ESTUDIO DE LA DESHIDRATACIÓN DE CEBOLLA (ALLIUM CEPA L.) BROTADA EVALUANDO SU PUNGENCIA

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Mar del Norte No. 5, Col. San Álvaro Azcapotzalco C. P. 02090, México, D. F. Tel. y Fax: 5623 3088 email: colegioibq@hotmail.com, colegioibq@yahoo.com.mx

Clave: 605304

ESTUDIO DE LA DESHIDRATACIÓN DE CEBOLLA

(ALLIUM CEPA L.) BROTADA EVALUANDO SU

PUNGENCIA

Eduardo, Castañeda P.

1

; Irasema, Anaya S.

1

; Ma. Teresa, Cruz y

Victoria.

1

; Mario G., Vizcarra Mendoza.

2

DIRECCIÓN DE LOS AUTORES

1. Departamento de graduados en Alimentos ENCB – IPN, 2. Área de Ing. Química, DIPH, UAM-I

CORREO ELECTRÓNICO

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Mar del Norte No. 5, Col. San Álvaro Azcapotzalco C. P. 02090, México, D. F. Tel. y Fax: 5623 3088 email: colegioibq@hotmail.com, colegioibq@yahoo.com.mx

INTRODUCCIÓN

La cebolla es uno de los más importantes cultivos de hortalizas en todo el mundo. India es el segundo mayor productor de cebolla después de China (Dhumal, 2005). En México ocupa el segundo lugar de producción después del tomate (Lycopersicon esculentum L) (Sagarpa, 2007). Debido al mal manejo de los alimentos de origen agrícola a partir de la cosecha y hasta el consumidor se originan pérdidas asociadas a los altos índices de estrés y daños mecánicos a los que son sometidos, la cebolla tiene la característica de iniciar brotes por el mal almacenamiento y esto hace que disminuya su calidad frente al consumidor final (Yahia, 1992).

Aunque algunas cebollas contribuyen de manera significativa a la dieta humana y tienen propiedades terapéuticas, son consumidas principalmente por su capacidad para mejorar el sabor de otros alimentos. Una clase especial de los compuestos biológicamente activos denominados sulfurados dominan el sabor de la cebolla y es la intensidad de éstos lo que determina la pungencia. (Morales, 1999).

La pungencia se deriva de una serie de compuestos volátiles de azufre, los cuales se producen cuando la célula de la cebolla es mecánicamente perturbada, cortada o macerada, con lo que la enzima aliinasa entra en contacto con los precursores del aroma, (+)S-alk(en)il-L-cisteína sufóxidos(CSOs), como la S-metil-cisteína sulfóxido (MCSO, metiína), S-allil cisteína sulfóxido (ACSO, aliína), S, trans-prop-1-enil cisteína sulfóxido (PeCSO, isoalliina; característico de la cebolla) y S-propil cisteína sulfóxido (PCSO, propiína; en cebolla y especies relacionadas) . (Anthon, 2003; Jones, 2004).

Además de la producción de compuestos volátiles de azufre, la ruptura enzimática del CSOs, también produce cantidades estequiométricas de amoniaco y piruvato. La cantidad de piruvato generado enzimáticamente en la cebolla es pues una buena medida de la acción de la aliinasa sobre los precursores de aroma y se ha demostrado que se relaciona con la precepción de la pungencia de la cebolla ( Schwimmer, 1961; Wall, 1992; Anthon, 2003). La cebolla no tiene muchas alternativas de industrialización, el proceso agroindustrial que normalmente se hace con ella es la obtención del producto deshidratado, el cual es considerado de mayor importancia por las ventajas que ofrece de almacenamiento y transporte siempre y cuando conserve sus características de pungencia (Sagarpa, 2005). Se han publicado diversos trabajos en los cuales se mencionan las ventajas de los secadores de lecho fluidizado y de lecho vibro-fluidizado para diversas hortalizas, que resultan en productos de buena calidad, considerando como tal, las características sensoriales y/o nutrimentales propias de cada vegetal.

