Revista Venezolana de Ciencia y Tecnología de Alimentos. 2 (1): 001-015. Enero-Junio, 2011 http://www.rvcta.org ISSN: 2218-4384 (versión en línea) © Asociación RVCTA, 2011. RIF: J-29910863-4. Depósito Legal: ppi201002CA3536.
RVCTA
Artículo
Sales de calcio mejoran vida de anaquel y aceptabilidad general de papaya (Carica papaya L. var. Maradol) fresca cortada
Calcium salts improve shelf-life and overall acceptability of fresh-cut papaya (Carica papaya L. var. Maradol) Nayely Leyva López1, J. Basilio Heredia1*, Laura Aracely Contreras Angulo1, María Dolores Muy Rangel1, Juan Pedro Campos Sauceda2, Irma González Lizarraga2 1
Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A. C. (CIAD, A. C.), Coordinación Culiacán,
Departamento de Ciencia y Tecnología de Alimentos. Carretera a El Dorado, km 5.5, Colonia Campo El Diez, Culiacán, Sinaloa, C. P. 80110, México. 2
Instituto Tecnológico de Culiacán, Departamento de Ingeniería Bioquímica. Juan de Dios Bátiz, s/n, Colonia Guadalupe, Culiacán, Sinaloa. C. P. 80220. México. *Autor para correspondencia:
[email protected]
Aceptado 20-Marzo-2011 Resumen Las tendencias actuales de los consumidores por alimentos sanos y de conveniencia promueven un mayor consumo de frutas y hortalizas, donde destacan productos frescos cortados. Sin embargo, por su naturaleza estos productos pueden ser muy susceptibles a diferentes alteraciones que afectan su calidad. El uso de aditivos como sales de calcio representa una alternativa tecnológica para mantener, o incluso mejorar, la calidad durante su vida de anaquel. Por lo anterior el objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de sales de calcio en papaya fresca cortada sobre la calidad física, química, microbiológica, nutracéutica y sensorial. Cubos de papaya, variedad Maradol (2 cm de arista) fueron tratados con lactato y cloruro de calcio al 1,0 y 3,0 %, bajo condiciones de inmersión por 2 min a 40 °C. Las muestras tratadas fueron colocadas en vasos de polietileno tereftalato (PET) de 500 mL con
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tapa, y almacenadas por 8 días a 5 °C. En comparación con los frutos testigo, los tratamientos a base de calcio demostraron mejorar la firmeza (~ 8 N), principalmente los frutos tratados con cloruro de calcio al 3,0 %. Por otra parte, la calidad nutracéutica (fenólicos totales) no se vio afectada por el uso de sales de calcio, mientras que las evaluaciones microbiológicas demuestran condiciones de inocuidad conforme a normatividad. Se sugiere el uso de cloruro de calcio para fines de comercializar papaya fresca cortada. Palabras claves: Carica papaya, cloruro, lactato, calidad, sensorial. Abstract Consumer’s new trends for healthy and convenient foods increase fruit and vegetable demand, mostly for fresh-cut products. However, these products may be very perishable due to several adverse conditions that affect their quality. The use of additives such as calcium salts represents a technological approach to keep, or even to improve, shelf-life quality of fresh-cut products. The aim of this study was to evaluate the effect of calcium salts on fresh-cut papaya through physical, chemical, microbiological, nutraceutical and sensory analysis. Fresh-cut papaya cubes (2 cm edge) were treated with 1,0 and 3,0 % calcium chloride and calcium lactate. Samples were immersed 2 min at 40 °C, and then stored 8 d at 5 °C using 500 mL polyethylene terephthalate (PET) containers with lids. As compared to control samples, fresh-cut papaya treated with calcium salts showed the best firmness (~ 8 N) through storage. The best calcium salt treatment was 3,0 % calcium chloride. Nutraceutical quality (total phenolics) was not affected. All samples were microbiologically safe to eat, based on federal food regulations. The use of calcium chloride is suggested for future commercialization of fresh-cut papaya products. Key words: Carica papaya, chloride, lactate, quality, sensory.
INTRODUCCIÓN La papaya (Carica papaya L.) representa hoy en día uno de los productos con mayor demanda en los mercados mundiales, lo cual se ve reflejado en su producción, extendiéndose a la mayor parte de los países tropicales y subtropicales del mundo (Ibar, 1983; Jagtiani et al., 1988). En México su producción alcanzó las 707.346,52 toneladas durante el 2009 (SAGARPA-SIAP, 2010). La papaya se comercializa principalmente en estado fresco, destacando dos variedades: ‘Hawaiana’ y ‘Maradol’, esta última llamada también ‘Mexicana’ en el contexto internacional. El fruto de la papaya aporta carbohidratos, fibra, minerales y vitaminas como ácido ascórbico y retinol, principalmente
(Muñoz de Chávez et al., 1996). También posee compuestos reconocidos como antioxidantes y que proporcionan importante protección contra el cáncer y otros trastornos comunes del cuerpo (Lee et al., 2005; Moret et al., 2010), por lo que su consumo diario resulta benéfico para la salud (Rotondo et al., 2008). Comúnmente, en una familia mexicana la dieta saludable está asociada en gran parte al rol de la mujer. Sin embargo, en la actualidad la mujer está formando parte más activa en el mercado laboral, lo que reduce el tiempo de preparación de frutas y hortalizas para las comidas, pero aumenta la preocupación por brindar a sus familias alimentos más nutritivos y completos. En función a estas nuevas tendencias de consumo se origina el mercado de frutas y hortalizas frescas cortadas. Estos
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productos son promovidos como alimentos listos para consumo o listos para preparar, donde tanto la calidad sensorial como microbiológica son factores que garantizan el éxito de mercado ante el consumidor final (de Oliveira-Silva et al., 2005). Sin embargo los productos frescos cortados son susceptibles a alteraciones, como oscurecimiento y ablandamiento, debido a la pérdida de su protección natural. Es por esto que se han buscado tecnologías que permitan mantener sus características de calidad, dentro de las que se encuentran el uso de sales de calcio. Las sales de calcio, principalmente lactato y cloruro de calcio, se han utilizado en productos frescos cortados de melón, manzana, durazno, mango, entre otros, con resultados positivos en el mantenimiento de la firmeza y en la reducción de cambios de color (Gorny et al., 1999; Chantanawarangoon, 2000; LunaGuzmán y Barret, 2000; Alandes et al., 2006). No obstante, esos estudios carecen de la evaluación de los compuestos antioxidantes (nutracéuticos) que presentan propiedades beneficiosas para la salud, incluyendo prevención y tratamiento de enfermedades crónicas. Algunos ejemplos de estos componentes con propiedades nutracéuticas son carotenoides, vitaminas y compuestos fenólicos (Cano et al., 2005). Por lo anterior, en este trabajo se evaluó el efecto de lactato y de cloruro de calcio sobre la calidad física, química, nutracéutica, microbiológica y sensorial de frutos de papaya var. Maradol almacenados durante 8 días a 5 °C. MATERIALES Y MÉTODOS Material vegetal y tratamientos Se obtuvieron frutos de papaya var. Maradol del Mercado de Abastos de Culiacán, Sinaloa, México. Se adquirió un lote de 20 papayas y se seleccionaron aquellas que presentaron estado de madurez 5, según
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Santamaría-Basulto et al. (2009). Los frutos fueron procesados en el laboratorio de calidad del Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo (CIAD) en Culiacán, iniciando el lavado de papaya entera, mediante inmersión en solución clorada 200 mg/L, dejando secar a temperatura ambiente. Posteriormente se seleccionó por uniformidad de color, tamaño y textura, descartando cualquier fruta que presentara alguna alteración o enfermedad. La papaya se cortó en cubos uniformes de 2 cm de arista. Las soluciones de lactato y cloruro de calcio fueron preparadas en concentraciones de 1,0 % y 3,0 % para cada sal. Los cubos de papaya fueron sumergidos en las soluciones salinas durante 2 min a 40 ºC. Simultáneamente, para el tratamiento testigo los cubos de papaya fueron sumergidos en agua purificada durante 2 min a 40 ºC. Al testigo absoluto no se le aplicó ningún tratamiento. Para cada tratamiento se utilizaron tres réplicas. Después del tratamiento, los cubos de papaya fueron depositados en envases de polietileno tereftalato (PET) de 500 mL, tapados y almacenados en un cuarto de refrigeración a 5 ºC durante 8 días. Se realizaron muestreos cada 2 días para evaluar las características físicas, químicas, nutracéuticas y microbiológicas. La evaluación sensorial se llevó a cabo al día final del almacenamiento. Análisis físicos Se llevaron a cabo evaluaciones de color y firmeza, en equipos integrados a programas de computadora, para facilitar el manejo de datos y análisis de información. Ambas pruebas se llevaron a cabo los días 0, 2, 4, 6 y 8 de almacenamiento a 5 ºC. Color Esta prueba se llevó a cabo mediante un espectrofotómetro Konica Minolta, modelo CM-2600d, con software On ColorTM Match (Konica Minolta Sensing Americas, Inc., New
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Jersey, USA) que proporciona valores de coordenadas rectangulares de luminosidad (L*), a*, b* (espacio de color CIE-L*a*b*) y polares de cromaticidad (C*), ángulo de matiz (hº) del espacio cromático cilíndrico L*C*hº. La lectura de color se realizó en la superficie de tres cubos (tomando dos mediciones para cada cubo) de cada réplica, tres réplicas por tratamiento.
METTLER TOLEDO, DL50 (Mettler-Toledo International, Inc., Ohio, USA), el cual registró los datos de pH y acidez. El pH se midió con un electrodo DGi111-SC (Mettler-Toledo International, Inc., Ohio, USA), después de agitar la muestra por 1 minuto. Se adicionó una solución de NaOH 0,2 N hasta la neutralización. Los valores de acidez titulable se expresaron como porcentaje de ácido cítrico.
Firmeza Sólidos solubles totales Se utilizó un Texturómetro BROOKFIELD, QTS Controller (Brookfield Engineering Laboratories, Inc., Massachusetts, USA) equipado con un punzón de 6 mm de diámetro, el cual registró la fuerza necesaria para romper el tejido. Esta fuerza fue expresada en Newton (N), de acuerdo a la metodología descrita por Bourne (1980). Dicha punción fue aplicada en tres cubos de cada réplica por tratamiento con 10 mm de inserción. Análisis químicos Para evaluar la calidad química se utilizaron las técnicas definidas por la AOAC (1998) con ciertas modificaciones. Estas pruebas se realizaron a partir del mismo extracto. Utilizando una balanza METTLER TOLEDO, PR802 (Mettler-Toledo International, Inc., Ohio, USA) se pesó por triplicado 5 g de papaya. Se adicionaron 50 mL de agua destilada neutralizada y se homogenizó en una licuadora Osterizer®. La mezcla fue separada por filtración mediante el uso de embudos y telas de organza. El sobrenadante fue empleado para los análisis de pH, acidez titulable y sólidos solubles totales. Estas pruebas se llevaron a cabo los días 0, 2, 4, 6 y 8 de almacenamiento. Potencial de hidrógeno (pH) y acidez titulable Se tomó una alícuota de 40 mL de extracto y se colocó en un titulador automático
Se colocó una gota del extracto en un Refractómetro METTLER TOLEDO, RE40D (Mettler-Toledo International, Inc., Ohio, USA) para medir su contenido de sólidos solubles totales. Los resultados se expresaron como grados Brix (ºBx). Compuestos fenólicos Se pesó 2,5 g de papaya por triplicado y se adicionó 10 mL de etanol. Se homogenizó utilizando un instrumento de dispersión ULTRA-TURRAX®, T 25 digital (IKA® Works, North Carolina, USA). Los tubos fueron almacenados a 4 ºC durante 24 horas. Concluido este tiempo, se centrifugó a 10000 g por 15 min a 4 ºC en una centrífuga Thermo Scientific, 120 (Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, USA). Del sobrenadante obtenido se tomó la alícuota (Swain y Hillis, 1959). Utilizando microplacas Costar® de 96 pozos (Cole-Parmer®, Illinois, USA), se tomó una alícuota de 15 µL, la cual fue diluida con 240 µL de agua destilada. Se le adicionó 15 µ L del reactivo Folin-Ciocalteu y se dejó reposar por 3 min. Se añadió 30 µL de carbonato de sodio (Na2CO3) 4 N y se incubó a 20 ºC por 2 horas en la oscuridad. Se leyó la absorbancia a una longitud de onda de 725 nm en el lector de microplacas BioTek®, Synergy (BioTek® Instruments, Inc., Vermont, USA). La concentración de fenoles de cada muestra se determinó mediante el uso de una curva estándar desarrollada con ácido clorogénico
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(C16H18O9) (Número del producto C44206, Sigma-Aldrich®, Inc., Wisconsin, USA). Análisis microbiológicos Cuantificación de bacterias aerobias mesófilas Se determinó por duplicado con el método de película seca rehidratable (Petrifilm) 997.02 (AOAC, 1998). En las placas se utilizó agar para métodos estándar como nutriente, un indicador de fosfato, un agente gelificante soluble en agua fría y un tinte indicador que facilitó el recuento de las colonias. Se pesó 25 g de muestra de papaya fresca cortada en una bolsa estéril y se añadió 225 mL de buffer de fosfatos. Se homogenizó la mezcla en un agitador. Se inoculó 1 mL de muestra en el centro de la cuadrícula inferior de una placa PetrifilmTM (3MTM, Minnesota, USA) usando una pipeta de forma perpendicular y se dejó solidificar. Las placas se colocaron de manera invertida a 37 ºC durante 2 días. Los resultados se expresaron en unidades formadoras de colonias por gramo (UFC/g), contando las colonias de color rosa fucsia. Cuantificación de mohos y levaduras Se procedió de la misma manera que el caso anterior, con algunas diferencias. La placa contenía, nutrientes de “Sabhi”, dos antibióticos (clorotetraciclina y cloramfenicol), un indicador de fosfatos (5-bromo-4-cloro-3-indolil fosfato, BCIP), un agente gelificante soluble en agua fría y un tinte indicador que facilitó el recuento de las colonias (3M, 2010). Las placas fueron incubadas a 25 ºC durante 3 días. Para el conteo de mohos se tomó en cuenta colonias grandes, usualmente de color azul pero éste pudo variar en tonos blancos, amarillos o beige y para el caso de levaduras colonias pequeñas fibrosas y de color azul verde o blanquecino. Los resultados se declararon en unidades formadoras de colonias por gramo (UFC/g).
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Determinación de coliformes fecales Se determinaron por duplicado usando el método de extensión en placa (APHA, 2001). Se pesó 25 g de muestra de papaya fresca cortada en una bolsa estéril, se añadió 225 mL de buffer de fosfatos y se homogenizó la mezcla en un agitador. Se utilizaron cajas de Petri con medio de cultivo VRBGA (‘Violet Red Bile Glucose Agar’). Se agregó 0,1 mL de la dilución sobre el agar en la caja, distribuyéndolo homogéneamente. Las cajas fueron colocadas en una incubadora de manera invertida a una temperatura de 35 ± 5 ºC de 22 a 24 horas. Las colonias que se contabilizaron fueron las de color rojo. Los resultados se expresaron en unidades formadoras de colonias por gramo (UFC/g). Análisis sensorial Para conocer la aceptabilidad general de papaya fresca cortada se realizó un análisis sensorial a los 8 días de almacenamiento. Este análisis se llevó a cabo con seis panelistas no entrenados, seleccionados en base a preferencias por consumo habitual de papaya. Se utilizó una escala hedónica no estructurada de 10 puntos, donde 0 = no aceptable y 10 = aceptable. Análisis estadísticos Para los análisis físicos, químicos y nutracéuticos el diseño experimental fue de dos factores totalmente al azar, donde los factores fueron tratamiento con seis niveles (testigo, testigo absoluto, cloruro de calcio 1,0 % y 3,0 % y lactato de calcio 1,0 % y 3,0 %), y tiempo con cinco niveles (0, 2, 4, 6, 8 días). La unidad experimental fue un cubo de papaya. Mientras que para el análisis sensorial se llevó a cabo un diseño unifactorial (tratamiento). En ambos diseños se realizó Análisis de Varianza (ANDEVA) y la prueba de comparación de medias de Tukey con un nivel de significancia
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del 95 % para determinar diferencias significativas utilizando el software estadístico Minitab® Statistical Software, versión 15 (Minitab Inc., State College, PA, USA). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Color Desde el inicio del experimento se observó el efecto de los diferentes tratamientos sobre el ángulo de matiz, siendo éste más notorio a partir del día 2 de almacenamiento y para el efecto de los tratamientos lactato de calcio 3,0 % y cloruro de calcio 3,0 % (Fig. 1A). Sin embargo, dichos efectos fueron diferentes respecto al testigo absoluto sólo el día 2 (p < 0,05). Por otro lado, el tratamiento con lactato de calcio 1,0 % presentó los valores más bajos de ángulo de matiz durante el experimento, siendo además el único que presentó diferencias respecto al testigo absoluto en el día 8 de almacenamiento (p < 0,05). Al final del experimento los tratamientos con cloruro de calcio 1,0 y 3,0 % fueron los que mantuvieron los valores de ángulo de matiz más elevados, respectivamente, comparados con el testigo absoluto. El testigo absoluto presentó diferencias significativas entre el día inicial y el día 2 del experimento (p < 0,05), sin embargo a partir de ahí este tratamiento no presentó cambios en este parámetro. El testigo absoluto y el testigo agua no presentaron diferencias significativas entre sí durante el almacenamiento (p > 0,05). Se ha mencionado que la aplicación por inmersión de la fruta fresca cortada en antioxidantes y cloruro de calcio, es un proceso eficiente para la estabilización del color de manzanas frescas cortadas, ya que se reducen los cambios del color de la superficie del producto (Soliva-Fortuny et al., 2002). Eso concuerda con los resultados de nuestra investigación, ya que los cubos de papaya tratados con cloruro de calcio (1,0 y 3,0 %) son los que mantuvieron los mejores valores de
ángulo de matiz. Los cambios más notorios en cromaticidad ocurrieron durante los primeros 2 días de almacenamiento (Fig. 1B). Al final del experimento los cubos de papaya que presentaron valores más altos con respecto al testigo absoluto fueron los tratados con cloruro de calcio 1,0 y 3,0 % (p < 0,05). Los tratados con lactato de calcio 3,0 % y agua mostraron valores más cercanos al testigo absoluto. La papaya fresca cortada que presentó los valores más bajos en este parámetro al final del almacenamiento fue la tratada con lactato de calcio 1,0 %. Rivera-López et al. (2004) demostraron que cubos de papaya var. Maradol almacenados a 5 ºC se vieron afectados por el tiempo de almacenamiento, ya que el color de éstos se volvió menos vívido conforme el tiempo avanzó. Esto tiene similitud con lo encontrado en nuestro estudio donde el valor de cromaticidad de los cubos de papaya disminuyó, es decir, el color de éstos se volvió menos intenso. Por su parte, Chantanawarangoon (2000) evaluó una solución de cloruro de calcio 1,0 % sobre cubos de mango, y después de almacenarlos a 5 ºC, encontró que los cubos tratados tuvieron una calidad visual significativamente más alta que los frutos testigo. Esto se relaciona con lo demostrado en este estudio donde los cubos de papaya tratados con cloruro de calcio 1,0 y 3,0 % presentaron una menor disminución en la pureza del color durante su almacenamiento a 8 ºC. Los valores de luminosidad disminuyeron para todos los casos, donde los cambios más drásticos ocurrieron los primeros dos días de almacenamiento (Fig. 1C). A partir del día 2 la papaya fresca cortada tratada con cloruro de calcio 1,0 y 3,0 % y lactato de calcio 1,0 y 3,0 % presentó diferencias con respecto al testigo absoluto (p < 0,05). Al final los cubos de papaya tratados con cloruro de calcio 1,0 y 3,0 % presentaron un menor oscurecimiento, seguidos por los tratados con lactato de calcio 1,0 y 3,0 %. En un estudio con rebanadas de durazno tratadas con cloruro de calcio
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Figura 1.- Valores de ángulo de matiz (A), cromaticidad (B) y luminosidad (C) en productos frescos cortados de papaya ‘Maradol’ almacenados a 5 ºC durante 8 días. Las barras indican el error estándar (n = 9). 1,0 % + ácido ascórbico 2,0 %, al día 2 de almacenamiento se observó una mayor luminosidad comparadas con el testigo (Gorny et al., 1999). Similarmente, en el presente estudio se observó que los cubos de papaya tratados con calcio presentaron un menor oscurecimiento que el testigo absoluto. Firmeza
Los valores iniciales de firmeza no presentaron diferencias significativas entre los tratamientos (p ≥ 0,05) (Fig. 2). Conforme el tiempo de almacenamiento avanzó, se observaron cambios en este parámetro. La papaya fresca cortada tratada con cloruro de calcio al 3,0 % presentó diferencias con respecto al testigo absoluto a partir del día 2 de almacenamiento (p < 0,05), siendo al final la
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Figura 2.- Firmeza en papaya ‘Maradol’ fresca cortada, tratada con cloruro y lactato de calcio (1,0 y 3,0 %), y almacenada a 5 ºC durante 8 días. Las barras indican el error estándar (n = 9).
que presentó los valores más altos, incrementando su firmeza en un 107,0 % de su valor inicial. La papaya tratada con lactato de calcio 3,0 % presentó diferencias respecto al testigo absoluto a partir del día 4 (p < 0,05), y la tratada con cloruro de calcio 1,0 % lo hizo a partir del día 6 (p < 0,05). Al final del experimento estos tratamientos aumentaron la firmeza de los cubos en un 35,0 % y 55,0 %, respectivamente, con referencia a su valor inicial. El resto de los tratamientos no fueron significativamente diferentes entre sí a lo largo de todo el período de almacenamiento. El efecto del calcio sobre la firmeza de los tejidos, puede ser explicado debido a los complejos que este ión forma con el ácido
péctico en la pared celular generando pectato de calcio, un compuesto útil que ayuda a mantener la estructura de la fruta (Al Eryani et al., 2008). En un estudio realizado por Luna-Guzmán y Barret (2000), se encontró que la aplicación de cloruro de calcio y lactato de calcio al 2,5 % incrementó la firmeza de cilindros de melón almacenados a 5 ºC durante 12 días, similar a lo encontrado en este estudio. Se observó que la aplicación de cloruro de calcio 1,0 y 3,0 %, y lactato de calcio 3,0 % logró incrementar la firmeza inicial de cubos de papaya almacenados a 5 ºC durante 8 días. Chantanawarangoon (2000) encontró que la firmeza de cubos de mango almacenados a 5 ºC y tratados con cloruro de calcio 1,0 % fue significativamente
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mayor a la de aquellos inmersos en cloruro de calcio 0,5 %. Lo anterior muestra similitud con este experimento, en el que la papaya fresca cortada tratada con cloruro de calcio al 3,0 % presentó valores de firmeza más altos por encima del resto de los tratamientos. Potencial de hidrógeno (pH), acidez titulable y sólidos solubles totales Los cambios en pH (Cuadro 1) no presentaron diferencias entre tratamientos ni durante el tiempo de almacenamiento (p ≥ 0,05). Estos valores se incrementaron para todos los casos. Al final del experimento los cubos de papaya que mostraron un mayor valor de pH fueron los tratados con cloruro de calcio 1,0 % y lactato de calcio 3,0 %. Los cubos tratados con agua y cloruro de calcio 3,0 % mostraron los valores más bajos de pH. Para el caso del porcentaje de acidez titulable no se presentaron diferencias entre tratamientos ni durante el tiempo de almacenamiento (p ≥ 0,05). En el Cuadro 1 se observa una disminución en los valores de acidez titulable para todos los casos, siendo los cubos de papaya que mostraron valores más altos al final del experimento los tratados con agua, con lactato de calcio 1,0 % y el testigo absoluto, seguidos de aquellos tratados con cloruro de calcio 3,0 %. Los cubos tratados con cloruro de calcio 1,0 % y lactato de calcio 3,0 % presentaron los valores de acidez más bajos. Se observó una relación entre el aumento en los valores de pH a lo largo del periodo de almacenamiento y el descenso en el porcentaje de acidez titulable. Esto puede ser atribuido a la degradación de los ácidos orgánicos del fruto durante su almacenamiento, utilizados como reservas de energías durante el metabolismo primario. Resultados similares fueron obtenidos por Mahmud et al. (2008), quienes encontraron que los valores de pH en papaya tratada con cloruro de calcio se incrementaron durante 21 días de almacenamiento, y que los valores de acidez
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disminuyeron por efecto del descenso de ácido cítrico, pero en menor grado que la no tratada. La concentración de sólidos solubles totales (SST), expresada como ºBx (Cuadro 1), no se vio afectada por los tratamientos ni por el tiempo de almacenamiento (p ≥ 0,05). Al final del experimento los cubos de papaya que presentaron mayor concentración de SST fueron los tratados con cloruro de calcio 1,0 % y el testigo en agua, y la menor concentración se encontró en los cubos tratados con cloruro de calcio 3,0 % y lactato de calcio 1,0 y 3,0 %. El único tratamiento que ayudó a mantener los SST fue el testigo absoluto. Sañudo-Barajas et al. (2009), mencionan que no existe acumulación de azúcares en papaya ‘Maradol’ durante su maduración, inclusive bajo el efecto de tratamientos que la inducen, lo que presenta similitud con lo encontrado en este trabajo, en el que los cubos de papaya para el testigo absoluto presentaron una concentración constante de SST. Compuestos fenólicos Los resultados de compuestos antioxidantes expresados como fenólicos totales no presentaron diferencias significativas de los tratamientos con calcio con respecto a los tratamientos testigo (p ≥ 0,05), aunque si se vieron afectados por el tiempo de almacenamiento (Fig. 3). Al final del almacenamiento todos los cubos de papaya presentaron un incremento en la concentración de compuestos fenólicos, a excepción del testigo agua. Así, los cubos de papaya que finalizaron con una mayor concentración de fenólicos fueron el testigo absoluto y los tratados con cloruro de calcio 1,0 % y lactato de calcio 1,0 %. Los tratados con cloruro de calcio y lactato de calcio al 3,0 % presentaron valores similares entre sí. El incremento en el contenido de fenólicos totales en los cubos de papaya pudo ser ocasionado por el estrés al que fue sometido el fruto mediante las operaciones de pelado y corte, como lo encontrado por Heredia
010 Cuadro 1.- Cambios de pH, acidez titulable y sólidos solubles totales en papaya ‘Maradol’ fresca cortada, tratada con cloruro y lactato de calcio (1,0 y 3,0 %), y almacenada a 5 ºC durante 8 días.* Tratamiento
Acidez titulable (%)
pH Día 0 5,39 a 5,48 a 5,43 a 5,55 a 5,51 a 5,41 a
Día 8 5,68 a 5,65 a 5,69 a 5,92 a 5,91 a 5,59 a
Día 0 0,1164 a 0,0795 a 0,0999 a 0,1082 a 0,0891 a 0,0740 a
Día 8 0,0753 a 0,0787 a 0,0759 a 0,0610 a 0,0620 a 0,0658 a
Sólidos solubles totales (ºBx) Día 0 8,1 a 7,3 a 7,0 a 7,3 a 7,3 a 7,0 a
Día 8 8,1 a 8,8 a 7,7 a 7,7 a 8,8 a 7,7 a
Testigo absoluto Testigo agua Lactato de calcio al 1,0 % Lactato de calcio al 3,0 % Cloruro de calcio al 1,0 % Cloruro de calcio al 3,0 % n = 3. % expresado como ácido cítrico. * Medias con la misma letra en superíndices, dentro de columnas, no son significativamente diferentes de acuerdo con la prueba de Tukey a p ≤ 0,05.
Figura 3.- Fenólicos totales en papaya ‘Maradol’ fresca cortada, tratada con cloruro y lactato de calcio (1,0 y 3,0 %), y almacenada a 5 ºC durante 8 días. AC = ácido clorogénico. PF = peso fresco. Las barras indican el error estándar (n = 3).
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y Cisneros-Zevallos (2002), quienes mencionan que el estrés ocasionado por daño mecánico incrementó el contenido de fenólicos totales y actividad antioxidante en zanahorias rebanadas. Cuantificación de mohos, levaduras, bacterias aerobias mesófilas y coliformes fecales La cuenta microbiana se redujo para los cubos tratados con cloruro y lactato de calcio al 1,0 y 3,0 %, evitando la proliferación de microorganismos (Cuadro 2). Los cubos tratados con agua y el testigo absoluto incrementaron el número inicial de UFC de mohos y levaduras, respectivamente; aún así estos no representan un peligro para la salud del consumidor, ya que esos números se encuentra por debajo del límite permitido de 100 UFC/g, referido a rellenos de frutas (RTCA, 2008). La Norma Oficial Mexicana para la preparación de alimentos NOM-093-SSA1-1994 (NOM, 1995), establece un límite de 150000 UFC/g para cuenta total bacteriana de mesofílicos aerobios y para coliformes fecales 100 UFC/g. En este caso refiriéndose a alimentos enteros (ensaladas verdes, crudas o de frutas), debido a
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que aún no existen normas que establezcan los límites permitidos para alimentos frescos cortados. La aplicación de sales de calcio puede evitar el incremento en la población de mohos y levaduras. Luna-Guzmán y Barret (2000), demostraron que cilindros de melón cv. Cantaloupe tratados con cloruro de calcio y lactato de calcio al 2,5 % presentaron 100 UFC/g al día 0, manteniéndose así hasta el día 8 de almacenamiento. En ese estudio se demostró que tanto los tratamientos con lactato de calcio como los de cloruro de calcio fueron capaces de disminuir el valor inicial de colonias de microorganismos en por lo menos 1 ciclo logarítmico, asegurando la inocuidad del producto. Por otro lado, Rivera-López et al. (2004) mencionan que la vida útil de productos frescos cortados de papaya var. Maradol almacenada de 5 a 10 ºC fue de 6 días aproximadamente, manteniendo los nutrientes y características de calidad. En el presente estudio se logró incrementar a 8 días la vida de anaquel de cubos de papaya var. Maradol tratados con cloruro y lactato de calcio al 1,0 y 3,0 %, bajo condiciones de almacenamiento a 5 °C.
Cuadro 2.- Recuento microbiano en papaya ‘Maradol’ fresca cortada tratada con cloruro y lactato de calcio (1,0 y 3,0 %), y almacenada a 5 ºC durante 8 días. CTB (UFC/g) CF (UFC/g) M (UFC/g) Día 0 Día 8 Día 0 Día 8 Día 0 Día 8 Testigo Absoluto 7740 1012 24 19 0 0 Testigo Agua 2430 340 0 0 1 11 Cloruro de calcio 1,0 % 5490 230 6 2 0 0 Cloruro de calcio 3,0 % 2520 200 0 0 0 0 Lactato de calcio 1,0 % 2880 160 0 0 0 0 Lactato de calcio 3,0 % 3960 100 0 0 0 0 UFC/g: unidades formadoras de colonias por gramo de peso fresco. CTB: cuenta total bacteriana. CF: coliformes fecales. M: mohos. L: levaduras. Tratamiento
L (UFC/g) Día 0 Día 8 5 9 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0
012 Evaluación sensorial Los tratamientos aplicados no afectaron significativamente la aceptabilidad general de los productos frescos cortados (p ≥ 0,05) (Fig. 4). Sin embargo los tratados con cloruro de calcio 3,0 % presentaron los valores más altos de aceptabilidad con respecto a apariencia y textura, seguidos de los tratados con lactato de calcio 1,0 % y cloruro de calcio 1,0 %. Los panelistas definieron a los cubos de papaya tratados con cloruro de calcio 1,0 y 3,0 % como
los más firmes al morder, pero con un color menos intenso comparados con los tratados con lactato de calcio 3,0 %. El testigo agua y el testigo absoluto fueron los cubos que presentaron los valores más bajos en esta variable, encontrándose por debajo de la mediana general (4,90). Hernández et al. (2007) señalan que rebanadas de papaya var. Maradol almacenadas 6 días a 5 ºC, fueron evaluadas por su aceptabilidad general con una escala hedónica de 0 a 10 (donde 0 = inaceptable y 10 = muy aceptable) y presentaron un valor de 2,0.
Figura 4.- Aceptabilidad general de papaya ‘Maradol’ fresca cortada, tratada con cloruro y lactato de calcio (1,0 y 3,0 %), y almacenada a 5 ºC durante 8 días. Escala: 0 = no aceptable y 10 = aceptable. Las barras indican el error estándar (n = 6). CONCLUSIONES Los tratamientos con lactato y cloruro de calcio al 1,0 y 3,0 % no afectaron la calidad química ni sensorial de los productos frescos
cortados de papaya var. Maradol, sin embargo los tratamientos con cloruro de calcio 1,0 y 3,0 % fueron los que brindaron mayor firmeza y color durante el almacenamiento. En general ningún tratamiento aplicado influyó en la
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calidad nutracéutica (por su contenido de fenólicos antioxidantes) de los productos frescos cortados de papaya. De igual forma, se mantuvo la inocuidad de dichos productos durante el almacenamiento por lo que resultaron ser seguros para la salud del consumidor. Por lo anterior, se concluye que el tratamiento con cloruro de calcio al 3,0 % podría ser el más adecuado para la comercialización de productos frescos cortados de papaya var. Maradol. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 3M. 2010. 3M™ Petrifilm™ Yeast and Mold Count Plates. http://solutions.3m.com/ wps/portal/3M/en_US/Microbiology/Food Safety/product-information/product-catalo g/?PC_7_RJH9U523003DC023S7P92O3 O87_nid=3N7FH8F4D4be29BDXSBJ7Fg l Al Eryani, A.R.; Mahmud, T.M.M.; SyedOmar, S.R. and Mohamed-Zaki, A.R. 2008. Effects of calcium infiltration and chitosan coating on storage life and quality characteristics during storage of Papaya (Carica papaya L.). International Journal of Agricultural Research. 3(4):296-306. Alandes, L.; Hernando, I.; Quiles, A.; PerezMunuera, I. and Lluch, M.A. 2006. Cell wall stability of fresh-cut Fuji apples treated with calcium lactate. Journal of Food Science. 71(9):S615-S620. AOAC. 1998. Association of Official Analytical Chemists. Official Methods of Analysis. (16ta. ed.). Washington, USA. APHA. 2001. American Public Health Association. Compendium of methods for the microbiological examination of foods. (4th. ed.). Washington D. C., USA. Bourne, M.C. 1980. Texture evaluation of horticultural crops. HortScience. 15(1):5157. Cano, M.P.; Sánchez-Moreno, C.; de PascualTeresa, S. y de Ancos, B. 2005. Procesado
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RVCTA
Artículo
Efecto antioxidante y antimicrobiano de sales de ácidos orgánicos y extractos naturales en filetes de bagre dorado (Brachyplatystoma rousseauxii) refrigerados Antimicrobial and antioxidant effects of organic acids and natural extracts in refrigerated fillets golden catfish (Brachyplatystoma rousseauxii) José Vicente Pacheco Guerrero1, Elisabetta Tomé2*, Marisa Guerra3, Rosa Raybaudi2 1
Instituto Universitario de Tecnología Jacinto Navarro Vallenilla, Departamento de Tecnología de
Alimentos. Carretera vía El Pilar, Sector Canchunchú Florido, Carúpano, Estado Sucre, Venezuela. 2
Universidad Central de Venezuela, Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos, Escuela de Biología. Apartado 47097, Caracas 1041 A, Venezuela. 3
Universidad Simón Bolívar, Departamento de Procesos Biológicos y Bioquímicos. Valle de Sartenejas, Caracas, Venezuela. *Autora para correspondencia:
[email protected] Aceptado 23-Marzo-2011 Resumen
En el presente trabajo fueron investigados los efectos del lactato de sodio, acetato de sodio, romero y ajo en soluciones acuosas a 2,5 % sobre la calidad microbiológica y oxidación lipídica en rebanadas de bagre dorado (Brachyplatystoma rousseauxii) almacenadas a 4 ºC. Los resultados mostraron que estas soluciones fueron eficaces (p < 0,05) contra la proliferación de distintas categorías de microorganismos deteriorativos, incluyendo poblaciones aeróbicas y psicrotróficas, Pseudomonas spp., bacterias productoras de sulfuro de hidrógeno, bacterias ácido lácticas y Enterobacteriaceae. Se observó un efecto antimicrobiano específico de cada solución acuosa probada sobre poblaciones
Pacheco-Guerrero, José et al.
Rev. Venez. Cienc. Tecnol. Aliment. 2(1):016-040.
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microbianas específicas. La oxidación lipídica, expresada como valor de peróxido y valor del ácido 2tiobarbitúrico, fue significativamente retrasada en todos los tratamientos, siendo las muestras tratadas con romero las mejor preservadas. La actividad antioxidante mostró el siguiente orden: romero > acetato de sodio > lactato de sodio > ajo. La vida útil de los productos tratados fue, al menos, de 15 días. Por lo tanto, el acetato de sodio, lactato de sodio, romero y ajo pueden ser utilizados como preservativos seguros para el pescado almacenado bajo refrigeración. Palabras claves: acetato de sodio, calidad microbiológica, oxidación lipídica, rebanadas de bagre. Abstract This study was carried out to evaluate the effects on microbiological quality and lipid oxidation of fresh catfish sliced treated by dipping in 2.5 % aqueous solution of sodium lactate, sodium acetate, rosemary or garlic and stored at 4 ºC. The results revealed that these solutions were effective (p < 0.05) against the proliferation of various categories of spoilage microorganisms; including aerobic and psychrotrophic populations, Pseudomonas spp., hydrogen sulfide-producing bacteria, lactic acid bacteria, and Enterobacteriaceae. Lipid oxidation, as expressed by peroxide value and 2-thiobarbituric acid value, was significantly delayed in sodium acetate and sodium-treated samples. The antioxidant activity followed the order: rosemary > sodium acetate > sodium lactate > garlic. The shelf life of the treated products was, at least, 15 days. Therefore, sodium acetate, sodium lactate, rosemary and garlic can be utilized as safe preservatives for fish under refrigerated storage. Key words: lipid oxidation, microbial quality, sliced catfish, sodium acetate.
INTRODUCCIÓN Recientemente, existe un considerable interés enfocado hacia la adición de antioxidantes naturales a productos alimenticios para sustituir antioxidantes sintéticos, debido a su potencial para prolongar la duración de los productos alimenticios e inhibir y retrasar la oxidación de los lípidos. (Ratanatriwong et al., 2009; Yavas y Bilgin, 2010; Haghparast et al., 2010) Los alimentos marinos contienen altas concentraciones de ácidos grasos poliinsaturados (PUFAs, ‘Polyunsaturated Fatty Acids’): ácido eicosapentanoico y ácido docosahexaenoico (Pigott y Tucker, 1987; Rahman et al., 1995; Steffens, 1997; Ackman, 1999); debido a este contenido de lípidos insaturados, los productos pesqueros son susceptibles a perder su calidad a través de la oxidación lipídica, así como al desarrollo de
malos sabores y a la rancidez; siendo estos factores los principales limitantes para su producción y comercialización (St. Angelo, 1996; Frankel et al., 2002). Se ha demostrado que un incremento en el consumo de n-3 PUFA reduce el riesgo de enfermedades coronarias, disminuye la hipertensión y previene ciertas arritmias cardíacas (Garg et al., 2006). Diversos alimentos como pan, leche y helado están siendo satisfactoriamente enriquecidos con n-3 PUFA usando aceite de pescado encapsulado o refinado o n-3 PUFA a partir de microalgas (Kolanowski et al., 1999). Por otro lado, el deterioro del pescado es un proceso complejo en el cual están implicados mecanismos físicos, químicos y microbiológicos (Davis, 1999; Ghaly et al., 2010). Las reacciones enzimáticas y químicas son usualmente las responsables de la pérdida inicial de la frescura, mientras que la actividad
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microbiana es responsable del deterioro una vez abierto el empaque, por lo que ambas establecen la duración del producto (Gram, 1995; Gram y Huss, 1996; Ghaly et al., 2010). Además, el deterioro de los productos marinos es dinámico con cambios de reacciones de descomposición y cambios entre diferentes grupos microbianos deteriorativos dependiendo de la composición del producto o la especie de pescado, así como el origen y condiciones de almacenamiento (Huss et al., 1995; Gram y Dalgaard, 2002; Ghaly et al., 2010). El uso de buenas prácticas de manufactura y análisis de riesgos de puntos de control críticos (ARPCC) es crucial en la producción, almacenamiento, distribución y venta de los alimentos refrigerados y debido a que los consumidores demandan alimentos frescos refrigerados con amplia vida útil, sin embargo es necesario impulsar las investigaciones encaminadas a identificar mecanismos para mantener o prolongar la vida útil de este tipo de alimentos. En tal sentido, se han realizado investigaciones sobre el efecto de las sales sódicas de los ácidos orgánicos de bajo peso molecular, tales como el ácido acético, láctico y cítrico, entre otras, para controlar el crecimiento microbiano, mejorar los atributos sensoriales y extender la vida útil de varios sistemas alimentarios incluyendo carnes (Maca et al., 1997; Sallam y Samejima, 2004; Ratanatriwong et al., 2009), aves (Williams y Phillips, 1998; Yavas y Bilgin, 2010) y pescados (Boskou y Debevere, 2000; Haghparast et al., 2010). Adicionalmente a su efecto supresivo sobre el crecimiento de las bacterias deteriorativas del alimento, las sales orgánicas de lactato y citrato de sodio han mostrado poseer actividades antibacterianas contra varios patógenos intoxicantes incluyendo Staphylococcus aureus y Yersinia enterocolitica (Lee et al., 2002). Además de ello, estas sales están ampliamente disponibles, son económicas y ‘generalmente reconocidas como seguras’ (GRAS) (McWilliam-Leitch y Stewart, 2002).
Por otra parte, en los últimos años se ha venido explorando la incorporación de extractos naturales a partir del romero (Rosmarinus officinalis), tomillo (Thymus vulgaris), ajo (Allium sativum), pimienta (Piper nigrum), entre otros, como agentes antimicrobianos en materias primas de origen animal. Su utilización se ha intensificado tanto que ya estos fotoquímicos son empleados industrialmente en forma directa, como oleorresinas, en diversas formulaciones de alimentos (Burt y Reinders, 2003; Jałosińska y Wilczak, 2009; Krisch et al., 2010). En Venezuela, el bagre dorado (Brachyplatystoma rousseauxii) es una de las diferentes especies que pueden capturarse en el Río Orinoco y que posee una considerable demanda por el público consumidor, debido al exquisito sabor de su carne y a lo peculiar de su textura. Su comercialización se hace en áreas alejadas de los centros de consumo y principalmente en fresco, eviscerado y sin cabeza y conservado en hielo, lo cual incide en los altos costos de venta del mismo. Actualmente se han venido estableciendo pequeñas empresas fileteadoras de pescado en algunos de los principales puertos de desembarco de esta especie, como una alternativa para minimizar los gastos de transporte y almacenamiento del pescado entero. Dichas empresas evisceran, eliminan cabeza y piel y obtienen pulpa de pescado entera y fileteada, siendo la misma empacada y almacenada bajo un sistema poco eficiente de refrigeración, lo cual conlleva a un rápido deterioro del alimento. El objetivo principal de este estudio fue investigar los efectos antimicrobianos y antioxidantes de soluciones al 2,5% de acetato de sodio (AcS), lactato de sodio (LaS), romero (Rom) y ajo (Ajo) sobre rebanadas frescas de bagre dorado empacadas en bandejas de poliestireno durante almacenamiento a 4 ºC.
Pacheco-Guerrero, José et al. MATERIALES Y MÉTODOS Preparación y tratamiento de las muestras de pescado El bagre dorado (Brachyplatystoma rousseauxii) fue obtenido directamente de las flotas pesqueras que desembarcan pescado en los muelles ubicados en la población de Ciudad Bolívar, Estado Bolívar, Venezuela. La temperatura media corporal de las muestras antes del desembarco fue de 5 ± 1 ºC. Las muestras de pescado fueron seleccionadas de acuerdo al tamaño, coloración superficial, características de frescura y peso corporal. Las muestras fueron evisceradas in situ en forma manual, lavadas con agua potable fría (5 ± 1 ºC) e inmediatamente cada ejemplar fue cubierto con hielo en su parte ventral y colocado dentro de una cava con hielo (se alternaron capas de hielo-pescado-hielo dentro de la cava) hasta llegar al sitio donde fueron procesados. La temperatura promedio del pescado durante su traslado de aproximadamente 6 horas fue de 4 ± 1 ºC. Las muestras de bagre fueron sometidas a cortes de cabeza y cola y a fileteado, obteniendo filetes sin piel con un espesor promedio de 18 mm y peso promedio de 237 ± 23 g. Posteriormente los filetes fueron rebanados (91 g de peso promedio/rebanada). Las rebanadas fueron divididas en 5 lotes (aproximadamente 30 porciones de rebanadas cada uno); cuatro (4) lotes fueron tratados por inmersión durante 10 minutos en diferentes soluciones acuosas (2,5 % p/v) pre-enfriadas (4 ºC) de AcS, LaS (C. I. Industrias Químicas Real, S. A., Cartagena, Colombia), Rom y Ajo (Herbalox® Seasoning Type W extracto de romero miscible en aceite y agua, y Aquaresin® extracto acuoso de ajo; Kalsec®, Inc., Mildenhall, UK), mientras que el quinto lote fue sumergido en agua destilada preenfriada como muestras control. La relación de rebanadas de pescado: solución fue de 1:2,5 (p/v). Después de la inmersión, cada lote fue
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escurrido durante 5 minutos sobre una superficie estéril a temperatura ambiental (25 ºC). Cinco rebanadas de cada tratamiento de inmersión fueron colocadas en una bandeja de poliestireno y empacadas con una película plástica. Este tipo de empaque permitió una condición aeróbica dentro del empacado durante el almacenamiento. Cada producto empacado fue codificado de acuerdo al lote respectivo a su preparación y almacenado a 4 ºC. Las rebanadas de pescado fueron muestreadas para análisis en los días de almacenamiento 0, 3, 6, 9, 12 y 15. En cada ocasión a muestrear se tomaron tres rebanadas de cada lote para la evaluación microbiológica y de oxidación lipídica. Composición proximal rebanadas de pescado
de
las
Antes de empacar y almacenar las rebanadas, se tomó una muestra de las mismas para determinar su composición mediante análisis de humedad, proteínas, grasas y cenizas de acuerdo con los métodos de la AOAC (1999). Los análisis fueron efectuados por triplicado y todos los reactivos fueron de grado analítico. Análisis microbiológicos Veinticinco gramos (25 g) de muestra de rebanadas de pescado fueron removidos asépticamente de las bandejas, colocados en una bolsa estéril y homogeneizados por 1 minuto en un Stomacher 400 Lab Blender (Seward Medical, London, UK) conteniendo 225 mL de solución salina peptonada estéril (0,1 % peptona + 0,85 % NaCl) (Becton, Dickinson and Company, New Jersey, USA DifcoTM Laboratories, Inc., Michigan, USA). Después de 30 minutos de pre-enriquecimiento inicial a temperatura ambiente, se prepararon diluciones seriadas apropiadas a partir de este homogeneizado en la misma solución estéril. Las diluciones fueron empleadas para la
020 enumeración y diferenciación de los microorganismos y géneros particulares en las muestras, en los distintos intervalos de tiempo pre-establecidos, durante el almacenamiento refrigerado. Aerobios mesófilos El recuento para microorganismos aerobios mesófilos fue determinado inoculando 0,1 mL del homogeneizado de cada muestra, de las diluciones seleccionadas, sobre placas estériles contenidas de medio de cultivo PCA (Plate Count Agar) solidificado (Merck KGaA, Darmstadt, Germany) e incubadas por 48 horas a 35 ºC (APHA, 1992). Recuento para psicrótrofos El recuento para psicrótrofos fue determinado utilizando el mismo método antes descrito exceptuando que las placas fueron incubadas a 7 ºC por 10 días (Cousin et al., 1992). Recuento de pseudomonas El recuento para la determinación de pseudomonas se efectuó en agar selectivo para pseudomonas (base) (Merck KGaA, Darmstadt, Germany) suplementado con cetrimida, fucidina y cefaloridina (CFC) (Oxoid Limited, Basingstoke, Hampshire, UK). Se incubaron por 48 horas a temperatura de 25 ºC. Recuento de bacterias productoras de sulfuro de hidrógeno (H2S) Los microorganismos productores de H2S fueron enumerados sobre agar hierro de Lyngby (Oxoid Limited, Basingstoke, Hampshire, UK). Después de la solidificación, las placas fueron cubiertas con una delgada capa del mismo medio de crecimiento e incubadas por 72 horas a 25 ºC (Gram et al., 1987). Colonias negras, color generado por la
precipitación de sulfuro ferroso, fueron caracterizadas por su morfología, reacción de Gram, producción de catalasa y oxidasa, prueba de DNasa, reducción del N-óxido de trimetilamina (TMAO, ‘trimethylamine Noxide’), fermentación de glucosa, lisina, ornitina y arginina, crecimiento en presencia de 6,5 % de NaCl, crecimiento a 4 ºC y 37 ºC y utilización del citrato, de acuerdo a Sallam (2007). Recuento de bacterias ácido lácticas Para la determinación de las bacterias ácido lácticas se empleó el agar de Man, Rogosa y Sharpe (MRS) (Merck, Darmstadt, Germany) y se realizó incubación por 48 horas a 30 ºC en jarras para anaerobiosis (adaptado de Joffraud et al., 2006). Recuento de enterobacterias El recuento para la determinación de enterobacterias se llevó a cabo utilizando Agar Glucosa Bilis Rojo Violeta (VRBGA, ‘Violet Red Bile Glucose Agar’) (Becton, Dickinson and Company, New Jersey, USA - DifcoTM Laboratories, Inc., Michigan, USA). Las placas fueron cubiertas con el mismo medio, una vez sembrado el inóculo, e incubaron por 24 horas a 37 ºC. Evaluación de la oxidación lipídica La evaluación lipídica fue llevada a cabo a través de dos índices diferentes, la medición del valor de peróxido (VP) y el ensayo del ácido 2-tiobarbitúrico (TBA, ‘2thiobarbituric acid’) de acuerdo a Zhuang et al. (1996). Medición del valor de peróxido (VP) El valor de peróxido fue determinado de acuerdo con la AOAC Internacional (1999). Cinco gramos de muestra fueron pesados en un
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matraz Erlenmeyer de 250 mL y luego calentados en un baño de maría a 60 ºC por 3 minutos para fundir la grasa; posteriormente se añadieron 30 mL de una solución cloroformoácido acético (2:3) y se agitó fuertemente por 3 minutos hasta disolver la grasa. Luego se filtró en papel WhatmanTM (Whatman International
Limited, UK) para remover las partículas de carne. Se añadieron 0,5 mL de una solución saturada de ioduro de potasio al filtrado. Finalmente se tituló con tiosulfato de sodio (25 g/L) y el VP fue calculado y expresado en miliequivalentes de peróxido/kg de muestra de acuerdo a la siguiente fórmula:
Determinación del valor de ácido 2tiobarbitúrico (TBA)
Lineal General empleando el paquete estadístico SPSS (Statistical Package for the Social Sciences), versión 10.0 para Windows (SPSS Inc. Chicago IL, USA). Las diferencias entre los valores medios de los distintos tratamientos y periodos de almacenamiento fueron determinadas por la prueba de Mínima Diferencia Significativa (LSD, ‘Least Significant Difference’ por sus siglas en inglés) y la significancia fue establecida como p < 0,05.
El ensayo del ácido 2-tiobarbitúrico fue llevado a cabo de acuerdo al procedimiento de Schmedes y Hølmer (1989). Diez gramos de muestra fueron mezclados con 25 mL de ácido tricloroacético al 20 % (p/v) y homogeneizados bajo agitación por 30 s. Luego se procedió a filtrar y después de la filtración, 2 mL del filtrado fueron añadidos a 2 mL de una solución de TBA al 0,02 M, la cual estaba en un tubo de vidrio ámbar. Los tubos fueron incubados a temperatura ambiental en oscuridad por 20 horas, luego se midió la absorbancia a 532 nm usando un espectrofotómetro UV-Vis SHIMADZU, modelo UVmini-1240 (SHIMADZU Corporation, Kyoto, Japón). El valor de TBA fue expresado como mg de malonaldehído/kg de muestra de pescado. Análisis estadísticos Durante cada ocasión de muestreo, cuatro muestras independientes a partir de cada condición de procesamiento, fueron objeto de pruebas microbiológicas y de oxidación lipídica. Todas las mediciones fueron llevadas a cabo por triplicado y todos los conteos microbianos fueron convertidos a logaritmos base 10 de UFC/g muestra (log10 UFC/g). Los datos fueron sujetos a análisis de varianza (ANOVA) usando el procedimiento del Modelo
RESULTADOS Y DISCUSIÓN Composición proximal El contenido promedio (± D. S.) de humedad, proteína, lípidos y cenizas (g/100 g de músculo de pescado) en el bagre crudo analizado fue de 67,86 ± 1,43; 20,93 ± 0,56; 6,32 ± 0,72 y 1,71 ± 0,11, respectivamente. La composición proximal del bagre crudo publicada en diferentes estudios (IzquierdoCórser et al., 2000; Perea et al., 2008) mostró algún grado de diferencias, especialmente para el contenido de lípidos. Valores de grasa de 0,9 a 2,4 % fueron determinados por Gónzalez et al. (2007) para la misma especie, objeto de esta investigación, en el delta del Orinoco. Tales variaciones en la composición química de los peces están muy relacionadas con la nutrición, variación sexual, talla, área donde habita, época de captura, así como a condiciones del medio
022 ambiente (Pacheco-Aguilar et al., 2000). La variación de composición, debido a las razones mencionadas anteriormente, es posible que de lugar a cambios en los atributos sensoriales, incluyendo el sabor, olor, textura, color y apariencia superficial, que controlan la aceptabilidad del pescado como alimento (González-Fandos et al., 2005). Evaluación microbiológica El deterioro del pescado ocurre principalmente como resultado de la actividad bacteriológica, la cual conduce a pérdidas de calidad y un subsecuente deterioro (Liston, 1980). El daño bacteriano en los pescados y productos pesqueros refrigerados bajo condiciones de almacenamiento aeróbico es causado por organismos psicrotróficos Gram negativos, tales como, Pseudomonas, Alteromonas, Shewanella y Flavobacterium spp. (FAO, 1995). Sin embargo, tales microorganismos no son los mismos en todos los casos y la microflora aislada entre los productos pesqueros difiere considerablemente de un estudio a otro, dependiendo de múltiples factores incluyendo las especies de pescados, su medio ambiente, el modo de captura, el tipo de producto a base de pescado (entero, entero eviscerado, filetes, rodajas), así como las condiciones climáticas y de almacenamiento (Gram y Dalgaard, 2002). Contaje de aerobios en placas (CAP) La calidad inicial del pescado utilizado en este estudio fue buena, como lo indica un bajo contenido inicial de bacterias (< 4 log10 UFC/g) antes de que las rebanadas de bagre fueran sometidas a los distintos tratamientos. El CAP inicial (log10 UFC/g) en rebanadas de bagre promedió desde 3,21 en las muestras tratadas con Ajo hasta 3,72 en el control (Fig. 1). Esto indicó que la inmersión de las rebanadas de bagre en las diferentes soluciones de tratamiento no resultó en una reducción mar-
cada (solo 0,36-0,51 log10 UFC/g) del CAP inicial. Para el día 6 de almacenamiento, sin embargo, los CAPs en las rebanadas de bagre para todos los distintos tratamientos aún estaban por debajo de 6 log10 UFC/g, mientras que el del control alcanzó una cifra de 6,20 la cual está cerca del límite máximo recomendado de 7 log10 UFC/g de CAP en el pescado crudo (ICMSF, 2002), lo que indica una vida útil microbiológica de alrededor de 7-8 días para las muestras control no tratadas. En estudios similares utilizando otras variedades de pescado, Pantazi et al., (2008) evaluaron la vida útil de rodajas de pez espada del Mediterráneo (Xiphias gladius) empacadas con aire, al vacío y en atmósferas modificadas almacenadas bajo refrigeración a 4 ºC y estimaron una vida útil de 7 días para las muestras de pez espada empacadas con aire, 9 días al vacío y de 11 a 12 días en atmósferas modificadas. Del mismo modo, una vida útil de 15, 12 y 12 días ha sido estimada para rodajas de salmón del Pacífico (Onchorhynchus nerka) tratadas por inmersión en soluciones acuosas al 2,5 % de acetato de sodio, lactato de sodio y citrato de sodio, respectivamente, almacenadas bajo refrigeración a 1 ºC (Sallam, 2007). Hozbor et al. (2006) estimaron una vida útil menor a 10 días para el salmón de mar (Pseudopercis semifasciata) almacenado en hielo a 0 ºC. Una vida útil de 15-16 y 10-12 días ha sido estimada en trucha arco iris (Onchorynchus mykiss) entera sin eviscerar y fileteada almacenadas en hielo (Chytiri et al., 2004). No existe información en la literatura que presente un estudio sobre la vida útil del bagre dorado almacenado en ambiente refrigerado. Sin embargo, es una especie que posee alta resistencia al deterioro una vez fuera del agua y sus características fisicoquímicas, microbiológicas y morfológicas varían de acuerdo al ciclo hidrológico del Río Orinoco. Dicho ciclo comprende dos estaciones: inundación, durante la época lluviosa (Mayo a Noviembre) y temporada seca (Noviembre a Mayo) (Lewis et al., 2000).
