Dr. David Campos GutierrezDr. David Campos Gutierrez
[email protected]@lamolina.edu.pe
INSTITUTO DEINSTITUTO DEINSTITUTO DE
BIOTECNOLOGIABIOTECNOLOGIABIOTECNOLOGIAUNIVERSIDAD AGRARIAUNIVERSIDAD AGRARIAUNIVERSIDAD AGRARIA
LA MOLINALA MOLINALA MOLINA
PerPerPerúúú Biodiverso: Tara y YacBiodiverso: Tara y YacBiodiverso: Tara y Yac óóón n n
��El yacEl yacóón (n (Smallanthus sonchifoliusSmallanthus sonchifolius Poepp. & Endl.Poepp. & Endl. ) es una ra) es una raííz z
nativa de Sudamnativa de Sudaméérica,rica,
��Crece en el lado este de los Andes desde Venezuela y Colombia Crece en el lado este de los Andes desde Venezuela y Colombia
hasta el noreste de Argentina, en las faldas templadas de los hasta el noreste de Argentina, en las faldas templadas de los
Andes yAndes y
��A alturas que van desde 900 hasta los de 3,500 m.s.n.m (Piccha, A alturas que van desde 900 hasta los de 3,500 m.s.n.m (Piccha,
1994, Vel1994, Veláásquez y Ortega, 1997 ; Grau y Rea, 1998). squez y Ortega, 1997 ; Grau y Rea, 1998).
GENERALIDADES SOBRE EL YACGENERALIDADES SOBRE EL YACÓÓNN
•• Las raLas raííces son fusiformes y pueden variar en tamaces son fusiformes y pueden variar en tamañño, o, forma y sabor,forma y sabor,
•• su csu cááscara varscara varíía de color canela a marra de color canela a marróón oscuro,n oscuro,
•• la pulpa puede ser de color blanco, amarillo, morado, la pulpa puede ser de color blanco, amarillo, morado, naranja y algunas veces con puntos de color fucsia.naranja y algunas veces con puntos de color fucsia.
•• el peso de la rael peso de la raííz oscila entre los 200 y 500 g (Cz oscila entre los 200 y 500 g (Cóórdova, rdova, 1969).1969).
•• El rendimiento por planta puede llegar a ser de 2 a 3 kg El rendimiento por planta puede llegar a ser de 2 a 3 kg (Vivanco, 1996).(Vivanco, 1996).
......GENERALIDADES SOBRE EL YAC......GENERALIDADES SOBRE EL YACÓÓNN
COMPOSICICOMPOSICIÓÓN QUN QUÍÍMICAMICA
Fuente: Fuente: (1) Bredeman (1948) citado por Le(1) Bredeman (1948) citado por Leóón (1964)n (1964)
(2) Calvino (1940) citado por Le(2) Calvino (1940) citado por Leóón (1964)n (1964)
(3) (3) Collazos (1993).Collazos (1993).
Porcentaje 1 Porcentaje 2 Porcentaje 3
bh bs bh bs Bh bs
Agua
Ceniza
Proteína
Grasa
Fibra
E.L.N.*
Azúcares
92.70
0.26
0.44
0.10
0.28
6.22
----
---
3.59
6.02
1.32
3.88
85.19
---
69.50
2.04
2.22
0.10
1.75
4.69
19.67
---
6.71
7.31
0.43
5.73
15.29
64.53
86.60
0.30
0.30
0.30
0.50
12.50
---
---
2.24
2.24
2.24
3.73
93.28
---
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LAS RAÍCES DE 10 ENTRADAS DE YACON
76 % 11 %
1 %
12 %
70
% 4%
10%
16%
• Promedio de 10 entradas de yacón procedentes de Perú, Bolivia, Ecuador y Argentina, en
relación a 1 Kg de materia comestible de raíz fresca.
Agua
Materia Seca
Carbohidratos Totales
Otros compuestos (proteína, fibra, lípidos, calcio, fósforo y potasio)
Fructanos
Sacarosa libre
Fructosa libre
Glucosa libre
Importancia del YacImportancia del Yacóón:n:
•• RaRaííz : principal componente FOSz : principal componente FOS
• Hojas: diversos compuestos con actividad
antioxidante
PREBIOTICOSPREBIOTICOS
Son ingredientes alimenticios que
favorecen el crecimiento y/o
actividad de una bacteria especifica
o de un número de especies
bacterianas que tienen efecto
benéfico en la salud
CH2OH
O
O
OH
OH
OH
OH
OH
CH2OH
O
CH2
OH
OH
O
CH2
OCH2OH
n
Donde n = > 20
QUE REQUISITOS DEBE TENER UN ALIMENTO QUE REQUISITOS DEBE TENER UN ALIMENTO
PARA SER CONSIDERADO PREBIOTICO?PARA SER CONSIDERADO PREBIOTICO?
