LA COMPOSICION DE CARBOHIDRATOS DE LOS JUGOS DE CAÑA
Ramos
E. L., Ravelo S., Pino S.*, Gutiérrez S.
ICINAZ;
* ETICA
(Trabajo
presentado en el Congreso
Internacional Diversificación` 2004, Habana, Cuba, 14-18 Junio/2004)
INTRODUCCIÓN
Según
nuestros estudios sobre la naturaleza de los Azúcares que Impurifican a la
Sacarosa (AIS) en los jugos de cañas frescas de las variedades más utilizadas
en nuestro país, se pudo determinar que resultaban ser mayoritariamente cinco. Estos azúcares aumentan su contenido luego del corte de la caña por la acción
de las propias enzimas de la caña y en parte por la acción de las enzimas de
origen microbiano, para así acumularse en los productos intermedios de la
fábrica(1).
De acuerdo a tales estudios en los jugos de cañas frescas y azúcares crudos se
pudo demostrar la presencia de azúcares como la D-Xilosa, la 1-Kestosa, la
Rafinosa y la Lactosacarosa(3), todos capaces de provocar cambios en la morfología
del cristal de sacarosa, aunque se pudo demostrar que la aparición de los
“cristales agujas” era provocada principalmente producto de la acción de la
D-Xilosa y la Lactosacarosa(5).
Estos
últimos resultados obligan a reconsiderar el concepto de Calidad de la Caña,
pues no basta que la caña sea rica en sacarosa en su etapa de madurez sino esta
debe poseer la menor concentración posible de los anteriores azúcares en sus
jugos. El uso de inhibidores de las enzimas del tipo IFOPOL ha demostrado ser una
vía efectiva para aliviar el problema, ya que permite evitar la formación de
estos azúcares entre el corte y la molida de la caña, así también como
disminuir el contenido de estas sustancias en las cañas aun en pie, de
tratarlas antes de la cosecha con las soluciones de estos productos(2).
No
obstante, la selección de variedades y la programación de corte de la caña
debe ser vista desde una nueva óptica, dado el impacto de los AIS en la
eficiencia industrial.
En
este trabajo se pretende profundizar el conocimiento sobre los factores que más
determinan la aparición en los jugos de caña de aquellos AIS más dañinos a
la fábrica de azúcar.
MATERIALES
Y METODOS
Para
la realización de los estudios se seleccionaron cañas de las diferentes
variedades reportadas en las tablas, todas sembradas en tierras ferralíticas y
pertenecientes a los jardines de los CAI M. Fajardo, P. Noriega y la EPICA de la
Habana entre los años 1998-2003. Las muestras de cañas tenían las siguientes
características generales:
1. Cañas plantas.
2. Sembradas en primavera.
3.
Todas
eran tallos (sanos) primarios
de los plantones seleccionados.
4.
Las
cañas se seleccionaron de 5 plantones escogidos al azar entre todos los
surcos o filas de cada variedad (los jardines tenían de 2 a 5 filas por
variedad)
Las
muestras de caña se trasladaron inmediatamente al laboratorio donde cada una se
desfibró, luego mezcló profusamente y se tomó una porción aproximada de 500
g para extraerle los jugos en la prensa hidráulica, empleando una presión de
200 Kg/cm2 por 1 minuto. Los jugos obtenidos inmediatamente se les
determinó la Pol, el Bx y su contenido de: Azúcares Reductores, Polisacáridos,
CMP, AIS, D-Xilosa, Lactosacarosa, Rafinosa y 1-Kestosa.
La
Pol el Bx y el contenido de Azúcares Reductores se realizó según las técnicas
reportadas en el Manual Azucarero Cubano (MACU). Los polisacáridos y los CMP se
determinaron según los métodos reportados en anteriores trabajos
. Los AIS se determinaron según el método que hemos desarrollado en trabajos
anteriores. La determinación de la D-Xilosa, Lactosacarosa, Rafinosa y 1-Kestosa
se realizó según una modificación de la técnica anterior utilizando la
propia columna cromatográfica rellena con HYDROMAG (4), de 2.5x12 cm y elusión
frontal con mezcla hidro-alcohólicas de la concentración adecuada para la
elusión de cada uno de los azúcares. El contenido de cada azúcar se determinó
colorimétricamente según el método de antrona-sulfúrico usando como patrones
de referencia a la D-Xilosa para este azúcar, la Sacarosa para la 1-Kestosa y a
la Rafinosa para la Rafinosa y la Lactosacarosa. Durante los estudios del 2003
se empleó un gradiente alcohólico (90-30 de alcohol, 600 cm3, 4 cm3/min.)
para la separación de los AIS retenidos en la columna, reportándose la
presencia o no de cada azúcar en el volumen de elusión anteriormente
determinado para cada uno de los azúcares.