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023
Logaritmo del recuento promedio de aeróbios mesófilos (log10 UFC/g)
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Tiempo de almacenamiento (días) LaS
AcS
Rom
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Control
Figura 1.- Efectos de los tratamientos con lactato de sodio (LaS), acetato de sodio (AcS), romero (Rom) y ajo (Ajo) sobre el conteo de aerobios en placas en rebanadas de bagre durante el almacenamiento a 4 ºC. Valores representan el promedio de aerobios ± D. S. de tres réplicas. LSD definido a p < 0,05. Este estudio se llevó a cabo durante la época lluviosa, en la cual las condiciones fitosanitarias disminuyen considerablemente en los principales puertos de desembarque a lo largo del Río Orinoco; de aquí que el suministro de hielo, agua potable, manipuladores y lugares para el almacenamiento del pescado escaseen. Obviamente, ello conduce a una reducción drástica de la calidad del pescado y a una menor vida útil del mismo. En el punto de rechazo sensorial, el número común de las bacterias aerobias deteriorativas en los productos pesqueros aeróbicamente almacenados es típicamente 7-9 log10 UFC/g (Gram y Huss, 1996; Olafsdóttir et al., 1997). No obstante, las
normas, directrices y especificaciones suelen utilizar contajes totales mucho más bajos como índices de aceptabilidad (Olafsdóttir et al., 1997). Los distintos tratamientos aplicados a las rebanadas de bagre dorado retrasaron significativamente el crecimiento microbiano y extendieron la vida útil del producto hasta 15 días para todos los tratamientos. Al final del periodo de almacenamiento (día 15), las rebanadas de bagre tratadas con LaS, AcS, Rom y Ajo revelaron CAPs significativamente bajos (p < 0,05) (7,13; 7,37; 7,53 y 7,18 log10 UFC/g, respectivamente) en comparación con el control (9,66 log10 UFC/g). No obstante, no se observaron diferencias significativas entre los
024 CAPs de los distintos tratamientos (p > 0,05). Estudios in vitro han demostrado la actividad antibacterial de los extractos y aceites esenciales contra Listeria monocytogenes, Salmonella typhimurium, Escherichia coli O157:H7, Shigella dysenteriae, Bacillus cereus y Staphylococcus aureus a niveles entre 0,2 y 10 µL/mL (Burt, 2004). Los organismos Gram negativos son ligeramente menos susceptibles que las bacterias Gram positivas. Se ha indicado que el tratamiento con extracto de romero produce una reducción significativa de la población microbiana, además de suprimir el crecimiento de Streptococcus iniae en tilapia (Oreochromis sp.) (Abutbul et al., 2004). Mahmoud et al. (2004) utilizaron extracto de ajo y otros 9 aceites esenciales, por separado, logrando extender la vida útil en filetes de carpa (Cyprinus carpio) desde 4 a 12 días en almacenamiento refrigerado a 5 ºC. En el pescado, al igual que en otros productos cárnicos, un alto contenido en grasas parece reducir la efectividad antibacterial de los aceites esenciales. Por ejemplo, el aceite de orégano a 0,5 µL/g es más efectivo contra Photobacterium phosphoreum en filetes de bacalao que sobre salmón, el cual es un pescado graso (Mejlholm y Dalgaard, 2002). El aceite de orégano es más efectivo en o sobre el pescado que el aceite de menta, aún en rebanadas de pescados grasos; esto fue confirmado en dos experimentos con pescados usando los dos aceites esenciales a la misma concentración (5-20 µL/g) (Tassou et al., 1996; Koutsoumanis et al., 1999). La extensión del aceite esencial sobre la superficie de pescado entero o la utilización del mismo en una capa para camarones parece eficaz en la inhibición de la flora natural de deterioro del camarón (Ouattara et al., 2001; Harpaz et al., 2003). La discrepancia de los efectos de los extractos naturales sobre el crecimiento microbiano en los productos pesqueros puede depender de una variedad de factores, incluyendo la concentración utilizada de dichos extractos naturales, el tiempo de inmersión, las especies
de pescados, el tipo de producto pesquero, el grado de contaminación microbiana, así como las condiciones de almacenamiento. Contaje de bacterias psicrotróficas (CBP) Las bacterias psicrotróficas son las principales contribuyentes del deterioro de los alimentos marinos a temperaturas de refrigeración (Kraft, 1992; Jay, 1996). En este trabajo, el CBP inicial (día 0) en las rebanadas de bagre promediaron desde 3,44 en las muestras sumergidas en Ajo hasta 4,47 log10 UFC/g en el control (Fig. 2). Adicionalmente, el patrón de crecimiento de CBP mostró el mismo comportamiento como el de la CAP, con el control también siendo el más alto al día 15 (10,82 log10 UFC/g), seguido por las muestras tratadas con AcS (8,29 log10 UFC/g), Rom (7,79 log10 UFC/g) y LaS (7,39 log10 UFC/g), mientras que el menor conteo (7,17 log10 UFC/g) fue detectado en las muestras tratadas con Ajo. La población psicrotrófica, sin embargo, fue relativamente más alta que la CAPs, y para el día 15 de almacenamiento, la diferencia en el recuento osciló entre 0,48-log en las rebanadas sumergidas en Ajo a 1,12-log en la muestra control, lo cual se atribuyó a la condición de almacenamiento refrigerado (4 ºC) del bagre en rebanadas. Estos resultados son similares a los encontrados por Sallam (2007) pero en salmón del Pacífico (Onchorhynchus nerka), quien reveló patrones similares de crecimiento para la población psicrotrófica en el salmón durante el almacenamiento refrigerado (1 ºC). El período de almacenamiento refrigerado (4 ºC) tuvo un efecto significativo (p < 0,05) sobre el CBP, el cual aumentó en la medida que transcurría el tiempo de almacenamiento, independientemente del tratamiento. Se encontraron diferencias significativas (p < 0,05) entre el CBP inicial de las muestras tratadas con Ajo y el de los demás tratamientos, así como también entre las mues-
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025
Logaritmo del recuento promedio de psicrótrofos (log10 UFC/g)
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Tiempo de almacenamiento (días) LaS
AcS
Rom
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Control
Figura 2.- Efectos de los tratamientos con lactato de sodio (LaS), acetato de Sodio (AcS), romero (Rom) y ajo (Ajo) sobre el conteo de bacterias psicrotróficas en rebanadas de bagre durante el almacenamiento a 4 ºC. Valores representan el promedio ± D. S. de tres réplicas. LSD definido a p < 0,05. tras tratadas con el control, siendo estas diferencias significativas (p < 0,05) más marcadas para el final del período de almacenamiento (día 15) (1,72-3,65 unidades logarítmicas) entre todas las muestras y el control. Estos resultados concuerdan con los publicados por Williams et al. (1995), quienes indicaron que el tratamiento de filetes de bagre fresco con lactato de sodio (1 % ó 2 % de reducción), dio lugar a una reducción inicial significativa en el CBP comparado con el control y en el CBP al final del periodo de almacenamiento. Por el contrario, Sallam (2007), en la evaluación de la calidad microbiológica de rebanadas de salmón fresco utilizando soluciones acuosas de acetato, lactato
y citrato de sodio, señaló que los resultados no revelaron diferencia significativa (p > 0,05) entre el CBP inicial de los diferentes tratamientos o entre las muestras tratadas con el control; aunque, para el final del almacenamiento (día 15), fueron detectadas diferencias significativas (p < 0,05) (1,92-3,26 unidades logarítmicas) entre todas las muestras tratadas y el control, destacando que el CBP en las muestras tratadas con acetato de sodio fue de 1,05 y 1,34 unidades logarítmicas más bajas que las de las muestras tratadas con lactato y citrato de sodio, no detectando ninguna diferencia significativa entre esos tratamientos. Todos los distintos tratamientos (soluciones acuosas 2,5 % de LaS, AcS, Rom o
026 Ajo) utilizados en este estudio controlaron significativamente (p < 0,05) el crecimiento de bacterias psicrotróficas en las rebanadas de bagre. Por el contrario, se ha señalado que el tratamiento con LaS (2 %) tiene poco o ningún efecto sobre las poblaciones psicrotróficas en el camarón (Zhuang et al. 1996) y la trucha arco iris (Oncorhynchus mykiss) (Nykänen et al., 1998) durante el almacenamiento refrigerado. Por otra parte, Zhuang et al. (1996) indicaron que el tratamiento con acetato de sodio (2 %) resultó en una reducción significativa en el crecimiento de bacterias psicrótrofas en filetes de bagre de canal, pero no en el camarón, en comparación con los controles por más de 12 días de almacenamiento a 4 ºC. Einarsson y Lauzon (1995) encontraron en camarón (Pandalus borealis), en una muestra control sin preservativos, sometido a marinación con NaCl, ácido cítrico y glucosa, un conteo de psicrótrofos (log10 número de bacterias/g) > 6 a los 10 días a 4,5 ºC. Recuentos de pseudomonas El desarrollo de una asociación deteriorativa en el pescado almacenado aeróbicamente consiste típicamente de bastones Gram negativos, psicrotróficos no fermentativos (Zambuchini et al., 2008). Por lo tanto, en el almacenamiento bajo condiciones refrigeradas, la flora está compuesta casi exclusivamente por Pseudomonas spp. y Shewanella putrefaciens (Gram y Melchiorsen, 1996; Chytiri et al., 2004; Hozbor et al., 2006). El conteo inicial de Pseudomonas spp. (log10 UFC/g) promedió desde 1,71 en las rebanadas de bagre tratadas con LaS hasta 2,19 en el control, mientras que para el final del almacenamiento, el contaje de Pseudomonas en las diferentes muestras fue de 5,47; 5,86; 6,12 y 6,39 en las muestras tratadas con LaS, Ajo, AcS y Rom, respectivamente (Fig. 3). El recuento de Pseudomonas spp. tuvo tendencia a incrementar en la medida que aumentó el tiempo de almacenamiento. Estos resultados concuerdan
con los publicados por Gram y Melchiorsen (1996). Recuentos más elevados (6,08; 6,36; 6,68 tratados con acetato, lactato y citrato de sodio, respectivamente) siendo 2 unidades logarítmicas más bajos que un control (8,73) fueron determinados por Sallam (2007) para rebanadas de salmón almacenadas a 1 ºC. Asimismo, recuentos totales de Pseudomonas (log10 UFC/g) de 5,04 y 6,00; sobre la superficie y en el tejido, respectivamente, en filetes de lenguado (Solea solea L.) almacenados después de 10 días a 0 ºC, fueron indicados por Zambuchini et al. (2008). Las especies de Pseudomonas están implicadas en los procesos de decadencia dado que estos microorganismos son capaces de provocar la deterioración del producto desarrollando gustos y olores desagradables, causados por su intensa actividad bioquímica (Zambuchini et al., 2008). Los resultados obtenidos en los distintos tratamientos aplicados a rebanadas de bagre mostraron una reducción significativa (p < 0,05) en las poblaciones de Pseudomonas, por lo que todas las diferentes muestras tratadas nunca alcanzaron una población igual o superior a 7 log10 UFC/g, de aquí que, el tiempo de vida útil mínimo para éstas fue de 15 días en almacenamiento a 4 ºC. Bacterias productoras de sulfuro de hidrógeno (H2S) Las bacterias productoras de H2S constituyeron una mediana proporción de la microflora de las rebanadas de bagre (Fig. 4). Los conteos iniciales de estas bacterias permanecieron en bajos niveles (1,20; 1,26; 1,32 y 1,39 log10 UFC/g, en las muestras tratadas con LaS, AcS, Ajo y Rom, respectivamente), así como también en las muestras control, en comparación con el recuento de Pseudomonas spp. durante todo el período de almacenamiento y al final del estudio (día 15). El contaje (log10 UFC/g) de bacterias productoras de H2S detectado para el
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027
9
Logaritmo del recuento promedio de Pseudomonas (log10 UFC/g)
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Tiempo de almacenamiento (días) LaS
Acs
Rom
Ajo
Control
Figura 3.- Efectos de los tratamientos con lactato de sodio (LaS), acetato de sodio (AcS), romero (Rom) y ajo (Ajo) sobre el conteo de Pseudomonas en rebanadas de bagre durante el almacenamiento a 4 ºC. Valores representan el promedio ± D. S. de tres réplicas. LSD definido a p < 0,05. control fue 1,86 unidades logarítmicas más bajo que el de las Pseudomonas spp. (5,93 versus 7,79) en las muestras correspondientes al día 15. Este resultado es consistente con los establecidos para otras especies de productos pesqueros almacenados en frío, como trucha arco iris (Chytiri et al., 2004), pulpo entero (Octopus vulgaris) (Vaz-Pires y Barbosa, 2004), rebanadas de salmón (Sallam, 2007), sepia (Sepia officinalis) y calamar (Illex coindetii) (Vaz-Pires et al., 2008), filetes de pez espada (Xiphias gladius) empacados a vacío y en atmósferas modificadas (Pantazi et al., 2008). El deterioro bacteriano en pescados y productos pesqueros refrigerados bajo
condiciones de almacenamiento aeróbico es causado por organismos psicrotróficos Gram negativos, tales como, Pseudomonas, Alteromonas, Shewanella y Flavobacterium spp. (Hobbs, 1991). Debido a que las bacterias productoras de H2S, principalmente S. putrefaciens y Pseudomonas spp., son dos microorganismos psicrotróficos fuertemente competitivos (Koutsoumanis et al., 1999), la fase lag inicial de las bacterias productoras de H2S podría ser el resultado de la inhibición por parte de Pseudomonas spp. (Pantazi et al., 2008). Se ha mencionado que Pseudomonas spp. puede inhibir el crecimiento de las bacterias productoras de H2S (incluyendo S. putrefaciens) debido a la capacidad del ésta
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Logaritmo del recuento promedio de bacterias productoras de H2S (log10 UFC/g)
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Tiempo de almacenamiento (días) LaS
AcS
Rom
Ajo
Control
Figura 4.- Efectos de los tratamientos con lactato de sodio (LaS), acetato de sodio (AcS), romero (Rom) y ajo (Ajo) sobre el conteo de bacterias productoras de H2S en rebanadas de bagre durante el almacenamiento a 4 ºC. Valores representan el promedio ± D. S. de tres réplicas. LSD definido a p < 0,05. para producir sideróforos, y esta interacción puede ser el principal factor que rige el desarrollo de la flora deteriorativa (Gram y Melchiorsen, 1996). Las rebanadas de bagre tratadas con las diferentes soluciones contuvieron contajes más bajos de bacterias productoras de H2S durante todo el período de almacenamiento cuando se comparó con el control, y al final del almacenamiento, una reducción significativa (p < 0,05) se detectó en el contaje de bacterias productoras de H2S en todas las diferentes muestras tratadas (4,11-4,97) en comparación con el control (5,93). La inhibición completa de las bacterias productoras de H2S ha sido reportada en filetes de bacalao (Gadus morhua)
fresco rociados con buffer acetato 10 % y almacenado bajo atmósfera modificada durante 12 días a 7 ºC (Boskou y Debevere, 2000). Un total de 27 géneros fueron aislados a partir de los recuentos de bacterias productoras de H2S en este estudio. La mayoría de los aislados (81 %) fueron bacilos Gram negativos, móviles, catalasa y oxidasa positivos, no fermentativos, capaces de crecer a 4 ºC, ornitina descarboxilasa positiva y, 59 % del 81 % de los aislados, no crecieron en presencia de NaCl 6,5 %. Las bacterias productoras de H2S contribuyeron con un 9 % del total de la flora en las rebanadas de bagre, siendo Shewanella putrefaciens el principal organismo aislado. Enterobacteriaceae, Aeromonaceae y Vibriona-
Pacheco-Guerrero, José et al. ceae fueron las familias microbianas con mayor presencia en las rebanadas de bagre. Resultados similares han sido documentados para especies de tilapias frescas Oreochromis mossambicus, (Álvarez-R y Agurto-O, 2000), Oreochromis niloticus (Morales et al., 2004) y carpa (Cyprinus carpio) (Mahmoud et al., 2004). Bacterias ácido lácticas (BAL) El contaje inicial de BAL (log10 UFC/g) varió desde 1,19 en las muestras tratadas con Rom a 1,78 en el control (Fig. 5). Un contaje final de 4,43 fue alcanzado en las muestras control al final del periodo de almacenamiento (día 15), mientras que las muestras tratadas con Rom y AcS alcanzaron una reducción significativa (p < 0,05) en comparación con el control. Por el contrario, no se alcanzó una reducción significativa (p > 0,05) en las muestras tratadas con Ajo y LaS a pesar de que contenían 0,47 y 0,57 unidades logarítmicas, respectivamente, más bajas que la del control. Las muestras tratadas con Rom mostraron un valor final de 2,97 unidades logarítmicas. Resultados similares fueron observados en albóndigas de carne almacenadas a 8 ± 1 ºC por 12 días (Fernández-López et al., 2005). Algunos estudios señalan que la mayoría de los compuestos fenólicos apolares del extracto de romero, presumiblemente, son los responsables de su actividad antibacterial (Del Campo et al., 2000; Karamanoli et al., 2000). Davidson (1993) ha señalado que las bacterias Gram positivas son generalmente más susceptibles a los compuestos fenólicos apolares que las bacterias Gram negativas. De hecho, 292 géneros Gram positivos de BAL fueron aislados a partir de trucha empacada a vacío y los mismos estuvieron dentro de los intervalos de 4 – 6 log10 UFC/g y 5 - 7 log10 UFC/g cuando se almacenaron a 3 y 8 ºC, respectivamente, durante 12 días (Lyhs et al., 2002). Aunque los productos pesqueros no son el hábitat ideal para BAL debido a su bajo
029
contenido de carbohidratos, estos microorganismos son encontrados en distintas especies de pescados frescos, productos pesqueros o en los contenidos intestinales de los pescados (Lyhs et al., 1999). Además de ello, las BAL pueden competir por nutrientes o espacio con los microorganismos deteriorativos, tales como ciertas bacterias Gram negativas. Más aún, la producción de ácidos orgánicos, peróxido de hidrógeno y metabolitos de bajo peso molecular, pueden extender la vida útil de los productos alimenticios debido a su efecto inhibidor sobre el crecimiento de bacterias deteriorantes y patogénicas (Huss et al., 1995). Enterobacteriaceae (EBC) La población de Enterobacteriaceae fue ligeramente más baja que aquella obtenida para otras bacterias en este estudio. El contaje inicial de EBC (log10 UFC/g) varió desde 1,17 en las muestras tratadas con LaS a 1,44 en el control (Fig. 6). Se alcanzó un contaje final de 4,34 en las muestras control al final del periodo de almacenamiento (día 15), mientras que las muestras tratadas con LaS y Ajo alcanzaron una reducción significativa (p < 0,05) en comparación con el control. No se observaron diferencias significativas (p > 0,05) entre las muestras tratadas con Rom y AcS, pero si entre éstas y el control. Sallam (2007) indicó una reducción significativa (p < 0,05) en el contenido de EBC en rebanadas de salmón tratadas con LaS, similar a las encontradas en este estudio. De aquí que, el lactato de sodio se presenta como un potencial inhibidor de Enterobacteriaceae en el pescado. Aunque las EBC pueden crecer a bajas temperaturas, su abundancia disminuye durante el almacenamiento refrigerado, posiblemente debido a que su relación de crecimiento es más baja que la del otro grupo de deterioradores psicrotróficos Gram negativos. La contribución de Enterobacteriaceae en la microflora del
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Logaritmo del recuento promedio de bacterias ácido lácticas (log10 UFC/g)
5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0
3
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Tiempo de almacenamiento (días) LaS
AcS
Rom
Ajo
Control
Figura 5.- Efectos de los tratamientos con lactato de sodio (LaS), acetato de sodio (AcS), romero (Rom) y ajo (Ajo) sobre el conteo de bacterias ácido lácticas en rebanadas de bagre durante el almacenamiento a 4 ºC. Valores representan el promedio ± D. S. de tres réplicas. LSD definido a p < 0,05. pescado y su potencial deteriorativo debe ser tomado como una consideración especial en el caso de aguas contaminadas o retardo del enfriamiento después de las capturas (Papadopoulos et al., 2003). Oxidación lipídica La oxidación lipídica está asociada con el desarrollo de la rancidez y deterioro oxidativo. En el pescado, una cantidad de su alto contenido de PUFAs es altamente susceptible a la oxidación lipídica durante la manipulación, procesamiento y almacenamiento (Mendes et al., 2009). Como consecuencia del deterioro oxidativo, se forman
hidroperóxidos, los cuales, a su vez, son inestables y se descomponen a aldehídos, cetonas, entre otros (St. Angelo, 1996). Estos productos de la oxidación secundaria pueden cambiar la calidad del alimento, bien sea el color, textura, flavor y olor (Fernández et al., 1997). Valor de peróxido (VP) El índice de peróxidos se basa en la medida de la concentración de hidroperóxidos (productos primarios de la oxidación) (Guillén y Ruiz, 2004). El VP inicial (meq peróxido/kg de pescado) en las rebanadas de bagre analizadas varió entre 0,81 y 1,07. No se
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Logaritmo del recuento promedio de enterobacterias (log10 UFC/g)
4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0
3
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Tiempo de almacenamiento (días) LaS
AcS
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Ajo
Control
Figura 6.- Efectos de los tratamientos con lactato de sodio (LaS), acetato de sodio (AcS), romero (Rom) y ajo (Ajo) sobre el conteo de Enterobateriaceae en rebanadas de bagre durante el almacenamiento a 4 ºC. Valores representan el promedio ± D. S. de tres réplicas. LSD definido a p < 0,05. observaron diferencias significativas (p > 0,05) durante los primeros 6 días de almacenamiento entre todas las muestras. Sin embargo, al final del período de almacenamiento, se observaron diferencias significativas (p < 0,05) en los VP entre las muestras control (5,79) y cada una de las muestras tratadas con Rom, AcS, LaS y Ajo, las cuales mostraron valores más bajos de 3,62, 4,06, 4,32 y 4,81, respectivamente (Fig. 7). Por el contrario, VP mucho más altos fueron registrados en anguilas (Anguilla anguilla) europeas evisceradas almacenadas a 3 ± 1 ºC con hielo (19,7 meq peróxido/kg anguila) y sin hielo (21,6 meq peróxido/kg anguila) después de 19 días de almacenamiento (Özogul et al., 2005).
La principal actividad antioxidante del romero (Rosmarinus officinalis) descansa básicamente en el carnosol y en los diterpenos epirosmanol e isorosmanol. Este último es comparable con la actividad antioxidante del butilhidroxianisol (BHA) y butilhidroxitolueno (BHT) (Pokorný, 1991). Otros compuestos que también actúan en el romero son el ácido rosmarínico y ácido carnósico (Tieko-Nassau et al., 2003). Diversos autores han estudiado el uso de extractos de romero como antioxidantes en productos cárnicos, por ejemplo, en embutidos de pavo (Barbut et al., 1985); salchichas de pollo y puerco (Resurreccion y Reynolds, 1990); carne de res (St. Angelo et al., 1990); productos reestructurados (Stoick et al.,
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6 5,5 5
VP (meq peróxido/kg pescado)
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Tiempo de almacenamiento (días) LaS
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Control
Figura 7.- Efectos de los tratamientos con lactato de sodio (LaS), acetato de sodio (AcS), romero (Rom) y ajo (Ajo) sobre la oxidación lipídica (valor de peróxido; VP) en rebanadas de bagre durante el almacenamiento a 4 ºC. Valores representan el promedio ± D. S. de tres réplicas. LSD definido a p < 0,05. 1991; Liu et al., 1992; Pizzocaro et al., 1994); productos pesqueros (Wada y Fang, 1992) y embutidos (Ho et al., 1995). Las muestras tratadas con Rom exhibieron el menor VP (3,62) al día 15 de almacenamiento entre todos los tratamientos ensayados, por lo que dicho resultado sugiere que el Rom tiene un potente efecto antioxidante sobre los lípidos presentes en el bagre dorado. El tiempo tuvo un efecto significativo sobre el VP de cada tratamiento y el control, sin embargo, los VP en todas las muestras estuvieron muy por debajo del nivel aceptable
propuesto de 10-20 meq peróxido/kg de grasa de pescado (FAO, 1995). Valor de ácido 2-tiobarbitúrico (TBA) El TBA es ampliamente usado como indicador para la evaluación del grado de oxidación lipídica secundaria (Nishimoto et al., 1985). Los valores de TBA (mg malonaldehído/kg de pescado) promediaron desde 0,48 en las muestras tratadas con Ajo a 0,57 en las muestras tratadas con AcS (Fig. 8). Los valores de TBA del control y de los tratamientos aumentaron significativamente
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2,5
TBA (meq malonaldehído/kg pescado)
2
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Ajo
Control
Figura 8.- Efectos de los tratamientos con lactato de sodio (LaS), acetato de sodio (AcS), romero (Rom) y ajo (Ajo) sobre la oxidación lipídica (valor de ácido 2-tiobarbitúrico; TBA) en rebanadas de bagre durante el almacenamiento a 4 ºC. Valores representan el promedio ± D. S. de tres réplicas. LSD definido a p < 0,05. (p < 0,05) durante el tiempo de almacenamiento; y para el final del período del mismo (día 15) las muestras tratadas con Rom alcanzaron un valor significativo (p < 0,05) de TBA más bajo (1,57) en comparación con el control o con las muestras tratadas con Ajo, LaS y AcS, las cuales alcanzaron mayores niveles (1,88, 1,79 y 1,68, respectivamente). El efecto significativo del tiempo de almacenamiento sobre los valores de TBA ha sido verificado en filetes de bagre (Ictalurus nebulosus marmoratus) tratados con lactato de sodio (2 %) y filetes control después de 8 días de almacenamiento a 1 ºC (Williams et al., 1995). Por otra parte, estos resultados concuerdan con los de Rajesh et al. (2002),
quienes observaron una reducción en los valores de TBA en muestras de filetes de pez profeta (Scomberomorus guttatus) tratadas con acetato de sodio (2 %) comparadas con las muestras control durante almacenamiento refrigerado. Shalini et al. (2000) también observaron valores más reducidos de TBA en filetes de Lethrinus lentjan tratados con acetato de sodio y empacados al vacío durante el almacenamiento refrigerado. Las muestras tratadas con Ajo fueron las que arrojaron el valor promedio más alto (1,88 mg malonaldehído/kg de pescado) entre todas las soluciones ensayadas; en contraposición, las muestras tratadas con Rom (1,57 mg malonaldehído/kg de pescado) fueron las que
034 mostraron el valor más bajo. Estos resultados coinciden con los publicados por FernándezLópez et al. (2005) quienes señalaron que el único extracto que no mostró ninguna propiedad antioxidante fue el extracto de ajo, lo que sugiere una actividad pro-oxidante unida al producto de ajo. Los mayores efectos antioxidantes se encontraron en las muestras tratadas con los extractos de romero. Por el contrario, valores de TBA mayores fueron registrados en trucha (Onchorynchus mykiss) entera y fileteada (16,21 y 19,41 mg/g, respectivamente) después de 18 días de almacenamiento en hielo (2 ± 0,5 ºC) (Chytiri et al., 2004). Valores de TBA mucho más bajos fueron determinados en muestras de Etroplus suratensis (0,31, 0,34 y 0,39 mg malonaldehído/kg de pescado en muestras empacadas con aire, al vacío y con inmersión en acetato de sodio empacada al vacío, respectivamente) almacenadas a 0-2 ºC (Manju et al., 2007) y también en filetes de macarela (Scomberomorus commerson) y tiburón (Carcharhinus dussumieri) (< 0,40 mg malonaldehído/kg de muestra de pescado, para ambas especies de pescados) almacenadas a -18 ºC durante 6 meses (Sahari et al., 2009). Un valor de TBA dentro del intervalo de 1-2 mg malonaldehído/kg de muestra de pescado es tomado usualmente como valor de aceptabilidad (Lakshmanan, 2000). En todas las muestras, los valores de TBA estuvieron dentro del intervalo durante el período de almacenamiento, no siendo así para las muestras control las cuales superaron el límite superior el último día de almacenamiento. El escaso incremento en los valores de VP y TBA tanto del control como de las muestras tratadas en este estudio, indicó que los lípidos del bagre son estables durante el almacenamiento refrigerado si se compara con otros peces no grasos como el salmón (Sallam, 2007).
CONCLUSIONES La inmersión de las rebanadas frescas de bagre en soluciones acuosas (2,5 %) de acetato de sodio y lactato de sodio, así como de romero y ajo, fue eficaz contra la proliferación de distintas categorías de microorganismos deteriorativos, así como también en el retraso de la oxidación lipídica y extensión de la vida útil del producto durante almacenamiento refrigerado; por lo que el acetato de sodio, lactato de sodio, romero y ajo, pueden ser utilizados como preservativos para el pescado en almacenamiento refrigerado. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Abutbul, S.; Golan-Goldhirsh, A.; Barazani, O. and Zilberg, D. 2004. Use of Rosmarinus officinalis as a treatment against Streptococcus iniae in tilapia (Oreochromis sp.). Aquaculture. 238(14):97-105. Ackman, Robert G. 1999. Fatty acids. In Marine biogenic lipids, fats and oils. (pp. 103-137). Boca Raton, FL, USA: CRC Press. Álvarez-R., Julia D. y Agurto-O, Claudia P. 2000. Bacterioflora Gram negativa aerobia de tilapias silvestres y cultivadas en la región central de Venezuela durante el período 1999-2000. Veterinaria Tropical. 25(2):209-228. AOAC. 1999. Association of Official Analytical Chemist. Official Methods of Analysis. (16ta. ed.). Gaithersburg, MD, USA. APHA. 1992. American Public Health Association. Compendium of methods for the microbiological examination of foods. (3rd. ed.). Washington D. C., USA. Barbut, Shai; Josephson, David B. and Maurer, Arthur J. 1985. Antioxidant properties of rosemary oleoresin in turkey sausage. Journal of Food Science. 50(5):13561359,1363.
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Revista Venezolana de Ciencia y Tecnología de Alimentos. 2 (1): 041-048. Enero-Junio, 2011 http://www.rvcta.org ISSN: 2218-4384 (versión en línea) © Asociación RVCTA, 2011. RIF: J-29910863-4. Depósito Legal: ppi201002CA3536.
Comunicación
Análisis de los compuestos volátiles de la ciruela amarilla (Prunus domestica L. ssp. domestica) Analysis of the volatile compounds from yellow plum (Prunus domestica L. ssp. domestica) Yineth Ruiz1*, Jorge A. Pino2, Clara E. Quijano3 1
Universidad de La Habana, Facultad de Farmacia y Alimentos. San Lázaro y L., Ciudad de La Habana, Cuba, C. P. 10400.
2
Instituto de Investigaciones para la Industria Alimenticia. Carretera al Guatao, km 3 ½, La Lisa, Ciudad de La Habana, Cuba, C. P. 19200. 3
Universidad de los Andes, Facultad de Ciencias, Departamento de Química. Carrera 1 Este, Nº 18A-10, Bogotá, Colombia. *Autora para correspondencia:
[email protected] Aceptado 05-Mayo-2011 Resumen
El aroma de las frutas se debe a los constituyentes volátiles presentes que, aunque se encuentran en muy bajas concentraciones, contribuyen al aroma global en grados muy diversos. Se hace necesario usar técnicas de aislamiento y concentración que garanticen el análisis de una composición química semejante a la de la fruta. Este trabajo tuvo como objetivo el análisis de los compuestos volátiles de la ciruela amarilla (Prunus domestica L. ssp. domestica) por el método de evaporación del aroma asistida por disolvente (SAFE). Este método utiliza un equipo de destilación conectado a una bomba de alto vacío que ofrece la posibilidad de aislar rápidamente compuestos volátiles sin daño térmico en diferentes matrices alimentarias. La separación e identificación de los compuestos volátiles se realizó por cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS). Se identificaron 47 compuestos (6,55 mg/kg de pulpa de fruta), entre ellos 14 alcoholes, 8 aldehídos, 7 ésteres, 5 cetonas, 4 ácidos carboxíli-
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Rev. Venez. Cienc. Tecnol. Aliment. 2(1):041-048.
cos, 4 hidrocarburos aromáticos, 3 lactonas, un compuesto azufrado y una hidroxicetona; 16 de ellos se informan por primera vez. El acetato de etilo (2,88 mg/kg), etanol (1 mg/kg) y ácido octanoico (0,78 mg/kg) fueron los constituyentes volátiles mayoritarios de esta variedad de ciruela. Palabras claves: aroma, ciruela amarilla, compuestos volátiles, GC-MS, Prunus domestica, SAFE. Abstract Volatile constituents are responsible for the aroma of the fruits, and although they are in very low concentrations, they contribute to the global aroma in very diverse degrees. Isolation and concentration techniques are necessary in order to guarantee the analysis of the chemical composition present in the fruit. The aim of this work was the analysis of the volatile compounds of yellow plum (Prunus domestica L. ssp. domestica) using solvent assisted flavor evaporation (SAFE). This method uses a distillation equipment connected to a high vacuum pump and offers the possibility of a rapid isolation of volatile compounds without thermic damage in different food matrix. Separation and identification of compounds were made by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Fortyseven components (6.55 mg/kg of fruit pulp), including 14 alcohols, 8 aldehydes, 7 esters, 5 ketones, 4 carboxylic acids, 4 aromatic hydrocarbons, 3 lactones, a sulfur-containing compound and a hydroxyketone were identified, 16 of them were reported for the first time. Ethyl acetate (2.88 mg/kg), ethanol (1 mg/kg) and octanoic acid (0.78 mg/kg) were found as the major constituents. Key words: flavor, GC-MS, Prunus domestica, SAFE, volatile compounds, yellow plum.
INTRODUCCIÓN La ciruela es una drupa comestible de la especie Prunus domestica L. ssp. domestica, perteneciente a la familia de las Rosáceas, cuyo cultivo se ha extendido por el mundo. Existen ciruelas de muchas variedades con colores, tamaños y texturas diferentes, con la pulpa de color amarillo, azulado-negruzco o rojo, de olor agradable, sabor dulce y ácido. Las ciruelas se consumen frescas y también se utilizan en la elaboración de jugos, para aromatizar licores y las variedades más ácidas son excelentes para jaleas y mermeladas. El aroma de las frutas se debe a los constituyentes volátiles presentes que le imparten el carácter particular que las hace populares. En general, los constituyentes volátiles se encuentran en concentraciones muy bajas y contribuyen al aroma global en grados muy diversos, no solo en función de su
naturaleza química, sino también de su concentración (Pino, 1995). De aquí la necesidad de usar técnicas de aislamiento y concentración que garanticen el análisis de una composición química semejante a la de la fruta. Las técnicas más comúnmente usadas para tales fines pueden agruparse en: destilativas, extractivas, combinación de ambas, por adsorción y por sorción (Stephan et al., 2000). La evaporación del aroma con ayuda de un disolvente (SAFE, ‘Solvent Assisted Flavour Evaporation’) utiliza un equipo de destilación conectado a una bomba de alto vacío que ofrece la posibilidad de aislar rápidamente compuestos volátiles sin daño térmico en diferentes matrices alimentarias tales como frutas (Engel et al., 1999). Gómez-Plaza y Ledbetter (2010) realizaron una revisión con relación a los compuestos volátiles de las diferentes especies de ciruelas. Los estudios con relación al aroma
Ruiz, Yineth et al. de la ciruela fresca han indicado que los ésteres son cuali- y cuantitativamente el grupo químico más importante (Crouzet et al., 1990). Otros compuestos volátiles señalados como mayoritarios en la ciruela fresca han sido los alcoholes y compuestos carbonílicos, en dependencia de la variedad y el procedimiento usado para el aislamiento. El nonanal, 1hexanol, (Z)-3-hexenol, linalol, benzaldehído, -octalactona y -decalactona se han considerado contribuyentes importantes del aroma de la ciruela (Ismail et al., 1981; William y Ismail, 1981; Crouzet et al., 1990). Los componentes volátiles encontrados en la ciruela Mirabelle fueron diferentes a otros tipos de ciruelas (Etiévant et al., 1986). Además, la composición de volátiles del espacio de cabeza de las ciruelas descongeladas presentó un alto contenido de terpenos, aldehídos, alcoholes C6 y los ésteres de alcoholes C6 con ácido acético, propanoico y butanoico así como una menor proporción de ésteres etílico, butílico y hexílico que la fruta fresca. Krammer et al. (1991) identificaron 31 compuestos enlazados a los azúcares de la P. domestica ssp. Syriaca, derivados del metabolismo de los ácidos grasos, fenilpropanoides y terpenos. Horvat et al. (1992) encontraron 36 constituyentes volátiles en seis variedades de ciruela por destilación a vacío-extracción con hexano simultáneas, entre los que resultaron mayoritarios el hexanal, acetato de butilo, (E)-2-hexenal, butanoato de butilo, acetato de hexilo, linalol, -decalactona y -dodecalactona. Gómez et al. (1993) aislaron, mediante destilación-extracción simultáneas y en otra variedad de ciruela (P. salicina Lindl.) 57 compuestos volátiles. Pino y Quijano (2011) identificaron 148 compuestos en la ciruela roja (Prunus domestica L. cv. Horvin) con ayuda de la destilación-extracción simultáneas y la microextracción en fase sólida del espacio de cabeza (HS-SPME, ‘HeadspaceSolid Phase Microextraction’). Además, determinaron mediante el cálculo de los valores de actividad de olor, los constituyentes que más aportaron al aroma de esta fruta.
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El presente trabajo tuvo como objetivo el análisis de los compuestos volátiles de la ciruela amarilla (Prunus domestica L. ssp. domestica) mediante el método SAFE combinado con la cromatografía de gasesespectrometría de masas (GC-MS, ‘Gas Chromatography-Mass Spectrometry’). MATERIALES Y MÉTODOS Para el estudio se utilizaron frutas maduras recolectadas en Enero de 2010 en Pacho (Cundinamarca, Colombia) a una altura de 2300 m sobre el nivel del mar y analizadas antes de las 24 h de cosechadas. El aislamiento y concentración de los compuestos volátiles se realizó mediante la técnica SAFE (Engel et al., 1999). Para la extracción se mezclaron 200 g de pulpa, 100 mL de agua destilada y 50 µL de una solución etanólica de octanoato de metilo (1 mg/mL) como estándar interno en un homogenizador ULTRA-TURRAX®, T 25 digital (IKA® Works, North Carolina, USA) a 24.000 1/min (correspondiente a un valor de 24 leído en el diodo LED del instrumento) por 10 min. Esta mezcla se procesó en un destilador SAFE (unidad de destilación diseñada similar a la desarrollada por Engel et al. (1999)). El destilado recogido en las trampas y el lavado con éter etílico (previamente bidestilado y chequeada su pureza) fueron trasvasados a un embudo separador y extraídos con éter etílico (3 x 50 mL). Los extractos se unieron, secaron con sulfato de sodio anhidro y se concentraron mediante una columna Vigreux (1 x 15 cm) hasta 1 mL aproximadamente. El extracto se concentró hasta 0,2 mL con una corriente suave de nitrógeno gaseoso. Los análisis se hicieron por duplicado. El análisis por GC-MS se realizó en un cromatógrafo de gases HP 6890 acoplado a un detector de masas HP-5973 (Agilent Technologies, Inc., Santa Clara, CA, USA) y a una columna de cuarzo DB-Wax (30 m x 0,25 mm d.i. x 0,25 µm). El programa de temperatu-
044 temperatura usado fue: 2 min isotérmico a 50 ºC y rampa hasta 250 ºC a 4 ºC/min. El gas portador utilizado fue helio a 1 mL/min. La temperatura del inyector, interfase y detector fue de 250 ºC. Se inyectó 1 µL en modo ‘split’ con una relación 1:10. Los espectros de masas se midieron a 70 eV en el rango de m/z 35 a 400 u (uma). Se calcularon los índices de retención cromatográficos a partir de una mezcla de n-alcanos de C8-C32. Los compuestos fueron identificados por comparación de sus espectros de masas con los registrados en las bases NIST 02 (NIST/EPA/NIH Mass Spectral Library), Wiley 275 (Wiley RegistryTM of Mass Spectral Data), Palisade 600 (Palisade Complete Mass Spectral Library), la base propia FLAVORLIB (creada con registros de sustancias patrones), los publicados por Adams (2004), y confirmados en muchos casos por comparación de sus índices de retención (IR) con los de sustancias patrones. Las determinaciones cuantitativas se hicieron por el método de estándar interno, en análisis por duplicado a partir de las áreas del cromatograma de la corriente iónica total, medidas electrónicamente. RESULTADOS Y DISCUSIÓN El aislamiento de los compuestos volátiles de la ciruela amarilla mediante la técnica SAFE permitió obtener un extracto que, una vez concentrado, mantuvo el aroma característico de la fruta, por lo que puede asumirse que la composición química presente representa su aroma natural. El análisis de los compuestos volátiles por GC-MS permitió la identificación de 47 compuestos volátiles, 16 de los cuales se informan por primera vez en esta fruta (Cuadro 1). El acetato de etilo (2,88 mg/kg), etanol (1 mg/kg) y ácido octanoico (0,78 mg/kg) aparecen como los constituyentes volátiles mayoritarios de esta variedad de ciruela amarilla. El contenido total de compuestos volátiles aislados fue de 6,55 mg/kg de pulpa de
fruta, valor superior al informado por Gómez et al. (1993) para dos cultivares de ciruela (P. salicina Lindl.) (≤ 0,4 mg/kg de pulpa de fruta) e inferior al indicado por Pino y Quijano (2011) de 25,4 mg/kg de pulpa de ciruela roja (P. domestica L. cv. Horvin), aunque en estos dos trabajos fue utilizada la destilación-extracción simultáneas como técnica de aislamiento. La Fig.1 representa las proporciones de cada familia o grupo químico con respecto a la composición total de volátiles identificados en la ciruela amarilla, donde se aprecia que el 45,6 % del total de la composición volátil fueron ésteres. Los acetatos de alquilos y los ésteres etílicos, que también fueron informados por Ismail et al. (1981) aparecen como los principales contribuyentes del aroma de la ciruela fresca. Dentro de las lactonas, se identificaron la -hexalactona, -octalactona y -decalactona, la primera de ellas en mayor proporción. Estos compuestos fueron encontrados por Horvat et al. (1992) en esta fruta. Gómez et al. (1993) analizaron otra especie de ciruela (P. salicina) e identificaron la -dodecalactona como mayoritaria, pero no detectaron la -octalactona ni la -hexalactona. Estas dos lactonas tampoco fueron identificadas en un estudio de la ciruela roja (Pino y Quijano, 2011). Por otra parte, los alcoholes constituyeron el 25,9 % del total de compuestos aislados; entre ellos aparecieron en mayor proporción el etanol (15,3 %), 1-butanol (4,0 %) y alcohol bencílico (2,3 %), que también fueron encontrados en otra variedad de ciruela (Forrey y Flath, 1974). En la familia de los ácidos carboxílicos se identificaron al acético (0,5 %), hexanoico (0,2 %), octanoico (11,9 %) y decanoico (2,0 %). El ácido acético y ácido octanoico fueron informados por Krammer et al. (1991) en la ciruela amarilla (P. domestica L. ssp. Syriaca), mientras que Pino y Quijano (2011) hallaron al ácido hexanoico en la composición volátil de la ciruela roja.
Ruiz, Yineth et al. Cuadro 1.- Compuestos volátiles identificados en la ciruela amarilla. Compuesto
IR
Acetona* Formiato de etilo* Acetato de etilo 2-Metilbutanal 3-Metilbutanal Etanol 2-Propanol* Acetato de butilo Hexanal 2-Metilpropanol 3-Penten-2-ona p-Xileno* m-Xileno Etilbenceno* 1-Butanol 1-Penten-3-ol o-Xileno* (E)-2-Hexenal 1-Pentanol Acetato de hexilo 3-Hidroxi-2-butanona (Z)-2-Penten-1-ol* 4-Hidroxi-4-metil-2-pentanona* 1-Hexanol (Z)-3-Hexen-1-ol (E)-2-Hexen-1-ol Octanoato de etilo Ácido acético 4-Hidroxi-2-pentanona* 2-Etil-1-hexanol* Benzaldehído 2-Metilbenzaldehído* Fenilacetaldehído -Hexalactona Ácido hexanoico Dodecanoato de etilo Alcohol bencílico -Octalactona
810 813 867 897 900 902 932 1064 1067 1083 1110 1119 1122 1122 1136 1149 1176 1219 1241 1265 1278 1310 1342 1356 1387 1390 1423 1427 1438 1488 1502 1572 1617 1675 1840 1849 1864 1889
Concentración (mg/kg) 0,03 ± 0,0010 0,04 ± 0,0010 2,88 ± 0,2000 0,01 ± 0,0006 0,01 ± 0,0005 1,00 ± 0,0400 0,06 ± 0,0030 0,01 ± 0,0004 0,04 ± 0,0010 0,04 ± 0,0020 0,04 ± 0,0020 0,02 ± 0,0010 0,09 ± 0,0050 0,14 ± 0,0050 0,26 ± 0,0100 0,01 ± 0,0004 < 0,01 0,11 ± 0,0050 0,04 ± 0,0050 < 0,01 0,08 ± 0,0040 0,01 ± 0,0004 0,01 ± 0,0005 0,05 ± 0,0020 0,03 ± 0,0010 0,02 ± 0,0010 < 0,01 0,03 ± 0,0010 0,01 ± 0,0005 0,04 ± 0,0020 0,14 ± 0,0050 0,12 ± 0,0070 < 0,01 0,01 ± 0,0003 0,01 ± 0,0002 0,01 ± 0,0006 0,15 ± 0,0080 < 0,01
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046 Cuadro 1.- Continuación. Concentración (mg/kg) 2-Feniletanol 1899 0,01 ± 0,0006 Benzotiazol* 1962 0,01 ± 0,0003 Alcohol 2-metilbencílico* 2014 < 0,01 Ácido octanoico 2025 0,78 ± 0,0500 Benzalacetona* 2108 0,03 ± 0,0020 2185 < 0,01 -Decalactona Benzoato de etilhexilo* 2205 0,02 ± 0,0009 Ácido decanoico* 2265 0,13 ± 0,0050 Vainillina 2550 0,02 ± 0,0010 Resultados expresados como promedio ± desviación estándar. IR: índice de retención. * Identificado por primera vez en esta fruta. Compuesto
IR
Composición (%)
50 40 30 20 10 0 Ésteres
Alcoholes
Ácidos
Aldehídos
Cetonas
Otros
Compuestos volátiles
Figura 1.- Proporciones de las distintas familias de compuestos en el extracto de ciruela amarilla.
Los aldehídos y cetonas representaron el 6,9 % y 2,0 %, respectivamente, del total de compuestos volátiles aislados. Sobresalieron dentro del primer grupo, el benzaldehído (2,1 %), 2-metilbenzaldehído (1,8 %) y (E)-2hexenal (1,7 %); dentro del segundo grupo, en menor concentración, estuvieron la 3-penten-2-
ona (0,6 %), acetona y benzalacetona (ambas con 0,5 %), 4-hidroxi-4-metil-2-pentanona y 4hidroxi-2-pentanona (ambas con 0,2 %). Otros compuestos volátiles identificados en esta fruta fueron cuatro hidrocarburos aromáticos (5,1 % del total de los compuestos aislados): o-xileno, m-xileno, p-xileno y
Ruiz, Yineth et al. etilbenceno; de ellos, solamente el m-xileno había sido informado anteriormente (Pino y Quijano, 2011). Además se identificó un compuesto azufrado (benzotiazol) y una hidroxicetona (3-hidroxi-2-butanona). El primero no había sido informado como constituyente de la ciruela, mientras que la 3hidroxi-2-butanona fue identificada en otras investigaciones (Forrey y Flath, 1974; Krammer et al. 1991). CONCLUSIONES El estudio de los compuestos volátiles de la ciruela amarilla (Prunus domestica L. ssp. domestica) mediante el método SAFE y GCMS permitió la identificación de 47 compuestos (6,55 mg/kg de pulpa de fruta), de los cuales 16 se informan por primera vez. El acetato de etilo, etanol y ácido octanoico fueron los constituyentes volátiles mayoritarios. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Adams, Robert P. 2004. Identification of essentials oil components by gas chromatography/quadrupole mass spectrometry. Carol Stream, Illinois, USA: Allured Publishing Corporation. Crouzet, J.; Etiévant, P. and Bayonove, C. 1990. Stone fruit: apricot, plum, peach, cherry. In Food Flavours. (Part C). (pp. 141). Amsterdam, The Netherlands: Elsevier. Engel, Wolfgang; Bahr, Wolfgang and Schieberle, Peter. 1999. Solvent assisted flavour evaporation - a new and versatile technique for the careful and direct isolation of aroma compounds from complex food matrices. European Food Research and Technology. 209(3-4):237241. Etiévant, P.X.; Guichard, E.A. and Issanchou, S.N. 1986. The flavour components of Mirabelle plums. Examination of the aroma constituents of fresh fruits:
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Revista Venezolana de Ciencia y Tecnología de Alimentos. 2 (1): 049-060. Enero-Junio, 2011 http://www.rvcta.org ISSN: 2218-4384 (versión en línea) © Asociación RVCTA, 2011. RIF: J-29910863-4. Depósito Legal: ppi201002CA3536.
RVCTA
Artículo
Estudio de la conservación de la papaya (Carica papaya L.) asociado a la aplicación de películas comestibles Study of preservation of papaya (Carica papaya L.) associated with the application of edible films Alessandra Almeida Castro*, Jane Delane Reis Pimentel, Danilo Santos Souza, Thaciana Vieira de Oliveira, Mariana da Costa Oliveira Universidade Federal de Sergipe (UFS), Departamento de Tecnologia de Alimentos. São Cristóvão, Sergipe (SE), Brasil. *Autora para correspondencia:
[email protected] Aceptado 06-Mayo-2011 Resumen Brasil es un importante productor de papaya, pero sólo una pequeña parte se exporta. Esta fruta es altamente perecedera, por lo que el control de la maduración es esencial para aumentar la vida útil, tanto para el mercado interno como para la exportación. Una alternativa que ha cobrado impulso en el mercado es el uso de películas comestibles biodegradables, entre ellas la película producida a partir de almidón de yuca. En este estudio se evaluó el efecto de una película de almidón de yuca (2 %) sobre la papaya almacenadas a temperatura ambiental (25 ± 2 ºC) y a 8 °C, y 82 % de humedad relativa durante 6 días de almacenamiento. Se realizaron análisis de pérdida de peso, color, pH, acidez, carotenoides totales, vitamina C y sólidos solubles totales, cada tres días de almacenamiento. La película comestible de almidón de yuca resultó ser una buena alternativa para la preservación de la papaya durante seis días de almacenamiento, en relación a los parámetros pH, grados Brix, acidez y carotenoides. Palabras claves: acidez, conservación, fruta tropical, papaya, película comestible.
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Rev. Venez. Cienc. Tecnol. Aliment. 2(1):049-060. Abstract
Brazil is a major producer of papaya, but only a small portion is exported. This fruit is highly perishable, so the control of maturation is essential for longer life, both for the domestic market as well as for export. An alternative that has gained market positing is the use of biodegradable edible films, including the film produced from cassava starch. In this study we evaluated the effect of cassava starch film (2 %) on papaya stored at room temperature (25 ± 2 ºC) and 8 °C and 82 % relative humidity for 6 days of storage. It analyzes the loss of weight, color, pH, acidity, total carotenoids, vitamin C and total soluble solids, every three days of storage. The edible film of cassava starch, it was a good alternative for the preservation of papaya during six days of storage in relation to pH, degrees Brix, acidity and carotenoids. Key words: acidity, biodegradable edible film, conservation, papaya, tropical fruit.
INTRODUCCIÓN Brasil tiene una producción anual de papaya o lechosa (Carica papaya L.) que supera los 1,89 millones de toneladas. Esta fruta se cultiva prácticamente en todo el país y su producción comercial se concentra en los Estados de Bahia y Espírito Santo. El mercado interno consume la mayor parte de la producción total, con una pequeña cantidad destinada a la exportación (Fagundes y Yamanishi, 2001). El destino de la fruta está directamente relacionado con el tipo y la calidad de la misma (Buainain y Batalha, 2007). La papaya es un fruto climatérico, cuya maduración ocurre rápidamente poco después de la cosecha, caracterizándose por ser una fruta muy perecedera poscosecha (Paull, 1993). Martins y Farias (2002) han declarado que las pérdidas poscosecha de la papaya pueden alcanzar el 30 %. Debido a esta característica, el control de la maduración es importante para el aumento de la vida útil poscosecha, para el mercado interno y las exportaciones (Jacomino et al., 2002). Hay varios procedimientos para prolongar la vida útil de las frutas tropicales. 1) Refrigeración. El uso de bajas temperaturas, es el método más económico para el almacenamiento prolongado de frutas y
verduras frescas; 2) Atmósferas controladas o atmósferas modificadas. El uso de atmósfera modificada se ha generalizado debido que es un proceso sencillo para la conservación. Por lo general se emplean películas de plástico que limitan el intercambio gaseoso y la pérdida de agua, disminuyendo el metabolismo del producto y prolongando su vida útil (Chitarra y Chitarra, 2005); y 3) el uso de películas de diferentes naturalezas, entre ellas la cera y películas de almidón (Chitarra y Chitarra, 1990). Las preocupaciones ambientales asociadas con la gran variedad de materiales plásticos utilizados, han propiciado investigaciones en pro de alternativas de sustitución del plástico común, por materiales biodegradables (Cereda et al., 2003). Así, diversos estudios con diferentes compuestos orgánicos (almidón, celulosa y lípidos) se han desarrollado en un intento de minimizar, reducir o reparar la contaminación ambiental, usando plásticos biodegradables. El almidón ha recibido una especial atención y la investigación en este polímero se ha intensificado en los últimos años, debido a su bajo costo, abundancia y alta aplicabilidad (Bengtsson et al., 2003; Medina y Salas, 2008; Ruiz et al., 2009). Algunos procesos alternativos se han utilizado para minimizar las
Almeida-Castro, Alessandra et al. pérdidas poscosecha de frutas, incluida la aplicación de almidón de yuca gelatinizado. Este al secarse puede ser similar a la celulosa en resistencia y transparencia, lo que representa una alternativa potencial para ser utilizado en la conservación de frutas y hortalizas (Cereda et al., 1995). La película de almidón de yuca presenta buen aspecto, no es pegajosa, es brillante y transparente, mejora el aspecto visual de la fruta y puede ser removida con agua (Cereda et al., 1995; Nunes et al., 2004). El uso de almidones para la producción de biopelículas ha sido bien estudiado (Arvanitoyannis y Biliaderis, 1999, Fishman et al., 2000) y algunos trabajos se han centrado en las fuentes de almidones tropicales como la yuca o mandioca (Manihot esculenta), un cultivo que se adapta bien en América del Sur (Comunicación personal, Marney Pascoli Cereda, 2004). Teniendo en cuenta lo anterior, el objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto de una película de almidón de yuca (2 %) en la conservación de la papaya a temperatura ambiental (25 ± 2 ºC) y refrigerada (8 C) durante seis días de almacenamiento. MATERIALES Y MÉTODOS Se utilizaron frutos de papaya (Carica papaya L.), obtenidos de una comercializadora de frutos ubicada en la ciudad de Aracaju, Sergipe, Brasil. Los frutos fueron seleccionados siguiendo los criterios: madurez, tamaño, libres de infestación y de defectos físicos. Posteriormente, fueron lavados con una solución clorada (200 ppm) durante 10 minutos y secados a temperatura ambiental (25 ± 2 ºC). Después del secado, fueron separados en dos grupos: aquellos que fueron inmersos en la solución de almidón de yuca al 2 % por un minuto, y el grupo control. La solución de almidón fue preparada por la dilución de la cantidad apropiada de almidón en un litro de agua agitada a 70 °C y después enfriada. Para cada indicador de calidad se evaluó tres frutas
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en cada día, cada fruto tenía en promedio 320 g de peso. Los frutos cubiertos con la película de almidón de yuca a 2 % se dejaron secar por un minuto y después fueron almacenados a temperatura ambiental (25 ± 2 ºC) y a 8 °C, y 82 % de humedad relativa (HR) durante 6 días de almacenamiento. Fueron analizados 4 tipos de muestras, frutas con película y refrigeradas (FPR), frutas con película y almacenadas a temperatura ambiental (FPA), fruta control sin película y almacenadas a temperatura ambiental (FCSPA) y fruta control sin película y refrigerada (FCSPR). En todas se realizó análisis por triplicado de la pérdida de peso, color, pH, acidez, carotenoides totales, vitamina C y contenido de sólidos solubles totales. Los indicadores de calidad fueron determinados cada tres días (día 0, 3 y 6). La pérdida de peso (%) fue medida con la ayuda de una balanza electrónica (Shimadzu, AUW220D) con capacidad 82/220 g y sensibilidad 0,001 g. El color se determinó según la metodología propuesta por Gennadios et al. (1996), utilizando un colorímetro Minolta, modelo CR400 (Konica Minolta Sensing Americas, Inc., New Jersey, USA) para la medición de los valores de las coordenadas L*, a* y b* del espacio de color CIE-L*a*b*, simulando la luz del día (iluminante D65). La extracción de los carotenoides se realizó macerando 2 g de la pulpa con acetona al 80 %. Las lecturas se llevaron a cabo en un espectrofotómetro Micronal, modelo B582 (Micronal, S. A., São Paulo, Brasil) a tres longitudes de onda: 470, 646 y 663 nm. Los niveles de carotenoides totales se expresaron en µg/g, calculados por el método de Lichtenthaler (1987). El pH y la acidez titulable por los métodos descritos por la AOAC (1997). Los sólidos solubles totales (ºBx) fueron determinados mediante lectura en un refractómetro Abbe de mesa. El contenido de ácido ascórbico se obtuvo mediante el método Nº 43.065 de la AOAC (1984) modificado por Benassi y Antunes (1988), en el cual se sustituye el solvente de extracción ácido
052 metafosfórico por ácido oxálico. Los resultados de pH, grados Brix, coordenadas L*, a* y b*, fueron sometidos a análisis de varianza (ANOVA) y los promedios comparados por la prueba de Tukey, a un nivel de significación de 5 %, usando el programa estadístico Assistat, versión 7.4 beta, desarrollado por el Profesor Doctor Francisco de Assis (Departamento de Engenharia Agrícola do Centro de Tecnologia e Recursos Naturais da Universidade Federal de Campina Grande, Brasil) y los datos de los demás indicadores fueron graficados empleando el software Microsoft® Office Excel, versión 2007 (Microsoft® Corporation, Redmond, WA, USA). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Pérdida de peso De acuerdo con la Fig. 1, la tendencia observada es un incremento en la pérdida de peso durante el almacenamiento, siendo mayor en las muestras sin película y menor en las muestras con película. Se observó que en el sexto día de almacenamiento de la papaya (FPA) hubo una pérdida de peso de alrededor de 10,1 %, menor que el control (FCSPA) (13,36 %). Lo mismo ocurrió cuando se almacenó en refrigeración, manifestándose una pérdida de peso de 1,33 % para FPR y 3,93 % para el control (FCSPR). Castricini (2009), ha señalado que en muestras de papaya con películas de almidón con un 3 % se obtienen mejores propiedades de retención de vapor de agua y que la pérdida de peso está directamente relacionada con la tasa de transpiración de los productos frescos. Este factor es crucial para preservar la fruta, una gran pérdida de peso en relación al peso inicial deprecia el valor de la apariencia de los frutos, debido a que presentan una superficie arrugada. La papaya se comercializa por unidad de peso, y la pérdida del mismo resulta en menor rendimiento. Cenci et al. (2002) han destacado que la pérdida de
peso por encima del 5 % es suficiente para el deterioro de las papayas y con frecuencia esta pérdida es negligencia de la cadena de comercialización. Acidez titulable El proceso de maduración de la papaya se debe al consumo de ácidos orgánicos, ya que la fruta no tiene reservas de almidón (Draetta et al., 1975). Como se puede observar en la Fig. 2, los tratamientos mostraron el mismo comportamiento en cuanto a la acidez titulable, con un descenso en el tercer día de almacenamiento, que pudo ser probablemente una consecuencia de la reducción de la actividad respiratoria, y un aumento más acentuado el sexto día en las muestras control. Similar comportamiento fue observado por Sañudo-Barajas et al. (2008) en una muestra testigo de papaya. El aumento de la acidez se explica por la formación de ácido galacturónico en el proceso de degradación de la pared celular durante la maduración de la papaya (da Costa y Balbino, 2002). En el climaterio ocurren reacciones relacionadas con la maduración y la senescencia es acelerada, por lo tanto la liberación de ácidos orgánicos de estas reacciones pueden aumentar la acidez (Castricini, 2009). Por otra parte, Pinto et al. (2006) señalan que la disminución de la acidez de la fruta se debe probablemente a la reducción de la actividad metabólica durante el climaterio. Henrique y Evangelista (2006) observaron que después de cinco días de almacenamiento a 5 ºC, zanahorias mínimamente procesadas y cubiertas con película biodegradable, se produjo una disminución de la acidez en los primeros días y un aumento al final del almacenamiento. Acidez iónica Durante la maduración de los frutos la solubilización de los ácidos orgánicos puede influir en el aumento de la acidez de la pulpa y
Almeida-Castro, Alessandra et al.
Pérdida de peso (%)
16 14 12 10
FPA
8
FPR
6
FCSPA
4
FCSPR
2 0 0
3
6
Tiempo (días) FPA: frutas con película, almacenadas a temperatura ambiental. FPR: frutas con película y refrigeradas a 8 ºC. FCSPA: frutas control, sin película, almacenadas a temperatura ambiental. FCSPR: frutas control, sin película y almacenadas en refrigeración a 8 ºC.
Acidez titulable ( % )
Figura 1.- Pérdida de peso de la papaya en función del tiempo de almacenamiento.
2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0
FPA FPR FCSPA FCSPR
0
3
6
Tiempo (días) FPA: frutas con película, almacenadas a temperatura ambiental. FPR: frutas con película y refrigeradas a 8 ºC. FCSPA: frutas control, sin película, almacenadas a temperatura ambiental. FCSPR: frutas control, sin película y almacenadas en refrigeración a 8 ºC.
Figura 2.- Acidez titulable de la papaya en función del tiempo de almacenamiento.
053
054 consecuentemente disminución del pH. De acuerdo con el Cuadro 1 las muestras control en todo el periodo de almacenamiento tuvieron una disminución del pH y en las muestras con película un aumento del pH. Pinto et al. (2006) explican que la razón del aumento de la acidez titulable simultáneamente con la disminución del pH puede ser debido a la mayor actividad metabólica en el pico climatérico característico
de la papaya, lo que llevaría a la síntesis de ácidos orgánicos de la fruta y que mayores valores de pH se deben probablemente a la reducción de la actividad metabólica durante el climaterio. Este hecho se produjo en este estudio, demostrando que en las muestras con película la actividad metabólica fue reducida durante la maduración de la fruta, siendo significativo para FPR (p ≤ 0,05).
Cuadro 1.- Valores del pH de la papaya cubierta con película de almidón de yuca a 2 % y los controles en función del tiempo de almacenamiento.* Tratamiento FPA FPR FCSPA FCSPR
Tiempo (días) 3
0 aA
5,03 5,03 aC 5,03 aA 5,03 aA
bA
5,04 5,40 aB 4,95 cB 4,91 cB
6 5,08 bA 5,50 aA 4,20 dC 4,30 cC
* Letras minúsculas en superíndices comparan promedios, en la misma columna y las mayúsculas comparan
promedios en la misma línea. Letras diferentes difieren estadísticamente (p ≤ 0,05). FPA: frutas con película almacenadas a temperatura ambiental. FPR: frutas con película y refrigeradas a 8 ºC. FCSPA: frutas control, sin película, almacenadas a temperatura ambiental. FCSPR: frutas control, sin película, almacenadas en refrigeración a 8 ºC.
Sólidos solubles totales Con la maduración el contenido de sólidos solubles totales (SST) tiende a aumentar (Santamaría-Basulto et al., 2009). Este comportamiento se observó en las muestras control, variando de forma discreta (Cuadro 2). Las muestras con película en el segundo día presentaron una leve disminución y en el sexto día un aumento. De acuerdo con Fan (1992), puede ocurrir un descenso en los sólidos solubles durante el almacenamiento, que se justifica por el consumo de sustratos en el metabolismo respiratorio de la fruta. Las frutas recubiertas con película presentaron menores
tenores de sólidos solubles que los frutos control el sexto día de almacenamiento. Esta tendencia podría estar relacionada con el retardo del proceso de maduración en los frutos revestidos con película. Similar comportamiento fue observado por Castricini (2009) en muestras testigo de papaya recubiertas con almidón de yuca a 3 % por igual período y almacenadas a temperatura ambiental y de refrigeración a 12 ºC. Para todas las muestras los valores alcanzados el último día, fueron mayores a los indicados por SantamaríaBasulto et al. (2009) de 10 ºBx en papaya en madurez de consumo y por Sañudo-Barajas et al. (2008) de 12,4 ºBx.
Almeida-Castro, Alessandra et al.
055
Cuadro 2.- Valores de sólidos solubles totales de la papaya cubierta con película de almidón de yuca a 2 % y los controles en función del tiempo de almacenamiento.* Tratamiento FPA FPR FCSPA FCSPR
Tiempo (días) 3
0 aB
14,65 14,65 aB 14,65 aC 14,65 aC
bC
13,00 11,00 cC 15,05 aB 15,05 aB
6 15,65 bA 15,00 cA 16,55 aA 16,25 aA
* Letras minúsculas en superíndices comparan promedios, en la misma columna y las mayúsculas comparan promedios en la misma línea. Letras diferentes difieren estadísticamente (p ≤ 0,05). FPA: frutas con película almacenadas a temperatura ambiental. FPR: frutas con película y refrigeradas a 8 ºC. FCSPA: frutas control, sin película, almacenadas a temperatura ambiental. FCSPR: frutas control, sin película, almacenadas en refrigeración a 8 ºC.
