Parte III. Efecto de los diferentes AIS e inhibidores de las enzimas en la calidad de la caña.

En las dos parte anteriores de esta serie de artículos se demuestra la validez de un índice, basado en la determinación del contenido de Azúcares -de bajo peso molecular- que Impurifican la Sacarosa en los jugos (AIS), para predecir la capacidad de autodegradación de las diferentes variedades de caña luego del corte, con transformación de la sacarosa presente en sus jugos en monosacáridos, oligo y polisacáridos, azúcares, que de una u otras forma impiden la fabricación eficiente de azúcar. Demostrándose que este índice no se afecta por la acción de varias enfermedades y una plaga de la caña.

En este tercer trabajo se desarrolla aun más el criterio de selección de variedades de caña de azúcar basado en la determinación de su contenido de AIS, incorporando la valoración de la naturaleza de los azúcares que cada variedad es capaz de formar a través de la transformación de la sacarosa presente en sus jugos y el efecto de tales azúcares en el proceso de producción de azúcar. Por otra parte, se demuestra la capacidad de la propia caña de controlar el proceso de transformación de la sacarosa a través de la inhibición de las enzimas involucradas. Se muestra el efecto de extractos de partes de la caña, que se eliminan durante la cosecha, comparándose su efecto con el de uno de los productos de la familia IFOPOL.

Generalmente el control de calidad de la caña para la fabricación de azúcar se basa en parámetros asociados a su riqueza de sacarosa (Pol, Pureza), nivel de azúcares reductores, fibra, y en cierta medida en la medición de parámetros asociados a su frescura como la acidez de sus jugos y el contenido de polisacáridos (dextranas), alcohol, etc. (Ravelo y col., 1991). La propia Selección de Variedades de Caña aunque busca satisfacer demandas agroindustriales como: el logro de altos rendimientos agrícolas e industriales, cañas aptas para la mecanización de la cosecha, con alta resistencia a las enfermedades y a las condiciones edafoclimáticas, etc., se basa en mediciones de parámetros semejantes. No obstante, cada vez se hace más evidente que componente llamemos menores de los propios jugos de caña, en buena medida definen la eficiencia de la fábrica de azúcar (Ravelo y col., 1992).

En los últimos años ha aumentado el número de investigaciones sobre azúcares que están presentes en los jugos, que pueden estar asociados en alguna medida a la disminución de la velocidad de cristalización de la sacarosa y a las deformaciones morfológicas del cristal de sacarosa, alteraciones que provocan bajos recobrados y la producción de azúcares comerciales con cristales alargados (en forma de agujas), los que resultan generalmente altamente coloreados (Ramos y col., 2000-2003), (Ramos y col.(a), 2002). La formación de dextranas durante el deterioro de la caña por la acción de los microorganismos entre el corte y la molida, fue una primera aproximación para explicar las altas viscosidades y baja calidad de las producciones que se observaban al moler cañas atrasadas. No obstante, la formación y presencia en los jugos de otros azúcares de bajo peso molecular parecían explicar mejor las deformaciones morfológicas del cristal de sacarosa(Ravelo., 2003). Según nuestros estudios hemos determinado que en los jugos de cañas frescas pueden aparecer además de la glucosa y la fructosa, un monosacárido conocido como D-Xilosa, disacáridos y al menos tres trisacáridos. Según los estudios sobre la estructura química de estos últimos oligosacáridos se pudo determinar que resultaban ser la Rafinosa, la 1-Kestosa y la Lactosacarosa, aunque en algunas variedades y productos industriales se observa a menudo las otras dos Kestosas. Las investigaciones sobre el efecto de estos azúcares sobre la morfología del cristal de sacarosa mostraron que la D-Xilosa y la Lactosacrosa producían un efecto determinante en la forma de los cristales de los azúcares comerciales cubanos (Ramos y col., 2000-2003), (Ramos y col.(a), 2002), así como que influían significativamente en el aumento de la pureza de las mieles, al aumentar el escape de microcristales alargados a través de las telas de las centrífugas (Ramos y col.(b), 2002). En este trabajo partiendo del análisis del empleo del nivel de AIS en los jugos de caña como criterio de calidad de las variedades (Ramos y col., 2006), incorporamos a este índice de selección la consideración de la naturaleza de los azúcares (AIS) que sintetizan las diferentes variedades de caña. Se valora además el empleo de los inhibidores sintéticos como los producidos por la propia caña en la protección de la calidad de la caña entre el corte y la molida.

Para determinar la naturaleza de los azúcares que formaba cada variedad se emplearon cañas sembradas en diferentes jardines de variedades localizados también en suelos ferralíticos del sur de la Habana.

Los jugos se extrajeron desfibrando las cañas y prensándola inmediatamente a 200 Kg/cm² por un minuto. Similares condiciones se emplearon para obtener extractos de las hojas, cogollo y raíces de la caña. El inhibidor llamado "IRCA" se obtuvo de las variedades B77418, C86-12 y J64-11.

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 calorimétrica 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 (Ravelo y col, 2005). La concentración de AIS se reporta % de Bx y la velocidad de auto degradación de la caña VAC como (∆AIS % Bx/horas) x 100.

