EFECTO DE LA TEMPERATURA DE SECADO SOBRE LA CALIDAD DEL CONCENTRADO DE FIBRA DE ZANAHORIA
Eim V.S. 1 *, Frau M. 2, García-Pérez J.V. 3 y Simal S. 1
1Grupo de Ingeniería de Alimentos. Departamento de Química. Universitat de les Illes Balears. Ctra Valldemossa, km 7.5. E-07122, Palma de Mallorca.
2IQUA. Conselleria d'Agricultura, Medi Ambient i Territori. C/ dels Foners, 10. E-07006, Palma de Mallorca.
3ASPA. Universidad Politécnica de Valencia. Camí de Vera s/n. E-46022, Valencia.
Palabras clave:
Secado convectivo, color, hinchamiento, capacidad de retención de agua, capacidad de retención de lípidos
RESUMEN
La deshidratación de vegetales frescos o de subproductos de la industria agroalimentaria es utilizada para obtener concentrados de fibra alimentaria con características adecuadas para ser utilizados como ingrediente funcional, debido principalmente a su elevado contenido en fibra y a sus características funcionales. En este trabajo se aborda el estudio del efecto de la temperatura de secado sobre la calidad del concentrado de fibra de zanahoria, evaluando los cambios en el color y en las propiedades funcionales. Se procedió a deshidratar cilindros de zanahoria (2.00±0.03×10-2 m de longitud y 1.85±0.02×10-2 m de diámetro) a diferentes temperaturas (30-90ºC) en un secadero convectivo a escala de laboratorio. Una vez deshidratadas (Wf=0.07 kg/kg ss), las muestras se molieron y tamizaron (0.180mm<tamaño de partícula<0.355 mm) y se procedió a determinar sus características de color y propiedades funcionales. Se observaron importantes cambios de color (∆E) con respecto al producto fresco, al aumentar la temperatura de secado (p<0.05), desde 11.9±0.3 hasta 26.7±0.5 para temperaturas comprendidas entre 30 y 90ºC. En cuanto a las propiedades funcionales, se observó un aumento del hinchamiento y de la capacidad de retención de agua con la temperatura de secado, no detectándose efecto de la temperatura sobre la capacidad de retención de aceite (p<0.05).
INTRODUCCIÓN
El desarrollo de nuevos productos es un constante desafío tanto para la investigación científica como aplicada, que sumado a la tendencia actual de consumir alimentos saludables, ha generado interés en el diseño de alimentos funcionales. Una línea importante de investigación consiste en la obtención de alimentos probióticos y prebióticos. Tanto es así que actualmente se pueden encontrar en el mercado un número elevado de alimentos con estas características (Guergoletto et al., 2010).
Los prebióticos son los ingredientes no digeribles de la comida que promueven selectivamente el crecimiento y la actividad de un número limitado de especies bacterianas beneficiosas para la salud (Gibson et al., 1995). La fibra alimentaria se está utilizando con éxito como ingrediente funcional prebiótico debido a que mejoran el tránsito intestinal, reducen el nivel en colesterol y azúcar en sangre, contribuyendo de esta manera a reducir el riesgo de enfermedades crónicas (Rodríguez-Cabezas et al., 2010; Vergara et al., 2010).
El uso de la fibra alimentaria como ingrediente funcional ha impulsado la investigación hacia la búsqueda de fuentes ricas en este compuesto, siendo la deshidratación de vegetales o de subproductos de la industria alimentaria una manera habitual de obtenerla. Dependiendo de la fruta o verdura de procedencia, se pueden llegar a obtener concentrados con un contenido en fibra alimentaria entre el 28-90% ss (Elleuch et al., 2011).
Sin embargo, la obtención de fibra alimentaria de calidad, requiere del estudio del proceso de secado con el objeto de determinar las condiciones óptimas que preserven mejor las características de calidad (color, biocompuestos, propiedades funcionales, entre otros). Los trabajos previos publicados en la bibliografía evalúan las características físico-químicas y
funcionales de la fibra obtenida, sin embargo no estudiaron el efecto de la temperatura de secado sobre las mismas.