Vitamina C
Carotenoides totales
Se observó disminución del contenido de Vitamina C durante los primeros 3 días, aumentando luego hasta el sexto día, en las muestras con película de almidón de yuca a 2 % e independientemente de la temperatura de almacenamiento; mientras que en los controles, sin película de almidón, el contenido de vitamina C se incrementó durante el almacenamiento, lentamente en los primeros 3 días y con mayor pendiente entre los 3 y 6 días (Fig. 3). Valores similares a los encontrados por Islam et al. (1993) en muestras de papaya (de 88 mg/100 g a 118 mg/100 g), por de Souza et al. (2008) en papaya del grupo ‘Solo’ cv. ‘Golden’ (103,1 mg/100 g de pulpa, almacenadas a temperatura ambiental, en estado de maduración: 75 % color amarillo en exocarpio) y mayores a los obtenidos por Adetuyi et al. (2008) en muestras de papaya cultivadas en Nigeria recubiertas con manteca derretida de karité (Vitellaria paradoxa) almacenadas a temperatura ambiental (19,79 mg/100 g) y en refrigeración a 10 ºC (40,28 mg/100 g) el octavo día de almacenamiento.
Se observó una disminución del contenido de carotenoides para todos los tratamientos salvo para la fruta con película y almacenada a temperatura ambiental, que alcanzó el valor de 20 µg/g. A partir de los tres días el contenido de carotenoides aumentó independientemente del tratamiento aplicado (Fig. 4). Valores esperados, ya que la fruta se encontraba en fase de maduración. SantamaríaBasulto et al. (2009) para el día 1 después de la cosecha de frutos de papaya variedad ‘Maradol’, determinó un contenido de carotenoides totales de 13,1 μg/g de cáscara, el cual se fue incrementando paulatinamente hasta alcanzar 67 μg/g de cáscara a los 13 y 15 días. Color El valor de la coordenada L* se refiere a la luminosidad y puede ir desde 0 (negro) a 100 (blanco). El valor de la coordenada a* va desde el rojo (+) al verde (-) y la coordenada rectangular b* varía del amarillo (+) al azul (-) (Ferreira, 1981; CIE, 2009).
056
Vitamina C (mg Á.A./100 g)
120 100 80 60
FPA
40
FCSPA
FPR FCSPR
20 0 0
3
6
Tiempo (días) FPA: frutas con película, almacenadas a temperatura ambiental. FPR: frutas con película y refrigeradas a 8 ºC. FCSPA: frutas control, sin película, almacenadas a temperatura ambiental. FCSPR: frutas control, sin película y almacenadas en refrigeración a 8 ºC. Á.A.: ácido ascórbico.
Figura 3.- Contenido de vitamina C de la papaya en función del tiempo de almacenamiento.
Carotenoides totales (μg/g)
30 25 20 15
FPA
10
FCSPA
FPR FCSPR
5 0 0
3
6
Tiempo (días) FPA: frutas con película, almacenadas a temperatura ambiental. FPR: frutas con película y refrigeradas a 8 ºC. FCSPA: frutas control, sin película, almacenadas a temperatura ambiental. FCSPR: frutas control, sin película y almacenadas en refrigeración a 8 ºC.
Figura 4.- Carotenoides totales de la papaya en función del tiempo de almacenamiento.
Almeida-Castro, Alessandra et al. Hubo una disminución de la luminosidad (L*) en todas las muestras, en el tercer día del almacenamiento y en el sexto día hubo un aumento, lo que indica maduración de los frutos (Cuadro 3). Los valores de luminosidad obtenidos, son similares a los determinados por Santamaría-Basulto et al. (2009) de 57 y 58 para papaya en madurez de consumo. La coordenada b* tuvo un comportamiento inverso al de la luminosidad, con un aumento en los valores y después una
057
ligera disminución y con relación a la coordenada a*, todas las muestras presentaron un aumento significativo (p ≤ 0,05) del valor durante el almacenamiento (Cuadro 4). El proceso de maduración de la papaya involucra degradación de clorofila y síntesis de pigmentos carotenoides, lo que se traduce en un aumento en los valores positivos de las coordenadas a* y b* (Santamaría-Basulto et al., 2009); no obstante, en la muestra FPR se obtuvo un valor reducido en el sexto día de almacenamiento.
Cuadro 3.- Valores de la coordenada L* de la papaya cubierta con película de almidón de yuca y los controles en función del tiempo de almacenamiento.† Tratamiento Tiempo (días) FPA FPR FCSPA FCSPR
0 56,05 bA 56,15 bA 60,35 aA 60,15 aA
L* 3 50,45 dC 53,05 bC 53,85 aC 51,65 cC
6 54,25 dB 55,30 cB 57,35 aB 56,65 aB
† Letras minúsculas en superíndices comparan promedios, en la misma columna y las mayúsculas comparan
promedios en la misma línea. Letras diferentes difieren estadísticamente (p ≤ 0,05). FPA: frutas con película almacenadas a temperatura ambiental. FPR: frutas con película y refrigeradas a 8 ºC. FCSPA: frutas control, sin película, almacenadas a temperatura ambiental. FCSPR: frutas control, sin película, almacenadas en refrigeración a 8 ºC. L*: luminosidad.
Cuadro 4.- Valores de las coordenadas a* y b* de la papaya cubierta con película de almidón de yuca en función del tiempo de almacenamiento.† Tiempo (días) Tratamiento a* - 1,85 cC FPA - 0,89 dC FPR + 3,85 bC FCSPA + 8,15 aC FCSPR
0 b* + 48,35 cB + 45,25 dC + 51,75 bB + 52,85 aC
3 a* + 3,15 dB + 7,55 cA + 20,85 aB + 12,45 bB
6 b* + 55,05 cA + 62,25 aA + 61,05 bA + 61,05 bA
a* + 6,16 cA + 2,25 dB + 22,00 aA + 12,70 bA
b* + 44,55 dC + 53,55 bB + 50,55 cC + 56,25 aB
† Letras minúsculas en superíndices comparan promedios, en la misma columna y las mayúsculas comparan
promedios en la misma línea. Letras diferentes difieren estadísticamente (p ≤ 0,05). FPA: frutas con película almacenadas a temperatura ambiental. FPR: frutas con película y refrigeradas a 8 ºC. FCSPA: frutas control, sin película, almacenadas a temperatura ambiental. FCSPR: frutas control, sin película, almacenadas en refrigeración a 8 ºC. a* y b*: coordenadas cromáticas rectangulares.
058 El color de la cáscara es la característica más utilizada para evaluar el estado de maduración de las frutas de papaya. Las recomendaciones para la cosecha se basan en el cambio del color verde oscuro a verde claro y la aparición de tonos amarillos en el extremo distal (Kader, 2009). La comercialización se realiza desde el estado de rompimiento del color verde a ¼, ½ y ¾ de madurez, mientras que el consumo se recomienda cuando la cáscara de las frutas presenta 75 % ó más de color amarillo (Zhou et al., 2004). CONCLUSIONES La película comestible de almidón de yuca a 2 % resultó ser una buena alternativa para la conservación de la papaya durante seis días de almacenamiento en relación al pH, grados Brix, acidez y carotenoides; y en la pérdida de peso, solamente la refrigerada. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Adetuyi, F.O.; Akinadewo, L.T.; Omosuli S.V. and Ajala, Lola. 2008. Antinutrient and antioxidant quality of waxed and unwaxed pawpaw Carica papaya fruit stored at different temperatures. African Journal of Biotechnology. 7(16):2920-2924. AOAC. 1984. Association of Official Analytical Chemist. Official Methods of Analysis. (14ta. ed.). Arlington, VA, USA. AOAC. 1997. Association of Official Analytical Chemist. Official Methods of Analysis. (16ta. ed.). Gaithersburg, MD, USA. Arvanitoyannis, I. and Biliaderis, C.G. 1999. Physical properties of polyol-plasticized edible blends made of methyl cellulose and soluble starch. Carbohydrate Polymers. 38(1):47-58. Benassi, M. de T. and Antunes, A.J. 1988. A comparison of metaphosphoric and oxalic acids as extractants solutions for the determination of vitamin C in selected
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RVCTA
Artículo
Estandarización del método de extracción de ácidos nucleicos en muestras comerciales enlatadas de atún (Thunnus sp.) Standardization of nucleic acids extraction methods in commercial samples of canned tuna (Thunnus sp.) Amarys Aguilar1,2, Guillermina Alonso1, Marinela Barrero2* 1
Laboratorio de Biología de Plásmidos Bacterianos, Instituto de Biología Experimental, UCV
2
Laboratorio de Productos Pesqueros, Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos, UCV
Facultad de Ciencias, Universidad Central de Venezuela (UCV). A. P. 47114, Caracas 1041A, Venezuela. *Autora para correspondencia:
[email protected] Aceptado 09-Mayo-2011 Resumen Tradicionalmente, los países consumían productos pesqueros capturados por su propia flota en sus aguas territoriales. Hoy en día, el proceso de industrialización y la globalización de los mercados dificultan controlar el procesamiento de los alimentos, facilitando la posible sustitución fraudulenta de especies de pescado por otras de características similares. La genética molecular ofrece herramientas que permiten solventar estas dificultades, de manera confiable y rápida, permitiendo identificar especies pesqueras y sus productos, utilizando el ADN y no por un etiquetado. El objetivo del presente estudio fue estandarizar una metodología para la efectiva extracción de material genómico en muestras de atunes, frescos y enlatados, comercializados en Venezuela. Se ensayaron diferentes metodologías de lisis celular y aislamiento y purificación de ácidos nucleicos, y los resultados indicaron que las modificaciones realizadas a métodos previamente informados permitieron un aislamiento exitoso del material genético, aún cuando se observó material degradado en algunos de los productos analizados. El uso de estas metodologías se está extendiendo rápidamente en otros países y los resultados del
062
Rev. Venez. Cienc. Tecnol. Aliment. 2(1):061-072.
presente trabajo representan el primer informe nacional para la estandarización de los métodos moleculares para la futura trazabilidad molecular en Venezuela. Palabras claves: aislamiento de ADN, alimento enlatado, atún, estandarización de metodología. Abstract Traditionally, countries get seafood caught by its own fleet in their own territorial waters. Today, the process of industrialization and globalization of commerce make it practice difficult to control the processing of food, making fraud or possible substitution of other fish species with similar characteristics. Molecular genetics provides tools to overcome these difficulties, reliably and quickly, allowing us to identify fish species and their products, using DNA and not by labeling. The aim of this study was to standardize a methodology for the effective extraction of genomic material in samples of tuna, fresh and canned, sold in Venezuela markets. Different methods of cell lysis and isolation and purification of nucleic acids were probed. The results indicated that the modifications of methods previously reported allowed successful purification of genetic material, even when degraded material was observed in some of the products analyzed. The use of these methodologies is spreading rapidly in other countries and the results of this study represent the first national report for the standardization of molecular methods for future molecular traceability in Venezuela. Key words: canned food, DNA isolation, methodology standardization, tuna.
INTRODUCCIÓN El atún (Thunnus sp.) representa una especie de gran importancia comercial a nivel mundial, siendo consumido fresco en productos como el sushi y el ceviche, o procesado para productos como las conservas. Diversas especies se pueden localizar en aguas templadas, como el “atún aleta azul” (Thunnus thynnus) y la albacora o “atún blanco” (Thunnus alalunga), mientras que en aguas cálidas se ubican el “atún aleta amarilla” o rabil (Thunnus albacares) y el barrilete (Katsuwonus pelamis). Las tendencias actuales demuestran que la demanda de los productos pesqueros a nivel mundial está en aumento, aportando más del 15 % de las proteínas de origen animal destinadas a consumo humano. Sin embargo, en Venezuela, se conoce muy poco acerca de las especies de túnidos que están siendo empleadas en el proceso de enlatado de este rubro alimenticio (Kunjachan, 2005).
Entre los diversos grupos de especies pesqueras que se capturan y comercializan en todo el mundo se destacan, tanto por su valor comercial como por su alto consumo, los gádidos (bacalao), los túnidos (albacora, atún), los merlúcidos (merluza europea, chilena, austral), los salmónidos (salmón, trucha), entre otros. Estos productos aparecen en los mercados en presentaciones que suponen un cierto grado de elaboración y/o transformación de la materia prima, que hace muy difícil, por no decir imposible, la correcta identificación de la especie o especies empleadas en su preparación (Pérez-Martín y González-Sotelo, 2005). Para los grupos de alimentos pesqueros, existen estudios sobre productos procesados dirigidos a la identificación de especies de atún o salmón, considerando que al menos otros 17 tipos de pescado presentan una carne de textura, sabor y color similar a estas especies, y puede ser relativamente fácil sustituir fraudulentamente las variedades más valoradas
Aguilar, Amarys et al. de pescado por otras de textura similar (Estonba y Manzano, 2006). La pesca comercial de túnidos se inicia con los palangreros japoneses en la zona del Pacífico, pero adquiere una alta significación en el Pacífico Oriental Tropical, después de la Segunda Guerra Mundial. Venezuela se incorpora en la actividad atunera a mediados de la década de los cincuenta, cuando se acondicionan algunas naves, y se inicia un proceso exploratorio y comercial con las operaciones de la nave Bosso-Maru, barco contratado por la empresa venezolana Productos Mar. En 1959 se constituye una empresa mixta venezolano-japonesa para la explotación de atunes en el área del Caribe y zonas adyacentes conformada, entre otras embarcaciones, por los palangreros ShoyoMaru y Altamar III. Años más tarde, en 1975, se dan los primeros pasos para un cambio importante en la estructura de la flota atunera al incorporarse algunas unidades nacionales del tipo cerquero en el Océano Pacífico Oriental, y algunos cañeros en la zona del Caribe y Atlántico Occidental (Giménez, 2009). Su utilización varía en función del mercado al cual va dirigido el producto; el palangre se emplea para el mercado de producto crudo (sashimi y sushi), la vara para el atún fresco o enlatado y la red de cerco para el enlatado (Catarci, 2003). En Venezuela se han realizado diversas investigaciones sobre la pesquería de túnidos, entre las que se pueden señalar las relacionadas con los índices de abundancia, ponderado y no ponderado, para el “atún aleta amarilla” (T. albacares) y la albacora (T. alalunga) (Griffiths y Nemoto, 1967), siendo la mayor distribución espacial de éstas especies de atún el Norte de Venezuela (Mar Caribe) y también en el Norte de Guayana (Océano Atlántico) en conjunto con las especies Thunnus obesus y Thunnus atlanticus (Marcano et al., 2002). Varios grupos de investigación han seguido el desarrollo de diferentes métodos de identificación para proporcionar a las autoridades, las industrias y los consumidores,
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unas herramientas de control útiles y que permitan la aplicación y cumplimiento de las normas de etiquetado y la garantía de la lealtad de las transacciones comerciales con estas especies y sus productos (Chapela et al., 2007). En el pasado, los criterios para la identificación de las especies se basaron en el análisis de las proteínas de los productos procesados (Dalvit et al., 2007). Recientemente, la investigación se ha centrado en el análisis del ADN, permitiendo identificar los pescados y sus productos con base a su material genético, y no a una etiqueta asociados a ellos (Estonba y Manzano, 2006). Las muestras de ADN pueden ser aisladas de cualquier tejido biológico. En la práctica, y a los fines de implementar y masificar su uso en actividades comerciales, la toma de muestras debe ser de bajo costo y de fácil ejecución. La metodología para la identificación debe producirse con protocolos adecuados para el análisis de laboratorio. La metodología consta de varias etapas, siendo la primera de ellas el aislamiento del material genético presente en la muestra, seguida, la mayoría de las veces, por una amplificación por PCR de los fragmentos de ADN que se quieran identificar (Pardo y Pérez-Villareal, 2004). Uno de los problemas principales para ejecutar exitosamente estos métodos de identificación en la industria del atún, es la cantidad y la calidad del ADN extraído de las muestras procesadas para el enlatado, ya que los ácidos nucleicos pueden sufrir algún proceso de degradación debido a los tratamientos térmicos a los que está sometido el músculo durante el proceso de enlatado (cocción y esterilización), y también puede influir el tipo de líquido que se agrega para la presentación final del producto (Chapela et al., 2007). En Venezuela, en los últimos años se ha comenzado a utilizar la biotecnología como herramienta para diversas aplicaciones industriales, en particular en el mundo del comercio alimenticio. En este trabajo se evaluaron diversos métodos de aislamiento del material genético de productos alimenticios
064 enlatados, con la finalidad de crear un método factible que pueda ser aplicado en el mundo industrial, e incluso a nivel gubernamental, como técnicas de control en la calidad de los alimentos empleados a nivel comercial. Los resultados permitieron proponer las modificaciones adecuadas a métodos previamente informados, para lograr un aislamiento exitoso del material genético. MATERIALES Y MÉTODOS Materia prima Se utilizaron muestras de músculo provenientes de atún fresco (control) y de diversas latas de atún comercial, obtenidos en supermercados y mercados populares de la ciudad capital (Caracas, Venezuela), de lotes diferentes, bajo distintas presentaciones, tales como atún al limón, en aceite de oliva, al natural y ahumado. Adicionalmente se extrajo material genético del bagre rayado (Pseudoplatystoma fasciatum). Aislamiento del ADN Se inició la estandarización del método de extracción de ácidos nucleicos, empleando tres técnicas diferentes, como procesos iniciales de prueba, basadas en el uso de homogeneizado celular, detergentes iónicos, tratamiento con fenol/cloroformo y precipitación con etanol. Método 1 Este procedimiento es una modificación del descrito por Hsieh et al. (2007). Se homogenizó 1,8 g de cada muestra con 3 mL del buffer 1 (Tris-HCl 50 mM; pH 8,0; EDTA 0,1 M; SDS al 1 % y NaCl 0,2 M) empleando un Mixer Homogenizer (Omni International, Kennesaw, GA, USA). Una alícuota de 500 L se trató con 50 L de proteinasa K 5 mg/mL (Promega Corporation, Madison, WI, USA). Se incubó la mezcla a 55 ºC toda la noche con
agitación constante en un baño agitador orbital, modelo G76 (New Brunswick Scientific, Edison, NJ, USA). La muestra se colocó en hielo 30 min y se centrifugó a 13.400 x g/10 min en un equipo Mastercycler® personal (Eppendorf, A. G., Hamburg, Germany). El sobrenadante se trató una vez con un volumen igual de fenol saturado en Tris-HCl, pH 8,0 y dos veces con un volumen igual de fenol/cloroformo en proporción 1:1. Luego se añadió 1 mL de etanol 100 % y se centrifugó a 13.400 x g/10 min. Se resuspendió el sedimento en 50 L de agua destilada esterilizada. Método 2 Este procedimiento es una modificación del descrito por Sebatio et al. (2001). Se homogenizó 1,8 g de cada muestra con 3 mL del buffer 2 (Tris-HCl 0,01 M; pH 8,0; EDTA 0,01 M; SDS al 1 % y NaCl 0,01 M) empleando el Mixer Homogenizer (Omni International). Una alícuota de 500 L se trató con 10 L de proteinasa K 20 mg/mL (Promega Corporation). Se incubó la mezcla a 37 ºC toda la noche en un Dri-Bath Thermolyne, Tipo 17600 (Barnstead International, Dubuque, IA, USA). Se trató dos veces con un volumen igual de fenol saturado con Tris-HCl, pH 8,0; y una vez con un volumen igual de cloroformo. Se precipitó con la adición de 1/10 del volumen de acetato de sodio (3,0 M), pH 5,3 y 2,5 de volumen de etanol 100 % helado, centrifugando a 13.400 x g/10 min entre cada tratamiento con el Mastercycler® personal (Eppendorf, A. G.). Se resuspendió el sedimento en 500 L de agua destilada esterilizada. Método 3 Este procedimiento es una modificación del descrito por Ramella et al. (2005). Se homogeneizó 1,8 g de cada muestra con 3 mL del buffer 3 (Tris-HCl 10 mM; pH 8,0; EDTA 10 mM; SDS al 0,5 %; NaCl 125 mM y Urea 4
Aguilar, Amarys et al. M) empleando el Mixer Homogenizer (Omni International). Una alícuota de 500 L se trató con 3,5 L de proteinasa K 10 mg/ml (Promega Corporation). Se incubó la mezcla a 37 ºC toda la noche en el Dri-Bath Thermolyne, Tipo 17600 (Barnstead International). Se trató dos veces con un volumen igual de fenol/cloroformo en proporción 1:1; una vez con 1/100 del volumen de ARNasa, se precipitó el ADN con 1/10 del volumen de acetato de sodio (pH 5,3) y con el doble de volumen etanol 100 % helado. Se lavaron con etanol 70 %, centrifugando a 13.400 x g/10 min entre cada tratamiento con el Mastercycler® personal (Eppendorf, A. G.). Se resuspendió el sedimento en 100 L de buffer TE (Tris-HCl 10 mM, pH 8,0 y EDTA 1 mM, pH 8,0). En función de los resultados obtenidos se implementaron variaciones al método, resultando la metodología que se describe. Metodología modificada desarrollada Se homogeneizó 2 g de tejido muscular fresco en 5 mL de buffer 1 (Tris-HCl 50 mM; pH 8,0; EDTA 0,1 M; SDS al 1 % y NaCl 0,2 M) empleando el Mixer Homogenizer (Omni International). Se trató con 200 L de proteinasa K 5 mg/mL (Promega Corporation) a 55 ºC por toda una noche en agitación constante, en el baño agitador orbital modelo G76 (New Brunswick Scientific). A la mañana siguiente se incubó 30 minutos en hielo y se centrifugó a 13.400 x g/1 min con el equipo Mastercycler® personal (Eppendorf, A. G.). El sobrenadante se trató 2 veces con un volumen igual de fenol/cloroformo (1:1; v:v), centrifugando a 13.400 x g/5 minutos en cada tratamiento. Se precipitaron los ácidos nucleicos con 2 volúmenes de etanol puro y centrifugando a 13.400 x g/10 min. Finalmente se resuspendió el sedimento en 100 L de agua destilada estéril.
065
Electroforesis y registro del ADN aislado Los ácidos nucleicos aislados de cada muestra de atún, con las respectivas metodologías aplicadas, fueron sometidos a electroforesis en gel de agarosa al 0,6 % (p/v) en buffer TBE 1X (10X: Tris Base 0,89 M; ácido bórico 0,89 M; EDTA 0,02 M), en las cámaras de electroforesis horizontal (Bio-Rad Laboratories, Inc., Hercules, CA, USA). Se mezclaron 10 µL de las muestras con el buffer de carga 6X (azul de bromofenol 0,25 %; xileno cianol 0,25 %; glicerol 30 %) (Promega Corporation). En los geles se cargó un marcador de peso molecular Lambda DNA/Hind III o Lambda DNA/EcoRI + Hind III (Promega Corporation). La electroforesis se realizó a voltajes entre 80 a 100 V. Posteriormente se trató el gel con una solución de bromuro de etidio (C21H20BrN3), a una concentración de 0,5 g/mL, durante 15 min. Se observó el ADN, empleando el equipo Gel Doc 1000 (Bio-Rad Laboratories, Inc.), mediante el programa Multi-Analyst®/PC (BioRad Laboratories, Inc.). Se estimó la concentración y pureza con un Biofotómetro (Eppendorf, A. G.) a 260 nm y 280 nm de absorbancia. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Para una exitosa extracción de los ácidos nucleicos, estos deben separarse de cualquier otro compuesto proveniente de las células o del ambiente del cual se tomaron las muestras. El espectro de absorción característico de los ácidos nucleicos presenta un máximo a λ ~ 260 nm; si bien su coeficiente de extinción depende de la secuencia de nucleótidos, algunas reglas empíricas permiten estimar la concentración a partir del valor de A260 (Sambrook y Russel, 2001). Así, una unidad de absorbancia a 260 nm corresponde aproximadamente a una concentración de 50 μg/mL de ADN doble hebra. En las preparacio-
066 nes de los ácidos nucleicos son frecuentes las impurezas de naturaleza proteica, pero es posible estimar el grado de impurezas de origen proteico a partir del cociente A260/A280, dado que el máximo de absorbancia de las proteínas se encuentra en λ ~ 280 nm. La presencia de proteínas en la muestra hará que el cociente A260/A280 sea menor que el esperado para ácidos nucleicos puros (valor esperado < 2). Además, los contaminantes como carbohidratos, compuestos fenólicos y aromáticos, así como la turbidez, absorben a 230 nm y 320 nm; por lo que se estima la relación A260/A230 (valor ideal > 2) y el valor de A320 (valor óptimo 0) para garantizar la pureza
de la muestra (Sambrook y Russel, 2001; Falcón y Valera, 2007). Cuando los valores no cumplen estos estándares estipulados se considera que no entran en el intervalo de aceptabilidad. Los resultados obtenidos en este trabajo utilizando los tres métodos de purificación de ADN se muestran en el Cuadro 1. Los tres métodos permitieron aislar material genético con valores de absorbancia aceptables, a pesar de detectarse cierto grado de impureza. Los resultados demostraron que el método 1 fue el más efectivo para estos ensayos, obteniéndose un rendimiento mayor que con los otros 2 métodos.
Cuadro 1.- Resultados de las estimaciones de calidad y pureza de los aislamientos del ADN. Muestra
Concentración de ADN* (μg/μL ± D. S.)
(Valores de absorbancia obtenidos) Aceptabilidad
F1
1,1447 ± 0,04
(A260/A280 < 2. A260/A230 > 2. A320 ≠ 0) Valores en el intervalo de aceptabilidad, excepto en la lectura a 230 nm
F2
0,0439 ± 0,01
(A260/A280 < 2. A260/A230 < 2. A320 = 0) Valores en el intervalo de aceptabilidad, excepto en la relación 260/230 nm
0,5486 ± 0,12
(A260/A280 > 2. A260/A230 < 2. A320 = 0) Valores en el intervalo de aceptabilidad, excepto en las relaciones 260/230 nm y 260/280 nm
L1
1,2272 ± 0,06
(A260/A280 < 2. A260/A230 < 2. A320 = 0) Valores en el intervalo de aceptabilidad, excepto en la relación 260/230 nm
L2
0,0599 ± 0,02
(A260/A280 < 2. A260/A230 > 2. A320 = 0) Valores en el intervalo de aceptabilidad
L3
0,4192 ± 0,08
(A260/A280 > 2. A260/A230 < 2. A320 = 0) Valores en el intervalo de aceptabilidad, excepto en las relaciones 260/230nm y 260/280nm
F3
* Los valores son promedios de tres repeticiones. D. S.: desviación estándar. F: muestras de atún fresco según métodos 1, 2 y 3. L: muestras de atún enlatado al limón, según métodos 1, 2 y 3.
Aguilar, Amarys et al. El material aislado con los diferentes métodos se analizó mediante electroforesis, no detectándose material purificado o en muy poca cantidad (resultados no mostrados). Dado que estos resultados pudieran deberse a deficiencias en los métodos utilizados, se realizaron algunas modificaciones. Las muestras fueron tratadas inicialmente con una solución de cloroformo/metanol/agua (1:2:0,8; v:v:v) durante toda una noche a temperatura ambiental, con el objeto de remover los lípidos y aceites naturales del producto. Además, se aumentó la cantidad de tejido a tratar hasta 0,6 g de tejido muscular, tanto de las muestras del producto fresco como de los diferentes tipos de enlatados. Siguiendo el procedimiento del método 1, el material se homogeneizó con 3 mL del buffer 1. Los resultados fueron visualizados por electroforesis y se muestran en la Fig. 1. El rendimiento aumentó significativamente, en particular para el aislamiento de la muestra de atún fresco. Estos resultados pudieran ser debidos a degradación del material durante el procedimiento al cual se somete el alimento. Brevemente, este procedimiento incluye lavado, corte y eviscerado, lavado, cocción a 100 ºC por aproximadamente 4 horas, limpieza, envasado, dosificación de líquido de cobertura a 80 ºC, (agua, aceite, otros), sellado y lavado, esterilización a 117 ºC, escurrido y secado, y etiquetado y embalaje. Estos resultados permiten sugerir que durante el proceso de enlatado y/o por los aditivos empleados para este fin, el material genético del producto alimenticio se encuentra en menor concentración o ha sufrido algún proceso de degradación (Fig. 1, carril 3 vs. carriles 4, 5 y 6). Considerando los resultados obtenidos se realizó una nueva extracción empleando la metodología modificada descrita en la sección de materiales y métodos, y se realizó una corrida electroforética en geles de agarosa con 10 L de muestra aislada tratada y no tratada con RNAsa. (Fig. 2).
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Se realizaron extracciones de ADN de diferentes muestras de atunes frescos comercializados en la región capital. Se recolectaron muestras de atún en mercados populares, supermercados, pescaderías y camiones de pescados, así como tejido de bagre rayado (Pseudoplatystoma tigrinum) como control experimental. El método permitió el aislamiento de los diversos tejidos musculares de pescados analizados (resultados no mostrados). En base a los resultados satisfactorios, que se obtuvieron con la muestra control de atún fresco (Fig. 2), se empleó esta técnica modificada para aislar el material a partir de 4 tipos diferentes del producto enlatado, al limón, al natural, en aceite de oliva y ahumado. Alícuotas de todas las muestras fueron también tratadas con ARNasa. Los resultados mostraron que el material genético se encontró severamente degradado, ya que solo fue posible observar fragmentos de tamaño pequeño, no mayores de 1000 pares de bases. Estos resultados nos permiten sugerir que el procesamiento de las muestras para el enlatado y comercialización y/o la acción de diversos aditivos estaría afectando la calidad de los ácidos nucleicos presentes en el tejido del producto (Fig. 3). Considerando que siempre se partió de la misma cantidad de tejido, tanto fresco como enlatado, los resultados obtenidos pudieran ser explicados por cambios en el material genético debido a los tratamientos realizados a la materia prima, tales como calentamiento y/o adición de diversas sustancias no siempre indicadas en la etiqueta del producto y que pueden infiltrarse en el tejido, heterogeneizando al producto, conllevando a un bajo rendimiento en el aislamiento de los ácidos nucleicos. Esta posibilidad debe confirmarse, ya que podría sugerir algún tipo de engaño a nivel comercial, ya que se altera la calidad del material que se está comercializando, y además puede dificultar la correcta identificación de la materia prima empleada, no permitiendo un control de calidad
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Carril 1: marcador de peso molecular Lambda DNA/Hind III. Carril 3: muestra atún fresco. Carril 4: muestra atún enlatado al limón. Carril 5: muestra atún enlatado ahumado. Carril 6: muestra atún enlatado al natural. Figura 1.- Registro fotográfico de una corrida electroforética de las diferentes muestras obtenidas en el proceso de aislamiento y purificación de ADN.
Aguilar, Amarys et al.
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Carril 1: marcador de peso molecular Lambda DNA/EcoRI + Hind III. Carril 2: muestra atún fresco. Carril 3: muestra atún fresco tratado con RNAsa. Figura 2.- Registro fotográfico de una corrida electroforética de la muestra de atún fresco obtenida en el proceso modificado de aislamiento y purificación de ADN.
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Carril 1: marcador de peso molecular Lambda DNA/Hind III. Carril 2, 4, 6, 8 y 10: muestras de atún fresco y enlatados (en aceite de oliva, ahumado, al natural y al limón). Carril 3, 5, 7, 9 y 11: mismas muestras de atún fresco y enlatados tratados con RNAsa, respectivamente. Figura 3.- Registro fotográfico de una corrida electroforética de muestras de alimentos enlatados.
adecuado, bien sea de iniciativa privada o gubernamental. Para confirmar estas posibilidades se debe implementar, a nivel comercial y gubernamental, distintas normativas de regulación, en la cuales se involucren las técnicas moleculares, y que permitan medir los atributos de calidad en los productos destinados al comercio, tal que le
garanticen al consumidor que sus alimentos sean seguros y confiables. Como una alternativa al método de análisis de proteínas para la identificación taxonómica de productos alimenticios en las últimas décadas se han desarrollado métodos basados en el ADN, que además presentan varias ventajas sobre los métodos basados en
Aguilar, Amarys et al. proteínas. La aplicación de estas técnicas de Biología Molecular en el campo de la tecnología de alimentos y la trazabilidad depende, en gran medida, de la facilidad y reproducibilidad para extraer el ADN de las muestras a analizar. Este trabajo permitió estandarizar el método mas adecuado para la purificación del material genético de muestras de atún, para su posterior utilización con fines de identificación. El análisis de los resultados permite proponer que el método modificado experimentalmente produce resultados satisfactorios para cualquier material biológico fresco, el cual podrá ser utilizado en pruebas moleculares posteriores para la identificación taxonómica del producto. Para los productos procesados, aún cuando el ADN puede verse alterado por los diversos procesamientos a los cuales es sometido el producto (calentamiento, adición de sustancias, enlatado), es todavía factible el poder amplificar pequeños fragmentos utilizando PCR, los cuales aportarán la información suficiente para su correcta identificación. Estas pruebas se están comenzando a estandarizar en nuestro laboratorio. CONCLUSIONES Para autentificar las especies presentes en un determinado producto pesquero, primero se debe contar con la disponibilidad de técnicas de análisis que revelen la identidad del producto. El método estandarizado en este trabajo para la extracción y purificación del material genómico generó resultados satisfactorios en las muestras de tejido muscular fresco en productos pesqueros de importancia comercial como el atún. El ADN purificado a partir de muestras tomadas en cualquier punto a lo largo de la cadena de producción puede ser confrontado con la historia del organismo, estableciendo, de este modo, las bases para un sistema individualizado de control. Así, el trazado mediante el análisis del ADN puede ligar el producto final (atún enlatado, fileteado,
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ahumado, entre otros) hasta su origen, a través de todos los pasos del proceso. AGRADECIMIENTOS Este trabajo ha sido financiado por el Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico (CDCH) de la Universidad Central de Venezuela (Proyectos No. CDCH PG 03.6506.2006/2). REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Catarci, Camillo. 2003. El mercado mundial del atún. Sinopsis y actualidad. INFOPESCA Internacional. Nº 15:1-9. Chapela, María José; Sotelo, Carmen G.; PérezMartín, Ricardo, I.; Pardo, Miguel Ángel; Pérez-Villareal, Begoña; Gilardi, Patricia and Riese, Juan. 2007. Comparison of DNA extraction methods from muscle of canned tuna for species identification. Food Control. 18(10):1211-1215. Dalvit, C.; De Marchi, M. and Cassandro, M. 2007. Genetic traceability of livestock products: a review. Meat Science. 77(4):437-449. Estonba, Andone y Manzano, Carmen. 2006. Aplicación de la tecnología del ADN en la seguridad y calidad agroalimentaria. Departamento de Genética, Antropología Física y Fisiología Animal, Universidad del País Vasco (UPV/EHU), Lejona, Vizcaya, España. 16 p. http://www.enpresa.ehu.es/p223content/es /contenidos/informacion/vri_encuentos/es _vri_encu/adjuntos/3_Eztonba_L.pdf Falcón, Luisa I. y Valera, Aldo. 2007. Extracción de ácidos nucleicos (Capítulo 16). Las herramientas moleculares (Quinta parte). En Ecología Molecular. (pp. 499516). México, D. F., México: Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales – Instituto Nacional de Ecología – Universidad Nacional Autónoma de México – Comisión Nacional para el Co-
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Revista Venezolana de Ciencia y Tecnología de Alimentos. 2 (1): 073-084. Enero-Junio, 2011 http://www.rvcta.org ISSN: 2218-4384 (versión en línea) © Asociación RVCTA, 2011. RIF: J-29910863-4. Depósito Legal: ppi201002CA3536.
RVCTA
Artículo
Elaboración de una pasta de harina compuesta utilizando sémola e hidrolizado de germen desgrasado de maíz (Zea mays L.) Preparation of a composite flour pasta using semolina and hydrolysate of defatted corn germ (Zea mays L.) Eumelia Gómez1*, Marisa Guerra2, Julio Arias1, Dicson Mujica1, Francisca Guerrero3 1
Fundación Centro de Investigaciones del Estado para la Producción Experimental Agroindustrial (Fundación CIEPE). Zona Industrial Agustín Rivero, Municipio Independencia, Apartado 100, San Felipe, Estado Yaracuy, Venezuela. Teléfonos: 0058-0254-2313392 / 2319811. Fax: 0058-0254-2319322. 2
Universidad Simón Bolívar. Apartado 89000, Baruta, Caracas, 1080-A, Venezuela. Tel.: 0058-212-9063976. Fax: 0058-212-9063971. 3
Universidad Politécnica de Madrid. España. Tel.: 0034-913365692. *Autora para correspondencia:
[email protected] Aceptado 11-Mayo-2011 Resumen
El germen desgrasado de maíz subproducto de la extracción del aceite, presenta niveles altos de carbohidratos, proteína, fibra y palatabilidad poco agradable, que mejora al hidrolizarlo, aumentándose la disponibilidad de sus componentes, para obtener un ingrediente potencial en la preparación de alimentos. El objetivo del trabajo fue utilizar el hidrolizado para sustituir parcialmente la sémola de trigo durum, y obtener una harina compuesta para elaborar una pasta larga, nutritiva y aceptable sensorialmente. El germen desgrasado hidrolizado enzimáticamente, se deshidrató por atomización y se elaboraron tres formulaciones sustituyendo la sémola de trigo durum por el hidrolizado en 10 %, 15 % y 20 %. Se midieron parámetros de cocción, evaluaciones físicas, químicas, microbiológicas,
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Rev. Venez. Cienc. Tecnol. Aliment. 2(1):073-084.
nutricionales y sensoriales, utilizando metodologías oficiales nacionales e internacionales. Con la sustitución disminuyeron el tiempo de cocción, el volumen y los sólidos disueltos. Los atributos evaluados olor, sabor y color señalaron que la mejor pasta fue la sustituida en 10 % (p ≤ 0,05). Los valores de proteína 12,8 % y de carbohidratos 84,10 %, fueron semejantes a la pasta de sémola de trigo durum. Los niveles de fósforo, hierro y magnesio (400 mg/100 g, 3,49 mg/100 g, 118,47 mg/100 g) y el aporte energético (394 kcal/100 g) fueron mayores. La estabilidad microbiológica indicó que el producto sustituido con 10 %, se mantiene apto para el consumo durante 2 meses. Se concluye que es factible el uso del hidrolizado en un 10 % de sustitución en la elaboración de pasta larga, con alta aceptabilidad. Palabras claves: elaboración de pasta, germen de maíz, harina compuesta, hidrolizado, sémola de trigo durum. Abstract Defatted corn germ is a by-product of the extraction of oil, with high levels of carbohydrates, protein, fiber and low palatability, would improve hydrolyzed, increasing the availability of its components, for a potential ingredient in food preparation. The objective of the work was using the hydrolysate to partially replace the durum wheat semolina, and obtain a composite flour to make a pasta long, nutritious and sensorially acceptable. The defatted corn germ enzymatically hydrolysed was dehydrated by spray drying; three formulations were made substituting the durum wheat semolina with 10 %, 15 % and 20 % of the hydrolysate. Cooking parameters were measured and physical, chemical, nutritional and sensorial evaluations were carried out. With the substitution, the cooking time, the volume and the dissolved solids decreased. The attributes of smell, taste and color evaluated indicate that the best pasta was replaced by 10 % (p ≤ 0.05). Values 12.8 % protein and carbohydrates 84.10 % were similar to the durum wheat semolina pasta. Phosphorus, iron and magnesium levels (400 mg/100 g, 3.49 mg/100 g, 118.47 mg/100 g) and energy supply (394 kcal/100 g) were higher. Microbiological stability indicated product with 10 % it is suitable for consumption for 2 months. The feasibility of use the hydrolysed in 10 % of substitution in the development of long pasta, with high acceptability is concluded. Key words: composite flours, corn germ, durum wheat semolina, hydrolysed germ, preparation of pasta.
INTRODUCCIÓN El término de harinas compuestas fue creado en 1964 por la Organización para la Agricultura y la Alimentación (FAO), al reconocer la necesidad de buscar una solución para los países no productores de trigo y las define, como mezclas elaboradas para producir alimentos a base de éste cereal como pan,
pastas y galletas. Estas harinas pueden prepararse con otras fuentes de origen vegetal, y pueden o no contener harina de trigo. Venezuela es un país importador de trigo, por lo tanto es importante considerar la posible sustitución parcial del mismo con otras materias primas, como leguminosas, tubérculos y/o subproductos como el germen de maíz (GM) (Torres et al., 2007). Éste se obtiene del proce-
Gómez, Eumelia et al. samiento industrial del maíz y se usa en la extracción de aceite, generándose así un residuo conocido como germen desgrasado de maíz (GDM), rico en proteínas, minerales, carbohidratos y fibra dietética (Guerra et al., 1998). Esto lo convierte en un atractivo y potencial ingrediente para la preparación de harinas compuestas. Sin embargo, su alto contenido en fibra y palatabilidad poco agradable no garantiza una buena aceptabilidad, lo cual podría ser corregido a través de una hidrólisis. Gómez et al. (2008) obtuvieron un hidrolizado de germen desgrasado de maíz (HGDM), donde mejoraron las propiedades nutricionales, funcionales y la digestibilidad. En consecuencia, el objetivo del presente trabajo fue utilizar el HGDM para sustituir parcialmente la sémola de trigo durum (STD) en el desarrollo de una pasta, nutricionalmente semejante a la de trigo y aceptable sensorialmente. En Venezuela la pasta que más se produce es la de 100 % sémola (UPA, 2004) y constituye un alimento de alto consumo, ocupando el tercer lugar entre los productos de la cesta básica (Mercado y Lorenzana, 2000), esto origina grandes importaciones, por lo que es relevante tratar de disminuirlas, utilizando materias primas de producción nacional, como sería en este caso el GDM. En el país este subproducto se ha utilizado previo tamizado en pequeñas cantidades, para elaborar diferentes productos como: panes, arepas (Mosqueda et al., 1986) y pastas cortas (Lucisano et al., 1984; Torres et al., 2009), pero no hay experiencias con pastas largas, ni con el uso del subproducto hidrolizado por vía enzimática. MATERIALES Y MÉTODOS Ingredientes de las preparación del hidrolizado
pastas
y
El germen desgrasado de maíz fue obtenido en una empresa productora de aceite de maíz, ubicada en el centro del país. Se
075
realizó el muestreo, siguiendo los principios generales establecidos por la Comisión Venezolana de Normas Industriales (COVENIN) en su norma 612:82 (COVENIN, 1982). En total fueron muestreados 2030 kg de residuo conformado en cinco sub-lotes. El hidrolizado fue preparado empleando la metodología y las condiciones descritas por Gómez et al. (2008), mediante hidrólisis enzimática. Se utilizaron enzimas α-amilasas, celulasas y proteasas de marca Sigma-Aldrich (USA) adquiridas en Celtek Tecnologías, C. A. (Caracas, Venezuela). Para la preparación del hidrolizado, el GDM fue molido en un molino pulverizador (marca Alpine, modelo 160 Z, Augsburg, Alemania), aspirado a través de un aspirador marca Grainman (modelo 63-115-60VS) y tamizado a través de un tamiz Nº 14 de 1,41 mm de abertura (Fisher Scientific Company, L. L. C., Pittsburgh, PA, USA); luego se hidrolizó y fue secado por atomización (4,6 % humedad) en un Niro Atomizer, tipo F11BAA06, serial 1105 (GEA Niro, Søborg, Dinamarca) obteniendo el hidrolizado de germen desgrasado de maíz (HGDM). La pasta comercial elaborada con 100 % de sémola de trigo duro (STD) (considerada como pasta control), los huevos y la sémola utilizada, se compraron en el comercio local y el empaque de polipropileno de 20 µm de espesor utilizado para la pasta fue donado por una empresa nacional. Elaboración y evaluación de las pastas Se sustituyó la STD por 10 %, 15 % y 20 % (P10, P15, P20) del HGDM, para preparar la harina compuesta. En el Cuadro 1 se presenta la composición porcentual de los ingredientes utilizados en la preparación de las pastas con las harinas compuestas. Los pasos operacionales del proceso seguido a escala piloto fueron: pesado, mezclado en una mezcladora HOBART, mode-
076 Cuadro 1.- Ingredientes utilizados en la elaboración de las pastas con harinas compuestas. Ingredientes (g/100 g) P10 (%) P15 (%) P20 (%) Agua 23,00 23,00 23,00 Yema de huevos 3,00 3,00 3,00 Harina hidrolizada de GDM 7,40 11,10 14,80 Sémola de trigo durum 66,60 62,90 59,20 P10: pasta larga tipo cinta con 10 % de HGDM. P15: pasta larga tipo cinta con 15 % de HGDM. P20: pasta larga tipo cinta con 20 % de HGDM. GDM: germen desgrasado de maíz.
lo A200 (Hobart Corporation, Troy, OH, USA), amasado (Fig. 1A), moldeado manual (Fig. 1B), cortado tipo cintas (tiempo 15’, temperatura de la masa 28 ºC, humedad de la masa 31 %) (Fig. 1C), secado (tiempo 8 h; temperatura y humedad relativa del secador 33,5 °C y 51 %, respectivamente) en un secador PAVAN, modelo 13256 (Pavan Srl, Galliera Venetta, Padova, Italia) (Fig. 1D) y empacado en bolsas de polipropileno de 250 g. Para la evaluación de las pastas, los índices de absorción de agua (IAA) y de solubilidad en agua (ISA) se realizaron de acuerdo al método de Anderson (1982). La cocción de las pastas se llevó a cabo en agua hervida empleando la relación 1:10 (pasta:agua) de acuerdo al procedimiento descrito por Menger (1979) (con adición de aceite y sal), durante 3, 4 y 5 minutos. Se realizaron pruebas de tiempo de cocción, aumento de volumen y sólidos disueltos, utilizando los métodos 66-50 de la AACC (2004), humedad y acidez de acuerdo a las normas venezolanas COVENIN 1553:80 (COVENIN, 1980) y 1787:81 (COVENIN, 1981), respectivamente. Los análisis de color fueron realizados utilizando un colorímetro marca HunterLab, modelo ColorFlex® (espacio de color Hunter L,a,b). Para la evaluación sensorial de las pastas (P10, P15, P20) se utilizó la metodología ISO (2005), con un panel experto de quince personas, conformado por profesionales y técnicos de la Fundación CIEPE, con edades comprendidas entre 30 y 40 años, aplicando una prueba de
preferencia, midiendo en una escala hedónica del 1 al 9, donde 1 indicó ‘me desagrada muchísimo’ y 9 ‘me gusta muchísimo’, para evaluar los atributos de color, olor y sabor (la pasta fue cocida al dente y sin aderezo). Además, evaluando los mismos atributos se aplicó una prueba de aceptabilidad de acuerdo al estándar ISO (2003) para verificar cual fue la pasta que mas gustó y seleccionarla para análisis posteriores. En la P10, se realizaron por triplicado los análisis proximales, de almidón, fibra dietética y minerales (P, Fe, Mg y Ca), mediante los métodos recomendados por la AOAC (2005). El valor energético se calculó utilizando los coeficientes de Atwater (Nielsen, 1994). Las determinaciones de coliformes totales, aerobios mesófilos, mohos y levaduras se llevaron a cabo utilizando el compendio de métodos de análisis microbiológicos de la APHA (2001). La estabilidad microbiológica de la P10 se realizó según el método de Labuza y Riboh (1982). La evaluación estadística de los resultados obtenidos, se realizó utilizando una hoja de cálculo bajo el programa de Microsoft® Office Excel, versión 2007 (Microsoft® Corporation, Redmond, WA, USA) y aplicando la metodología 5725-2 de la ISO (1994). Para establecer diferencias significativas entre muestras se llevó a cabo un análisis de varianza (ANOVA), con posterior comparación de medias (test de Duncan) usando el programa estadístico StatView (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA). El nivel de significancia empleado para todos los análisis estadísticos fue p ≤ 0,05.
Gómez, Eumelia et al.
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A) Mezclado y amasado de los ingredientes. B) moldeado manual de la masa. C) cortado manual de la pasta alimenticia tipo cinta. D) disposición de la pasta alimenticia en los estantes para el secado. Figura 1.- Pasos operacionales involucrados en la elaboración de las pastas.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN Caracterización del hidrolizado y de la sémola La caracterización del hidrolizado y de la sémola para la preparación de la pasta se basó en la capacidad para absorber y solubilizarse en agua, debido a que estas
propiedades influyen en su calidad. Los resultados de los análisis de IAA obtenidos para el HGDM y la STD fueron 2,54 g/g y 1,75 g/g y los de ISA 44,83 % y 7,65 % respectivamente, lo que indicó que el hidrolizado tuvo valores mayores que la sémola. El IAA obtenido, es semejante al indicado en harinas compuestas de germen de maíz con harina de endospermo por Hernández
078 et al. (1999), quienes también encontraron índices de solubilidad bajos (2,34 a 2,86 %). Guerra et al. (1998) informaron valores de ISA de 2,92 % para el germen desgrasado de maíz y para la fracción gruesa (11,9 %) y fina 3,27 %, lo que permite deducir que la hidrólisis mejora considerablemente la solubilidad. La alta solubilidad del hidrolizado dificulta su uso en las pastas en elevadas proporciones, ya que no permite la formación de una masa, de manera que el farinógrafo no logra medir su resistencia al amasado. Por lo tanto, se fijo como máximo un 20 % de sustitución para la preparación de las pastas. Parámetros de calidad de las pastas El Cuadro 2 muestra parámetros de calidad de las pastas preparadas con las harinas compuestas. El contenido de humedad de las tres muestras preparadas con harinas compuestas fue similar, pero mayores a la de sémola, lo que indica que el hidrolizado aumenta la humedad, ya que a mayor porcentaje de sustitución este parámetro se eleva, presentando diferencias significativas entre los tres tipos de pasta y de estos con la de sémola (p ≤ 0,05). Los resultados obtenidos de acidez presentaron contenidos similares (no significativos, p ≥ 0,05), pero menores a la sémola, lo que indica que el agregado del hidrolizado disminuyó la acidez (en un 25 % aproximadamente) en relación al valor de la pasta de STD. En el resultado de los tiempos de cocción se observaron diferencias, estos disminuyen en comparación con la pasta de STD, cuando se cocinan para lograr una producto al dente. Granito et al. (2003), elaboraron pastas con harinas compuestas (sémola - almidón de yuca - harina de frijol harina de germen desgrasado de maíz) encontrando que el tiempo de cocción fue menor en las pastas preparadas con las harinas
compuestas al compararlas con pasta de 100 % sémola, y todos los valores fueron mayores (11 min) que los encontrados en este trabajo. La pasta identificada como P20 presentó el mayor tiempo entre las 3 muestras estudiadas, pero fue aproximadamente la mitad del tiempo de la pasta 100 % STD, posiblemente debido a que durante la extracción del aceite y luego al evaporar el exceso de solvente hay un tratamiento térmico que provoca la precocción del GDM, además de las temperaturas utilizadas durante la hidrólisis enzimática, las cuales pueden producir la gelatinización de los almidones, permitiendo que la cocción sea más rápida. Los incrementos de volumen observados fueron menores a los obtenidos para pasta con 100 % de STD, estos valores concuerdan con los señalados por Buckle y Cabrera (1981), quienes indican que el incremento del volumen fue muy bajo (1,7 mL/g) en pastas donde se utilizó una mezcla de harina precocida de maíz opaco y sémola de trigo (50/50). Por lo tanto, esta disminución en las muestras, está asociada a la sustitución parcial de la sémola por el HGDM. Se podría inferir que el almidón gelatinizado de estas pastas se hidrató, pero la matriz proteica no es lo suficientemente fuerte para retener toda el agua y expandirse, ya que se ha indicado que la sustitución de sémola por otras harinas debilita la red proteica del gluten (Granito et al., 2003). Con relación al incremento de volumen para las muestras sustituidas con el hidrolizado, no se observó diferencias entre ellas (p ≥ 0,05), pero si con la pasta de sémola (p ≤ 0,05). Los valores de sólidos disueltos indican que hubo una disminución de estos en las pastas elaboradas con harinas compuestas, respecto a la de sémola (p ≤ 0,05), la cual se puede atribuir al porcentaje de sustitución de la sémola por el hidrolizado de germen desgrasado de maíz, ya que se altera la proporción de las proteínas en la sémola y posiblemente se produce una matriz mas entrelazada que evita la difusión de los
Gómez, Eumelia et al.
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Cuadro 2.- Parámetros de calidad en las pastas elaboradas con las harinas compuestas. Parámetros
Pasta
P10 P15 P20 STD a b c Humedad (%) 12,90 13,62 13,87 11,04 d Acidez (%) 6,06 a 6,10 a 6,14 a 8,00 b Tiempo de cocción (min) 3 4 5 9 a a a Incremento de volumen (mL/g) 1,19 1,12 1,11 2,90 b Sólidos disueltos (mg/mL) 5,65 a 4,85 b 4,18 c 7,40 d P10: pasta larga tipo cinta con 10 % de HGDM. P15: pasta larga tipo cinta con 15 % de HGDM. P20: pasta larga tipo cinta con 20 % de HGDM. STD: pasta de sémola de trigo durum. Letras diferentes en una misma fila indican que existen diferencias significativas (p ≤ 0,05).
sólidos al agua de cocción. Entre las pastas preparadas con harinas compuestas también hubo diferencias significativas, resultando menor el de la pasta con mayor nivel de sustitución (P20). La pérdida de sólidos disueltos no es deseable, porque es producida por la solubilidad de compuestos como almidones, proteínas y minerales los cuales pasan al agua de cocción, asimismo esta pérdida de sólidos ocasiona que las pastas pierdan su forma si son dejadas más tiempo sumergidas en agua caliente. De acuerdo a lo señalado por Doxastakis et al. (2007), las pérdidas de sólidos disueltos durante la cocción son atribuidas al efecto de dilución que ejerce el ingrediente que reemplaza a la sémola, en la fuerza del gluten y en el debilitamiento de la estructura total de la pasta. Este efecto no fue observado en el presente trabajo, ya que en las pastas elaboradas con harinas compuestas con hidrolizado, este evita la pérdida de sólidos, probablemente porque el almidón de estas pastas se hidrató formando un gel compacto, produciéndose menos solubilización porque la matriz proteica y de almidón, impide la salida de sólidos al agua de cocción. Evaluación del color en las pastas
En el Cuadro 3 se presentan los resultados de la medición instrumental de color en las pastas. Se observa que hubo diferencias significativas en las muestras (p ≤ 0,05), siendo la más clara la muestra de mayor sustitución P20. El mayor porcentaje de sustitución del hidrolizado, está asociado al incremento de la luminosidad entre las muestras, ya que al hidrolizar el germen se hace más claro, lo que se refleja en la luminosidad de la pasta (P20) con el mayor porcentaje de sustitución y en los índices amarillo (b) y rojo (a), los cuales fueron menores en la pasta con mayor sustitución. Un comportamiento diferente fue observado por Lucisano et al. (1984) al utilizar GDM para elaborar pasta corta. Estos autores observaron que al sustituir la sémola por harina de GDM (10 %, 20 %, 30 %) sin ningún tratamiento químico o enzimático, el color de los macarrones fue afectado. En general a medida que aumentaba la sustitución (30 %) el color fue más oscuro (L: 35,8), mas rojo (a: 3,4) y menos amarillo (b: 21,2). El color del GDM varía de acuerdo al proceso de obtención, debido a que al extraer el aceite o evaporar el solvente se aplican diferentes tratamientos térmicos que pueden producir reacciones de oscurecimiento (Granito et al., 2003).
080 Cuadro 3.- Evaluación del color en pastas elaboradas con las harinas compuestas. Muestra P10 P15 P20 a b L 77,69 76,11 83,16 c a 2,93 a 3,25 b 1,54 c b 18,76 a 19,48 b 16,18 c L · (b/a) 497,43 a 456,19 b 873,72 c L: luminosidad (0 = negro y 100 = blanco); a: coordenada cromática rectangular (valor positivo = tonos rojizos); y b: coordenada cromática rectangular (valor positivo = tonos amarillos). P10: pasta larga tipo cinta con 10 % de HGDM. P15: pasta larga tipo cinta con 15 % de HGDM. P20: pasta larga tipo cinta con 20 % de HGDM. Letras diferentes en una misma fila indican que existen diferencias significativas (p ≤ 0,05). Parámetros de color
Evaluación sensorial de las pastas La prueba de preferencia realizada a las pastas (P10, P15 y P20) presentó diferencias significativas (p ≤ 0,05) siendo P10 la preferida (Cuadro 4). Ésta obtuvo la mayor aceptación cuyos promedios en los atributos de olor, sabor y color fueron mayores, siendo el grado de aceptabilidad promedio de aproximadamente 7
que correspondió a ‘me gusta bastante’. Presentando la pasta de mayor porcentaje de sustitución, los menores promedios en los atributos evaluados. En base a la prueba de aceptabilidad, se seleccionó la pasta con 10 % de sustitución para realizar la evaluación química, microbiológica y estudio de estabilidad del producto.
Cuadro 4.- Promedios totales por atributo de las pastas. Promedios totales P10 P15 P20 a b Olor 6,62 5,88 5,58 c Sabor 6,73 a 6,12 b 5,62 c Color 6,85 a 6,27 b 5,88 c P10: pasta larga tipo cinta con 10 % de HGDM. P15: pasta larga tipo cinta con 15 % de HGDM. P20: pasta larga tipo cinta con 20 % de HGDM. Letras diferentes en una misma fila indican que existen diferencias significativas (p ≤ 0,05). Atributo evaluado
Evaluación química de la P10 En el Cuadro 5 se presentan los resultados de la evaluación química de la P10, ésta cumplió con las especificaciones de
humedad y proteína establecidas en la Norma Venezolana COVENIN 283:1994 para pastas alimenticias de 13,5 (% máximo) y 12,8 (% mínimo), respectivamente (COVENIN, 1994); estos niveles de humedad demuestran un
Gómez, Eumelia et al.
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Cuadro 5.- Evaluación química de la pasta larga tipo cinta elaborada con la harina compuesta (P10). Parámetros Base seca Base húmeda* Humedad (g/100g) 12,90 ± 0,26 Carbohidratos (g/100g) 84,10 73,20 ± 0,10 Almidón (g/100g) 76,00 66,00 ± 0,00 Proteína (g/100g) 12,80 11,13 ± 0,01 Fibra Dietética (g/100g) 5,32 4,63 ± 0,01 Grasa (g/100g) 0,67 0,57 ± 0,06 Cenizas (g/100g) 1,74 1,52 ± 0,01 Fósforo (mg/100g) 400,00 350,00 ± 0,01 Hierro(mg/100g) 3,49 3,04 ± 0,59 Magnesio(mg/100g) 118,47 103,20 ± 0,77 Calcio (mg/100g) 10,04 8,75 ± 0,77 * Los valores son promedios de tres repeticiones ± desviación estándar. P10: Pasta larga tipo cinta con 10 % de HGDM.
adecuado secado. Las cenizas fueron ligeramente mayores al 1,0 % establecido, debido al alto contenido de minerales presentes en el HGDM, esto indica que 100 g de P10 aportarían valores razonables de los requerimientos de fósforo, hierro y magnesio, establecidos para adultos mayores (Ruiz et al., 2000). El contenido de carbohidratos fue mayor al valor estipulado en la Tabla de Composición de Alimentos (TCA) del Instituto Nacional de Nutrición en Venezuela, de 71,4 % para pastas de STD (INN, 1999), estos niveles de carbohidratos mejoran el aporte energético del producto, que fue de 394 kcal/100 g y mayor al referido en la TCA (353 kcal/100 g) para pastas alimenticias. El contenido de grasa estuvo ubicado por debajo del indicado en la TCA (1,9 %), lo que favorecería la estabilidad durante el almacenamiento del producto. En consecuencia, la pasta P10 puede considerarse como un alimento energético proteico, similar a la pasta de trigo durum.
