Revista de Investigación
Universidad La Salleinvestigaciones@lasalle.edu.co ISSN (Versión impresa): 1657-6772 COLOMBIA
2006
Lucila Gualdrón de Hernández / Patricia Jiménez de Borray
RETENCIÓN DE NUTRIENTES EN BOCADILLOS DE GUAYABA (PSIDIUM GUAJAVA) Y FEIJOA (ACCA SELLOWIANA) ELABORADOS EN EVAPORADOR AL
VACÍO Y A PRESIÓN ATMOSFÉRICA
Revista de Investigación, julio-diciembre, año/vol. 6, número 002 Universidad La Salle
Bogotá, Colombia pp. 171-177
Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal Universidad Autónoma del Estado de México
Retención de nutrientes en bocadillos de guayaba
(Psidium guajava) y feijoa (Acca sellowiana)
elaborados en evaporador al vacío y a presión
atmosférica
1
LUCILA GUALDRÓN DE HERNÁNDEZ, PATRICIA JIMÉNEZ DE BORRAY Facultad de Ingeniería de Alimentos, Universidad de La Salle. El objetivo de esta investigación fue evaluar retención de vitamina C y minerales en productos de guayaba (Psidium guajava) y feijoa (Acca sellowiana) procesados en planta piloto en un evaporador con presión y temperatura controladas y operó con y sin activación de vacío. El producto concentrado resultante (75°Brix) es conocido como «bocadillo». El contenido de vitamina C, Na, K, Fe, Zn, P, Ca, Mg y Cu fueron analizados en las pulpas de fruta antes de la evaporación. La pulpa de feijoa se trató antes de la evaporación con ácido ascórbico, ácido cítrico y mezcla de los dos para controlar el pardeamiento enzimático. Se añadió azúcar a la pulpa de la fruta (50% de W/W a la pulpa de la guayaba y 45% de W/W a la pulpa del feijoa) y luego se concentraron las mezclas. El contenido de vitamina C en pulpa fresca de guayaba fue de 184mg/100g; mientras que en el bocadillo procesado al vacío fue de 58mg/100g y sin vacío fue de 32mg/100g. Para feijoa el contenido de vitamina C fue de 28,65mg/100g en pulpa fresca; mientras que en bocadillo se encontraron 43mg/100g. La concentración mayor de vitamina C en bocadillo de feijoa fue dada por el ácido ascórbico adicionado a la pulpa para controlar pardeamiento. Se concluyó que se retiene mayor cantidad de vitamina C en bocadillos procesados al vacío. Se observó alto contenido de Na, K, Fe, Zn y P en el bocadillo de guayaba con respecto a la pulpa; mientras que los contenidos de Ca, Mg y Cu disminuyeron. En feijoa los minerales: Na, Ca, Fe y Zn aumentaron en bocadillo; mientras que K, Mg, Cu y P disminuyeron en su contenido con respecto a la pulpa fresca.
Palabras clave: Psidium guajava, Acca sellowiana, bocadillo, vitamina C, minerales.
Nutrient retention in sweetened paste of guava (Psidium guajava) and feijoa
(Acca sellowiana) made by vacuum evaporation and at atmospheric pressure
The objective of this research was to evaluate the retention of vitamin C and minerals in guava (Psidium guajava) and feijoa (Acca sellowiana) sweetened paste processed in a pilot plant evaporator with controlled pressure and temperature, and operated with and without vacuum. The resulting concentrated product (75°Brix) is known as «bocadillo». The contents of vitamin C, Na, K, Fe, Zn, P, Ca, Mg and Cu were analyzed in the fruit pulps before evaporation. The feijoa pulp was treated before evaporation with ascorbic acid, citric acid, and their mixtures to avoid enzymatic browning. Sugar was added to fruit pulps (50% w/w to guava pulp and 45% w/w to feijoa pulp) and then the mixtures were concentrated. The vitamin C content in fresh guava pulp was 184mg/100g, whereas in paste processed with vacuum was 58 mg/100g, and without vacuum was 32 mg/100g. The vitamin C content contents in feijoa were 28, 65 mg/100g fresh pulp and 43mg/100g in processed paste. The higher vitamin C content in feijoa paste was due to the addition of ascorbic acid in the pulp to avoid enzymatic browning. It was concluded that there is higher vitamin C retention in pastes processed with vacuum. An increase in the content of Na, K, Fe, Zn and P in guava paste was observed in relation to pulp, whereas Ca, Mg and Cu contents decreased. In feijoa, Na, Ca, Fe and Zn contents increased in paste, and the K, Mg, Cu and P contents decreased in relation to the pulp.
