Material vegetal y área de procedencia

Se utilizaron cocos de los cultivares de cocoteros Alto del Pacífico e Híbrido Mapan en la misma etapa de madurez (10 a 12 meses) para obtener el aceite virgen de coco (AVC); los cocos se recolectaron en el mes de septiembre del 2015 en el poblado de Chautengo, municipio de Florencio Villarreal (16º 38’ 34.1” latitud N, 99º 05’ 43.2” longitud O, 8 msnm) en la región de Costa Chica del estado de Guerrero. Se deshidrataron parcialmente al sol 5 kg de pulpa de cada uno de los cultivares mencionados durante 72 h. La pulpa de coco se rayó, se colocó en una cacerola de acero inoxidable y se calentó a una temperatura cercana a 100 ºC para extraer el AVC durante 15 min. El aceite de coco comercial de elaboración nacional se obtuvo de un supermercado de la ciudad de Chilpancingo, Guerrero. Todos los reactivos utilizados fueron grado analítico y se adquirieron en Sigma-Aldrich® (St. Louis, MO, EUA) o JT Baker® (Phillipsburg, NJ, EUA).

Composición de ácidos grasos

La composición de ácidos grasos de los aceites estudiados se determinó por cromatografía de gases, después de su derivatización a ésteres metílicos de ácidos grasos con KOH 2N en metanol, de acuerdo con los métodos oficiales 2.301 y 2.302 de ^{IUPAC (1992)}. Para este análisis se utilizó un cromatógrafo de gases marca Agilent modelo 7890B (Agilent Technologies, Santa Clara, California, EUA) equipado con una columna capilar Innowax (longitud 30 m, diámetro interno 0.25 mm, película 0.20 µm) (J&C Scientific, Agilent Technologies, Pittsburgh, Pennsylvania, EUA) y un detector de ionización de flama. Como gas acarreador se utilizó hidrógeno (1 mL min^-1). La temperatura del detector y del inyector fue de 250 ºC. La temperatura inicial del horno fue de 60 ºC, se mantuvo 5 min y después se incrementó con un gradiente de temperatura de 5 ºC min^-1 hasta 200 ºC. Posteriormente, se incrementó a 240 ºC a 5 ºC min^-1 y se mantuvo así durante 7 min. Para la identificación de los ácidos grasos se utilizó como estándar una mezcla de ésteres metílicos de ácidos grasos (C4-C24) (Supelco® Inc.)

Deterioro acelerado de los aceites

Con la finalidad de acelerar las reacciones de deterioro tales como la oxidación, hidrólisis y polimerización de los aceites, el calentamiento se realizó a 80, 100 y 120 ºC en un horno de convección forzada (Luzeren®, DHG-9070A; Beijing, China) durante 5 d. Las mediciones se realizaron cada 24 h.

Determinación del índice de peróxidos, porcentaje de ácidos grasos, coeficientes de extinción K₂₃₂ y K₂₇₀ y color

El índice de peróxidos (IP) y el porcentaje de ácidos grasos (% AG) se calcularon de acuerdo con los métodos Cd 8-53 y Ca 5a-40 de la American Oil Chemists’ Society (^{AOCS, 2003}), respectivamente. Los coeficientes de extinción (K₂₃₂ y K₂₇₀) de las muestras de aceite oxidadas se calcularon a partir de los valores de absorción medidos a una longitud de onda de 232 y 270 nm, respectivamente. Los cálculos se realizaron con la ecuación K_λ = D_λ C^-1 donde K_λ es el coeficiente de extinción para cada longitud de onda, D_λ es la absorbancia y C es la concentración de aceite en g 100 mL^-1. Se utilizó una celda de cuarzo de 1 cm de camino óptico (^{Paz y Molero, 2000}). El color de las muestras de aceite se determinó con un colorímetro portátil (X-Rite Spectrophotometer Model Ci62, X-Rite Incorporated, Grandville, Michigan, EUA). El ángulo matiz (H*) en los diferentes periodos de tiempo se calculó con los parámetros de la escala CIE L*a*b*: H* = tan^-1(b*/a*), donde a* = [negativo (verde) a positivo (rojo)], b* = [negativo (azul) a positivo (amarillo)].

