I NSTITUTO P OLITÉCNICO N ACIONAL
C ENTRO DE INVESTIGACIÓN EN CIENCIA
APLICADA Y TECNOLOGÍA AVANZADA UNIDAD Q UERÉTARO
POSGRADO EN TECNOLOGÍA AVANZADA
Efecto del escaldado por calentamiento óhmico en la calidad fisicoquímica de mango fresco cortado
TESIS QUE PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRO EN TECNOLOGÍA AVANZADA
PRESENTA
Ing. Francisco Martín Flores García
Directores de tesis:
Dr. Eduardo Morales Sánchez Dra. Marcela Gaytán Martínez
Santiago de Querétaro, Qro. 2019.
“El misterio de la vida no es un problema para resolver, sino una realidad a experimentar”
Frank Herbert (1920-1986)
Agradecimientos
A Dios por permitirme llegar a este punto de mi vida y mantenerme firme ante cualquier adversidad.
En especial quiero agradecer a mi pareja sentimental Mayra Zavala Nuñez, en todo momento ha sido mi fortaleza, por su apoyo incondicional, la confianza y por siempre estar a mi lado. Por otro lado, a mi familia por todo su aliento y apoyo, es por todos ustedes que he llegado a desarrollarme tanto personal como profesionalmente.
A mis asesores, el Dr. Eduardo Morales Sánchez y a la Dra. Marcela Gaytán Martínez por su apoyo incondicional en el desarrollo del trabajo de tesis. GRACIAS.
A todos los profesores que tomaron parte en mi formación en CICATA, todas y cada una de las clases tomadas han sido fundamental en mi formación académica.
A CICATA-IPN por brindarme los recursos materiales necesarios y a CONACYT por el recurso económico otorgado durante estos dos años. Y en general, a todos aquellos que de una u otra manera estuvieron implicados en el desarrollo y conclusión de este trabajo, profesores, compañeros.
Resumen
Se evaluó el efecto del escaldado por calentamiento óhmico (OH) sobre la vida útil del mango cortado mínimamente procesado (cubos de 2 x 3 cm). Las condiciones para OH fueron voltajes de 60 y 75 V/cm, tiempo de inmersión (1, 3, 5, 10 y 15 min) y temperatura (65 y 75 °C). Se usó un escaldado de forma tradicional (CT) bajo las mismas condiciones que el OH como control. Los cubos de mango escaldados se midieron: firmeza, sólidos solubles totales, pH, acidez titulable, color y actividad de la polifenoloxidasa (PPO), en 0, 5, 10, 15 y 20 días de almacenamiento en refrigeración (5°C).
Los resultados mostraron que la firmeza en el tratamiento OH de 75V a 75°C por 3 min se mantuvo estable hasta los 20 días de almacenamiento. La actividad de PFO fue menor en OH que en CT esto se puede observar desde el tratamiento de 1 minuto a 65°C del tratamiento convencional. Al tratamiento de 60V y 75V a 65°C en 1 minuto de tratamiento, los valores de color evaluados L, C y H no se vieron afectados significativamente en comparación con el tratamiento convencional. Los valores de sólidos, pH y acidez no se vieron afectados en mayor medida en el tratamiento óhmico (OH). Se concluye que escaldar por OH a 75V a 65 y 75°C permite obtener mango mínimamente procesado con una vida de anaquel de 20 días de almacenamiento en refrigeración, lo que hace un método factible para el procesamiento.
Abstract
The effect of scalding by ohmic heating (OH) on the life of the minimally processed cut mango (2 x 3 cm cubes) was evaluated. The conditions for OH were voltages of 60 and 75 V / cm, immersion time (1, 3, 5, 10 and 15 min) and temperature (65 and 75 ° C). Traditionally scalding (CT) was used under the same conditions as OH as a control. The mango cubes scalded by both treatments were characterized by firmness, total soluble solids, pH, titratable acidity, color and polyphenoloxidase activity (PPO), in 0, 5, 10, 15 and 20 days of refrigerated storage (5 ° C).
Regarding firmness, the OH treatment of 75V at 75 ° C for 3 min, kept this parameter stable for up to 20 days of storage, without presenting significant changes. PFO activity was lower in OH than in CT this can be observed from the 1-minute treatment at 65 ° C of the conventional treatment. At treatment of 60V and 75V at 65 ° C in 1 minute of treatment, the color values evaluated L, C and H were not significantly affected compared to conventional treatment. The values of solids, pH, and acidity were not affected to a greater extent in the ohmic treatment (OH). It is concluded that scalding by OH at 75V at 65 and 75 ° C allows to obtain minimally processed mango with a shelf life of 20 days of refrigerated storage, which makes a feasible method for processing.
Contenido
Capítulo 1. Introducción ... 10
1.2 Planteamiento del problema ... 12
1.3 Justificación ... 13
1.4 Objetivos ... 15
1.5 Hipótesis ... 15
Capítulo 2. Marco teórico ... 16
2.1 Mango ... 16
2.1.2 Composición química del mango ... 18
2.1.3 Textura en mango ... 18
2.1.4 Productos derivados del mango ... 19
2.2 Fruta fresca cortada ... 20
2.3 Obtención de mango fresco cortado de forma tradicional ... 21
2.4 Estado de madurez del mango ... 21
2.5 Alimentos mínimamente procesados... 23
2.5.1 Factores que limitan la vida útil de frutas mínimamente procesadas ... 24
2.5.2 Métodos alternativos usados para alargar la vida de anaquel del mango fresco cortado ... 24
2.6 Conservación de alimentos ... 25
2.8 Acción de la enzima polifenoloxidasa ... 27
2.8.1 Mecanismo de acción ... 27
2.8.2 Efecto de la enzima ... 29
2.8.3 Tipos de tratamientos para inactivar la enzima ... 29
2.9 Escaldado ... 30
2.9.1 Definición y objetivos del escaldado ... 31
2.10 Tecnologías emergentes ... 34
Capítulo 3. Materiales y Métodos ... 39
3.1 Materia prima ... 39
3.3 Calentamiento óhmico ... 40
3.4 Estabilidad de almacenamiento de mango mínimamente procesado ... 41
3.5 Preparación del extracto crudo para la determinación de actividad enzimatica. ... 42
3.6 Actividad enzimática ... 42
3.7 Análisis fisicoquímicos ... 42
3.7.1 Determinación del estado de madurez ... 43
3.7.2 Color ... 43
3.7.3 Acidez titulable... 43
3.7.4 Determinación de pH ... 45
3.8.5 Determinación de sólidos solubles ... 45
3.9 Textura en mango fresco cortado ... 46
3.10 Diseño de experimentos y análisis de resultados ... 46
Capítulo 4. Resultados y discusión ... 47
4.1 Determinación del estado de madurez del mango ... 47
4.2 Efecto del escaldado en la firmeza del mango fresco cortado ... 47
4.3 Efecto del escaldado sobre los sólidos solubles totales del mango fresco cortado ... 51
4.4 Efecto del escaldado (TC y OH) en el pH del mango fresco cortado ... 54
4.5 Efecto del escaldado (TC y OH) en la acidez de mango fresco cortado. ... 56
4.6 Efecto del escaldado (TC y OH) en los parámetros de color de mango fresco cortado ... 59
4.7 Efecto del escaldado (TC y OH) en la actividad residual de polifenoloxidasa (PPO) de mango fresco cortado. ... 66
Capítulo 5. Conclusiones ... 70
Capítulo 6. Referencias ... 71
Capítulo 1. Introducción
Los alimentos mínimamente procesados también denominados cuarta gama de alimentos, se refieren a todas aquellas frutas u hortalizas que tienen un proceso mínimo previo a su empaquetado, ya sea lavado, pelado y/o troceado, esta gama de alimentos no lleva ningún aditivo preservante.
Los alimentos se clasifican en diferentes gamas, según sea el proceso al que son sometidos. De acuerdo con el proceso aplicado se divide en:
Gama I: Frutas y hortalizas que se venden en estado fresco, conservadas por deshidratación y/o encurtidas.