Key words: Psidium guajava, Acca sellowiana, sweetened paste, vitamin C, minerals.
1 Esta investigación fue financiada por la Universidad de La Salle. Correspondencia: lugurimar@yahoo.com
Recibido: mayo 21 de 2006. Aceptado: julio 17 de 2006.
Retención de nutrientes en bocadillos de guayaba y feijoa. Gualdrón L, Jiménez P.
INTRODUCCIÓN
En los últimos años se han presentado grandes avances en tecnología de alimentos, el procesado, el almacenamiento y la distribución han mejorado considerablemente el aspecto nutricional y es necesario continuar implementando toda técnica de procesamiento que involucre mejorar la retención de nutrientes en productos de mayor consumo. En el procesamiento de los alimentos siempre interviene el calor con el consecuente aumento de temperatura y las vitaminas sensibles al calor son las primeras afectadas. Por ello es importante buscar técnicas más apropiadas que disminuyan las temperaturas de procesos y por ende los tiempos de exposición al calor (Fellows 1994).
Los nutrientes esenciales en guayaba y feijoa están constituidos por azúcares mono y disacáridos, vitamina C, fibra, minerales y en pequeñas proporciones las proteínas. En cuanto a los azúcares, la fructosa, glucosa y sacarosa confieren el sabor dulce a las frutas maduras y suponen un 5 a 18% del peso de la porción comestible. En menor proporción presentan hidratos de carbono complejos como el almidón. Las frutas no maduras poseen entre 0,5 y 2% de almidón, pero conforme van madurando disminuye hasta casi desaparecer. Los azúcares constituyen el valor energético. La vitamina C ó ácido ascórbico principalmente se encuentra en cítricos y frutas tropicales, tiene propiedades antioxidantes y reductoras. Inhibe eficazmente el pardeamiento enzimático por causa del oxígeno del aire al reducir los productos ortoquinona. Constituye el valor regulador. Es la vitamina más vulnerable ya que la destruyen múltiples factores como; el contacto con el oxígeno, el agua clorada, el cobre de las tuberías, el contacto con la luz, la cocción (la destruye en un 40%), la larga conservación y almacenamiento, dejar los vegetales en remojo y el humo del cigarrillo. Las cenizas proporcionan una estimación del contenido total de minerales, éstos se encuen-tran en las cenizas en forma de óxidos, sulfatos, fosfatos, nitratos, cloruros y otros haluros. Dichos minerales son: sodio, potasio, calcio, hierro y cobre. La proporción de fibra en las frutas frescas va de 0,7 a 4,7 %. Una parte de la fibra la constituye la pectina que es un tipo de fibra soluble en agua,
juega un papel importante en su consistencia. Posee efectos beneficiosos en la salud. Entre menos sea el contenido de agua, hay mayor contenido de fibra dietaria, esta se ve reducida por el pelado de la fruta (Fennema 2000).
Las proteínas tienen diferentes valores nutritivos y resulta útil su determinación para la detección de los cambios que pueden sufrir durante el procesado y almacenamiento de los mismos. La proteína de las frutas representa menos del 1% del peso total de la fruta fresca y tiene un bajo valor biológico (Fennema 2000, Herrero y Guardia 1992).
Durante la concentración del zumo de fruta, variables de proceso como la temperatura, presión y tiempo de exposición al calor provocan diferencias en el valor nutritivo y en los productos terminados, respecto a la fruta fresca, especial-mente en la vitamina C que es muy sensible al calor y a la oxidación. Los azúcares son sensibles al tratamiento térmico, por fusión y posterior caramelización a temperaturas superiores a 80ºC; adicionalmente, si el calentamiento se realiza en presencia de aminoácidos, proteínas u otros derivados nitrogenados, se induce el pardeamiento no enzimático, proceso conocido como reacción de Maillard, que en el caso de las frutas, con alto contenido de azúcares es inconveniente porque el producto final presenta colores oscuros que le hacen poco apetecible. Esta coloración se debe principalmente al proceso de polimerización del hidroximetil furfural (HMF) compuesto cíclico obtenido por deshidratación de los monosacá-ridos dando origen a compuestos oscuros e insolubles en agua (Herrero y Guardia 1992). Las vitaminas son compuestos sensibles a diferentes procesos, principalmente oxidación, extracción acuosa (lixiviación), tratamiento térmico. La pérdida de vitaminas inducida por efecto térmico depende adicionalmente de la naturaleza química del alimento, del pH, la humedad relativa, la presencia de metales de transición y concentración de oxígeno disuelto entre otros (Fennema 2000). La temperatura incide en la permanencia del ácido ascórbico en alimentos que previamente han sido procesados mediante alta presión hidrostática. Es así como a
5ºC con presión de 400 MPa se mantiene el 90% de la vitamina y al incrementar la temperatura hasta 50ºC con la misma presión solamente se retiene el 35% (Jandhyala et al. 2002).