La determinación del tipo de azúcar presente en los jugos de cada variedad se realizó usando una columna cromatográfica de HYDROMAG de 2.5x12 cm corrida con un gradiente alcohólico de 90 a 30 %(600 cm³). La elusión de los diferentes azúcares se determinó colorimétricamente usando el método de antrona sulfúrico. Para la identificación de los azúcares se emplearon patrones y los resultados previos del estudio estructural de los oligosacáridos presentes en los jugos de caña (Ramos y col., 2000-2003).

DISCUSIÓN

Según nuestras últimas investigaciones la velocidad de formación de AIS luego del corte de una variedad dada de caña, o Velocidad de Auto degradación de la Caña, VAC, a través de la conversión por su sistema enzimático de la sacarosa presente en sus jugos en otros azúcares o AIS, es proporcional a la concentración inicial de AIS en sus jugos en el momento del corte( VAC = 0.8 AISo + 1 ). Hallándose que la concentración de AISo debe estar normalmente por debajo de 1 % Bx, resultando "peligrosas" las variedades que posean valores superiores de este índice. Esta afirmación se basa en la alta velocidad de conversión de la sacarosa en AIS que se produciría durante el período entre el corte y la molida de observarse valores superiores de AIS en los jugos de caña en el momento del corte, y además por la influencia negativas de los azúcares que se forman sobre el proceso de fabricación de azúcar. En la Figura 1 se ilustra como varia el nivel de AIS en unas 72 variedades de caña, más detalles en la primera parte de este trabajo (Ramos y col, 2006).

No obstante, no solo el nivel de AIS debe determinar la selección o no de una variedad para la producción de azúcar. Es necesario además tener en cuenta que azúcares se forman (Ramos y col., 2004), dado que hemos determinado que la D-Xilosa y la Lactosacarosa resultan especialmente perjudiciales para el proceso de producción de azúcar.

En la Tabla se presenta el nivel de AIS de diferentes variedades de caña comerciales y su capacidad de formación de los azúcares ya reportados. Dentro de estas variedades resultan de muy buena calidad la B80-509, la CP52-43, la POJ28-78 y la Media Luna3-18. Las variedades subrayadas resultan no apropiadas o peligrosas al poseer un nivel de AIS en sus jugos mayor de 1 y en algunos casos como la Co997 por ser formadora de D-Xilosa y Lactosacarosa.

Ahora bien, la autodegradación es un proceso controlable y no es absolutamente necesario rechazar una variedad prometedora, en la actualidad se dispone de una familia de productos capaces de inhibir los procesos enzimáticos que se desencadenan en la caña luego del corte. Dentro de estos productos el IFOPOL^S (Ramos y col., 2006) resulta altamente apropiado, siendo necesaria sólo la fumigación de la caña con sus soluciones en agua corriente en una proporción de 10 ppm para lograr una sensible inhibición de la formación de AIS en la caña cortada.

Pero además, la conversión de la sacarosa en AIS no resulta un proceso descontrolado, en la caña aparecen señales o sustancias en los jugos que determinan cuando deben desencadenarse estas transformaciones de la sacarosa en otros azúcares. Por ejemplo, existen evidencias de que en otras plantas se forman proteínas que actúan como inhibidores de la actividad de la invertasas (Alison y col., 1999). En la Figura 2 y 3 se puede observar que ocurre cuando añadimos un tipo de inhibidor de estos procesos, el cual hemos llamado "IRCA", producido por la variedad de caña B77418, y comparamos su efecto con el del IFOPOL^IP, producto que es capaz de inhibir las enzimas invertasas y polimerasas (no inhibe las transferasas). Como se puede apreciar se inhiben notablemente y de manera similar en ambos casos la formación de polisacáridos y de azúcares reductores en el jugo. Además, la Velocidad de Autodegradación de la Caña, VAC, disminuyó 12 veces. Efectos similares se observaron en otras dos variedades: C86-12 y J64-11. Al intercambiar los inhibidores entre las dos últimas variedades se observó también un efecto notable, lo que es evidencia de la semejanza en la naturaleza de los inhibidores. En la actualidad estudiamos las características químicas de "IRCA".

MAS RESULTADOS NUEVOS

1. Alison K. S. y col. (1999) "Invertase in leaves conundrum or control point. Review article." Journal of Experimental Botany 50, 335, 735-743.

2. 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

3. Ramos E. L., Ravelo S., Muñoz E. (a) (2002) "La D-Xilosa, un monosacárido relacionado con las deformaciones morfológicas del cristal de sacarosa" CubaAzúcar XXXI, 16-18

4. Ramos E. L., Ravelo S., Gutiérrez S. (b) (2002) "La Composición de Carbohidratos de los Jugos de Caña y la Pureza de las Mieles Finales" ATAC 61, 13-19

5. 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

6. Ramos E. L. y col. (2006) "Los inhibidores de las enzimas "IFOPOL" y su impacto en la industria" ATAC 65, No 1, 33-36.

7. Ramos E. L., Ravelo S, Pino S. (2006) "La auto degradación de la caña de azúcar un factor a considerar en la selección de variedades." 49 Congreso de la ATAC, Parte I y II,.

8. 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

9. 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

10. Ravelo S. and Ramos E. L.(1995)"An analytical procedure for oligosaccharides in sugar cane products" XXII ISSCT Congress. Cartagena de Indias, Colombia.

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

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