Gama II: Frutas y hortalizas que se comercializan en conserva.
Gama III: Frutas y hortalizas que se comercializan congeladas
Gama VI: Frutas y hortalizas mínimamente procesadas, con venta en fresco Gama V: Frutas y hortalizas que son cocinadas y se almacenan refrigeradas (Herreo and Avila., 2006)
Los tipos y cantidades de productos mínimamente procesados se han incrementado desde la década pasada y en la actualidad su uso se ha expandido a restaurantes, supermercados y tiendas teniendo amplia aceptación en Estados Unidos, Francia, Reino Unido y Holanda entre otros (Elizabeth et al., 2011).
Los productos mínimamente procesados son uno de los mercados de alimentos con mayor crecimiento en los últimos años (Ramos et al., 2013). En los últimos años la demanda de frutas mínimamente procesadas se ha visto incrementada (Bonneau et al., 2018). Las frutas frescas cortadas siguen en estudio debido a que presentan dificultades para mantener sus cualidades de fruta fresca durante tiempos prolongados (Ramos et al., 2013).
El deterioro de los alimentos es un proceso complejo en el que sufren grandes cambios los alimentos. Existen enzimas endógenas que son también un factor en la pérdida de la calidad de los alimentos. En todas las frutas, las enzimas y los
sustratos se encuentran separados en diferentes compartimientos, es cuando son procesados (cortados) y convertidos en jugos o purees, cuando las enzimas entran en contacto con los sustratos resultado en productos con bajos atributos de calidad.
Algunas de estas enzimas son responsables del deterioro del color, sabor y valor nutricional de los alimentos (Chakraborty et al., 2014). Debido a la pérdida de estos atributos se ha optado por aplicar tecnologías de conservación como el escaldado, la pasteurización y la esterilización entre otras. Sin embargo, estás técnicas afectan los atributos sensoriales durante el tratamiento térmico, por lo que se han desarrollado nuevos métodos de procesamiento. Las tecnologías emergentes usadas pueden ser térmicas y no térmicas con las cuales buscan mejorar la calidad de los productos procesados e incrementar su vida útil. Entre las tecnologías no térmicas se incluyen procesos de altas presiones, irradiación ultravioleta, campos magnéticos, irradiación de electrones, ozonización y campos eléctricos pulsados (Lopes et al., 2016).
Para el caso de tecnologías térmicas se pueden mencionar el calentamiento óhmico, calentamiento inductivo, micronización y calentamiento por microondas (Lombardi et al., 2015). Actualmente se está estudiando con especial interés el calentamiento óhmico como método para procesamiento térmico de alimentos como lácteos, huevo deshidratado, alimentos en suspensión, carne, tratamientos de almidón, procesamiento de frutas auto estables y especialmente en jugos y néctares de frutas (Pasha et al., 2014). El calentamiento óhmico es una tecnología con alta eficiencia energética, el 90% de la energía eléctrica se convierte en calor; además de la adecuada homogeneidad en la temperatura de tratamiento lo cual evita el sobre procesamiento en algunas regiones del alimento.
En la fruta fresca cortada se incrementa la tasa de respiración causando alteraciones en los tejidos de la fruta y quedando disponibles para la acción de enzimas, lo que acelera la pérdida de agua y la proliferación de microorganismos.
Entre los cambios fisiológicos principales se incluyen obscurecimiento enzimático, debido a la acción de la polifenoloxidasa, ablandamiento, perdida de color y reducción en la vida segura (Beaulieu and Lea., 2003).
1.2 Planteamiento del problema
El tratamiento de conservación al cual la fruta fresca cortada se somete es el escaldado. El proceso consiste en cortar la fruta y tratarla en inmersión de agua a temperatura de 90°C durante 3 min, sin embargo, la vida útil de la fruta fresca cortada no es mayor de los 10 días en almacenamiento (Whitaker, 2004).
El escaldado, o la exposición de las piezas de fruta a altas temperaturas durante pocos minutos, es una operación de control crítica en el procesamiento de frutas estables. La función principal de este tratamiento es destruir las enzimas que podrían deteriorar las frutas y hortalizas. En estas técnicas de procesamiento mínimo, el escaldado tiene también como función reducir la carga microbiana mediante la inactivación de microorganismos sensibles al calor (Alzamora et al., 2015). Sin embargo, debido al calor aplicado presentan pérdidas en la calidad de las frutas frescas cortadas relacionadas con color, textura y vida útil estas pérdidas usualmente se disminuyen con la aplicación de aditivos.
Debido a esto, existe un creciente interés en la búsqueda de nuevas tecnologías de conservación para incrementar la vida útil y mantener las características de calidad demandadas en este producto.
El efecto del escaldado sobre la calidad general en muchas frutas ha sido ampliamente estudiado debido a la pérdida de calidad (Robles-Sánchez et al., 2009).
El principal problema en este sistema es que el calentamiento no es uniforme en todo el material, alterando ciertas características del alimento por efecto de la temperatura, lo cual contribuye aún más a la aparición de dichos cambios. Además de lo anterior, la baja versatilidad y excesivo gasto energético hace necesaria la búsqueda de alternativas de procesamiento (Fadavi et al., 2018).
En fruta fresca cortada los cambios por estas alteraciones son sumamente notorios ya que el daño mecánico que se infringe a la fruta en el momento del corte incrementa la tasa de respiración y causa alteraciones en los tejidos de la fruta;
además que la fruta queda disponible para la acción de enzimas, se acelera la
pérdida de agua y la proliferación de microorganismos. Los cambios fisiológicos incluyen obscurecimiento enzimático debido a la acción de la polifenoloxidasa, ablandamiento, pérdida de color y reducción en la vida útil (Oliveira et al., 2015).
Es por ello que se están estudiando nuevas tecnologías de proceso térmico que permitan obtener productos de buena calidad en el ámbito de color, textura y vida útil.
La presente investigación plantea utilizar el escaldado para procesar el mango fresco cortado, pero utilizando la tecnología alternativa de calentamiento óhmico;
Se propone evaluar el efecto del voltaje aplicado sobre la actividad enzimática, sobre los cambios en textura y sobre las propiedades fisicoquímicas.
1.3 Justificación
Actualmente, los consumidores han optado por buscar alimentos que sean fáciles de consumir o almacenar, que requieran la menor manipulación posible, con tiempos de preparación mínimos y que a su vez tengan una vida útil más prolongada con las mejores características de calidad e inocuidad. En los últimos años la demanda de frutas mínimamente procesadas se ha visto en aumento (Robles- Sánchez et al., 2009).
El mercado para el mango fresco cortado tiene mucho potencial. Sin embargo, desde el punto de vista logístico, el proceso para colocar fruta fresca cortada con sabor y excelente presentación en las manos de los consumidores presenta muchos retos. Las ventas anuales de mango fresco cortado representaron el 3.1% del total de ventas de fruta fresca cortada y generó más de $11.3 millones en el 2015 (SIAP, 2015).
A pesar de sus propiedades, los frutos mínimamente procesados enfrentan una gran problemática en lo relacionado a su conservación, ya que los daños mecánicos infligidos durante su procesado promueven la aceleración de cambios metabólicos naturales como la respiración, que hacen que los frutos sean más vulnerables a la acción enzimática, proliferación microbiana y a la pérdida de atributos de calidad como la textura y el color. Es aquí donde juega un papel importante la
implementación de nuevas tecnologías de conservación que permitan la prolongación de la vida útil de estos productos (Oms-Oliu et al., 2010). El aseguramiento de buena calidad y buen sabor en un producto requiere de implementar tecnologías que permitan tener un producto de alta calidad. La mayoría de los procesos implementado deben considerar los factores que afectan la vida segura (Chiumarelli et al., 2011).
Es por ello que se propone el uso de calentamiento óhmico como tratamiento para la conservación de mango fresco cortado, teniendo así un producto mínimamente procesado, seguro para el ser humano y cuidando sus características fisicoquímicas.
