual generó mejor ajuste.
Dado que en los tratamientos anteriores (Ti= 45ºC o 55ºC, y 100 MPa) se generaron incrementos de temperatura, se decidió dar tratamiento térmico a los sistemas con el fin de evaluar el efecto de esta variable. Este estudio arrojó que el tratamiento térmico con temperatura inicial de 45ºC y 55ºC generó una reducción aproximada de la actividad enzimática inicial del 21% para los sistemas con pH 3.53, mientras que para los sistemas con pH 5.55 fue del 23%. Por otro lado, mediante el uso de la cinética de primer orden se estableció que el tiempo de reducción decimal aparente fue: Da 45ºC pH3.53 de 432 min y Da 55ºC pH 3.53 de 401 min.
La distribución de Weibull generó de igual manera mejores ajustes (0.99). Por lo anterior, se determinó que el tratamiento térmico que se desarrolló en este estudio no resulta conveniente para inactivar a la PME.
Con esta investigación se demostró que el efecto combinado de temperatura (Ti=45ºC o 55ºC) y altas presiones dinámicas (100 MPa) es una buena alternativa para alcanzar mayores reducciones de actividad de pectinmetilesterasa. Sin embargo, para la reducción total de la actividad de esta enzima, sería conveniente el uso de presiones más elevadas o mayor tiempo de proceso.
Capítulo 1. Resumen (archivo pdf, 16 kb)
Capítulo 2. Introducción (archivo pdf, 16 kb)
Capítulo 3. Revisión Bibliográfica (archivo pdf, 419 kb)
Capítulo 4. Objetivos (archivo pdf, 14 kb)
Capítulo 5. Plan de investigación (archivo pdf, 18 kb)
Capítulo 6. Materiales y métodos (archivo pdf, 120 kb)
Capítulo 7. Resultados y discusión (archivo pdf, 323 kb)
Capítulo 8. Conclusiones y recomendaciones (archivo pdf, 25 kb)
Referencias (archivo pdf, 40 kb)
Apéndice A. Determinación de la actividad enzimática de PME comercial (archivo pdf, 642 kb)
Apéndice B. Análisis estadístico de varianza para volumen de stock (archivo pdf, 23 kb)
Apéndice G. Cálculo de recirculaciones del sistema modelo (archivo pdf, 12 kb)
Apéndice P. Manual de operación para el homogenizador modelo NG7400:350 (archivo pdf, 573 kb)
Hernández García, I. L. 2007. Efecto de la aplicación de altas presiones dinámicas sobre la actividad de la enzima pectinmetilesterasa en sistemas modelo. Tesis Licenciatura. Ingeniería de Alimentos. Departamento de Ingeniería Química y Alimentos, Escuela de Ingeniería y Ciencias, Universidad de las Américas Puebla. Enero. Derechos Reservados © 2007.