� No ser hidrolizado ni absorbido en la
parte superior del tracto digestivo
� Estimular, selectivamente, el desarrollo y
metabolismo de la flora bacteriana
benéfica del colon
� Eventualmente inducir efectos sistémicos
favorables a la salud intestinal
PrebiPrebióóticoticoProduc. Produc.
industrialindustrialEstruc. Estruc. ququíímicamica Enlace glicosEnlace glicosíídi.di. DPDP
�Inulina Extracc. Aquosa de la raíz de chicoria G-Fn ß(2-->1) 10-60
�FOSHidrólisis de la inulina o
síntesis a partir de sacarosa
G-Fn y Fn
G-Fn
ß(2-->1) 2-10
3-5
Galactooli-gosacaridos
Síntesis enzima. A partir de lactosa G-Galn
ß(2-->1)3-6
Lactulosa Isomerización de la lactosa Gal-Fß(1-->4)
2
Oligosacaridos de soya
Extracción de la soja Galn-G-Fα(1-->6)α(1-->2) 3-4
PRINCIPALES PREBIOTICOS PRINCIPALES PREBIOTICOS
Prebiotic status
LOS FRUCTOOLIGOSACÁRIDOS (FOS)
n < 10 FOS
Inulinan > 10
1 - KESTOSA
ββββ (2 1)
FructooligosacFructooligosacááridos de Yacridos de Yacóónn
� El Yacón presenta hasta 20% de
CHOs de los cuales el 60 a 90%
constituyen FOS.
� El DP de tales FOS va de 2 a 10,
con un DP promedio de 3.6-4.3
� Con respecto a otras fuentes
naturales de FOS el Yacón
presentaría ventajas tales como su
fácil procesamiento y altos
rendimientos.
LOS FRUCTOOLIGOSACARIDOSLOS FRUCTOOLIGOSACARIDOS
YACON
�Se obtienen a partir de ciertos
vegetales como la achicorea y
el yacón
�Se obtiene también por síntesis
enzimática a partir de la
sacarosa
Son polímeros de fructosa que estimulan
selectivamente el crecimiento de bifidobacterias
(efecto bifidogénico)
Fuentes de FructooligosacFuentes de Fructooligosacááridosridos
� Convencionales: Dalhia,
Jerusalen artichoke (topinambur)
y achicoria
� No convencionales: Yacón
� Preparados comerciales:
� Por hidrólisis de la inulina ,
obtenida de la achicoria
� Por síntesis enzimática a
partir de la sacarosa
Topinambur
FOS DE YACON
MV
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
50.00
55.00
60.00
65.00
70.00
75.00
Minutes4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 30.00 32.00 34.00
5.11
2
8.32
3
10.3
12
12.9
34
16.2
44
20.7
00
26.4
61
GF2 GF3
GF4 GF5
GF6
GF7
MV
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
50.00
55.00
60.00
65.00
70.00
75.00
Minutes4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 30.00 32.00 34.00
5.11
2
8.32
3
10.3
12
12.9
34
16.2
44
20.7
00
26.4
61
GF2 GF3
GF4 GF5
GF6
GF7
5.11
2
8.32
3
10.3
12
12.9
34
16.2
44
20.7
00
26.4
61
5.11
2
8.32
3
10.3
12
12.9
34
16.2
44
20.7
00
26.4
61
GF2 GF3
GF4 GF5
GF6
GF7
MV
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
50.00
55.00
60.00
65.00
70.00
75.00
Minutes4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 30.00 32.00 34.00
5.11
2
8.32
3
10.3
12
12.9
34
16.2
44
20.7
00
26.4
61
GF2 GF3
GF4 GF5
GF6
GF7
MV
-5.00
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
50.00
55.00
60.00
65.00
70.00
75.00
Minutes4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 26.00 28.00 30.00 32.00 34.00
5.11
2
8.32
3
10.3
12
12.9
34
16.2
44
20.7
00
26.4
61
GF2 GF3
GF4 GF5
GF6
GF7
5.11
2
8.32
3
10.3
12
12.9
34
16.2
44
20.7
00
26.4
61
5.11
2
8.32
3
10.3
12
12.9
34
16.2
44
20.7
00
26.4
61
GF2 GF3
GF4 GF5
GF6
GF7
Perfil de FOS de la raíz de yacón, muy importante por su efecto prebiótico
La materia seca (DM) es muy variable, entre otros factores depende del genotipo
0
5
10
15
20
25
ARV 50
73
ARB
5564
ARB
5185
AJC
5189
ARB
5184
DPA
AMM 516
3
ARB
5027
DPA 07
010
DPA0
7004
ARB
5382
DPA
ARB
5125
AKW 507
5
ARB
5124
DPA 70
01
DPA 70
05
DPA 70
06
DPA 70
02
ARB
5563
P 13
85
AMM 5129
DPA 70
09
S4S 13
6
YAC. M
OR.