Determinación de los fenoles y flavonoides totales

Los fenoles de las muestras de aceite se extrajeron siguiendo el procedimiento reportado por ^{Henna-Lu y Tan (2009)} modificado en el laboratorio. La cantidad de 0.5 g de aceite se disolvió en 5 mL de hexano con 5 mL de metanol:agua (60:40 v/v). La mezcla se agitó en un vórtex durante 5 min y se centrifugó a 2000 × g por 5 min. La fase hidroalcohólica se colectó y se almacenó en refrigeración hasta su uso para la determinación de ambos parámetros. El contenido de fenoles totales se cuantificó a través del método de Folin-Ciocalteau. Ácido gálico (AG) se utilizó como estándar y los resultados se expresaron como mg equivalentes de AG por 100 g de aceite. El contenido de flavonoides totales se determinó mediante el método colorimétrico de AlCl₃ reportado por ^{Adom y Liu (2002)}. Como estándar se usó catequina y los resultados se expresaron en mg equivalentes de catequina por 100 g de aceite.

Espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FTIR)

Los espectros de infrarrojo se colectaron con la técnica de reflectancia difusa en un espectro de infrarrojo con transformada de Fourier marca Perkin-Elmer® Spectrum™ GX (Waltham, Massachusetts, EUA) en un rango de 400-4000 cm^-1 con una resolución de 4 cm^-1 y un número de barridos de 24.

Análisis estadístico

Todos los resultados se expresaron como promedios (n = 3). Un análisis de varianza de una sola vía a través de un diseño de medias repetidas se utilizó para las cinéticas de calentamiento. Las diferencias entre los diferentes grupos se determinaron con la prueba de Tukey. Todos los análisis estadísticos se llevaron a cabo con el paquete JMP 9.0 de SAS en el nivel de significancia de α = 0.05.

Composición de ácidos grasos

La composición de ácidos grasos de los aceites estudiados (Cuadro 1) fue comparable con la sugerida en el Codex Alimentario (^{Codex, 2003}); sin embargo, en el aceite virgen de coco comercial (AVCC) se detectaron pequeñas cantidades del ácido trans oleico (C18:1). Los ácidos grasos trans se forman generalmente durante el refinado de los aceites comestibles (^{Vaisali et al., 2015}) y están asociados con un incremento en el riesgo de enfermedades cardiacas y de las arterias coronarias (^{Souza et al., 2015}).

En las tres muestras analizadas, los ácidos mayoritarios correspondieron al ácido láurico (C12:0) y mirístico (C14:0). Los valores del ácido láurico se ubicaron entre 49.85 y 44.79 % pero su contenido en el AVCC fue significativamente menor. Estas desigualdades pueden estar relacionadas con las diferencias geográficas de la procedencia de los cocoteros y con los procesos de extracción utilizados. Por otra parte, el aceite virgen de coco Alto del Pacífico (AVCAP) mostró el mayor contenido de ácidos grasos de cadena media ácido caproico (C6:0), ácido caprílico (C8:0), ácido cáprico (C10:0) y ácido láurico (C12:0).

La mejora en la absorción de calcio y la disminución de los niveles de colesterol y triglicéridos en sangre se tiene reportada entre los diversos beneficios a la salud de los ácidos grasos de cadena media encontrados en el AVC, debido a que son digeridos, absorbidos y metabolizados de manera distinta que los ácidos grasos de cadena larga (^{Sáyago-Ayerdi et al., 2008}). Diversos estudios señalan el efecto cardioprotector del aceite de coco (^{Babu et al., 2014}; ^{Eyres et al., 2016}). En el mismo sentido, el AVCC y el AVCHM presentaron los mayores porcentajes de ácido oleico. No obstante los beneficios del ácido oleico a la salud, su presencia en los aceites vegetales está correlacionado directamente con la estabilidad oxidativa de los mismos (^{Frega et al., 1999}).