Swasdisevi et al., (2003), deshidrataron cebolla brotada picada en lecho fluidizado y encontraron velocidades mínimas de fluidización, a 32 °C y con contenidos de humedad

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inicial de 95, 71, 56 y 5 % en base seca, iguales a 1.36, 1.2, 0.95 y 0.62 m/s respectivamente y reportaron que los parámetros que afectaron el proceso de secado fueron la temperatura del aire de secado y la tasa de flujo de aire. Como medida de calidad reportaron que la cebolla mantuvo el color verde cuando la temperatura del aire y del producto no fue mayor de 53°C

Mazza y LeMaguer (1980), estudiaron la deshidratación de cebolla en lecho vibro-fluidizado e interpretaron los resultados en términos de procesos de evaporación, difusión y sorción. Utilizaron tres temperaturas y tres velocidades de aire. Se observó un corto periodo constante de secado a baja temperatura y lenta velocidad de aire de secado, el periodo constante desapareció con el aumento de la temperatura del aire, como consecuencia, casi la totalidad del secado de cebolla se lleva a cabo durante el periodo decreciente. La migración de agua se produjo durante este periodo a través del mecanismo de difusión, de los cuales se observaron dos, y la transición entre ellos se dio cerca del 0.1 kgH2O/kg ss. El

coeficiente de difusión en el primer periodo (contenido de humedad superior al 0.1 kgH2O/kg ss) dependió en gran medida de la temperatura del aire de secado. Esto es

(7.6-13.9) 10-11 m2/s, y la energía de activación de difusión fue de 19.8 kj/mol. Durante el segundo periodo de secado que corresponde a bajos contenidos de humedad, la difusión de agua no fue sensible a la temperatura exterior (Lewicki 1998).

En este trabajo se plantea deshidratar cebolla variedad “white globe” brotada, para así aprovechar un producto de bajo valor comercial, utilizando como metodología el secado en lecho vibro-fluidizado con ciclos de atemperado, debido a que el parámetro que se evaluará será la pungencia (con el método de Schwimmer y Weston). La introducción de ciclos de atemperado en el proceso de secado, ha mostrado ventajas importantes en la conservación de la calidad de los materiales, así como en ahorro de energía.

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MATERIALES Y MÉTODOS

Materia prima

Cebolla blanca variedad “white globe” con brotes, procedente de la central de abastos de México DF.

Equipo y Material de laboratorio

− Secador de lecho vibrofluidizado marca NIRO − Balanza analítica Explorer Pro. Ohaus

− Espectrofotómetro Thermospectronic − Termo balanza MB200, Ohaus

− Desecador NIKKO

− Piruvato de sodio (Sigma), DNPH (Sigma) − Material de vidrio de uso común de laboratorio

Métodos

− Determinación de humedad (Método de la termobalanza)

− Elaboración de curvas de secado a cuatro diferentes temperaturas

− Determinación de piruvato para cuantificar pungencia. (Schwimmer y Weston, 1961) − Caracterización física de la cebolla (densidad empacada, densidad aparente)

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DESARROLLO

Preparación de la muestra

Una vez seleccionadas y lavadas, a las cebollas se les hacen dos tipos de cortes, el primero son cortes longitudinales y transversales a modo de obtener cuadros de aproximadamente 1cm por lado y el grueso dependerá de la capa de la cebolla, y el segundo son cortes en forma de gajos a modo de obtener trozos mas grandes.

Determinación de humedad

La humedad se determina de acuerdo al procedimiento de la NMX-F-428-1982, (Método rápido de la termobalanza) Normas Mexicanas. Dirección general de normas.

Determinación de piruvato

El método descrito por Schwimmer et al., para la actividad de la aliinasa se basa en la reacción de los grupos carbonilos con el reactivo 2, 4 Dinitrofenilhidrazina (Figura 1).

Figura 1: Reacción química entre el piruvato con DNPH (Reyes, 2007). El compuesto

formado es colorido por lo que se puede leer a 420nm de longitud de onda.

