Parte I. PRINCIPALES CAMBIOS EN LA COMPOSICIÓN DE CARBOHIDRATOS DE LOS JUGOS DE CAÑA LUEGO DEL CORTE.

Ramos E. L., Ravelo S., ICINAZ      Pino S., ETICA, Quivicán

(Versión del trabajo presentado en el 49 Congreso de la ATAC, Noviembre, 2006)

En esta serie de trabajos se aborda uno de los problemas que ha sido foco de atención del productor de azúcar desde del mismo comienzo de la industria azucarera cañera: las pérdidas de sacarosa y de eficiencia fabril debido al deterioro de la caña luego del corte y durante su traslado al ingenio. No obstante, se aborda la problemática no desde el punto de vista de la acción de los microorganismos sobre la caña sino sobre la propia capacidad de la caña de conservar la sacarosa originalmente presente en sus jugos en el momento del corte. El conocimiento acumulado sobre el sistema enzimático de la caña y sus jugos permite afirmar que la sacarosa puede ser transformada por la propia caña en diversos azúcares como los monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos, que de alguna u otra forma impiden el desarrollo de la cristalización de la sacarosa durante el proceso de producción de azúcar. El desarrollo de estas transformaciones de la sacarosa en la caña luego del corte es de esperar dependa de las características de cada variedad. Es por ello que abordamos estas investigaciones con la seguridad de poder predecir las variedades con mayor tendencia a autodegradarse y retirarlas a tiempo del grupo de variedades que escojamos para producir azúcar en nuestras fábricas.

El deterioro de la caña entre el corte y la molida ha resultado ser uno de los factores que tradicionalmente ha conspirado con la producción eficiente de azúcar, (Wong y col., 1986). Esta problemática incluso se ha ido agudizando con la introducción de la mecanización y la incorporación de nuevas variedades de caña (Ravelo y col., 1991). Generalmente se acepta que los microorganismos constituyen uno de los factores dominante que determinan las pérdidas de sacarosa y formación de impurezas, especialmente las dextranas, las que de una u otra forma hacen menos eficiente la fábrica de azúcar (Ravelo y col., 1992). Se reportan fenómenos indeseables como: el aumento de la viscosidad de los productos intermedios y finales de la fábrica, la reducción de la velocidad de cristalización de la sacarosa, la disminución de la capacidad de la fábrica, la producción de azúcares crudos más coloreados y grades deformaciones en el hábito de los cristales (Ravelo y col., 2003), (Ramos y col., 2002).

Un estudio más detallado del peso de los procesos enzimáticos que ocurren en la caña luego del corte ha demostrado, por otra parte, que en los jugos de caña actúan enzimas (Transferasas) con capacidad de formar oligosacáridos a partir de la sacarosa(Rodríguez y col., 1986) (Ramos y col., 2000-2003), o de hidrolizarla (Hidrolasas) y además Polimerasas capaces de convertir a los monosacáridos en polímeros parecidos a las dextranas. Estudios reciente muestran que los azúcares formados por estas enzimas, en especial los llamados AIS (Azúcares -de bajo peso molecular- que Impurifican la Sacarosa), son capaces de alterar la morfología del cristal de sacarosa, dando lugar a la aparición del conocido "cristal aguja". Entre los azúcares detectados se ha hallado a la D-Xilosa, la Lactosacarosa, La Rafinosa y la 1-Kestosa, demostrándose que los dos primeros azúcares son los mayormente responsables de la deformación de los cristales de azúcar en las fábricas de nuestro país, (Ramos y col., 2000-2003)(Ramos y col. 2002).

En este trabajo se valora la calidad de las diferentes variedades de caña precisamente desde el punto de vista de su capacidad de degradarse luego del corte o de transformar la sacarosa presente en sus jugos en diversos azúcares, que además, resultan extremadamente dañinos para proceso de fabricación de azúcar.

Las cañas utilizadas en este trabajo se seleccionaron en un semillero que poseía más de 70 variedades distintas, localizado en los suelos ferralíticos del sur de la Habana. Las variedades de caña (sembradas en Mayo del 2005) eran primaveras de 11 meses en el mes de Abril del 2006, tomándose cañas primarias de varios plantones elegidos al azar. Los jugos se extrajeron desfibrando las cañas y prensándola inmediatamente a 200 Kg/cm² por un minuto.

Las actividades de las enzimas hidrolasas, polimerasas y transferasas en la caña y sus jugos se determinaron a través de la formación de azúcares reductores, polisacáridos y oligosacáridos, respectivamente. Con este fin se uso la técnica colorimétrica para la determinación de reductores basada en el uso del reactivo 3,5 dinitrosalicílico y los métodos analíticos para polisacáridos y oligosacáridos (Azúcares -de bajo peso molecular- que Impurifican la Sacarosa, AIS) reportadas en anteriores trabajos (Ramos y col., 2000-2003), basados en la separación por filtración por gel (Sephadex G-50) y el empleo del adsorbente HYDROMAG (desarrollado en nuestro Instituto ICINAZ), respectivamente. La concentración de AIS se reporta % de Bx y la velocidad de autodegradación de la caña VAC como (∆AIS % Bx/horas) x 100.

DISCUSION

El empleo del nivel inicial de AIS de los jugos de cañas como índice de la tendencia de una variedad dada a autodegradarse luego del corte responde en primera instancia a la magnitud de la variación observada de esto azúcares (oligosacáridos) con relación a la formación de polisacáridos (0.31±0.62 %Bx) y reductores(0.13±0.26 %Bx), reflejándose de manera más evidente el estado de la actividad enzimática en la caña (Ramos y col., 2004) y las potencialidades de formación de diversos azúcares a partir de la sacarosa una vez cortada. En segundo lugar refleja con más exactitud el efecto en la eficiencia general de la fábrica que producirían las diferentes variedades de cañas una vez degradadas.