De los diferentes parámetros indicativos de la calidad de la fibra alimentaria, las propiedades relativas a la hidratación de la fibra alimentaria y a la capacidad de retención de moléculas orgánicas tienen un gran interés tanto para nutricionistas como para tecnólogos de alimentos. El hinchamiento, la capacidad de retención de agua y la solubilidad juegan un papel determinante en la regulación del flujo digestivo, la disponibilidad de nutrientes, la viscosidad y la mezcla del bolo alimenticio (Lai et al., 2011); mientras que la capacidad de absorber lípidos u otras sustancias orgánicas como ácidos biliares, fármacos, sustancias cancerígenas, minerales y compuestos tóxicos confieren a la fibra características importantes desde el punto de vista fisiológico (Rodríguez-González et al., 2012). Además, las características funcionales de la fibra alimentaria determinan el comportamiento de la misma una vez incorporada a sistemas alimentarios estandarizados.
El objetivo de este trabajo consistió en evaluar la influencia de la temperatura de secado sobre el color y las propiedades funcionales (hinchamiento, capacidad de retención de agua y capacidad de retención de lípidos) del concentrado de fibra alimentaria de zanahoria obtenido.
MATERIALES Y MÉTODOS
Procedimiento experimental
Las zanahorias (Daucus carota var. Nantesa) utilizadas en este trabajo se obtuvieron en supermercados locales y se almacenaron a 4ºC. Se acondicionaron a geometría cilíndrica (2.00±0.03×10-2 m de longitud y 1.85±0.02×10-2 m de diámetro). Las zanahorias presentaron un contenido en humedad inicial (W0) de 7.3±0.5 kg/kg ss.
La deshidratación de los cilindros de zanahorias se llevó a cabo en un secadero convectivo a escala de laboratorio (Simal et al., 1996), a diferentes temperaturas (30, 40, 50, 60, 70, 80 y 90ºC) y con un caudal de aire constante de 3.8±0.3 m/s. Se utilizó una densidad de carga en monocapa, deshidratándose hasta un contenido en humedad final de 0.07±0.01 kg/kg ss.
La muestra deshidratada se trituró y tamizó hasta tamaño de partícula comprendido entre 0.180 mm y 0.355 mm, siendo éste el concentrado de fibra alimentaria de zanahoria a partir del cual se realizaron las determinaciones analíticas.
Determinaciones analíticas
Humedad
El contenido de humedad de las muestras de zanahoria se determinó según el método de la AOAC nº 934.06 (AOAC, 1997). Se secaron 3-5 g de la muestra en estufa de vacío (Vaciotem-T, Selecta, España) a 70±2ºC hasta peso constante (24 h). A partir de la variación de peso se calculó el valor del contenido de humedad.
Color
La determinación física del color, se realizó con un colorímetro Minolta croma meter CR-300 (Minolta Camera Co., Japón) con componente especular incluido, iluminante C, y un observador con un ángulo de 2º como sistema de referencia. Se utilizaron las coordenadas CIELab*, determinándose los valores de L* (luminosidad), a* y b*.
A partir de los valores de L*, a* y b* se calculó la diferencia total de color (∆E) entre las los concentrados obtenidos a las distintas temperaturas (L*, a*, b*) y la zanahoria fresca (
L
*0,a
*0,b
*0) mediante la ecuación 1:( L* L
*0)
2 ( a* a
*0)
2 ( b* b
*0)
2
a
*0)
2( b* b
*0)
2
E = ∆ − + ∆ − + ∆ −
∆
[1]Propiedades funcionales
El hinchamiento, la capacidad de retención de agua y la capacidad de retención de lípidos, se analizaron utilizando la metodología descrita por Garau et al. (2007) en el concentrado de fibra alimentaria de zanahoria.
Hinchamiento. Se pesaron 200 mg de concentrado de fibra y se introdujeron en una probeta de 10 ml con agua destilada durante un período de 16 h. Posteriormente se midió el volumen que adquirió la fibra, expresando el resultado como ml/g concentrado de fibra.