Los minerales en su mayoría son estables a los tratamientos térmicos pero susceptibles a ser extraídos en soluciones acuosas ya que se encuentran en forma de sales cuya solubilidad en agua facilita la migración hacia el medio líquido que los rodea en los procesos de lavado, escaldado, cocción, en los cuales se incrementa la solubilidad por la temperatura del proceso (Fellows 1994). La transformación de las frutas en productos dulces concentrados para prolongar los cortos periodos de vida de la fruta fresca son muy comunes y la producción de bocadillo es una industria fuerte en algunos países (Herrero y Guardia 1992).
En Colombia se han realizado varios estudios sobre manejo poscosecha de la fruta de la feijoa (Galvis 2003, Ramirez et al. 2005); y en cuanto al bocadillo de guayaba, es la base de la economía en algunas regiones como en Barbosa y Vélez en Santander, Boyacá, Antioquia y Valle del Cauca; la producción de bocadillo es completamente artesanal (Carrasco y Cruz 2004).
El objetivo principal fue evaluar el impacto que diferentes valores de temperatura causan sobre los nutrientes en bocadillos de guayaba y feijoa, elaborados a la presión atmosférica y a presiones de vacío en un mismo equipo.
MATERIALES Y MÉTODOS
Elaboración de bocadillos de guayaba y de feijoa. Para la obtención de ambos productos se aplicaron procesos atmosféricos y procesos al vacío en un mismo equipo de evaporación; abierto a la atmósfera para reproducir condiciones artesanales y con activación de vacío para alcanzar condiciones básicas para el control de variables. El equipo de evaporación utilizado esta ubicado en la planta piloto de la Facultad de Ingeniería de Alimentos de la Universidad de La Salle. Es un equipo de fabricación nacional en acero inoxidable, de forma esférica escalado a nivel planta piloto con
capacidad mínima de operación de 40 kg de mezcla. Permite operar con menores presiones a la atmosférica, lo que corresponde a menores temperaturas, siendo esto favorable a la retención de componentes termosensibles. Consta de 3 dispositivos: el intercambiador de calor, el condensador y la bomba de vacío.
Proceso artesanal. El bocadillo de guayaba y feijoa se elaboró en condiciones atmosféricas (sin activación de vacío).
Proceso al vacío. Se aplicaron dos tipos de vacío: alto, 2 in de Hg de presión absoluta en el interior de la cámara, y bajo, 12 in de Hg. Con la presión controlada la temperatura de vaporización quedó predeterminada. En los procesos se tuvo en cuenta el porcentaje de sólidos solubles (grados Brix) como indicador fundamental de concentra-ción (Ibarz et al. 1998).
Control de pardeamiento de la pulpa de feijoa. La feijoa es una fruta muy sensible al oxígeno del aire y aún más inestable cuando se somete al calor. Para evitar el pardeamiento de la pulpa se aplicaron tratamientos térmicos y tratamientos con antioxidantes y se seleccionó el más adecuado. El tratamiento que ofreció mejores resultados fue la adición de ácido ascórbico, ácido cítrico y mezcla de los dos a la pulpa de feijoa antes de la evaporación.