El calentamiento óhmico es una tecnología térmica de conservación de alimentos que está siendo evaluada como alternativa a las tecnologías convencionales de conservación. El calentamiento óhmico es una tecnología basada en aplicar un voltaje eléctrico en el alimento para generar un calentamiento interno debido a que el alimento se comporta como una resistencia eléctrica que disipa internamente la potencia eléctrica aplicada. El principio físico es conocido como la ley de Joule (Makroo et al., 2017).
Esta tecnología se caracteriza por permitir obtener un producto seguro microbiológicamente, con un mayor respeto de los componentes nutricionales que el tratamiento térmico convencional y como consecuencia, existe menos alteración de sus componentes por efecto de la temperatura y el tiempo de exposición (Louarme and Billaud., 2012).
Además, con la ausencia de una superficie caliente de contacto y el calentamiento rápido y uniforme, se reducen problemas como el daño térmico en el producto y pérdida de algunos componentes importantes como las vitaminas y algunos pigmentos (Domeneghini et al., 2012). Por lo tanto, el calentamiento óhmico permite obtener un producto de buena calidad sensorial y organoléptica y con mínimos cambios estructurales (Leizerson and Shimoni., 2005).
1.4 Objetivos
Objetivo general
Determinar el efecto del escaldado por calentamiento óhmico en las propiedades fisicoquímicas de mango fresco cortado durante el almacenamiento.
Objetivos específicos
o Determinar las condiciones de proceso (voltaje y tiempo) para el escaldado por calentamiento óhmico de mango fresco cortado
o Evaluar la actividad enzimática que se presenta durante el almacenamiento del mango fresco cortado escaldado por óhmico y por escaldado tradicional o Evaluar los cambios en las propiedades fisicoquímicas que se presentan
durante el almacenamiento del mango fresco cortado escaldado por óhmico y por escaldado tradicional
1.5 Hipótesis
El escaldado por calentamiento óhmico permite mantener las características fisicoquímicas del mango fresco cortado en comparación con el escaldado convencional durante su tiempo de almacenamiento.
Capítulo 2. Marco teórico 2.1 Mango
Generalidades
El mango tropical (Figura1) (Mangifera indica) es una fruta popular a nivel mundial por su sabrosa pulpa carnosa. Pertenece a la familia Anacardiaceae, género Mangifera, especie indica. El mango es una fuente rica en fibra dietaría y contiene compuestos con actividad antioxidante y con beneficio para la salud, algunos de ellos son compuestos fenólicos, carotenoides y vitaminas A y C (Palma-Orozco et al., 2014).
Figura 1. Morfología del fruto del mango (Oquendo Torres., 2007).
De acuerdo con la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (SAGARPA., 2015), México ocupa el primer lugar a nivel mundial como el mayor exportador de mango. El Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera (SIAP) reporta que la producción del mango aumentó un 36% de 1.2 a 1.8 millones de toneladas con un valor de 5400 millones de pesos, siendo la variedad Ataulfo la de mayor producción en México (SIAP., 2015).
La fruta es más o menos comprimida, pulpa carnosa, varía considerablemente en tamaño, forma, color y presencia de fibra. El rasgo más característico del mango es la formación de una pequeña proyección cónica que se desarrolla lateralmente en la zona proximal extrema de la fruta, conocida como el pico que puede ser bastante prominente en algunos. En la madurez exhibe diferentes mezclas de tonos verdes, amarillos y rojos, puede ser lisa o áspera, cada mango tiene una única semilla plana, rodeada de carne, que es amarilla o naranja, esta carne es rica en vitaminas A, C y D (FAO., 2007). La producción mundial asciende a más de 35 millones de toneladas anuales (FAO., 2009).
Desde el punto de vista del valor nutritivo, el mango es una fuente importante de fibra y vitaminas (Tabla 1). La pulpa del mango presenta una concentración significativa de compuestos bioactivos tales como vitamina A (esencial para el mantenimiento de los tejidos epiteliales piel y mucosas), así como de compuestos con una gran actividad antioxidante entre ellos la vitamina C y E, fenoles y carotenos, entre otros, además de presentar una importante concentración de minerales como potasio y magnesio, los cuales intervienen en la transmisión nerviosa y muscular.
Tabla 1. Contenido nutricional del mango
Nutriente Contenido por 100 g de mango
Agua (g) 83
Proteínas (g) 0.5
Grasa (g) 0
Carbohidratos (g) 15
Fibra (g) 0.8
Calcio (mg) 10
Hierro (mg) 0.5
Vitamina “A” (mg) 0.21
Tiamina (mg) 0.03
Riboflavina (mg) 0.04
Vitamina C (mg) 3
Desechos (cascara y semilla) (%) 28-38
(Cadena agroalimentaria del mango 2003; Bangerth y Carle., 2002)
También aporta pequeñas cantidades de hierro, fósforo y calcio. Así mismo, la pulpa del mango contiene fibra soluble (pectinas), ácidos orgánicos (cítrico y málico) y taninos. En su composición destaca la presencia de una sustancia denominada manguiferina, que en animales de experimentación parece ejercer una acción antioxidante y antitumoral (Herrera-Cazares et al., 2017).
2.1.2 Composición química del mango
El mango es una excelente fuente de antioxidante (Yuonis., 2011), vitamina A, B6, Complejo B, D y E además de compuestos fenólicos, β-carotenos (Sivakumar., 2011), ácido ascórbico, flavonoides, pectina y minerales tales como: calcio, hierro, potasio y magnesio (Ribeiro., 2007). El mango es una gran fuente de polifenoles dietéticos (Vega., 2013). La pulpa de mango contiene ácido gálico, galotaninos, mangiferina, quercetina, kaempferol, phydroxy-ácido benzoico, ácido m-cumárico, ácido p-cumárico y ácido ferúlico. La mangiferina, isomangiferina, xantona y C- glucósidos se encuentran en extractos del mango Ataulfo y son sintetizado a través de la ciclación de benzofenonas (Ramírez-Maganda et al., 2015).
2.1.3 Textura en mango
Las frutas y verduras sufren modificaciones en su textura durante el proceso de maduración, así como en la recolección, transporte, almacenamiento y durante el procesamiento, en operaciones tales como limpieza, clasificación, rebanado o picado, escaldado y finalmente deshidratación, enlatado, fritura o congelación (Gujral and Brar., 2003).
Es importante conocer la textura de las frutas y verduras no sólo con el objetivo de establecer un sistema de control de calidad para su recepción y durante su procesamiento, sino para satisfacer las preferencias de los consumidores (García Martínez et al., 2015).
Estos cambios en la textura de frutas y verduras ocasionan la pérdida de firmeza de los tejidos, lo cual se contrapone a la tendencia actual de los consumidores, quienes prefieren texturas cada vez más firmes en estos productos procesados (Poubol and Izumi., 2005).
El ablandamiento y la pérdida de textura es un problema en frutas y verduras recién cortadas y mínimamente procesadas(Poubol and Izumi., 2005).
El mango se ablanda muy rápidamente en el mesocarpio y, a medida que la fruta se acerca a la etapa totalmente madura, se vuelve inaceptable para el consumo (Rahman and Al-Farsi., 2005).
El ablandamiento probablemente se relaciona con la despolimerización y solubilización de sustancias pecticas en la laminilla media de la pared celular, y se cree que involucra hidrolasas de la pared celular (Singh et al., 2013).
Para minimizar el ablandamiento de las frutas y verduras, se describen numerosos tratamientos de procesos en la literatura. El blanqueo a baja temperatura y el escaldado escalonado aumentan la firmeza mediante la estimulación de la actividad de la pectinmetilesterasa (PME), que se activa entre 50 y 70 °C. PME cataliza la hidrólisis de enlaces de ésteres metílicos en la cadena de pectina para producir grupos carboxilo libres, que se unen con cationes, como el calcio, para formar puentes salinos entre moléculas de pectina adyacentes (Singh et al., 2013).
