UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS
DETERMINACIÓN DE LA VIDA ÚTIL SENSORIAL DE “
CHIPS
”
DE MASHUA (
Tropaeolum tuberosum
) FRITOS AL VACÍO
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERA DE ALIMENTOS
FRESIA TATIANA SANTILLAN CORNEJO
DIRECTOR: Dr. Juan Bravo
DECLARACIÓN
Yo FRESIA TATIANA SANTILLÁN CORNEJO, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.
_________________________ Fresia Tatiana Santillán Cornejo
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Determinación de la Vida Útil Sensorial de “Chips” de Mashua (Tropaeolum Tuberosum) Fritos al Vacío”, que, para aspirar al título de Ingeniera de Alimentos fue desarrollado por Fresia Santillán, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.
___________________
Dr. Juan Bravo
DIRECTOR DEL TRABAJO
AGRADECIMIENTO
A todos los profesores de la carrera de Ingeniería de Alimentos de la Universidad Tecnológica Equinoccial por brindarme las enseñanzas requeridas para el desempeño profesional.
Al Ing. Juan Bravo por su apoyo y dirección en la realización de este trabajo de titulación.
A la Ing. Elena Villacrés por el espacio brindado en el laboratorio del INIAP estación Santa Catalina para el desarrollo de la parte experimental del proyecto.
A todos mis amigos y amigas por su generosa colaboración en la parte experimental del proyecto y por sus acertadas palabras de aliento.
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN………...viii
ABSTRACT………x
INTRODUCCIÓN ... 1
1. MARCO TEÓRICO ... 4
2. 2.1 MASHUA (Tropaeolum tuberosum) ... 4
2.1.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES ... 4
2.1.2 PRODUCCIÓN Y CONSUMO ... 6
2.1.3 USOS Y BENEFICIOS ... 8
2.2 MASHUA COMO SNACK ... 8
2.3 VIDA ÚTIL DE LOS ALIMENTOS ... 9
2.3.1 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL TIEMPO DE VIDA ÚTIL DE LOS ALIMENTOS ... 10
2.3.2 FACTORES INTRÍNSECOS ... 11
2.3.2.1 Actividad de Agua ... 11
2.3.2.2 Calidad del Aceite de Fritura ... 12
2.3.3 FACTORES EXTRÍNSECOS ... 14
2.3.3.1 Temperatura ... 14
2.3.3.2 Humedad Relativa ... 14
2.3.3.3 Presencia de Luz ... 15
2.3.4 EMPAQUES ... 15
2.3.4.1 Poliamida con Capa Sellante de Baja Densidad ... 16
2.3.4.2 Poliproplileno Biorientado Metalizado ... 17
2.3.5 DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA ... 18
ii
PÁGINA
2.4 DETERMINACIÓN DE LA VIDA ÚTIL DE LOS ALIMENTOS ... 19
2.4.1 PRUEBAS ACELERADAS DE VIDA ÚTIL ... 19
2.4.2 ECUACIÓN DE ARRHENIUS ... 20
2.4.3 ENSAYOS REALIZADOS MEDIANTE PRUEBAS ACELERADAS PARA DETERMINAR LA VIDA ÚTIL DE LOS ALIMENTOS... 22
METODOLOGÍA ... 25
3. 3.1 MATERIA PRIMA ... 25
3.1.1 CHIPS DE MASHUA ... 25
3.1.2 EMPAQUE DE POLIAMIDA CON CAPA SELLANTE DE POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD ... 25
3.1.3 POLIPROPILENO BIORIENTADO METALIZADO ... 26
3.2 EQUIPOS ... 26
3.3 DISEÑO DEL EXPERIMENTO ... 27
3.3.1 OBTENCIÓN DE CHIPS DE MASHUA ... 27
3.3.2 CONDICIONES DE EMPAQUE ... 29
3.3.3 CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO ... 30
3.3.4 MUESTREO DEL PRODUCTO ... 30
3.3.5 EVALUACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DEL PRODUCTO ... 31
3.3.5.1 Análisis Proximal... 31
3.3.5.2 Índice de Peróxidos ... 31
3.3.5.3 Actividad de Agua ... 32
3.3.5.4 Análisis Microbiológico ... 32
3.3.5.5 Análisis Sensorial... 33
3.3.5.6 Colorimetría ... 33
iii
PÁGINA
ANÁLISIS DE RESULTADOS ... 36
4. 4.1 OBTENCIÓN DEL CHIP DE MASHUA ... 36
4.2 EVALUACIÓN DE LOS PARÁMETROS FISICO-QUíMICOS DEL PRODUCTO DURANTE EL ALMACENAMIENTO ... 37
4.2.1 ÍNDICE DE PERÓXIDOS ... 37
4.2.2 ACTIVIDAD DE AGUA ... 42
4.2.3 VALOR NUTRICIONAL ... 46
4.2.4 ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO ... 47
4.2.5 ANÁLISIS DE COLOR ... 51
4.3 TIEMPO DE VIDA ÚTIL SENSORIAL ... 54
4.3.1 PARÁMETROS FÍSICO-QUÍMICOS ... 54
4.3.2 PRUEBA TRIANGULAR ... 57
4.3.3 RELACIÓN ENTRE TIEMPO DE VIDA ÚTIL Y TEMPERATURA DE ALMACENAMIENTO ... 57
4.3.4 TIEMPO DE VIDA UTIL DE PRODUCTOS TIPO SNACK EN EL MERCADO ... 59
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 60
5. 5.1 CONCLUSIONES ... 60
5.2 RECOMENDACIONES ... 64
BIBLIOGRAFÍA……….………..65
iv
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Composición Química de la mashua ... 6
Tabla 2. Distribución porcentual de la producción y consumo de mashua en Ecuador. ... 7