Evaluación microbiológica de la P10 La calidad microbiológica de la pasta indicó que es inocua, lo cual se evidencia a través de los resultados microbiológicos obtenidos, siendo bajos los niveles de aerobios mesófilos (2,73 x 102 UFC/g), mohos y levaduras (< 10 UFC/g), y no hubo crecimiento de coliformes totales. El esquema tecnológico utilizado, permitió obtener un producto dentro de los parámetros microbiológicos de calidad, lo que asegura un almacenamiento estable y prolongado del producto. Estudio de estabilidad microbiológica de la P10 En el Cuadro 6 se presentan los resultados de los parámetros seleccionados para el estudio de estabilidad microbiológica de la pasta P10, los mohos y las levaduras así como la humedad, se mantuvieron dentro de los
082 Cuadro 6.- Efecto del tiempo sobre el contenido de humedad, mohos y levaduras durante el estudio de estabilidad microbiológica de la pasta elaborada con harina compuesta (P10). Tiempo (días) Humedad (%)* Mohos (UFC/g) Levaduras (UFC/g) a 0 12,90 < 10 < 10 a 15 12,99 < 10 < 10 b 30 13,00 < 10 < 10 b 45 13,30 < 10 < 10 c 60 14,30 < 10 < 10 c 75 14,89 2,7 x 10 < 10 * Letras diferentes en una misma columna indican que existen diferencias significativas (p ≤ 0,05).
límites establecidos en la norma COVENIN 283:1994 (COVENIN, 1994), hasta los 60 días de almacenamiento. A los 75 días se observó el crecimiento de mohos, favorecidos por el aumento de humedad, sin embargo, al compararse con la norma estuvo por debajo del límite máximo (1 x 104 UFC/g). En relación a la estabilidad microbiológica y al contenido de humedad se puede decir que la P10 se mantiene apta para el consumo durante 2 meses. Evaluación estadística De acuerdo a las pruebas estadísticas de las evaluaciones físicas, químicas y nutricionales realizadas al hidrolizado y a la pasta P10, en los parámetros existió baja o no existió dispersión entre sus réplicas y en las determinaciones microbiológicas no hubo diferencias significativas (al 95 % de confianza) entre sus réplicas. CONCLUSIONES Los resultados obtenidos permiten concluir que se puede obtener una pasta de harina compuesta de sémola de trigo durum con 10 % de hidrolizado del germen desgrasado de maíz, para elaborar una pasta larga tipo cinta, nutritiva y aceptable sensorialmente. Ésta
presentó especificaciones de calidad dentro de las establecidas por la norma COVENIN para pastas alimenticias y en la Tabla de Composición de Alimentos de Venezuela. Además, se mantiene estable desde el punto de vista microbiológico para su consumo por un tiempo de 2 meses. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen al Fondo Nacional de Ciencia, Tecnología e Investigación (FONACIT) Proyecto Nº 2001001770 y al Centro de Investigaciones del Estado para la Producción Experimental Agroindustrial (CIEPE), quienes financiaron la realización de este trabajo. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS AACC. 2004. American Association of Cereal Chemists. Approved Methods. (10ma. ed). Saint Paul, MN, USA. Anderson, R.A. 1982. Water absorption and solubility and amylograph characteristics of roll-cooked small grain products. Cereal Chemistry. 59(4):265-269. AOAC. 2005. Association of Official Analytical Chemists. Official Methods of Analysis. (21era. ed.). Washington, USA.
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RVCTA
Revista Venezolana de Ciencia y Tecnología de Alimentos. 2 (1): 085-093. Enero-Junio, 2011 http://www.rvcta.org ISSN: 2218-4384 (versión en línea) © Asociación RVCTA, 2011. RIF: J-29910863-4. Depósito Legal: ppi201002CA3536.
Artículo
Actividad antimicrobiana de extractos hidroetanólicos de limoncillo (Cymbopogon citratus) y cúrcuma (Curcuma longa) Antimicrobial activity of ethanolic extracts of lemongrass (Cymbopogon citratus) and turmeric (Curcuma longa) Ana Silvia Falco2*, Walter José Martínez1, José Luis Rodríguez2, Margarita Núñez de Villavicencio2, Eva Sevillano2 1
Universidad de Córdoba. Carrera 6, Nº 76-103, Montería, Departamento de Córdoba, Colombia.
2
Instituto de Investigaciones para la Industria Alimenticia. Carretera al Guatao, km 3 ½, La Lisa, Ciudad de La Habana, Cuba, C. P. 19200. *Autora para correspondencia:
[email protected] Aceptado 18-Mayo-2011 Resumen
Los extractos de plantas se han convertido en potenciales alternativas tanto para la industria de medicamentos como para la alimentaria debido a la actividad antioxidante de los compuestos naturales y al desarrollo de multirresistencia por parte de los microorganismos a los conservantes y antibióticos de uso común. El objetivo del presente trabajo consistió en evaluar la capacidad antimicrobiana de los extractos hidroalcohólicos de limoncillo y cúrcuma frente a Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Saccharomyces sake y Aspergillus oryzae. El extracto de cúrcuma presentó elevada actividad bactericida y antifúngica a concentraciones de 3,11 y 5,65 mg ácido gálico/mL extracto. Palabras claves: capacidad antimicrobiana, extracto de limoncillo, extracto de cúrcuma.
086
Rev. Venez. Cienc. Tecnol. Aliment. 2(1):085-093. Abstract
The plant extracts have become potential alternatives for the pharmaceutical and food industry due to the antioxidant activity of natural compounds and the development of multi-drug resistant microorganisms to antibiotics and preservatives in common use. In this study the antimicrobial activity of ethanolic extracts of lemongrass and turmeric was evaluated against the microorganisms: Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Saccharomyces sake and Aspergillus oryzae. The turmeric extract showed high antimicrobial activity at 3.11 and 5.65 mg gallic acid/mL extract. Key words: antimicrobial activity, lemongrass extract, turmeric extract.
INTRODUCCIÓN El desarrollo de multirresistencia por parte de los microorganismos a los conservantes químicos y antibióticos de uso común es un tema que ocupa un lugar preponderante desde comienzos del siglo XXI, aunque requiere aún de muchas investigaciones para lograr la obtención de nuevos productos antimicrobianos alternativos. Por otra parte, los compuestos antioxidantes sintéticos, ampliamente utilizados en la industria de alimentos, son objeto de severas restricciones regulatorias por sus efectos nocivos sobre la salud. Desde este punto de vista, los extractos de plantas se han convertido en una potencial opción lo mismo para la industria de medicamentos como para la alimentaria, ya que gran número de plantas aromáticas producen compuestos bioactivos que podrían emplearse tanto para preservar la salud como los alimentos (Mesa et al., 2000; Schuck et al., 2001). Muchos de los compuestos antioxidantes presentan además acción antimicrobiana (Skandamis et al., 2001; Mimica-Dukic et al., 2003; Antolinez-González et al., 2008; Monroy-Vázquez et al., 2009; Castaño-P. et al., 2010). El limoncillo (Cymbopogon citratus) también conocido como limonaria, caña santa o caña de limón, es una planta utilizada en Cuba por sus múltiples usos terapéuticos (Cápiro et al., 2001) con
demostrados efectos como antioxidante (Cheel et al., 2005) siendo sus hojas fuente potencial de polifenoles bioactivos (Figueirinha et al., 2008). La cúrcuma (Curcuma longa), por su parte, es una planta que produce rizomas con contenido de materia colorante (curcumina, desmetoxicurcumina y bisdesmetoxicurcumina) y aceites esenciales (turmerona, ar-turmerona, entre otros) (Barrero-M. y Carreño, 1999; Barrero y Carreño, 2000; Ravindran, 2007). Ha sido demostrado que los extractos acuosos de cúrcuma y la fracción volátil de limoncillo presentan una excelente actividad antimicrobiana frente a Candida albicans (Schuck et al., 2001) y ambas especies por sus potencialidades podrían emplearse en la formulación de alimentos funcionales. De acuerdo con esto, se trazó como objetivo del presente trabajo evaluar la capacidad antimicrobiana de los extractos hidroetanólicos de limoncillo (Cymbopogon citratus) y cúrcuma (Curcuma longa) frente a Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Saccharomyces sake y Aspergillus oryzae. MATERIALES Y MÉTODOS Materia prima y preparación de las muestras La recolección de las hojas de limoncillo y los rizomas de cúrcuma se realizó en los campos de la cadena de plantas aromáti-
Falco, Ana et al. aromáticas de la ciudad de Montería (Colombia). Se llevó a cabo en los meses de Septiembre a Diciembre del año 2010. Las muestras fueron secadas a 50 ± 1 °C en estufa de convección forzada marca Memmert, modelo TU 15. Las muestras se molieron empleando un molino de alta velocidad GRINDOMIX GM 200 de cuchillas (Retsch® GmbH, Haan, Alemania) y se pasaron por una malla con un diámetro de orificio de 0,5 mm. Las muestras secas y molidas se envasaron en bolsas de polipropileno y luego fueron almacenadas en desecadora. Los ensayos físicos, químicos y microbiológicos se realizaron en el Instituto de Investigaciones para la Industria Alimenticia en La Habana, Cuba. Extracción fenólicos
de
los
compuestos
Los extractos fueron preparados en tubos de centrífuga con tapas de rosca. Se pesó 1,0 ± 0,1 g de las muestras molidas y secas a las que se añadieron 20 mL de una mezcla de etanol/agua (50/50). Se agitó la mezcla a 1500 rpm durante 1 h y luego se centrifugó a 5000 rpm por 10 minutos en una centrífuga MLW, modelo T-62 (Leipzig, Alemania). Los extractos obtenidos se conservaron a temperatura de -18 °C en un freezer marca Frigidaire®, modelo FFC0723DW9. Para la extracción de los compuestos fenólicos de limoncillo y cúrcuma se emplearon soluciones hidroetanólicas a 50 y 75 % v/v, respectivamente. El contenido de fenoles, se determinó siguiendo el procedimiento descrito por Slinkard y Singleton (1977), empleando el reactivo de Folin-Ciocalteu. A una alícuota de 50 µL del extracto, se le adicionaron 2500 µL del reactivo de Folin-Ciocalteu diluido (1:10), pasados cinco minutos se añadieron 2000 µL de solución al 7,5 % de carbonato de sodio. La mezcla se dejó en reposo por 2 h. La absorbancia se midió a 765 nm en un espectro-
087
fotómetro UV-Vis SHIMADZU, modelo UV 240 1PC (SHIMADZU Corporation, Kyoto, Japón). Se empleó ácido gálico como referencia para la curva de calibración. El contenido total de fenoles fue expresado como mg de ácido gálico/L de extracto. Posteriormente, el contenido alcohólico de los extractos se eliminó a temperatura de 40 ºC y en vacío para que no interfiriera en el crecimiento microbiano. Se prepararon las diluciones en base al contenido de fenoles: 0; 0,75; 1,55; 3,11 y 5,65 mg ácido gálico /mL extracto. Determinación antimicrobiana
de
la
actividad
La actividad antimicrobiana de los extractos de limoncillo y cúrcuma fue evaluada por el método de contacto en tubos según el procedimiento establecido para medir la eficacia de sustancias desinfectantes o antibióticas (Collins, 1969). Luego se procedió al recuento en placa de los sobrevivientes. En el estudio se emplearon los siguientes microorganismos: Staphylococcus aureus (ATCC 6538) Escherichia coli (ATCC 25922) Saccharomyces sake ( IIIA 21501) Aspergillus oryzae ( IIIA 2214) Las 2 primeras cepas procedentes de la colección del Instituto de Ingeniería Genética y Biotecnología y las otras 2, del banco de cepas del Instituto de Investigaciones para la Industria Alimenticia, ambas Instituciones de Cuba. Para el test de contacto, se tomaron 4 mL de cada extracto: 0,75; 1,55; 3,11 y 5,65 mg ácido gálico/mL extracto y se pasaron a tubos estériles; a cada uno se les adicionó 1 mL de la suspensión microbiana en suero fisiológico, que se preparó a partir de los cultivos en fase de crecimiento logarítmica. La concentración bacteriana se midió por la escala de McFarland y la de Saccharomyces sake mediante la cámara
088 de Newbauer. Posteriormente, se dejó en contacto al microorganismo con el extracto, por 30 minutos y luego por 24 h. Se utilizó agua estéril como control. Transcurrido el tiempo de ensayo, se procedió a la siembra en profundidad de 0,5 mL del extracto inoculado y se emplearon para la recuperación de los microorganismos los medios de cultivo Agar Triptona Soya (ATS) para bacterias y Agar Extracto de Malta (AEM) para la levadura. Las placas inoculadas se incubaron a 35 ºC para S. aureus y E. coli, y a 25 ºC para Saccharomyces sake. Luego se contaron los sobrevivientes. El hongo Aspergillus oryzae no mostró buen comportamiento por la técnica de contacto y recuento, por lo que se sembró una porción de 5 mm de micelio en el centro de placas de Petri con AEM + extracto. Las placas se incubaron a 30 ºC y luego se midió el diámetro de la colonia a los 7 y 15 días. Análisis estadístico A los resultados obtenidos en el conteo de sobrevivientes en 3 repeticiones de la experiencia con cada extracto se les calculó la media y se elaboraron gráficos de log del conteo de microorganismos vs. concentración de fenoles expresados como mg de ácido gálico por mL de extracto utilizando el software Microsoft® Office Excel, versión 2003 (Microsoft® Corporation, Redmond, WA, USA). Los datos del crecimiento del hongo se determinaron según el diámetro de la colonia en mm, se promediaron y se les calculó la desviación estándar para representar los valores en un cuadro. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Tiempo de contacto de 30 minutos En las Figs. 1 y 2, se representa el comportamiento de E. coli, Staphylococcus aureus y Saccharomyces sake frente a los extractos de limoncillo y cúrcuma a diferentes
concentraciones y con un tiempo de contacto de 30 minutos. Se puede apreciar en la Fig. 1 que el extracto de limoncillo no presentó actividad antimicrobiana a las concentraciones estudiadas contra ninguno de los microorganismos. Por el contrario, el extracto de cúrcuma tuvo un marcado efecto después de 30 minutos de contacto. Según los resultados obtenidos, para E. coli la Concentración Mínima Inhibitoria (CMI) del extracto de cúrcuma resultó ser de 1,55 mg ácido gálico/mL de extracto y para Staphylococcus aureus 0,75 mg ácido gálico/mL de extracto. Como se observa, a concentraciones más elevadas no se produjo crecimiento. Para Saccharomyces sake, las concentraciones de 3,11 y 5,65 mg ácido gálico/mL de extracto de cúrcuma, provocaron un decrecimiento de la población viable aproximadamente de 3 ciclos logarítmicos, poniéndose de manifiesto las propiedades fungistáticas del extracto. Tiempo de contacto de 24 horas En las Figs. 3 y 4 se observa, que para un tiempo de contacto de 24 horas, el comportamiento de los microorganismos fue similar al que se obtuvo con 30 minutos, excepto para Staphylococcus aureus que mostró un decrecimiento de 2 órdenes logarítmicos. De forma general, en las Figs. 1, 2, 3 y 4 se aprecian los grados de sensibilidad de los microorganismos estudiados frente a las diferentes concentraciones de los extractos. De tal manera Staphylococcus aureus y E. coli fueron los microorganismos más sensibles al extracto de cúrcuma y se demostró la acción bactericida del mismo. Para Saccharomyces sake también el extracto de cúrcuma ejerció una acción inhibitoria en todas las concentraciones y los dos tiempos estudiados, aunque sin lograr eliminar todas las células viables. Por tanto, su sensibilidad fue mucho menor y el extracto mostró una acción fungistática.
Logaritmo del recuento promedio (log UFC/mL)
Falco, Ana et al.
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0 E. coli
S. aureus
S. sake
2,5 0
1
2
3
4
5
6
Concentración (mg ácido gálico/mL de extracto)
Logaritmo del recuento promedio (log UFC/mL)
Figura 1.- Comportamiento de los microorganismos frente a los extractos de limoncillo y 30 min de contacto.
6,0 5,0 4,0 E. coli
S. aureus
S. sake
3,0 2,0 1,0 0,0 0
1
2
3
4
5
Concentración (mg ácido gálico/mL de extracto)
Figura 2.- Comportamiento de los microorganismos frente a los extractos de cúrcuma y 30 min de contacto.
6
089
Logaritmo del recuento promedio (log UFC/mL)
090
5,5
4,5
3,5 E. coli
S. aureus
S. sake
2,5
1,5 0
1
2
3
4
5
6
Concentración (mg ácido gálico/mL de extracto)
Logaritmo del recuento promedio (log UFC/mL)
Figura 3.- Comportamiento de los microorganismos frente a los extractos de limoncillo y 24 h de contacto.
6,0 5,0 4,0 E. coli
S. aureus
S. sake
3,0 2,0 1,0 0,0 0
1
2
3
4
5
Concentración (mg ácido gálico/mL de extracto)
Figura 4.- Comportamiento de los microorganismos frente a los extractos de cúrcuma y 24 h de contacto.
6
Falco, Ana et al. Los resultados obtenidos en este trabajo coinciden con lo referidos por Schuck et al. (2001) quienes determinaron que los extractos acuosos de limoncillo presentan solo muy ligera actividad antimicrobiana frente a Staphylococcus aureus y E. coli. Aspergillus oryzae Los resultados obtenidos para Aspergillus oryzae se muestran en el Cuadro 1. Como puede verse, Aspergillus oryzae manifes-
091
tó una marcada sensibilidad al extracto de cúrcuma. Se observó que luego de 7 y 15 días el diámetro de la colonia en el medio AEM + agua (control) aumentó considerablemente y en el que se añadió limoncillo ocurrió exactamente igual; sin embargo, no presentó crecimiento luego de 15 días en el medio con extracto de cúrcuma a la concentración de 5,65 mg ácido gálico/mL. En las placas con la concentración de 3,11 mg ácido gálico/mL, tampoco se evidenció crecimiento de la colonia pues solo alcanzó el valor de 8,2 mm.
Cuadro 1.- Comportamiento de Aspergillus oryzae, frente a los extractos de cúrcuma y limoncillo a diferentes concentraciones. Diámetro (mm)
Concentración (mg ácido gálico/mL)
0 días
7 días
15 días
0
4,0 (1,02)
30 (2,72)
48 (2,86)
Limoncillo
3,11
5,0 (0,97)
32 (2,55)
42 (2,81)
Cúrcuma
5,65
5,0 (1,00)
5 (1,04)
5 (1,01)
Cúrcuma
3,11
4,5 (1,03)
8 (1,53)
8,2 (1,43)
Cúrcuma
1,55
5,0 (0,99)
17 (2,05)
Extractos Control
19 (2,07)
n = 3. Media (desviación estándar).
Por otra parte, se comprobó mediante observaciones directas con un estereoscopio Nachet, modelo NS 30, que todas las concentraciones del extracto de cúrcuma estudiadas produjeron un retardo en la maduración de las esporas del hongo. Se observó que pasados 15 días, los cuerpos de fructificación de Aspergillus oryzae se mantuvieron de color blanco y las esporas no
habían madurado, mientras que con el agua o el extracto de limoncillo, las esporas maduraron y cayeron al medio lo que originó un profuso crecimiento (Fig. 5). Este comportamiento se atribuye a la presencia de compuestos curcuminoides, entre ellos curcumina (diferuloilmetano), demetoxicurcumina y bisdemetoxicurcumina (Péret de Almeida, 2006; Ravindran et al. 2007).
092
A
B
C
Figura 5.- Crecimiento de Aspergillus oryzae. A: control (agua), B: 3,11 mg ácido gálico/mL de extracto de limoncillo, C: 3,11 mg ácido gálico/mL de extracto de cúrcuma.
CONCLUSIONES
El extracto de cúrcuma en todas sus concentraciones y tiempos de contacto tuvo una marcada actividad antimicrobiana. La Concentración Mínima Inhibitoria de los extractos de cúrcuma para Escherichia coli y Stapylococcus aureus fue de 1,55 y 0,75 mg ácido gálico/mL de extracto, respectivamente. Para Saccharomyces sake los extractos de cúrcuma presentaron actividad fungistática. Los extractos hidroalcohólicos de limoncillo no presentaron actividad frente a los microorganismos. Aspergillus oryzae se inhibió con la concentración de 5,65 y 3,11 mg ácido gálico/mL de extracto de cúrcuma y ocurrió un retardo en la maduración de los cuerpos de fructificación.
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093
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RVCTA
Artículo
Efecto bifidogénico de jalea de Lepidium meyenii Walp. “maca” en el recuento de Bifidobacterium bifidum en yogurt probiótico Bifidogenic effect of Lepidium meyenii Walp. “maca” jelly on viable count of Bifidobacterium bifidum in probiotic yogurt María Elena León Marroú Universidad César Vallejo, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Agroindustrial. Avenida Larco, Cuadra 17, Distrito de Víctor Larco Herrera, Provincia de Trujillo, Departamento de La Libertad, Perú Correspondencia:
[email protected] Aceptado 20-Mayo-2011 Resumen Los recuentos de Bifidobacterium bifidum en yogures probióticos tienden a disminuir de manera significativa por diferentes factores: pH, oxígeno disuelto, composición antagónica entre las especies, la composición química del medio, temperatura de almacenamiento, entre otros. Para asegurar que la eficacia de los productos que contienen B. bifidum sea máxima a menudo se incluyen factores bifidogénicos, los cuales tienen la propiedad de promover no solo el crecimiento adecuado, sino también su viabilidad durante el almacenamiento del producto final. El presente estudio investigó sobre el recuento de B. bifidum en yogurt probiótico elaborado en condiciones de laboratorio en relación a dos variables: adición de tres concentraciones diferentes de jalea de Lepidium meyenii “maca” (10 %, 20 % y 30 %) y tiempo de almacenamiento. Se realizó el recuento de B. bifidum cada tres días, durante un mes. Se utilizó el método de recuento en placa por siembra en profundidad. Los resultados indicaron que todas las muestras a las que se añadieron jalea de L. meyenii “maca” en diferentes concentraciones mantuvieron recuentos de B. bifidum por encima de los valores establecidos por las normas internacionales. Se concluye que L. meyenii “maca”, en razón de algunos de sus componentes, ejerció un efecto bifidogénico y en concentración de 30 % de jalea fue mayor.
León-Marroú, María Elena
Rev. Venez. Cienc. Tecnol. Aliment. 2(1):094-107.
095
Palabras claves: Bifidobacterium bifidum, factor bifidogénico, Lepidium meyenii, maca, recuento microbiano, yogurt probiótico. Abstract The viable counts of Bifidobacterium bifidum on probiotic yogurt tend to decrease significantly by several factors: pH, dissolved oxygen, antagonism between the composition of species, chemical composition of the medium, temperature of storage, among others. To ensure that effectiveness of products containing B. bifidum is maximum, often, bifidogenics factors are included, which have the property to promote not only appropriate growth but also its viability during storage of the final product. This study investigated the viable count of B. bifidum in probiotic yogurt prepared in laboratory conditions for two variables: adding three different concentrations of Lepidium meyenii “maca” jelly (10 %, 20 % and 30 %) and time of storage. Counting of viable B. bifidum every three days during a month were realized. The plate account by deep sowing method was used. The results indicated that to all samples that were added L. meyenii “maca” jelly at different concentrations, the counts of B. bifidum remained above the levels established by international standards. Was concluded that in reason of some components, L. meyenii “maca” had a bifidogenic effect and at concentration 30 % was higher. Key words: Bifidobacterium bifidum, bifidogenic factor, Lepidium meyenii, maca, microbial count, probiotic yogurt.
INTRODUCCIÓN En la actualidad los consumidores demuestran una marcada preferencia por aquellos alimentos que se anuncian como beneficiosos para la salud, como es el caso de la tendencia al consumo de alimentos suplementados con cultivos probióticos (Alvídrez-Morales et al., 2002; Barrenetxe et al., 2006), como el yogurt, que posee ingredientes alimentarios microbianos vivos que son beneficiosos para la salud (Aggett et al. 1999; Roberfroid, 2000). Entre las especies importantes que tienen aplicación destacan las del género Bifidobacterium y Lactobacillus (de las Cagigas-Reig y Blanco-Anesto, 2002; Jones, 2002; Seelee et al., 2009; Cáceres-R. y Gotteland-R., 2010). La introducción de las cepas probióticas de Bifidobacterium bifidum dentro de la dieta alimentaria ofrece efectos beneficiosos en la salud humana (Andersson et
al., 2001), entre los que se mencionan: reducción de cáncer en el colon (Ku et al., 2009), inducción de cambios en la flora intestinal y modulación de la respuesta inmune humoral (Link-Amster et al., 1994), efecto hipocolesterolémico (Abd El-Gawad et al., 2005), efectos beneficiosos en el tratamiento de infecciones gastrointestinales (Sanz et al., 2006) y mantenimiento del balance de la microflora normal intestinal, entre otros (Hoover, 1993). Tanto el estándar IDF 163:1992 de la International Dairy Federation (IDF, 1992) reemplazado por estándar Codex (IDF, 2010), como la norma CODEX STAN 243-2003 (FAO/OMS, 2003), establecen que en la composición del yogurt la suma de microorganismos que comprenden el cultivo debe ser mínimo de 107 UFC/mL. Las investigaciones indican que los efectos beneficiosos en la salud humana, mencionados en el párrafo anterior, solo pueden ser posibles
096 si los probióticos se encuentran en cantidades adecuadas al momento del consumo de yogurt probiótico (FAO/WHO, 2001; FAO/WHO, 2002). Para asegurar que la eficacia de los productos que contienen B. bifidum, sea máxima, se incluyen factores bifidogénicos llamados prebióticos, los cuales promueven el crecimiento y viabilidad de estas bacterias durante el almacenamiento del producto final (Tamime y Marshall, 1997; Coppola y Turnes, 2004). Los prebióticos son componentes alimentarios no digeribles que afectan beneficiosamente al huésped por estimular selectivamente el crecimiento y/o actividad de uno o un número limitado de bacterias en el colon, que tienen el potencial de mejorar la salud del huésped (Aggett et al. 1999; Roberfroid, 2000). Para que un ingrediente alimentario sea clasificado como prebiótico debe: 1) no ser hidrolizado ni absorbido en la parte superior del tracto gastrointestinal, 2) ser un sustrato selectivo para una o un número limitado de bacterias beneficiosas en el colon el cual estimule su crecimiento y actividad metabólica, 3) ser capaz de alterar la flora colónica a favor de una composición mas saludable y 4) inducir efectos sistémicos que sean beneficiosos para la salud del huésped (Gibson y Roberfroid, 1995). Entre las Raíces y Tubérculos Andinos (RTAs), “maca” (Lepidium meyenii), es una planta apreciada por el valor nutritivo de sus hipocótilos (Rea, 1992). El alto valor nutritivo de la “maca” la convierte en un cultivo alimenticio de gran potencial, no sólo por su contenido de proteínas y carbohidratos, sino también por el contenido de minerales como Fe, Ca, Cu y Zn (Suni et al., 2002). Las investigaciones en este cultivo andino se han centrado principalmente en su efecto sobre la actividad sexual, aumento de la fertilidad y acciones citostática y antitumoral (CastañoCorredor, 2008); no obstante, no se han realizado estudios sobre su posible potencial efecto bifidogénico y no existen antecedentes
sobre las propiedades prebióticas de esta plantaraíz (Brinckmann y Smith, 2004). El presente estudio ha considerado a L. meyenii “maca” como una especie con factores bifidogénicos potenciales, porque su composición química es semejante a sustratos ya identificados que favorecen el crecimiento y viabilidad de las B. bifidum, como son las raíces de yacón (Smallanthus sonchifolius) (Pedreschi et al., 2003; Maldonado et al., 2008), entre otras (Brinckmann y Smith, 2004). El objetivo de la presente investigación fue determinar el efecto de diferentes concentraciones de jalea de L. meyenii “maca” sobre el recuento de B. bifidum presentes en yogurt probiótico durante 30 días de almacenamiento a temperatura de 4,5 ± 0,5 ºC. Por otro lado, la incorporación de L. meyenii “maca” al proceso de elaboración de yogurt promueve la utilización de cultivos andinos en la industria láctea nacional. MATERIALES Y MÉTODOS La presente investigación se llevo a cabo en el Laboratorio de Microbiología de la Universidad César Vallejo, Pabellón E, 6to. piso, en Trujillo, Perú. Se utilizó el cultivo láctico mixto ABY424 (Chr. Hansen A/S, Hørsholm, Denmark) que contiene cepas tradicionales de Streptococcus salivarus subsp. thermophillus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus y la cepa probiótica B. bifidum; leche de vaca fresca y entera proveniente de 3 establos (R4J, El Carmen y La Joya) ubicados en la Provincia de Trujillo en Perú, de las que se seleccionó una por presentar mejores criterios de calidad; hipocolitos de L. meyenii “maca” en estado de madurez comercial procedentes de Santiago de Chuco (zona altoandina del Departamento de La Libertad) y como medio de cultivo se utilizó agar MRS (De Man, Rogosa y Sharpe) para la identificación de B. bifidum. Elaboración de la jalea de “maca”
León-Marroú, María Elena Para elaborar la jalea de L. meyenii “maca” se siguieron las etapas y requisitos estipulados en la Norma Técnica Peruana NTP 203.040:1982. (INDECOPI, 1982). La elaboración se llevó a cabo de manera artesanal y se adicionó a la producción de yogurt probiótico, con la finalidad de que ésta actúe como un potencial con factor bifidogénico, y pueda mantener en la composición del yogurt el número de B. bifidum mínimo requerido de 107 UFC/mL, al momento de su consumo (FAO/OMS, 2003). El esquema tecnológico se presenta en la Fig. 1 y se describe a continuación: Selección y clasificación. En primer lugar se realizó una selección, el objetivo de este paso fue separar los hipocolitos dañados o malogrados bajo el criterio “pasa o no pasa” (aceptación o rechazo). En segundo lugar los hipocolitos seleccionados fueron clasificados para poder estandarizar todas las operaciones del proceso de elaboración de la jalea, a nivel práctico los hipocolitos se clasificaron de acuerdo al tamaño, maduración, aspecto, color y textura. Lavado y desinfección. La limpieza de los hipocolitos se realizó mediante un lavado con agua corriente y limpia, a temperatura ambiental, esta operación tuvo como objetivo eliminar los residuos de tierra y restos de contaminantes presentes, luego se procedió a sanitizar el material mediante inmersión en agua clorinada, la cual se obtuvo agregando una cucharadita de lejía casera en 15 ó 20 litros de agua. Esta operación tuvo como finalidad, la eliminación de posibles contaminantes biológicos que pudiesen degradar el producto y asegurando, de esta manera, su inocuidad. Pelado. La operación consistió en eliminar la piel de los hipocolitos. La remoción se realizó cuidadosamente, por incidencia en el rendimiento, evitando que parte de la pulpa fuese removida al extraer la piel. Cortado. Esta operación se realizó con la finalidad de lograr una penetración homogénea del calor en etapa posterior. Se utilizaron
097
herramientas y equipos que permitieron cortes limpios, obteniendo la mayor cantidad de material aprovechable, se trató de no producir daños masivos en el tejido, y se evitó, en todo momento, los efectos perjudiciales de cambio de color y sabor en el producto. Extracción del jugo. A los hipocolitos previamente cortados, se les adicionó agua limpia en una relación de 1:0,5 (kg hipocolito: L agua) y luego se sometieron a ebullición. El tratamiento térmico no fue mayor de 20 minutos, el cual experimentalmente demostró que constituye el tiempo necesario para suavizar la pulpa y permitir la extracción completa del jugo, sin que forme consistencia pastosa. Cocción (ebullición). La cocción se consideró uno de los pasos más importantes en la elaboración de la jalea. El propósito principal fue aumentar la concentración de azúcar hasta producir la gelificación. Es recomendable no prolongar la ebullición, ya que esto ocasiona una pérdida de sabor del producto. Durante la ebullición, el jugo fue sometido a un proceso de desnatado para remover cualquier material coagulado y luego se agitó para asegurar una buena mezcla y un calentamiento uniforme. El proceso de cocción continuó hasta que se formó una jalea con consistencia adecuada al enfriarse. El producto terminado presentó una lectura de 65 ºBx. Envasado. El producto terminado fue herméticamente sellado en envases de vidrio. El llenado se realizó a temperatura por encima de los 82 ºC, los frascos se llenaron hasta el 90 % de su capacidad dejando no más de media pulgada de espacio de cabeza. Las tapas (previamente esterilizadas) se colocaron sobre los recipientes inmediatamente después de llenados y transcurridos un tiempo de 2 ó 3 min, se cerraron herméticamente. Almacenamiento. Los productos terminados se almacenaron a temperatura ambiental (23 ºC a 25 ºC) en lugares bien ventilados y libres de agentes contaminantes.
098 Recepción de materia prima
Selección y clasificación
Lavado y desinfección
Pelado Cortado Extracción Cocción Envasado Almacenamiento
Figura 1.- Esquema tecnológico de elaboración de jalea de L. meyenii “maca”.
Elaboración del yogurt Previo a la elaboración del yogurt probiótico se analizó la calidad de la leche fresca, efectuándose la determinación del porcentaje de grasa mediante la técnica Gerber (INDECOPI, 1998), de la densidad con un lactodensímetro Quevenne mediante el método 925.22 de la AOAC (1990), de la acidez (INDECOPI, 2008a); y por último, determinación de la calidad higiénica de la leche mediante prueba de la reductasa (INDECOPI, 2004). En condiciones de laboratorio se elaboró yogurt batido según lo estipulado por la Norma Técnica Peruana NTP 202.092:2008, en la cual se definen las etapas y requisitos para
elaboración de yogurt (INDECOPI, 2008b). El proceso de elaboración se presenta en la Fig. 2 y los pasos operacionales se describen a continuación: Recepción de la leche. La leche para la elaboración de yogurt prebiótico procedente del establo La Joya fue de la más alta calidad, tanto nutricional como higiénica, antes de ser adquirida se realizaron pruebas fisicoquímicas y de calidad higiénica. Pasteurización. Se efectuó a temperatura de 75 ºC por 14’’, esta operación tuvo los siguientes objetivos: eliminar los microorganismos patógenos, reducir la población bacteriana banal de manera que no interfiera con el desarrollo de las bacterias lácteas del cultivo iniciador, desnaturalizar las proteínas del suero
León-Marroú, María Elena
099
Recepción de la leche
Pasteurización (75 ºC x 14”)
Enfriamiento (43 ºC ± 0,5 ºC) Adición de cultivos iniciadores Adición de jalea de L. meyenii “maca”
Activación e inoculación (2 %)
Incubación y fermentación (Temperatura 43 ºC ± 0,5 ºC; tiempo 4 - 6 h)
Enfriamiento (18 ºC ± 5,0 ºC)
Batido
Envasado
Almacenamiento (4,5 ºC ± 0,5 ºC
Figura 2.- Flujograma de proceso de elaboración de yogurt probiótico.
para mejorar la textura del producto final y para ayudar a evitar la separación del suero durante la conservación del yogurt. Enfriamiento. La leche se enfrió a 43 ºC ± 0,5 ºC, para favorecer la activación del cultivo. Activación e inoculación. Los cultivos liofilizados se adquirieron en sobres herméticamente cerrados, el procedimiento de
activación y estandarización se realizó de la siguiente forma: se calentó 100 mL de agua previamente hervida fría a temperatura de 50 ºC ± 0,5 ºC y adicionaron 50 g de leche en polvo descremada, se removió hasta su completa disolución y enfrió hasta 4 ºC. Posteriormente se disolvió el sobre con los cultivos liofilizados y se distribuyeron 4 mL en cada vasito plástico
100 utilizado, previamente lavados y desinfectados con agua clorinada (0,2 a 0,3 ppm), se conservaron a temperaturas de congelación (-2 ºC ± 0,5 ºC), manteniéndose los cultivos activos por un período de tres meses a esta temperatura. Posteriormente se inoculó el 2 % de los cultivos activados en relación a la cantidad de materia prima utilizada (leche fresca). Simultáneamente se adicionó jalea de “maca” en concentraciones establecidas de 10 %, 20 % y 30 %, manteniendo una muestra testigo o muestra control (sin adición de jalea de “maca”). Incubación y fermentación. La incubación se realizó hasta que la leche alcanzó un pH menor o igual a 4,6; se mantuvo constante la temperatura de 43 ºC ± 0,5 ºC. La fermentación es el proceso en el cual las bacterias acido lácticas transforman la lactosa en ácido láctico; se produjo la agregación de las micelas de caseína a partir de un pH de 4,6 formándose un gel de caseína ácida irreversible, esta etapa duró entre 4 y 6 horas. Enfriamiento. Cuando se aproximó al pH requerido, se procedió a disminuir la temperatura rápidamente de 43 ºC a 18 ºC ± 5,0 ºC con el objeto de retardar el incremento posterior de la acidez. Batido. Una vez que el yogurt alcanzó la temperatura antes mencionada (18 ºC ± 5,0 ºC) el gel o cuajada fue sometido a un tratamiento mecánico suave de batido hasta que se obtuvo una consistencia homogénea. Envasado. Utilizando jarras medidoras se procedió a envasar el yogurt en condiciones asépticas, se utilizaron envases de plástico de grado alimentario, de 250 mL de capacidad y luego se cerraron herméticamente. Almacenamiento. El producto terminado se almacenó a temperatura de refrigeración (4,5 ºC ± 0,5 ºC) y se controló que se mantuviera constante durante todo el tiempo de almacenamiento (30 días). Identificación y contaje (recuento) de B. bifidum
Para la identificación de B. bifidum se utilizó el método de recuento en placa por siembra en profundidad, empleando como medio de cultivo agar MRS. Con la finalidad de hacer al medio de cultivo selectivo para el crecimiento de B. bifidum, se agregó 5 % de antibiótico NNL compuesto por ácido nalidíxico, sulfato de neomicina y cloruro de litio, con ello se logra inhibir el crecimiento de otras cepas probióticas y el procedimiento que se utilizó fue el siguiente: se realizó una primera dilución utilizando 90 mL de agua peptonada tamponada a la que se le añadieron 10 mL de yogurt probiótico; a partir de la primera dilución se realizaron diluciones seriadas desde 10-1 hasta 10-8 en tubos de 9 mL que contenían agua peptonada estéril, luego se procedió a pipetear por duplicado a las placas de Petri estériles alícuotas de 1 mL a partir de las diluciones previamente preparadas. Se preparó el medio de cultivo (esterilizó y atemperó a 44 ºC ± 0,5 ºC) y se agregó a las placas de Petri en cantidad aproximada de 15 mL e inmediatamente se procedió a mezclar las alícuotas con el medio de cultivo mediante movimientos de vaivén y rotación de las placas. Una vez solidificado el agar, las placas se invirtieron e incubó en condiciones anaeróbicas a temperatura de 35 ºC a 37 ºC durante 72 horas. Finalmente, se realizó el cómputo de recuento en placa. Las B. bifidum se presentaron como colonias pequeñas de color marrón. El recuento de B. bifidum se realizó cada tres días, durante un mes. Diseño experimental Se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar en un arreglo factorial de 4x11, con 6 repeticiones. Un factor estuvo constituido por 4 concentraciones de jalea de “maca” en yogurt (0, 10, 20 y 30 %) y el otro factor fueron los tiempos de almacenamiento bajo refrigeración en días (0, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27 y 30).
León-Marroú, María Elena Las variables estudiadas se sometieron a análisis de varianza de una vía (ANAVAR) y prueba de comparación de medias de Tukey (α = 0,05) utilizando el software Statistix for Windows, versión 9.0 (Analytical Software, Tallahassee, FL, USA) y las gráficas se elaboraron con el programa Microsoft® Office Excel, versión 2003 (Microsoft® Corporation, Redmond, WA, USA). Asimismo se compararon los valores de 4 curvas obtenidas mediante análisis de varianza con medidas repetidas (ANAVAR-MR) y se graficaron nuevamente utilizando el software MedCalc®, versión 11.3.1.0 (MedCalc Software bvba, Mariakerke, Belgium). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Calidad de la leche Los análisis físicoquímicos de las muestras de leche de vaca entera cruda de los 3 establos proveedores, se presentan en el Cuadro 1. La prueba de la reductasa indicó valores cualitativos que se encuentran entre ‘regular’ y ‘muy buena’. El contenido de grasa de la leche puede oscilar entre 3,40 y 5,37 %. La densidad normal de la leche se encuentra entre 1,027 y 1,033 g/mL. Una leche normal puede presentar valores de acidez Dornic de entre 16 y 18 ºD. La calidad de la leche cruda es influenciada por múltiples condiciones entre las que se destacan los factores zootécnicos, asociados al manejo, alimentación y potencial genético de los animales así como factores relacionados a la obtención y almacenamiento de la leche recién ordeñada, siendo la grasa el componente de la leche que presenta mayor variabilidad (de los Reyes-González-Cu et al., 2010). Por lo expresado, y en función de los valores presentados en el Cuadro 1, en la presente investigación se empleó como materia prima a la leche fresca procedente del Establo La Joya, por considerarse de mejor calidad. Comportamiento de B. bifidum en yogurt probiótico con adición de jalea de “maca” La adición de B. bifidum al yogurt
101
frecuentemente presenta problemas tecnológicos habiendo sido demostrado que debido a sus elevadas exigencias nutricionales y ambientales estas bacterias tienen la tendencia a disminuir su población bacteriana a través del tiempo de almacenamiento hasta su consumo final (Torres-Vitela, 2002). Los valores promedios de las 6 repeticiones que se efectuaron a cada grupo experimental, mostraron un incremento directamente proporcional al recuento de las B. bifidum en relación a la variable concentración de jalea de “maca” adicionada al proceso de elaboración del yogurt probiótico y el recuento de B. bifidum presentó una tendencia a disminuir en relación a la variable tiempo de almacenamiento (Cuadro 2 y Fig. 3). La muestra testigo (sin adición de jalea de “maca”), se inició con un recuento promedio de 44 x 1010 UFC/mL, es decir, inmediatamente después de elaborado el producto, observándose un crecimiento exponencial hasta el día 6, presentando recuentos de 32 x 1012 UFC/mL y manteniéndose estos valores hasta el día 12; luego presentó una tendencia a disminuir de manera progresiva, llegando en los días 27 y 30 a presentar recuentos de 25 x 105 UFC/mL y 33 x 105 UFC/mL respectivamente, estos valores se encuentran por debajo del valor mínimo requerido de 107 UFC/mL (FAO/OMS, 2003), por lo que se recomienda su comercialización solo hasta el día 24. Con la adición de 10 % de jalea de “maca”, al inicio, se observó un incremento de B. bifidum en dos ciclos logarítmicos. En relación a las otras dos muestras, con 20 % y 30 % de jalea de “maca”, el incremento inicial de las cepas probióticas fue de 4 ciclos logarítmicos aproximadamente, en comparación con la muestra testigo. Esto sugiere la existencia de componentes en la jalea de “maca” que estimulan el crecimiento y/o actividad de uno o un número limitado de bacterias probablemente con carácter prebiótico o bien podrían llamarse tentativamente “alimentos colónicos”. Entre los ingredientes de un alimento, algunos carbohidratos no digeribles (oligo y polisacáridos), péptidos, proteínas y ciertos
102 Cuadro 1.- Análisis fisicoquímicos de la leche fresca proveniente de tres establos ubicados en la Provincia de Trujillo. Establo
Grasa (%) 3,0 3,2 3,3
R4J El Carmen La Joya
Densidad (g/mL) 1,029 1,028 1,035
Resultados Acidez en grados Dornic (ºD) 18 20 16
Prueba de la reductasa Buena Regular Muy Buena
Cuadro 2.- Recuento del número de B. bifidum presentes en yogurt probiótico con adición de tres concentraciones de jalea de L. meyenii “maca” almacenado a 4,5 ºC ± 0,5 ºC, analizado cada 3 días, durante 30 días. Jalea de
Parámetro
“maca”
estadístico
Inicio
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
Muestra
Media
4,4E+09
9,4E+11
3,2E+13
2,4E+13
2,6E+13
2,1E+11
4,8E+09
2,3E+09
4,9E+08
2,5E+06
3,3E+06
testigo 10 % 20 % 30 %
Tiempo de almacenamiento (días)
D. S.
1,2E+09
1,1E+12
3,0E+13
1,4E+13
2,4E+11
1,7E+11
2,6E+09
8,7E+08
7,0E+07
5,7E+05
8,0E+05
Media
3,2E+11
2,7E+13
4,5E+16
2,9E+16
2,2E+16
3,0E+16
4,2E+14
3,2E+11
3,7E+10
6,8E+09
2,4E+09
D. S.
1,7E+11
1,6E+13
2,4E+16
1,9E+16
2,4E+16
2,7E+14
2,3E+14
3,0E+11
1,7E+10
3,1E+09
6,5E+08
Media
1,3E+13
1,5E+16
7,3E+16
9,9E+16
5,1E+16
1,7E+16
9,1E+14
1,2E+14
1,1E+14
7,2E+12
4,6E+10
D. S.
3,1E+13
2,0E+16
9,1E+15
8,4E+16
3,1E+16
4,9E+15
4,9E+14
3,0E+14
2,7E+14
1,8E+13
9,0E+10
Media
8,6E+13
4,7E+15
9,5E+16
3,1E+17
2,4E+17
5,6E+17
4,7E+17
8,8E+15
4,0E+15
9,0E+14
4,2E+14
D. S.
7,5E+13
3,6E+13
9,9E+16
1,2E+17
1,2E+17
3,2E+15
1,3E+14
7,0E+14
3,7E+14
6,9E+13
1,9E+11
Las medias son promedios de 6 muestras. D. S.: desviación estándar. lípidos (ésteres) son candidatos a prebióticos debido a su estructura química, estos compuestos no son absorbidos en la parte superior del tracto intestinal o hidrolizados por enzimas digestivas humanas, tales ingredientes podrían llamarse “alimentos colónicos”, es decir alimentos que en el colon sirven como sustrato para las bacterias endógenas e indirectamente proporcionan energía, sustratos metabólicos y micronutrientes esenciales. Sin embargo no son prebióticos, debido a que actúan tanto sobre especies bacterianas beneficiosas como dañinas, careciendo de selectividad (Gibson y Roberfroid, 1995). En relación al tiempo de almacenamiento, en todos los casos, se observó
una disminución de las B. bifidum durante el almacenamiento refrigerado lo que concuerda con otras investigaciones en las que se describe una curva ‘típica’ de crecimiento para la población de bacterias ácido lácticas (BAL) (Hamann y Marth, 2001), con un incremento inicial de la población durante e inmediatamente después de la manufactura del producto hasta aproximadamente 6 días de almacenamiento, luego una fase estacionaria, desde el día 6 hasta el día 18, para finalmente un descenso progresivo hasta los 30 días. Las muestras que contenían jalea de L. meyenii “maca”, si bien presentaron la misma tendencia a una disminución en el recuento de B. bifidum durante el almacenamiento en
Logaritmo del recuento de Bifidobacterium bifidum (UFC/mL)
León-Marroú, María Elena
1,0E+18 1,0E+17 1,0E+16 1,0E+15 1,0E+14 1,0E+13 1,0E+12 1,0E+11 1,0E+10 1,0E+09 1,0E+08 1,0E+07 1,0E+06 1,0E+05 1,0E+04 1,0E+03 1,0E+02 1,0E+01 1,0E+00
103
Yogurt con 10 % de jalea de maca Yogurt con 20 % de jalea de maca Yogurt con 30 % de jalea de maca Muestra testigo
inicio
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
Tiempo de almacenamiento (días)
Figura 3.- Relación comparativa del recuento de B. bifidum presentes en un yogurt probiótico con adición de tres concentraciones de jalea de L. meyenii “maca”, analizado cada 3 días, durante 30 días de almacenamiento a 4,5 ºC ± 0,5 ºC, incluye la muestra testigo. refrigeración, se mantuvieron por encima del valor mínimo requerido (107 UFC/mL) durante todo el período en estudio, esta condición de viabilidad de las células bacterianas durante la comercialización del producto, son criterios de calidad que entre otros beneficios, le confieren una propiedad terapéutica al yogurt (Briceño et al., 2001). Evaluación estadística Los resultados del ANAVAR indicaron la existencia de diferencias significativas (p = 0,047) en relación a las diferentes concentraciones de L. meyenii “maca” y los tiempos de almacenamiento. Mediante la prueba de comparación de medias se determinaron 2 grupos, el grupo a conformado por Maca30% y el grupo b integrado por
Testigo0%, Maca10% y Maca20%, lo que sugiere que el mejor tratamiento fue el correspondiente a las muestras a las que se le adicionó 30 % de jalea de L. meyenii “maca”. En el Cuadro 3 se presenta la comparación por pares de las 4 concentraciones luego del ANAVAR-MR, en el mismo se aprecia que para todos los factores hubo diferencias significativas, correspondiendo los menores valores de p (p-valor) a Maca20% y Maca30% cuando se comparan con la muestra testigo (Testigo0%). Finalmente, en la comparación de las 4 curvas (4 concentraciones) la tendencia observada fue un mayor recuento de B. bifidum en la medida en que la concentración de jalea de L. meyenii “maca” fue mayor (Fig. 4), por lo que se concluye que la jalea de “maca” ejerce un efecto bifidogénico, en razón de algunos de sus
104 Cuadro 3.- Comparación por pares de las 4 concentraciones de “jalea de maca”. Factores Testigo0%
- Maca10% - Maca20% - Maca30% Maca10% - Testigo0% - Maca20% - Maca30% Maca20% - Testigo0% - Maca10% - Maca30% Maca30% - Testigo0% - Maca10% - Maca20% * Bonferroni corregido.
Cociente de las medias geométricas 0,00102 0,0000366 0,00000161 977,695 0,0358 0,00157 27300,999 27,924 0,0439 622204,386 636,399 22,791
p* 0,0001 0,05.
Térmico Alcalino (B) Los resultados obtenidos de la aplicación del pretratamiento B se muestran en el Cuadro 3 donde el contenido de lípidos, proteína y hemicelulosa para ambos desechos fueron removidos significativamente (p < 0,05).
Para lignina también se encontraron diferencias significativas (p < 0,05), alcanzándose una disminución de un 46 % (de 28,1% a 10,6 %) y un 61 % (de 30,3 % a 11,9 %), aproximadamente, para las cáscaras de zapote mamey y bagazo de piña, respectivamente; esta solubilización de la lignina podría deberse a
Juárez-Barrientos, José et al.
115
Cuadro 3.- Efecto del pretratamiento B sobre los componentes de la materia prima en base a 100 g de desechos lignocelulósicos secos. Componente (%)
Zapote Mamey (s/p)
Zapote Mamey (B)
Piña (s/p)
Cenizas 3,9 ± 0,10 a 1,80 ± 0,07 b 3,7 ± 0,08 a Lípidos 1,6 ± 0,09 a 0,0 b 1,2 ± 0,08 a Proteína 7,9 ± 0,07 a 0,0 b 4,4 ± 0,10 a Celulosa 31,4 ± 0,12 a 81,5 ± 0,12 b 45,1 ± 0,13 a Hemicelulosa 21,1 ± 0,31 a 0,0 b 10,1 ± 0,16 a Lignina 28,1 ± 0,11 a 10,6 ± 0,15 b 30,3 ± 0,19 a (s/p): residuos sin pretratar. (B): residuos derivados del pretratamiento B. Los resultados representan la media de 3 determinaciones ± desviación estándar. Letras iguales en una misma fila indican que no existe diferencia significativa, mínima diferencia significativa con p > 0,05.
que el pretratamiento empleado se basa en el uso de álcalis (NaOH), incrementando así las propiedades hidrofílicas de los residuos; de esta forma la lignina puede ser solubilizada eficientemente (Singh, 1979; Fengel y Wegener, 1984; Sánchez-Riaño et al., 2010). Para el caso de celulosa los resultados mostraron un aumento significativo (p < 0,05) de un 31,4 % a un 81,5 % para las cáscaras de zapote mamey y un 45,1 % a un 80,8 % para la piña; estos valores representan el doble del valor inicial, donde la disminución del contenido de lignina, hemicelulosa y otros componentes favoreció porcentualmente el aumento en los valores de celulosa. Aunque se encontraron diferencias significativas, el contenido de lignina no se logró eliminar lo cual puede comprometer la porción celulósica y ocasionar dificultades durante la obtención del derivado celulósico (Hinck et al., 1985; Robinson, 1990); sin embargo dicho pretratamiento fue más eficiente para la eliminación de la fracción.
Piña (B) 2,10 ± 0,11 b 0,0 b 0,0 b 80,8 ± 0,12 b 0,0 b 11,9 ± 0,17 b
según la prueba de la
Térmico-Alcalino-Oxidativo (C) Los resultados del Cuadro 4 muestran que con la aplicación del pretratamiento C, los lípidos, proteína, hemicelulosa y lignina de los desechos tanto de piña como de zapote mamey se redujeron de manera significativa (p < 0,05), donde un posible hinchamiento de las fibras provocado por la aplicación del tratamiento térmico facilitó el fraccionamiento de algunos componentes tales como lignina, posteriormente con los lavados se eliminó la fracción hidrosoluble (Barba-Pacheco, 2002), entrando así a la fase alcalina donde se logró solubilizar gran parte de la lignina, ya que los medios alcalinos hidrolizan lignina y favorecen su posterior solubilización (Kocurek et al., 1989; Kumakura y Kaetsu, 1989; JiménezAlcaide et al., 1993), sin embargo, hasta esta etapa en el pretratamiento C no se logró la solubilización y eliminación total de lignina, aplicando de esta forma la tercera fase que fue una etapa oxidativa con la cual se degradó y se
116 Cuadro 4.- Efecto del pretratamiento C sobre los componentes de la materia prima en base a 100 g de desechos lignocelulósicos secos. Componente
Zapote Mamey (s/p) 3,9 ± 0,10 a 1,6 ± 0,09 a 7,9 ± 0,07 a 31,4 ± 0,12 a 21,1 ± 0,31 a 28,1 ± 0,11 a
Zapote Mamey (C) 1,20 ± 0,11 b 0,0 b 0,0 b 92,6 ± 0,13 b 0,0 b 0,0 b
Piña (s/p) 3,7 ± 0,08 a 1,2 ± 0,08 a 4,4 ± 0,10 a 45,1 ± 0,13 a 10,1 ± 0,16 a 30,3 ± 0,19 a
Piña (C) 1,30 ± 0,09 b 0,0 b 0,0 b 93,5 ± 0,17 b 0,0 b 0,0 b
Cenizas Lípidos Proteína Celulosa Hemicelulosa Lignina (s/p): residuos sin pretratar. (C): residuos derivados del pretratamiento C. Los resultados representan la media de 3 determinaciones ± desviación estándar. Letras iguales en una misma fila indican que no existe diferencia significativa, según la prueba de la mínima diferencia significativa con p > 0,05.
decoloró el remanente de lignina en los residuos (Hinck et al., 1985). En los Cuadros 5 y 6 se observa la comparación de los diferentes pretratamientos sobre los componentes principales de interés en cáscaras de zapote mamey y bagazo de piña, respectivamente, apreciándose que para el caso de celulosa, los tres pretratamientos tuvieron un efecto significativo (p < 0,05), logrando incrementar el contenido de celulosa al compararlos con el contenido inicial de los residuos. También existió diferencia estadísticamente significativa entre los diferentes pretratamientos utilizados, siendo el pretratamiento C el que logró el mayor incremento con respecto al contenido de celulosa al compararlo con los otros dos pretratamientos. Para el caso de hemicelulosa se aprecia que hubo diferencia estadísticamente significativa (p < 0,05), entre los residuos sin pretratar y los pretratados, sin embargo no existe diferencia entre los diferentes pretratamientos ya que los tres lograron disminuir el contenido de hemicelulosa. Para el caso de lignina se observa que existió
diferencia estadísticamente significativa (p < 0,05), entre los residuos sin pretratar y los pretratados, lo cual indicó que los tres pretratamientos redujeron significativamente el contenido en los residuos, aunque también existió diferencia entre los distintos pretratamientos siendo el pretratamientos C el que logró reducir el contenido de lignina de los residuos hasta hacerla indetectable en los análisis. Obtención de CMC Durante el proceso de eterificación al momento de formar el álcali de celulosa no se observó ningún problema. Al momento de adicionar el agente eterificante y formar el éter de celulosa se presentaron algunas dificultades para el caso específico de los residuos derivados de los pretratamientos A y B ya que a medida que el tiempo de eterificación avanzaba, el producto tendía a volverse más viscoso lo cual dificultó su correcta agitación. Este problema se debió a que los pretratamientos A y B no redujeron en su
Juárez-Barrientos, José et al.
117
Cuadro 5.- Efecto de los pretratamientos sobre los componentes estructurales en las cáscaras de zapote mamey. Pretratamientos A B C a b c Celulosa 31,4 ± 0,12 68,1 ± 0,15 81,5 ± 0,12 92,6 ± 0,13 d Hemicelulosa 21,1 ± 0,31 a 0,0 b 0,0 b 0,0 b Lignina 28,1 ± 0,11 a 22,3 ± 0,13 b 10,6 ± 0,15 c 0,0 d S/P: sin pretratar. A: pretratamiento térmico oxidativo. B: pretratamiento térmico alcalino. C: pretratamiento térmico alcalino oxidativo. Los resultados representan la media de 3 determinaciones ± desviación estándar. Letras iguales en una misma fila indican que no existe diferencia significativa, según la prueba de la mínima diferencia significativa con p >0,05. Componente
S/P
Cuadro 6.- Efecto de los pretratamientos sobre los componentes estructurales en el bagazo de piña. Pretratamientos A B C a b c Celulosa 45,1 ± 0,13 68,0 ± 0,16 80,8 ± 0,12 93,5 ± 0,17 d Hemicelulosa 10,1 ± 0,16 a 0,0 b 0,0 b 0,0 b Lignina 30,3 ± 0,19 a 24,5 ± 0,21 b 11,9 ± 0,17 c 0,0 d S/P: sin pretratar. A: pretratamiento térmico oxidativo. B: pretratamiento térmico alcalino. C: pretratamiento térmico alcalino oxidativo. Los resultados representan la media de 3 determinaciones ± desviación estándar. Letras iguales en una misma fila indican que no existe diferencia significativa, según la prueba de la mínima diferencia significativa con p >0,05. Componente
S/P
totalidad o al menos en un porcentaje más considerable el contenido de lignina causando que los restos de ésta, contenidos en las zonas amorfas entre las fibrillas de celulosa de los residuos (Fengel y Wegener, 1984; Glasser, 1990) interactuaran con el agente eterificante o al estar interactuando aún con los radicales carboxilo de las cadenas de celulosa, no permitió que estos radicales tuvieran el contacto adecuado con el agente eterificante, formando de esta manera cadenas entrelazadas y redes
tridimensionales, otra razón pudo deberse a que los restos de lignina remanentes en los pretratamientos A y B ocuparon espacios interfibrales en las cadenas de celulosa lo cual causó las dificultades en el proceso de eterificación ya que la reacción para producir CMC, es una reacción heterogénea que depende de la velocidad de difusión de los reactivos NaOH y cloroacetato de sodio (ClCH2COONa) dentro de las partículas de celulosa. Por lo tanto, el estado de agregación de las partículas
118 de celulosa, su pureza y su espacio interfibral juegan un papel decisivo, (Coffey et al., 1995). Serrano (2007) usó un pretratamiento térmico oxidativo para la obtención de CMC informando características contrarias a una CMC comercial. En las Figs. 1 y 2 se muestran los resultados obtenidos de los pretratamientos A y B, respectivamente, donde se observa un color oscuro en las muestras, lo cual no es deseable ni característico del producto a obtener aunque el pretratamiento C mostró un efecto contrario, donde las características macroscópicas de las CMC obtenidas son comparables con las de una CMC comercial (Fig. 3). Las diferencias en el aspecto de las muestras pudo deberse a que con el pretrata-
miento C se obtuvieron valores superiores al 90 % en el contenido celulósico (Hinck et al., 1985; Robinson, 1990) mientras que para los pretratamientos A y B un contenido bajo de celulosa implica la presencia de celulosa de bajo peso molecular en conjunto con los fragmentos de impurezas de lignina dificultando la sustitución de los grupos hidroxilo de la celulosa alcalina en grupos y por ende afecta el rendimiento y la calidad del derivado (Painter y Coleman, 2009) por tal motivo es necesario utilizar materiales lignocelulósicos con contenidos de celulosa superiores al 90 % para obtener derivados celulósicos de buena calidad (Hinck et al., 1985; Robinson, 1990).
Figura 1.- a) desechos de piña y b) cáscaras de zapote mamey, derivados del pretratamiento A, después de haber sido sometidos al proceso de eterificación.
Juárez-Barrientos, José et al.
119
Figura 2.- a) desechos de piña y b) cáscaras de zapote mamey, derivados del pretratamiento B después de haber sido sometidos al proceso de eterificación.
Figura 3.- CMC obtenida de: a) desechos de piña y b) cáscaras de zapote mamey, derivados del pretratamiento C.
120 Rendimiento El rendimiento final durante el proceso de obtención de CMC se muestra en el Cuadro 7 y fueron de 43 % y 29 % para el bagazo de piña y las cáscaras de zapote mamey, respecti-
vamente. Las pérdidas observadas en cuanto al rendimiento se debieron a que los pretratamientos fueron agresivos no solo para lignina, sino también en cierto grado, logró afectar o solubilizar mínimamente la fracción celulósica (Barba-Pacheco, 2002).
Cuadro 7.- Rendimiento en la obtención de la CMC en base a 100 g de desechos (base seca). Desechos 100 g bagazo de piña 100 g de cáscaras de zapote mamey
Caracterización de la CMC Determinación del sustitución (GS) y pureza
grado
de
Los resultados del GS son presentados en el Cuadro 8, donde se muestra que los valores promedios fueron de 0,80 para ambos casos. El intervalo de GS de una CMC comercial de grado alimenticio comercial es de 0,65 a 0,85 por lo que la CMC obtenida vía pretratamiento C se encuentra dentro del intervalo mencionado (Coffey et al., 1995; Kaloustian et al., 1996) y ambas CMCs revisten interés de aplicación en la industria alimentaria, de cosméticos o medicina (Brandt, 1986). La similitud de las CMCs obtenidas con la comercial puede deberse a la morfología del material lignocelulósico de partida; grupos hidroxilo de celulosa presentando buena accesibilidad a la reacción de eterificación gracias a un adecuado pretratamiento (Coffey et al., 1995). Los resultados obtenidos de GS fueron comprobados con la determinación de la pureza donde las muestras de CMCs obtuvieron un valor de 99,5 % ± 0,01 en ambos casos, superando el requerido para CMC de grado
Celulosa inicial 45,1 % de celulosa 31,4 % de celulosa
Rendimiento 43 % 29 %
comercial que es de 98 % e igualando el valor mínimo requerido para una CMC comercial de grado alimenticio (Izeboud, 1992; VanGinkel y Gayton, 1996). Cuadro 8.- Caracterización y comparación de las CMCs obtenidas con una CMC comercial de acuerdo a su grado de sustitución. Muestra GS CMC piña 0,80 ± 0,01 CMC zapote mamey 0,80 ± 0,02 CMC comercial 0,65 – 0,85 Los resultados representan la media de 3 determinaciones ± desviación estándar. GS: grado de sustitución. Pruebas de solubilidad En al Cuadro 9 se observan los resultados de la solubilidad donde se muestra que las CMCs obtenidas de los residuos (piña y zapote mamey) así como la CMC comercial, fueron insolubles en los solventes ensayados; sin embargo tanto las CMCs obtenidas de los residuos como la CMC comercial lograron ser
Juárez-Barrientos, José et al.