Contenido de compuestos fenólicos y flavoniodes

El contenido de compuestos fenólicos fue de 3.00 ± 0.30, 60.04 ± 4.10 y 78.00 ± 6.20 mg 100 g^-1 aceite para AVCC, AVCHM y AVCAP, respectivamente. El contenido de flavonoides totales fue de 88.68 ± 2.55 y 122.02 ± 14.74 mg 100 g^-1 aceite para AVCHM y AVCAP, respectivamente. En el AVC comercial no se detectaron flavonoides. Estas diferencias pueden estar relacionadas con los diferentes métodos de extracción utilizados. Los aceites artesanales de este estudio se obtuvieron a partir de la cocción de pulpa de coco deshidratada (copra) durante un tiempo prolongado y una elevada temperatura. Durante este proceso los compuestos fenólicos presentes en la copra son incorporados en el aceite.

Generalmente, el aceite de coco comercial se prepara a partir del prensado de la copra, y el aceite es extraído rápidamente a baja temperatura. El aceite comercial posiblemente se somete a un proceso físico de refinado para proporcionarle un aspecto limpio y un color claro, lo que afecta el contenido de polifenoles. De acuerdo con ^{Seneviratne et al. (2009)}, la elevada temperatura y el tiempo prolongado de exposición de la pulpa de coco para obtener AVC artesanales favorece un incremento en el contenido de compuestos fenólicos; asimismo, el contenido de compuestos fenólicos obtenidos en este estudio para los aceites originarios del estado de Guerrero, México fue aproximadamente el doble de los reportados para AVC comercializados en Malasia e Indonesia (^{Marina et al., 2009}).

Independientemente de la temperatura y el AVC estudiado, el contenido de compuestos fenólicos disminuyó significativamente durante el calentamiento de los aceites. Después de 24 h a 80 ºC, el contenido inicial de compuestos fenólicos en AVCC se redujo 40 % y a las 48 h no se detectó la presencia de estos compuestos. Por otro lado, para los aceites artesanales provenientes de los cultivares Híbrido Mapan y Alto del Pacífico, después de 5 d a 80 ºC, el contenido inicial de compuestos fenólicos se redujo 53.29 y 64.10 %, respectivamente. A 100 y 120 ºC, AVCC, AVCHM y AVCAP mostraron una reducción de 40, 47, 48 % y 66, 70, 79 % a las 24 h, respectivamente; pero 48 h después, no se detectó la presencia de compuestos fenólicos en los aceites estudiados. De manera análoga, a las 24 h y a las tres temperaturas estudiadas, no se detectaron flavonoides en AVCHM y AVCAP. ^{Srivastava y Semwal (2015)} mencionaron que, en general, tiempos prolongados y temperaturas elevadas favorecen la oxidación de los compuestos fenólicos presentes en el aceite de coco.

Índice de peróxidos

En la Figura 1 se muestra el índice de peróxido de los aceites en función del tiempo de calentamiento. El índice de peróxido (IP) es un método estándar para medir la concentración de peróxidos e hidroperóxidos formados en la etapa inicial de la oxidación de los lípidos y es utilizado como un indicador de la estabilidad oxidativa de los aceites (^{van de Voort et al., 1994}). Teóricamente, el aceite de coco debe mostrar una velocidad lenta de oxidación debido a su elevado contenido de ácidos grasos saturados; sin embargo, los resultados mostraron que independientemente de la temperatura empleada, el calentamiento indujo en el AVCC un incremento significativamente mayor del IP. A 120 ºC se observó una disminución del IP en el día 4. Este fenómeno refleja la conversión de los hidroperóxidos a otros compuestos más reactivos como aldehídos, cetonas y lactonas (^{Yahuaca-Juárez et al. 2013}), productos de oxidación secundaria. De acuerdo con el ^{Codex Alimentarius (2003)}, el valor máximo de IP para aceites vírgenes es de 15 meq O₂ kg^-1 aceite. Los aceites con valores de IP mayores a los señalados por el ^{Codex Alimentarius (2003)} son inestables y se enrancian con facilidad. Los valores de peróxidos de los aceites estudiados se encontraron en los rangos de 1.98 a 3.98, 2.00 a 11.95 y 1.99 a 8.00 meq O₂ kg^-1 aceite para AVCC, AVCHP y AVCAP, respectivamente. Debe resaltarse que el IP de los aceites artesanales elaborados a partir de los cocoteros Alto del Pacífico e Híbrido Mapan estuvo por debajo de los límites sugeridos, independientemente de la temperatura de calentamiento utilizada.