ARB
5537
P 118
5
GOM 13
0
AMM 5
135
Y. B
LANC
O
AME 5186
AMM 5150
AMM 513
6
DPA 07
011
DPA 70
03
DM (g
/100
)
0
20
40
60
80
AR
V 5
073
AR
B 5
56
4
AR
B 5
18
5
AJC
51
89
AR
B 5
18
4
DP
A 0
700
8
AM
M 5
163
AR
B 5
02
7
DP
A 0
701
0
DP
A0
700
4
AR
B 5
38
2
DP
A 0
700
7
AR
B 5
12
5
AK
W 5
07
5
AR
B 5
12
4
DP
A 7
00
1
DP
A 7
00
5
DP
A 7
00
6
DP
A 7
00
2
AR
B 5
56
3
P 1
385
AM
M 5
129
DP
A 7
00
9
SA
L 1
36
YA
C. M
OR
.
AR
B 5
53
7
P 1
185
GO
M 1
30
AM
M 5
135
Y. B
LAN
CO
AM
E 5
186
AM
M 5
150
AM
M 5
136
DP
A 0
701
1
DP
A 7
00
3
FOS
(g/1
00
g D
M)
El contenido de FOS (DM) es muy variable, entre otros factores depende del genotipo
Pearson = 0.8160
Pearson = 0.8975
Materia Secay = 5,6128x – 21,78
R2 = 0,8055
Sólidos Solublesy = 7,2416x – 19,175
R2 = 0,6659
Materia Seca (%bs) Sólidos Solubles (ºBrix)
FOS (%b.s.)
0 5 10 15 20
90.0
80.0
70.0
60.0
50.0
40.0
30.0
20.0
10 .0
0.0
Correlación entre Materia Seca, Sólidos Solubles y FOS
FOS, Fructosa, Glucosa y Sacarosa de cinco entradas de yacón en siete estadíos de crecimiento
72
48
36
24
12
0
60
60
48
36
24
12
0
72
% A
zúca
r (base seca
)
Edad del Cultivo (Meses)
6 7 8 9 10 11 12 6 7 8 9 10 11 12 6 7 8 9 10 11 12
ACW 5076 SAL 136
AMM 5163 AME 5186 DPA 07011
FOSFructosa
Glucosa
Sacarosa
0
20
40
60
80
Por
cen
taje
(%
)
AJC
– 5
189
SA
L –
136
AR
B –
512
5
AR
B –
556
3
AR
B –
553
7
AC
W –
507
6
AR
B –
556
2
AM
M –
515
0
AR
B –
512
4
AR
W –
507
5
Azúcares FOS
Se ha encontrado una relaciSe ha encontrado una relacióón inversa entre el contenido de n inversa entre el contenido de azazúúcares (glucosa, fructosa, sacarosa) y el contenido de FOScares (glucosa, fructosa, sacarosa) y el contenido de FOS
Genotipos
CinCinéética de degradacitica de degradacióón de FOS en ran de FOS en raííces de ces de yacyacóón a 4 y 25 n a 4 y 25 °°CC
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100
ACW-5076
ARB-5125
AMM-5150
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100
ACW-5076
ARB-5125
AMM-5150
4 °C 25 °C
Dis
min
uci
ón d
e F
OS
(%
)
Tiempo (días)
Comparación del aprovechamiento de los fructooligosacáridos en condiciones anaerobias por tres microorganismos probióticos (Biomasa)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
L.plantarum L.acidophilus B.bifidum
D.O
má
xim
a (
60
0 n
m)
FOS comerciales
Extracto de yacón
Comparación del aprovechamiento de los
fructooligosacáridos por tres probióticos
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
L.plantarum L.acidophilus B.bifidum
Dis
min
uci
ón
de
pH
FOS comerciales
Extracto de yacón
0
200
400
600
800
1000
1200
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Semana
Pes
o (g
)
Harina de Yacón
Inulina
Control
Evaluación del efecto prebiótico in vivo,ganancia de peso de cuyes sometidos a dietas con sustitución de harina de yacón e
inulina. Promedio de determinación en 12 animales por cada tratamiento
A. acético
2.00
3.00
4.00
5.00
H. de yacón Inulina Control