Capacidad de retención de agua. Se pesaron 200 mg de concentrado de fibra y se suspendieron en 10 ml de agua destilada durante 24 h. Pasado este tiempo se sometió a centrifugación a 2000 g durante 25 min. Se decantó la fase líquida, y se pesó la parte sólida correspondiente a la fibra con el agua retenida. La cantidad de agua retenida se expresó como g/g concentrado de fibra.
Capacidad de retención de lípidos. Se determinó en 200 mg de concentrado de fibra las cuales se mezclaron con 10 ml de aceite vegetal y se dejó reposar durante 24 h. A continuación se centrifugó a 2000g durante 20 min. El exceso de aceite se decantó. El resultado se expresó en g/g concentrado de fibra.
Análisis Estadístico
El tratamiento estadístico de lo datos analíticos obtenidos se realizó mediante el paquete estadístico de la hoja de cálculo Excel (Microsoft Office 2007) y el programa Matlab R2007b (The MathWorks Inc.).
En todas las determinaciones analíticas, los datos representan la media y la desviación estándar de mediciones realizadas por triplicado. Se utilizó el análisis de la varianza ANOVA de una vía para evaluar la significación estadística de la influencia de la temperatura de secado en los parámetros representativos de la calidad (función ''anova" de Matlab) y se estudiaron los valores medios obtenidos mediante el test de comparaciones múltiples de Tukey, con un nivel de significación de 0.05 (función “multcompare” de Matlab).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Color
Dado que el color es uno de los parámetros de calidad más importantes en frutas y vegetales deshidratados, se procedió a evaluar el efecto de la temperatura de secado en el color de los concentrados de fibra de zanahoria obtenidos.
En la figura 1 se muestran los resultados de las medidas del parámetro de color L* junto con sus desviaciones estándar y los resultados del análisis múltiple de Tukey tanto para la muestra fresca como para las deshidratadas a las temperaturas de secado de 30, 40, 50, 60, 70, 80 y 90ºC.
Se puede observar un incremento de L* con la temperatura de secado; observándose diferencias significativas únicamente entre las muestras fresca (F), secada a 30ºC y todas las restantes secadas a temperaturas comprendidas entre 40 y 90ºC.
Figura 1. Efecto de la temperatura del aire de secado (F (fresca), 30, 40, 50, 60, 70, 80 y 90ºC) en el color de concentrado de fibra alimentaria de zanahoria. Muestras con diferente letra presentan
diferencias significativas (p<0.05).
En la figura 2 se presentan los valores de ∆E (ecuación 1), determinado como diferencia de color entre las muestras deshidratadas a cada una de las diferentes temperaturas respecto a la muestra fresca (F), junto con sus desviaciones estándar y los resultados del análisis múltiple de Tukey. Se puede observar que los cambios de color incrementan progresivamente con la temperatura de secado (p<0.05), notándose mayores cambios a la máxima temperatura de secado.
Figura 2. Efecto de la temperatura del aire de secado (30, 40, 50, 60, 70, 80 y 90ºC) en el cambio de color de muestras de zanahoria. Muestras con diferente letra presentan diferencias significativas
(p<0.05).
Propiedades funcionales
Las propiedades funcionales, el hinchamiento, la capacidad de retención de agua y la capacidad de retención de lípidos se determinaron en los concentrados de fibra de zanahoria obtenidos a las temperaturas de 30, 50, 70 y 90ºC.
En la figura 3 se pueden observar los valores de hinchamiento para las muestras de zanahoria deshidratadas a diferentes temperaturas, junto con la desviación estándar y el análisis de comparación múltiple de Tukey. Los valores de hinchamiento obtenidos en este estudio están comprendidos entre 20.3±0.3 ml/g concentrado de fibra y 24.6±0.8 ml/g concentrado de fibra. Si bien existen diferencias significativas (p<0.05) con respecto a la temperatura de secado, el intervalo de valores obtenidos es estrecho, y similar a los descritos en la bibliografía. Chau et al. (2007) determinó un valor de 18.0 ml/g concentrado de fibra en muestras de fibra de zanahoria deshidratada a 40ºC. Figuerola et al. (2005) determinaron valores de hinchamiento para fibra obtenida como subproducto de las industrias de elaboración de zumos determinando valor entre 6.11±0.01 ml/g concentrado de fibra de naranja y 9.19±0.06 ml/g concentrado de fibra de limón.