RESULTADOS
Y DISCUSION
Como
enunciábamos mas arriba, la calidad de la caña debe ser descrita no por sólo
por la riqueza en sacarosa que posea una variedad dada en su período de
madurez, si es que se desea producir azúcar de manera eficiente. Para
seleccionar una variedad dada o incluso decidir el momento óptimo de su corte
debe tomarse en consideración el contenido en sus jugos de otros azúcares, AIS,
que pueden impedir la cristalización o el recobrado de la sacarosa
originalmente presente en la misma(1,3,5). Dentro de los AIS
presentes en las cañas, los más dañinos, capaces de inhibir el proceso
de cristalización y deformar el cristal de sacarosa, resultan ser la D-Xilosa y
la Lactosacarosa(5).
Estos
resultados obligan a conocer en detalles que factores, además de las propias
características de la variedad, están asociado a la aparición de los azúcares
antes mencionados en los jugos de caña.
Según
nuestros anteriores estudios, resulta evidente que los principales factores que
determinaban en nivel de AIS en los jugos de caña frescas son(3):
1.
La variedad.
2.
La época del año.
3.
La edad de la caña.
4.
La acción de agentes externos.
La
dependencia del nivel de AIS en los jugos de cañas frescas de las características
de las variedades resultó evidente desde los primeros estudios sobre el efecto
de los AIS en la eficiencia de la fábrica de azúcar, no obstante, la edad de
la caña mostró ser un factor preponderante hallándose altas correlaciones
entre este parámetro y el nivel de AIS en los jugos de un gran número de
variedades. La época del año por otra parte ha mostrado un efecto notable
sobre la acumulación de AIS en la caña, observándose un aumento creciente de
los niveles de AIS en sus jugos al acercarse la primavera, alcanzándose un máximo
en el momento de mayor crecimiento de la planta (época de lluvias).
SELECCIONE LA TABLA QUE DESEE VER O LA FIGURA:
En
los estudios que aquí discutimos se hace de nuevo evidente la preponderancia de
la edad de la caña, esta vez sobre el factor asociado a la época del año. En
las Tablas I y II resultan evidentes que aun en Enero, durante mes de seca pero
con 19 meses de edad, las cañas como promedio muestran niveles de AIS
semejantes a los que tuvieron en la época de lluvia a los 12 meses de edad.
No obstante, esta apreciación sobre el nivel de AIS en la caña, es necesario conocer cuales componentes de los AIS son los que pueden formarse por una variedad dada de caña en determinadas condiciones, de manera de poder tener una visión más clara de cómo valorar una variedad desde el punto de vista de su posible uso para la fabricación de azúcar en una región dada. La generalización de estos estudios con la inclusión de experimentos ecológicos permitiría incluso recomendar cuales de las variedades comerciales existentes o de nuevos clones resultan adecuados para su uso industrial para la fabricación de azúcar.
Este
estudio realizado durante varios años usando jardines de variedades ubicados en
una misma región del país, permitió en primera aproximación, abarcar todas
las variables hasta ahora conocidas que pueden resultar determinantes en la
formación de AIS en la caña.
En
las Tablas aparecen subrayadas las variedades que se repiten en cada una de las
condiciones estudiadas. Todos los valores se reportan en las tablas en % Bx,
meno el de los reductores que se reportan en peso. Además se destacan los
valores de las concentraciones de los componentes estudiados en el jugo, que
sobrepasan al valor de la media más el valor de la dispersión(>m+s), con números
sombreados y los menores de la media menos el valor de la dispersión(<m-s)
se subrayan.
En
las Tablas III-IV, se puede observar el contenido de diferentes tipos de azúcares
en los jugos de varias variedades de caña durante el periodo de seca (zafra).
Como se puede observar dentro de esta época del año con independencia de la
variedad y de la edad de la caña aparecen en los jugos los dos azúcares que más
influyen en el proceso de cristalización de la sacarosa. Aunque los niveles de
concentración de esto azúcares en los jugos de una variedad dada, como ya se
ha reportado, dependen de la edad
de la caña y de la acción de agentes externos. Vea por ejemplo en la Tabla III
los valores de los niveles de concentración de estos azúcares en cañas
quedadas (números sombreados).