Figura 1 Variación del índice de peróxidos bajo tres temperaturas en función del tiempo de calentamiento en los aceites bajo estudio. 

Porcentaje de ácidos grasos en función del tiempo de calentamiento

El porcentaje de ácidos grasos (% AG) en función del tiempo de calentamiento de los aceites se muestra en la Figura 2 ejemplificado mediante el ácido láurico. Los ácidos grasos libres son los responsables de la aparición de aromas y sabores indeseables en los aceites, debido a lo cual, el % AG es un buen indicador de la hidrólisis de los triacilglicéridos, ocasionada por acción enzimática o por la humedad, así como por la oxidación de los ácidos grasos insaturados presentes en el aceite. Inicialmente, el % AG fue significativamente menor en el AVCC (0.17 % de ácido láurico), comparado con el AVCHM (0.35 % de ácido láurico) y con el AVCAP (0.30 % de ácido láurico). Los valores obtenidos fueron mayores a los reportados por ^{Marina et al. (2009)}. A 80 ºC no se observaron diferencias significativas entre el valor inicial de % AG de los aceites estudiados. Por el contrario, a 100 y 120 ºC, el % AG del AVCC se incrementó significativamente en relación con los aceites artesanales. ^{Srivastava y Semwal (2015)} registran un incremento de 8.9 veces en el valor de % AG de AVC sometido a un proceso de freído durante 8 h a 180 ºC.

Figura 2 Variación del porcentaje de ácidos grasos libres a tres temperaturas en función del tiempo de calentamiento en los aceites bajo estudio. 

Coeficientes de extinción K₂₃₂ y K₂₇₀

Los coeficientes de extinción K₂₃₂ (Figura 3) y K₂₇₀ (Figura 4) son un indicador de la presencia de dienos conjugados y compuestos carbonilos, respectivamente (^{Malheiro et al., 2009}). Los valores del IP y de K₂₃₂ representan la presencia de compuestos de oxidación primaria (hidroperóxidos). Los dienos conjugados representados por el valor de K₂₃₂ se forman a partir de los hidroperóxidos derivados de los ácidos grasos insaturados presentes en el aceite. Por otro lado, el valor de K₂₇₀ representa los compuestos de oxidación secundaria formados a partir de los hidroperóxidos antes mencionados.

Figura 3 Variación del coeficiente de extinción K₂₃₂ bajo tres temperaturas en función del tiempo de calentamiento en los aceites bajo estudio. 

Figura 4 Variación del coeficiente de extinción K₂₇₀ bajo tres temperaturas en función del tiempo de calentamiento en los aceites bajo estudio 

Como se esperaba, se observó un comportamiento similar entre el IP y los valores de K₂₃₂. A 80 ºC no se observaron cambios importantes entre los aceites estudiados; por el contrario, para el AVCC, a 100 y 120 ºC, en los días tres y uno, respectivamente, se observó un incremento significativo de los valores del coeficiente K₂₃₂.

Debido a que la degradación de los compuestos de oxidación primarios produce compuestos de oxidación secundaria, se espera una relación inversa entre estos dos tipos de compuestos. En este sentido, los valores elevados de K₂₇₀ obtenidos para el AVCC a 100 y 120 ºC indican una mayor cantidad de productos de oxidación secundaria producidos de los hidroperóxidos formados a partir de la degradación de los ácidos insaturados presentes en el aceite. Es interesante hacer notar que los valores de K₂₇₀ de AVCHM y AVCAP disminuyeron, independientemente de la temperatura, en el periodo de tiempo estudiado. Lo anterior sugiere que los compuestos de oxidación secundaria iniciales presentes en los aceites se degradaron a compuestos de bajo peso molecular que reaccionaron con otros grupos acilo para formar dímeros, oligómeros o polímeros (^{Choe y Min, 2006}).