Tabla 3. Condiciones de almacenamiento de snack de mashua ... 30
Tabla 4. Frecuencia de muestreo de chips de mashua ... 31
Tabla 5. Métodos utilizados en la caracterización de chips de mashua ... 31
Tabla 6. Análisis microbiológicos de bocaditos ... 32
Tabla 7. Análisis proximal de mashua fresca ... 36
Tabla 8. Comparación de resultados obtenidos por Serrano y el presente estudio en la obtención del chip de mashua frito al vacío ... 37
Tabla 9. Datos de IP obtenidos durante el almacenamiento de chips de mashua en condiciones aceleradas ... 38
Tabla 10. Datos de IP obtenidos durante el almacenamiento de chips de mashua en condiciones normales ... 40
Tabla 11. Datos de Aw obtenidos durante el almacenamiento de chips de mashua en condiciones aceleradas. ... 42
Tabla 12. Datos de Aw obtenidos durante el almacenamiento de chips de mashua en condiciones normales. ... 45
Tabla 13. Caracterización de mashua fresca, snack fresco y almacenado en condiciones aceleradas (30ºC, 90%HR) ... 47
Tabla 14. Resultados del recuento de microorganismos en snacks de mashua almacenados en condiciones aceleradas (30ºC, 90%HR) ... 48
v
PÁGINA
Tabla 16. Resultados de la función Arrhenius no lineal en el programa R
aplicada a los datos de IP. ... 54
Tabla 17. Resultados de la función Arrhenius no lineal en el programa R aplicada a los datos de Aw. ... 56
Tabla 18. Tiempo de vida útil en días de almacenamiento a 22ºC de chips de mashua fritos al vacío. ... 56
Tabla 19. Resultado de la evaluación sensorial de chips de mashua ... 57
Tabla 20. Vida útil de chips de mashua a distintas temperaturas ... 58
vi
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Desarrollo del cultivo de mashua (Tropaeolum tuberosum) ... 5
Figura 2. Empaque de polietileno de baja densidad para sellado al vacío. . 17
Figura 3. Empaque de polipropileno biorientado metalizado. ... 17
Figura 4. Esquema de la cámara de maduración utilizada en el
almacenamiento de snacks de mashua fritos al vacío. ... 27
Figura 5. Diagrama de flujo de la obtención de snacks de mashua. ... 29
Figura 6. Espacio de color L*a*b (KONICA MINOLTA, 2007). ... 33
Figura 7. Cinética del índice de peróxidos de chips de mashua durante el almacenamiento en condiciones aceleradas... 39
Figura 8. Cinética del índice de peróxidos de chips de mashua durante el almacenamiento en condiciones ambientales. ... 41
Figura 9. Cinética de la actividad de agua (Aw) de chips de mashua
durante el almacenamiento en condiciones aceleradas. ... 43
Figura 10. Cinética de la actividad de agua (Aw) de chips de mashua
durante el almacenamiento en condiciones ambientales ... 46
Figura 11. Curva de crecimiento microbiano en chips de mashua
almacenados en condiciones aceleradas (30ºC y 90%HR). ... 48
Figura 12. Curva de crecimiento microbiano de chips de mashua
almacenados en condiciones ambientales (20ºC y 60%HR). ... 50
Figura 13. Valor del componente a* de color durante el almacenamiento de chips de mashua en condiciones ambientales (20ºC y 60%HR). ... 52
Figura 14. Valor del componente b* de color durante el almacenamiento de chips en condiciones ambientales (20ºC y 60%HR). ... 53
vii
ANEXOS
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ANEXO I
Formato de Prueba Triangular………..74
ANEXO II
Proceso de empaque y almacenamiento de chips de mashua
fritos al vacío………75
ANEXO III
Panel semi-entrenado de Evaluación Sensorial. INIAP
viii
RESUMEN
La vida útil de los alimentos tipo snack depende de factores intrínsecos como el contenido y calidad de grasa, humedad, actividad de agua y otros que pueden reaccionar con factores externos como la temperatura, la luz, o la humedad relativa y generar reacciones de degradación del alimento afectando su inocuidad y sus características sensoriales. Este trabajo está enfocado en determinar la vida útil sensorial de chips de mashua (Tropaeolum tuberosum) fritos al vacío. Como materia prima se utilizó mashua del eco tipo ECU 1124 y el proceso óptimo desarrollado por Serrano (2013). Los chips se empacaron en fundas de polietileno y de polipropileno metalizado. Se realizó el almacenamiento en condiciones ambientales de 20ºC y 60%HR y a condiciones aceleradas de 30ºC y 90% HR.