121
Cuadro 9.- Solubilidad de la CMC en diversos solventes. Solventes CMC piña CMC zapote mamey CMC comercial Metanol insoluble insoluble insoluble Etanol insoluble insoluble insoluble Acetona insoluble insoluble insoluble Éter insoluble insoluble insoluble Agua soluble soluble soluble
completamente solubles en agua lo cual es característico de los éteres de celulosa (Anderson, 1968). Debido a su GS las CMCs obtenidas pudieron ser disueltas en agua completamente ofreciendo soluciones exentas de fibras y altamente higroscópicas (Rácz y Borsa, 1997; Berthold et al., 1998; Barbucci et al., 2000) con las mismas características de solubilidad que una CMC comercial de grado alimenticio (Izeboud, 1992; VanGinkel y Gayton, 1996). Comportamiento reológico al dispersiones de la CMC obtenida
flujo
de
La viscosidad aparente de las dispersiones de CMC obtenida tanto de los residuos de piña como de zapote mamey, disminuyó con el aumento de la velocidad de corte, como se observa en la Fig. 4, lo que significa que las dispersiones de CMC analizadas son del tipo pseudoplástico (Lewis, 1987). El adelgazamiento se puede atribuir a la ruptura de los agregados macromoleculares. Los agregados son muy comunes en los polisacáridos en soluciones acuosas (D’Almeida y Dias, 1997). La caída de la viscosidad aparente con respecto al aumento de la velocidad de corte parece ser el resultado de la destrucción de las interacciones moleculares (Abu-Jdayil et al., 2001). Estos estudios concluyen que las dispersiones de las CMCs
obtenidas tanto de los residuos de piña y zapote mamey son fluidos de tipo no newtoniano con un comportamiento pseudoplástico (Lindberg et al., 1987). En cuanto al efecto de las concentraciones como se observa en la Fig. 5, al aumentar la concentración de las dispersiones, la viscosidad aparente aumentó. Este comportamiento ha sido informado en otros trabajos en los cuales se observó que las soluciones de CMC exhibieron un comportamiento pseudoplástico y su viscosidad aparente se incrementó con el aumento de la concentración (Dapía et al., 2005; CharpentierValenza et al., 2005) ya que a baja concentración de CMC, la resistencia al flujo y la interacción entre las partículas disminuye y la viscosidad aparente de las dispersiones se ve afectada (Coia y Stauffer, 1987), por lo que las propiedades reológicas de la CMC dependen en gran medida de la concentración (Cheng et al., 1999). Al evaluar el efecto de la temperatura sobre las dispersiones de CMC se observó que la viscosidad aparente de las dispersiones disminuyó al aumentar la temperatura como se aprecia en el Cuadro 10; esto se debe a que cuando una solución se calienta, la energía térmica de las moléculas se incrementa, aumentando las distancias intermoleculares debido a la expansión térmica, causando el decremento en la viscosidad aparente (Holdsworth, 1971).
122
CMC piña CMC zapote mamey
Viscosidad aparente (cP))
130
120
110
100
90 1,047
2,094
3,141
5,235
6,283
10,471
Velocidad de corte (1/s)
Figura 4.- Evaluación de la viscosidad aparente contra la velocidad de corte de dispersiones de CMCs de piña y zapote mamey al 0,5 % a 25 ºC.
Viscosidad aparente (cP))
125
95
65
35 1,047
2,094
3,141
5,235
6,283
10,471
Velocidad de corte (1/s) CMC piña 0,1 %
CMC zapote 0,1 %
CMC piña 0,25 %
CMC zapote 0,25 %
CMC piña 0,35 %
CMC zapote 0,35 %
CMC piña 0,50 %
CMC zapote 0,50 %
Figura 5.- Efecto de la concentración en dispersiones de CMCs de piña y zapote mamey sobre la viscosidad aparente a 25 ºC.
Juárez-Barrientos, José et al.
123
Cuadro 10.- Efecto de la temperatura sobre la viscosidad aparente de dispersiones de las CMCs obtenidas. Temperatura (ºC) 25 35 45
Viscosidad aparente (cP) de dispersiones de CMC Piña Zapote mamey 119,8 ± 0,02 121,3 ± 0,06 117,9 ± 0,04 118,3 ± 0,09 115,5 ± 0,04 116,1 ± 0,05
Los resultados representan la media de 3 determinaciones ± desviación estándar.
CONCLUSIONES
Fue posible obtener pastas a partir de residuos lignocelulósicos no madereros con contenidos de celulosa mayores al 90 % utilizando un pretratamiento TCF. El pretratamiento térmico-alcalinooxidativo propuesto en el presente trabajo permitió obtener residuos pretratados con un contenido de celulosa superior al 90 %. El pretratamiento térmico-alcalinooxidativo contribuyó facilitando el proceso de eterificación por adecuado fraccionamiento y aislamiento de la fracción celulósica. Fue posible obtener CMC a partir de residuos derivados del aprovechamiento de la piña y el zapote mamey con grado de sustitución de 0,80 y 99,5 % de pureza. Las dispersiones de las CMCs obtenidas de los residuos de piña y zapote mamey son fluidos de tipo no newtoniano con comportamiento pseudoplástico.
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Revista Venezolana de Ciencia y Tecnología de Alimentos. 2 (1): 127-141. Enero-Junio, 2011 http://www.rvcta.org ISSN: 2218-4384 (versión en línea) © Asociación RVCTA, 2011. RIF: J-29910863-4. Depósito Legal: ppi201002CA3536.
RVCTA
Artículo
Comparación del desempeño de paneles no entrenados pertenecientes a diferentes zonas productoras del queso fresco “cuajada” en Oaxaca, México Comparison of the performance of untrained panels belonging to different production areas of “cuajada style” fresh cheese in Oaxaca, Mexico Rodrigo Santiago Cabrera1, Emmanuel de Jesús Ramírez Rivera2*, Lorena Guadalupe Ramón Canul3, José Manuel Juárez Barrientos2, Juan Cristóbal Hernández Arzaba2, María Hernández Cervantes1, Juliana López Velázquez1, Tania Gómez Alvarado1 1
Instituto Tecnológico de Comitancillo. Carretera Ixtaltepec-Comitancillo, km 7.5, San Pedro Comitancillo, Oaxaca, México.
2
Universidad del Mar, Campus Puerto Ángel. Colonia Ciudad Universitaria, Puerto Ángel, Pochutla, Oaxaca, México. 3
Universidad de la Sierra Sur. Calle Guillermo Rojas Mijangos, s/n, Avenida Universidad, Colonia Ciudad Universidad, Miahuatlán de Porfirio Díaz, Oaxaca, México. *Autor para correspondencia:
[email protected]
Aceptado 07-Junio-2011 Resumen Se realizó un estudio donde se comparó el desempeño de paneles no entrenados pertenecientes a cuatro zonas productoras del queso fresco “cuajada” (San Pedro Comitancillo, Santo Domingo Ingenio, Asunción Ixtaltepec y Juchitán de Zaragoza) para la evaluación de ocho características sensoriales (color blanco, textura granulosa al tacto, suave al tacto, olor a cuajo, salado, grumoso en boca, suave en
128
Rev. Venez. Cienc. Tecnol. Aliment. 2(1):127-141.
boca, aroma a suero). La habilidad discriminatoria así como la confiabilidad y el acuerdo en el uso de la escala por panel no entrenado fueron determinados mediante el análisis de varianza a un factor, el índice de fiabilidad y el índice de acuerdo, mientras que el desempeño a nivel inter-paneles no entrenados para la evaluación de la discriminación, el consenso, así como el grado de correlación fueron determinados mediante el análisis de varianza a dos factores con interacción (Producto x Zona geográfica), la prueba de permutación Rc y el coeficiente de correlación vectorial Rv. Los resultados mostraron que los paneles no entrenados pertenecientes a las zonas de San Pedro Comitancillo, Santo Domingo Ingenio y Asunción Ixtaltepec fueron discriminantes y confiables, aunque los resultados del índice de acuerdo en el uso de la escala fueron bajos entre los consumidores asociados a cada panel; sin embargo, a nivel inter-paneles no entrenados el análisis de varianza a dos factores con interacción reveló elevados valores de discriminación mientras que el índice de consenso fue de Rc = 0,807, el grado de correlación inter-paneles no entrenados fueron de Rv (Comitancillo-Sto. Domingo) = 0,85, Rv (ComitancilloJuchitán) = 0,72, Rv (Ixtaltepec-Juchitán) = 0,53, Rv (Sto. Domingo-Juchitán) = 0,44. En conclusión los resultados revelaron elevados valores de discriminación, uso de la escala, consenso y confiabilidad en los resultados por panel no entrenado e inter-paneles no entrenados. Palabras claves: análisis factorial múltiple, consenso Rc, discriminación, paneles no entrenados, queso cuajada, Rv. Abstract A study was conducted which compared the performance of untrained panels from four “cuajada style” fresh cheese producing zones (San Pedro Comitancillo, Santo Domingo Ingenio, Asunción Ixtaltepec and Juchitán de Zaragoza) for the evaluation of eight sensory characteristics (whitish color, grainy texture to the touch, soft to the touche, smell of rennet, saltiness, lumpy in the mouth, soft in the mouth, aroma to serum). The discriminatory ability as well as trust and the agreement in scale used by a untrained panel were determined though the use of variance analysis to one factor, the reliability index and the agreement index, while the performance as well at the level of untrained inter-panels for the evaluation of discrimination, the consensus, as well as the degree of correlation were determined through variance analysis to two factors with interaction (Product x Geographic zone), the permutation test Rc and vector correlation coefficient Rv. The results demostred that the untrained panels belonging to the San Pedro Comitancillo, Santo Domingo Ingenio and Asunción Ixtaltepec zones were discriminating and trustworthy although the results from the scale use agreement index were low between the consumers associated with each panel; however at the level of the untrained inter-panels, the variance analysis to two factors with interaction reveled elevated discrimination values while the consensus index was Rc = 0.807, the degrees of untrained inter-panels correlation were Rv (Comitancillo-Sto. Domingo) = 0.85, Rv (Comitancillo-Juchitan) = 0.72, Rv (Ixtaltepec-Juchitan) = 0.53, Rv (Sto. Domingo-Juchitan) = 0.44. In conclusion the results reveled elevated discriminations values, scale used consensus and trust in the results for the untrained panel and untrained inter-panels. Key words: consensus Rc, “cuajada style” cheese, discrimination, multiple factorial analysis, Rv, untrained panels.
Cabrera, Rodrigo et al. INTRODUCCIÓN De manera clásica los perfiles sensoriales se han realizado y a su vez han sido evaluados mediante jueces entrenados (Husson et al., 2001), sin embargo el tiempo de entrenamiento de éstos puede llevarse entre 10 y 20 sesiones (SSHA et al., 1998) ó entre 40 y 120 horas (Meilgaard et al., 1991). Las diversas compañías de alimentos buscan alternativas rápidas para conocer la percepción de los consumidores (Ares et al., 2010). Moskowitz (1996) comparó resultados de evaluación de panelistas expertos y de consumidores, concluyendo que ambos grupos fueron similares. Algunas metodologías han sido desarrolladas con el objetivo de obtener información acerca de la percepción cognitiva en consumidores (Hersleth et al., 2005) basándose en la categorización intrínseca del producto en estudio (Gellynck et al., 2009), como ejemplo de dichas metodologías se encuentra el Perfil Libre Elección de Williams y Langron (1984), el cual ha sido aplicado en la descripción de productos de almendra (Guerrero et al., 1997), el Perfil Flash (Dairou y Sieffermann, 2002) para la descripción de textura de jaleas (Blancher et al., 2007) y quesos (Gómez-Alvarado et al., 2010), y la descripción de vinos (Chollet y Valentin, 2000) y cervezas (Chollet y Valentin, 2001) mediante tareas de clasificación (‘Sorting Task’ en inglés) donde el número de atributos sensoriales generados por cada sujeto es variable otorgando la posible desventaja en la dificultad de la interpretación de los resultados (Dairou y Sieffermann, 2002; Delarue y Sieffermann, 2004). Otras metodologías están basadas en la evaluación de un perfil tradicional ya preestablecido por un panel entrenado para su posterior evaluación con consumidores, y en este sentido, investigaciones desarrolladas por Husson y Pagès (2003), Dooley et al. (2010) y Worch et al. (2010) se han basado en la evaluación de atributos sensoriales de productos
129
de chocolates, helados y perfumes, respectivamente, con consumidores obteniendo excelentes resultados en los puntos de discriminación y consenso. En este trabajo de investigación se evaluó el desempeño de paneles no entrenados pertenecientes a zonas productoras en México del queso fresco “cuajada” para su posterior comparación y correlación. MATERIALES Y MÉTODOS Distribución geográfica de las zonas productoras del queso fresco “cuajada” Se evaluaron cuatro quesos frescos típicos conocido como “cuajada”, los cuales son elaborados en cuatro Municipios del Istmo de Tehuantepec, en Oaxaca, México; el primer queso pertenece a la localidad de San Pedro Comitancillo localizada a 95º 09’ longitud oeste, 16º 29’ latitud norte, a una altura de 70 msnm en el Estado de Oaxaca. El segundo queso es elaborado en el Municipio de Santo Domingo Ingenio ubicado a 94º 46’ longitud oeste, 16° 35’ latitud norte, a una altura de 40 msnm. El tercer queso es elaborado en el Municipio Asunción Ixtaltepec ubicado a 95º 03’ longitud oeste y 16º 30’ latitud norte, a una altura de 30 msnm y el último queso es elaborado en el Municipio de Juchitán de Zaragoza con coordenadas geográficas de latitud norte 16º 26’, longitud al oeste de 95º 01’ y altitud de 30 msnm. Condiciones producto
experimentales
del
Las muestras de queso fueron trasladadas de las zonas productoras a las localidades en contenedores de refrigeración a una temperatura de 4 ± 1 ºC. Previo al estudio sensorial, se mantuvieron por un lapso de 1 h a 25 °C. Posteriormente fueron codificadas con tres dígitos al azar (San Pedro Comitancillo =
130
ABC, Santo Domingo = SDI, Ixtaltepec = ITC, Juchitán = MCT) y cortadas en forma de cubos de 3,5 cm de arista y a temperatura de entre 17 y18 ºC, para ser evaluadas por los sujetos para la descripción sensorial (Hirst et al., 1994; Barcenas et al., 2004; Drake et al., 2009a; Drake et al., 2009b). Paneles no entrenados El estudio incluyó 100 consumidores por municipio para un total de 400 consumidores; participando en el Municipio San Pedro Comitancillo, 52 hombres y 48 mujeres en las instalaciones del Instituto Tecnológico de Comitancillo; en el Municipio de Santo Domingo Ingenio, 62 hombres y 38 mujeres, en las instalaciones del Centro de Bachillerato Tecnológico Agropecuario Nº 9 (CBTa 9); en el Municipio Asunción Ixtaltepec, 68 hombres y 32 mujeres en las instalaciones del Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado (CECyTE); y en el Municipio de Juchitán de Zaragoza, 42 Hombres y 58 mujeres en las instalaciones del Centro de Bachillerato Tecnológico Industrial y de Servicios Nº 205 (CBTIS 205). Los consumidores fueron seleccionados de forma aleatoria (Ngapo et al., 2004). Se evaluaron ocho atributos sensoriales los cuales fueron color blanco, textura granulosa al tacto, suave al tacto, olor a cuajo, salado, grumoso en boca, suave en boca y aroma a suero sobre una escala continua de 0 a 9 donde 1 = débil intensidad y 9 = fuerte intensidad (Husson et al., 2001). Los atributos sensoriales fueron establecidos mediante un panel entrenado aplicando la técnica del análisis descriptivo cuantitativo (‘Quantitative Descriptive Analysis’, QDA®) descrita por Stone et al. (1974) y por la norma NF ISO 11035 (AFNOR, 1994). Las muestras de queso fueron presentadas de manera simultánea múltiple a los paneles no entrenados (Mazzucchelli y Guinard, 1999).
Análisis estadísticos Aspectos unidimensionales Desempeño por panel no entrenado La habilidad discriminatoria de cada panel no entrenado fue evaluada mediante el análisis de varianza (ANOVA) a un factor (producto); así mismo se evaluó el acuerdo entre los consumidores y la confiabilidad de los resultados para un mismo atributo mediante los coeficientes de acuerdo (ra) (Ec. 1) y fiabilidad (rr) (Ec. 5), respectivamente (James et al., 1984; González et al., 2001; Bi, 2003). Discriminación: Atributo = Producto + Error.
Ecuación (1) siendo Ecuación (2):
, con
Ecuación (3) y a su vez
Ecuación (4)
,
Cabrera, Rodrigo et al.
131
posicionamiento de los quesos sobre la escala (F Interacciones) con un α = 0,05. Ecuación (5)
Aspectos bidimensionales
siendo
Ecuación (6) Donde: ra : índice de acuerdo : varianza del error observado : varianza esperada de una distribución uniforme a y b : extremos de la escala cuando se usa una escala continua n : número de productos evaluados k : número de consumidores : media de los consumidores de un solo panel entrenado rr : índice de fiabilidad ϑ : razón entre una diferencia y un producto MSp y MSw : cuadrado medio del producto y error, respectivamente Desempeño entrenados
inter-paneles
no
Para la evaluación del poder discriminante a nivel inter-paneles no entrenados se aplicó el siguiente modelo de ANOVA desarrollado por Husson et al. (2001) y Worch et al. (2010): Atributo = Producto + Zona geográfica + Interacción (Producto x Zona geográfica) + Error. Considerando como efecto aleatorio ambos factores para la evaluación del poder discriminante (F Productos), consenso en el uso de la escala (F Zona geográfica) y determinación del
El consenso inter-paneles no entrenados fue evaluado mediante la prueba de permutación, tomando como índice de consenso (Rc) el porcentaje de la varianza de consenso en la varianza total (Wu et al., 2002; Xiong, et al., 2008). Se aplicó el Análisis Factorial Múltiple (AFM) (Husson et al., 2001; Lê-Dien y Pagès, 2003; Lê et al., 2008) y el coeficiente de correlación vectorial Rv (L’ Hermier des Plantes y Thiébaut, 1977; McEwan et al., 2002; Faye et al., 2006) para la visualización de las configuraciones inter-paneles no entrenados. El procesamiento de datos a nivel bidimensionales se realizó con el programa para computadora XLSTAT, versión 2009 (Addinsoft, New York, NY, USA). El ANOVA se realizó mediante el software Statgraphics® Plus, versión 4.0 (Statistical Graphics Corporation, Warrenton, VA, USA) mientras que la realización de los índices de acuerdo y fiabilidad se desarrolló mediante el programa Microsoft® Office Excel, versión 2007 (Microsoft® Corporation, Redmond, WA, USA). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Desempeño por panel no entrenado Los resultados del ANOVA a un factor, ra y rr para cada localidad o panel no entrenado se muestran en el Cuadro 1, donde se observa que el panel no entrenado perteneciente a la zona de San Pedro Comitancillo fue discriminante de manera significativa (p < 0,05) y confiables (rr) en los resultados obtenidos para todos los atributos menos aroma a suero (p > 0,05). Para el panel no entrenado de la zona de Asunción Ixtaltepec los índices de discriminación fueron significativos (p < 0,05) y de rr se encontraron en los atributos color
132
Salado
Grumoso en boca
Suave en boca
Aroma a suero
Santo Domingo
Olor a cuajo
Juchitán
Suave al tacto
Ixtaltepec
Textura granulosa al tacto
Comitancillo
Color blanco
Zona geográfica (panel no entrenado)
Valores
Cuadro 1.- Valores de F, probabilidad (p) del ANOVA a un factor (producto), rr y ra por panel no entrenado.
F p rr ra F p rr ra F p rr ra F p rr ra
43,68 0 0,98 0,39 27,61 0 0,96 0,24 1,23 0,29 0,19 0,05 2,82 0,03 0,65 0,02
15,68 0 0,94 0,21 3,73 0,01 0,76 0,05 1,56 0,19 0,36 0,02 1,57 0,19 0,36 0,07
2,69 0,045 0,63 0,14 1,65 0,17 0,40 0,00 2,10 0,09 0,52 0,00 0,61 0,60 0,00 0,03
2,54 0,05 0,61 0,15 1,32 0,266 0,24 0,00 1,85 0,13 0,46 0,00 1,13 0,33 0,12 0,00
3,85 0,009 0,74 0,18 2,67 0,047 0,63 0,05 1,29 0,27 0,23 0,12 7,09 0,00 0,86 0,17
2,66 0,04 0,62 0,09 9,94 0 0,90 0,00 0,11 0,95 0,00 0,08 0,79 0,49 0,00 0,07
5,13 0,001 0,80 0,09 0,16 0,92 0,00 0,00 1,40 0,24 0,29 0,02 3,12 0,02 0,68 0,07
1 0,39 0,00 0,08 0,57 0,63 0,00 0,00 1,79 0,14 0,44 0,05 5,58 0,00 0,82 0,10
blanco, textura granulosa al tacto, salado y grumoso en boca. Para el panel de la localidad de Juchitán de Zaragoza el desempeño no fue bueno en la discriminación (p > 0,05), fiabilidad y consenso para todos los atributos aunque para el panel no entrenado de la zona de Santo Domingo Ingenio los mayores índices de discriminación (p < 0,05) y consenso se obtuvieron en los atributos color blanco, salado, suave en boca y aroma a suero. De manera general el índice ra determinó escaso consenso entre los consumidores asociados a un mismo panel (Zona geográfica). Los valores del coeficiente rr fueron similares a los obtenidos
por Bi (2003), quien evaluó la fiabilidad de un panel, informando valores dentro de un intervalo de 0,2 a 0,87; sin embargo, los valores obtenidos del coeficiente ra fueron bajos comparados con los señalados por González et al. (2001) quienes evaluaron la dureza del queso tipo cheddar mediante un grupo de consumidores, obteniendo valores de ra dentro de un intervalo de 0,66 a 0,71; esto pudo deberse a un sesgo de adaptación (disminución de la sensibilidad) debido a la exposición de un mismo estímulo (Stevens, 1996; Kilcast, 1999) donde los errores de expectación (los consumidores no están familiarizados con las
Cabrera, Rodrigo et al. escalas) y de adaptación (los consumidores no tienen experiencia previa en la cuantificación de atributos) influyen significativamente en las respuestas sensoriales (González et al., 2001), aunque Husson et al. (2001) comentan que las diferencias en el escalamiento de los productos no tiene un impacto en este tipo de estudio con consumidores ya que el número empleado de sujetos es considerable. Desempeño inter-paneles no entrenados Los resultados de la evaluación del desempeño de los paneles no entrenados (Cuadro 2) demostraron que el factor producto fue significativo, revelando que los paneles de consumidores encontraron diferencias entre los quesos (p < 0,05) con excepción en los descriptores textura granulosa al tacto y olor a cuajo; este mismo efecto fue observado por Worch et al. (2010) quienes usaron sujetos no entrenados para la evaluación de perfumes demostrando un efecto altamente discriminante (p < 0,001) al igual que Husson y Pagès (2003) quienes en la evaluación de atributos en chocolate apreciaron un efecto significativo (p < 0,05) en la discriminación. El factor Zona geográfica demostró que los paneles de consumidores no usaron la escala de la misma manera en los atributos color blanco y grumoso en boca (p < 0,05), mientras que para el resto de los atributos usaron la escala de manera similar (p > 0,05), estas diferencias y similitudes quedaron confirmadas por la interacción (Producto x Zona geográfica), donde en los atributos color blanco, textura granulosa al tacto y grumoso en boca se observaron diferencias significativas (p < 0,05) para el posicionamiento de los quesos sobre la escala; dichas disimilitudes se observan en las gráficas de interacciones (Fig. 1) donde se muestra la mayor variabilidad en el queso ABC para los atributos color blanco (Fig. 1A) y grumoso en boca (Fig. 1F), mientras que para los atributos textura granulosa al tacto (Fig. 1B) y salado
133
(Fig. 1E) la mayor diferencia se encontró en el queso SDI; estos resultados son similares a los publicados por Gómez-Alvarado et al. (2010) quienes aplicaron la técnica Perfil Flash (Dairou y Sieffermann, 2002; Delarue y Sieffermann, 2004) con consumidores de diferentes localidades del Estado de Oaxaca, México (San Pedro Comitancillo, Puerto Ángel y Miahuatlán de Porfirio Díaz) para la obtención de atributos sensoriales con el mismo tipo de queso, informando que los atributos color blanco, salado, aroma a suero y poroso en boca fueron percibidos como típicos del producto que permitieron discriminar significativamente (p < 0,05) los quesos; sin embargo, otros factores como situaciones sociodemográficas, origen y familiaridad con el producto juegan un papel importante sobre la explicación de las diferencias en la percepción sensorial de los consumidores, ya que estos pudieron impactar en el punto de la discriminación entre los quesos que se elaboran en su misma localidad con respecto a los demás (Hirst et al., 1994; Issanchou, 1996; Prescott, 1998; Resurreccion, 2003; Verbeke, 2005; van Rijswijk et al., 2008; Gellynck et al., 2009); aunque otros puntos importantes pueden ser: la influencia de las identidades étnicas que revelan contrastes y transiciones sobre la vida individual y los ideales que incluyen valores simbólicos, los cuales se vuelven un medio de orientación para la elección de los alimentos entre diferentes grupos étnicos (Devine et al., 1999); también es importante mencionar que los alimentos complejos como el queso representa mayores problemas en la percepción de los sujetos y por ende mayores variabilidades en las respuestas (Drake et al., 2002) ya que las diferencias en sus formulaciones, elaboración, entre otras, de los quesos contribuyen en las diferencias de la percepción sensorial de los consumidores (Ares et al., 2010). Finalmente, en trabajos como el de Guerrero et al. (1997) y Chollet y Valentin (2000; 2001) se ha demostrado que la diferencia
134 Cuadro 2.- Valores de F y probabilidad (p) del ANOVA a dos factores con interacción (Producto x Zona geográfica) a nivel inter-paneles no entrenados.
Atributo Color blanco Textura granulosa al tacto Suave al tacto Olor a cuajo Salado Grumoso en boca Suave en boca Aroma a suero
Producto F 27,14 3,8 2,86 1,63 6,99 3,73 4,57 3,03
p 0 0,1 0,03 0,18 0,001 0,011 0,003 0,028
entre consumidores y sujetos entrenados radica en la calidad del vocabulario usado para la descripción sensorial. Aspectos bidimensionales Comparación del consenso y espacio sensorial Los resultados de la prueba de permutación determinaron que existió un acuerdo inter-paneles no entrenados (Rc = 0,807) (Fig. 2) dicho valor es superior a los obtenidos por Worch et al. (2010) quienes obtuvieron un intervalo de consenso Rc = - 0,1 a 0,60. Los valores de Rv inter-paneles no entrenados fueron de Rv Comitancillo-Sto. Domingo = 0,85; Rv Comitancillo-Juchitán = 0,72, Rv Ixtaltepec-Juchitán = 0,53 y Rv Sto. Domingo-Juchitán = 0,44. Algunos valores fueron bajos y otros comparables con el obtenido por Husson et al. (2001) de Rv = 0,95, quienes evaluaron 10 atributos sensoriales con dos diferentes zonas geográficas, con dos grupos de consumidores (218 y 124) y Faye et al. (2004) que determinaron un valor de Rv = 0,77 aplicando la técnica ‘Sorting Task’ con sujetos sin entrenamiento.
Zona geográfica F 2,6 0,29 2,21 1,64 1,04 2,68 1,29 0,73
p 0,05 0,82 0,085 0,17 0,372 0,045 0,276 0,5
Producto x Zona geográfica F p 11,82 0 5,62 0 1,37 0,195 1,66 0,09 2,53 0,07 3,48 0,0003 1,65 0,09 1,87 0,051
El AFM (Fig. 3) indicó una variación de los datos en los primeros componentes de 77,58 %, este resultado es similar al obtenido por Ares et al. (2010) de 76,7 %, quienes evaluaron productos lácteos con sujetos sin entrenamiento. El resultado reveló que los quesos SDI e ITC se oponen a los queso ABC y MCT aunque las configuraciones son equidistantes y la evaluación es cuasi-idéntica entre zonas (Fig. 4). En la Fig. 5 se muestra el posicionamiento de los atributos en el espacio sensorial, en el que se observan diferencias para las características sensoriales color blanco, textura granulosa al tacto y grumoso en boca, las cuales se encuentran esparcidas en diferentes cuadrantes del espacio sensorial; este análisis concuerda con los resultados mostrados en el Cuadro 2 y Fig. 1 de la interacción (Producto x Zona geográfica) y es similar a los resultados presentados por Harper et al. (1992) al describir yogures mediante un panel de consumidores encontrando diferencias significativas (p < 0,05) en atributos de apariencia y consistencia.
Cabrera, Rodrigo et al.
Figura 1.- Interacciones Producto por Zona geográfica para todos los atributos sensoriales.
135
136
Figura 2.- Índice de consenso Rc.
Figura 3.- Posicionamiento de los quesos en el espacio sensorial.
Cabrera, Rodrigo et al.
Figura 4.- Representación simultánea de los quesos y los paneles no entrenados.
Figura 5.- Agrupación de los atributos usados por cada panel no entrenado.
137
138 CONCLUSIONES Mediante el uso del ANOVA a un factor y los índices rr y ra se evidenció la discriminación así como la confiabilidad y las diferencias en el uso de la escala por panel no entrenado; y con los datos en conjunto se concluyó que los paneles no entrenados fueron discriminantes en 6 atributos sensoriales (color blanco, olor a cuajo, salado, grumoso en boca, suave en boca y aroma a suero) mientras que el uso de la escala fue similar entre localidades; esto quedó confirmado por el coeficiente Rc y la interacción (Producto x Zona geográfica). Este tipo de estudios pueden ser importantes para la determinación de atributos con efecto significativo que puedan tener un impacto positivo en la conexión con el juicio hedónico para la explicación de las preferencias, disminuyendo con ello el tiempo para la construcción del mapa externo de preferencias y para el análisis de la variación de un atributo con respecto al tiempo; aunque es importante mencionar que los resultados que se obtengan están en función de la facilidad de detección de los atributos sensoriales, comprensión de los mismos por parte de los consumidores así como el número de sujetos empleados en la investigación ya que a mayor número de consumidores empleados el error disminuye; desde otra perspectiva, este tipo de estudios son de fácil realización ya que los consumidores no necesitan un entrenamiento en específico y pueden ser realizados en zonas específicas de interés por los productores o industriales. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen a los productores del queso freso “cuajada” por la provisión de las muestra para la realización de la presente investigación así como al Centro de Bachillerato Tecnológico Industrial y de Servicios Nº 205 (CBTIS 205), Centro de Bachillerato Tecnológico Agropecuario Nº 9 (CBTa 9) y Colegio de Estudios Científicos y
Tecnológicos del Estado (CECyTE) por las facilidades otorgadas para la adaptación y realización del estudio con consumidores en sus instalaciones. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS AFNOR. 1995. Association Française de Normalisation. Analyse sensorielle. Recherche et sélection de descripteurs pour l'élaboration d'un profil sensoriel, par approche multidimensionnelle. Norme Française NF ISO 11035. Ares, Gastón; Deliza, Rosires; Barreiro, Cecilia; Giménez, Ana and Gámbaro, Adriana. 2010. Comparison of two sensory profiling techniques based on consumer perception. Food Quality and Preference. 21(4):417-426. Barcenas, P.; Pérez-Elortondo, F.J. and Albisu, M. 2004. Projective mapping in sensory analysis of ewes milk cheeses: a study on consumers and trained panel performance. Food Research International. 37(7):723729. Bi, Jian. 2003. Agreement and reliability assessments for performance of sensory descriptive panel. Journal of Sensory Studies. 18(1):61-76. Blancher, G.; Chollet, S.; Kesteloot, R.; Nguyen-Hoang, D.; Cuvelier, G. and Sieffermann, J.M. 2007. French and Vietnamese: how do they describe texture characteristics of the same food? A case study with jellies. Food Quality and Preference. 18(3):560-575. Chollet, Sylvie and Valentin, Dominique. 2000. Le degreé d’expertise a-t-il une influence sur la perception olfactive? Quelques éléments de réponse dans le domaine du vin. L’Année Psychologique. 100:11-36. Chollet, Sylvie and Valentin, Dominique. 2001. Impact of training on beer flavor perception and description: are trained and untrained subjects really different?.
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Revista Venezolana de Ciencia y Tecnología de Alimentos. 2 (1): 142-157. Enero-Junio, 2011 http://www.rvcta.org ISSN: 2218-4384 (versión en línea) © Asociación RVCTA, 2011. RIF: J-29910863-4. Depósito Legal: ppi201002CA3536.
RVCTA
Artículo
Aplicación de funciones de decisión multicriterio y diseño Plackett-Burman para el estudio de la calidad sensorial de mortadelas Multicriteria decision functions and Plackett-Burman design application for the study of sensory quality of mortadellas Mónica Tinoco*, Cristian Rojas, Piercósimo Tripaldi, Mayra Criollo, Ligia Huayasaca Universidad del Azuay, Facultad de Ciencia y Tecnología, Escuela de Ingeniería en Alimentos. Avenida 24 de Mayo 7-77 y Hernán Malo, Apartado Postal 01.01.981, Cuenca, Provincia del Azuay, Ecuador. *Autora para correspondencia:
[email protected] Aceptado 21-Junio-2011 Resumen Para evaluar la aceptación sensorial de mortadelas se ha propuesto estudiar simultáneamente 7 factores considerados relevantes para cada una. Para la mortadela de pollo se estudiaron los factores: carne de pollo, grasa de pollo, hielo, almidón de papa, harina de trigo, temperatura de escaldado y tiempo de escaldado. Para la mortadela tradicional se consideraron: carne de cerdo, carne de res, grasa, hielo, relación almidón de papa/harina de trigo, temperatura de escaldado y tiempo de escaldado. Se utilizó el diseño de Plackett-Burman para el estudio de estos factores. La respuesta experimental constituyó la función de utilidad obtenida con la ayuda del programa DART a partir de los atributos sensoriales evaluados con un panel no entrenado constituido por 15 personas. El Half-Normal Plot permitió establecer para cada producto los factores importantes en el diseño. En los dos productos se identificaron factores que influyeron de forma sinérgica. Palabras claves: diseño de Plackett-Burman, Half-Normal Plot, funciones multicriterio, mortadela, pollo, sensorial.
Tinoco, Mónica et al.
Rev. Venez. Cienc. Tecnol. Aliment. 2(1):142-157.
143
Abstract The taste acceptation of mortadellas was evaluated studying 7 relevant factors. For chicken mortadella the factors considered were: poultry, fat, ice, potatoes starch, wheat flour, bleaching temperature and bleaching time. For traditional mortadella the factors were: pork meat, beef meat, fat, ice, potatoes starch/wheat flour rate, bleaching temperature and bleaching time. Plackett-Burman design was used to study these factors. The experimental response was considered as the utility function obtained by means of DART software. This software based its calculation on some taste attributes evaluated by an untrained sensory panel. The Half-Normal Plot allowed establishing the important factors of the product design. Synergic factors were identified for both products. Key words: chicken, Half-Normal Plot, mortadella, multicriteria decision making, Plackett-Burman design, sensorial.
INTRODUCCIÓN El diseño de Plackett-Burman, es un diseño de ‘screening’ (barrido), que permite establecer la relación entre variables de estudio y la variable respuesta. Es un diseño completamente ortogonal que reduce substancialmente el número de experimentos a realizarse con un elevado número de variables (Plackett y Burman, 1946). En este diseño cada factor se coloca a 2 niveles y el número de experimentos N es múltiplo de 4. Las variables pueden ser de tipo cualitativa o cuantitativa. Los niveles se denotan como -1 y +1; pudiendo escribirse en forma simple como (-) y (+). Es muy simple de construir una matriz para este tipo de diseño. En la mayoría de los casos la primera línea de signos esta ya dada y las restantes se obtienen mediante permutaciones, excepto la última, en la cual se introducen todos con signo menos (-). La ventaja que presenta los diseños de Plackett-Burman respecto a otros diseños de ‘screening’ (factoriales completos, factoriales fraccionarios y Taguchi), son su condición de completa ortogonalidad entre las variables y el número reducido de experimentos cuando se trabaja con muchos factores (Lewis et al., 1999). La valoración sensorial ha demostrado ser un instrumento de gran eficacia para el
control de calidad y aceptabilidad de un alimento. La evaluación sensorial se ha definido como una disciplina científica usada para evocar, medir, analizar e interpretar las reacciones percibidas por los sentidos de las personas hacia ciertas características intrínsecas de un alimento como son su sabor, olor, color y textura (Stone y Sidel, 2004), que son los indicadores de aceptación o rechazo de un producto, por lo que el resultado de este complejo de sensaciones captadas e interpretadas son usadas para medir la calidad de los mismos. La valoración sensorial es útil además para el control del proceso, tanto como adaptación del alimento a su perfil final, como para realizar modificaciones o correcciones; permitiendo obtener condiciones para conseguir datos que posteriormente serán tratados estadísticamente (Sancho et al., 2002). Es muy común que en el área de los alimentos se tenga que optimizar una respuesta que dependerá de varios atributos. La importancia de la valoración sensorial de los alimentos se concibe en un sentido amplio como el conjunto de técnicas de medida y evaluación de determinadas propiedades de los mismos. En la gran mayoría de los casos las selecciones se basan sobre una serie de preferencias definidas en función de otros criterios (Montedoro, 1985). Las funciones de decisión multicriterio
144 (‘Multicriteria Decision Making’) son una disciplina que se ocupa de las decisiones relativas a la elección de la mejor alternativa a partir de varios posibles criterios. Son un instrumento matemático que permite tener una estrategia para tomar decisiones a partir de una gran variedad de fuentes, ya que no requiere ninguna restricción fuerte en las estructuras de preferencia de la fórmula (Pavan and Todeschini, 2008). La combinación de los métodos estadísticos anteriormente descritos y otras herramientas analíticas han sido utilizados en el área de alimentos con miras a la optimización (Techapun et al., 2002; Franco-Arteaga, 2007; Quintero-Gil y Rueda-Quijano, 2008; Rojas et al., 2010a; Rojas et al., 2010b). La mortadela es un fiambre de origen italiano elaborado principalmente con carne de cerdo picada finamente a la que se adiciona condimentos y/o aditivos permitidos; estos ingredientes son mezclados y cocidos a una temperatura determinada por un cierto tiempo (Reichert, 1988). Por lo tanto, el objetivo del trabajo que a continuación se presenta fue mostrar la aplicación de métodos estadísticos multivariantes, como el diseño de PlackettBurman y funciones de decisión multicriterio para estudiar la influencia y significatividad de los factores considerados sobre la calidad sensorial de la mortadela de pollo y tradicional con miras a su optimización. MATERIALES Y MÉTODOS Materias primas y descripción del proceso de elaboración de las mortadelas Se elaboraron dos tipos de mortadelas: de pollo y tradicional. En el Cuadro 1 se presentan los ingredientes utilizados en la formulación. Las carnes (cerdo, res, pollo) y las grasas (pollo y cerdo) fueron adquiridas en mercados locales; mientras que los aditivos en la casa comercial Alitecno S. A., ubicada en la ciudad de Quito, bajo la marca comercial Alitecno; y los condimentos, sin marca comer-
cial, al por mayor en la Distribuidora CADELAES, ubicada en la ciudad de Cuenca. La elaboración de las mortadelas se llevó a cabo en Laboratorio de Tecnología de Cárnicos, perteneciente a la planta piloto de la Escuela de Ingeniería en Alimentos de la Universidad del Azuay, en Cuenca, Ecuador, siguiendo el esquema tecnológico que se muestra en la Fig. 1 y cuyos pasos operacionales se describen brevemente a continuación: Recepción de materia prima: En la recepción se realizó un control, teniendo en cuenta que la coloración y olor fuesen característicos, especialmente en las carnes y grasas. Preparación de las carnes: Se trocearon las carnes y grasas en forma de cubos (2 cm de arista), utilizando cuchillos de acero inoxidable. Pesado de los ingredientes: Se pesaron las carnes, aditivos y condimentos. Para las carnes se utilizó una balanza digital MICRA Basic RK 10, mientras que para los aditivos se empleó una balanza digital marca Ohaus. Molido: La carne y la grasa fragmentada fueron molidas con un disco de 3/16 pulgadas de diámetro, utilizando un molino marca TORREY. Mezclado: Las carnes y grasas molidas se mezclaron directamente en un ‘cutter’ vertical, marca Robot Coupe®, donde se agregaron los condimentos, aditivos y se mezclaron hasta obtener una masa homogénea, cuidando que la temperatura de la mezcla no superara los 12 ºC. Embutido: La masa de mortadela obtenida fue embutida en tripas sintéticas (Alifan) en una embutidora neumática de construcción local en los Talleres Armijos (Cuenca, Ecuador). Escaldado: Las piezas de mortadela fueron escaldadas en una marmita de doble camisa, marca C. C. P. (Quito, Ecuador). El tiempo y la temperatura de escaldado fueron variables que se consideraron en los experimentos. Enfriado: Se enfriaron con chorro de agua de temperatura entre 15 y 17 °C. Refrigerado: Las piezas suspendidas en rieles, se almacenaron dentro de un cuarto frío de construcción local (MAFRICO, Cuenca, Ecuador) a temperatura de 4 ºC.
Tinoco, Mónica et al.
145
Cuadro 1.- Ingredientes utilizados en la formulación de las mortadelas. Ingredientes Carne de pollo (g) Carne de cerdo (g) Carne de res (g) Grasa de cerdo (g) Grasa de pollo (g) Hielo (g) Almidón de papa (g) Almidón de papa/Harina de trigo Harina de trigo (g) Cebolla (g) Ajo (g) Soya (g) Cardamomo (g) Pimienta blanca (g) Jengibre (g) Culantro (g) Sal (g) Polifosfatos (g) Sorbato (g) Nitrito (g)
Mortadela de pollo Mínimo Máximo 500 640 100 200 200 300 0 30 0 30 1,2 1,2 1,1 1,1 3 3 0,1 0,1 0,7 0,7 8,78 8,78 2,5 2,5 0,4 0,4 0,1 0,1
Diseño de Plackett-Burman El diseño de Plackett-Burman se utilizó para planificar la experimentación con la finalidad de reducir sustancialmente el número final de experimentos. Las variables propuestas para el estudio de la mortadela de pollo fueron 7 e igual número de variables fueron propuestas para la mortadela tradicional. Para la mortadela de pollo: 5 ingredientes con valores abiertos (carne de pollo, grasa de pollo, hielo, almidón de papa y harina de trigo) y 2 variables de proceso (temperatura de escaldado y tiempo de escaldado) (Cuadro 2). Para la mortadela tradicional: 4 ingredientes con valores abiertos (carne de cerdo, carne de res, hielo y grasa), la relación almidón de papa/harina de trigo y 2
Mortadela tradicional Mínimo Máximo 250 350 170 270 150 250 200 300 1/29 29/1 1,2 1,2 1,1 1,1 3 3 0,7 0,7 0,08 0,08 0,18 0,18 8,78 8,78 2,5 2,5 0,4 0,4 0,1 0,1
variables de proceso (temperatura de escaldado y tiempo de escaldado) (Cuadro 3). En ambos casos, las variables fueron evaluadas a 2 niveles: bajo (-1) y alto (+1). La matriz del diseño experimental se obtuvo mediante la rutina ‘hadamard matrix’ del software MATLAB®, versión 7.0 (MathWorks®, Inc., Natick, MA, USA). Mediante este diseño se obtiene el siguiente polinomio general: Ecuación (1): Y b0 b1 X 1 b2 X 2 b3 X 3 b4 X 4 b5 X 5 b6 X 6 b7 X 7
Donde: bj representa los coeficientes de regresión, cuyos valores absolutos indican el efecto de la variable Xj sobre la variable depen-
146 Cuadro 2.- Factores analizados en el diseño de Plackett-Burman para la elaboración de mortadela de pollo. Variable Nombre del factor X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7
Niveles del factor Bajo (-1)
Alto (+1)
Carne de pollo (g)
500
640
Grasa de pollo (g)
100
200
Hielo (g)
200
300
Almidón de papa (g)
0
30
Harina de trigo (g)
0
30
70
80
80
94
Temperatura de escaldado (ºC) Tiempo de escaldado (min)
Cuadro 3.- Factores analizados en el diseño de Plackett-Burman para la elaboración de mortadela tradicional. Variable X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7
Figura 1.- Esquema tecnológico para la elaboración de la mortadela de pollo y tradicional.
Nombre del factor
Niveles del factor Bajo (-1)
Alto (+1)
Carne de cerdo (g)
250
350
Carne de res (g)
170
270
Grasa de cerdo (g)
150
250
Hielo (g)
200
300
1/29
29/1
70
80
80
94
Almidón de papa/Harina de trigo (g/g) Temperatura de escaldado (ºC) Tiempo de escaldado (min)
diente Y. Los valores de los coeficientes se determinan aplicando el algoritmo de regresión multivariante de mínimos cuadrados ordinarios (OLS, ‘Ordinary Least Squares’) (Draper y Smith, 1981), mediante la aplicación de la Ec. 2.
Tinoco, Mónica et al.
Ecuación (2)
bOLS inv ( X T · X ) X T · Y
Donde: X : matriz del modelo XT : la inversa de la matriz del modelo Y : vector respuesta inv (XT · X) : matriz de dispersión del modelo bOLS : vector columna que contiene los coeficientes del modelo El cálculo de los coeficientes del modelo de regresión se realizó en el software MATLAB®, versión 7.0 (MathWorks®, Inc.). Identificación significativas
de
variables
Para detectar las variables significativas, es decir, las que tienen coeficientes significativamente diversos de cero, en este trabajo se ha optó por utilizar el método gráfico de Half-Normal Plot (Box et al., 1978). El Half-Normal Plot se construye de la siguiente forma: 1. Transformar todos los coeficientes en sus valores absolutos. 2. Ordenar de forma creciente los efectos calculados, excluyendo la intercepción (b0). 3. Contar el número de coeficientes calculados, este valor se indica con k. 4. Dividir el intervalo de 0 a 100 en número de sub-intervalos de amplitud igual a 100/k. 5. Representar el punto medio del primer intervalo contra el efecto más pequeño, entonces representar el punto medio del segundo intervalo contra el segundo efecto en orden creciente, y así sucesivamente. En el eje de las abscisas se grafica el valor del efecto, mientas en el eje de las ordenadas se grafica el valor de la probabilidad acumulada correspondiente a la probabilidad
147
del punto medio del intervalo considerado. Esta probabilidad se calcula según la Ec. 3. Ecuación (3)
pi
100 % (i 0,5) k
Donde: pi : probabilidad asociada al i-ésimo coeficiente i : orden del i-ésimo coeficiente (1, 2, 3,…, k) k : número total de coeficientes calculados, excluido la intercepción Si los valores obtenidos pertenecen a una distribución normal con centro en cero (distribución del error), cuando se presenta de esta manera en el Half-Normal Plot se dispondrán según una línea recta, mientras que los que no pertenecen en la distribución del error no se alinearan sobre la recta y estarán alejados de la misma; estos puntos alejados indican que las variables asociadas a estos coeficientes son significativas. El Half-Normal Plot se construye graficando el valor absoluto de los coeficientes ordenados en forma creciente versus la probabilidad (pi). En la Fig. 2 se presenta un ejemplo. Evaluación sensorial Para la evaluación sensorial se empleó un panel no entrenado conformado por 15 personas. En la selección del panel se llevaron a cabo entrevistas, con la finalidad de conocer el interés de cada candidato por participar en el estudio y su disponibilidad de tiempo. De esta manera, fueron seleccionadas 15 personas, entre 20 y 30 años de edad, de ambos sexos. Al panel seleccionado se le informó sobre el manejo de la muestra así como la forma adecuada de llenar la ficha de análisis sensorial. La aceptación del producto se evaluó basándose en las características sensoriales como: olor, textura, sabor y apariencia general. A través de entrevistas a técnicos que laboran en la indus-
148 HALF-NORMAL PLOT 100 b1
90
80 b33
Probabilidad acumulada
70
b3
60
Variables Significativas
50 b2 40
30 b11 20
10
0 0
b22
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
Coeficientes
Figura 2.- Half-Normal Plot de los coeficientes de regresión.
tria cárnica en la ciudad de Cuenca en Ecuador; y en base a sus experiencias, éstos sugirieron las características mas comunes que se presentan en los embutidos tipo mortadela, teniendo como resultado 22 atributos a ser evaluados: olor rancio, olor a pescado, olor a grasa, olor ácido, olor putrefacto, textura reseca, textura elástica, textura blanda, mordida fibrosa, mordida pastosa, mordida harinosa, mordida cauchosa, mordida suave, sabor normal agradable, sabor salado, sabor condimentado, sabor a grasa, aceptabilidad general del producto, apariencia, color verdoso, color crema y color rosado. En la escala hedónica para esta investigación se tomó el número 5 como el puntaje de mayor aceptación y el número 1 como el puntaje de menor aceptación. La sala en donde se realizaron los análisis sensoriales estuvo provista de mesas blancas con separaciones a manera de cabinas individuales. Las muestras fueron preparadas y
codificadas en un ambiente diferente en donde el panel no tuvo acceso. Se trabajó con vajilla de color blanco para no influenciar la percepción visual con colores fuertes. Al momento de realizar el análisis sensorial estuvo presente una persona que se desempeñó como director del panel, quien distribuyó las diferentes muestras y esclareció dudas en caso de presentarse. Funciones de decisión multicriterio Con el fin de reunir en un solo parámetro que represente la globalidad de la evaluación sensorial, se utilizaron las funciones de decisión multicriterio, específicamente las funciones de utilidad. Las funciones de utilidad son metodologías muy conocidas de las estrategias de decisión multicriterio (Pavan and Todeschini, 2008). Son algoritmos matemáticos en los que cada criterio se transforma independientemente
Tinoco, Mónica et al. en una “utilidad ur” mediante una función la cual transforma el valor actual de cada elemento en un nuevo valor comprendido entre 0 y 1 (Ec. 4). Por lo general se necesitan definir la mejor y peor condición para cada criterio.
0 uir 1
Donde: uir : función de utilidad para cada criterio r : criterio seleccionado f : función establecida yir : valor actual del i-ésimo elemento para el résimo criterio La función de utilidad pesada (Ui) corresponde al promedio pesado de los valores de las funciones de utilidad (uir) para cada atributo evaluado y se calcula mediante la Ec. 5.
Función lineal
Ecuación (5): R
U i wr · u ir r 1
0 U i 1
Donde: Ui : función de utilidad pesada R : total de criterios evaluados wr : peso para cada criterio
Ecuación (4): uir f r ( yir )
149
En la Fig. 3 se esquematizan tres de las funciones de utilidad (lineal, inversa logarítmica y normal) que fueron utilizadas en el presente trabajo. La función lineal premia los atributos que se esperan sean los más aceptables en el producto. La función inversa logarítmica se utiliza normalmente cuando se trabaja con atributos no deseables. Por ejemplo, en el caso que una característica sensorial desagradable tenga una puntuación muy alta, la función loga-
Función inversa logarítmica
Función normal
Figura 3.- Funciones de utilidad. rítmica inversa disminuye la utilidad de ese producto. La función normal premia la presencia intermedia de los atributos, esto quiere decir que no debe existir ausencia, ni una presencia muy marcada de una cierta cualidad. Los resultados obtenidos del panel de catación fueron tabulados y se calcularon las medianas de cada respuesta sensorial. El programa DART (‘Decision Analysis by Ranking Techniques’), versión 2.0 (Talete S. R. L., Milano, Italia), se utilizó para modular las respuestas sensoriales con funciones de tipo
lineal, inversa logarítmica y normal. El programa brinda la media aritmética de las mismas, la cual constituye la respuesta experimental (Y). RESULTADOS Y DISCUSIÓN La planificación experimental de Plackett-Burman estableció la ejecución de 8 experimentos para 7 variables. Para determinar la significatividad de los factores se ha utilizado el método gráfico denominado Half-Normal
150 Plot y por esta razón no se efectuaron repeticiones. Mortadela de Pollo La función lineal se utilizó para los atributos: sabor normal agradable, aceptabilidad general del producto. La función inversa logarítmica se usó para modular las características: olor rancio, olor a pescado, textura reseca, mordida fibrosa, mordida pastosa, mordida harinosa, sabor salado. Con la función normal se evaluó los atributos: olor a grasa, textura elástica, mordida cauchosa, sabor condimentado, sabor a grasa. Otros atributos fueron excluidos debido a que durante toda la evaluación sensorial se mantuvieron constantes, estos fueron: apariencia, color crema, color verdoso, color rosado, olor putrefacto, olor ácido, textura blanda y mordida suave. La respuesta experimental constituyó la función de utilidad obtenida a partir de 14 caracteres sensoriales. El Cuadro 4 muestra los valores medianos de las respuestas sensoriales y la función de utilidad calculada. La función de utilidad calculada representó la aceptación global del producto, representada por cada una de las modulaciones de los atributos. Esta función utilidad corresponde a la respuesta experimental (Y) de cada experimento. En el Cuadro 5 se muestra la matriz del modelo y su respuesta. Aplicando regresión de mínimos cuadrados ordinarios (OLS) se obtuvieron los coeficientes del modelo, que se muestran en el Cuadro 6. Para observar las variables influyentes en el modelo, se utilizó el Half-Normal Plot. El Cuadro 7 muestra los valores para la construcción de la gráfica y la Fig. 4 muestra su gráfica respectiva. Se observa en la Fig. 4 (b = X) que existen 4 valores alejados de la recta de distribución normal, indicando que corresponden a los coeficientes de las variables
significativas en el estudio. Estos factores corresponden a: hielo (X3), almidón de papa (X4), temperatura de escaldado (X7) y grasa de pollo (X2). Las demás variables al no tener relevancia significa que se les puede mantener constante en cualquier valor dentro del intervalo de dominio experimental. El polinomio final resultó ser: Ecuación (6): Y 0,4084 0,0506 X 3 0,0581X 4 0,0669 X 7 0,0834 X 2
Al ser los coeficientes en su totalidad positivos, significa que mientras sus respectivas variables van hacia el valor máximo (+1), la mortadela de pollo tendrá una mejor aceptación sensorial. Esto se debe a que la presencia de almidón, grasa y agua favorece la textura del embutido a no ser tan fibroso, ofreciendo una emulsión suave y cremosa al momento de formación de la masa de mortadela. El almidón mejora la capacidad de retención de agua en el producto y estabiliza la emulsión de humedad, grasa y proteínas (Álvarez et al., 2007). La influencia de la temperatura también tiene su importancia ya que a mayores temperaturas de cocción los tejidos de la carne serán mas blandos. Cuando los gránulos de almidón se hidratan y se exponen al calor, se da una gelatinización; a partir de los 55-70 ºC, los gránulos se hinchan debido a la absorción de agua y en ese momento la viscosidad de la suspensión aumenta considerablemente, por adhesión de los gránulos hinchados los unos a los otros. A mayor cantidad de amilosa, mayor temperatura de gelatinización. Si se prolonga el tratamiento hidrotérmico, puede surgir una ruptura de los gránulos (hidrólisis parcial), lo que origina un descenso en la viscosidad, produciéndose una exudación o efecto de retrogradación (Guerra y Cepero, 2006). Los ligadores utilizados en la industria cárnica son mezclas de 2 ó más almidones y la temperatura de gelatinización de ellos dependerá de la composición química.
Tinoco, Mónica et al.
151
Experimento
Olor rancio
Olor a pescado
Olor a grasa
Textura reseca
Textura elástica
Mordida fibrosa
Mordida pastosa
Mordida harinosa
Mordida cauchosa
Sabor normal agradable
Sabor salado
Sabor condimentado
Sabor a grasa
Aceptabilidad del producto
Función de utilidad
Cuadro 4.- Resultados sensoriales para la mortadela de pollo.
1 2 3 4 5 6 7 8
0 0 1 1 0 0 1 0
0 1 0 0 1 1 0 0
1 2 1 2 2 1 2 2
0 0 1 0 1 1 1 1
2 2 3 3 2 2 2 2
1 2 2 2 1 1 1 1
1 1 1 1 1 0 1 2
0 0 0 0 0 0 1 1
1 2 3 3 2 2 2 3
4 3 2 3 3 2 2 2
1 2 1 1 1 1 1 2
2 1 1 2 2 2 1 2
1 1 2 1 1 1 1 1
4 4 3 4 4 4 3 3
0,673 0,382 0,316 0,495 0,453 0,459 0,274 0,215
Cuadro 5.- Matriz del modelo de regresión y vector respuesta para la mortadela de pollo. Experimento I X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 Y 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0,673 2 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 0,382 3 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 0,316 4 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 0,495 5 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 0,453 6 1 -1 1 -1 -1 1 -1 1 0,459 7 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 0,274 8 1 -1 -1 1 -1 1 1 -1 0,215 La columna “I” corresponde a la intersección del plano multivariante con el eje de la respuesta (Y), en otras palabras, el valor máximo que adquiere la respuesta cuando todas las variables codificadas son igual a cero.
Cuadro 6.- Coeficientes de las variables para la mortadela de pollo. b0 0,4084
b1 0,0206
b2 0,0834
b3 0,0506
b4 0,0581
b5 0,0074
b6 -0,0224
b7 0,0699
152 Cuadro 7.- Coeficientes y probabilidad acumulada para el Half-Normal Plot. Variable X2 X4 X3 X5 X7 X6 X1
Coeficiente 0,0834 0,0581 0,0506 0,0074 0,0669 0,0224 0,0206
Probabilidad 0,143 0,286 0,429 0,571 0,714 0,857 1,000
HALF-NORMAL PLOT 1 b2 0.9
0.8
b7
Probabilidad acumulada
0.7 b4 0.6
b3
0.5
0.4 Variables significativas
b6
0.3
0.2 b1 0.1 b5 0
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
Coeficientes
Figura 4.- Half-Normal Plot de los coeficientes de regresión para la mortadela de pollo.
0.09
Tinoco, Mónica et al. Mortadela tradicional Con la función lineal se han modulado los atributos: color rosado, sabor normal agradable, apariencia y aceptabilidad general del producto. La función inversa logarítmica se utilizó para evaluar: color verdoso, olor rancio, olor ácido, textura reseca, mordida fibrosa, mordida pastosa, mordida harinosa y sabor salado. La función normal evaluó los atributos: olor a grasa, textura blanda, textura elástica, mordida cauchosa, mordida suave, sabor condimentado y sabor a grasa. El atributo olor putrefacto fue eliminado de la lista de atributos debido a que es un producto recién elaborado y por ende no pudo ser detectados por parte de los jueces. En cuanto al color crema y olor a pescado, estos atributos fueron evaluados únicamente en la mortadela de pollo, razón por la cual no estuvieron incluidos en la ficha para análisis de la mortadela tradicional. El Cuadro 8 permite apreciar los valores medianos de las respuestas sensoriales y la función de utilidad calculada. La respuesta experimental (Y) constituyó la función de utilidad obtenida a partir de 19 caracteres sensoriales evaluados. En el Cuadro 9 se muestra la matriz del modelo y su respuesta. La regresión de mínimos cuadrados ordinarios (OLS) permitió obtener los coeficientes del modelo (Cuadro 10). Utilizando el Half-Normal Plot, se identificaron las variables significativas para el diseño. En el Cuadro 11 se presentan los valores para la construcción de la gráfica y la Fig. 5 muestra la gráfica. En la Fig. 5 (b = X) se evidencia que existen 3 puntos alejados de la recta de distribución, que corresponden a los coeficientes de las variables que tienen importancia en la investigación y se deben controlar en el diseño. Los mismos son la grasa (X3), relación almidón de papa/harina de trigo (X5) y temperatura de escaldado (X6). Todas
153
actúan de forma sinérgica; es decir, a medida que existe un aumento de sus valores dentro del dominio experimental, la respuesta (aceptación sensorial) se ve favorecida. Por otro lado, las demás variables no presentaron influencia significante dentro de las condiciones experimentales propuestas, por lo que para optimización se mantendrían a un valor constante. El polinomio de ‘screening’ para este producto fue el siguiente: Ecuación (7): Y 0,5131 0,0594 X 3 0,0431X 5 0,0694 X 6 La grasa conjuntamente con el hielo o agua incorporada, sales, aditivos y condimentos ejercen gran influencia sobre la calidad y características adecuadas del producto; también influye sobre la consistencia y conservación del color del embutido (Frey, 1985). El calentamiento (escaldado) modifica el producto en sus características sensoriales y nutritivas, lográndose mayor asimilación de los nutrientes presentes y en especial de las proteínas, cuya desnaturalización las hace más susceptibles a la hidrólisis enzimática digestiva. También permite obtener una textura lasqueable, mediante el hinchamiento y gelificación de las fibras colagenosas (de la Mella et al., 2009) y mejora la aceptación sensorial de la mortadela debido a que a mayores temperaturas de cocción los tejidos de la carne serán más blandos. Por otro lado, la relación almidón de papa/harina de trigo (almidón), tiene un comportamiento peculiar frente a los tratamientos térmicos, resultando de gran importancia para el proceso del embutido; ya que cuando los gránulos de almidón se hidratan y se exponen a temperaturas de 50 ºC comienza la gelatinización de los mismos completándose cuando alcanzan una temperatura específica de 65 ºC. Es decir, cuando las temperaturas de los almidones se sitúan en las proximidades de los 70 ºC, se for-
154
Olor rancio
Textura reseca
Textura blanda
Textura elástica
Mordida fibrosa
Mordida pastosa
M. harinosa
Mordida cauchosa
Mordida suave
Sabor normal
Sabor salado
Sabor condimentado
Sabor a grasa
Aceptabilidad del producto
Función de utilidad
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1,5 3 0 0 1 2 3 0 1 0,5 1,5 2 0 1 0,5 2 2 0 0 0 2 2,5 2 1 0,5 2 2 0 1 0 1,5 2 1,5 0 0 2 2,5 0,5
2 2,5 2,5 2 1 2 1 2
3 2,5 3 2 3 2,5 3 3
2 1 1,5 1 2 1 2 1
1 3 1,5 1 2 1,5 2 2
1 2 1 0 1,5 1 1 0
2,5 1,5 1,5 2,5 3 2 3 2
2 3 3 1 2 2,5 2 2,5
2,5 2 2,5 2 3 2 3 2,5
2 1,5 2 1,5 2 1,5 2 2
2 1 2,5 2 1 2 1 2
1 1 2 1 0,5 1,5 0 1,5
4 3,5 3 3 4 3 4 3,5
0,752 0,501 0,431 0,447 0,473 0,424 0,459 0,618
Apariencia
Color verdoso
2 2 1 2 2 2 2 2
Olor a grasa
Color rosado
1 2 3 4 5 6 7 8
Olor ácido
Experimento
Cuadro 8.- Resultados sensoriales para la mortadela tradicional.