2.1.4 Productos derivados del mango
Los principales usos del mago en industrias son en puré de mango, rodajas en jarabe, néctar, cuero, encurtidos, rodajas en conservas y mango cortado fresco, son los principales productos industriales obtenidos a partir de frutas de mango (Rahman., 2015).
Los mangos en conserva son los productos preparados con frutas sin pedúnculos, peladas, frescas, sanas, limpias y maduras, de las variedades comerciales que respondan a las características del fruto Mangifera indica L; que puede estar envasado o no, con un medio de cobertura líquido adecuado, edulcorantes nutritivos, aderezos, aromatizantes apropiados para el producto; y tratado térmicamente, en forma adecuada, antes o después de ser encerrado herméticamente en un recipiente con el fin de mantener la composición esencial y los factores de calidad del producto. Entre las formas de presentación pueden ser mitades, rebanadas, trozos, cubos, etc. (CODEX STAN 159-1987).
El mango cortado fresco es otro de los productos con alta demanda. Los cubos de mango fresco cortado en condición “maduro firme” (o medio maduro) son los más aptos para tolerar las demandas del procesamiento. La clave es encontrar un punto intermedio entre firmeza y sabor superior para un producto fresco cortado (Salinas- Roca et al., 2016).
2.2 Fruta fresca cortada
Las frutas mínimamente procesadas son productos los cuales han sido sometidos a un tratamiento mínimo de conservación. Los tejidos de estos productos no presentan las mismas características fisiológicas que los tejidos vivos debido al tratamiento aplicado para alargar su vida útil. La fruta fresca cortada tiene como propósito proporcionar al consumidor un producto muy parecido al fresco con una vida útil prolongada y al mismo tiempo garantiza la seguridad de este producto, manteniendo la calidad nutritiva y sensorial (Torres et al., 2015).
La fruta fresca cortada actualmente es uno de los principales segmentos en crecimiento de los mercados minoristas de alimentos. Sin embargo, el mayor obstáculo para el marketing comercial es su vida útil limitada (Salinas-Hernández et al., 2010).
Aunque la vida útil puede extenderse con baja temperatura, se deben aplicar tratamientos complementarios (<5 °C) para facilitar la distribución y comercialización (Elizabeth et al., 2011). Un enfoque para reducir las pérdidas de calidad es mediante la inhibición de las reacciones de pardeamiento al excluir el oxígeno, agregar antioxidantes o inhibir la actividad de las enzimas responsables (Mesías et al., 2016).
El efecto de tales tratamientos sobre la calidad general en muchas frutas ha sido ampliamente estudiado y se han logrado avances significativos con la fruta de mango, lo que lleva a una vida posterior al corte con índices de calidad aceptables (Robles-Sánchez et al., 2009).
2.3 Obtención de mango fresco cortado de forma tradicional
El mango debe presentar una madurez adecuada de manera que sea fácil de cortar.
El tratamiento que se utiliza para conservar cubos de mango fresco cortado se llama escaldado y consiste en introducir el material en agua a cierta temperatura con productos químicos para extender la vida de anaquel, reduciendo el pardeamiento ocasionado por la activación de enzimas específicamente la polifenoloxidasa (PFO) (Hernández, González, and Lobo., 2007).
Se requiere del uso de herramientas muy filosas para pelar y rebanar el mango para minimizar el daño y el pardeamiento en la fruta cortada. La eliminación completa de la piel con un cuchillo o pelador muy filoso ayuda a evitar la decoloración de los tejidos restantes de la cáscara (aparece más rápido que el pardeamiento en los tejidos de la pulpa en mango fresco cortado). Aunque el corte de la fruta a mano provoca menos daños que el método mecánico es más consistente en términos de los tipos de cortes que se hacen. El producto es sometido a radiación con el fin de disminuir la presencia de microbios en la fruta. La literatura reporta irradiación a 1 kg y puede ofrecer beneficios a la salud, pero la relación costo-beneficio es cara para los industriales (Soliva-Fortuny and Martín-Belloso., 2003).
Posteriormente se almacena a temperaturas de 2 a 5˚C para cubos de mango fresco cortado. Sin embargo, la vida de anaquel del producto es de 8 a 10 días, ya que se deteriora su calidad microbiana y sensorial (Soliva-Fortuny and Martín-Belloso., 2003).
2.4 Estado de madurez del mango
Las operaciones involucradas en la preparación de productos mínimamente procesados provocan en general un aumento de la velocidad de deterioro del producto. Los daños físicos o heridas causadas por la preparación incrementan la tasa respiratoria, la producción de etileno y el metabolismo del fruto produciéndose modificaciones en el color (pardeamiento, translucidez, etc.), el sabor, la textura y la calidad nutricional. La obtención de un producto mínimamente procesado de calidad radica en la adecuada selección de la materia prima y en la optimización de
todas las etapas tecnológicas necesarias para su elaboración y mantenimiento de la calidad sensorial, higiénico-sanitaria y nutricional. La materia prima debe seleccionarse teniendo en cuenta dos aspectos: el cultivar y el grado de madurez de la fruta (Hernández et al., 2007).
La selección del grado de madurez de los frutos es esencial sobre todo en aquéllos que son climatéricos. Dichos frutos se recolectan cuando alcanzan la madurez fisiológica, ya que la textura es más firme y los daños mecánicos durante la manipulación se minimizan. Antes de procesar dicha fruta es necesario que madure, proceso durante el que se desarrollan las características organolépticas específicas de cada producto. Sin embargo, y teniendo en cuenta que las etapas tecnológicas de elaboración del producto mínimamente procesado afectan a la calidad, es necesario llegar a unas condiciones de compromiso entre el grado de madurez óptimo “para el consumo” y “para el proceso tecnológico” (Hernández et al., 2007).
Para la elección del mango que se usará para obtener mango fresco cortado es necesario basarse en el estado de madurez. The National Mango Board, (2009) propuso un escalda de madurez con 5 grados de madurez (Figura 2). Se ha propuesto utilizar el grado 3 o un punto intermedio entre 3 y 4. Las características fisicoquímicas del grado de madurez 3 son firmeza de la pulpa de 6 a 8 (N), sólidos solubles totales (brix) (11-12 %), los valores del grado de madurez 4 para firmeza es de (2 a 3 N) y de sólidos solubles totales entre (12 y 15 %).
Figura 2. Escala de madurez publicada en el Mango Handling and Ripening Protocol (The National Mango Board., 2009).
2.5 Alimentos mínimamente procesados
Los tipos y cantidades de productos mínimamente procesados se han incrementado desde la década pasada y en la actualidad su uso se ha expandido a restaurantes, supermercados y tiendas teniendo amplia aceptación en Estados Unidos, Francia, Reino Unido y Holanda entre otros (Elizabeth et al., 2011).
Las frutas y hortalizas mínimamente procesadas se identifican bajo el concepto de IV gama. Se entiende que los productos de IV gama son hortalizas y frutas frescas listas para el consumo, sometidas a un proceso mínimo que incluye: selección, lavado, pelado y/o trozado, sanitización, secado y envasado (Elizabeth et al., 2011).
Los productos vegetales mínimamente procesados que se encuentran hoy en día en el mercado nacional están constituidos por distintas especies de hortalizas, siendo las frutas de este formato, un producto que se está incorporando paulatinamente entre los de consumo habitual, ya que se encuentra ampliamente desarrollado a nivel de laboratorio, donde se sugieren distintas mezclas de aditivos y condiciones de envasado (Elizabeth et al., 2011).
Existe una amplia variedad de frutas utilizadas para procesamiento mínimo, principalmente en formatos de consumo individual para venta en (Pasha et al., 2014).
En el caso de las empresas dedicadas a la alimentación industrial, es un producto que está empezando a consumirse cada vez más ya que existen diferentes ventajas competitivas que indican la conveniencia de utilizar este tipo de productos, entre otras:
Ahorro de mano de obra en las operaciones preliminares de vegetales.