La evaluación se realizó a los 0, 4, 8, 12, 16, 20 y 24 días para los chips
almacenados en condiciones aceleradas y a los 0, 10, 20, 30, 40, 50 y 60 días para los chips almacenados en condición ambiente. Se consideró como factores físico químicos principales el índice de peróxidos (IP) y actividad de agua (Aw). Además, se realizó la evaluación sensorial con un panel semi-entrenado que evaluó diferencias entre la muestra almacenada y una muestra control fresca mediante una prueba triangular. También, se determinó la curva de crecimiento microbiano. Finalmente, se determinó la cinética que mejor se ajustó a los parámetros físico químicos, a partir de la cual se aplicó la ecuación de Arrhenius en el programa R para determinar el tiempo de vida útil del alimento.
ix
x
ABSTRACT
11
1
INTRODUCCIÓN
1.
Los snacks son un producto de consumo masivo a nivel mundial, sin embargo el crecimiento de esta industria se ha visto afectado por la gran cantidad de niños y jóvenes que presentan sobrepeso y obesidad por causa del elevado consumo de grasa, almidón y azúcares en su dieta diaria, que también forman parte de la composición nutricional de estos aperitivos (Torres, 2009).
El crecimiento del consumo de snacks dependerá de que ellos sean más saludables, que tengan una buena calidad sensorial para el consumidor (apariencia, sabor y olor), y de que tengan un bajo costo. Por esta razón, la industria de producción de snacks ha desarrollado e implementado nuevas tecnologías. Una de las técnicas es la fritura al vacío, que representa una opción viable en la deshidratación de hortalizas y frutas (Dueik & Bounchon, 2011; Fan, Zhang, & Mujumdar, 2005).
2
El tiempo y las condiciones de almacenamiento de los productos fritos pueden alterarlos, debido a ciertos factores como: la degradación del aceite en el que han sido fritos, la degradación de sus almidones propios, y a la cantidad de agua que el producto podría absorber del entorno en el transcurso del tiempo. La oxidación de la grasa puede degradar la apariencia, el sabor, y el olor del producto haciéndolo poco apetecible para el consumidor. El daño en los almidones puede cambiar el contenido nutricional del producto. Finalmente, el agua libre puede ser un factor determinante para la contaminación del producto en percha. Por lo tanto, se hace necesario determinar la variación química del producto en parámetros como: el índice de peróxidos, actividad de agua, variación de carga microbiana, variación sensorial de olor, sabor y textura en el tiempo bajo condiciones ambientales y condiciones aceleradas (Wainwright, Fallaw, Morehart, Womack, & Renteira, 2006).
3
Aunque la técnica de fritura al vacío, y el conjunto de atributos propios de un producto, harán que su calidad mejore ( lo que implica una mejor aceptación por parte del consumidor); las reacciones biológicas y físico-químicas que se presentan en el alimento durante el almacenamiento podrían disminuir dicha calidad y por lo tanto, la aceptabilidad del consumidor (Salinas-Hernández, González-Aguilar, Pirovani, & Ulín-Montejo, 2007).
Teniendo en cuenta que la vida útil de productos sometidos a fritura al vacío es un campo poco explorado por los científicos, debido a que es una técnica reciente, el presente trabajo investiga los efectos que esta técnica tiene sobre el producto snacks de mashua durante su etapa de almacenamiento.
El objetivo principal de este trabajo es determinar el tiempo de vida útil de
chips de mashua fritos al vacío a través del cumplimiento de los siguientes objetivos específicos:
Estudiar los efectos del almacenamiento en los parámetros físico-químicos como el índice de peróxidos y actividad de agua.
Estudiar los efectos del almacenamiento sobre parámetros sensoriales como color, sabor, y textura.
4
MARCO TEÓRICO
2.
MASHUA (Tropaeolum tuberosum)
2.1
2.1.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES
“La mashua es una planta anual, herbácea o semipostrada de tallos cilíndricos y hábitos rastreros”. Las características morfológicas más representativas incluyen, el tener hojas de color verde oscuro en el haz y más claras en el envés, sus flores pueden tener una coloración que varía entre el anaranjado y el rojo oscuro, sus tubérculos miden de 5 a 15 cm de largo y de 3 a 6 cm de ancho en la parte distal, y las capas externas de la epidermis le dan una apariencia cerosa al tubérculo (Espinosa, Vaca, Abad, & Crissman, 1997; Giannoni, 2012)
Existen tubérculos de diversas variedades en la región andina de Ecuador, Perú y Bolivia que se diferencian por sus características morfológicas y los colores que van desde el amarillo, varios tonos de anaranjado hasta tubérculos de color morado y negro. En Ecuador, los más comunes son las amarillas y anaranjadas(Beltran & Mera, 2014).