Cuadro 9.- Matriz del modelo de regresión y vector respuesta para la mortadela tradicional. Experimento I X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 Y 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0,752 2 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 0,501 3 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 0,431 4 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 0,447 5 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 0,473 6 1 -1 1 -1 -1 1 -1 1 0,424 7 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 0,459 8 1 -1 -1 1 -1 1 1 -1 0,618 La columna “I” corresponde a la intersección del plano multivariante con el eje de la respuesta (Y), en otras palabras, el valor máximo que adquiere la respuesta cuando todas las variables codificadas son igual a cero.
Cuadro 10.- Coeficientes de las variables para la mortadela tradicional. b0 0,5131
b1 0,0156
b2 0,0244
b3 0,0594
b4 0,0196
b5 0,0431
b6 0,0694
b7 0,0074
Tinoco, Mónica et al.
155
Cuadro 11.- Coeficientes y probabilidad acumulada para el Half-Normal Plot. Variable X7 X1 X4 X2 X5 X3 X6
Coeficiente 0,0074 0,0156 0,0196 0,0244 0,0431 0,0594 0,0694
Probabilidad 0,071 0,214 0,357 0,500 0,643 0,789 0,929
HALF-NORMAL PLOT 1
b6 0.9
0.8
b3
Probabilidad acumulada
0.7
b5 0.6
b2 0.5
0.4
Variables significativas
b4 0.3
0.2
b1 0.1
b7 0 0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
Coeficientes
Figura 5.- Half-Normal Plot de los coeficientes de regresión para la mortadela tradicional.
0.07
156 forma una solución coloidal espesa, lo que se conoce como “gel”. Cada grano de almidón se hincha hasta aumentar unas treinta veces su volumen, pero su comportamiento resulta diferente cuando se calienta de modo prolongado, o en un medio ácido, ya que puede provocar una hidrólisis parcial de su molécula, produciéndose una exudación en el producto cocido (Bello-Gutiérrez, 1998). Finalmente, en otro sentido, pero en consonancia y en líneas generales con la discusión de resultados planteada, Moskowitz (1995) hizo un análisis paso a paso del uso del diseño experimental y la optimización de productos, donde menciona que en los años de 1940 a 1980 se utilizaban para los estudios de mercado métodos estadísticos tradicionales y los mismos eran costosos, lentos y difíciles de traducir en una mejora de la fórmula de cualquier producto. Por otra parte, Modi y Prakash (2008) presentaron una aplicación del diseño de Plackett-Burman para un estudio de ‘screening’ de 11 potenciales ingredientes en la formulación de cubos de carne extendida, de los cuales, únicamente los relevantes fueron tomados en consideración para posteriores estudios de optimización. Utilizaron un panel sensorial para evaluar los atributos de firmeza, jugosidad, aroma a carne y la calidad total aplicando un test de ranqueo de intensidad. Determinaron los parámetros del modelo de regresión estudiando los cuatro atributos, uno a la vez, determinando el efecto cuantitativo de cada ingrediente sobre los atributos evaluados en función de si cada uno aumentaba o disminuía, asignando de esa manera una deseabilidad o indeseabilidad para cada atributo, y asociaron el coeficiente de regresión del ingrediente para su respectivo atributo. No obstante, estos autores en su investigación no realizaron un estudio multicriterio de los cuatro atributos con miras a obtener un solo polinomio de regresión que permitiera evidenciar el efecto de los ingredientes sobre la calidad global en la formulación de los cubos de carne extendida.
CONCLUSIONES
El diseño de Plackett-Burman combinado con funciones de utilidad resultó ser una herramienta muy útil para estudiar comportamientos de variables de proceso y composición de productos escaldados. En los dos tipos de mortadela se estableció que la temperatura de escaldado y el efecto del almidón (almidón de papa o la relación almidón de papa/harina de trigo), tuvo una importancia significativa en la calidad sensorial de las mortadelas. Tanto en la mortadela tradicional como en la mortadela de pollo se estableció la importancia de la grasa de cerdo y pollo, respectivamente. La materia grasa confiere características propias de consistencia y color a los productos. Este estudio representa un punto de partida para una posterior optimización, que permitiría obtener condiciones mas satisfactorias para una mejor aceptación sensorial en mortadelas.
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Revista Venezolana de Ciencia y Tecnología de Alimentos. 2 (1): 158-172. Enero-Junio, 2011 http://www.rvcta.org ISSN: 2218-4384 (versión en línea) © Asociación RVCTA, 2011. RIF: J-29910863-4. Depósito Legal: ppi201002CA3536.
RVCTA
Artículo
Cinética del secado convectivo del camarón dulceacuícola (Macrobrachium jelskii) a dos temperaturas y dos velocidades de aire
Kinetics of convective drying of freshwater shrimp (Macrobrachium jelskii) at two temperatures and two drying air velocities Daniel Enrique Roberti Pérez
Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado, Núcleo Obelisco, Programa de Ingeniería Agroindustrial, Laboratorio de Operaciones Unitarias. Avenida Florencio Jiménez, Barquisimeto, Estado Lara, Venezuela. Correspondencia:
[email protected]
Aceptado 24-Junio-2011 Resumen El objetivo del trabajo fue determinar la cinética del secado convectivo del camarón dulceacuícola Macrobrachium jelskii. La experimentación se llevó a cabo en un secador de bandejas, a temperaturas de 70 y 80 ºC y velocidades de aire de secado de 2 y 3 m/s, determinándose en cada experiencia la disminución de los valores de masa total a través del tiempo para construir las gráficas de humedad libre (XL) versus tiempo, relación de humedad (X’) versus tiempo y la de velocidad de secado (N) contra la humedad promedio, utilizando Microsoft® Excel. El análisis de los resultados se realizó a través de un diseño factorial 22, siendo la variable de respuesta el tiempo de secado y los factores: temperatura de secado y velocidad del aire, determinando que el factor más influyente sobre el tiempo de secado fue la temperatura del proceso, con un nivel de significancia p = 0,0162. Las curvas de secado de esta especie demostraron que el fenómeno ocurrió solo en el período de velocidad de secado decreciente. La curva de velocidad de secado contra humedad promedio presentó concavidad hacia abajo, característico del secado de alimentos con capilares porosos y gran superficie de evaporación. Asimismo, se determinaron los valores de la humedad inicial (X0) para el M. jelskii cuyo
Roberti-Pérez, Daniel Enrique
Rev. Venez. Cienc. Tecnol. Aliment. 2(1):158-172.
159
promedio fue de 3,27 ± 0,10 g H2O/g sólido seco; el tiempo promedio de secado para alcanzar la humedad en el equilibrio (X*) a temperatura de 70 ºC fue de 295 minutos a velocidad de aire de secado de 3 m/s y de 325 minutos a velocidad del aire de secado de 2 m/s, en contraste con la temperatura en la cámara a 80 ºC donde se alcanzó la humedad en el equilibrio en base seca en 270 minutos a velocidad del aire de 2 m/s y 235 minutos a 3 m/s. Con los resultados obtenidos se logró una data experimental que permite predecir el tiempo de deshidratación y datos importantes para el diseño de un secador con aire caliente para esta especie. Palabras claves: cinética de secado, curvas de secado convectivo, Macrobrachium jelskii, tiempo de secado. Abstract The objective of this work was to determine the kinetics of convective drying of freshwater shrimp Macrobrachium jelskii. Experiments were carried out in a tray dryer, at temperatures of 70 and 80 ºC and drying air velocities of 2 and 3 m/s, taking note in each experiment of the decrease in total mass values through the time to construct the graphs of free moisture (XL) versus time, humidity ratio (X’) versus time and drying rate (N) against the average humidity, using Microsoft® Excel. The analysis of the results was performed using a 22 factorial design, where the response variable was the drying time and as factors: drying temperature and air speed. Temperature was the most influential factor on the drying time with p value = 0.0162. In addition, constructed curves were studied, reaching to the conclusion that the drying of this species takes place only in the period of decreasing drying rate and the drying rate versus against average humidity curve presented a downward concavity shape, which is characteristic of capillary-porous foods and large evaporation surface. Also determined the values of the initial moisture content (X0) for the M. jelskii which was 3.27 ± 0.10 g H2O/g of dry solid. The average drying time to reach moisture equilibrium (X*) at 70 ºC was 295 minutes for drying air velocity 3 m/s and 325 minutes for 2 m/s, in contrast to the chamber temperature at 80 ºC where it reached the moisture balance in dry basis at 270 min for air velocity 2 m/s and 235 minutes for 3 m/s. With results achieved, experimental data to predict the time it would take the dehydration process to complete and important data for the design of a convective dryer for this species were obtained. Key words: drying kinetic, convective drying curves, Macrobrachium jelskii, drying time.
INTRODUCCIÓN Los camarones son crustáceos decápodos nadadores que habitan en agua dulce y en mayor diversidad en el medio marino (Welder, 1998). Los camarones marinos y dulceacuícolas cultivados a escala comercial pertenecen mayoritariamente a las familias Penaeidae y Palaemonidae, respectivamente. Los camarones dulceacuícolas del género
Macrobrachium, familia Palaemonidae, son los comercialmente más importantes en esta familia que ha sido cultivada con éxito en diversos países del mundo, incluyendo las regiones tropicales del Caribe; de ellas, 14 especies tienen alto interés comercial (Meruane et al., 2006; Luna et al., 2007). En décadas recientes se ha observado un incremento de la actividad acuícola en Venezuela, siendo las truchas, cachamas y
160
coporos, las especies que mayormente se cultivan. De los costos totales de producción de cachamas se estima que entre el 70 y 80 % corresponde a la alimentación, pudiéndose disminuir si se utilizara materia prima fácilmente localizable en la zona y de bajo costo; estos requerimientos los reúne el camarón de ambiente dulceacuícola (UrquíaRavelo, 1992). La alimentación de peces de cultivo representa más del 50 % del costo de operación en la acuicultura, siendo los alimentos proteicos los que representan la mayor proporción de estos. Macrobrachium amazonicum en Brasil, es considerado como una promisoria fuente de proteína que puede ser aprovechada (60,53 % de proteína cruda) y ha sido experimentado en la elaboración de harinas de consumo animal (Boscolo et al., 2004). En Venezuela, Urbano et al. (2006) determinaron en Macrobrachium sp. contenidos de proteína de 65,17 % p/p, lípidos 5,57 % p/p y carbohidratos 25,5 % p/p, sugiriendo su utilización como materia prima en la elaboración de dietas para la alimentación de peces, y posteriormente, Urbano y Santaimé (2008) llevaron a cabo una investigación con el camarón de río de la especie Macrobrachium jelskii donde se evaluó el crecimiento en jaulas del mismo, para definir el aprovechamiento industrial, manifestando que la facilidad de reproducción de este camarón en confinamiento podría constituir una ventaja para emplearlo como materia prima en la elaboración de un alimento complementario para peces. La especie Macrobrachium jelskii en Venezuela, ha sido ubicada geográficamente en el delta del Orinoco (Montoya, 2003) y regiones de los estados Apure, Guárico y Barinas (Rodríguez, 1982); y a pesar de presentar escaso valor comercial debido a su pequeño tamaño, ha despertado un mayor interés por parte de investigadores en Venezuela para su aprovechamiento, consecuencia de su alto valor proteico y mas recientemente ha sido estudiado su crecimiento
en lagunas de cultivo, confirmando la posibilidad de producción bajo condiciones de cultivo (Urbano et al., 2010). Asimismo han sido determinados contenidos de proteína, carbohidratos y lípidos en intervalos de 34,757,7 % p/p; 0,6-3,4 % p/p y 9,9-11,4 % p/p, respectivamente, siendo sugerido que dicha especie de camarón se utilice en estado seco para la alimentación de organismos acuáticos (Ramírez et al., 2010). En otro sentido, toda operación unitaria requiere del control de variables de proceso. Para el secado con aire caliente, la rapidez del mismo se ve influenciada por dos factores muy importantes, el primero es el aire de secado (velocidad, temperatura, humedad, entre otras) y el segundo, las características del producto (composición, contenido de humedad, el tamaño del sólido, entre otras). En todo proceso de secado es importante tener en cuenta las características del producto y del alimento, parámetros del equipo, entre otras cosas. Una información fundamental es la termodinámica, que viene dada por curvas de actividad de agua y la información de la cinética de secado, en este caso, curvas de secado como función de parámetros importantes (Mujumdar, 1997). La cinética de secado viene representada por una curva que muestra la variación de la humedad con respecto al tiempo, siendo ésta de gran ayuda en la determinación del tiempo necesario en el secado discontinuo de grandes cantidades de sólidos bajo las mismas condiciones de secado (Contreras-Velásquez, 1995). Adicional a que las curvas de secado ayudan en la predicción del tiempo de secado, también tienen como propósito permitir estimar el tamaño del secador y establecer condiciones del operación del mismo (Coulson et al., 2003). Hasta ahora, las investigaciones realizadas sobre el proceso que involucra la cinética de secado para camarones se han concretado en torno a camarones marinos (Honorato et al., 2005; Chávez-Astudillo et al.,
Roberti-Pérez, Daniel Enrique
2010), en camarones de agua dulce pero de gran tamaño como el M. roserbergii (TelloPanduro et al., 2003) y en menor escala el M. amazonicum (Rodrigues et al., 2010). Sin embargo, aún no está determinada la cinética de secado para el camarón de la especie Macrobrachium jelskii. Por las razones precedentes, en el presente trabajo se estudiaron las curvas de secado para el camarón dulceacuícola Macrobrachium jelskii, a temperaturas de secado 70 y 80 oC, velocidades de secado 2 y 3 m/s, además de determinar cuál de estos factores fue el más influyente sobre el tiempo de secado del camarón. MATERIALES Y MÉTODOS El secado de los camarones dulceacuícolas se realizó en el Laboratorio de Operaciones Unitarias y Transferencia de Calor, perteneciente al Departamento de Ingeniería Química de la Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”, ubicado en la ciudad de Barquisimeto, Estado Lara, Venezuela. La unidad ambiental seleccionada para la captura de los camarones fue la Sub-Estación de Piscicultura de la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado (UCLA), ubicada en la ciudad de El Tocuyo, Estado Lara, Venezuela. La limpieza manual y escaldado de los mismos se llevó a cabo en el Laboratorio de Procesos Agroindustriales adscrito al Departamento de Procesos Agroindustriales del Programa de Ingeniería Agroindustrial de la UCLA, ubicada en la ciudad de Barquisimeto, Estado Lara, Venezuela. Toma de muestras Las muestras de camarón de ambiente dulciacuícola Macrobrachium jelskii se tomaron en los estanques de cultivo de peces de agua dulce de la Sub-Estación de Piscicultura
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de la UCLA. Para extraerlos se utilizó la red de pesca tipo “chinchorro” (Fig. 1). Con esta se realizó un recorrido por todo el estanque con el propósito de arrastrar a la población de camarones hacia un borde del mismo. Una vez en el borde del estanque se procedió a sacar los camarones con un “salabardo” (Fig. 1). Los camarones extraídos se depositaron en baldes de plástico donde se llevó a cabo una pre-limpieza para retirar restos de hojas secas, piedras, caracoles y suciedad en general, para luego ser colocados en bolsas plásticas con aberturas, a fin de que drenara el agua. Luego fueron etiquetados y conservados en frío en una cava con hielo para su traslado hasta el Laboratorio de Procesos Agroindustriales de la UCLA. Preparación de la muestra Una vez los camarones en el laboratorio, con un tiempo máximo entre la toma de muestras y el escaldado de tres horas, se realizó una limpieza manual en profundidad. Se seleccionaron los camarones de tamaño entre 3 cm y 5 cm, que luego fueron colocados en una rejilla de acero inoxidable, donde se lavaron con agua fresca. Previo al lavado se realizó el montaje para el escaldado en vapor, que consistió en una olla de acero inoxidable con tapa de vidrio provista de un termómetro y con soporte para colocar la rejilla de acero inoxidable con los camarones. Esta olla contenía agua calentada con una cocina eléctrica (Fig. 2). Se insertó la rejilla de acero inoxidable con los camarones limpios en la olla, cuidando que el nivel de agua no tocará a la rejilla. El termómetro se ubicó en el centro de la cama que formaron los camarones para medir la temperatura de los mismos (Fig. 2). El tiempo de duración del escaldado fue entre 15 y 20 minutos con una temperatura en el centro de la cama que osciló entre 80 ºC y 90 ºC (Rahman,
162
Figura 1.- Toma de muestras en los tanques de cultivo.
Figura 2.- Escaldado de la muestra.
1999). Cada 5 minutos se removió la muestra de camarones para garantizar homogeneidad. Finalizado el tiempo de escaldado, la rejilla con los camarones se extrajo de la olla y se dejó reposando a temperatura ambiental, en cubierto para evitar el contacto con insectos y polvo. Cuando estuvieron a temperatura donde fueron manejables (aproximadamente 30 ºC) se envasaron al vacío en bolsas plásticas y se colocaron en un congelador horizontal (marca TECOVEN) a - 8 ºC. Secado de la muestra Se utilizó un secador convectivo de
bandejas (planta piloto) provisto de un banco de tubos (con aletas) de área de 19,4 ft2 y longitud 166 cm, por donde circula vapor que calienta el aire que fluye a través de un ventilador marca Breeza Fans USA de 9 ¼ in de diámetro. El secador tiene una longitud total de 520 cm (Fig. 3). El secado de los camarones se realizó a dos temperaturas de secado (70 y 80 ºC) y a dos velocidades de aire (2 y 3 m/s) (CaspVanaclocha y Abril-Requena, 2003). La cantidad de camarón usada fue de 250 g por corrida. Un día antes del ensayo, la muestra fue extraída del congelador y se colocó en una nevera para su descongelamiento (± 4 ºC). El día de la corrida se sacó de la nevera y
Roberti-Pérez, Daniel Enrique
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Figura 3.- Secador convectivo (planta piloto).
se dejó en reposo hasta que alcanzó una temperatura de 30 ºC. Los camarones se colocaron y distribuyeron uniformemente sobre una malla mosquitero de fibra de vidrio (doble capa) y ésta a su vez en una bandeja de dimensiones 25x25 cm, elaborada con malla electrosoldada de aberturas 5x5 mm. Para iniciar la corrida se procedió a ajustar el secador de bandeja con las condiciones de secado preestablecidas, (70 ºC y 2 m/s; 70 ºC y 3 m/s; 80 ºC y 2 m/s; 80 ºC y 3 m/s) para ello se encendió el ventilador y se estableció la velocidad del aire de secado con la ayuda de un higro termo-anemómetro digital, marca Extech®, modelo 407412 (apreciación 0,1 m/s), paralelo a este procedimiento se abrió la llave de paso de vapor de agua para calentar la cámara de secado y se fijó a la temperatura de secado elegida. Una vez alcanzada y estabilizada la temperatura deseada dentro de la cámara, medida con un termómetro de varilla analógico (apreciación ± 1 ºC), se introdujo la bandeja al secador y se tomó el peso inicial con la ayuda de la balanza de brazo que forma parte del secador. En este instante se activó el
cronómetro, luego, cada 5 minutos se tomó el peso de la muestra hasta obtener 3 lecturas de pesos constantes consecutivas, punto donde el sólido se encuentra en la humedad de equilibrio (X*). seco
Determinación de la masa de sólido
La muestra de camarón resultante del proceso de secado se introdujo en un horno secador marca BINDER, modelo ED115 (apreciación ± 0,1 ºC) a 105,0 ºC por aproximadamente una hora, y se pesó (p1), usando para ello una balanza digital, marca Ohaus®, Scout® Pro (apreciación ± 0,1 g). Nuevamente los camarones se llevaron al horno secador por 15 minutos más, se retiraron y pesaron (p2). Este procedimiento se realizó hasta obtener lecturas constantes de peso (pn). La masa de sólido seco (mSs) se determinó restando la masa final encontrada (pn) y la masa de la bandeja (mB), que es el peso de la bandeja sin la muestra. Análisis de los datos Curvas de secado
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Para determinar las curvas de secado con los datos obtenidos de masa y de tiempo, se procedió de la siguiente forma: Primero se calculó la masa de agua presente en el sólido para cada tiempo en una corrida (Ec. 1); para ello se tienen los datos de la masa total (peso para cada tiempo t), la masa de la bandeja de soporte (mB) y la masa de sólido seco (mSs). Ecuación (1):
constante). Con estos datos de humedad libre (XL) para cada tiempo (t) se construyó la curva de secado de humedad versus tiempo. La relación de humedad (X’) se realizó para evitar la divergencia en las curvas de secado debido a que las humedades iniciales son diferentes para cada muestra a secar. Esta humedad (Ec. 4) se calculó, teniendo en cuenta que Xt es la humedad total en base seca al tiempo t y X0 es la humedad en base seca inicial (Velić et al., 2007).
Masa agua (g) Masa total (g) m B (g) m Ss (g)
Ecuación (4) Luego de obtener la masa de agua se procedió a calcular la humedad en el sólido (Xt) para cada uno de los tiempos obtenidos en una corrida. Para esto se tienen los datos de masa de sólido seco (mSs) (valor constante por corrida) y la masa de agua de cada lectura de tiempo, usando la Ec. 2: Ecuación (2)
Xt
Masa agua (g) m Ss (g)
Donde: Xt : humedad total en base seca, g H2O/g sólido seco Con el valor de la humedad total se calcularon dos humedades, la humedad libre (XL) y la relación de humedad (X’). La humedad libre se calculó con la Ec. 3: Ecuación (3)
X L X t X*
Donde: XL : humedad libre, g H2O/g sólido seco X* : humedad en el equilibrio, g H2O/g sólido seco La humedad en el equilibrio X*, es la calculada para el tiempo final del proceso de secado (una vez que los camarones en el proceso de secado presentaron valores de peso
X'
Xt X0
Donde: X’ : relación de humedad (adimensional) Con estos datos se construyó la tabla de relación de humedad en base seca (X’) y tiempo (t) y se graficó la humedad en el eje y versus el tiempo en el eje x, (únicamente para las primeras corridas de cada estudio realizado). Asimismo, se generaron las curvas de velocidad de secado (N) contra la humedad. Para ello, se calculó la pérdida de peso ∆X para un incremento de tiempo ∆t y la humedad libre promedio entre dos puntos. Los valores obtenidos se graficaron, N (velocidad de secado) en el eje y versus X (humedad promedio) en el eje x (Geankoplis, 1998). La velocidad de secado se calculó según la Ec. 5: Ecuación (5)
N
m Ss ΔX · A Δt
Donde: N : velocidad de secado, kg H2O/m2 · min mSs : masa de sólido seco, kg A : área de secado, m2 ∆X : adimensional ∆t : min
Roberti-Pérez, Daniel Enrique
El área de secado no se tomó en cuenta al calcular N debido a que permanece constante durante todo el proceso.
sión XVI (StatPoint Warrenton, VA, USA).
Technologies,
165
Inc.,
RESULTADOS Y DISCUSIÓN La humedad promedio se calculó como sigue (Ec. 6): Ecuación (6)
X
X t X t 1 2
Donde: X : humedad promedio, kg H2O/kg sólido seco Xt : humedad en base seca en estudio, kg H2O/kg sólido seco Xt-1 : humedad (base seca) anterior, kg H2O/kg sólido seco Todos los datos obtenidos en los experimentos y calculados según las ecuaciones se tabularon, procesaron y graficaron en Microsoft® Office Excel, versión 2007 (Microsoft® Corporation, Redmond, WA, USA). Tratamiento estadístico De cada experiencia de secado se obtuvo una humedad inicial en base seca y a estos valores se les calculó el promedio y la desviación estándar. Se utilizó un diseño factorial 2k considerando dos factores k, cada uno de los factores con dos niveles, que fueron: temperatura de secado (70 y 80 ºC) y velocidad de secado (2 y 3 m/s). Se realizó el estudio de 4 tratamientos con una réplica lo que dio un total de 8 experiencias, a las que se les aplicó un análisis de varianza (ANOVA). La variable estudiada fue el tiempo de secado para obtener una humedad de 0,10 en base seca (humedad en la que los microorganismos dejan de ser activos) (Contreras-Audiffred, sin fecha). El ANOVA tuvo un nivel de significancia de 5 % (p = 0,05) y se ejecutó a través del programa computacional Statgraphics® Centurion, ver-
Luego de la aplicación de las ecuaciones se obtuvo que la humedad inicial (X0) en base seca calculada con los datos de las experiencias de secado para el camarón dulceacuícola fue de 3,27 ± 0,10 g H2O/g sólido seco, valor que indicó un alto contenido de agua presente en su composición, siendo concordante con el valor de humedad inicial de 3,11 g H2O/g sólido seco informado para el cefalotórax del camarón Litopenaeus vannamei (Honorato et al., 2005). Del análisis estadístico realizado al tiempo de secado para alcanzar la humedad de 0,10 g H2O/g sólido seco (Contreras-Audiffred, sin fecha), se obtuvo el diagrama de Pareto (Fig. 4), este muestra que el factor temperatura de secado fue el que tuvo incidencia significativa sobre el tiempo. La velocidad del aire y la interacción temperatura de secadovelocidad del aire no presentaron incidencia alguna. Este comportamiento fue informado en un estudio del proceso de secado del músculo de camarón gigante Macrobrachium rosenbergii (Tello-Panduro et al., 2003), concluyendo que esto sucede porque a mayor temperatura la capacidad de retención de agua de las proteínas disminuye por la desnaturalización de las mismas. El valor de p para la temperatura del aire de secado fue de 0,0162 frente al valor de p para la velocidad del aire de secado de 0,1722, lo que demuestra la gran influencia del primer factor mencionado. Las gráficas de humedad libre contra el tiempo a temperatura del proceso de 70 ºC (Fig. 5) y 80 ºC (Fig. 6), muestran, en ambos casos, como el proceso de secado es más rápido a velocidad de 3 m/s. Las curvas representativas de la velocidad a 3 m/s tienen una pendiente más pronunciada que las de velocidad a 2 m/s. Honorato et al. (2005) en el secado de
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Figura 4.- Diagrama de Pareto estandarizado para el secado.
Figura 5.- Humedad libre contra el tiempo a temperatura de 70 ºC.
Roberti-Pérez, Daniel Enrique
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Figura 6.- Humedad libre contra el tiempo a temperatura de 80 ºC.
cefalotórax de camarón (Litopenaeus vannamei) a temperatura de 70 ºC y experimentando velocidades de 0,4 y 0,2 m/s; obtuvieron que a mayor velocidad de aire (0,4 m/s) el proceso de secado fue mas rápido. Otro fenómeno observable es que todas las experiencias comenzaron en una humedad diferente; lo importante de esto es que la forma de la curva describe el mismo comportamiento, rápido al inicio del proceso para luego ser más lento. Este comportamiento, donde la mayor pérdida de humedad ocurre al inicio del proceso, se pudo deber a que el tipo de agua que se encuentra dentro del sólido en estudio, no está ligada fuertemente, pudiendo ser agua contenida dentro de capilares o espacios que
forman las células. Esto concuerda con la teoría de los tipos de agua en el sólido, que mientras el proceso de secado avanza, más difícil se hace el retiro del agua y por tanto más lento es el proceso (Heldman y Singh, 1981). El tiempo promedio de secado para alcanzar la humedad en el equilibrio (X*, último valor graficado) a temperatura de 70 ºC fue de 295 minutos a velocidad de aire de secado de 3 m/s y de 325 minutos a velocidad del aire de secado de 2 m/s, en contraste con la temperatura en la cámara a 80 ºC donde se alcanzó la humedad en el equilibrio en base seca en 270 minutos a velocidad del aire de 2 m/s y 235 minutos a 3 m/s. Asimismo, se encontró gráficamente que el tiempo promedio para llegar a la hume-
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dad de 0,10 en base seca con las condiciones de 70 ºC y 2 m/s fue de 295 minutos, y para 70 ºC y 3 m/s fue de 265 minutos, lo que muestra una diferencia de 30 minutos, concordante este fenómeno con la teoría de procesos de secado (Casp-Vanaclocha y Abril-Requena, 2003); y para temperatura de 80 °C, el tiempo promedio de duración del proceso de secado para alcanzar la humedad (base seca) de 0,10 fue de 230 minutos para 2 m/s de velocidad de aire y de 209 minutos para velocidad de aire de 3 m/s, una diferencia de 21 minutos. Si se comparan los tiempos obtenidos para alcanzar la humedad de 0,10 en base seca a velocidades de aire 2 y 3 m/s se observa que los menores tiempos requeridos fueron a temperatura de 80 ºC. Estos
valores se ajustan a lo concluido con el análisis estadístico realizado donde la temperatura de secado fue el parámetro más influyente. Las curvas de velocidad de secado (Ec.5) contra humedad promedio (Ec.6) a temperatura de 70 °C (Fig. 7) y 80 °C (Fig. 8), reflejan que al secar el camarón dulceacuícola, éste presenta el mismo comportamiento que muchos sólidos de origen orgánico; una ausencia del período de velocidad de secado constante. Comportamiento similar al obtenido en el secado de cefalotórax del camarón Litopenaeus vannamei (Honorato et al., 2005), teniendo estos puntos una tendencia a ser una línea recta, característica de sólidos que tienen cuerpos porosos-capilares y con una
Figura 7.- Velocidad de secado contra humedad promedio, 70 ºC.
Roberti-Pérez, Daniel Enrique
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Figura 8.- Velocidad de secado contra humedad promedio, 80 ºC.
gran superficie específica de evaporación (Carrín y Crapiste, 2009). Además, en la Fig. 8 se puede ver que las curvas obtenidas están todas muy cercanas entre sí, lo que indica que a temperatura de 80 ºC, la velocidad del aire de secado no fue un factor influyente en la rapidez del proceso de deshidratación. En la Fig. 9 se muestra la gráfica de relación de humedad adimensional versus tiempo. Esta forma de expresión para la humedad elimina la ambigüedad que se presenta al tener diferencia entre las humedades iniciales de las diferentes experiencias realizadas (Velić et al., 2007). La pérdida de
humedad más acelerada la presentó el secado realizado a temperatura de 80 ºC y 3 m/s de velocidad de aire de secado, lo que corrobora lo concluido por Velić et al. (2007), donde afirman que con el incremento de la temperatura el tiempo requerido para alcanzar cierta humedad, disminuye. De todos los parámetros establecidos para el estudio, la temperatura de 70 oC y velocidad de aire de secado de 3 m/s, serían los más idóneos. Esta temperatura garantizaría un menor daño desde el punto de vista celular a la estructura del M. jelskii y supone menor gasto energético.
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Figura 9.- Relación de humedad (Xt/X0) contra el tiempo.
CONCLUSIONES
La humedad inicial obtenida como promedio de los valores de las gráficas para el camarón Macrobrachium jelskii fue de 3,27 ± 0,10 g H2O/g sólido seco, valor que se corresponde con la humedad inicial de 3,11 g H2O/g sólido seco para el cefalotórax del camarón Litopenaeus vannamei (Honorato et al., 2005). El tiempo de secado para alcanzar la humedad en el equilibrio en la experiencia realizada a temperatura de 70 ºC fue de 295 min a velocidad de aire de secado de 3 m/s y de 325 min a 2 m/s, en contraste con la temperatura en
la cámara a 80 ºC donde se alcanzó la humedad en el equilibrio en base seca en 235 min a velocidad del aire de 3 m/s y 270 min a 2 m/s. Para alcanzar la humedad de 0,10 g H2O/g sólido seco a 70 ºC el tiempo requerido fue de 295 min a velocidad de aire 2 m/s y 265 min a 3 m/s, mientras que a 80 ºC fue de 230 min a velocidad de aire 2 m/s y 209 min a 3 m/s. En el secado del camarón Macrobrachium jelskii se observó solo un período de velocidad de secado decreciente. La temperatura fue el factor más influyente en el proceso de secado.
Roberti-Pérez, Daniel Enrique
Los parámetros más idóneos para el secado convectivo del camarón fueron temperatura de 70 oC y velocidad de aire de 3 m/s. A 80 ºC, la velocidad del aire de secado dejó de ser un factor importante para el proceso de secado, debido a la poca influencia de la misma reflejada en las curvas de velocidad de secado contra la humedad promedio.
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Nota Técnica
Estrategias de presentación de espárragos (Asparagus officinalis L.): preferencias de los consumidores
Strategies for conditioning of asparagus (Asparagus officinalis L.): consumer preferences Ana M. Castagnino*, Karina E. Díaz, María B. Rosini, Andrea Guisolis, Javier Marina
Centro Regional de Estudio Sistémico de Cadenas Agroalimentarias y Programa Institucional de Alimentos, Facultad de Agronomía, Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Avenida República de Italia, Nº 780, C. P. 7300, Azul, Argentina. Tel.: 0054-02281-433291/93. *Autora para correspondencia:
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Aceptado 05-Julio-2011 Resumen Los espárragos constituyen un producto hortícola no tradicional altamente perecedero que requiere ser comercializado con una adecuada presentación que permita prolongar su vida útil y al mismo tiempo brindar información sobre el producto como un servicio al consumidor que estimule el consumo. Dentro de las posibilidades de presentación se encuentran los tradicionales atados y actualmente, a nivel global, se está difundiendo el empleo de bandejas que permite una presentación IV Gama del producto final. La IV Gama representa un modelo de producción idóneo para elevar el nivel de servicio de los productos hortícolas frescos en general, lograr una mayor exhibición y la expansión del consumo. Con la finalidad de conocer las preferencias de los consumidores de espárrago respecto de los distintos atributos del producto final, se efectuó un estudio de diez variables: 1) tipos de envases (bandeja: B, atados con y sin film: ACR y ASR); 2) presencia de etiquetas (E); 3) color: en etiquetas (CE); 4) de fondo (CF); 5) de letras (CL); 6) presencia: de recetario (R); 7) de indicaciones de valor nutricional (VN); 8) de ilustraciones (I); 9) de logos (Lg) y 10) calibres: G: grande; M: mediano y P: pequeño; asignando a cada una un puntaje de 1 – 10. A tal fin se efectuó un panel test a treinta y cuatro potenciales consumidores el 13/11/2008. Los CF utilizados fueron: 1: verde, 2: amarillo, 3: anaranjado,
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Rev. Venez. Cienc. Tecnol. Aliment. 2(1):173-186.
4: celeste. Se encontraron diferencias. ACR obtuvo 47 % (puntaje 10), E fue muy valorado (70 % el mayor valor), 85 % consideró importante la presencia de color en las etiquetas, siendo el anaranjado con 53 % el color preferido de fondo, seguido del amarillo (32 %) y para las letras el color negro (88 %). R y Lg fue muy valorado por el 90 %, mientras que VN e I por el 80 %. El 61 % de los consumidores prefirió el calibre M. Palabras claves: calibres, colores, diseño, envases, etiquetas. Abstract Asparaguses are a non traditional long lasting horticultural product that require for commercialization an adequate presentation that extends their useful life as well as provides information on the product as a service to the customer stimulating their consumption. Within the possibilities of presentation there are the traditional bunches and at present, at a global level, the use of trays is growing since it allows a Gama IV presentation of the final product. Gama IV represents an appropriate model of production to increase the service level of fresh horticultural products in general, to obtain a greater exhibition and expansion of the consumption. In order to know the preferences of asparagus consumers in relation to the different final product attributes, a study of ten variables was carried out: 1) types of packaging (trays: B, bunches with and without microfilm: ACR and ASR); 2) presence of labels (E); 3) colour: in labels (CE); 4) of background (CF); 5) of letters (CL); 6) presence: of recipe (R); 7) of nutritional value indications (VN); 8) of illustrations (I); 9) of logotypes (Lg) and 10) calibers: G: big; M: medium and P: small assigning a ranking of 1 - 10 to each. A panel test was applied to thirty four potential consumers on 13/11/2008. The CF used were 1: green, 2: yellow, 3: orange, 4: light blue. Differences were found for all the variables analysed. ACR obtained 47 % (10 points), E was highly valued (70 % the highest value), 85 % considered the presence of colour in labels important with orange (53 %) as the preferred background color, followed by yellow (32 %) and black for the letters (88 %). R and Lg were highly recognised by 90 %, whereas the VN and I by 80 %. Sixty one percent of the consumers preferred caliber M. Key words: calibres, colours, design, labels, packaging.
INTRODUCCIÓN Los espárragos (Asparagus officinalis L.) constituyen un producto hortícola no tradicional, altamente perecedero, que requiere ser comercializado con una adecuada presentación que permita prolongar su vida útil y, al mismo tiempo, brindar información sobre el producto, como un servicio que contribuya a estimular su consumo. Dentro de las posibilidades de presentación se encuentran los tradicionales atados y; actualmente, se está difundiendo el empleo de bandejas que permite
una presentación IV Gama del producto final (Guisolis et al., 2010). Existe un segmento de consumidores, que premia el servicio agregado ofrecido por los productos de cuarta gama y están dispuestos a pagar un mayor precio por estos. En los modernos estilos de vida, el tiempo dedicado no solo a las compras sino también a la preparación de los alimentos es cada vez mas reducido, por lo cual, esta tipología de consumidores, esta dispuesta a pagar precios mas elevados, a fin de disponer a cambio de un producto listo para su consumo. Si bien se trata de un segmento de reducidas
Castagnino, Ana et al.
dimensiones, se observa una tendencia creciente del mismo. Los espárragos verdes o blancos, son hortalizas particularmente delicados que se deterioran bastante rápidamente y por lo tanto requieren tratamientos rápidos y cuidadosos (Sportelli, 2001). En tal sentido la poscosecha es una de las fases cruciales de la cadena del espárrago, ya que a ella corresponde la posibilidad de brindar el producto a los consumidores en sus mejores condiciones, coronando todo el trabajo iniciado con la planificación del cultivo y la elección de la variedad (Falavigna, 2010). En espárrago, para poder utilizar al máximo el producto obtenido durante poscosecha se ha demostrado que la utilización de film favorece las condiciones para poder extender la vida útil durante el almacenamiento y comercialización. (Guisolis et al., 2010). El consumo de hortalizas acondicionadas y envasadas, ha alcanzado un volumen notable a nivel mundial debido a los cambios en los estilos de vida y a la actual tendencia hacia un mayor consumo de vegetales (Castagnino, 2004). El mercado de los productos hortícolas lavados, seleccionados y confeccionados, por lo tanto, listos para el consumo, ha podido ampliarse hasta las dimensiones actuales gracias a los espacios expositivos puestos a disposición por la distribución moderna, que ha sabido aprovechar la oportunidad. Actualmente las empresas agroalimentarias logran diferenciarse a través de estrategias de marketing directo, tales como el empleo de envases, formatos atractivos y promociones, entre otras (Rossi, 2002). Los turiones de espárrago son susceptibles a una veloz degradación de la calidad, ya sea antes como después de la cosecha, principalmente causada por la lignificación de las fibras y por el desarrollo de microorganismos sobre los turiones (Castagnino, 2010). De esto se desprende que para producir, cosechar y comercializar turiones de buena calidad, son necesarias particulares
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atenciones que a su vez sean coherentes entre sí. Cuando la calidad es insuficiente, el retorno económico puede ser sensiblemente reducido como consecuencia de la escasa aceptabilidad del producto por parte de los consumidores, los cuales reducen su demanda. Por el contrario un claro programa sobre el control cualitativo, sobre la cadena productiva, se refleja positivamente sobre todas las figuras económicas, desde el productor al consumidor (Falavigna, 1996). La globalización de los mercados y su creciente liberalización, crean un escenario económico mundial en el cual se requiere un alto grado de competitividad de las producciones agrícolas, competitividad referida no tanto a la competencia por precio, sino basada sobre factores diversos como calidad, tipicidad y tradicionalidad, contemplando la estandarización del producto. En tal sentido, el espárrago no es una hortaliza con la cual se pueda competir por precio, debido a los altos costos de producción; por lo cual las exportaciones deben realizarse en función de un producto de calidad excelente, por tipicidad, seguridad alimentaria y trazabilidad del producto, y con una adecuada logística. Esta hortaliza, en el mundo, fue la especie que experimentó el mayor crecimiento en producción, en porcentaje anual, durante el período 2000 - 2005 (7,8 %) seguida de espinaca (6,5 %), ajo (5,5 %), hongos comestibles (5,2 %) y lechuga (4,1 %), tal como lo indica Ferratto et al. (2010). Desde hace varias décadas se considera que para lograr la fidelidad de los consumidores, especialmente en los productos agroalimentarios, como las hortalizas, estas deben presentar características fundamentales de calidad en todas sus dimensiones y no solamente en las que han sido hasta ahora las características organolépticas, como la frescura, seguido por los servicios relativos al acondicionamiento, la presentación, los envases, la conservación, la comunicación, la celeridad en los transportes, el mantenimiento
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en las cadenas de frío y la trazabilidad, entre otras (Castagnino, 2004). Actualmente, las prioridades tendientes a garantizar la fidelidad de los consumidores están cambiando, dejando los primeros lugares a las características higiénico-sanitarias, la ausencia de residuos de pesticidas, la trazabilidad de todas las personas, todas las empresas y de todos los hechos acaecidos a una determinada especie, desde el productor hasta el último distribuidor minorista. Es decir, que hoy se comienza a priorizar los aspectos salutísticos de la vida de las personas. Podríamos llamar a estos nuevos requerimientos de calidad global, es decir, tendientes a satisfacer la necesidad de los clientes, ya sea de los distribuidores como de los consumidores, satisfaciendo los deseos verificados en un determinado momento social, económico y cultual (Piazza, 2002). En general, es posible distinguir dos tipos de consumidores hortofrutícolas: los de conveniencia (la mayor parte), quienes valoran la función alimentaria, salutística y terapéutica; y los denominados tipo ‘shopping’ o ‘speciality’, que además valoran presentaciones especiales y son los más proclives al consumo de espárrago (Rossi, 2002). En general este tipo de presentación innovadora, tiene como canal comercial de destino, la gran distribución organizada (GDO), ya que estos puntos de venta presentan una mas amplia gama de productos, y sobre todo porque las exigencias que llevan a los consumidores a la cuarta gama son muy similares a aquellas que inducen a preferir la distribución moderna respecto de las verdulerías tradicionales (Castagnino, 2004). En estos últimos años se ha observado la transformación de las exigencias de los consumidores de los países más evolucionados, caracterizados por condiciones económicas más elevadas, respecto del perfil para la adquisición de hortalizas, anteriormente consideradas un medio para combatir el hambre, hoy se han transformado en instrumentos para la búsqueda de la eterna juventud y de un grado más elevado
de eficiencia física (Siviero et al., 2002). Para vender mejor y conquistar la confianza de clientes y consumidores es oportuno que los espárragos se presenten turgentes, bien formados, sanos y producidos con métodos agronómicos y lucha integrada, es decir, con bajo impacto ambiental. En parte superada la fase en la que el consumidor elegía con los ojos que ha llevado a una mejor presentación de los productos en las góndolas en función de una cuidadosa selección, han aumentado los requerimientos de información relativa a los aspectos sanitarios y a evitar la eventual presencia de residuos (Siviero et al., 2002). La elección viene actualmente efectuada, sobretodo, en base a las características nutricionales y salutísticas del producto, tendiente a un mejoramiento general de las condiciones de vida (Rossi, 2002). Las empresas semilleristas han demostrado particular sensibilidad frente a este cambio en las tendencias ya que inicialmente sus principales objetivos eran aumentar el rendimiento y la presencia de un mayor número de resistencia tolerancia a las patologías más comunes. Han por lo tanto, enfocado sus centros de investigación en incrementar la calidad global de los productos obtenidos (Falavigna, 2010). Con la finalidad de conocer las preferencias de los consumidores de espárragos frescos respecto de los distintos atributos del producto final, se efectuó un estudio de diez variables sobre tipos de envases; presencia de etiquetas; color: en etiquetas, de fondo, de letras; presencia: de recetario, de indicaciones de valor nutricional, de ilustraciones, de logos y calibres. MATERIALES Y MÉTODOS El presente trabajo se realizó en la Facultad de Agronomía de la Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires y consistió en un panel test, en el marco del Programa cadena espárrago bajo un enfoque
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sistémico, 03 A/185 del Centro Regional de Estudio Sistémico de Cadenas Agroalimentarias (CRESCA). Una vez que los turiones fueron cosechados, lavados, cortados a 20 cm, seleccionados y calibrados (Guisolis et al., 2010). Se efectuó un panel test el 13/11/2008 a 34 personas entre 20 y 50 años, a quienes se les solicitó completar planillas estructuradas, que incluían tablas con las variables de estudio y las alternativas en cada caso. El análisis sensorial se efectuó con puntaje de 1 a 10. Las variables estudiadas fueron: 1) tipos de envases (bandejas planas recubiertas con film de 350 g: B (Fig. 1A), transparente que permite visualizar su contenido atados con y sin film (resinite) de 500 g y sostenidos por una banda elástica: ACR (Fig. 1B) y ASR; 2) presencia de etiquetas (E); 3) color: en etiquetas (CE); 4) de fondo (CF); 5) de letras (CL); 6) presencia: de recetario (R); 7) de indicaciones de valor nutricional (VN); 8) de ilustraciones (I); 9) de logos (Lg) y 10) calibres: G: grande; M: mediano y P: pequeño. Los CF utilizados fueron: 1: verde, 2: amarillo, 3: anaranjado, 4: celeste (Fig. 2). La construcción de los gráficos se llevó a cabo con el software Microsoft® Office Excel, versión 2003 (Microsoft® Corporation, Redmond, WA, USA).
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Figura 2.- Modelos de etiquetas para la presentación de espárragos. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En general los resultados logrados para las variables en estudio indican que los consumidores tienden a valorar todos los atributos de presentación para los productos en fresco, lo que representaría una oportunidad para la expansión de la IV Gama. A continuación se detallan los resultados obtenidos para las diez variables estudiadas: 1) Tipos de envases
Figura 1.- Presentación de espárragos en bandejas (A) y atados con film (B).
Los consumidores no fueron indiferentes al tipo de presentación utilizado, privilegiando aquellas que incluyen mayor información del producto y que permiten una mejor preservación por estar envasados. Esto, se pudo evidenciar, en que los consumidores encuestados prefirieron ACR y B. En la escala planteada (1 a 10), el 20 % de los encuestados otorgó la máxima puntuación a la presentación en bandejas, mientras que el 47 % se lo asignó a los atados con film (Fig. 3). Respecto de ASR, los consumidores (mas del 60 %) coincidieron en asignar un bajo
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0,0
ACR % consumidores
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20,6
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B: bandeja. ASR: atados sin film (resinite). ACR: atados con film (resinite). Figura 3.- Preferencia de los consumidores respecto del tipo de envase.
puntaje (≤ 4) a este tipo de presentación. Solo un 6 % no respondió a la consigna. 2) Presencia de etiquetas (E) Los consumidores apreciaron la presencia de etiquetas en los envases, lo que se evidenció porque más del 90 % le otorgó puntaje entre 9 a 10 (70 % le asignó el mayor valor de la tabla de evaluación y el 20 % le asignó 9) (Fig. 4); mientras que solo menos del 3 % resultó indiferente a la consigna. Estos resultados se corresponden con lo indicado por Rossi (2002), respecto al éxito logrado por las empresas por el uso de estrategias de mercado para su diferenciación, como el empleo de envases y etiquetas atractivas y concuerdan con lo informado por ISMEA (2000), que señala que la etiqueta y la marca asumen relevancia por si mismas, inclusive bajo una óptica de seguridad alimentaria, en cuanto a que permite al consumidor identificar el producto, comunicándole además las características
cualitativas. Tal aspecto asume importancia en la valorización del producto, si se considera que puede transformarse en el soporte de una adecuada política de valorización del mismo a través de los tradicionales instrumentos de marketing. La etiqueta es la parte unitaria mínima que requiere un producto para su comercialización; es la que identifica al producto, y en la mayoría de los casos es factor determinante para la venta del mismo (VidalesGiovannetti, 1995; Albarrán-Valenzuela, sin fecha1). 3) Color en las etiquetas (CE) Los resultados logrados indican que el color incide significativamente en el atractivo de la etiqueta, por lo que este debería ser un factor a tener en cuenta a fin de aumentar la atracción del producto y satisfacer las necesidades de los consumidores. En una escala de 1 a 10, del total de encuestados, el 85 % consideró como muy
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Figura 4.- Preferencia de los consumidores respecto de la presencia de etiquetas en los envases.
muy importante; en cierto modo, los colores son una especie de código fácil de entender y asimilar, llegando a formar un lenguaje que supera las barreras idiomáticas con sus consiguientes problemas de decodificación (Vidales-Giovannetti, 1995; AlbarránValenzuela, sin fecha1).
importante el uso de color en las etiquetas de envases de espárrago, otorgándole un puntaje entre 8 y 10 puntos (44 % le dio una importancia de 10). Una minoría de los consumidores le dio poca importancia (Fig. 5). El color es una herramienta mercantil
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Figura 5.- Preferencia de los consumidores respecto del color en las etiquetas de los envases de espárrago verde.
180 4) Color de fondo en las etiquetas (CF) El 53 % de los encuestados prefirieron el color anaranjado (color Nº 3) para las etiquetas, el 32 % optó el color amarillo (color Nº 2), el 12 % prefirió el color celeste (color Nº 4) y un 3 % el rojo (color Nº 5) (Fig. 6). La tendencia en la elección por parte de potenciales consumidores, indicó que el fondo de la etiqueta debe permitir una correcta lectura y contrastar con el producto comercializado. En este sentido, Vidales-Giovannetti (1995) señala que el color es una forma de mejorar la legibilidad de palabras, marcas o logotipos y Albarrán-Valenzuela (sin fecha1) expresa que la preferencia personal por algunos colores varía con la edad, sexo, clase social e incluso el nivel educativo. Asimismo agrega, que desde un aspecto psicológico, los colores se relacionan con impulsos básicos en las personas, siendo los colores anaranjado, amarillo y verde los mas importantes relacionados con alimentos. Algo a considerar es que ninguno de los potenciales consumidores optó por el color verde (color Nº 1); esto pudo estar basado en que dicho color es similar al de los espárragos. El color anaranjado es el color más visible según pruebas aplicadas mostrando una superficie de varios colores por fracciones de segundo a un grupo de personas con un 21,4 % de percepción (Favre y November, 1979; Vidales-Giovannetti, 1995). 5) Color de letras en las etiquetas (CL) De las opciones planteadas el 88 % de los encuestados prefirieron el color negro para las letras de las etiquetas (Fig. 7), demostrando de esta manera que el consumidor prefiere un claro contraste entre el fondo y el texto para asegurar una correcta legibilidad de las mismas. En la aplicación del color buscando una mayor legibilidad intervienen la visibilidad, percepción y contraste del color (BernalValderrama et al., 2008). La combinación de letras negras sobre anaranjado se encuentra en
el lugar Nº 11 de legibilidad de pares de colores de acuerdo a la tabla de Karl Borggrafe, y sobre amarillo en el lugar Nº 1 (Meléndez-Crespo, 1998; Vidales-Giovannetti, 1995). 6) Presencia de recetario (R) Del total de los potenciales consumidores, el 90 % destacó la importancia de la presencia de recetario en las etiquetas de los envases de espárrago, otorgándole un puntaje de 8 a 10 (el 47 % destacó su máxima aceptación, en tanto que el 20 % asignó un valor de 9 y el 23 %: 8) (Fig. 8). Solo una minoría de los consumidores le dio poca importancia. Esto pudo estar relacionado con que el espárrago es un producto no tradicional, por lo que colocando una receta en la etiqueta, además de contribuir al agregado de valor, se brindaría al consumidor un servicio adicional, colaborando para que este producto sea aceptado/elegido, por parte de nuevos consumidores. 7) Presencia de indicaciones de valor nutricional (VN) Quedó evidenciado el interés de los consumidores en conocer los nutrientes que aportan los alimentos que consumen. Más del 75 % de los encuestados (puntaje 9 y 10) le asignó gran importancia al contenido de información sobre el valor nutricional de los espárragos en las etiquetas de los envases (58 % le otorgó máximo puntaje, en tanto que el 17 % asignó un valor de 9). Cabe destacar que la totalidad de los resultados le asignó importancia a estos indicadores, ya que nadie otorgó un puntaje inferior a 5 (Fig. 9). Un adecuado etiquetado que indique las características intrínsecas de las hortalizas resulta imprescindible ya que, los consumidores para satisfacer su sed de conocimientos requieren de un elevado grado de especialización, trasformándose en un instrumento publicitario cuando se enfatizan las
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1: verde. 2: amarillo. 3: anaranjado. 4: celeste. 5: rojo. Figura 6.- Preferencia de los consumidores respecto del color de fondo de las etiquetas.
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Figura 7.- Preferencia de los consumidores respecto del color de las letras en las etiquetas de envases de espárrago verde.
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Figura 8.- Valoración por parte de los consumidores respecto de la presencia de recetario en las etiquetas de envases de espárrago verde.
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Figura 9.- Grado de importancia otorgado a la presencia del valor nutricional en las etiquetas de envases de espárrago verde por parte de potenciales consumidores.
Castagnino, Ana et al.
funciones salutísticas de esta hortaliza. Asimismo, las regulaciones sugieren etiquetas de nutrición en casi todos los alimentos, además de establecer programas voluntarios de información sobre muchos alimentos crudos, como los vegetales. La presencia de una tabla con datos de nutrición (‘Nutrition Facts’) es una alternativa. La información nutricional a través de esta tabla reglamentada permite incorporar diversos datos, tales como, el tamaño de la porción y cantidades de componentes dietéticos (contenido en grasas totales, grasas saturadas, colesterol, carbohidratos, fibra dietética y micronutrientes, entre otros) (Figueroa-Pedraza, 2003), permitiendo destacar la presencia de antioxidantes naturales, que contribuyen a una dieta saludable. 8) Presencia de ilustraciones (I) Más del 80 % de los consumidores consideró de gran importancia la presencia de ilustraciones en las etiquetas de los envases. En una escala del 1 al 10, de los 34 consumidores encuestados el 32 % le dio la máxima importancia a la presencia de ilustraciones en las etiquetas, en tanto que el 29 %: 9 y el 20 %: 8. La minoría de los consumidores le dio poca importancia (Fig. 10). El objetivo de todo arte visual es la producción de imágenes y cuando estas imágenes se emplean para comunicar una información concreta, el arte suele llamarse ilustración. Generalmente, se considera que la ilustración es arte en un contexto comercial y gran parte del diseño consiste en combinar elementos del arte con los de la industria y el comercio (Dalley, 1992). La tendencia observada indica que las etiquetas debidamente ilustradas aportarían atractivo, como también un parámetro indicativo de la calidad que debería presentar un producto en óptimas condiciones para la venta.
183
9) Presencia de logos (Lg) El 90 % de los encuestados consideraron muy importante la identificación de la procedencia del producto comercializado mediante un logo. En una escala del 1 al 10, de los 34 consumidores encuestados el 47 % otorgó el máximo valor a la presencia del logo institucional o empresarial en las etiquetas de los envases, en tanto que el 20 % asignó un valor de 9, el 23 % de 8 y la minoría de los consumidores le dio poca importancia (Fig. 11). Albarrán-Valenzuela (sin fecha2) señala que a la capacidad identificadora del nombre como signo puramente verbal, su versión visual (básicamente gráfica) agrega nuevas capas de significación. Esas capas refuerzan la individualidad del nombre al incorporar atributos de la identidad institucional. Mediante este mecanismo, la ‘denominación’ comienza a asociarse a la ‘identificación’ en sentido estricto. El logotipo aparece así como un segundo plano de individualización institucional. La tendencia de los resultados indicó que a la hora de elegir, el consumidor valora conocer la procedencia del producto mediante un logo, posiblemente debido a la percepción de esta variable como aval de calidad. 10) Preferencias de calibres por parte de los consumidores de espárrago verde Siendo los calibres un atributo de calidad por parte de los consumidores, es destacable mencionar que más del 60 % de los potenciales consumidores prefirió el calibre mediano, seguido por los pequeños y luego los grandes, sumando estos últimos entre ambos menos del 20 % (Fig. 12). Además es de resaltar que para el 21 % resultó indiferente a este atributo.
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Figura 10.- Influencia de las ilustraciones en las etiquetas de envases de espárrago verde.
50 40 30 20 10 0 % Consumidores encuestados
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Figura 11.- Influencia de la presencia del logo institucional o empresarial en las etiquetas de envases de espárrago verde.
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G: grande. M: mediano. P: pequeño. NR: no respondió. Figura 12.- Calibres preferidos por los consumidores de espárrago verde.
CONCLUSIONES Los resultados indicaron que los consumidores no fueron indiferentes a ninguna característica de presentación de los espárragos requiriendo un elevado grado de especialización en la misma. Se destacaron: ACR (47 % puntaje 10), seguido de B (20 % puntaje 10). E fue un factor muy valorado, por el 90 % de los encuestados (70 % le asignó el mayor valor de la tabla de evaluación. En CE el 85 % consideró importante que las etiquetas sean de color (44 % le dio una importancia de 10). En CF el 53 % de los encuestados prefirieron el color anaranjado, en tanto que el 32 % optó por el color amarillo. En CL, el 88 % de los encuestados prefirieron el color negro. R y Lg fue muy valorado por el 90 % y VN e I por el 80 %. En R el 47 % destacó su máxima aceptación, en tanto que el 20 % asignó un valor de 9. En VN el 58 % le otorgó máximo
puntaje, en tanto que el 17 % asignó un valor de 9. En I el 32 % le dio máxima importancia a las etiquetas con presencia de ilustraciones, en tanto que el 29 %: 9. El 47 % valoró la presencia de Lg con máximo puntaje, en tanto que el 20 % asignó un valor de 9. Respecto de los calibres: 61 % prefirió M. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Albarrán-Valenzuela, Guillermo. sin fecha1. Diseño de envases y embalajes. Bloque especializado. Licenciatura en Diseño Gráfico. Universidad de Londres, México. Albarrán-Valenzuela, Guillermo. sin fecha2. Diseño de identidad corporativa. Bloque especializado. Licenciatura en Diseño Gráfico. Universidad de Londres, México. Bernal-Valderrama, Luis Fernando; BuitragoAlba, Henry; Rodríguez-Jaimes, Julio César; Largacha, María Olga; ArgüelloEspinosa, Juan Manuel; Salazar-Cárdenas,
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RVCTA
Revista Venezolana de Ciencia y Tecnología de Alimentos. 2 (1): 187-201. Enero-Junio, 2011 http://www.rvcta.org ISSN: 2218-4384 (versión en línea) © Asociación RVCTA, 2011. RIF: J-29910863-4. Depósito Legal: ppi201002CA3536.
Revisión
Valoración de desinfectantes mediante el método dilución-neutralización en cepas de Salmonella spp. aisladas en plantas de beneficio porcino Assessment of disinfectants by dilution-neutralization method in strains of Salmonella spp. isolated of pork slaughterhouse Andrea Paola Rodríguez Triviño1, Andrés Camilo Correa Núñez1, Martha Cecilia Suárez Alfonso2, Jairo Humberto López Vargas3* 1
Departamento de Ciencias para la Salud Animal, Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia, Programa Zootecnia, Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá.