Seguimiento analítico sobre los bocadillos y sobre las pulpas. Los productos se caracterizaron en cuanto a análisis de nutrientes esenciales y minerales y se llevaron a cabo en el laboratorio de Química de la Universidad de La Salle. Los análisis realizados y los métodos empleados fueron los siguientes: humedad (método de secado en estufa común a 100ºC por 2 horas), sólidos solubles (método de por refractrometría), cenizas (método gravimétrico, calcinación en estufa común y posterior introducción en mufla a 550ºC por 4 horas), azúcares reductores y totales (método de Eynon Lane), vitamina C (por espectrofotometría según método de Mohr colocado con 2-nitroanilina), proteína (método espectrofotométrico de Lowry), fibra dietaria total (método enzimático, gravimétrico AOAC 985,29), minerales: cobre, magnesio, hierro, calcio,
Retención de nutrientes en bocadillos de guayaba y feijoa. Gualdrón L, Jiménez P.
sodio, potasio, zinc, fósforo. Estos fueron analiza-dos excepto el Fósforo, por el método de absorción atómica, con flama de acetileno, una vez que las cenizas fueron reconstruidas en medio ácido. El análisis del Fósforo fue realizado en espectrofotó-metro de Hach (Fennema 2000, Lewis 1993). Análisis estadístico. En los procesos con guayaba se realizaron 5 réplicas y en feijoa 4 por cada proceso. Toda la información obtenida desde la definición de la temperatura de evaporación hasta el análisis de indicadores y nutrientes fue analizada aplicando estadística descriptiva: gráficas, promedios, desviación estándar y coeficiente de variación. Se aplicó también análisis de varianza con prueba de hipótesis para un p valor <0,5 y finalmente se aplicó la prueba de Duncan para conocer específicamente las diferencias entre tratamientos.
La Tabla 2, contiene los datos consolidados de los análisis químicos realizados sobre pulpas frescas y productos terminados.
De acuerdo con la caracterización de los productos y de la pulpa de cada fruta, se realizó la evaluación de nutrientes: carbohidratos como azúcares totales, Vitamina C como ácido ascórbico, fibra dietaria y proteínas (Tabla 3).
Carbohidratos. En este caso se esperaba un incremento significativo en el contenido de carbohidratos representados por la sacarosa y los azúcares glucosa y fructosa con respecto a la pulpa, en el bocadillo de feijoa fue de 9,4% en PA y 15,11% en PVA, en el bocadillo de guayaba el incremento fue de 42,2% en PA y 49,47% en PVB. Tabla 2. Caracterización de pulpa y productos obtenidos en los procesos de concentración de las dos
frutas en estudio.
RESULTADOS
Bocadillo. La Tabla 1, muestra la formulación utilizada en la experimentación con diferentes proporciones en pulpa, azúcar y pectina para llegar al producto definitivo.
*Unidades en mg/100g. PA: presión atmosférica. PVA: presión al vacío alto. PVB: presión al vacío bajo.
Tabla 1. Formulación de ingredientes para la elaboración de bocadillos.
Materiales Bocadillo Bocadillo Guayaba Feijoa % % Pulpa 50,0 52,89 Azúcar 50,0 45,80 Proteína 0 0,17 Citrato de Sodio 0 1,14
Tabla 3. Nutrientes en pulpa y productos (base seca g/100g).
PA: presión atmosférica. PVA: presión al vacío alto. PVB: presión al vacío bajo.
Vitamina C. Se evidenció que el PVA lo protege un poco más que el PA, que retiene tan solo el 3,8% y el PVA el 5%. En el bocadillo de guayaba la retención en PA fue de 9,6% y en PVA fue de 18,54% con relación al contenido de la pulpa. Fibra dietaria. En el bocadillo de feijoa se observó un incremento respecto a la pulpa de 10,56%, en la guayaba el resultado se encontró un incremento de 66,67%.
Proteína. Haciendo un análisis en base seca con respecto a la pulpa hubo deterioro en los dos procesos, mayor en PVB. En porcentaje, el deterioro para PVB fue de 32,7 respecto a PA.
Minerales. Se construyeron las curvas de calibra-ción para todos los minerales y se realizaron los análisis químicos en todas las réplicas de bocadillo y pulpa, procedentes de la experimentación. La Tabla 4, contiene el reporte de resultados definidos estadísticamente.
Analizando los resultados de la Tabla 4, con respecto a la pulpa fresca se observa que el Na, Ca, Fe y Zn aumentaron en el bocadillo de feijoa y el K, Mg, Cu, y P se vieron disminuidos, mientras que en el bocadillo de guayaba, Na, K, Fe, Zn y P aumentaron, pero el Ca, Mg y Cu se disminuyeron.
Tabla 4. Resultados finales de minerales presentes en pulpas y productos (mg/100g).