Una tendencia similar a la descrita previamente para el hinchamiento se observa para la capacidad de retención de agua. Como se puede observar en la figura 4, la capacidad de retención de agua aumentó ligeramente con la temperatura de secado. Los valores determinados están comprendidos entre 15.1±0.2 g/g concentrado de fibra y 18.6 ±0.5 g/g concentrado de fibra. Chau et al. (2005) determinaron valores algo inferiores para concentrado de fibra de zanahoria (12.5±0.1 g/g concentrado de fibra). Fuentes-Alventosa et al. (2009) determinaron la capacidad de retención de agua de la fibra alimentaria obtenida de subproducto de espárragos, los valores fueron similares a los nuestros y comprendidos ente 11 y 20 g/g concentrado de fibra según el método de extracción utilizados para obtener la fibra.
Figura 3. Efecto de la temperatura del aire de secado (30, 50, 70 y 90ºC) en el hinchamiento de concentrado de fibra de zanahoria. Muestras con diferente letra presentan diferencias significativas
(p<0.05).
Figura 4. Efecto de la temperatura del aire de secado (30, 50, 70 y 90ºC) en la capacidad de retención de agua de concentrado de fibra de zanahoria. Muestras con diferente letra presentan diferencias
significativas (p<0.05).
En la figura 5 se presentan los valores obtenidos para las determinaciones de capacidad de retención de lípidos, junto a las desviaciones estándar y el análisis de comparación múltiple de Tukey. No se observa efecto de la temperatura de secado en el intervalo de temperatura objeto de estudio (30 a 90ºC), obteniéndose un valor medio para todas las temperaturas de 5.5±0.4 g/g de concentrado de fibra. Sin embargo, el valor obtenido ha sido superior al descrito por Chau et al. (2005), para fibra de zanahoria (1.9 g aceite/g concentrado de fibra). Pero está dentro del intervalo de valores publicados por Fuentes-Alventosa et al.
(2009) para subproductos de espárragos (5.28-8.53 g/concentrado de fibra).
Figura 5. Efecto de la temperatura del aire de secado (30, 50, 70 y 90 ºC) en la capacidad de retención de lípidos de fibra de zanahoria.
En la bibliografía hay escasos estudios en los que se haya evaluado el efecto de la temperatura de secado sobre las propiedades funcionales de la fibra. Garau et al. (2006) estudiaron el efecto de la temperatura de secado (30-90ºC) y del tamaño de partícula de la fibra sobre las propiedades funcionales del concentrado de fibra alimentaria de piel de naranja. Las fibras con mayor tamaño de partícula (0.355 mm) presentaron una menor influencia de la temperatura, observándose una disminución en la capacidad de retención de agua a las temperaturas de secado de 80 y 90ºC. Mientras que las muestras con tamaño de partícula de 0.180 mm presentaron un comportamiento diferente, obteniéndose un valor máximo a la temperatura de secado de 40ºC y disminuyendo a partir de este valor con la temperatura. En lo que respecta a la capacidad de retención de aceite de la fibra, solo se observó una disminución de los valores a la temperatura de secado máxima estudiada (90ºC). Femenia et al. (2009) estudiaron el efecto de la temperatura de secado y del grado de maduración sobre las propiedades funcionales de la fibra alimentaria de kiwi, observando un mayor efecto del grado de maduración que de la temperatura utilizada para deshidratar el kiwi.
CONCLUSIONES
La temperatura de secado utilizada para obtener el concentrado de fibra de zanahoria afecta a las características de color y a las propiedades funcionales relacionadas con el proceso de hidratación de la fibra. Un aumento de la temperatura de secado en el proceso de obtención de fibra de zanahoria ocasionó un incremento de los parámetros de color (L* y ∆E), así como también provocó un incremento del hinchamiento y de la capacidad de retención de agua.
Sin embargo, no se ha observado efecto de la temperatura de secado sobre la capacidad de retención de lípidos.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen el soporte y la financiación recibida del Gobierno de España (DPI2009-14549-C04), del Gobierno Balear y de la Unión Europea (Fondos Feder, 57/2011).
BIBLIOGRAFÍA
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