Una muestra de cebolla fresca se macera con agua destilada, después se filtra y se recupera el filtrado, se toma 1mL y se le agrega 1mL de 2-4, dinitrofenilhidrazina 0.0125% en HCl 2N y 1mL de agua. Esta mezcla se pone en un baño a 37°C 10min, inmediatamente después se adicionan 5mL de NaOH 0.6N y se lee la absorbancia a 420nm. La curva estándar se prepara con piruvato de sodio 0.1mM o las diluciones necesarias, siguiendo el mismo procedimiento.

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Se obtiene dividiendo el peso de la cebolla entre el volumen total ocupado por el sólido. Esto es, en una probeta de 100mL se colocan los sólidos hasta ocupar el volumen marcado (Vt) y la masa (Mc) que ocupe éste volumen se pesa en una balanza analítica. La densidad empacada se obtiene con la siguiente ecuación.

t c b V M ρ =

Determinación de la densidad aparente (ρp)

Se obtiene dividiendo el peso de la muestra entre el volumen corregido, esto es, eliminar el volumen correspondiente a la porosidad entre partículas. En una probeta de 500mL se afora a 200mL con aceite de maíz, después de haber pesado una muestra de cebolla de masa (Mc), se agrega a la probeta y se mide el volumen desplazado de aceite (Vh).

Para obtener la densidad aparente se utiliza la siguiente ecuación:

h t m V V V = − m c p V M = ρ

Elaboración de la curva de secado

Basados en la información bibliográfica consultada (Swasdisevi, 2003), se realizaron los experimentos de secado a tres diferentes temperaturas (70, 80 y 90°C) a través de un registro continuo de cambio de peso.

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RESULTADOS

Los experimentos de secado en la termobalanza arrojaron los siguientes datos (Fig.1).

Curva de secado 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 20 40 60 80 100 120 140 160 tiempo (min) X a d im en si o n a l 70°C 80°C 90°C 60°C

Figura 2: Curvas de secado en termobalanza a tres diferentes temperaturas. Las líneas

discontinuas marcan gráficamente los tiempos del periodo constante.

En la Figura 2, se pueden apreciar los comportamientos que desarrolla la cebolla al ser secada a tres diferentes temperaturas en la termobalanza, se observa lo siguiente:

a) Que a mayor temperatura hay un menor periodo constante tc.

b) El periodo constante varía desde 30 minutos hasta 15, siendo el menor a 90°C y el mayor a 60°C.

c) En 60 °C la velocidad de secado menor comparada con las otras temperaturas, obteniéndose un producto con un contenido de humedad hasta 4 veces mayor comparado al obtenido a 90 °C

d) A 90 °C aparentemente no existe un impedimento de eliminación de humedad por formación de costra ya que el contenido de humedad final es el mas bajo de todos.

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.

Cálculo de la densidad empacada

mL g mL g V M t c b 0.3867 / 57 0318 . 22 = = = ρ

Cálculo de la densidad aparente mL mL mL V V Vm = th =57 −23 =34 mL g mL g V M m c p 0.648 / 34 0318 . 22 = = = ρ

Tabla I: Densidades empacada y aparente de la cebolla

Densidad Empacada (Kg./m3) Aparente (Kg./m3) 386.7 648

Curva tipo de ácido pirúvico

y = 0.0953Ln(x) + 0.4016 R2 = 0.8969 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 concentración mM A b so rb a n cia

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La curva patrón obtenida (Fig.3), refleja un comportamiento logarítmico, el cual se muestra en la ecuación que la describe.

Las determinaciones a muestras fresca y secas de dos tipos (trozos y polvo) se les hace el mismo tratamiento para medir la pungencia (descrito anteriormente) y el valor de las lecturas se sustituyen en la ecuación de la curva y se obtiene la concentración del ácido pirúvico total presente, cuyos resultados se muestran en la tabla II, junto con el porcentaje de pungencia en comparación con la muestra fresca que es del 100%.