5
Figura 1.Desarrollo del cultivo de mashua (Tropaeolum tuberosum)
1. Afloramiento 2. Desarrollo del estolón 3. Formación del tubérculo 4-5. Florecimiento 6. Formación del fruto 7. Tubérculo maduro
(Lescano, 1994)
Nutricionalmente, este tubérculo se caracteriza por tener un elevado contenido de proteína (9%) en comparación a otros tubérculos como la oca (5%), o la zanahoria blanca (5%). Además, su contenido de vitamina C es ampliamente superior (77 mg/100 gmf) en comparación a la oca (34 mg/100 gmf) o a la zanahoria blanca (14 mg/100 gmf). Se debe considerar que el contenido de minerales tiene relación directa con las características del suelo de cultivo siendo las variedades cultivadas en las zonas de Quisapincha y Saquisilí las de mayor aporte nutritivo (Espín, Villacrés, & Brito, 2004; Samaniego, 2010).
6
Tabla 1. Composición Química de la mashua
PARÁMETRO VALOR UNIDAD
Humedad 88.70 %
Cenizas 4.81 %
Proteínas 9.17 %
Fibra 5.86 %
Extracto etéreo 4.61 % Carbohidratos totales 75.40 %
Almidón 46.92 %
Azúcar total 42.81 %
Azúcares reductores 35.83 %
Vitamina C 77.37 mg/100g mf
Eq. Retinol 735.56 ug/100g mf
Calcio 0.006 %
Fósforo 0.32 %
Magnesio 0.11 %
Sodio 0.044 %
Potasio 1.99 %
Cobre 9.00 ppm
Hierro 42.00 ppm
Manganeso 7.00 ppm
Zinc 48.00 ppm
Banco de Germoplasma del INIAP mf= materia fresca
2.1.2 PRODUCCIÓN Y CONSUMO
7
hasta 70 t/ha frente a otros cultivos como la uvilla que tiene un rendimiento entre 14-18 t/ha (Arias, 2008; Giannoni, 2012).
En Ecuador, las principales zonas productoras de mashua son Cotopaxi, Tungurahua, Chimborazo, Cañar, Carchi e Imbabura. Sin embargo, la cantidad de producción de este cultivo es minoritaria respecto a otros productos agrícolas debido a que no existe un mercado que lo requiera. De la variedad de raíces y tubérculos andinos es el menos conocido en las zonas urbanas (Espinoza, 2004).
El consumo de mashua se limita a las comunidades indígenas del país, por lo que la mayor parte de la producción es para el consumo familiar y solo un mínimo porcentaje se destina a comercialización como se muestra en la Tabla 2. Actualmente, los cambios en las costumbres socio-culturales dentro de las comunidades tradicionales del país repercuten aún más en la disminución del consumo de este tubérculo (Beltran & Mera, 2014; Espinosa et al., 1997; Espinoza, 2004).
Tabla 2. Distribución porcentual de la producción y consumo de mashua en Ecuador.
PROVINCIA MERCADO
(%)
SEMILLA (%)
CONSUMO FAMILIAR (%)
Carchi 0 5 95
Imbabura 0 5 95
Pichincha - - -
Cotopaxi 5 5 90
Tungurahua 6 5 89
Chimborazo 25 15 60
Cañar 5 15 80
8
2.1.3 USOS Y BENEFICIOS
La mashua ha sido consumida y apreciada por los habitantes de la región andina por sus usos medicinales, más que por su valor nutricional. Los indígenas la consumen cocida, frita, o sancochada dentro de su dieta habitual. En algunas comunidades se la consume en forma de postre helado al cocinarla con panela y someterla a congelación. La industria alimenticia, ha desarrollado productos como la harina de mashua, sopas o mermeladas a fin de aprovechar su elevado contenido nutricional (Samaniego, 2010). Dentro del campo medicinal, se la ha utilizado en forma de infusión pues se considera beneficiosa para algunas afecciones como: cálculos renales, antibiótico contra Candida albicans, Escherichia coli y Staphylococcus, y previene afecciones de la próstata al disminuir el nivel de testosterona. Cabe mencionar que no existe ningún estudio científico concluyente sobre estos beneficios atribuidos a la mashua (Giannoni, 2012; Samaniego, 2010).
El principal inconveniente para el desarrollo comercial de la mashua es su sabor picante cuando está cruda que se debe a la presencia de isotiocianatos en su composición. Una de las alternativas para disminuir esa característica es la cocción, sin embargo, ésta técnica hace que la textura crujiente de la mashua se pierda bajando la aceptabilidad del consumidor (Beltran & Mera, 2014).
MASHUA COMO SNACK
2.2
9
obtenido a través de deshidratación y fritura (Torres, 2009; Zamorano, Guzmán, & Ibañez, 2010).
En Ecuador, los snacks de mayor aceptación en el mercado son las papas fritas tanto nacionales como importadas, seguido de los “chifles” que son rodajas fritas de plátano verde o maduro. En la actualidad, se ha incrementado la variedad de snacks incluyendo raíces y tubérculos como zanahoria blanca, remolacha, yuca o camote, hasta frutas como piña o manzana, dirigidos a un mercado más selecto y exigente en cuanto a calidad nutricional de los aperitivos que consumen (Alcalá, 2005; Anónimo, 2010; Estrada, 2010).