Con
cent
raci
ón (m
g/g)
A. propiónico
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
1.10
1.20
1.30
1.40
1.50
H. de yacón Inulina Control
Con
cent
raci
ón (m
g/g)
A. butírico
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
1.10
H. de yacón Inulina Control
Con
cent
raci
ón (m
g/g)
Evaluación del efecto prebiótico in vivo,Contenido de AGCC en muestras de ciego de cuyes alimentados con
prebióticos
POTENCIAL POTENCIAL
FOS de Achicoria FOS de Achicoria
Achicoria
Extracción/
purificación
Hidrólisis
FOS (entre60 y 90%)DP 2-10
FOS de YacFOS de Yacóón n
Yacón
Extracción/
purificación
FOS (entre60 y 90%)DP 2-10
PRODUCCION PRODUCCION ENZIMATICAENZIMATICA DE DE FRUCTOOLIGOSACARIDOSFRUCTOOLIGOSACARIDOS
+
+
+
SACAROSA
GLUCOSA
KESTOSA-GF2
NISTOSA-GF3
FRUCTOSIL-NISTOSA-GF4
SACAROSA
SACAROSA
GLUCOSA
GLUCOSA
SACAROSA
EE
EE
EE
E = FRUCTOSIL-FURANOSIDASAFRUCTOSIL-TRANSFERASA
FOS ≅≅≅≅ 95%GF2 ≅≅≅≅ 35%, GF3 ≅≅≅≅ 50%GF2 ≅≅≅≅ 10%G+F+S ≅≅≅≅ 5%
CO
MP
OS
ICIO
ND
E A
CT
ILIG
HT
®
PROCESAMIENTO DEL YACONPROCESAMIENTO DEL YACON
Hojas
Secado
Molienda
Selección ylimpieza
EMBOLSADO
Secado
Molienda
Empacado
Hidrólisis
JARABE DEFRUCTOSA
Secado poratomización
FRUCTOOLOGO-SACARIDOS
HARINA DEYACÓN
Extracción
FOS
Concentración ypurificación
Yacón
Raíz
Selección ylimpieza
Cortado
Blanqueado
ALTERNATIVAS DE INDUSTRIALIZACION DEL YACONALTERNATIVAS DE INDUSTRIALIZACION DEL YACON
FOS
PROCESAMIENTO DE LA RAIZ:PROCESAMIENTO DE LA RAIZ:
•• Concentrado de yacConcentrado de yacóónn
•• Harina de yacHarina de yacóónn
•• Jarabe de FOS (diferentes niveles de pureza)Jarabe de FOS (diferentes niveles de pureza)
•• FOS en polvo (diferentes niveles de pureza)FOS en polvo (diferentes niveles de pureza)
•• AzAzúúcar (Fructosa): cristalizada, jarabecar (Fructosa): cristalizada, jarabe
•• Mermeladas, nMermeladas, nééctares, confitados, conservasctares, confitados, conservas
PROCESAMIENTO DE LAS HOJAS:PROCESAMIENTO DE LAS HOJAS:
•• Hojas deshidratadasHojas deshidratadas
•• Extractos acuosos, hidroalcoholicosExtractos acuosos, hidroalcoholicos
Posibles productos que se obtendrían del yacón
Factores a considerar en el procesamiento Factores a considerar en el procesamiento de la rade la raííz:z:
•• Variabilidad genVariabilidad genééticatica
•• Manejo agronManejo agronóómico, periodo mico, periodo
vegetativovegetativo
•• Manejo post cosecha Manejo post cosecha
Condiciones/tiempo, TCondiciones/tiempo, T°° de almacenaje de almacenaje
de la rade la raíízz
•• InactivaciInactivacióón de enzimas, degradacin de enzimas, degradacióón n
de pigmentosde pigmentos
•• PurificaciPurificacióón n
•• pH, TpH, T°° y tiempo de procesoy tiempo de proceso
�Bebidas
�Yogurt prebiótico
�Panadería y pastelería
�Gelatinas, helados mermeladas
�Caramelos
�Leches maternizadas
�Alimentos infantiles
UTILIZACION DE LOS FOS EN LA INDUSTRIA UTILIZACION DE LOS FOS EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA ALIMENTARIA
