PRODUCCIÓN DE JARABE DE FRUCTOSA CON ENZIMAS INMOVILIZADAS EN UN

PRODUCCIÓN DE JARABE DE FRUCTOSA CON ENZIMAS INMOVILIZADAS EN UN

PROCESO CONTINUO A PARTIR DE TIQUISQUE (Xanthosoma sagittifolium)

Melissa Quesada-­‐‑Salazar2 y Alicia Hernández-­‐‑Peñaranda*1

1 y 2 Centro de Investigaciones en Productos Naturales, Universidad de Costa Rica, Costa Rica.

Recibido 10 de enero del 2012; aceptado 30 de noviembre del 2012

Abstract

High fructose corn syrups (HFCS) are mainly used by the food industry. They are produced

by enzymatic hydrolysis from cornstarch. The main objective of this project was to produce

fructose syrups using tiquisque starch (Xanthosoma sagittifolium) as new source. Conditions

to produce tiquisque glucose syrup were obtained in a previous study. Fructose was

produced using a column packed isomerase (Sweetzyme IT). The effect of flow rate (0.5 and

1.0 mL/min), glucose syrup concentration (40 and 45 °Brix) and hydrolysis temperature (55

and 60 °C) were studied using a 23 factorial design. Response variables were fructose and

glucose concentrations, fructose yield and conversion degree. All variables were statistically

significant (p < 0.05), and flow rate presented the main effect on response variables. Higher

conversion degree (99.16 %) was achieved using 40 °Brix glucose syrup and a flow rate of 0.5

mL/min at 60 °C. Fructose syrups obtained experimentally presented higher fructose

content than commercial syrup (HFCS-­‐‑42).

Resumen

Los jarabes de fructosa (HFCS) son utilizados principalmente por la industria de alimentos y

se producen por vía enzimática a partir de almidón de maíz. El objetivo principal de esta

investigación fue producir jarabe de fructosa partiendo de una fuente no tradicional de

almidón: el tiquisque (Xanthosoma sagittifolium). El jarabe de fructosa se produjo por

tratamiento enzimático con una isomerasa (Sweetzyme IT) inmovilizada usando como

sustrato jarabe de glucosa producido previamente. Se evaluó el efecto del flujo del jarabe a

través de la enzima inmovilizada (0.5 y 1.0 mL/min), la concentración del jarabe de glucosa

(40 y 45 °Brix) y la temperatura (55 y 60 °C), utilizando un diseño factorial 23. Las variables

respuesta fueron la concentración de glucosa y fructosa, el rendimiento de fructosa y el

grado de conversión. El mayor grado de conversión (99.16 %) se logró usando una

concentración de glucosa de 40 °Brix y un flujo de 0.5 mL/min a 60 °C. Los jarabes obtenidos

experimentalmente presentaron un mayor contenido de fructosa que el jarabe comercial

(HFCS-­‐‑42).

Keywords: fructose syrup, tiquisque, glucose isomerase, immobilized enzymes, Xanthosoma

sagittifolium.

Palabras clave: jarabe de fructosa, tiquisque, glucosa isomerasa, enzimas inmovilizadas,

Xanthosoma sagittifolium.

*Autor para correspondencia: Alicia.hernandez@ucr.ac.cr

M. QUESADA-­‐‑SALAZAR – A. HERNÁNDEZ-­‐‑PEÑARANDA

Ciencia y Tecnología, 28(1 y 2): 13-­‐‑14

24, 2012 -­‐‑ ISSN: 0378-­‐‑0524

I. INTRODUCCIÓN

Los jarabes de fructosa son ampliamente utilizados en la industria alimentaria y se obtienen

generalmente a partir de almidón de maíz. En Costa Rica, no se producen pero su consumo aumenta

día a día. La producción enzimática de jarabes de fructosa conlleva la hidrólisis del almidón en

dextrinas en un proceso denominado licuefacción y la hidrólisis de estos compuestos en unidades de

glucosa en la sacarificación [1]. Posteriormente, la glucosa es transformada en fructosa por medio de

la enzima glucosa isomerasa.

En nuestro país se produce una gran variedad de productos agrícolas con alto contenido de

almidón, entre ellos el tiquisque (Xanthosoma sagittifolium). El tiquisque es un tubérculo que se

exporta para su consumo en fresco y tiene una destacada participación en las exportaciones de raíces

y tubérculos hacia Estados Unidos y Puerto Rico. Según datos suministrados por el Consejo

Nacional de Producción, desde el 2007 la exportación de tiquisque viene en aumento y para el 2012

se reportan 8185437 kg de tiquisque exportado [2]. Aproximadamente de un 15 % a un 25 % del

tiquisque no cumple con las normas de calidad especificadas por los países de destino. El producto

de rechazo es utilizado como alimento para cerdos y abono orgánico; por lo que es importante

evaluar otras opciones para el aprovechamiento de este valioso recurso [3].

Una opción para la utilización del tiquisque es la obtención de almidón y sus derivados. A

nivel industrial, las fuentes más importantes de almidón son los cereales y los tubérculos; este

carbohidrato constituye de un 65 % a un 85 % del peso seco de estos productos. La producción

mundial de almidón se obtiene principalmente del maíz y la papa, y en menor proporción del trigo y

sorgo, pero se han hecho esfuerzos por estudiar fuentes alternativas [4]. El contenido de almidón en

el tiquisque ha sido estudiado previamente y se reporta que está en cantidades mayores al 60 % de

su masa seca [5,6].

En un estudio previo a esta investigación se establecieron las condiciones enzimáticas para

producir jarabe de glucosa a partir de esta materia prima [7]. El jarabe de glucosa producido

experimentalmente se comparó con un jarabe comercial y los contenidos de glucosa fueron mayores

en todos los casos, concluyéndose que el almidón de tiquisque puede ser una buena opción para la

producción de este tipo de jarabes en el país. Con base en estos resultados se decidió continuar la

investigación para buscar el aprovechamiento de este residuo agroindustrial y la elaboración de otro

producto de alto valor agregado a partir de él. El objetivo de este proyecto fue obtener un jarabe con

alto contenido de fructosa a partir de almidón de tiquisque, utilizando glucosa isomerasa

inmovilizada en un proceso continuo. En esta investigación, se estudió el efecto del flujo del jarabe a

través de la enzima inmovilizada (0.5 y 1.0 mL/min), la concentración del jarabe de glucosa (40 y 45

°Brix) y la temperatura de hidrólisis (55 y 60 °C).

II. MATERIALES Y MÉTODOS.

El tiquisque blanco (Xanthosoma sagittifolium) se adquirió en la empresa empacadora El

Burrito en San Francisco de Peñas Blancas, San Carlos, Alajuela, Costa Rica.

Para hacer la evaluación de la composición de la materia prima, el tiquisque sin cáscara

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