En el contexto de mejorar la calidad nutricional de los alimentos tipo snack, se han desarrollado estudios experimentales para obtener chips de mashua. Quelal (2012) concluyó que mediante un proceso de pre-cocción, deshidratación osmótica y fritura convencional se obtiene un snack aceptado por el consumidor. El producto final contiene una cantidad reducida de isotiocianatos (2,97mg/100g), 58,1% de azúcares totales y 14.32% de grasa entre sus compuestos nutricionales más sobresalientes. Por otro lado, el trabajo de fritura al vacío de chips de mashua demostró que el proceso de fritura al vacío disminuye el porcentaje de grasa, además de conservar mayor cantidad de vitamina C en el producto final lo que resulta en una ventaja frente a la fritura convencional (Serrano, 2013).
VIDA ÚTIL DE LOS ALIMENTOS
2.3
10
Todos los alimentos procesados sufren un deterioro de sus características físicas, nutricionales o microbiológicas, desde su elaboración hasta llegar al consumidor. La alteración de cualquiera de las características mencionadas puede deteriorar la calidad del producto al punto de ser rechazado por el consumidor o perder sus condiciones aceptables según normas regulatorias. La evaluación en conjunto de los parámetros más relevantes para cada alimento, tanto en inocuidad, características sensoriales y nutricionales permitirán estimar de manera adecuada la estabilidad del alimento (Casp & Abril, 2003; Pólit, 2010).
Existen diversas técnicas que permiten la conservación los alimentos como son la cocción, deshidratación, pasteurización, refrigeración, congelación, adición de sustancias químicas, entre otras que permiten reducir o eliminar la actividad microbiana que es la principal fuente de deterioro. Sin embargo, la composición propia de los productos, exposición a agentes como la luz o humedad y el tipo de empaque también afectan la estabilidad del alimento y por lo tanto su vida útil (Arias, 2008).
2.3.1 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL TIEMPO DE VIDA ÚTIL DE LOS ALIMENTOS
En general, las características de los alimentos se degradan en el tiempo debido a la ocurrencia de reacciones enzimáticas o no enzimáticas propias de la composición de cada producto, por contaminantes externos o posibles daños físicos del producto. Sin embargo, la velocidad a la que se produzca el deterioro se relaciona directamente con las características propias del alimento y los agentes que lo rodean (Pólit, 2010).
11
durante el tiempo de almacenamiento. Es posible retardar la degradación de los alimentos si se elige correctamente el tipo de envase, la atmósfera y las condiciones de almacenamiento que controlen reacciones no deseadas como el pardeamiento del alimento, ya sea por oxidación de compuestos fenólicos o condensación de aminocarbonilo conocida como reacción de Maillard (Delgado, 2012; Miranda, 2004).
2.3.2 FACTORES INTRÍNSECOS
La composición de la materia prima, la actividad de agua Aw, contenido de grasa, pH, acidez, disponibilidad de oxígeno y potencial redox son algunos de los factores intrínsecos que afectan la vida útil de los alimentos (Valencia, Millan, & Jaramillo, 2008). En el caso de los alimentos tipo snack es el enranciamiento oxidativo de la grasa el factor determinante de la vida útil y se puede obtener una curva de degradación evaluando el índice de peróxidos (Coles, McDowell, & Kirwan, 2003).
2.3.2.1 Actividad de Agua
Como definición, la actividad de agua es un parámetro físico químico que representa la relación entre el agua libre y el agua total del alimento. Para medir la actividad de agua se considera el punto de equilibrio entre el producto y el ambiente, es decir, cuando la actividad de agua del alimento sea igual a la humedad relativa de equilibrio del aire (HRe) dividido por 100 (Hernandez & Sastre, 1999; Puerta, 2006).
[1]
12
químicas como la reacción de Maillard o la oxidación de grasas por calor o luz. El desarrollo bacteriano también tiene relación con la actividad de agua, las bacterias se desarrollan en valores >0.90, levaduras >0.80 y mohos >0.70 (Puerta, 2006).
2.3.2.2 Calidad del Aceite de Fritura
El contenido de grasa en los productos tipo snack, tiene gran importancia en la estabilidad del producto debido a la oxidación que puede generarse a lo largo del almacenamiento, y proviene principalmente de la absorción al someterse al proceso de fritura.(Hernandez & Sastre, 1999). El aceite que se utiliza en la fritura de snacks tiene relación directa con tres parámetros críticos en el producto final: sabor, contenido nutricional y vida útil. Sin embargo, durante el proceso de fritura y el almacenamiento existen variaciones en las características sensoriales como color, olor, textura y sabor que son importantes para la aceptación y rechazo del producto frente al consumidor (Wainwright et al., 2006).
Durante el proceso de fritura la grasa disminuye su calidad debido a la presencia de tres agentes: humedad aportada por el alimento, oxigeno del aire de la superficie y la elevada temperatura. Estos factores tienen relación directa con las principales reacciones de degradación que ocurren en la materia grasa que son: hidrólisis, deterioro oxidativo y deterioro térmico (Goicoechea, 2002).