2
Departamento de Ciencias para la Salud Animal, Facultad de Medicina Veterinaria y de Zootecnia, Programa Medicina Veterinaria, Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá. 3
Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos (ICTA), Sección Carnes, Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá. *Autor para correspondencia:
[email protected] Aceptado 07-Julio-2011 Resumen
La salmonelosis es una enfermedad muy importante, causante de problemas de salud pública ya que produce fiebres entéricas, gastroenteritis, bacteriemia, infecciones localizadas y estado de portador crónico, además se han informado como fuentes de contaminación los huevos, las carnes y la leche, tres de los alimentos más importantes consumidos por las personas. Por tal razón es importante determinar en la industria de los alimentos la susceptibilidad de Salmonella spp. a los desinfectantes, con el fin de contribuir a elaborar programas de prevención y control de este microorganismo, haciéndose necesaria la evaluación de su acción en cepas de Salmonella spp., en especial sobre aquellas transmitidas por los alimentos, además se debe medir la eficacia de los tipos de desinfectantes mediante
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el ensayo cuantitativo de suspensión para la evaluación de la actividad bactericida, en especial cuando a futuro se tenga como objetivo, evaluar el uso de desinfectantes en cepas de Salmonella spp. aisladas de plantas de beneficio porcino. Así que una vez se seleccionen las plantas de beneficio porcino objeto de la medición, en éstas se debe aislar una cantidad representativa de cepas de Salmonella spp., para someterlas a los diversos tipos de desinfectantes. El objetivo de la presente revisión es comparar la eficacia de tipos de desinfectantes que cuentan con un principio activo de amonio cuaternario y ácido peracético. Esperando que en futuros ensayos, por el método a nivel in vitro se puede comprobar la eficacia de los mismos. Palabras claves: desinfectantes, planta de beneficio porcino, Salmonella spp. Abstract The salmonellosis is a very important disease, cause of problems of public health since it produces enteric fevers, gastroenteritis, bacteremia, located infections and state of chronic carrier, in addition the eggs, the meats and milk, three of the most important foods consumed by the people have inquired like contamination sources. For such reason is important to determine in the industry of foods the susceptibility of Salmonella spp. to disinfectants, with the purpose of to contribute to make programs of prevention and control of this microorganism, becoming necessary the evaluation of its action in stocks of Salmonella spp., especially on those transmitted by foods, in addition is due to measure the effectiveness of the types of disinfectants by means of the quantitative test of suspension for the evaluation of the bactericidal activity, especially when to future like objective, is going away to evaluate the disinfectant use in stocks of Salmonella spp. isolated of pork slaughterhouse. So once they are selected the pork slaughterhouse object of the measurement, in these is due to isolate a representative amount of stocks of Salmonella spp., to put under them the diverse types of disinfectants. The objective of the present revision is to compare the effectiveness of types of disinfectants that count on active principle of quaternary ammonium and peracetic acid. One hopes that in future tests, by the standard in-vitro method can check their effectiveness. Key words: disinfectants, pork slaughterhouse, Salmonella spp.
INTRODUCCIÓN La Salmonella spp. es uno de los mayores problemas de la industria de los alimentos, debido a que afecta su inocuidad, incrementando el riesgo de ocasionar infecciones alimentarias en humanos, y la transmisión de cepas multirresistentes a través de los alimentos. El aumento de las infecciones por Salmonella spp. consecuencia del consumo de alimentos de origen animal contaminados, se ha relacionado con la diseminación del microorganismo a lo largo de la cadena
productiva y con un incremento de las resistencias antimicrobianas debido principalmente al uso de antimicrobianos adicionados en los alimentos de origen animal (Padungtod y Kaneene, 2006; Morais y Rostagno, 2010). La limpieza y el uso de desinfectantes es la base principal para prevenir la contaminación (Nielsen et al., 2001), sin embargo, el uso no controlado de desinfectantes también ha mostrado aumento en la resistencia microbiana a estos agentes (Little et al., 2008). Los programas de prevención y control de Salmonella spp. en países como Dinamarca
Rodríguez-Triviño, Andrea et al. lograron reducir la prevalencia del 3,5 % en 1993 al 0,7 % en el año 2000 en todos los casos humanos (Lo Fo Wong et al., 2002), de ahí la importancia de emplear planes efectivos que incluyan la evaluación de desinfectantes para contrarrestar de manera efectiva la presencia de Salmonella spp., en especial en la cadena porcícola. El riesgo en la salud pública es debido a la posibilidad de consumo de alimentos de origen animal contaminados con Salmonella spp., dependiendo esto de múltiples factores, tales como, el nivel de infección adquirido en la granja porcina, higiene durante el procesamiento de la canal en el frigorífico, las condiciones de almacenamiento y de distribución de la carne y, finalmente, la manipulación de la carne de cerdo mal cocida por el consumidor (Boyen et al., 2008). La información acerca de las consideraciones técnicas sobre el uso de desinfectantes para cepas del género Salmonella spp. es poca y aún es más escasa en relación con las cepas aisladas en la cadena productiva porcina colombiana lo que constituye una necesidad de estudio e investigación. Para la valoración de desinfectantes se puede utilizar el método de dilución-neutralización de acuerdo con las técnicas normalizadas (AENOR, 2006; ICONTEC, 2007). Los productos pueden ensayarse únicamente a una concentración igual o inferior al 80 % utilizando un neutralizante; para detener la actividad bactericida durante el ensayo. El desinfectante debe demostrar una reducción logarítmica no inferior a 5 unidades (10⁻5) durante mínimo 5 min a temperatura de 20 ºC (Álvarez-Alcántara et al., 2001). El objetivo de esta revisión fue dar a conocer la evaluación de la eficacia de diversos desinfectantes de uso común que cuentan con un principio activo de amonio cuaternario y ácido peracético en plantas de beneficio, sobre cepas de Salmonella spp. aisladas a partir de muestras de origen porcino.
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CONTENIDO 1.- Generalidades 2.- Cadena productiva porcícola 2.1.- Pre-beneficio 2.2.- Beneficio 2.3.- Post-beneficio 3.- Desinfectantes 3.1.- Compuestos de amonio cuaternario 3.2.- El ácido peracético (PAA, ‘Peracetic acid’) 4.- Principios de los métodos de prueba 5.- Método de dilución-neutralización 6.- Factores que condicionan la selección de los desinfectantes REVISIÓN DE LA LITERATURA 1.- Generalidades La salmonelosis es una enfermedad causada por bacterias del género Salmonella spp., algunos de estos microorganismos se encuentran exclusivamente adaptados a un hospedero como es el caso de Salmonella Typhi, Salmonella Paratyphi A y Salmonella Paratyphi C, adaptados al hombre, Salmonella Abortus ovis, a los ovinos; Salmonella Abortus equi, a los equinos y Salmonella Gallinarum y Pullorum, a las aves (Caffer y Terragno, 2001; Barrow y Freitas-Neto, 2011). Las serovariedades que no tienen preferencia por algún hospedero en especial, pueden infectar tanto al hombre como a los animales. En este grupo se encuentra la mayoría de las serovariedades zoonóticas responsables de la salmonelosis no tifoidea (Caffer y Terragno, 2001; Uribe y Suárez, 2006). Los microorganismos responsables de enfermedades zoonóticas son un problema de salud pública de gran impacto económico, siendo una de las más importantes enfermedades transmitidas por alimentos (ETA), ocasionando gastroenteritis, bacteremia y posterior infección localizada (Pegues et al., 2006). Cuando se produce el sacrificio de animales clínicamente sanos, los serotipos que
190 portan, a nivel intestinal, pasan a las canales y persisten en productos que se consumirán sin previa cocción, así como aquellos sometidos a cocción insuficiente (di Pietro et al., 2004; Barreto-Argilagos et al., 2010). En Estados Unidos, la salmonelosis no tifoidea ha generado 1,4 millones de infecciones anuales (WHO, 2005) de tal forma que al analizar estos datos se observa el gran impacto de esta enfermedad en la salud humana siendo de amplia distribución, en países como Dinamarca (Nielsen et al., 2001), Nueva Zelanda (Wong et al., 2009), Colombia (Uribe y Suárez, 2006), Estados Unidos (Pegues et al., 2006), Gran Bretaña, Vietnam y México (Boyen et al., 2008), entre otros. En consecuencia, la disminución de la presencia de este microorganismo en las plantas de beneficio contribuye a la calidad del producto final y la inocuidad alimentaria como base fundamental de la competitividad de la cadena porcícola; y cabe destacar que en la dinámica de la cadena productiva es necesario, además de la inclusión de prácticas orientadas a la salud y bienestar de los cerdos, prácticas que no afecten el medio ambiente y la salud de la comunidad (Ojha y Kostrzynska, 2007). 2.- Cadena productiva porcícola Los porcinos pueden estar en contacto con la bacteria a través de fuentes externas, como las personas, roedores, piensos, agua, entre otras. Una vez introducida, la bacteria puede extenderse en la granja o empresa y llegar a la carne de cerdo en la cadena hasta el consumidor (van der Gaag y Huirne, 2002). La cadena productiva porcícola tiene sus respectivas fases: Pre-beneficio Beneficio Post-beneficio 2.1.- Pre-beneficio Las fases que involucran el pre-beneficio
son: la producción primaria y transporte de cerdos hasta la planta de beneficio. En la producción primaria, dentro de la granja los cerdos son susceptibles a las infecciones en una amplia gama de los serotipos de Salmonella que constituyen una fuente potencial de exposición humana hacia la enfermedad. Una vez infectados los cerdos son un importante reservorio y fuente para la introducción y transmisión de Salmonella en las explotaciones porcícolas. La diseminación del microorganismo en la granja se ha relacionado con la excreción de Salmonella en heces (Dickson et al., 2002). Si la Salmonella entra en una piara de cerdos, hay una posible transmisión de la enfermedad y esto se da en la mayoría de los casos, debido a los intensos contactos entre los cerdos de diferentes corrales. Además, los cerdos con frecuencia circulan entre los corrales, lo que también ayuda a la propagación de la enfermedad (De Sadeleer et al., 2009). Así que el número de fuentes potenciales de infección por Salmonella es interminable. Se han observado fuentes de contaminación incluso en los roedores, algunos insectos, las aves y otros animales, los seres humanos y alimento contaminado (Dickson et al., 2002; Funk y Gebreyes, 2004), siendo excretores activos o pasivos de Salmonella dentro de la explotación. En la etapa final de engorde o acabado el animal en promedio debería de tener un peso vivo de 100 a 110 kilogramos aproximadamente. Al momento del trasporte los animales están expuestos a varios puntos con riesgo de infección por Salmonella, además se debe tener en cuenta que algunos animales ya pueden venir excretando la bacteria desde la granja (De Sadeleer et al., 2009). Se ha demostrado por una serie de estudios que un número considerable de cerdos son portadores de Salmonella cuando llegan a las plantas de beneficio (Dickson et al., 2002); durante el transporte, los cerdos son sometidos a muchos factores de estrés, por ejemplo, el ruido, los olores, la mezcla con cerdos ‘desconocidos’ de otras granjas, además de factores tales como,
Rodríguez-Triviño, Andrea et al. las altas densidades de población, la larga duración del transporte, el cambio de la temperatura ambiental y un cambio general de medio ambiente (Lo Fo Wong et al., 2002). Se considera que el estrés afecta la ecología bacteriana del tracto gastrointestinal y la inmunidad del animal, lo que resulta en un aumento de Salmonella (Rostagno et al., 2003; Rostagno, 2009). 2.2.- Beneficio La fase de beneficio dentro de la planta involucra los siguientes procedimientos: Insensibilización y sangría. En este punto las posibilidades de contaminación de las canales con Salmonella son muy bajas o se limita a las bacterias que ya están en el animal en el momento de aturdimiento o la contaminación con cuchillos que no han tenido un buen proceso de limpieza y desinfección (Dickson et al., 2002). Escaldado, depilado. Los estudios han demostrado que el proceso de escaldado reduce el número de bacterias y la incidencia de patógenos tales como Salmonella, por tanto se debe considerar como un punto crítico dentro de un sistema HACCP (Lo Fo Wong et al., 2002; Botteldoorn et al., 2003; Pearce et al., 2004). La temperatura del agua usada en la operación de escaldado debe ser de 60 ºC a 65 ºC lo que favorece la reducción en el número de bacterias presentes en las canales porcinas (Dickson et al., 2002; Hernández-San Juan et al., 2007). Se requiere una eficiente combinación de temperatura y tiempo para lograr una reducción de una unidad logarítmica (1 log10) de Salmonella spp. en el agua del tanque de escaldado (Bolton et al., 2003). La acción mecánica de las máquinas de depilado puede introducir bacterias en la superficie de la piel (Dickson et al., 2002) ya que la rotación de las aspas favorece la contaminación del equipo con microorganismos fecales (Lo Fo Wong et al., 2002). Flameado. La canal se pasa a través de
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un túnel de flameado, reduciendo significativamente con este proceso el nivel de la contaminación superficial, a pesar de que las bacterias pueden sobrevivir en los pliegues más profundos de la piel (la base y orificios de las orejas) o en los folículos pilosos (Lo Fo Wong et al., 2002; Alban y Stärk, 2005). Pulido. Consiste en quitar el pelo quemado, restos de piel y pezuñas del animal (Alban y Stärk, 2005). En esta etapa las bacterias pueden ser redistribuidas en toda la piel del animal (Lo Fo Wong et al., 2002). Se estima que del 5 al 15 % de la contaminación con Salmonella de todas las canales ocurre durante esta etapa en la línea de beneficio (Berends et al., 1997). Evisceración. Es una de las operaciones que tiene mayor potencial de contaminación por Salmonella. La contaminación fecal es difícil de evitar durante este proceso, sin embargo, esto solo resulta en contaminación con Salmonella si la canal proviene de un cerdo ya infectado (Hald et al., 2003; Alban y Stärk, 2005), ya que antes de la evisceración se realiza un corte circular del ano y el recto que son embolsados para disminuir la contaminación por material fecal; también se remueven las partes del interior del animal, como la lengua, el esófago, la laringe, la tráquea, los pulmones, el corazón y el hígado (víscera roja) (Lo Fo Wong et al., 2002; Botteldoorn et al., 2003). Los intestinos contaminados o los ganglios linfáticos pueden ser una fuente primaria de contaminación de la canal durante la evisceración (Botteldoorn et al., 2003), llegando incluso a suceder que se rompan accidentalmente los intestinos y se contaminen de material fecal las canales porcinas (De Sadeleer et al., 2009). Refrigeración. Este proceso reduce la temperatura en la superficie de las canales desecándola (Lawrie, 1974). La reducción en las poblaciones bacterianas se atribuye a la superficie de secado, cuando la actividad de agua cae por debajo de la mínima para el crecimiento bacteriano (Gill et al., 2000; Dickson et al., 2002). La refrigeración puede
192 ser un punto crítico, ya que evita la proliferación de bacterias en la canal caliente (Bolton et al., 2002; Lenahan et al., 2009). Para la aplicación exitosa de la refrigeración en el control del crecimiento de patógenos en las canales, deben establecerse límites críticos y la eficacia del proceso de enfriamiento debe validarse en cada planta (Lenahan et al., 2009). 2.3.- Post-beneficio Transformación y distribución. El corte de las canales de cerdo puede resultar en transferencia de contaminación a partir de equipos y cuchillos los cuales son un potencial de contaminación por el contacto con la piel, y luego esta contaminación puede ser transmitida a los tejidos comestibles (Dickson et al., 2002). Se ha demostrado que la Salmonella se puede transportar en cuchillos mal esterilizados. Los cortes se realizan en las secciones habituales, como la paleta, el lomo, jamón y tocino ventral, y aun más en pedazos más pequeños. Las canales deben salir de la sala de refrigeración con una temperatura interna inferior a 7 ºC (De Sadeleer et al., 2009). Consumidor. Se han realizado pocos estudios para determinar la presencia de Salmonella spp. en la manipulación de la carne porcina por parte del consumidor, sin embargo, se considera importante educar al consumidor acerca de cómo almacenar y cocinar la carne de cerdo (Van der Gaag, 2004). En estudios sobre la percepción de los consumidores hacia la carne porcina, Bryhni et al. (2002) encontraron que la característica sensorial más importante al momento de consumir carne de cerdo, fue el sabor unido a la gran variedad de platos que se pueden preparar con esta carne, teniendo en cuenta además características como la jugosidad, la ausencia de mal sabor y mal olor. Webb y O’Neill (2008), afirman que el consumo de carne de cerdo se ve afectado por factores tales como: los hábitos alimenticios, el vegetarianismo o la preferencia hacia el consumo de carne bovina. En la carne de cerdo
de buena calidad, se manejan, por parte del consumidor aspectos, tales como, la grasa de cobertura, el precio, el sitio de origen y el lugar de compra. Por otra parte, la etiqueta debe permitirle al consumidor obtener información precisa sobre precio, peso, fecha de elaboración o empacado y sitio de origen, siendo el último factor para el consumidor la calidad nutricional. 3.- Desinfectantes Los desinfectantes constituyen la primera medida de control microbiano, reduciendo la carga de contaminación en objetos animados e inanimados (Rutala y Cole, 1984), además de prevenir la transmisión de enfermedades a humanos y otros animales (Poss, 1998). Las propiedades de los desinfectantes varían de acuerdo con el principio activo. Mientras algunos desinfectantes son eficaces contra determinados microorganismos, otros no; algunos son bactericidas y otros bacteriostáticos (da Costa, 1990). Estos generalmente son productos químicos, pero también pueden ser agentes de tipo físico o biológico que destruyen microorganismos patógenos. Existen diferentes clases de desinfectantes incluyendo fenoles, compuestos de amonio cuaternario (QAC, ‘Quaternary Ammonia Compounds’), halógenos, agentes oxidantes, compuestos clorados y alcoholes (Stringfellow et al., 2009). Los desinfectantes actúan sobre los microorganismos en diferentes puntos objetivo resultando en la destrucción de la membrana, inhibición metabólica y lisis de la célula (Maillard, 2002). En su mayoría, los desinfectantes que se utilizan en el campo de la Sanidad Animal son productos químicos antimicrobianos o biocidas relativamente potentes y generalmente tóxicos, que se aplican sobre las superficies contaminadas, mientras que los que se utilizan en la industria agroalimentaria son por lo general menos tóxicos y también menos concentrados (Kahrs, 1995).
Rodríguez-Triviño, Andrea et al. El uso normal de desinfectantes en la industria alimentaria ser realiza de acuerdo con la recomendación internacional en principios de higiene de los alimentos, en donde se define que la desinfección es “la reducción, por medio de agentes químicos y/o métodos físicos, del número de microorganismos en el medioambiente, a un nivel que no comprometa la seguridad de los alimentos o idoneidad” (FAO/WHO, 2003). Esto se logra mediante compuestos químicos o formulaciones denominados desinfectantes. Según la normativa de la Unión Europea (EP y CEU, 1998), los desinfectantes pertenecen a la categoría de “agentes biocidas”, que también incluyen conservantes, pesticidas y sustancias antiincrustantes. Por razones de seguridad alimentaria, los desinfectantes se utilizan en las superficies para el mantenimiento de la higiene en los corrales, plantas de beneficio, industria alimentaria y los locales de equipo, tiendas, entre otros, y se aplican a canales y productos. Los desinfectantes utilizados para destruir las bacterias afectan múltiples componentes celulares, así que tienen ‘múltiples sitios objetivos dentro de la célula microbiana’ (Maillard, 2002), ‘contienen sustancias químicas antibacterianas con una concentración suficiente para lograr afectar a múltiples microorganismos en lugar de células individuales’ (Gilbert y McBain, 2003). A diferencia de los antibióticos, que afectan un proceso fisiológico, los desinfectantes afectan a los componentes celulares (por ejemplo, proteínas, ADN, ARN y componentes de la pared celular) a través de interacciones fisicoquímicas o de reacciones químicas (McDonnell y Russell, 1999). 3.1.cuaternarios
Compuestos
de
amonio
La actividad de estos compuestos y sus propiedades físico-químicas, están determinadas por la longitud de sus cadenas químicas, por lo que son más eficientes contra
193
agentes Gram-positivos que frente a Gramnegativos. Algunos autores manifiestan que los compuestos de amonio cuaternario dodecil son más eficaces que los de cadenas hexadecil y octadecil. Por tanto es imprescindible conocer mejor el comportamiento de estos agentes en cepas de campo no estandarizadas de ovinos y porcinos (Rueda et al., 2003). Con respecto al modo de acción, éstos tienen propiedades tensoactivas pero son compatibles con compuestos aniónicos, estos son de mayor eficacia a pH neutro o ligeramente alcalino. Su capacidad biocida está en la facilidad de romper la membrana celular donde se ligan irreversiblemente a los fosfolípidos; el mecanismo de acción es a través de un grupo de cabeza catiónica hacia el exterior y las colas hidrofóbicas se insertan en la bicapa lipídica causando la reorganización de la membrana y pérdida de componentes intracelulares; de la misma manera se liga a las proteínas de la membrana, deteriorando la permeabilidad selectiva. Una característica común de los QAC es su capacidad de causar fugas y daños en la membrana celular, principalmente debido a su adsorción en grandes cantidades en la membrana bacteriana. (Ioannou et al., 2007). 3.2.- El ácido ‘Peracetic acid’)
peracético
(PAA,
Es un peróxido del ácido acético, fuerte agente oxidante con una actividad bactericida rápida frente a una serie de organismos vegetativos y esporas. También es micobactericida, virucida y fungicida. Lamentablemente el ácido peracético es corrosivo para acero, cobre, otros metales y componentes como la goma natural y sintética (Fraise, 1999). Se puede inferir que el modo de acción se basa en la liberación de oxígeno activo y funciona como otros peróxidos y agentes oxidantes. Es probable que los enlaces sensibles sulfhidrilo y azufre en las proteínas, enzimas y otros metabolitos sean oxidados y que reaccionen en los dobles enlaces. Se ha su-
194 gerido que el PAA interrumpe la función quimiosmótica de la membrana citoplasmática y las lipoproteínas de transporte a través de la dislocación o rotura de las paredes celulares. Entonces, podría ser eficaz contra las lipoproteínas de la membrana externa, lo que facilita su acción contra las células Gramnegativas. Intracelularmente el PAA también puede oxidar enzimas esenciales, afectando las vías bioquímicas vitales, el transporte activo a través de membranas y deteriorar los niveles intracelulares de soluto. Su acción como desnaturalizante de proteínas puede ayudar a explicar sus características como esporicida y ovicida. Una ventaja adicional del PAA es que inactiva la catalasa, una enzima conocida para la descomposición de los radicales libres hidroxilo (Kitis, 2004). El efecto biocida de PAA en bacterias fijadas a las superficies (microorganismos sésiles) es bien conocido; se ha informado que es más eficiente contra algunas cepas de Mycobacterium chelonae que los aldehídos. Sin embargo, se desconoce el efecto del PAA en los depósitos biológicos, y en particular, su capacidad para fijar o para eliminar las biopelículas de los materiales (Henoun-Loukili et al., 2004). 4.- Principios de los métodos de prueba La actividad in vitro es importante ya que permite que los desinfectantes sean seleccionados teniendo en cuenta su actividad en contra de patógenos. La mayoría de las pruebas hechas en antibióticos son determinadas por la medida de concentración mínima inhibitoria (MIC, ‘Minimum Inhibitory Concentration’). Los desinfectantes se eligen por la superficie de aplicación y su amplio espectro bactericida contra agentes patógenos. Aunque las pruebas de inhibición mínima no son relevantes para determinar las concentraciones estándar para desinfectantes esta medida tiende a ser usada. La rapidez de la actividad bactericida puede ser medida y expre-
sada como un valor D o tiempo para alcanzar una reducción de cinco unidades logarítmicas (5 log10) de una suspensión de bacterias (Fraise, 1999). Suspensión/pruebas de portador. Las condiciones del contacto entre el desinfectante y el organismo tienen un impacto significativo en la actividad del desinfectante. Las dos condiciones principales en pruebas in vitro son una mezcla de desinfectante y organismos en un líquido medio (prueba de la suspensión) y la aplicación de un desinfectante a una superficie contaminada con organismos (la prueba del portador). En la prueba de la suspensión, el desinfectante se diluye en agua estéril de dureza estándar y la suspensión bacteriana puede prepararse en agua peptonada, solución salina, en caldo o almacenador intermediario. Las dos soluciones son entonces mezcladas y, después de la neutralización del agente activo, de la suspensión se crea un subcultivo donde se establece la actividad bactericida. En la prueba del portador, la suspensión bacteriana se aplica a un portador superficie (por ejemplo, una cubeta de plástico o de acero inoxidable) y se deja secar, luego de esto el desinfectante se agrega al portador y la actividad es determinada por la neutralización, donde se realizará un conteo en cultivo (Kampf et al., 2003). Limpio/sucio. La presencia de materia orgánica puede ejercer efectos sobre la actividad de un desinfectante. Los desinfectantes tienden a tener una variación en la susceptibilidad frente al efecto neutralizante de la materia orgánica y esta por lo tanto es una parte importante de la evaluación de desinfectantes. El método más frecuentemente utilizado es el de suspensión y pruebas de portador en condiciones limpias y sucias. Regularmente para condiciones limpias se utiliza solución de albúmina de suero bovino y en condiciones sucias se usa el mismo suero bovino mas eritrocitos lavados de oveja, donde la concentración final debe estar alrededor de 10 % simulando la presencia de carga orgánica para el tratamiento control de suciedad, también
Rodríguez-Triviño, Andrea et al. se lleva un registro en limpio y en condiciones de suciedad las cuales pueden ser comparadas (ICONTEC, 2007). 5.- Método de dilución-neutralización El aislamiento y la serotipificación se realiza según la norma ISO 6579 (ISO, 2002), las colonias sospechosas deberán ser resembradas en el respectivo agar del cual se obtengan y sembrarse en agar tripticasa soya (TSA, ‘Trypticase Soy Agar’) para su posterior confirmación mediante el sistema automatizado VITEK® 2 (bioMérieux, Francia). La serotipificación de los aislamientos se debe realizar mediante la identificación de los antígenos somáticos O y flagelares H, de acuerdo al esquema White – Kauffmann – Le Minor (Grimont y Weill, 2007). El principio se basa en la concentración mínima bactericida (CMB) ensayada capaz de reducir en cinco unidades logarítmicas (5 log10) una suspensión de bacterias en 5 minutos de contacto con el desinfectante a 20 ºC. Para ello los procedimientos más utilizados son los test in vitro cuantitativos con microorganismos en suspensión y entre ellos el método de diluciónneutralización, el cual establece si un desinfectante químico que forma una preparación homogénea físicamente estable cuando es diluido y en agua tiene una actividad bactericida, para estos existe un neutralizante específico (Álvarez-Alcántara et al., 2001). Para el ensayo es necesaria una muestra del producto a evaluar en su concentración más alta. Las soluciones de ensayo deben preparase a tres diferentes concentraciones para tener concentraciones en intervalos activos y no activos; este método parte de una suspensión bacteriana donde deben ajustarse valores de 1,5x108 UFC/mL y 5,0x108 UFC/mL mediante un diluyente (ICONTEC, 2007). El recuento se realiza mediante la preparación de diluciones seriadas, de estas se escogen las diluciones 10-6 y 10-7 de donde es tomada una muestra de 1,0 mL de cada dilución por duplicado y se inocula
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utilizando la técnica de vertido en placa o de siembra en placas. Para la prueba con el neutralizante, el desinfectante se hace reaccionar con una suspensión bacteriana en condiciones normales, la reacción es detenida con la sustancia neutralizante (Espigares et al., 2003). La evaluación de la actividad bactericida de los neutralizantes debe ser realizada bajo las normas UNE-EN 1040 (AENOR, 2006) y NF T72-150 (AFNOR, 1995). Los neutralizantes requieren una validación, por lo general mediante la mezcla del desinfectante durante 10 minutos a 20 ºC, a continuación, se mezcla y se adiciona a una suspensión bacteriana, donde transcurridos 5 minutos, se mezcla la muestra, y el recuento se realiza mediante siembra en placa por duplicado donde se efectúa el recuento de las placas y se determina el número de unidades formadoras de colonias (UFC), y este se compara con el inóculo inicial. No debe haber una reducción mayor al 50 % en el número de bacterias comparado con el inóculo inicial. La prueba del neutralizante también puede ser utilizada para probar la influencia de sustancias interferentes, tales como materia orgánica, jabón o iones (Álvarez-Alcántara et al., 2001; AENOR, 2006; ICONTEC, 2007). La actividad de un desinfectante depende del tipo de microorganismo que se pretenda combatir, de su modo de reproducción, de su resistencia en el medio ambiente y de las sustancias químicas utilizadas. Además de esto la elección deberá estar guiada al espectro de su actividad, su eficacia y su sensibilidad a la inactivación en presencia de materia orgánica (Markey y Quinn, 2005). Otros puntos a tener en cuenta son el tiempo de contacto requerido, temperatura óptima, su actividad residual, su actividad corrosiva, los efectos ambientales y el costo del producto a utilizar. Los biocidas pueden ejercer efectos bacteriostáticos y bactericidas, aunque el mecanismo de la acción es diferente. Con la
196 actividad bacteriostática generalmente se presenta una cierta lesión metabólica que es reversible sobre retiro o la neutralización del biocida (Denyer, 1995) mientras que en los resultados de la acción bactericida el daño es irreparable e irreversible en una estructura o en una función celular vital. La acción biocida se puede dar a través de las interacciones físicoquímicas con las estructuras microbianas, reacciones específicas con moléculas biológicas o alteración de algunos procesos metabólicos o energéticos. Las etapas entre el biocida y la bacteria presentan una serie de interacciones las cuales son: la captación de biocida por la célula, partición/paso del agente al punto (s) objetivo, la concentración de biocidas en el punto (s) objetivo y daño a los puntos. Al iniciar la migración del agente de la fase acuosa a una asociación con la superficie celular este proceso se define como “la captación” (Denyer, 1995). La afinidad de un biocida con una célula puede ser determinada por las isotermas de absorción, que también pueden proporcionar información de la disponibilidad de sitios de destino (Ioannou et al., 2007). Este proceso es regulado por las características fisicoquímicas de la célula y del biocida, y se puede modificar posteriormente por los cambios en características celulares causados por la absorción del biocida. El daño puede manifestarse de las siguientes maneras: 1) Interrupción de la fuerza motriz de protones transmembranal que conduce a un desacoplamiento de la fosforilación oxidativa y la inhibición del transporte activo a través de la membrana; 2) Inhibición de la respiración o las reacciones catabólicas/anabólicas; 3) Interrupción de la replicación; 4) Pérdida de integridad de la membrana y la salida de componentes esenciales como el potasio intracelular, fosfato inorgánico, pentosas, nucleótidos y nucleósidos, y las proteínas; 5) Lisis y 6) Coagulación del material intracelular (Denyer y Stewart, 1998).
6.- Factores que condicionan la selección de los desinfectantes Para la eficacia de un desinfectante se ha de tener en cuenta, la concentración del producto y la dosis recomendada por el fabricante, ya que se puede producir una toxicidad involuntaria al sobrepasar los límites de efectividad (Rueda et al., 2003). Al identificar el agente causante del brote de enfermedad, se debe elegir un desinfectante de comprobada eficacia contra el mismo. La naturaleza de los agentes infecciosos y las condiciones donde se produce la contaminación microbiana son importantes en la selección y uso del producto desinfectante (Markey y Quinn, 2005). Otros aspectos a tener en cuenta para la selección de un agente biocida es la necesidad de seguir las siguientes sugerencias: baja o nula acción corrosiva, amplio espectro microbiano, soluble, no manchar, no dejar olor, no afectar ropa y materiales, ser eficaz, mostrar acción duradera con poder residual, ser de fácil preparación y manejo, poseer amplio espectro antimicrobiano, ser soluble y estable en agua, y ser de bajo costo (da Costa, 1990). CONCLUSIONES
Para tener un control de la metodología es necesario la estandarización del método, donde se tendrán registradas las cantidades de desinfectantes, tiempos de contacto con el microorganismo, distintas concentraciones y resultados de las pruebas. Es necesario para realizar el método tener en cuenta el principio activo del desinfectante, la cantidad de sustancias interferentes y la superficie donde va a actuar. En la utilización del método, la evaluación de los desinfectantes debe hacerse teniendo en cuenta las distintas
Rodríguez-Triviño, Andrea et al. concentraciones, además de los tiempos de contacto recomendados por las normas. Teniendo en cuenta el impacto de la Salmonella spp. sobre la salud humana se debe priorizar un control sanitario en las plantas de beneficio porcino, buscando el establecimiento de futuros estándares en la metodología de la evaluación de desinfectantes, brindándole a la industria y a los entes gubernamentales y de control, la información para contribuir a garantizar la inocuidad de los alimentos destinados para el consumo humano. AGRADECIMIENTOS Los autores expresan su agradecimiento al Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural de Colombia y la Dirección de Investigación, sede Bogotá (DIB), de la Universidad Nacional de Colombia por el financiamiento del proyecto “Evaluación y caracterización microbiológica de la carne de cerdo y derivados cárnicos como contribución a la garantía de inocuidad en la cadena porcícola”. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS AENOR. 2006. Asociacion Española de Normalización y Certificación. Antisépticos y desinfectantes químicos. Ensayo cuantitativo de suspensión para la evaluación de la actividad bactericida básica de los antisépticos y desinfectantes químicos. Método de ensayo y requisitos (Fase 1). Norma española UNE-EN 1040:2006. AFNOR. 1995. Association Française de Normalisation. Norme Française NF T72150. In Antiseptiques et désinfectants. Recueil de normes. (3e. éd.). Paris: AFNOR. Alban, L. and Stärk, K.D.C. 2005. Where should the effort be put to reduce the
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RVCTA
Revista Venezolana de Ciencia y Tecnología de Alimentos. 2 (1): 202-238. Enero-Junio, 2011 http://www.rvcta.org ISSN: 2218-4384 (versión en línea) © Asociación RVCTA, 2011. RIF: J-29910863-4. Depósito Legal: ppi201002CA3536.
Revisión
Nuevas tecnologías desarrolladas para el aprovechamiento de las cactáceas en la elaboración de alimentos. Componentes funcionales y propiedades antioxidantes New technologies developed for the use of cactus plant in food processing. Functional constituents and antioxidant properties Mónica Azucena Nazareno1, Carlos Alberto Padrón Pereira2 1
INQUINOA-CONICET. Facultad de Agronomía y Agroindustrias, Universidad Nacional de Santiago del Estero. Avda. Belgrano (S) 1912, C. P. 4200, Santiago del Estero, Argentina. Tel: 0054-385-4509500 / ext.: 1790. E-correo:
[email protected] 2
Asociación RVCTA. Avenida Andrés Bello Nº 101-79, Municipio Valencia, Estado Carabobo. C. P. 2001, Venezuela. E-correo:
[email protected] Aceptado 15-Julio-2011 Resumen
Las cactáceas han sido consideradas por nuestros ancestros y contemporáneos una fuente de alimento y también de medicinas. La mayoría presenta frutos y cladodios comestibles que a su vez pueden ser procesados a una amplia variedad de nuevos productos. Se ha demostrado que su consumo ofrece beneficios nutricionales y promueve la salud, y debido a esto existe un marcado interés en el desarrollo de nuevas tecnologías y la adquisición de nuevos conocimientos sobre su naturaleza química y propiedades para un mejor aprovechamiento, lo que genera nuevos estudios. En tal sentido, en este trabajo se recopiló información de la literatura que fue revisada, con el propósito de aportar una visión general sobre las nuevas tecnologías desarrolladas para el aprovechamiento de los cactus en la elaboración de alimentos con énfasis en sus componentes bioactivos y propiedades antioxidantes. Se concluye que un amplio espectro de nuevas tecnologías está siendo explorado a fin de obtener
Nazareno, Mónica y Padrón-Pereira
Rev. Venez. Cienc. Tecnol. Aliment. 2(1):202-238.
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alimentos cuya función no sea solamente un aporte nutricional sino también que represente un beneficio para la salud de los consumidores. Palabras claves: Cactaceae, composición química, compuestos bioactivos, tecnologías de procesamiento de cactus, productos. Abstract Cacti have been considered a good source of food and medicines by our ancestors and contemporaries. Most of them have edible fruits and cladodes, which can be processed to obtain a wide variety of new products. Cactus consumption offers nutritional benefits and promotes health; therefore, there is a strong interest to developing new technologies and acquiring new knowledge about their chemical nature and properties, to enhance their uses, giving place to new studies. This study collected information from the literature which was reviewed, in order to provide an overview on new technologies developed in food processing for the use of cactus with emphasis on its bioactive components and antioxidant properties. We conclude that a broad spectrum of new technologies is explored to obtain food whose function is not only nutritional but also represents a health benefit to the consumers. Key words: bioactive compounds, Cactaceae, cactus processing technologies, chemical composition, products.
INTRODUCCIÓN El uso potencial y las aplicaciones tecnológicas a que pueden ser sometidas las cactáceas es muy extenso y abarca infinidad de áreas. Los campos de la ciencia y la tecnología en los ámbitos de los alimentos y la medicina están muy interrelacionados. Numerosas investigaciones científicas confirman que los productos derivados de los cactus pueden ser utilizados eficientemente como una fuente de fitoquímicos, tales como mucílagos, fibras, pigmentos y antioxidantes (Nazareno, 2010). Importantes revisiones referidas a cactáceas han sido elaboradas por diversos autores. En frutos, cabe destacar la de tecnologías de procesamiento y usos corrientes de Moßhammer et al. (2006a) y en cladodios, la de Stintzing y Carle (2005) que trata aspectos relacionados con la química, tecnología y usos. El libro de Sáenz et al. (2006) es una
importante fuente de documentación. El propósito del libro es dar a conocer detalles de varias tecnologías que pueden ser usadas para procesar frutos y cladodios de cactus para uso alimentario y otros usos. El libro cubre otros tópicos, tales como, el uso de cladodios de cactus para la producción de biocombustibles y ácido carmínico; presentando además el desarrollo o progreso del cactus en varios países (Sáenz-H, 2010). En el ámbito alimentario, un interés radica en el gran número de nutrientes potencialmente activos y las propiedades multifuncionales de los frutos y cladodios de cactus (Opuntia spp.) para la producción de alimentos y suplementos alimenticios con un rol promotor de la salud, lo cual se testifica en diversas fuentes bibliográficas como la de Feugang et al. (2006) y Nefzaoui et al. (2008). El libro de Ochoa et al. (2010) presenta un relevamiento de numerosas cactáceas nativas y cultivadas en Santiago del Estero, Argentina, así como sus
204 usos populares y recomendaciones para la elaboración de alimentos. Estas propiedades le otorgan a sus frutos un valor agregado por los conocidos beneficios en la salud que produce su consumo. Además, incluye un recetario original de platos dulces y salados que se pueden elaborar con las distintas partes de la planta así como también la preparación de arrope, jaleas y mermeladas. Con el transcurrir del tiempo, nuevas tecnologías y/o mejoramiento de las ya existentes son exploradas para la obtención de nuevos productos derivados de cactus, como también nuevos descubrimientos en torno a la naturaleza química y propiedades de estas especies. Las investigaciones concernientes a menudo se encuentra dispersas, lo que conlleva a la necesidad de compendio de esa información, y en tal sentido, en el presente trabajo se recopila, analiza, discute y comenta información actualizada y en algunos casos en comparación a otra ya preexistente, sobre algunas investigaciones en procesos tecnológicos, aplicaciones y composición química de los cactus, especialmente orientadas a procesos de secado, elaboración de jugos y propiedades de componentes bioactivos. CONTENIDO 1.- Procesos de secado y deshidratación 2.- Hidrólisis enzimática 3.- Productos derivados del uso de cactus 3.1.- Elaboración de jugos y bebidas 4.- Composición química (frutos, cladodios y semillas) 4.1.- Mucílago y pectina 4.2.- Betalaínas 4.3.- Otros componentes bioactivos 5.- Actividad atrapadora de radicales REVISIÓN DE LA LITERATURA 1.- Procesos de secado y deshidratación En cladodios. Los cladodios revisten interés industrial y su utilización puede variar
según la edad. Cuando están parcialmente lignificados para la producción de harinas (Sáenz et al., 2006). El secado de cladodios de cactus se realiza de manera convencional a temperaturas de 60, 70, 80 y 90 ºC con aireación sostenida. La modificación estructural sufrida bajo estos esquemas de secado produce encogimiento, fracturas, endurecimiento superficial y pérdida de nutrimentos. Con el propósito de minimizar estos efectos, ZabalaLoza et al. (2010) evaluaron, cualitativamente, la migración de agua durante el secado de cactus mediante proceso de secado convencional, en comparación a un proceso de secado con intervalos de tiempo de aireación (15 min) y reposo (30 min) denominado, secado con ciclos de atemperado. Entre las ventajas de este último esquema destacaron, a 70º C, una mayor retención de la actividad peroxidasa y mayor capacidad de rehidratación. En todos los casos con ciclos de atemperado se obtuvo disminución del costo de energía del proceso por reducción del tiempo de aireación. La cinética del secado de cladodios de Opuntia ficus indica fue estudiada por López et al. (2009) observando 2 condiciones: cladodio completo con cutícula intacta y esta última parcialmente removida empleando un secador de túnel con flujo forzado. El estudio se llevó a cabo con temperaturas del aire a 35, 45 y 60 ºC y velocidades de 1,5 y 3,0 m/s. Los resultados mostraron que el tiempo de secado se redujo considerablemente cuando aproximadamente el 30 % de la denominada cutícula que protege al cladodio fue removida, ofreciendo la temperatura mayor influencia que la velocidad del aire. Touil et al. (2010) han observado que los valores de las tasas de secado de frutos y cladodios de la misma especie citada casi se duplican cuando la temperatura se incrementa de 40 a 60 ºC. El efecto de parámetros del proceso de secado convectivo sobre el contenido de polifenoles en cladodios de cactus fue estudiado por Gallegos-Infante et al. (2009). Los cladodios fueron secados a 45 ºC y velocidades
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de aire de 3 y 5 m/s, donde el secado a velocidad de 3 m/s mostró los mas altos valores de fenoles, flavonoides y flavonoles, por lo que la velocidad del flujo de aire afecta el contenido de polifenoles. En este mismo sentido, MedinaTorres et al. (2011) evaluando el proceso de secado convectivo en el contenido de compuestos bioactivos en cladodios antes y después del secado en las mismas condiciones de velocidades de aire citadas y temperaturas de 45 y 65 ºC, observaron a temperatura de 65 ºC, reológicamente, un comportamiento de espesamiento por cizalla o comportamiento dilatante, es decir, aumento de la viscosidad al aumentar la velocidad de cizalla, el cual fue atribuido posiblemente a escisión térmica de la cadena de los componentes de alto peso molecular. Los autores obtuvieron los mismos resultados del estudio de Gallegos-Infante et al. (2009) en relación a las mejores condiciones de secado (temperatura 45 ºC, velocidad de aire 3 m/s) e informaron contenidos de fenoles de 40,97; flavonoides 23,42; β-caroteno 0,543 y ácido ascórbico 0,2815 g por kg de muestra extracto. En cladodios de Opuntia ficus-indica han sido identificados los carotenoides αcriptoxantina, β-caroteno y luteína, este último en mayor concentración, y se ha señalado que los tratamientos térmicos por una parte, incrementan la extractabilidad de estos pigmentos y por la otra, disminuyen el contenido de fenólicos totales (Jaramillo-Flores et al., 2003). Polvos de cladodios. En relación a los polvos de cladodios de cactus, que pueden obtenerse mediante secado, estos constituyen una rica fuente de fibra dietética y pueden ser utilizados como ingrediente funcional en alimentos. Sepúlveda et al. (2010) estudiaron características químicas, tecnológicas y funcionales de 2 tipos de polvos de cactus (Opuntia ficus-indica) obtenidos a partir de cladodios integrales y cladodios que fueron pelados mediante exfoliación („peeling‟), es decir, con y sin epidermis. Los cladodios (2 a 3
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años) luego de lavados, fueron cortados, secados y molidos 2 veces hasta alcanzar un tamaño de partícula de 200 µ. La capacidad de absorción de agua del polvo de cactus pelado fue mayor (9,51 g/g) a la del polvo de cactus integral (8,94 g/g) y los índices de absorción de aceite fueron 1,34 y 1,48 g/g, respectivamente. Los autores informaron contenidos de fibra dietética insoluble de 41,90 y 41,66; y fibra dietética soluble de 14,03 y 9,15 g/100 g, para los polvos de cactus pelado e integral, respectivamente, observando diferencias significativas para la fibra soluble. Del mismo modo, diferencias significativas se presentaron en el contenido de compuestos fenólicos, presentando valores de 4,32 y 2,96 mg GAE/g para los polvos integral y pelado, respectivamente. En términos de la TEAC („Trolox Equivalent Antioxidant Capacity‟) el polvo de cactus integral presentó mayor actividad antioxidante y en líneas generales los autores concluyeron que el polvo de cactus integral mostró alto contenido de fibra soluble, compuestos fenólicos y mayor actividad antioxidante que el polvo de cactus pelado, y que pudo deberse a los mucílagos de la epidermis. Es de hacer notar un estudio presentado por Harrak y Jaouan (2010) en el que se evaluaron criterios tecnológicos, entre otros, de los polvos en relación con la edad de los cladodios utilizados, y en el cual concluyen que es importante la elección o preferencia de cladodios según su edad con miras a la futura utilización del polvo; por ejemplo, cabe mencionar, que el índice de absorción de agua de un polvo es mayor cuando se utilizan cladodios de mayor edad (< 1 año, 6 mL/g; 33,5 años, 7,76 mL/g). Asimismo, a mayor edad el color verde (valores negativos de la coordenada de color b*) se incrementa en cladodios frescos y en polvos disminuye. Desde otro punto de vista, Hernández-Urbiola et al. (2011) recomiendan promover el consumo de cladodios en estados avanzados de maduración (como polvo) por los mayores contenidos de
206 calcio, con posible aplicación en la prevención y tratamiento de enfermedades como la osteoporosis; y de fibra, por su relación con la salud. En frutos. Existen antecedentes del uso del secado por spray o atomización como técnica para lograr la estabilización de pulpa de frutos de Opuntia streptacantha. RodríguezHernández et al. (2005) evaluaron el efecto sobre las propiedades fisicoquímicas de un polvo y producto reconstituido obtenidos a partir de jugo de Opuntia streptacantha que fue sometido a secado spray, concluyendo que: el grado de polimerización de la maltodextrina y la interacción entre la temperatura del aire de entrada y la presión de aire ejercieron gran influencia en el contenido de humedad del polvo y la retención de vitamina C del producto reconstituido. Asimismo, el secado spray produjo ligeros cambios en el color (coordenadas HunterLab), con incremento del valor de la coordenada „a‟, disminución de la coordenada „b‟, mientras que el valor de luminosidad (L) no se vio afectado por las condiciones de secado. Adicionalmente en los ensayos fue observado que a condiciones de temperatura 205 ºC y presión 0,1 MPa hubo mayor retención de vitamina C y por otra parte a 225 ºC y 0,2 MPa menor higroscopicidad en el polvo, recomendando realizar experiencias a temperatura de 215 ºC, presión 0,15 MPa y maltodextrina 10 DE („dextrosa equivalente‟) (20,5 %). También señalan que el pH pudo contribuir a las pérdidas de vitamina C (pH 5,54 en el jugo estudiado). Moura et al. (1994) quienes estudiaron la influencia del pH en soluciones de ácido ascórbico sometidas a secado spray demostraron que la tasa de oxidación fue dependiente del pH, con un máximo a pH 4,0 y mínimo a pH entre 2,5 y 3,0. El secado spray puede ser usado para convertir el jugo en un polvo estable con nuevas posibilidades para aplicaciones industriales (Díaz-Sánchez et al., 2006). Sáenz et al. (2009) propusieron el microencapsulado de las sustancias activas
tanto de la pulpa como de extractos etanólicos de frutos de Opuntia ficus-indica por secado spray usando maltodextrina e inulina como agentes encapsulantes. Evaluaron el efecto de la temperatura del aire entrante, la relación entre compuestos activos y agentes encapsulantes, la estabilidad de los materiales obtenidos y las condiciones óptimas de preparación para cada sistema. La estructura exterior de las microcápsulas fue analizada por microscopía electrónica de barrido. Los autores observaron que la degradación de las indicaxantinas fue más lenta y los nuevos materiales obtenidos pueden ser considerados interesantes aditivos alimentarios funcionales como colorantes con propiedades antioxidantes. El efecto de 2 diferentes temperaturas de secado en estufa al aire (60 y 70 ºC) sobre pulpa de frutos de cactus de color anaranjadoamarillo (no se menciona la especie) en espesor de 15 mm y de temperatura de 60 ºC en 3 espesores de pulpa (5, 10 y 15 mm) en bandejas con un área de 20 x 15 cm fue experimentado por El-Samahy et al. (2007) a velocidad de aire moderada (4 m/s). Esto se realizó para evaluar la tasa de deshidratación con el propósito de producir hojas o láminas de pulpa de cactus que fueron posteriormente preparadas mediante la adición de diferentes proporciones de sacarosa (0, 1, 2, 3, 4, 5, y 10 %). En este estudio preliminar observaron que la tasa de secado disminuyó por aumento de la capa o espesor, siendo los tiempos requeridos en el proceso de 26, 42 y 46 h en espesores de 5, 10 y 15 mm, respectivamente, para alcanzar una humedad final de 0,14 a temperatura de 60 ºC. Luego se elaboraron las láminas (estableciendo: espesor 10 mm, temperatura 60 ºC, tiempo 42 h) a las distintas proporciones de sacarosa citadas, y derivado de una evaluación sensorial llevada a cabo (atributos: sabor, color, aroma, textura), se concluyó que las que presentaron mayor aceptabilidad total (calculada a partir de la sumatoria de los puntajes de los atributos de cada proporción) fueron las preparadas con 2 y 3 % de sacarosa.
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En Colombia, país productor de la pitahaya amarilla (Selenicereus megalanthus), destinada al mercado fresco, reviste interés la deshidratación osmótica de los frutos para darle valor agregado. Ayala-Aponte et al. (2010) utilizando rodajas de 5 mm de espesor en soluciones osmóticas de sacarosa comercial a 55 y 65 ºBx, con una relación fruta:solución de 1:20, en condiciones de temperatura de 30 ºC, presión atmosférica y de vacío (esta última solo durante los primeros 5 minutos a 50 kPa); y ensayando tiempos de 0, 5, 10, 15, 30, 60, 120, 180 y 240 min, favorecieron la pérdida de agua y la mayor ganancia de sólidos con la aplicación de presión de vacío durante los primeros 60 min. Para tiempos mayores, solo la concentración de la solución influyó significativamente. La liofilización como tratamiento aplicado en muestras de rodajas (diámetro 40 mm; espesor 5 mm) de frutos de pitahaya amarilla (Selenicereus megalanthus) fue ensayado por Ayala-A. et al. (2010), así como también la aplicación, como tratamiento previo a la liofilización, de la deshidratación osmótica de las rodajas (osmoliofilización). Las soluciones osmóticas se prepararon con sacarosa comercial (55 ºBx), la relación muestra:solución fue de 1:20 y las rodajas se deshidrataron durante 35 min a 25 ºC (las soluciones se agitaron a 240 rpm). Fueron evaluados parámetros relacionados con la calidad de los productos liofilizados y osmoliofilizados (actividad de agua, porosidad, variación de volumen, capacidad de rehidratación), además de elaborarse las curvas de las cinéticas de congelación y deshidratación para su estudio. La liofilización posibilitó en las muestras la reducción de la actividad de agua por debajo de 0,4; aumentando la porosidad y permitiendo una rehidratabilidad o reconstitución aproximada a su contenido inicial. En relación a la osmoliofilización los autores observaron que la utilización de las soluciones de sacarosa preparadas (55 ºBx) no fueron adecuadas porque produjo encogimien-
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to, baja capacidad de rehidratación y no influyó en la pérdida de agua (no redujo el tiempo de secado). En cierta consonancia con el estudio anterior, el efecto de distintas velocidades de agitación (180, 220 y 240 rpm) sobre la pérdida de agua y la ganancia de azúcar en rodajas de pitahaya (Selenicereus megalanthus S.) deshidratadas osmóticamente, empleando soluciones de sacarosa con dos niveles de concentración (45 y 55 ºBx) fue estudiado por Ayala-Aponte et al. (2009) y determinaron que el tratamiento osmótico a 55 ºBx con 240 rpm fue el más eficaz para la extracción de agua en rodajas de pitahaya. Rodajas de 5 mm de espesor de frutos de Opuntia ficus indica fueron deshidratadas osmóticamente por Moreno-Castillo et al. (2005) en soluciones osmóticas con concentraciones de azúcar de 40, 50 y 60 ºBx, relación fruto:solución de 1:15; condiciones de temperatura de 25, 40 y 55 ºC y tiempo de inmersión de 10 h. De los resultados obtenidos, el incremento en la concentración de azúcar y de la temperatura provocó incrementos en la pérdida de agua, como es habitual, viéndose afectado el color a mayor temperatura y lográndose la mejor retención del mismo a 25 ºC, independientemente de la concentración de azúcar. 2.- Hidrólisis enzimática El efecto de un preparado de enzimas fibrolíticas exógenas (celulasas y xilanasas), sobre la degradabilidad in situ de la materia seca, fibra detergente neutra y fibra detergente ácida residual, en 2 dietas con harina de Opuntia ficus-indica, var. Itálica (10 y 33,3 %), así como la determinación de la concentración de ácidos grasos volátiles con diferentes niveles de enzimas fibrolíticas (0, 1, 2 y 3 g enzima/kg de materia seca) fue evaluado por MedinaRomo et al. (2006). En la experiencia, efectos no significativos fueron observados en el incremento de la digestibilidad y degradación de las fracciones de las paredes celulares de
208 componentes fibrosos en la harina, y por el contrario, la aplicación de 1 g del preparado enzimático mostró efecto significativo sobre el incremento de los ácidos grasos volátiles, aunque solo en la dieta con 33,3 % harina. En otro estudio llevado a cabo por Padrón-Pereira et al. (2009a), la hidrólisis de harina de cladodios de cactus de la especie Opuntia boldinghii Britton y Rose (Fig. 1) con enzimas fibrolíticas (Pectinex® Ultra SP-L y Cellubrix® L., Novozymes, The Netherlands (Novozymes A/S, Bagsværd, Denmark)), permitió la degradación de constituyentes fibrosos, lo que se tradujo en un incremento de la concentración de azúcares solubles en 6,96 % (p/p), debido a una acción sinérgica entre las enzimas utilizadas, no obstante el resultado fue considerado modesto. En dicho estudio se presentaron dificultades metodológicas durante la hidrólisis, atribuidas a la viscosidad debida al mucílago, la cual fue minimizada aumentando la temperatura de secado para la obtención de la harina a ser hidrolizada de 60 ºC (inicialmente) a 78 ºC, lo que se tradujo en una notable mejoría del proceso de hidrólisis por disminución de la viscosidad. En otro sentido, en jugo de cactus, el uso de enzimas pectinasa y celulasa para mejorar el rendimiento, estabilidad y calidad de jugo de frutos de cactus ha sido investigado por Essa y Salama (2002). La calidad del jugo mejoró con el tratamiento con pectinasa y un incremento significativo en la efectividad de la enzima fue observado cuando la concentración se aumentó de 0,05 a 0,50 % v/p, notando que a concentraciones mayores a 0,25 % el efecto fue impartir sabor amargo al jugo. El jugo clarificado despectinizado presentó, reológicamente, un comportamiento de fluido del tipo newtoniano, en el que la energía de activación para flujo viscoso estuvo en el intervalo de 5,02x103 a 20,06×103 kJ/mol, siendo dependiente de las concentraciones de enzimas, en contraste a la energía de activación del jugo no tratado enzimáticamente (22,15x103 kJ/mol). Las concentraciones de compuestos
volátiles no se vieron afectadas por ninguno de los tratamientos enzimáticos. Por otra parte, Qin et al. (2008) informaron que la utilización de amilasa y pectinasa tuvo poco efecto en el rendimiento de un jugo de cactus utilizado para la preparación de una bebida mezclada con jugo de naranja, en la cual la combinación óptima de agentes estabilizantes fue de 0,20 % CMC y 0,20 % alginato de sodio. Naderi et al. (2010) con el propósito de mejorar el rendimiento y obtener un concentrado a partir del extracto de frutos de Hylocereus polyrhizus (piel roja, pulpa púrpura) de 2 años de edad cultivados en Malasia (Johor), mediante tratamientos enzimáticos evaluaron además la susceptibilidad de las betacianinas a las distintas concentraciones de enzimas. Muestras de 100 g de pulpa (con pH ajustado a 4,0) fueron tratadas con la preparación comercial enzimática Pectinex® Ultra SP-L a concentraciones ensayadas de 0,1; 0,3; 0,5, 0,75, 1 y 2 % p/v, e incubadas por 2 h a 40 ºC y con agitación continua (250 rpm). La inactivación enzimática se realizó a 90 ºC por 5 min. Inmediatamente las muestras fueron centrifugadas durante 20 min a 18000 rpm (temperatura de 4 ºC) y los sobrenadantes almacenados en envases oscuros. Una muestra control (sin adición de enzimas) fue preparada. Los autores no observaron cambios visuales en el color en los extractos concentrados finales, y para tener una clara idea de la susceptibilidad de las betacianinas a las distintas concentraciones de enzimas, análisis mediante HPLC se llevó a cabo. Fueron identificados betanina, filocactina, hilocerenina y sus isómeros isobetanina, isofilocactina e isohilocerenina. En la comparación de las áreas de los picos en los cromatogramas de los pigmentos tratados con diferentes concentraciones de enzimas versus la muestra control, encontraron que los contenidos de betanina e isobetanina disminuyeron en un 20 % de los valores iniciales con el incremento de las dosis de concentración de enzimas (siendo
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Figura 1.- Cladodios y frutos de la especie Opuntia boldinghii Britton y Rose.
los mas estables) y filocactina declinó 39 %. En contraposición, para isofilocactina se observó una cantidad de 58 % de la proporción del área del pico en la dosis de concentración más alta de enzimas (2 % p/v). En la muestra tratada con la dosis de concentración mas baja de enzimas, isohilocerenina no fue detectado pero a mayores dosis aumentó gradualmente a 7 %. En todas las muestras tratadas enzimáticamente, filocactina fue el menos estable y su degradación fue más rápida en comparación a los otros pigmentos y tomando en cuenta que las condiciones de pH, temperatura y tiempo se mantuvieron constantes en todo el estudio, la variación en la concentración de pigmentos fue
atribuida a las concentraciones de enzimas. Análogamente, Herbach et al. (2006) han sostenido que la estabilidad de los pigmentos y el color de jugos de frutos de pitaya (Hylocereus polyrhizus (Weber) Britton y Rose), depende del tipo, concentración de los aditivos y del pH, como también, los efectos estabilizadores de los aditivos pueden ser mas pronunciados en el jugo que en la preparación de los pigmentos. Es oportuno mencionar que la formación de indicaxantina e isoindicaxantina tras el tratamiento térmico de jugo de pitaya fue observada por estos autores. 3.- Productos derivados del uso de cactus
210 Siendo los frutos de cactus una buena fuente natural de nutracéuticos y componentes con propiedades funcionales, son usualmente consumidos frescos (Fig. 2) y pueden ser procesados para obtener diferentes productos. Revisten interés las investigaciones de aprovechamiento de las diferentes partes del fruto tratando de aumentar el rendimiento, diversificar su utilización y lograr una gama amplia de productos secundarios y principales que motiven mayores esfuerzos para su utilización (Cerezal y Duarte, 2005a). Bensadón et al. (2010) han indicado que alrededor del 20 % del peso fresco de los cladodios y 45 % en los frutos de la especie Opuntia ficus-indica son productos secundarios (derivados) y examinaron el contenido de fibra dietética y compuestos antioxidantes con el propósito de obtener ingredientes de calidad para alimentos funcionales e incrementar el valor agregado de esos subproductos. La utilización de cáscaras de frutos de cactus en forma molida y su adición a la propia pulpa de los frutos en relación de 1:3 (p/p) es una alternativa de aprovechamiento que fue estudiada por Cerezal y Duarte (2005b), y en este sentido, Cerezal y Duarte (2005a) elaboraron 2 productos utilizando cáscaras de frutos de cactus frescas y molidas (sin piel) que consistieron en: 1) pulpa de cactus con incorporación parcial de cáscaras (3:1) y adición de sacarosa hasta conformar una pulpa endulzada concentrada, en la cual empleando tecnología de métodos combinados obtuvieron la mejor formulación con actividad de agua de 0,94 y pH 3,2 a 3,4; la cual luego de utilizada en la preparación de un néctar, fue categorizado como „bueno‟ en la evaluación sensorial; y 2) un producto tipo mermelada de cactus empleando solo cáscaras molidas, con adición de azúcar y sin pectina, la cual fue calificada como „aceptable‟. En ambos productos fueron añadidos preservantes y acidulantes permitidos en bajas concentraciones. Cabe destacar que Cerezal y Duarte (2005b) han señalado que como en muchas frutas, los frutos de cactus
(Opuntia ficus-indica (L.) Miller) están compuestos de una parte carnosa denominada pulpa en la que se encuentran las semillas, protegida de una corteza de mayor dureza (“cáscara”), pero poco se ha informado de una capa mas externa y delgada que cubre a la cáscara denominada “piel”, en la cual se encuentran las espinas y glóquidas. La piel y la cáscara en conjunto conformarían el pericarpio completo. Los autores destacan que la parte externa del pericarpio o piel es concebida e informada como pericarpio en sí en diversas regiones y países; siendo costumbre en el norte de Chile eliminar la piel antes de consumir el fruto fresco, de tal manera que la cáscara se ingiere como pulpa. Los frutos de cactus son materias primas adecuadas para la elaboración de mermeladas y jaleas, de alta aceptabilidad por el público, siendo fuente natural de sustancias bioactivas (Nazareno, 2006). La factibilidad de elaborar mermeladas a partir de la pulpa de los frutos del cactus columnar cardón dato (Stenocereus griseus (Haworth) Buxbaum) de las variedades Blanca y Roja (con inclusión de las semillas) provenientes del Estado Falcón en Venezuela, fue estudiada por Emaldi et al. (2006). Los autores encontraron que la pulpa de los frutos de cardón dato de variedad Roja posee más del doble de contenido de pectina que los de la variedad Blanca, factor que podría influir en la capacidad de gelificación, siendo en ambos casos, mas bajos que los presentes en manzana, pera, naranja, fresa, durazno, guayaba y cambur. Además de considerar este factor y otros de índole experimental encontrados, principalmente una consistencia gomosa, en ensayos previos efectuados llevaron a cabo la modificación del esquema tecnológico tradicional de elaboración de mermeladas específicamente en el orden de adición de los ingredientes. Los productos finalmente obtenidos presentaron gelificación y consistencia propias de una mermelada, y es de hacer notar, que en la evaluación sensorial de los mismos, la aceptación de 8 en una escala
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Figura 2.- Frutos de Opuntia ficus-indica para la venta a granel en un mercado de Palermo, Sicilia, Italia.
hedónica de 10 puntos para los atributos color, sabor y consistencia, se mantuvo. Otro fruto estudiado por los mismos autores con potencial alimentario en la región es el del cactus columnar cardón lefaria (Cereus repandus) (Emaldi et al., 2004) y cabe agregar que los frutos del cardón de dato (Lemaireocereus griseus (Haw.) Britton y Rose), son una fuente de alimento para los pobladores locales y representa una alternativa de consumo fresco e industrial, presentando colores de pulpa, roja,
blanca, amarilla, anaranjada y fucsia (Terán et al., 2008). Reviste interés el estudio de los pigmentos de esos frutos. Mínimamente procesados. En frutos de Opuntia ficus indica Mill. cv. „Gialla‟ mínimamente procesados y almacenados a 4 °C, Piga et al. (2003) estudiaron los cambios en el contenido de polifenoles y en la actividad antioxidante. Los frutos fueron pelados manualmente y empacados en bandejas cubiertas por films de alta permeabilidad a los
212 gases para simular condiciones de comercialización (Fig. 3). Se evaluaron distintos parámetros de calidad de los frutos después de 3, 6 y 9 días de almacenados así como también cambios en las concentraciones de gases en la atmósfera del empaque durante este periodo de almacenamiento. Los contenidos de ácido ascórbico y de polifenoles fueron determinados en la pulpa de los frutos por titulación con el reactivo 2,6-diclorofenolindofenol y por el método de Folin-Ciocalteu, respectivamente, mientras que la capacidad antioxidante fue evaluada frente al radical DPPH • y expresada como TEAC. Los autores indicaron que el tratamiento no produjo disminuciones en las principales propiedades nutricionales y promotoras de la salud en frutos de cactus mínimamente procesados durante el almacenamiento refrigerado a 4 ºC por hasta 9 días. Otros parámetros de importancia como pH o acidez tampoco tuvieron variaciones significativas y no perjudicaron los caracteres sensoriales. Por otra parte, el deterioro microbiano frecuentemente limita el uso del procesamiento mínimo como una tecnología conveniente. Corbo et al. (2004) estudiaron el efecto de la temperatura de almacenamiento sobre la vida de estantería y sobre la calidad microbiológica de frutos de cactus ligeramente procesados. Los autores evaluaron la posibilidad del uso del modelado predictivo para la estimación de la vida de estantería de frutos empacados. Para ello, frutos de Opuntia ficus indica procedentes de Italia fueron pelados manualmente. Se estudió el efecto de la composición de la atmósfera y de la temperatura del almacenamiento en el crecimiento de los microorganismos presentes naturalmente. La temperatura de almacenamiento tuvo una fuerte influencia en la vida de estantería de los frutos empacados siendo ésta mayor para un valor de 4 ºC. Observaron un incremento en el daño sensorial y el crecimiento microbiano en los frutos cortados y almacenados a altas temperaturas. El empaque en atmósferas modi-
ficadas resultó, después del almacenamiento, en una población bacteriana homogénea en comparación con la aislada de los frutos empacados en aire. Otro factor que ha sido objeto de estudio en la comercialización de productos mínimamente procesados, pero en este caso, en cladodios jóvenes (llamados nopalitos), es el oscurecimiento enzimático. Aguilar-Sánchez et al. (2007) considerando que en México la producción de nopalitos se basa en la explotación de 4 variedades y tomando en cuenta la riqueza del material genético existente en el país, estudiaron 21 variedades en términos de pruebas químicas y físicas de interés; y entre las químicas: actividad de la polifenoloxidasa y el potencial de oscurecimiento. La susceptibilidad al oscurecimiento fue dependiente de la variedad y recomendaron para el procesamiento mínimo (en relación al oscurecimiento) las variedades „Chicomostoc‟, „Negrito‟ y „Jade‟ de la especie Opuntia ficusindica (L.) Mill. Concentrados de pulpa. A partir de la pulpa de frutos de cactus también se ha ensayado la obtención de concentrados, que como los polvos, ofrecen alternativas de disminución de los costos de almacenamiento y transporte, además de prolongación de la vida útil cuando se manejan adecuadamente (Moßhammer et al., 2006b). Castellar et al. (2006) tomaron frutos de Opuntia stricta que fueron homogeneizados mediante agitación magnética por 20 min (en oscuridad) en relación fruto:solvente 1:5, empleando como solvente agua y etanol:agua (40:60, 60-40 y 80:20 v/v). Luego de la agitación las muestras fueron centrifugadas a 15000 x g y temperatura de 10 ºC por 10 min removiendo residuos del tejido vegetal, para posteriormente, concentrar los sobrenadantes en rotavapor (condiciones controladas: temperatura 30 ºC y presión de vacío 3 kPa). Después del proceso de concentración y la remoción completa del solvente, obtuvieron un concentrado de betanina de concentración 4,73 ± 0,07 g/L.