La Tabla 5 muestra los resultados de la compa-ración de composición de nutrientes y en minerales en los bocadillos obtenidos a vacío. Carbohidratos. Se encontró un 11,35% más que en los productos de feijoa con respecto a los de guayaba. Vitamina C. Se observó una mayor retención en vitamina C en los productos elaborados con feijoa
que en los de guayaba. La retención fue del 18% en productos de feijoa con respecto a los productos de guayaba.
Fibra dietaria. En los productos de guayaba se observó un 70,16% más que en los productos elaborados con feijoa.
Retención de nutrientes en bocadillos de guayaba y feijoa. Gualdrón L, Jiménez P.
Tabla 5. Nutrientes en bocadillos de feijoa y guayaba obtenidos al vacío g/100g.
PVA: presión al vacío alto. PVB: presión al vacio bajo
La Tabla 6, muestra un comparativo de resultados en minerales entre los bocadillos de guayaba y de feijoa obtenidos a presión de vacío.
El bocadillo de feijoa se observó una concentración más alta en Sodio, Calcio, Fósforo, Zinc y Cobre
en comparación con el bocadillo de guayaba; mientras que en el bocadillo de guayaba se encontraron valores más altos en Potasio, Magnesio y Hierro.
Tabla 6. Resultados de minerales en bocadillos de feijoa a presión al vacio alto y guayaba a presión al vacio bajo.
DISCUSIÓN
El bocadillo es una de las golosinas más apetecidas por los consumidores, especialmente de guayaba, el bocadillo de feijoa no es producto normal en el mercado, por lo cual se elaboró un producto similar al de guayaba con buenas condiciones de estabilidad, color, textura y buen sabor. Los análisis químicos comprobaron que los bocadillos de ambas frutas cumplieron en un 100% con los estándares de calidad reglamentados por legisla-ción (Ministerio de Salud 1997).
El bocadillo de guayaba no requirió de pectina pues la fruta tiene buen grado de gelificación, tampoco se adicionó citrato, el pH quedó estable-cido por la misma composición de la pulpa de fruta cuando se mezcló con el azúcar.
El mejor proceso para feijoa fue a presión al vacío alto. La inestabilidad de la fruta no permitió aplicar un proceso a presión al vacío bajo que a la
vez aumentaba la temperatura máxima de proceso, pues el color se afectaba severamente. El control del pardeamiento de la pulpa de feijoa, dio como resultado un producto con el color adecuado y similar a la fruta original. El mejor proceso de control al pardeamiento se obtuvo con ácido ascórbico al 0,2% de concentración.
La vitamina C sufrió un gran daño tanto en el proceso de guayaba como en los procesos de feijoa, sin embargo los procesos a vacío frente a los procesos atmosféricos protegieron un poco mas este componente, en bocadillo de feijoa a presión al vacío alto fue del 5%, mientras que en PA fue del 3,8%. Con respecto a la guayaba la retención fue mayor a presión al vacío bajo representada en 18,54%, mientras que a presión atmosférica sobrevivió el 9,6%.
Los minerales no son sensibles al calor y en el análisis de ellos en ambas frutas se observaron mejores comportamientos en los procesos de
feijoa frente a los de guayaba y los procesos a vacío presentaron un mayor grado de concentra-ción que los atmosféricos.
El color fue determinante en la presentación de los productos finales de acuerdo con la carta de colores de Pantone, el bocadillo de guayaba se encuentra en el intervalo 1605CVC a 1668CVC, el bocadillo de feijoa en el intervalo 734C a 7505C y la mermelada de feijoa en el intervalo 732C a 733C (Eiseman 2005).
Se concluye que el proceso más favorable fue a vacío alto con menor tiempo de exposición al calor; el cual generó una mayor retención de nutrientes.
AGRADECIMIENTOS
A la Universidad de La Salle por el soporte financiero de esta investigación.
Al Dr. Camilo Rozo, Decano de la Facultad de Ingeniería de Alimentos la traducción del resumen al idioma ingles.
Al Departamento de Investigaciones bajo la dirección de la Dra. María de Jesús Restrepo y a la coordinación de la Dra. Estrella Cárdenas, por su permanente disposición y asesoría en el desarrollo del proyecto.
A los estudiantes del semillero de investigación de la Facultad de Ingeniería de Alimentos, por la colaboración en el laboratorio.
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