Reducción de los espacios de almacenamiento requeridos.
Reducción de desechos en cocinas, la operación es más limpia.
Reducción de riesgos de contaminación cruzada.
Disminución de riesgos de corte.
Los formatos 100% utilizables facilitan el procesamiento y control de costos.
El hecho de que el uso de hortalizas preelaboradas ya esté instalado en este segmento del mercado, hace que la idea de introducir frutas no presente la resistencia inicial típica que se asume al introducir productos nuevos, si a esto se suma una buena relación precio–calidad, la comercialización de frutas cortadas debiera tener una rápida aceptación (Pasha et al., 2014).
2.5.1 Factores que limitan la vida útil de frutas mínimamente procesadas Las reacciones de deterioro de las frutas frescas cortadas están asociadas principalmente al pardeamiento enzimático siendo este uno de los factores limitantes en la vida útil de frutas mínimamente procesadas. Durante las etapas del proceso de elaboración se generan rupturas en las células, causando que las enzimas se liberen y entren en contacto con los sustratos. Inicialmente las sustancias polifenólicas se encuentran alojadas en las vacuolas vegetales, mientras que la enzima fenolasa se encuentra presente en el citoplasma de las células vegetales. El pardeamiento enzimático es una decoloración que resulta de la acción del grupo de enzimas polifenol oxidasas (PPOs). Otro mecanismo de deterioro es el pardeamiento no enzimático que se produce por la exposición del producto procesado a temperaturas de almacenamiento más altas que las de refrigeración recomendada para estos productos (Pasha et al., 2014).
2.5.2 Métodos alternativos usados para alargar la vida de anaquel del mango fresco cortado
Se han usado métodos químicos y físicos con el fin de alargar la vida de anaquel del mango fresco cortado. El cloruro de calcio al 1% al mango fresco cortado es esencial para el mantenimiento de la firmeza de la fruta cortada. Dicho tratamiento extiende la vida de anaquel del mango fresco cortado hasta cuatro días más que el mango tratado con agua destilada con la fruta almacenada a una temperatura de 5˚C. Sin embargo, uno de los problemas asociados es el pardeamiento del mango fresco cortado después de los 8 días de almacenamiento. Para disminuir el problema de pardeamiento se han usado baños de inmersión en químicos que incluyen el ácido ascórbico, ácido cítrico, L-cisteína y/o nacetilcisteína. Los
resultados mostraron que una mezcla de ácido ascórbico y L-cisteína, además del cloruro de calcio al 1%, puede ser una buena opción para el mantenimiento de la calidad de los cubos de mango fresco cortado (Dea et al., 2010).
La combinación de métodos químicos con la aplicación de inhibidores de acción por etileno al mango fresco cortado parece dilatar aún más el blandecimiento y pardeamiento. La adición de 1-metilociclopropeno a rebanadas de mango en combinación con el tratamiento químico y/o embalaje de ambiente modificado tiene un efecto sinergístico en el mantenimiento de una buena presentación y la calidad de la textura. Su uso debe evaluarse más a fondo para el mango fresco cortado, especialmente ya que 1-MCP ahora está disponible en versión líquida (AgroFresh Inc., 2013).
Una combinación de varios de los tratamientos, acoplados con embalaje de ambiente modificado, podría ser el mayor potencial para el mango fresco cortado en términos de la retardar el pardeamiento, reblandecimiento y deterioro de la fruta cortada (Rico et al., 2007).
Actualmente el uso de tecnologías emergente ha tenido un auge importante en el desarrollo de procesos para la obtención de fruta fresca cortada, el uso de empaques con atmosferas modificadas, microondas, altas presiones hidrostáticas, pulsos de campos eléctricos y tecnología ultra violeta (Aneja et al, 2014). Solo son algunas de las tecnologías estudiadas para el desarrollo de metodologías para obtener fruta fresca cortada. Estas tecnologías tratan de aminorar los efectos que el procesamiento demanda sobre la fruta. En el momento en que se corta la fruta se desencadenan una serie de reacciones debido al daño en los tejidos de la fruta, se ponen en contacto compuesto fenólicos y enzimas endógenas que son liberadas por el daño mecánico infligido a la fruta aumentando el deterioro enzimático, dejando expuesta a la fruta a microorganismos, lo cual delimita su vida útil.
2.6 Conservación de alimentos
La preservación de los alimentos se refiere a la acción de mantener los alimentos con las propiedades naturales o deseadas tanto tiempo como sea posible. Estos
métodos de preservación están basados principalmente en el tipo de alimento y sus necesidades para ser preparado o formulado (Rahman, 2007). El objetivo de la conservación de los alimentos es disminuir o detener la actividad de las bacterias o enzimas deterioradoras, evitando la pérdida de sabor, calidad de textura y valor nutricional (Vaclavik and Christian., 2014) .
El deterioro de los alimentos por enzimas y microorganismos es un problema que no se encuentra aún bajo un adecuado control a pesar de la variedad de técnicas de preservación disponibles (congelamiento, escaldado, pasteurización y enlatado).
Además, como respuesta a la creciente demanda del consumidor por alimentos saludables, frescos y de fácil preparación, se han inclinado a los manufactureros a desarrollar técnicas suaves de preservación (por ejemplo, refrigeración, empacado bajo atmosfera controlada y bioconservación), para la obtención de productos mínimamente procesados (Ramos et al., 2013).
2.7 Deterioro en alimentos
El deterioro es un proceso complejo que sufren grandes cantidades de alimentos, aun con las técnicas de preservación existentes hoy en día. Debido a la heterogeneidad del alimento, las condiciones de procesado y almacenamiento podemos clasificar los tipos de deterioro de los alimentos en tres tipos: químico, microbiológico y enzimático (Vargas-Ortiz et al., 2017).
2.7.1 Tipos de deterioro en alimentos
El deterioro químico de los alimentos puede ocurrir debido a las reacciones de rompimiento de los componentes químicos de los alimentos, incluyendo las proteínas, lípidos y los carbohidratos. La taza de ocurrencia de estas reacciones químicas depende de factores como la actividad acuosa, temperatura, pH, y la exposición a la luz o al oxígeno, y afectan características de color, aroma, y textura de los alimentos (Djioua et al., 2010).
La acción de los microorganismos es la causa más común de deterioro de los alimentos y la causa más común de enfermedades por alimentos. Ocurre principalmente en los alimentos perecederos como frutas frescas, vegetales,
carnes, aves, pescado, productos de panadería, leche y jugos. Los microorganismos potenciales del deterioro de los alimentos incluyen bacterias, hongos (mohos y levaduras), virus y parásitos. El crecimiento de estos microorganismos puede ser prevenido o retardado ajustando el conteo inicial de microorganismos, la temperatura de almacenamiento, reduciendo la actividad acuosa, disminuyendo el pH, usando conservadores o un empaque apropiado (Pasha et al., 2014).
Además del deterioro microbiológico, existen enzimas endógenas que son también un factor en la pérdida de la calidad de los alimentos. En todas las frutas, las enzimas y los sustratos se encuentran separados en diferentes compartimientos, es cuando son procesados (cortados) y convertidos en jugos o purees, cuando las enzimas entran en contacto con los sustratos resultado en productos con bajos atributos de calidad. Algunas de estas enzimas son: polifenoloxidasa (PPO), peroxidasa (POD) y lipoxigenasa (LOX), responsables del deterioro del color, sabor y valor nutricional de los alimentos (Chakraborty et al., 2014).
2.8 Acción de la enzima polifenoloxidasa
Las polifenoloxidasa (PPOs) (EC 1.14.18.1 o EC 1.10.3.2) son enzimas ubicadas en plantas que catalizan la reacción dependiente de oxígeno que transforma o- difenoles en o-quinonas, que se polimerizan en melaninas que producen colores oscuros y olores desagradables, responsables de importantes pérdidas económicas en el mercado de frutos y vegetales (Yoruk and Marshall., 2003; Mayer., 2006).