TARA (Caesalpinia
spinosa)
IndustrializaciIndustrializaciIndustrializaciIndustrializacióóóón de la tara (n de la tara (n de la tara (n de la tara (Caesalpinia spinosaCaesalpinia spinosaCaesalpinia spinosaCaesalpinia spinosa) ) ) )
Fruto Fruto Fruto Fruto
SemillasSemillasSemillasSemillas
VainasVainasVainasVainas
GomaGomaGomaGoma
Tara en polvo Tara en polvo Tara en polvo Tara en polvo A. gA. gA. gA. gáááálico lico lico lico
Derivados de a. gDerivados de a. gDerivados de a. gDerivados de a. gáááálico lico lico lico
Taninos de la tara
• Las vainas de tara contienen entre
50 a 60 % de taninos hidrolizables
del tipo galotaninos y en muy baja
proporción los elagitaninos
• Para muchos galotaninos, el poliol
central es la glucosa, en otros puede
ser el glucitol, hamamelosa
(derivada de la ribosa), ácido
sikimico, ácido quínico y quercitol
• Los taninos de las vainas de tara se
componen esencialmente de los
ésteres polidigaloílicos de ácido
quínico
β-1,2,3,4,6-Pentagaloil-O-D-Glucopiranosa
Los taninos de la tara pueden ser divididos en tres grupos:
� ácidos mono-, di-, tri-, y tetra-galoilquínico, los que no tienen enlaces depsídicos;
� despidos relacionados a la estructura 3,4,5-trigaloil, considerados como los mayores componentes de los taninos de tara y
� despidos relacionados al ácido 1,3,4,5-tetragaloilquínico
Tienen 5 a 8 residuos de á. gálico Structure of 3,4,5 tri-O-galloylquinic
…Taninos de la tara
Industrialización de la tara: antioxidantes para
la industria de alimentos y/o farmacéutica
Vainas de tara en polvo
Extracción de los taninos
Clarificación y purificación
Hidrólisis/modi.
Antioxidantes derivados del a. gálico
Condiciones:•temperatura de 57.9 °C;
•tiempo de 0,58 h;
•solvente: agua, pH ~ 3.56 y
•relación materia prima/solvente de 1/60;
bajo estas condiciones la cantidad máxima
de taninos recuperados fue de 473.4 mg
AGE/g, b.s.
Se maximizó la extracción de los taninos
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 6 12 18 24 30
Tiempo (h)
Grado de Hidrólisis (%)
a
bc
d
e
f
g
d
h h hi
j jk k
N = 3. Las letras mayúsculas y minúsculas indican la existencia de diferencia significativa (p< 0,05).
Evolución del grado de hidrólisis, durante la hidrólisis ácida de extracto de tara en H2SO4 2 N, 20 mg á. gálico equi./ mL y 100 ºC.
Tiempo Grado de Hidrólisis
(horas) %
Promedio ± SD
0 0 0
0.5 10.264 0.531
1 16.971 1.636
1.5 22.606 1.347
2 23.302 0.93
4 38.852 2.835
5 55.252 0.083
6 77.156 2.318
8 88.445 0.503
9 93.773 2.242
12 97.045 0.453
16 98.869 0.834
20 100 0
24 86.122 0.832
28 86.128 1.42
Blanco sinantioxidante
10.3%22.6%
38.8%
55.2%
77.1%
88.4.1%
TBHQ
93.7%
100%
Termogramas (140 0C) obtenidos mediante DSC del aceite de soya con 100 ppm de
taninos hidrolizados (≠ GH), blanco (sin antiox.) y TBHQ 100 ppm
Evaluación de la eficacia antioxidante de los taninos hidrolizados en aceite de soya, mediante calorimetría de barrido diferencial (DSC)