Tabla II: Concentración de ácido pirúvico en distintos productos comerciales y su porcentaje de pungencia

Cebolla Concentración de ácido pirúvico total mM % de pungencia fresca 2.13 100% seca en trozo 0.867 40% seca en polvo 0.6 28%

Estos valores indican que la actividad de la aliinasa es fuertemente afectada por el proceso de secado al cual es sometida, y mientras más se reduce el tamaño de partícula el contenido de ácido pirúvico y por tanto la pungencia disminuye de manera importante.

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CONCLUSIONES

El estudio del secado de cebolla en la termobalanza dio resultados interesantes en cuanto al comportamiento del material a cuatro diferentes temperaturas, de donde se puede inferir que la formación de costra no es un fenómeno limitante en este caso.

El avance del trabajo planteado muestra que la temperatura que mejores resultados dio en el proceso de secado en termobalanza fue 90°C.

Las concentraciones de ácido pirúvico encontradas de productos secos muestran que mientras más pequeña sea la partícula (mayor área de contacto), la calidad en cuanto a pungencia será menor.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Anthon, G.E.; Barret, D.M. (2003): Modified method for the determination of pyruvic acid with dinitrophenylhydrazine in the assessment of onion pungency, Journal of the. Science of Food and Agriculture, No.83, 1210-1213.

2. Dhumal, K.; Datir, S.; Pandey, R. (2005): Assessment of bulb pungency level in the different Indian cultivars of onion (Allium cepa L.), Food Chemistry, No.100 Vol.2007, 1328-1330.

3. Jones, M.G.; Hughes J.; Tregova, A.; Milne, J.; Tomsett, A.B.; Collin, A. (2004):Biosíntesis of the flavour precursors of onion and garlic, Journal of Experimental Botany, No.404 Vol.55, 1903-1918.

4. Lewicki, P.; Witrowa-Rajchert, D.; Nowak, D. (1998):Effect of drying mode on drying kinetics of onion, Drying Technology, No.16 Vol. 1 y 2, 59-81

5. Mazza, G; LeMaguer, M. (1980):Dehydration of Onion: Some Theorical and Practical Considerations, Journal of Food Technology, No. 15 Vol. 2, 181-194

6. Morales, J. (1999):Efecto Bacteriostático de aceites esenciales de ajo (Allium sativum) y cebolla (Allium cepa L.) sobre dos microorganismos presentes en carnes, Tesis de Maestría UAM Iztapalapa,

7. Reyes, M.Y. (2007): Determinación del grado de pungencia de ajo fresco y productos comerciales. Proyecto de Investigación. Tesis de Licenciatura, ENCB. IPN

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8. Schwimmer, S; Weston, W.J. (1961):Enzymatic Development of Pyruvic Acid in Onion as a Measure of Pungency, Journal of Agricultural and Food Chemistry, No. 4 Vol. 9, 301-304.

9. Swasdisevi, T; Soponronnarit, S; Prachavawarakorn, S. (1999): Drying of chopped spring onion using fluidization technique, Drying Technology, No. 17 Vol. 6, 1191-1199.

10. Wall, M.M.; Corigan, J.N. (1992):Relationship between pyruvate analysis and flavor perception for onion pungency determination, HortSience, No. 27, 1029-1030

11. Yahia, E.M.; Hilguera, C.I. (1992):Fisiología y tecnología poscosecha de productos hortícolas, Centro de investigación en alimentación y desarrollo Editorial Limusa, México, Pp.303

REFERENCIAS INFORMÁTICAS

I. Sagarpa 2005. Fortalecimiento de los sistemas producto: Plan rector de la cebolla; url: http://www.sagarpa.gob.mx; Julio, 2007.

II. Sagarpa 2007. Anuario estadístico de la producción agrícola 2003. Secretaría de agricultura, ganadería, desarrollo rural, pesca y alimentación ; url: http://www.sagarpa.gob.mx

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