2.8.1 Mecanismo de acción
El oscurecimiento enzimático o melanogénesis (Figura 3) resulta de tres procesos:
1) hidroxilación de monofenoles como la tirosina, 2) oxidación de o-quinonas como la 3-4-dihidroxifenilalanina o la L-dopa, y 3) la polimerización de melaninas de los productos de oxidación anteriores. Tanto la hidroxilación como la oxidación son catalizadas por la PPO, el tercer proceso sucede espontáneamente sin ayuda de las enzimas (de la Torre., 2009).
Figura 3 Mecanismo de acción de la PFO (polifenoloxidasa) (Cheema, 2015).
Figura 4. Mecanismo por el cual la tirosinasa convierte la L-tirosina a L-DOPA y posteriormente a o-dopaquinona, y los pasos consecuentes para la formación de las
melaninas (de Faria et al., 2007).
La Catecol oxidasa (CO) se encuentra en los tejidos de las plantas y en algunos insectos y crustáceos, mientras que la Tirosinasa (TYR) puede ser aislada de una variedad más amplia de plantas, hongos, bacterias, mamíferos, crustáceos e
insectos. La diferencia entre CO y TYR no es rigurosa, algunas CO de plantas también muestran una débil actividad monofenolasa. Sin embargo, la CO a menudo no acepta tirosina como sustrato (Gerdemann, Eicken, & Krebs, 2002)
2.8.2 Efecto de la enzima
La polifenoloxidasa (PFO) es el factor principal del pardeamiento o decoloración en frutas y verduras. El oscurecimiento resulta en una pérdida de valor nutricional y limita el atractivo visual y la textura de la fruta (de Oliveira Carvalho & Orlanda, 2017). PPO cataliza la oxidación de compuestos fenólicos en quinonas altamente reactivas que se polimerizan en melanina de color oscuro por auto oxidación, volviendo la piel del mango marrón y a veces de color marrón negruzco (Ng and Wong., 2014).
Las enzimas PPO son mayormente localizado en plastidios. Sus especificidades de sustrato y grado de inhibición varían en gran medida entre diferentes tejidos vegetales. El sitio activo de PPO contiene dos iones de cobre coordinados con tres átomos de nitrógeno de residuos de histidina adyacentes (Khorrami, Alijanianzadeh,
& Moghimi, 2013). Las PPO también están involucradas en la defensa de patógenos y varios otros celulares procesos, como el control de los niveles de oxígeno en los cloroplastos.
2.8.3 Tipos de tratamientos para inactivar la enzima
La pérdida de actividad de una enzima es conocida como inactivación o desactivación enzimática. Las enzimas que catalizan la deterioración de los alimentos deben ser inactivadas en el sentido de preservar la calidad de los alimentos y extender la vida de anaquel (García Martínez et al., 2015).
Como en la mayoría de las reacciones químicas, la tasa de una reacción catalizada por enzimas incrementa con respecto al incremento de la temperatura. Un incremento de 10°C pueden incrementar la actividad de la casi todas las enzimas de un 50% a un 100% (Mendoza and Herrera, 2012).
Entre los tratamientos para inactivar esta enzima están el uso de aditivos químicos, antioxidantes como vitaminas, agentes reductores como la cisteína, remoción de algún catalizador, irradiación y el escaldado que consiste en un tratamiento térmico medio aplicado a los vegetables por contacto con vapor o agua caliente en diferentes periodos (Of et al., 2016).
El oscurecimiento enzimático puede ser detenido por cualquiera de los métodos siguientes: inactivación térmica, exclusión de los componentes de reacción, remoción o transformación de los sustratos (oxígeno y fenoles), reducción del pH, quelación de cobre con ácido cítrico o agentes similares, adición de antioxidantes (ácido ascórbico, bisulfato de sodio o potasio que pueda inhibir la PPO o prevenir la formación de melaninas) o tratamientos enzimáticos con proteasas para hidrolizar la PPO (de la Torre, 2009).
2.9 Escaldado
Los diferentes pasos preparatorios a los cuales las frutas frescas se someten en los procesos de producción o bien para ser vendida como fruta fresca cortada tienen impacto en la flora de la fruta fresca, ya que algunos procedimientos remueven o inactivan muchos de los microorganismos presentes, mientras que otros podrían tener un efecto opuesto. Así, mientras que el lavado puede remover algunos de los organismos superficiales, algunas operaciones tales como pelado y cortado pueden causar daño en la célula exponiendo los fluidos tisulares internos al ambiente externo, proveyendo nuevas puertas de entrada de microorganismos y enzimas (Whitaker, 2004).
El escaldado es la exposición de las piezas de fruta a altas temperaturas durante unos pocos minutos, es una operación de control crítica en el procesamiento de frutas. La función principal de este tratamiento es destruir las enzimas que podrían deteriorar las hortalizas y las frutas. Pero en estas técnicas de procesamiento mínimo, el escaldado tiene también como función reducir la carga microbiana inicial mediante la inactivación de microorganismos sensibles al calor (La et al., 2016).
Las temperaturas utilizadas son letales para las levaduras, la mayoría de los hongos y los microorganismos aeróbicos. Así se ha encontrado que el escaldado reduce la carga microbiana entre un 60 y un 99 por ciento (Of et al., 2016).
Además, este tratamiento tiene un efecto sensibilizante sobre los microorganismos sobrevivientes, los que se vuelven menos resistentes a los estreses impuestos por la reducción de pH, de Aw y por la presencia de sorbatos, sulfitos u otros antimicrobianos. El escaldado puede realizarse en agua caliente, en agua en ebullición o en vapor de agua saturado. Este último método es preferible, ya que permite la retención de propiedades nutricionales (principalmente vitaminas solubles en agua) y sensoriales (principalmente textura) (Of et al., 2016).
En el caso del mango fresco cortado, el escaldado se realiza en una solución de cloruro de calcio con el fin de contribuir a mantener la textura del producto. Sin embargo, aunque se tiene un buen control de microorganismos, el pardeamiento y la pérdida de textura durante el almacenamiento son problemas que no se han podido solucionar (Oms-Oliu et al., 2010).
2.9.1 Definición y objetivos del escaldado
El escaldado es un proceso de tratamiento térmico de corta duración y a temperatura moderada. Generalmente consiste en mantener el producto algunos minutos (1,5 a 4 min) a una temperatura próxima a 85-95ºC (Buelvas, Castro, and Avendaño., 2015) que por lo general se aplica a frutas y hortalizas antes de la congelación, el secado o enlatado.
El escaldado se lleva a cabo principalmente para inactivar enzimas antes de la congelación o la deshidratación. Los alimentos congelados o deshidratados sin escaldar experimentan cambios relativamente rápidos en las propiedades de calidad como color, sabor, textura y valor nutricional debido a la continua actividad de las enzimas (Sharma et al., 2003).
Los objetivos del escaldado son los siguientes (Buelvas, Castro, and Avendaño, 2015; Arrázola Guillermo, Alvis, and García, 2016):
Limpieza del producto.
Inhibir las reacciones enzimáticas indeseables, por destrucción térmica de las enzimas responsables presentes en los vegetales que en otro caso darían lugar a aromas, sabores o coloraciones extrañas y causarían la pérdida de vitamina C; provocando un efecto adverso en la calidad y valor nutritivo del producto.
Posibilitar un mejor aprovechamiento de los recipientes al disminuir el tamaño de la materia prima como consecuencia de la coagulación forzada de las proteínas y contracción por la liberación de agua.
Remover el aire atrapado en los tejidos que puede causar reacciones de oxidación durante el almacenamiento en frío.
Mejorar el sabor y estabilizar el color verde de los vegetales por activación de las clorofilas en sus respectivos clorofílicos.
Reducir la carga microbiana viable, ya sean células vegetativas, levaduras y/o hongos.
Disminución del tiempo de cocimiento del producto final.