Como se puede observar en la Figura 1 la Velocidad de formación de AIS, o de Autodegradación de la Caña, VAC, es proporcional a la concentración de AIS en la caña en el momento del corte, AISo. Según este resultado puede usarse en primera aproximación este parámetro AISo, para comparar la calidad o estabilidad de las variedades de caña luego del corte y así el riesgo de que estas transformen la sacarosa presente en sus jugos en sustancias perjudiciales para el proceso de fabricación del azúcar.

La Figura 2 nos muestra el % del total de variedades hasta un nivel dado de AISo que hemos encontrado en el grupo de variedades presentes en el semillero. Como se hace evidente en la Figura el 60 % de las variedades posee una concentración de AISo en sus jugos menor de 1 % Brix. Esto indica que los valores típicos de concentración de estos azúcares en los jugos de las diferentes variedades de caña deben de estar por debajo de este valor, resultando el resto de las variedades de baja calidad y propensas a autodegradarse con formación de polisacáridos, oligosacáridos y azúcares reductores. El problema es, que puede ser una variedad determinada de alto rendimiento agrícola, rica en sacarosa, resistente a las enfermedades, erectas, y adaptadas a factores de estrés edafoclimáticos, etc, y por el contrario resultar riesgosa para la producción de azúcar por su tendencia a autodegradarse rápidamente, debido a la imposibilidad práctica de reducir el tiempo, que en ocasiones resultan de varios días, entre el corte y la molida de la caña. En la Figura 3 se hace más evidente el comportamiento de las diferentes variedades, resulta evidente que las cañas estables son las más frecuentes (número de variedades / incremento unitario en el contenido de AISo) y deben contener un contenido de AISo por debajo del 1 % Bx en sus jugos.

La importancia de este índice para establecer la calidad de las variedades de caña se hace evidente si observamos, ver Tabla 1, que entre las nuevas variedades comerciales podemos encontrar varias que podemos llamar peligrosas. En la Tabla 2 se presentan las 10 variedades que resultan más autodegradables según este índice.

Una solución para reducir el impacto de estas cañas, con alta tendencia a la autodegración, sobre la eficiencia industrial es tratándolas con soluciones de IFOPOL (Ramos y col., 2006) unas horas antes del corte o inmediatamente después del corte y además durante la preparación de la caña para la molida.

TABLA 1

TABLA 2

No obstante, para que nivel de concentración de los AISo en los jugos de caña pueda usarse como un índice que permita predecir la estabilidad relativa de las diferentes variedades luego del corte en diferentes regiones y climas, debe considerarse el posible efecto de los factores edafoclimático y de las enfermedades (parte II de esta serie de artículos) en la composición y niveles de concentración de los AISo, variaciones que podrían modificar el comportamiento de cada variedad con relación a su tendencia a autodegradarse, y por ende su valoración como típicas o peligrosas. Los resultados expuestos resultan un primer acercamiento al efecto del sistema enzimático de la caña luego del corte sobre la estabilidad de la sacarosa en sus jugos y su posible repercusión sobre la eficiencia de la fábrica de azúcar.

CONCLUSIONES

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BIBLIOGRAFÍA

1. Ravelo, S., Ramos, E. L. and Torres, B. M. (1992) "Origin of oligo- and polysaccharides in cane juices and their effect on sugar mill efficiency" In: Proceeding of the XXI ISSCT Congress, Bangkok, Thailand, 1992

2. Ravelo S., Ramos E. L., Mejías R. (1991) "Sugar cane deterioration and its implication in the factory" Int. Sugar J. V 93, p 82-86

3. Ramos E. L. y col. (2000-2003) "Los Oligosacáridos y la Eficiencia Agroindustrial Azucarera" Parte I-IV CubaAzúcar XXIX, No1-4, 38-41, 62-64, 52-55, 58-62. Parte V, XXX, 1, 12-15. Parte VI, XXX, 2, 16-19. Parte VII, XXXII, 3, 31-34

4. Ramos E. L. y col. (2002) "La D-Xilosa, un monosacárido relacionado con las deformaciones morfológicas del cristal de sacarosa" CubaAzúcar XXXI, 16-18

5. Ramos E. L. y col. (2002) "La Composición de Carbohidratos de los Jugos de Caña y la Pureza de las Mieles Finales" ATAC 61, 13-19

6. Ramos E. L. y col. (2004) "La composición de carbohidratos de los jugos de caña" Memorias del Congreso Internacional sobre Azúcar y Derivados de la Caña (Diversificación 2004), Trabajo por Comisiones, Industria Azucarera, -, 096

7. Ramos E. L. y col. (2006) "Los inhibidores de las enzimas "IFOPOL" y su impacto en la industria" ATAC 65, En imprenta.

8. Ravelo S. y col. (2003) "La Calidad del Azúcar Crudo y los Azúcares que Impurifican la Sacarosa en los Jugos de Caña" CubaAzúcar XXXII, 2, 39-41

9. Rodríguez, C. Martines M. y Valdez R. (1984) "Los carbohidratos solubles y la calidad del jugo en la maduración". Memorias del 44 Congreso de la ATAC. Póster de Agricultura-Biología. Ciudad de la Habana, Cuba, Editado por el Dpto. de Divulgación y Reproducción del ICINAZ, Habana. 283-291.

10. Wong. C. C., Lee L. C., Shih W. H., Pan W. H. (1986) ¨Sugar losses from cane deterioration based on a factory scale test ¨. Taiwan Sugar 33, 3, 8-12.