Como
se puede aprecia en la Tabla V existen variedades, todas cultivadas en
condiciones semejantes, que aun en Abril poseen niveles bajos de D-Xilosa y
Lactosacarosa (no obstante haberse observado que en general se produce un
aumento en el contenido de AIS en la caña ha medida que se acerca la primavera)
cualidad que las hacen atractivas desde el punto de vista industrial, al menos
para la fabricación de azúcar en esta región en particular; estas variedades
se señalan en la Tabla V con subrayado doble. Entre estas variedades de bajo
contenido de D-Xilosa y Lactosacarosa pueden seleccionarse las de mejores índices
de rendimiento de sacarosa por ha o mejor aún de azúcar extraíble por ha como
testigos en ensayos de las variedades en diferentes regiones o lugares.
Durante la época de lluvia o más humedad del año, cuando la caña está en pleno período de gran crecimiento, el cuadro es diferente, Ver Tabla VI. La composición de azúcares en los jugos de las diferentes variedades se modifica en general. El estudio de la composición de AIS en los jugos de las variedades estudiadas permite observar que en algunas dejan de formarse la D-Xilosa, la Lactosacarosa y la Rafinosa. Como factor común se observa la presencia de la 1-Kestosa en los jugos de todas las variedades estudiadas. En este período la edad de la caña, aunque de nuevo resulta el factor más determinante sobre el nivel de AIS en los jugos (r = 0,82 para 16 variedades> rc95= 0,50), ver Figura, no aparece como un factor determinante sobre la presencia o no de la D-Xilosa y la Lactosacarosa en los jugos de las variedades de cañas estudiadas. Vea la Tabla VI.
CONCLUSIONES:
1.
El
nivel de AIS en los jugos de caña durante el periodo de seca (zafra) está
determinado en gran magnitud por la edad de la caña, resultando este
factor tan importante como la época del año.
2.
Durante
el período de seca (zafra) siempre aparece en los jugos la D-Xilosa y la
Lactosacarosa independientemente de la variedad estudiada y edad de la caña.
3. Se han hallado variedades que en su etapa de madurez, por su contenido de D-Xilosa y Lactosacarosa en el mes de Abril, resultan prometedora para la fabricación de azúcar en la región que se realizaron los estudios, pudiéndose usar como testigo en los estudios futuros de selección de variedades.
5. La 1-Kestosa aparece en todas las variedades estudiadas durante la época de lluvia con independencia de la edad de la caña.
6. La presencia de otros azúcares como los reductores, CMP, Polisacáridos no parece relacionarse con la presencia de AIS, D-Xilosa o Lactosacarosa en ninguna de las condiciones.
REFERENCIAS
1. Ramos E. L., Ravelo S. Gutiérrez. (2002) “Composición de carbohidratos de los jugos de caña y la pureza de las mieles finales.” Revista ATAC. Julio/Dic, 2, 13-19
2. Ravelo S., Ramos E. L., Sandra G. (2003) “Evaluación de un nuevo producto IFOPOL capaz de mejorar la calidad de la caña.” Parte II. Cuba Azúcar XXXII, En imprenta.
3. Ramos E. L. y col. (2003) “Los Oligosacáridos y la eficiencia agroindustrial azucarera” Parte VII. Aislamiento y caracterización de un oligosacárido asociado a la aparición de los cristales de sacarosa en forma de aguja. Cuba Azúcar XXXII, 3, 31-34.
4. Ravelo S., Ramos E. L. (2003)
“
HYDROMAG ”, http://ramguira.topcities.com/hydromag.htm5. Ravelo S., Ramos E. L. Gutiérrez S. (2003) “Azúcares que resultan impurezas en los jugos de caña” Revista Cuba-Azúcar XXXII, 2, 2003.
6.
Vaccari G. et. al. (1990) ”Inclusion of coloring matter inside sucrose
crystals in relation to spontaneous nucleation or seeding” Zuckerindustrie
115, 8, 651-654
7. Ravelo B. S., Ramos E. L. Gutiérrez S.(2003)"La Calidad del Azúcar Crudo y los Azúcares que Impurifican la Sacarosa en los Jugos de Caña" Cuba Azúcar XXXII, 2, 39-41.