Incremento de la flexibilidad de los productos, lo que permite su manipulación más segura en el momento del envasado, reduciéndose las roturas y consiguiéndose un mejor aprovechamiento del volumen del envase. Muchos vegetales congelados, así como los deshidratados y enlatados, requieren del escaldado si han de ser almacenados por periodos de tiempo prolongados (Arrázola Guillermo, Alvis, & García, 2016).
El escaldado tiene un efecto fijador del color verde en algunos vegetales, especialmente cuando se efectúa en agua caliente. Se cree que ello se debe a la extracción acuosa de ácidos en los vegetales durante el escaldado, con lo cual existe menos hidrólisis de las clorofilas a feofitinas en el calentamiento. A su vez, el escaldado tiende a reducir el volumen de los alimentos, lo cual trae ventajas en el empacado (Of et al., 2016) La presencia de agua dura en el escaldado, o agua a la cual se le han agregado sales de calcio o magnesio, tiende a producir endurecimiento del producto. Ello se origina al reaccionar estos cationes con las sustancias pécticas presentes, lo cual crea una estructura de malla originada por
los puentes entre moléculas constituidos por estos iones, lo que vuelve más rígida la estructura (Mendoza and Herrera, 2012).
Si bien es cierto el escaldado es un proceso que nos entrega beneficios que se citaron anteriormente, también debemos conocer algunas desventajas como pérdida de textura, de color, sabor y calidad nutritiva por el proceso de calentamiento; formación de sabor a cocido, cierta pérdida de sólidos solubles (especialmente en escaldado acuoso) e impacto ambiental por los requerimientos de grandes cantidades de agua y energía (Of et al., 2016).
Otros efectos adversos del escaldado son la modificación irreversible de la estructura celular, la solubilización y/o destrucción de alguna vitamina y nutrientes, y la conversión de la clorofila verde a feofitinas verde-amarillas (Buelvas, Castro, and Avendaño., 2015).
El proceso de escaldado conlleva a una pérdida de nutrientes termolábiles, generalmente pequeña y de materiales hidrosolubles. Las pérdidas de ácido ascórbico suelen ser apreciables (5-50%), más con el escaldado en agua que en vapor. Igualmente existe, por el mismo concepto, una pérdida de la materia seca original (3- 9%), la cual se incrementa al cortar o reducir el tamaño de partículas del producto a ser escaldado (8-26%). Al igual que en el caso anterior, el escaldado con vapor reduce estas pérdidas. Entre los compuestos hidrosolubles que más tienden a perderse en el proceso están los azúcares, las sales minerales, las proteínas y vitaminas hidrosolubles.
Al disminuir la temperatura de escaldado se tienden a reducir las pérdidas por lixiviación. El proceso también induce a una pérdida de humedad del producto y por ende de peso y de rendimiento en el proceso. Las pérdidas de peso oscilan usualmente entre 0.2 y 5% (Buelvas, Castro, and Avendaño., 2015).
2.10 Tecnologías emergentes
Actualmente los métodos de inactivación de microorganismos y enzimas para aumentar la vida de anaquel de los alimentos son por procesos térmicos; sin embargo, pueden ocurrir efectos negativos de pérdida sabor y textura. Por lo que ha surgido gran interés en desarrollar nuevas tecnologías que pueden ofrecer ventajas utilizando bajas temperaturas de procesado, bajo consumo de energía y una alta retención de las propiedades sensoriales y nutricionales de los alimentos, mejorando la calidad microbiológica (Aneja et al., 2014).
Así mismo, es necesario establecer factores de preservación donde los microorganismos y las enzimas no sean capaces de sobrevivir. Estos factores son la temperatura, la actividad acuosa (aw), el pH, el potencial redox, conservadores, entre otros (Rahman., 2015).
2.11 Calentamiento óhmico
El calentamiento óhmico (OH), es un proceso comercial innovador en el cual una corriente eléctrica es aplicada a un alimento. El paso de la corriente genera calor, el cual es usado para esterilizar el alimento, por lo tanto, es posible esterilizar partículas tan rápido como líquidos. El parámetro de control es el voltaje aplicado y la conductividad eléctrica del alimento (Mesías et al., 2016).
El tratamiento puede llevarse a cabo por lote o en un sistema de flujo continuo. El flujo de corriente se desarrolla en función de la fuerza del campo eléctrico (Voltaje aplicado), la configuración de los electrodos y la conductividad del alimento. De acuerdo con la ley de Joule, este flujo de corriente es la entrada de energía y se caracteriza por la conversión casi total de energía eléctrica en calor, alta densidad de energía y tiempos cortos de calentamiento (Jaeger et al., 2016).
El OH puede ser utilizado en procesos de escaldado, fermentación, extracción, esterilización, deshidratación, esterilización, calentamiento y pasteurización (Vázquez García, 2014).
Esta tecnología ha resultado de gran interés en los últimos años debido a que permite obtener productos con una calidad superior que los productos obtenidos por tecnologías convencionales. La principal razón se debe a la capacidad de calentar con mayor rapidez y uniformidad los alimentos, dando como resultado procesos térmicos menos agresivos (Silva et al., 2014).
2.11.1 Ventajas y desventajas del calentamiento óhmico
En comparación con el método térmico tradicional (calentamiento por conducción), este proceso tiene la ventaja de que la temperatura en el interior del alimento aumenta de manera uniforme calentando simultáneamente todas las fases que lo componen, de esta manera se evita sobrecalentamiento en algunas regiones del alimento ya que no existen superficies de contacto y a los gradientes de temperatura durante el proceso. Además, se hace posible la aplicación de esta tecnología para el tratamiento térmico de productos con viscosidad elevada y particulados como mermeladas de fruta y alimentos en suspensión como la carne con capacidad de calentar grandes volúmenes en el caso de procesamiento por lotes (Pereira et al., 2018).
Durante el tratamiento térmico tradicional, la razón de calentamiento está condicionada por la conductividad térmica del material de contacto y por la temperatura del medio externo. En calentamiento óhmico, el incremento puede controlarse mediante la variación del campo eléctrico aplicado teniéndose un proceso con mejor control (Mercali et al., 2014).
Por ser considerado un proceso HTST, el calentamiento óhmico debe ocasionar la muerte de microorganismos e inactivar enzimas a menores temperaturas y en menores tiempos sin afectar en gran magnitud los componentes nutricionales del alimento. Debido a lo anterior se presenta menos daño térmico en el alimento y se obtiene un producto de alta calidad con mínimos cambios estructurales, nutricionales y organolépticos (Makroo et al., 2017).
Otra de las ventajas de este calentamiento se relaciona con los bajos costos de operación y mantenimiento debido a la ausencia de piezas móviles y a la eficiencia energética ya que un 95% de la energía se transforma en calor, mientras que en un calentamiento con microondas suele ser un 70% como máximo lo cual lo hace una tecnología muy eficiente energéticamente.
2.11.2 Parámetros a considerar en el calentamiento óhmico
El efecto del calentamiento depende tanto de factores propios del sistema como del alimento. Se ha comprobado que la velocidad de calentamiento es directamente proporcional a la intensidad del campo eléctrico y a la conductividad eléctrica del alimento. El parámetro importante en calentamiento óhmico de alimentos líquidos es su conductividad eléctrica esta a su vez depende de la temperatura, composición del alimento a procesar, frecuencia y la concentración de electrolitos (Lee, Choi, and Jun., 2016).
La conductividad es un parámetro fundamental en el calentamiento óhmico que representa la facilidad con la que los electrones pasan a través del alimento, por ello, es una propiedad característica de cada alimento. Está condicionada por diversos factores ya sean propios del sistema o del alimento (Sabanci and Icier., 2017) y puede incrementarse mediante la adición de especies iónicas como las sales o bien disminuirse mediante adición de compuestos no polares tales como los lípidos (Mercali et al., 2014).
La conductividad eléctrica aumenta con la temperatura de proceso.