13
El deterioro oxidativo se inicia con la acción de la luz y el calor de la fritura que producen radicales en la materia grasa que tiende a absorber el oxígeno atmosférico y reaccionar con los dobles enlaces de los ácidos grasos insaturados, dando como resultado primario peróxidos e hidroperóxidos, estos a su vez se degradan en compuestos volátiles como acetonas y aldehídos responsables del olor oxidado en el aceite. (Goicoechea, 2002). La autoxidación, se presenta con mayor rapidez en grasas y aceites compuestos por gran cantidad de ácido esteárico, oleico, linoleico y linolénico, debido a que estos absorben con mayor velocidad el gas que los ácidos grasos menos insaturados (Cedi et al., 2010; Michel Fernandez, Alanis Guzmán, Ramos Clamont, & García Díaz, 2008).
En general, las variables de mayor influencia en la estabilidad de los productos fritos durante el almacenamiento son:
Tipo de materia grasa: grado de insaturación y calidad. Se prefieren aceites monoinsaturados o parcialmente hidrogenados.
Periodo de turnover: tiempo en que se emplea una cantidad de grasa de reposición igual al volumen de la freidora. Varía entre 8 y 12 horas y el deterioro se determina mediante el contenido de ácidos grasos libres (Goicoechea, 2002).
14
2.3.3 FACTORES EXTRÍNSECOS
Los elementos externos como la temperatura, humedad relativa, presencia de luz, empaque y manipulación, inciden en la conservación del producto. La elección adecuada de las condiciones de almacenamiento ayuda a prolongar la vida útil de un producto (Delgado, 2012; Valencia et al., 2008). Existen tratamientos para acondicionar el producto a las características óptimas para su conservación, como los procesos de deshidratación osmótica o fritura al vacío en el caso de los productos tipo snack.
2.3.3.1 Temperatura
La temperatura de almacenamiento afecta a varios parámetros internos del alimento. Por ejemplo, existen micronutrientes y vitaminas que son termo-sensibles o estructuras de frutas y verduras que presentan deterioro a bajas temperaturas, limitando las condiciones a las que puede tratarse el producto. Adicionalmente, tienen incidencia en el control de la velocidad de las reacciones químicas, la liberación del agua del alimento modificando sus características sensoriales, y el crecimiento microbiano según el tipo de microorganismo que puede desarrollarse en el producto.
Las bajas temperaturas son un método de conservación utilizado para reducir reacciones metabólicas, tasas de permeación y control de los compuestos de la atmósfera dentro de los empaques de un producto (Ospina & Cartagena, 2008).
2.3.3.2 Humedad Relativa
15
Los alimentos sufren alteraciones en su composición dependiendo del valor de la humedad relativa al tratar de encontrar el equilibrio de humedad interna con la del ambiente. Para lograr el equilibrio se producen reacciones como la condensación o evaporación que afectan la calidad del producto (Bhat, Alias, & Paliyath, 2012).
2.3.3.3 Presencia de Luz
La luz natural o artificial que tiene contacto con el alimento genera cambios físicos y químicos en el alimento. La luz natural altera el sabor y olor al desencadenar reacciones oxidativas en la materia grasa en los productos con alto contenido graso, también pude deteriorar compuestos fotosensibles como las vitaminas A, B y D, o degradar las grasas al acelerar los procesos de oxidación. Además, cierta radiación como la luz infrarroja puede aumentar la temperatura del producto resultando en un proceso de deshidratación del alimento(Cardona, Díaz, & Morejón, 2010).
2.3.4 EMPAQUES
En la industria de los alimentos los empaques se encargan de proteger al producto hasta que sea utilizado. Sus funciones son: contener el alimento, preservar sus características y brindar información al consumidor resultando en un producto seguro para el consumo (Coles et al., 2003). Los principales aportes de los empaques descritos por Coles et al. (2003) son:
Previene y reduce el deterioro mecánico, cambios químicos y bioquímicos y deterioro microbiológico de los alimentos.
Permite la producción en economías de escala lo que abarata los costos de producción y mejora la eficiencia en la distribución y almacenamiento.
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Permite presentar al alimento en forma higiénica y según el tipo de empaque de forma atractiva para el consumidor.
Permite comunicar información importante para el consumidor como ingredientes, disposiciones legales o usos.
Alarga la vida útil del producto conservando las características físico- químicas durante el periodo de almacenamiento y previniendo el deterioro por afectación de componentes externos.
Para los productos tipo snack, el empaque debe proteger al producto de factores como la luz, concentración de oxígeno, humedad y actividad de agua que tienen relación directa con el enranciamiento oxidativo y la pérdida de crocancia, características de calidad que determinan el fin de la vida útil de estos productos (Arias, 2008).
Es común el uso de materiales flexibles que faciliten el formado, llenado y sellado en máquinas industriales de envoltura. Los materiales comúnmente utilizados por su capacidad de barrera y flexibilidad son el polietileno de alta o baja densidad, y el polipropileno laminado o metalizado biorientado con compuestos de barrera como el cloruro de polivinilo (Arias, 2008; Eskin & Robinson, 2001).