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Figura 3.- Frutos de Opuntia ficus-indica mínimamente procesados dispuestos para la venta en un mercado de Palermo, Sicilia, Italia.
El-Samahy et al. (2009) estudiaron la posibilidad de producir helado tipo „ice cream‟ usando concentrados de pulpa de frutos de cactus (Opuntia ficus-indica) a concentraciones de 5, 10 y 15 % en la mezcla, determinando porcentajes de incremento en volumen de helado en relación a la cantidad de mezcla inicial utilizada („overrun‟) de 46,67; 43,78 y 43,11 %, respectivamente, es decir una
disminución a mayor concentración; siendo en el control (sin pulpa) de 55,71 %. Los valores de 5 y 10 % de sustitución fueron deseables; y con 5 %, sensorialmente fue muy estrecha la diferencia con las muestras control de helado. Formulaciones con cladodios. En relación a los cladodios, la sustitución parcial de harina de trigo por harina de cladodios de cactus reviste interés por ser importante fuente
214 de fibra y calcio (componentes necesarios para una dieta saludable) (Moreno-Álvarez et al., 2006; Sáenz et al., 2006), en algunos países es un recurso subutilizado y su aprovechamiento conllevaría a disminuir la dependencia del trigo (Moreno-Álvarez et al., 2009); también permite la incorporación de nuevos productos en especial para consumo por personas que no toleran el gluten de trigo (enfermos celíacos) y para diversificar la dieta (Sangronis et al., 2006). Moreno-Álvarez et al. (2009) incorporó harina de cladodios del cactus Opuntia boldinghii Britton y Rose, en la formulación de panes en cantidades porcentuales de 5, 10, 15 y 20 %; observando que a concentraciones de 15 y 20 % de sustitución la estabilidad de la masa se vio afectada, por lo que no es recomendable para pan a tales concentraciones, y en tal caso, si para galletas y bizcochos. A concentraciones de 5 y 10 % el perfil farinográfico indicó que estas harinas compuestas son más adecuadas para elaborar pan, recibiendo mayores calificaciones que un control en evaluación sensorial llevada a cabo, en los atributos sabor, olor, color y textura. Con el mismo propósito, Padrón-Pereira et al. (2009b) utilizaron la misma especie de cactus en la formulación de postres tipo ponquecitos („cupcakes‟ en inglés) sustituyendo la harina de trigo en 10, 15 y 20 % por harina de cladodios integral e hidrolizada enzimáticamente con enzimas fibrolíticas (Fig. 4). El postre control (sin harina de cactus) fue el preferido en todos los atributos evaluados (consistencia, color, olor y sabor) seguido del postre elaborado con 10 % de harina integral y a concentraciones mayores la tendencia fue hacia el desagrado, siendo atribuido a la no existencia de tradición de consumo de productos con harina de cactus en el país (Venezuela), y al aroma y sabor herbáceo. Es de hacer notar que todos los postres formulados con las harinas de cactus presentaron mayor contenido de fibra (menor con harina hidrolizada), cenizas y calcio.
Cerezal y Duarte (2004) llevaron a cabo 12 formulaciones de cladodios de cactus (Opuntia ficus-indica (L.) Miller) pelados en almíbar y conservados por tecnología de factores combinados, en las que se modificó la actividad de agua (0,960 y 0,975), concentraciones de bisulfito de sodio (0, 50 y 100 ppm), ácido fosfórico (50 % v/v) y mezcla de ácido fosfórico y cítrico (50 % v/v); manteniendo constantes las concentraciones de ácido ascórbico (500 ppm), cloruro de calcio (120 ppm) y sorbato de potasio (1000 ppm). La conclusión principal del trabajo fue que de acuerdo a la caracterización sensorial todas recibieron una calificación de „aceptable‟, siendo la mejor alternativa de formulación (previo análisis en mayor profundidad de las características sensoriales) la que no poseía adición de bisulfito de sodio empleando una mezcla de ácido fosfórico y cítrico (50 % v/v) y con actividad de agua = 0,960. Otras tecnologías y productos. Finalmente, entre otros estudios de interés, destacan el procesamiento térmico de néctar de pulpa de cactus enlatado realizado por El-Samahy et al. (2008) donde concluyen que condiciones de temperatura 100,9 ºC por 20 min evitan que se afecte la calidad del producto. La aplicación de la tecnología del proceso de extrusión en frutos de cactus y su utilización como ingrediente para la producción de productos alimenticios expandidos extruidos (Sarkar et al., 2011). En la elaboración de cerveza, el uso de jugo de Opuntia dillenii Haw., siendo determinado por Dong et al. (2004) una adición óptima de 3 a 4 %. Fluidos de frutos fermentados de Opuntia ficus-indica que se han ensayado como aditivo alimentario en dietas para peces en proporciones de hasta 5 % (Go et al., 2007). El estudio para la preservación de jarabes de frutos de cactus en el tiempo, mediante pasteurización a 80 ºC con variaciones en la inclusión de aditivos y temperaturas de almacenamiento (Kunyanga et al., 2009).
Nazareno, Mónica y Padrón-Pereira
215
Figura 4.- Postres tipo ponquecitos con sustitución parcial de harina de trigo por harina de cladodios de cactus (Opuntia boldinghii Britton y Rose).
3.1.- Elaboración de jugos y bebidas La utilización de frutos de cactus con el propósito de elaborar jugos ha tenido creciente interés porque implica la utilización de pigmentos naturales asociados a su vez a las propiedades benéficas para la salud que estos confieren. Diferentes métodos para la producción de jugos de frutos de cactus han sido desarrollados (Moßhammer et al., 2005a). Los
pasos operacionales que siguen a la recepción de los frutos involucran luego de lavados, molienda o triturado, colado o despulpado (remoción de semillas, epicarpio y fibras del mesocarpio). La pulpa o zumo obtenido puede involucrar separación del material mucilaginoso, acidificación, hidrólisis enzimática de sustancias pécticas, inactivación enzimática, dilución, filtración y pasteurización. En algunos casos como alternativa sustituta a la pasteurización, se ha
216 empleado microfiltración de flujo cruzado (a través de membrana cerámica de 0,2 µ m) para la preservación del jugo (Moßhammer et al., 2006b) y la ultrafiltración (Cassano et al., 2010). La pulpa de frutos de cactus ha sido empleada en la formulación de bebidas con el propósito de aprovechar el poder pigmentante de las betalaínas; compuestos con propiedades antioxidantes (Sáenz et al., 2006; GuzmánMaldonado et al., 2010) y termolábiles (Castellar et al., 2003). En un estudio realizado por Moreno-Álvarez et al. (2003) con formulaciones de 15 % de jugo de naranja (Citrus sinensis L.) + 15 % de jugo de toronja (Citrus paradisii M.) + 65 % de agua + 5 % de pulpa de frutos del cactus Opuntia boldighii Britton y Rose, acondicionadas con concentraciones de ácido ascórbico de 0; 0,01; 0,1 y 0,5 %; los autores determinaron que las concentraciones de ácido añadidas no afectaron los atributos de color, ni del aroma y el sabor; ofreciendo un efecto protector sobre la estabilidad de las betalaínas durante 21 días de almacenamiento bajo condiciones de refrigeración (7 ± 0,1 ºC). Es de hacer notar que luego de la pasteurización LTLT (60 ± 0,1 ºC durante 30 min) de la bebida control (sin adición de ácido ascórbico) no se presentaron cambios de coloración. Años mas tarde, en otro estudio a nivel piloto, con el propósito de incrementar el rendimiento en producción de la misma mezcla de pulpa y jugos, utilizando enzimas fibrolíticas (Rapidase® TF y Rapidase® LIQ Plus, DSM, Heerlen, The Netherlands), se presentaron grandes cambios de coloración, visualmente, en la mezcla hidrolizada enzimáticamente, mas no así, en el control (sin enzimas) luego de pasteurizadas a 62 ± 1 ºC durante 30 min (Fig. 5), esto último como ocurrió en el trabajo precursor; por lo que la acción de las enzimas fibrolíticas sobre los componentes estructurales que sirven de soporte a las betalaínas modificaron su estructura haciéndolas mas susceptibles a la degradación por efecto del calor. La adición de
ácido ascórbico en concentración de 0,5 % (p/v) antes de la pasteurización, permitió la preservación del color en ambas mezclas, hasta 15 días después del tratamiento térmico y el rendimiento en producción de la mezcla de jugos hidrolizada fue 38,3 % mayor al de la mezcla sin hidrolizar (Padrón-Pereira y Moreno-Álvarez, 2010). En un estudio donde el efecto de tres sistemas de pasteurización fueron evaluados sobre el color y la estabilidad de las betalaínas de jugo de pitahaya púrpura (Hylocereus polyrhizus), Herbach et al. (2007) determinaron que las pérdidas de betacianina y alteración del color fueron mínimas en la pasteurización mediante sistema HTST y asimismo, los efectos en detrimento de la coloración del jugo por causa de exposición a la luz, fueron prevenidos completamente mediante la adición de ácido ascórbico al 1,0 % previo al almacenamiento; reteniéndose el 70 % del contenido inicial de betacianina después de 6 meses. El-Samahy et al. (2007) además de evaluar la pulpa de cactus seca laminada, que se comentó con antelación, también en el mismo trabajo evaluaron la pulpa de frutos de cactus para la obtención de jugos pasteurizados y jugos esterilizados. Para los jugos, la pulpa de frutos filtrada a través de tela de algodón fue mezclada con una solución de azúcar de 16,5 ºBx (sólidos solubles totales finales de 15 ºBx), a pH 5 (ajustado con ácido cítrico) y en una relación 1:1 (pulpa:solución) previo a los tratamientos térmicos. El jugo preparado se dividió en 3 partes. La primera se pasteurizó a 95 ºC por 25 min. La segunda de manera similar pero fue tratada con benzoato de sodio (100 ppm) antes del calentamiento y la tercera se esterilizó a 121 ºC por 10 min; todas en botellas de vidrio y subsecuentemente fueron enfriadas con agua después de los tratamientos térmicos. Los 3 jugos embotellados (n = 10 para cada uno) se almacenaron a temperatura de 28 ± 5 ºC y en refrigeración (8 ± 2 ºC) durante 6 meses. Durante el periodo de almacenamiento, el pH medido mensualmente,
Nazareno, Mónica y Padrón-Pereira
217
A: bebida hidrolizada enzimáticamente sin adición de ácido ascórbico antes de la pasteurización. B: bebida hidrolizada enzimáticamente con adición de 0,5 % (p/v) de ácido ascórbico antes de la pasteurización. Figura 5 .- Bebida cítrica de naranja y toronja pigmentada con pulpa de cactus.
se mantuvo relativamente estable en todos los jugos. En las evaluaciones del color mediante coordenadas del espacio CIE-L*a*b*, en general, los jugos esterilizados presentaron los menores valores de a*, b*, C* y mayores de L* en comparación con los 2 jugos pasteurizados (cabe agregar que un menor valor a* (positivo) implica menor color rojo y de b* (positivo) menor amarillo), por lo que los pigmentos de los jugos que se esterilizaron se vieron afectados. Si bien los autores también determinaron que valores del color de los jugos pasteurizados fueron mayores que los de los jugos esterilizados y disminuyeron durante el periodo de almacenamiento a ambas temperaturas ensayadas, la disminución fue mayor en los almacenados a temperatura de 28 ± 5 ºC. Todos los jugos fueron microbiológicamente estables durante el periodo de almacenamiento. Atributos sensoriales evaluados mensualmente en los jugos (sabor, aroma, color, apariencia, textura en boca y aceptabilidad general) mostraron que la aceptabilidad general de los jugos esterilizados fue significativamente menor que
la de los jugos pasteurizados (con o sin benzoato de sodio) presentando los menores puntajes en sabor, aroma y color (corroborado con el análisis físico), por lo que el proceso térmico en las condiciones establecidas resultó destructivo. Los jugos almacenados en refrigeración presentaron mayor puntaje en la aceptabilidad general. Finalmente, en relación a la viscosidad, los valores de los jugos esterilizados fueron mayores, y en este sentido cabe destacar que en otro estudio realizado por los mismos autores, publicado con anterioridad (El-Samahy et al., 2006) en el que evaluaron en parte, propiedades reológicas de frutos de pulpa de cactus de una variedad de Egipto de color anaranjado-amarillo llamada „Shameia‟, señalaron que todos los valores de los parámetros estudiados (excepto el índice de comportamiento de flujo y la viscosidad plástica) disminuyeron con el incremento de la temperatura para la pulpa extraída de diferentes frutos hasta temperatura de 50 ºC, y por encima de este valor se incrementaron, mientras que los del índice de flujo y la viscosidad plástica disminuyeron.
218 Una formulación óptima para una bebida fue establecida por Xiao et al. (2005) con 35 % de jugo clarificado de Opuntia dillenii Haw. y piña; 53,6 % agua; 8 % sacarosa; 2,8 % miel; 0,4 % ácido cítrico y 0,2 % citrato de potasio; siendo el mejor estabilizante la combinación de 0,2 % carboximetilcelulosa de sodio (CMC-Na) + 0,01 % goma xantan + 0,15 % pectina. En jugo de frutos de O. dillenii han sido identificados mayoritariamente los pigmentos betanina e isobetanina los cuales, en condiciones HPLC analíticas presentan idénticos tiempos de retención y migración a los de la remolacha (Beta vulgaris). La betanina e isobetanina mediante hidrólisis pueden ser convertidas a betanidina e isobetanidina, respectivamente (Lin et al., 2001). Stintzing et al. (2003) evaluaron parámetros del color en soluciones elaboradas con frutos de especies de cactus Opuntia e Hylocereus en intervalos de pH de 1,0 a 8,0; determinando que entre pH 3 y 7 todas las muestras fueron estables basándose en los parámetros croma (C*) y ángulo de tono (hº). Los resultados de este trabajo fueron posteriormente confirmados en otro llevado a cabo por Moßhammer et al. (2005b) donde se informa que el máximo croma se alcanzó para las betaxantinas y jugo de color amarillonaranja a pH 3 y para las betacianinas y jugo de color púrpura a pH 5. En otro orden con el mismo sentido, Khatabi et al. (2010) han propuesto la utilización de extractos de cladodios de Opuntia ficus indica para la preparación de jugos pasteurizados como ingredientes promotores de la salud. Los autores estudiaron las características en relación a sus componentes bioactivos de plantas de 5 regiones de Marruecos: Khouribga (espinosa e inerme), Ouad Zem (inerme), Boujaad (inerme), Béni Mellal (inerme) y Elkalaa (inerme). Determinaron el contenido de polifenoles y la capacidad antioxidante de los extractos por tres métodos: por decoloración de los radicales
DPPH • y ABTS•+ (expresado como TEAC) y la habilidad de reducir iones Fe (FRAP, „Ferric Reducing Ability of Plasma‟), y encontraron cierta dependencia en la actividad en relación a la altura del cladodio en la planta. La actividad antioxidante fue atribuida por los autores a su composición de polifenoles, siendo la planta originaria de Elkalaa, la de mayor concentración de polifenoles totales con un nivel superior a 400 mg ácido gálico/L jugo. 4.- Composición química (frutos, cladodios y semillas) Frutos. En pulpa de frutos de Opuntia ficus indica, valores de composición química (en g/100 g de materia seca) de proteína 5,26 %; fibra cruda 1,44 % y extracto libre de nitrógeno 2,27 % han sido determinados por ElSamahy et al. (2009); y por Salim et al. (2009) contenidos de proteína 1,45 %; extracto etéreo 0,7 %; cenizas 1,0 %; sacarosa 0,19 %; glucosa 29 % y fructosa 24 %. En relación a estos 3 azúcares, Naderi et al. (2010) en análisis de la composición de azúcares (mediante sistema HPLC equipado con detector de índice de refracción) de extractos concentrados de frutos de Hylocereus polyrhizus revelaron que los 3 azúcares están presentes y la sacarosa fue detectada en todas las experiencias, en contraposición a Stintzing et al. (2003), quienes informaron que esos frutos carecen de sacarosa. Los autores expresaron que la contradicción en los resultados pudo deberse a los diferentes métodos utilizados. Mientras Stintzing et al. (2003) emplearon kits de prueba enzimáticos, ellos HPLC que es mas fiable y preciso; señalando adicionalmente que la actividad de la invertasa en frutos puede ser diversa, lo que explicaría los resultados. En el Cuadro 1 se presentan valores de composición química de frutos de cactáceas recopilados de otras fuentes.
Nazareno, Mónica y Padrón-Pereira
219
Cuadro 1.- Composición proximal de frutos de diferentes especies de cactus (material fresco). Humedad
Proteína cruda
Extracto etéreo
Fibra cruda
ELN
Cenizas
86,79
-
-
0,38
-
0,34
88,27
0,9
0,5
-
-
0,39
O. ficus indica (verde) O. ficus indica (roja) O. ficus indica (anaranjada)
81,7
1,5
0,1
3,7
16,3
0,4
78,4
0,9
0,1
3,5
20,2
0,4
80,6
0,9
0,1
3,9
17,9
0,5
O. boldinghii
-
0,57
0,37
-
-
0,16
O. dillenii
81,68
0,52
0,71
-
-
0,44
O. elatior
88,17
0,83
0,30
2,38
8,01
0,31
87,30 -89,05
0,71-1,56
< 0,1
2,35-4,28
5,81-7,98
0,49-0,65
Especie
O. ficus indica
O. joconostle
Autores El-Samahy et al., 2008 Díaz-Medina et al., 2007 Repo de Carrasco y Encina-Zelada, 2008 Moreno-Álvarez et al., 2006 Díaz-Medina et al., 2007 Moreno-Álvarez et al., 2008 Contreras et al., 2011
ELN: extracto libre de nitrógeno. En relación a la composición mineral, para especies cultivadas en España (Isla de Tenerife, en diferentes regiones y altitudes), valores promedios en peso fresco (en mg/kg) de Na 153 y 6,25; K 908 y 1583; Ca 535 y 263; Mg 454 y 251; Fe 1,53 y 198 han sido informados por Díaz-Medina et al. (2007) en frutos Opuntia dillenii y Opuntia ficus indica, respectivamente, observándose diferencias notables entre ambas especies. Cabe destacar que los autores comentan que estas especies en el año de 1820 fueron llevadas desde la costa este de México a Cádiz en España y fueron introducidas en las Islas Canarias en 1824. Por otra parte, El-Samahy et al. (2008) publicaron valores de Na 80,3; K 838,9; Ca 333,0; Mg 183,6 y Fe 6,43 mg/kg para frutos de la especie O. ficus indica adquiridos en Egipto (Kaluobia), los cuales en comparación con los de DíazMedina et al. (2007) también difieren notablemente incluso en el caso de la misma especie.
En especies que crecen de manera silvestre en Venezuela, Moreno-Álvarez et al. (2008) determinaron (en base húmeda) contenidos de calcio 50,66 y fósforo 8,88 mg/100 g en frutos de Opuntia elatior y de 24 mg/100 g de material fresco, para frutos de Opuntia boldinghii (Moreno-Álvarez et al., 2006). Cladodios. En cladodios de Opuntia boldinghii Britton y Rose, valores de composición química (en g/100 g de materia húmeda) de proteína 0,33 %; grasa 0,36 %; fibra dietética 4,15 %; pectina 0,17 %; cenizas 2,60 % y calcio 386,50 mg/100 g fueron publicados por Moreno-Álvarez et al. (2006). En cladodios de la especie Opuntia elatior, Moreno-Álvarez et al. (2008) informaron (peso fresco, %) valores de humedad 91,32; proteína 0,32; extracto etéreo 0,34; fibra cruda 0,37; cenizas 2,19 y extracto libre de nitrógeno 5,46. En el Cuadro 2 se presentan datos de composición química de cladodios de cactáceas compilados de otras fuentes.
220 Cuadro 2.- Composición proximal de cladodios de diferentes especies de cactus.
Especie
Humedad (% peso fresco)
Proteína cruda
Extracto etéreo
Fibra cruda
ELN
Cenizas
(% base seca)
94,12-94,88
2,07-2,59
2,59-3,85
8,57-13,42
-
17,83-19,15
88-12-94,72
3,10-11,00
-
-
-
11,20-22,96
-
7,07-8,99
1,42-2,38
11,00-23,33
-
17,65-24,30
O. fícus indica (cv. Aissa) O. fícus indica (cv. Moussa)
85,76-92,39
-
-
-
-
10,21-16,59
85,09-92,49
-
-
-
-
10,59-14,23
O. monocantha
91,10
5,40
1,40
18,50
-
15,00
-
9,50
0,95
9,33
59,87
20,34
O. fícus indica
O. boldinghii
Autor(es)
Hernández et al., 2010 Mounia y Mohamed, 2010 HernándezUrbiola et al., 2011 Boujnah, 2010 Valente et al., 2010 Padrón-Pereira et al., 2009a
ELN: extracto libre de nitrógeno. En relación a la composición mineral de cladodios, Moreno-Álvarez et al. (2008) determinaron contenidos (en material húmedo) de Na 275 y P 12,23 mg/100 g en la especie Opuntia elatior, que crece en Venezuela (Estado Carabobo). Contenidos en base húmeda de Na 0,0018-0,0183; Ca 0,042-0,339; K 0,00098-0,145 y Fe 0,0792-0,322 % para cladodios (Opuntia ficus-indica) de aproximadamente 1 mes a 1 año de edad, respectivamente, fueron publicados por Guzmán-Loayza y Chávez (2007) en Perú (Arequipa a 1620 msnm). Es ampliamente conocido que los cladodios son fuente importante de calcio y mayores estudios acerca de su biodisponibilidad serían convenientes (Sáenz et al., 2006). Semillas. En relación a las semillas de cactus, la composición proximal de semillas de Opuntia boldinghii Britton y Rose ha sido determinada por García-Pantaleón et al. (2009) presentando contenidos de proteína de 2,89 ±
0,15 % y de extracto etéreo de 5,53 ± 0,16 % (en base húmeda). Asimismo, en la fracción lipídica determinaron una mayor concentración de ácido linoleico (67,2 %) seguido del ácido oleico (18 %) y entre los ácidos saturados, el palmítico con 10,4 %. Esta tendencia es igual a las concentraciones en ácidos grasos cuantificadas por Özcan y Al Juhaimi (2011) en semillas de Opuntia ficus indica L. con ácido linoleico 61,01 % seguido del ácido oleico 25,52 % y ácido palmítico 12,23 %, quienes encontraron además bajas concentraciones de los ácidos grasos mirístico, esteárico y araquidónico. Tanto GarcíaPantaleón et al. (2009) como Özcan y Al Juhaimi (2011) coincidieron en recomendar el aceite obtenido como posible agente nutracéutico. Valores similares de linoleico 70,3 y 74,8 %; oleico 16,8 y 12,8 % y palmítico 9,32 y 7,21 %; fueron publicados por Ennouri et al. (2005) para las especies O. ficus indica and O. stricta, respectivamente. En O. ficus indica los ácidos oleico y linoleico, constituyen
Nazareno, Mónica y Padrón-Pereira
el 87 % del total de ácidos grasos y la relación de ácidos grasos saturados (12,43 %) a monoinsaturados (18,19 %) y poliinsaturados (70,29 %), ha sido establecida en 1:1,5:5,6 por Ennouri et al. (2006) quienes además han informado que el patrón de lípidos del aceite de las semillas es comparable al de los aceites de girasol y de semillas de uva. En semillas de Opuntia ficus indica L. han sido cuantificados por Özcan y Al Juhaimi (2011) contenidos de Ca 471,2; K 532,7; Mg 117,3; P 1627,5 y natrium (Na) 71 mg/kg para una especie de Opuntia ficus indica L. que crece en Turquía. Coşkuner y Tekin (2003) han sugerido que las semillas de frutos de Opuntia ficusindica L. son adecuadas para ser utilizadas en la alimentación animal, estos autores, llevaron a cabo análisis químicos durante el periodo de maduración de los frutos durante 15 semanas, determinando en promedio, contenidos de aceite crudo 61,9, proteína 9,4, fibra cruda 507,4, cenizas 12,3 y carbohidratos 409,0 g/kg y en el aceite de las semillas cantidades de ácido linoleico de 522,5 – 577,6, oleico 210,5 – 256,0 y palmítico 132,1 – 156 g/kg, comparables al aceite de maíz. Por otra parte, la composición proximal de harina de semillas de frutos maduros de Opuntia ficus indica adquiridos en un mercado local en Egipto (Assuit) fue determinada por Nassar (2008), presentando valores promedios de humedad 9,03; proteína 13,62; extracto etéreo 10,43; cenizas 6,47 y carbohidratos 51,11 %. En el mismo trabajo realizaron otro ensayo y obtuvieron un concentrado de proteínas de las semillas con las siguientes cantidades porcentuales: humedad 7,16; proteína 62,41; extracto etéreo 3,57; cenizas 5,31 y carbohidratos 15,79. Tanto a la harina como al concentrado de proteínas le determinaron la composición de aminoácidos observando que en ambos productos, de los 8 aminoácidos esenciales, solo metionina, treonina y tirosina se encontraron en menores niveles que los referenciados por la FAO
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(„Food and Agriculture Organization of the United Nations‟) sobre el contenido de aminoácidos en alimentos. La capacidad espumante (FC, „foam capacity‟) y la estabilidad de la espuma (FS, „foam stability‟) en el tiempo (de 0 a 90 min) de ambos productos también fueron experimentadas. Respectivamente para la harina y el concentrado proteico, los mas bajos valores de FC (30 y 27 %) fueron obtenidos a pH 4,5; FC se incrementó significativamente a pH 8 y 10, alcanzando 84 y 96, 97 y 100 %. En el efecto del pH sobre FS, en todos los casos para ambos productos disminuyó gradualmente y con comportamientos similares. A los 90 min a pH 4,5 el valor de FS del concentrado proteico de las semillas fue de 11 % y a pH 6 el FS de la harina fue de 12 %. A pH ácido (2) y alcalino (8 y 10) FS se incrementó. Finalmente, la capacidad de absorción de agua y aceite del concentrado proteico fueron mayores que los de la harina de semillas. Cabe destacar en otro sentido, que en ratas a las que se les suministró dietas suplementadas con polvo de semillas de Opuntia ficus-indica versus un control, ha sido demostrado que el polvo ejerce un efecto hipolipidémico (Ennouri, 2008) y también cuando se suplementa la dieta con aceite de las semillas (Ennouri et al., 2007). 4.1.- Mucílago y pectina El contenido de mucílago en cladodios de cactus puede variar de 3,78 a 8,5 % y el de pectina de 5,32 a 14,19 % según un estudio llevado a cabo por Peña-Valdivia et al. (2006) en 13 variedades de Opuntia spp. Los cladodios son ricos en mucílago, carbohidratos complejos con gran capacidad de absorber agua y considerados fuente potencial industrial de hidrocoloides; contienen Larabinosa, D-galactosa, L-ramnosa, D-xilosa y ácido galacturónico en proporciones que varían acorde al manejo del cultivo, temperatura y humedad (Sáenz et al., 2004). El mucílago, sin
222 capacidad de gelificación pero con la característica de formar soluciones con alto grado de viscosidad cuando se mezcla con agua, presenta composición química similar a las pectinas y por esta razón es generalmente asociado a ellas, no obstante, no parece estar químicamente relacionado, de manera covalente o no, a las pectinas estructurales de la pared celular (Goycoolea y Cárdenas, 2003). Sepúlveda et al. (2007) caracterizaron el mucílago de cladodios de la especie Opuntia ficus indica llevando a cabo 2 ensayos. Uno para determinar el mejor método de extracción de mucílago a partir de los cladodios y otro para optimizar la precipitación del mucílago luego de la extracción. En la extracción el mejor rendimiento (1,56 % en peso fresco) se alcanzó en relación 1:7 (cladodio:agua), temperatura 40 ± 2 ºC y tiempo 4 h. En la precipitación utilizando alcohol isopropílico y etanol (ambos al 95 %) los autores notaron que a relación 1:3 (extracto:alcohol) el mucílago precipitado fue ligeramente superior con etanol, sin embargo, aumentando el volumen de alcohol (1:4) los valores fueron similares para ambos. En la caracterización del mucílago obtuvieron para los ensayos de extracción y precipitación, respectivamente, contenidos promedios (en base fresca) de proteína 7,6 y 7,2 % y cenizas 39,3 y 37,3 %; con humedades de 5,9 y 5,2 %. En frutos pelados de Opuntia ficus indica, la composición en azúcares del mucílago fue caracterizada por Matsuhiro et al. (2006). A partir de 12 kg de frutos obtuvieron un rendimiento de 3,8 % en mucílago el cual contuvo 93,48 % de azúcares. El contenido de ácido urónico determinado espectrofotométricamente por el método mhidroxidifenil fue de 23,4 % y luego de saponificación del mucílago se incrementó a 42,3 % lo que indicó que una considerable proporción de ácido urónico fue esterificada. La hidrólisis ácida total y posterior análisis cromatográfico mostró la presencia de arabinosa, ramnosa, xilosa y galactosa, y un
análisis HPLC de la fracción ácida del hidrolizado identificó al ácido urónico como ácido poligalacturónico. Los autores concluyen que el mucílago aislado es una compleja mezcla de polisacáridos, de los cuales menos del 50 % corresponden a polímeros similares a las pectinas. Adicionalmente, mediante el método Bradford no detectaron proteínas en el mucílago. En el estudio de composición de polisacáridos de la pared celular de pulpa de frutos de Hylocereus sp., Ramírez-Truque et al. (2011) consideraron que el limitado contenido de ácido urónico (32,3 %) obtenido en el residuo insoluble de alcohol extraído en su experiencia y el alto grado de esterificación de las pectinas, la consistencia altamente viscosa de la pulpa de estos frutos no puede ser atribuida a fracciones de pectina. Esta última observación se encuentra en estrecha relación con la apreciación de Goycoolea y Cárdenas (2003). En relación a las pectinas, Cárdenas et al. (2008), aislaron pectina totalmente desesterificada de cladodios frescos de Opuntia ficus indica con un rendimiento de 0,6 % p/p (peso fresco), presentando el extracto alcalino de pectina de cactus una composición de azúcares de 85,4 % de ácidos urónicos, galactosa 7,0 %, arabinosa 6,0 % y cantidades menores de ramnosa y xilosa. La glucosa y el ácido galacturónico son los principales azúcares presentes en cladodios de Opuntia ficus-indica (L.) Mill. (Ginestra et al., 2009). En frutos de Opuntia boldinghii (material húmedo) han sido publicados valores de contenido de pectina 0,14 % (MorenoÁlvarez et al., 2006) y para la especie Opuntia elatior 0,12 % (Moreno-Álvarez et al., 2008). En cladodios (material húmedo) de Opuntia elatior 0,10 % de pectina (Moreno-Álvarez et al., 2008). Cabe agregar que los cladodios poseen una acción protectiva contra la formación de úlceras en la mucosa gástrica y para dilucidar dicho efecto citoprotectivo, Galati et al. (2007)
Nazareno, Mónica y Padrón-Pereira
extrajeron el mucílago y pectina suministrándolo a ratas a las que se les indujo úlcera, considerando en el estudio que el efecto protectivo de los cladodios puede ser atribuido al mucílago y no significativamente a la pectina. En otro sentido, tecnológicamente, el mucílago extraído de cladodios de Opuntia ficus indica ha sido ensayado como cubierta protectora en la inhibición del oscurecimiento durante el secado en túnel a 50 ºC, velocidad de aire 2 m/s por 5 h, de rebanadas de plátano var. Roatán. En el estudio realizado por Aquino et al. (2009), los autores luego de extraer y secar el mucílago, probaron diluciones del mismo en agua a distintas viscosidades (10 a 40 mPa) y los tratamientos incluyeron la utilización de ácido cítrico (0,5 y 1,0 %) y bisulfito de sodio (200 y 500 ppm), concluyendo que para la reducción del oscurecimiento se requirió una solución de mucílago con viscosidad 35 mPa, ácido cítrico 1,0 % y bisulfito de sodio 500 ppm. En el estudio de las coordenadas de color (L*, a* y b*) observaron que el mucílago proporcionó brillo al material deshidratado. También se ha señalado que el mucílago presente en los cladodios disminuye la extractabilidad de los carotenoides contenidos en los mismos (Jaramillo-Flores et al., 2003). 4.2.- Betalaínas Los aminoácidos y aminas son los precursores de las betalaínas (Kugler et al., 2006), pigmentos mayoritarios en frutos de diversas especies de cactus. Las betalaínas presentan ventajas comparativas frente a otros pigmentos naturales tales como las antocianinas debido a su estabilidad en un intervalo mayor de pH y su variedad de color relacionada con la diversidad estructural. Comparativamente frente a las betalaínas extraídas de remolacha, las obtenidas de frutos de cactáceas no presentan impactos sensoriales negativos ni carga de nitratos por lo cual son una alternativa muy promisoria para la obtención de colorantes
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alimentarios, especialmente en la gama de los amarillos donde los pigmentos naturales hidrosolubles son escasos. Moßhammer et al. (2005a) desarrollaron un preparado a base de betalaínas para colorear alimentos a partir de jugos de Opuntia ficus-indica cv. Gialla and cv. Rossa, (frutos amarillos y rojos, respectivamente). Para ello separaron la pulpa de la piel y removieron las semillas a partir de los frutos congelados. El jugo obtenido fue tratado enzimáticamente para la degradación de sustancias pécticas. Durante este proceso se realizó un monitoreo de cambios en calidad considerando los parámetros químicos y de color. Los autores concluyen que son necesarios más estudios para lograr la retención del color y su estabilización durante el almacenamiento. En clones de O. ficus-indica y O. robusta Stintzing et al. (2005) determinaron valores de betaxantinas, pigmentos de color amarillo-naranja, y de betacianinas, pigmentos de color rojo a violeta, en intervalos entre 65,9 y 1140,4 mg/kg siendo estos valores concordantes con publicaciones anteriores (Stintzing et al., 2001; Stintzing et al., 2003). En pulpa de frutos de Escontria chiotilla (Weber) Britton y Rose, Soriano-Santos et al. (2007) identificaron el pigmento rojo como betalaínas, cuantificando en el extracto crudo 89 ± 6,5 mg de betacianinas/kg de pulpa (betanina) y 119,31 mg de betaxantinas/kg de pulpa (vulgaxantina I, vulgaxantina II e indicaxantina). Contenidos de betalaínas determinados en frutos de 9 variedades de Opuntia spp. por Chávez-Santoscoy et al. (2009) presentaron las siguientes variaciones: betanina de 1,6 (Opuntia robusta, Gavia) a 300,5 µg/g (Opuntia robusta, Tapon) e indicaxantina de 3,1 (Opuntia leucotricha, Duraznillo Rojo) a 189,9 µg/g (Opuntia robusta, Tapon). Los mismos pigmentos fueron cuantificados en 12 variedades de Opuntia spp. por Figueroa-Cares et al. (2010) oscilando en intervalos de 5,94 mg/L en el cv. Mansa (blanco) a 681,94 mg/L
224 en el cv. Tapón Aguanoso (púrpura) para betanina y de 7,23 mg/L a 276 mg/L para indicaxantina en los mismos cultivares, respectivamente, por lo que las variaciones pueden ser notables entre variedades. En frutos de Opuntia boldinghii y Opuntia elatior, han sido cuantificados contenidos de betalaínas de 5,88 mg/100 mL (Moreno-Álvarez et al., 2006) y 6,93 mg/100 mL (Moreno-Álvarez et al., 2008), respectivamente para ambas especies. Estos pigmentos son termolábiles. En frutos de Opuntia stricta, Opuntia undulata y Opuntia ficus-indica, Castellar et al. (2003) estudiaron las propiedades colorantes de sus pigmentos y observaron que la estabilidad térmica de los extractos de pigmentos fue dependiente del pH; con máxima estabilidad a pH 5. Asimismo, Fernández-López et al. (2007) han informado que el mecanismo de la degradación del color de la betacianina de extractos de frutos de cactus (Opuntia stricta) en calentamiento moderado (50 ºC) se vio influenciado de manera dependiente por el pH. En su estudio, concentraciones idénticas de betacianinas fueron ensayadas a 50 ºC y a valores de pH de 3, 5 y 7 por 28 horas. A pH 3 y 5 cerca del 50 % de las cantidades iniciales fueron detectadas a las 16 h y a pH 7 una rápida pérdida de color afectó a todos los pigmentos, excepto a betanina. En otro sentido, numerosos estudios indican que las betalaínas poseen propiedades antioxidantes relacionadas con efectos benéficos para la salud, preventivos de enfermedades (Galati et al., 2003) y sus efectos positivos sobre el nivel antioxidante del organismo (Tesoriere et al., 2004). Luego de la ingestión de frutos frescos de cactáceas, las betalaínas presentan su máximo nivel en sangre a las 3 horas con una posterior disminución gradual de la concentración hasta su total desaparición al cabo de 8 horas (Tesoriere et al., 2005). El rol de las betalaínas en la prevención de enfermedades asociadas al estrés oxidativo y en el incremento en la resistencia a
la oxidación de LDL en humanos también ha sido documentado (Tesoriere et al., 2003). La ingesta regular de Opuntia robusta es capaz de reducir significativamente daños oxidativos in vivo en un grupo de pacientes que sufren de hipercolesterolemia, según lo informado por Budinsky et al. (2001) aunque en el mencionado estudio no alcanzó a establecerse cuales son los compuestos responsables de tal bioactividad. Extracción de betalaínas. Se han realizados ensayos para la extracción u obtención de estos colorantes. La extracción de colorantes de frutos de Opuntia lasiacantha Pfeiffer fue llevada a cabo por Díaz-Sánchez et al. (2006), quienes identificaron al pigmento betanina (betacianina de las betalaínas) con contenidos en extractos de 19,33; 20,80 y 27,70 mg/100 g, en especies de 3 localidades del Estado de Hidalgo, México. Uno de los extractos (19,33 mg/100 g) fue homogeneizado con maltodextrina 10 DE (agente protector) y sometido a secado spray obteniendo una cantidad de betanina en polvo de 67,5 mg/100 g. En las muestras, la retención de pigmentos basada en las coordenadas de color a* y C* (referidas a la intensidad de rojo) después de 24 semanas fue de 86,20 %. El colorante betanina a altas concentraciones y baja viscosidad ha sido obtenido mediante fermentación del jugo de frutos Opuntia stricta (Haw.) por Castellar et al. (2008) utilizando el cultivo Saccharomyces cerevisiae var. bayanus AWRI 796, presentando el producto final, características de pH 3,41, grados Brix 5,2, concentración de 9,65 g/L de betanina y viscosidad 52,5 cP. 4.3.- Otros componentes bioactivos Nazareno (2010) realizó una exposición en la que presentó una revisión de los usos tradicionales y populares de los productos de cactus y de los resultados de los estudios científicos más recientes sobre las propiedades medicinales. Un resumen es el siguiente: las
Nazareno, Mónica y Padrón-Pereira
antiguas civilizaciones mesoamericanas (hace miles de años) ya reconocían la capacidad de preparados de cactus para curar enfermedades y sanar las heridas. Tanto el nopal, como los frutos y las flores han sido tradicionalmente utilizados como medicamentos en varios países. Los cladodios todavía se utilizan en medicina popular para el tratamiento de la úlcera gástrica. También son conocidas las propiedades de las infusiones de flores de cactus secos para prevenir el cáncer de próstata. Notables progresos se han logrado en las últimas décadas en la prevención de enfermedades haciendo uso de los frutos, hierbas y verduras. Los estudios científicos en modelos experimentales, han confirmado que los cladodios liofilizados tienen significativo efecto antiulceroso, efecto protector contra las lesiones gástricas, así como actividad antiinflamatoria. Se ha demostrado que una suplementación de la dieta con frutas de Opuntia ficus-indica disminuye el estrés oxidativo en humanos sanos y, por tanto, mejora su nivel antioxidante total. También se demostró que estos frutos tienen efecto preventivo del cáncer de ovario siendo esta actividad evaluada en la supresión de la carcinogénesis en modelos in vitro e in vivo. Los cladodios de Opuntia ficus-indica suministrados a ratas con hipercolesterolemia produjeron una marcada disminución en el colesterol y los niveles de triglicéridos en muestras de plasma. Experimentos en pacientes con diabetes mellitus no insulino-dependiente han confirmado los efectos hipoglucemiantes de los cladodios de Opuntia streptacantha. Por otra parte, el consumo regular de cladodios ha demostrado reducir la obesidad y la glucosa en la sangre. Experimentos relativos a la acción antiviral de extractos de cladodios de cactus se han llevado a cabo contra los virus, como el herpes, virus VIH-1 y la gripe A. En base a lo expuesto puede concluirse que el conocimiento de las propiedades funcionales de los productos de cactus permitirá el aprovechamiento más eficiente en la alimentación tanto humana como animal, y en las industrias cosmética y farma-
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céutica. El descubrimiento de nuevos compuestos obtenidos a partir de fuentes naturales con alta actividad antioxidante, es un desafió constante para los investigadores. Hay muchos grupos de compuestos tales como, los carotenoides, betalaínas, vitamina C, flavonoides y compuestos fenólicos con esta propiedad, siendo los cactus, excelentes fuentes de estas sustancias bioactivas (Nazareno y González, 2008). El interés de muchas investigaciones se enfoca en el análisis de pigmentos (betacianinas y betaxantinas) y de otras, aunque pocas refieren a los flavonoides de especies y variedades de cactus (MoussaAyoub et al., 2010). Además de los pigmentos, también se encuentran presentes en estos frutos otros componentes de fuerte acción antioxidante tales como los polifenoles (Lee y Lim, 2000). Se han encontrado flavonoles 3-Oglicosilados, dihidroflavonoles, flavononas, y flavanoles en plantas y frutas de la familia Cactaceae (Kuti, 2000). Se han informado muchas clases de flavonoides como componentes de las Opuntias, siendo su tipo y su contenido muy variable de acuerdo al tipo de tejido, la variedad, maduración (Wallace, 1986), estado de desarrollo y época de cosecha (Rodríguez-Félix et al., 2010). La identificación y cuantificación de agliconas de flavonoles en frutos de Opuntia ficus indica fue realizada por Moussa-Ayoub et al. (2011) mediante el uso de agentes hidrolíticos suaves como pectinasas y celulasas sobre el extracto de flavonoides glicosilados. La hidrólisis ácida del extracto produjo la degradación de los flavonoles dando como producto principal el ácido protocatechuico, por el contrario la hidrólisis enzimática tuvo un efecto menos agresivo y el proceso se completó en 16 h. En este trabajo se demostró que la piel de los frutos de cactáceas son una fuente única de glicósidos de isoramnetina siendo el contenido de 91 µg/100 mg de piel. Estos resultados están en acuerdo con publicaciones de otros autores quienes han informado la pre-
226 sencia de cantidades significativas de flavonoides como isoramnetina-3-rutinósido, rutina y kaempferol-3-rutinósido en cultivares de Opuntia ficus indica de frutos rojos y amarillos (Galati et al., 2003). Kuti (2004) informó acerca de la actividad antioxidante de extractos de frutas de 4 variedades de Opuntias (O. ficus-indica, O. lindheimeri, O. streptancantha y O. stricta var. stricta, frutos de cáscaras verde, morada, roja y amarilla, respectivamente) siendo esta capacidad atribuida a la presencia de flavonoides (derivados de quercetina, principalmente para todas las variedades y de derivados de kaempferol e isoramnetina), ácido ascórbico y carotenoides. El contenido de flavonoides presentó valores comprendidos entre 9,8 a 93,5 µg/g de fruta fresca, observándose el mayor valor para los frutos de cáscara morada. El contenido de ácido ascórbico fue muy variable y el intervalo para los frutos morados fue de 10 a 111 µg/g, y de 23 a 792 µg/g para los de cáscara roja. En el caso de los carotenoides, los mayores valores se encontraron para los frutos de cáscara amarilla. (6,0 a 17,7 µg/g) y los menores valores para los de cáscara verde (1,2 a 1,7 µg/g). Asimismo, se encontró correlación entre los valores determinados de ORAC („Oxygen Radical Antioxidant Capacity‟) y los contenidos de flavonoides, no así con los contenidos de ácido ascórbico y de carotenoides. Es decir la acción antioxidante de estos frutos fue atribuida por el autor fundamentalmente a la presencia de flavonoides. Stintzing et al. (2005) evaluaron la capacidad antioxidante en términos de TEAC y ORAC en frutos clones de O. ficus-indica y O. robusta y la relacionaron con los contenidos de polifenoles, betalaínas y ácido ascórbico de estos frutos, encontrando que el potencial antioxidante de éstos tuvo una fuerte correlación con el total de polifenoles aunque en menor grado con los de betacianinas y betaxantinas. En este trabajo se determinaron contenidos de ácido ascórbico hasta 10 veces
menores que otros publicados con anterioridad por Butera et al. (2002) y Gurrieri et al. (2000). Los valores TEAC y ORAC para estos frutos de Opuntia y sus jugos fueron relativamente bajos comparados con los de otras frutas y vegetales estudiados con anterioridad. Los contenidos de polifenoles, flavonoides y la capacidad antioxidante del jugo extraído de frutos en 9 especies de Opuntia spp. fueron caracterizados por ChávezSantoscoy et al. (2009). En el estudio, diferencias notables entre variedades fueron observadas. Los autores determinaron intervalos de contenido total de compuestos fenólicos de 22,3 (Opuntia robusta, Tapon) a 226,3 µg de ácido gálico equivalente/g (Opuntia leucotricha, Duraznillo Rojo) y flavonoides de 95,8 (Opuntia leucotricha, Duraznillo Rojo) a 374,3 µg de quercetina equivalente/g, (Opuntia violaceae, Moradillo). Los valores de ORAC oscilaron en intervalos de 17,4 (Opuntia robusta, Amarillo) a 25,8 µmol trolox equivalente/mL (Opuntia rastrera, Rastrero). En el mismo trabajo se realizaron pruebas in vitro contra 4 líneas celulares de cáncer: próstata, colon, mamario y hepático utilizando un control (fibroplastos normales). La viabilidad de las células de cáncer de próstata fue una de las mas afectadas, especialmente por el jugo de Opuntia violaceae (Moradillo), aunque también disminuyó el crecimiento del control. Opuntia rastrera (Rastrero) también disminuyó el crecimiento de células de cáncer de próstata pero no afectó la viabilidad del control; el jugo de esta especie fue efectivo en la disminución de la viabilidad de las 4 líneas celulares de cáncer estudiadas, destacando que tuvo la mayor capacidad antioxidante. El jugo de Opuntia robusta (Gavia) fue el mas efectivo contra el crecimiento de células de cáncer de colon. Los jugos de O. rastrera (Rastrero) y O. robusta (Gavia, Amarillo y Tapon) fueron los que disminuyeron la viabilidad de células de cáncer hepático. La actividad antioxidante y efecto inhibi-
Nazareno, Mónica y Padrón-Pereira
torio de extractos de Opuntia dillenii Haw. y sus compuestos activos en la peroxidación lipídica en lipoproteínas de baja densidad fueron estudiados por Chang et al. (2008), indicando los resultados que la TEAC y ORAC fueron mayores en el siguiente orden: semillas > piel > pulpa; determinando mediante HPLC que las semillas contienen altas cantidades de polifenoles y flavonoides (212,8 y 144,1 mg/100 g de semillas frescas, respectivamente), tales como, ácido gálico, catequina, ácido sinapínico, epicatequina, ácido p-cumárico, quercetina y ácido ferúlico, pero no betanina, isobetanina y ácido ascórbico, que si se encuentran presentes en la piel y pulpa. El análisis cualitativo y cuantitativo de los flavonoides de un extracto metanólico de flores de Opuntia ficus-indica fue descrito por De Leo et al. (2010). Mediante análisis HPLCPDA-ESI-MS/MS identificaron los compuestos: kaempferol, quercetina y derivados de isoramnetina. La cantidad total de flavonoides en las flores fue de 81,75 mg/1 g de material fresco, siendo isoramnetina-3-Orobinobiósido el mayor componente. La composición de volátiles también fue caracterizada, identificando 18 componentes, siendo los principales encontrados: germacreno D (12,6 %), 1-hexanol (12,3 %), n-tetradecano (9,1 %) y decanal (8,2 %). 5.- Actividad atrapadora de radicales Considerando la gran diversidad de colores que presentan los frutos maduros en su pulpas, la actividad antirradicalaria de frutos de O. megacantha O. ficus-indica y O. spp. con pulpas de colores morado, morado oscuro, rosado, anaranjado, amarillo y verde fue evaluada por Coria-Cayupán et al. (2011) frente a los radicales DPPH • y ABTS•+. También determinaron en los frutos maduros el contenido de sustancias bioactivas, tales como, ácido ascórbico, polifenoles y betalaínas, diferenciando entre betacianinas y betaxantinas. Se encontraron niveles muy variables en sólidos
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solubles totales y contenidos de vitamina C desde 0,26 a 0,48 mg/g mientras que el contenido de fenólicos presentó un intervalo entre 0,54 y 1,2 mg ácido gálico equivalente/g. La actividad antirradicalaria también presentó alta variabilidad entre los distintos frutos. Aún cuando los de color morado oscuro presentaron mayores niveles de betalaínas y de polifenoles, el mayor valor depurador de radicales libres fue para Opuntia ficus-indica color morado, indicando que el contenido de ácido ascórbico tiene un rol preponderante en la capacidad antioxidante total de los extractos. Yahia et al. (2010) determinaron la actividad antioxidante de 10 cultivares y líneas de extractos de frutos de Opuntia spp., así como también sus componentes nutricionales. Ensayaron el poder antioxidante de reductor de iones férricos y la capacidad de atrapar al radical DPPH • de extractos lipofílicos e hidrofilitos. Encontraron que el cv. „Camuesa‟ presentó los mayores niveles de betalaínas, carotenoides totales y ácido ascórbico aunque su actividad antioxidante no mostró diferencias significativas frente a otros cultivares o líneas. La variedad emergente „Roja Pelota‟ fue la de mayor actividad antirradicalaria aunque los contenidos de carotenoides y polifenoles no fueron altos. Maataoui et al. (2006) evaluaron la actividad antioxidante de jugos de frutos de cactus in vitro mediante prueba de actividad DPPH •, donde los compuestos fenólicos, flavonoides y pigmentos del tipo betalaína mostraron mayor actividad que la vitamina C, siendo la acción antirradicalaria de los pigmentos (indicaxantina y betanina) superior a la de los compuestos fenólicos; presentando los frutos color púrpura mayor actividad que los amarillo-naranja. En el mismo sentido, Figueroa-Cares et al. (2010) evaluaron el contenido de fenoles, pigmentos (entre otros compuestos químicos) y la capacidad antioxidante de frutos de 12 cultivares de cactus. Cultivares con fruto blanco: Cristalina, Mansa y Vaquera (O. albicarpa); con fruto
228 amarillo: Amarilla Diamante (O. ficus-indica) y Mango (O. albicarpa); con fruto anaranjado: Amarilla Montesa y Pico Chulo (O. megacantha); con fruto rojo: Pabellón (O. ficus-indica), Rosa de Castilla y Torreoja (O. megacantha); y con fruto púrpura: Cacalote (O. cochinera) y Tapón Aguanoso (O. robusta var. Robusta). Los frutos blancos presentaron contenidos de fenoles significativamente menores que el resto y en los cultivares Tapón Aguanoso (púrpura), Amarilla Diamante y Mango (amarillo) concentraciones mayores, no observando una relación directa con el color de los frutos. Todos los frutos a excepción del cv. Pabellón (rojo) presentaron alta capacidad antioxidante. Repo de Carrasco y EncinaZelada (2008) han señalado que la capacidad antioxidante está directamente relacionada con el contenido de pigmentos de los frutos. En su investigación, que involucró el estudio de tres variedades de Opuntia ficus-indica de distintos colores (roja, anaranjada y verde) los frutos rojos mostraron mayor capacidad antioxidante (77,65 % de inhibición del radical DPPH •) que los anaranjados (41,65 %), y estos a su vez, mayor que los verdes (34,20 %). Los autores expresaron que la capacidad antioxidante de un alimento se debe a la actividad antioxidante de sus diferentes compuestos, entre los cuales están los compuestos fenólicos, carotenos y ácido ascórbico, entre otros. Por otra parte, la actividad antioxidante de extractos etanólicos pero de cladodios de Opuntia ficus-indica var. Saboten ha sido estudiada por Lee et al. (2002). En el ensayo, el extracto mostró potente actividad atrapadora de radicales (DPPH •), similar a la del ácido ascórbico; soportando su hipótesis con el alto contenido de compuestos fenólicos determinados (180,3 ± 18,6 mg/g). También, Guevara-Figueroa et al. (2010) en cladodios de variedades que crecen en su ambiente natural en México (Morado, Tempranillo, Blanco y Cristalino), encontraron alto contenido de ácidos fenólicos e identificaron 5 flavonoides (isoquercitrina, isoramnetina-3-O-glucósido,
nicotiflorina, rutina y narcisina) en todas las variedades estudiadas, siendo nicotiflorina el predominante, seguido de narcisina. Y por su parte, Valente et al. (2010) en cladodios de la especie Opuntia monacantha Haw., en Brasil, aislaron kaempferol e isoramnetina a través del fraccionamiento de la actividad-dirigida a partir del extracto metanólico activo empleando técnicas de TLC („Thin Layer Chromatography‟), HPLC-DAD („High Performance Liquid Chromatography-Diode Array Detection‟) y NMR („Nuclear Magnetic Resonance‟) para detectar e identificar los compuestos. Finalmente, un relevamiento del contenido de fitoquímicos y de la actividad atrapadora de radicales libres de distintas especies de cactáceas que se encuentran en la flora santiagueña (Argentina) fue llevado a cabo por Nazareno et al. (2010). El trabajo persigue revalorizar especies del monte nativo de gran potencialidad por sus propiedades nutricionales y antioxidantes. Se describen las características químicas de los frutos y su composición de vitaminas y pigmentos; especialmente vitamina C, betalaínas y clorofilas por ser los componentes bioactivos mayoritarios conjuntamente con compuestos polifenólicos. También se presentan estudios referidos a la variación de la actividad antioxidante y contenido de fitoquímicos durante la maduración de los frutos en la planta, una vez alcanzada la madurez fisiológica y el almacenamiento poscosecha en condiciones de refrigeración y en condiciones que simulan el transporte para su comercialización por un período de hasta 4 semanas. Es descrita también, la pérdida de la capacidad antioxidante por la elaboración de productos que requieren cocción y se sugieren los procesamientos que permiten el mayor nivel de retención de esta propiedad benéfica para la salud.
Nazareno, Mónica y Padrón-Pereira
CONCLUSIONES En las últimas décadas numerosos estudios científicos demuestran que las cactáceas son ricas fuentes de fitoquímicos de gran potencialidad por sus propiedades funcionales y medicinales. Sin embargo, son muchos y diversos los factores que afectan la composición de vitaminas, pigmentos y otras sustancias bioactivas de las cactáceas, por este motivo, el relevamiento de la variación de los contenidos y naturaleza de estos constituyentes es información muy valiosa. Por otra parte, algunos componentes de las plantas de cactus pueden verse alterados por efecto del procesamiento destinado para su conservación o secado, aunque también pueden ser modificados para mejorar sus propiedades. En este sentido, un amplio espectro de nuevas tecnologías está siendo explorado a fin de obtener alimentos cuya función no sea solamente un aporte nutricional sino también que represente un beneficio para la salud de los consumidores. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Aguilar-Sánchez, Laura; Martínez-Damián, María Teresa; Barrientos-Priego, Alejandro, F.; Aguilar-Gallegos, Norman y Gallegos-Vásquez, Clemente. 2007. Potencial de oscurecimiento enzimático de variedades de nopalitos. Journal of the Professional Association for Cactus Development. 9:165-184. Aquino, Laura V.; Rodríguez, Juan; Méndez Lilia L. y Torres, Kenia F. 2009. Inhibición del oscurecimiento con mucílago de nopal (Opuntia ficus indica) en el secado de plátano Roatán. Información Tecnológica. 20(4):15-20. Ayala-A., Alfredo A.; Serna-C., Liliana y Mosquera-V., Esmeralda S. 2010. Liofilización de pitahaya amarilla (Selenicereus megalanthus). Vitae, Revista de la Facultad de Química
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