Matemáticamente está definida como la relación entre la corriente que pasa a través del conductor y el potencial aplicado multiplicado por un factor geométrico dependiente de la celda que se utiliza (Ecuación 1). Las unidades de la conductividad son Siemens/m (S/m).
σ= (I/V) (L/A) Ec. 1.
Dónde: (σ) es la conductividad, (I) es la corriente, (V) es el potencial aplicado, (L) la distancia entre electrodos, (A) es el área de los electrodos
La conductividad eléctrica de la mayoría de los alimentos depende de la temperatura (Icier et al., 2005). Si el producto alimenticio está compuesto por más de una fase, como en el caso de una mezcla de líquido y sólidos, debe considerarse la conductividad eléctrica de todas las fases. De acuerdo a la literatura cualquier material que tenga una conductividad de 0.1 a 10 S/m podría utilizar calentamiento to óhmico para su procesamiento térmico; debido a que en las grasas y aceites la conductividad es muy pequeña (menor a 0.001 S/m) , éstos no son adecuados para ser procesados óhmicamente (Mercali et al., 2014).
La conductividad eléctrica de una solución se ve afectada por su contenido de sólidos. A medida que se incrementa el contenido de sólidos suspendidos, la conductividad eléctrica decrece. Esto se debe principalmente a que los sólidos dificultan de alguna manera al movimiento iónico dentro de la fase líquida, entonces su movimiento es más lento y como consecuencia se muestra un decremento en la conductividad de la solución (Fadavi et al., 2018).
2.12 Vida útil
Durante su almacenamiento y distribución, los alimentos son expuestos a una gran variedad de condiciones ambientales. Factores tales como la temperatura, la humedad, el oxígeno y la luz pueden desencadenar varios mecanismos de reacción que pueden conducir a la degradación del alimento. Como consecuencia de estas reacciones los alimentos pueden alterarse causando problemas que los hacen no aptos para el consumo (Salinas-Hernández et al., 2010).
La vida útil es un periodo en el cual, bajo circunstancias definidas, se produce una tolerable disminución de la calidad del producto. La calidad engloba muchos aspectos del alimento, como sus características físicas, químicas, microbiológicas, sensoriales, nutricionales y referentes a la inocuidad. En el instante en que alguno de estos parámetros se considera como inaceptables el producto a llegado al fin de su vida útil. Este periodo depende de muchas variables en donde se incluyen tanto
el producto como las condiciones ambientales y el empaque. Dentro de las que ejercen mayor peso se encuentra la temperatura de almacenamiento, pH, actividad de agua, humedad relativa, radiación de luz, concentración de gases, potencial rédox, presión y presencia de iones (Pasha et al., 2014).
La vida útil de la fruta fresca cortada se puede determinar mediante el cambio de atributos químicos, microbiológicos y sensoriales, los cambios que se presentan durante el almacenamiento en conjunto pueden dar un amplio panorama de cómo se encuentra el producto almacenado (Djioua et al., 2010)
Capítulo 3. Materiales y Métodos
3.1 Materia prima
Se utilizaron 78 mangos variedad Ataulfo (Figura 5), los cuales fueron comprados en el mercado de abastos en la ciudad de Querétaro, Qro. México. Los mangos fueron seleccionados primordialmente, mediante una evaluación visual descartando los mangos dañados o con aparente daño en el pericarpio. Los frutos fueron almacenados a 15°C para su posterío uso. El mango procesado fue seleccionado de acuerdo con el criterio de estado de madures reportado en el Mango Handling and
Ripening Protocol (The National Mango Board., 2009), el cual reporta el grado más
adecuado para procesamiento con un porcentaje de 11-14% de SSTS (sólidos solubles totales) y firmeza de entre 6-8 (N), además de tomar en cuenta las consideraciones en cuanto a apariencia del fruto. Los mangos seleccionados fueron sanitizados por inmersión en una solución con 200 μg ml-1 de hipoclorito de sodio durante 3 min. Posteriormente los frutos fueron pelados removiendo el pericarpio del fruto, con ayuda de un cubicador de frutos el mango fue cortado en cubos de 2 cm3.
Figura 5. Materia prima para el procesamiento.
3.2 Escaldado convencional (control)
Para el procesamiento por escaldado convencional (TC) se utilizó una olla de acero inoxidable de 45 cmde diámetro conteniendo agua purificada, además se probó el uso de cloruro de calcio (CaCl2) como agente que ayude a mantener la firmeza de los cubos de mango, se añadió al 1% p/v. Para este procesamiento se utilizaron 10 kg g de mango cortado en forma de cubos de 2 cm3, para que la temperatura fuese homogénea se utilizó una placa caliente con agitador, para incrementar la temperatura se fue escalando las temperaturas propuesta. Se utilizaron 65 y 75°C de temperatura, con tiempos de inmersión de 1, 3, 5,10 y 15 min. Trascurrido el proceso, los cubos de mango se colocaron en agua con hielo a 4°C durante 5 min, una vez enfriado se le retiró el excedente de agua y se almacenaron en bolsas herméticas a 5°C ± 1°C para su análisis.
3.3 Calentamiento óhmico
Para la determinación del efecto del voltaje sobre las propiedades fisicoquímicas se utilizaron dos voltajes: 60 y 75V y tiempo de procesamiento de 0, 1, 3, 5, 10 y 15 min. Para la selección de estos voltajes se tomó en cuenta la experimentación preliminar donde se determinó que el voltaje mínimo necesario para mantener 75°C con la adición de cloruro de calcio al 1% p/v fue de 60V. Como referencia se tomó la rampa de calentamiento de un método de conducción de calor, simulando el funcionamiento de un sistema tradicional. Para el procesamiento óhmico se utilizaron 20 kg, para el procesamiento se utilizaron aproximadamente 600 cubos de mango. Se colocaron 45 g de cubos de mango para cada tratamiento en 2200 ml de solución de cloruro de calcio al 1 %. La solución y el mango se colocaron en una celda de acrílico de 300 cm3 con electrodos de titanio. Se aplicó corriente eléctrica mediante un controlador de corriente eléctrica alterna (Figura 6) (Vary AC de 0-140 V marca STARCO ENERGY®) adicionado de un transformador de corriente de 120 V y salida de 440 V. La temperatura se elevó desde 26 hasta 65 y 75°C para los voltajes utilizados con un incremento lineal de 7.8 °C/min tanto en calentamiento óhmico como en el tradicional. Una vez alcanzada la temperatura establecida se mantuvo el tiempo según el diseño de experimentos. La rampa de
calentamiento fue controlada mediante un controlador de temperatura y monitoreado con un termopar tipo T (Omega) (Figura 6).
Figura 6. Sistema óhmico para el procesamiento de mango fresco cortado
Para el procesamiento térmico tradicional, se realizó el escaldado de manera tradicional, manteniendo la misma relación de mango fresco cortado se utilizaron 45 g para cada tratamiento en 2200 ml de la solución de cloruro de calcio (CaCl2) al 1% p/v. La temperatura se aumentó a 65 y 75°C y se mantuvo durante 1, 3, 5, 10 y 15 min. Una vez alcanzado el tiempo se retiró el mango, se enfrió hasta 2°C y se almacenó en bolsas herméticas a 5±1°C. Ambos tratamientos se almacenaron durante 25 días a 5°C en bolsas herméticas, las mediciones se realizaron cada 5 días. Para determinar el efecto del voltaje y el tiempo de escaldado se evaluaron las siguientes propiedades fisicoquímicas después de procesar mango fresco cortado:
pH, color, textura, sólidos solubles totales y acidez titulable (Djioua et al., 2009).
3.4 Estabilidad de almacenamiento de mango mínimamente procesado
Para determinar la estabilidad de almacenamiento de ambos tratamientos (TC y OH) el mango fresco cortado de ambos tratamientos tradicional y óhmico, se almacenaron a 5 °C en refrigeración durante 25 días donde las mediciones se
Celda de tratamie nto
Agitado r
Controlador de temperatura y voltaje