2.3.4.1 Poliamida con Capa Sellante de Baja Densidad
17
Figura 2. Empaque de polietileno de baja densidad para sellado al vacío. (Mendoza, 2012)
2.3.4.2 Poliproplileno Biorientado Metalizado
El material de polipropileno biorientado se forma por tres capas, dos de externas de homopolimero y al centro una de copolímero, orientadas en forma transversal y longitudinal cada una respectivamente en cada cara el copolímero. En su composición se añade metal generalmente aluminio bajo un proceso de sublimación a 1250ºC e inmediatamente se condensa sobre la película logrando una distribución uniforme del metal sobre la lámina.
Este proceso aumenta las características de barrera del material inicial pero conservando sus propiedades mecánicas como fuerza y flexibilidad. Este material está posicionado en el mercado de los snacks pues es una excelente barrera de humedad y gases y además su aspecto metálico como se aprecia en la Figura 3 tiene gran impacto en el área comercial (Arias, 2008; Quintana, Cornejo, & Rigail, 2007).
18
2.3.5 DESHIDRATACIÓN OSMÓTICA
La deshidratación osmótica se considera un método de conservación de alimentos que se basa en la disminución del contenido de agua y por lo tanto la reducción de la actividad del agua (Aw) al interior del mismo, con el objetivo de inhibir el crecimiento microbiano y la actividad enzimática que causa deterioro en los alimentos. En el caso de los frutos, los solutos osmóticos permiten controlar el valor del pH ayudando a controlar el desarrollo de actividad microbiana (Arias, 2008; Soto, 2002).
La técnica consiste en sumergir el alimento en una solución con una elevada concentración de soluto (sal o azúcar), en donde se produce un intercambio simultáneo a través de la membrana del alimento, de soluto de la solución más concentrada hacia el alimento, y de agua desde el alimento hacia la solución osmótica hasta alcanzar un equilibrio (Santillán, 2004).
Además de la disminución del agua interna del alimento en el caso de frutas y verduras, se observa una mejor textura del producto al eliminar el agua sin modificar su estado, permitiendo conservar los nutrientes especialmente vitaminas hidrosolubles y debido a la temperatura a la que se realiza no hay afectación del color o sabor del alimento (Arias, 2008; Santillán, 2004).
2.3.6 FRITURA AL VACÍO DE ALIMENTOS
Es el proceso de fritura que se lleva a cabo a presiones inferiores a las condiciones de presión atmosférica, de preferencia bajo los 7000 Pa, el cual permite obtener un proceso de deshidratación al vacío (Dueik & Bounchon, 2011).
19
alimento. Además, no se produce oxidación ni pardeamiento enzimático debido a la ausencia de aire en el proceso lo que permite alargar la conservación de color y nutrientes en el alimento.
En el estudio para determinar la estabilidad del aceite de fritura de chifles realizada por Viera (2005) los chifles se sometieron a fritura utilizando varios tipos de aceite. De este estudio se concluyó que los chifles fritos en aceite de soya + algodón y empacados en bolsas de polipropileno con una recarga del 20% tuvieron una duración de 5 semanas, mientras que los chifles envasados en empaques de BOPP metalizado fritos en aceite de soya + algodón tuvieron una duración de 4,5 meses y los fritos en aceite de palma de 5 meses. Lo que demuestra que existe una relación directa del tipo de materia grasa utilizada y el material de empaque en la estabilidad de los productos durante el almacenamiento.
DETERMINACIÓN
DE
LA
VIDA
ÚTIL
DE
LOS
2.4
ALIMENTOS
2.4.1 PRUEBAS ACELERADAS DE VIDA ÚTIL
Esta técnica es una de las más utilizadas para determinar la vida útil de los alimentos estables o no perecederos. Consiste en someter al producto a diferentes condiciones de empaque y condiciones extremas de temperatura examinando el producto periódicamente durante el tiempo de almacenamiento hasta el fin de su vida (Restrepo & Montoya, 2010).
20
químicas no deseadas que en condiciones normales no se presentan en el alimento (Domínguez, 2009).
2.4.2 ECUACIÓN DE ARRHENIUS
La pérdida de calidad de un alimento con relación a la temperatura se expresa mediante la ecuación de Arrhenius:
[2]
Donde:
= la proporción del cambio de A en función del tiempo
A = calidad del factor evaluado t = tiempo
k= constante de la velocidad de reacción dependiente de la temperatura n= orden de la reacción
Dependiendo del orden de la reacción, cero o uno, y resolviendo la expresión anterior se obtienen las ecuaciones [3] y [4] respectivamente.