Análisis de espectroscopía infrarroja

El análisis de espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) se utilizó para seguir la oxidación de los aceites durante el calentamiento. El análisis de FTIR tiene ventajas sobre los parámetros clásicos que se emplean para medir la estabilidad oxidativa de los aceites. En la caracterización de aceites vegetales las principales bandas de interés son los picos de reflectancia de 3600 a 3400 y 1800 a 1700 cm^-1, las cuales corresponden a la presencia de hidroperóxidos y carbonilos, respectivamente (^{Rohman, 2017}). En la Figura 5 se muestran los espectros de infrarrojo en el tiempo inicial y final de calentamiento de los aceites estudiados. El análisis visual de los espectros de los AVC a 80 ºC no reveló diferencias apreciables con respecto al tiempo de calentamiento en los aceites artesanales; mientras que para el AVCC se observó una disminución en la intensidad de 1746 cm^-1 y la presencia de una banda a 3550 cm^-1, relacionada con la presencia de compuestos de oxidación secundaria como alcoholes (^{van de Voort et al., 1994}), lo que a su vez indica la presencia de compuestos oxidados en el AVCC antes del calentamiento.

Figura 5 Espectros de infrarrojo en el tiempo inicial y final de calentamiento bajo dos tmperaturas de los aceites estudiados. 

Las muestras calentadas durante 5 d a 120 ºC mostraron un aumento en las bandas a 1746 y 3470 cm^-1, con excepción de AVCAP. Resultados similares se observaron a 100 ºC (datos no mostrados). Como se mencionó anteriormente, la oxidación de los aceites involucra la formación de hidroperóxidos y dienos conjugados. Estos compuestos evolucionan para formar productos de oxidación resultantes de la fragmentación de los triacilglicéridos, que producen compuestos de bajo y alto peso molecular (^{Guillen y Goicoechea, 2009}). Durante el proceso de oxidación, la intensidad de la banda correspondiente a los hidroperóxidos (≈ 3470 cm^-1) aumenta de forma proporcional a la formación de éstos. En las etapas más avanzadas de oxidación aparece una banda nueva a 3550 cm^-1 que refleja la formación de alcoholes (^{Yahuaca-Juárez et al., 2013}). En el mismo sentido, ^{Smith et al. (2007)} señalan que la descomposición de los hidroperóxidos forma compuestos con grupos carbonilos que se reflejan en altas intensidades de la banda encontrada a 1746 cm^-1. La mayor estabilidad oxidativa observada en el AVCAP se puede atribuir a su mayor contenido de compuestos fenólicos entre los aceites estudiados. ^{Wagner et al. (2001)} demostraron que la presencia de antioxidantes incrementa la estabilidad oxidativa de aceite de coco durante el freído y el almacenamiento.

Cambios de color

Los cambios de color de los aceites durante el calentamiento a 120 ºC, representados por el ángulo matiz, se muestran en la Figura 6. El color es un indicador visual del deterioro de los aceites a consecuencia de su oxidación. ^{Morelló et al. (2004)} concluyeron que el oscurecimiento del aceite de oliva durante el almacenamiento es consecuencia de la degradación de los ácidos grasos insaturados y de los compuestos fenólicos presentes en los aceites. Los valores iniciales de ángulo matiz sugieren que los aceites mostraron un color amarillo, con un tono más claro para el AVCC seguido del AVCHM y AVCAP. Cabe mencionar que la intensidad de color en los aceites artesanales está relacionada con el mayor contenido de compuestos fenólicos en los mismos. Los AVCHM y AVCAP no mostraron diferencias significativas en el ángulo matiz durante su calentamiento a 120 ºC. Resultados similares se obtuvieron a 80 y 100 ºC (datos no mostrados); por el contrario, un incremento exponencial en color, hacia un amarillo intenso se observó para el AVCC en función del tiempo de exposición. El cambio en el ángulo matiz se atribuyó a la presencia de compuestos no volátiles derivados de la degradación oxidativa del aceite comercial.

Figura 6 Variación del ángulo matiz en función del tiempo de calentamiento a 120 ºC en los aceites estudiados. 

Algunas de las implicaciones del contenido elevado de compuestos fenólicos de los aceites artesanales sugieren que éstos pueden ser empleados como una fuente natural de antioxidantes para detonar su potencial y expandir su presencia en el mercado. Aunque es necesario un análisis más detallado de la composición de los aceites, la estabilidad oxidativa de los aceites estudiados en el presente trabajo proporciona información valiosa a la industria sobre el tipo de aceite de coco más recomendable para obtener mejores productos en un espectro amplio de condiciones de procesamiento.