[3]
( ) ( ) – kt [4] Donde:
21
En las dos expresiones el factor a determinar es la constante de la velocidad de la reacción (k) que varía en función de la temperatura según la función de Arrhenius:
( (
) ) [5]
Donde:
k = constante de la velocidad de reacción a temperatura T
= constante de la velocidad de reacción a temperatura de referencia
= energía de activación en cal/mol
= constante general de los gases (1.98 cal /mol K) T = temperatura (K)
= temperatura de referencia (K)
Según Hough and Fiszman (2005), el deterioro oxidativo de los alimentos se puede expresar como una reacción de orden cero como la ecuación [2], y al reemplazar el valor de k por la expresión [5] resulta la ecuación [6] que permite encontrar el tiempo de vida útil de un alimento a partir de la evaluación de un parámetro sensorial del alimento a diferentes temperaturas y tiempos de almacenamiento.
( ( )) [6]
Donde:
Sensf = valor de parámetro sensorial evaluado en tiempo final Sens0 = valor de parámetro sensorial evaluado en tiempo cero k = constante de la velocidad de reacción a temperatura T
= constante de la velocidad de reacción a temperatura de referencia
= energía de activación en cal/mol
= constante general de los gases (1.98 cal /mol K) T = temperatura (K)
22
2.4.3 ENSAYOS REALIZADOS MEDIANTE PRUEBAS ACELERADAS PARA DETERMINAR LA VIDA ÚTIL DE LOS ALIMENTOS
Ramos and Tarazona (2001) en su estudio sobre la estabilidad de hojuelas fritas de papa almacenadas al ambiente en Lima, Perú(14,5ºC y 90%HR), determinaron un tiempo de vida promedio de 62 días utilizando una ecuación de orden cero y 118 días para una ecuación de primer orden. El estudio se basó en el índice de peróxidos evaluado cada 15 días durante el tiempo de almacenamiento para obtener las ecuaciones. Además, se evaluó sensorialmente el producto cada semana para determinar la aceptación del consumidor.
En el estudio realizado por Tiwari, Gunasekaran, Jaganmohan, Alagusundaram, and Tiwari (2011) para determinar la vida útil de 6 formulaciones de snacks preparados a base de harina de legumbres y arroz quebrado, se evaluó la cantidad de ácidos grasos libres, índice de peróxidos y humedad del producto, durante 30 días de almacenamiento en empaques de polipropileno, realizando evaluaciones cada 5 días. En el estudio se pudo determinar que el incremento en el valor de peróxidos y humedad tenía una relación lineal (r2>0.92) y que la vida útil de estos productos era de 24 días almacenados en condición ambiente (29ºC±2 y 67%Hr±2.5).
Para determinar diferencias entre crisps de papa fritos en aceite de canola de alto contenido oleico y bajo linolénico frente a otros aceites comunes como el de palma, girasol y los parcialmente hidrogenados, se determinó que la vida útil de productos empacados en atmósferas modificadas de nitrógeno era de 20 semanas, mientras que los productos empacados en atmósferas normales tenían una durabilidad de 16 semanas (Matthäus, Haase, & Unbehend, 2009).
Liu-ping, Zhang, and Mujumdar (2007) para determinar la estabilidad de
23
temperatura de transición a cristal del agua del alimento. Mediante el modelo GAB y la ecuación de Gordon Taylor se encontró la relación entre la actividad de agua crítica y el contenido de humedad crítico a una temperatura de 25ºC y 10ºC. En base a estos parámetros críticos, el contenido de grasa, fuerza de ruptura, contenido de β-carotenos, y ácido ascórbico se almacenó muestras a 25, 10 y 0ºC durante 6 meses y se determinó que el tiempo de vida útil de chips de zanahoria fritos al vació es de 8.8 meses, 23.4 meses, 55.3 meses respectivamente para cada temperatura de almacenamiento.
En chips de uvilla obtenidos después de una inmersión en solución osmótica por 30 min y 90 segundos de fritura convencional, empaquetados en fundas de polipropileno con atmósfera modificada de (CO2 y N2) y almacenados a
75%HR y 35ºC. Arias (2008) determinó una vida útil de 7 meses para los snacks de uvilla tomando como parámetro crítico el índice de peróxidos que presentó un incremento desde 8.25 hasta 21.47 meqO2/kg en 30 días de
almacenamiento.
Analuisa (2012), determinó que el pretratamiento con pirofosfato ácido de sodio en porcentaje de 0.5 y la variedad de papa nativa Pucashungo resulta el mejor tratamiento para conservar las antocianinas en las hojuelas frita de papa. Además, la vida útil se determinó a partir de la ecuación de Arrhenius considerando como punto crítico la degradación del IP por temperatura. Las muestras se almacenaron a temperatura ambiente y el IP aumento de 1.3 a 11.5 meqO2/kg en 45 días de almacenamiento a temperatura ambiente.
Como resultado se obtuvo que las hojuelas de papa tienen una vida útil de 41 días a temperatura ambiente y considerando como valor máximo de IP de 10 meqO2/kg.
24
sensorialmente durante el almacenamiento a temperatura ambiente a los 0, 25 y 35 días. La evaluación en escala hedónica de 1 a 9, determinó que hay mayor aceptación al tiempo cero con un promedio de 8 de los parámetros evaluados, para los tiempos de 25 y 35 días de almacenamiento el promedio de aceptación disminuyó casi en un punto para todos los parámetros (Santillán, 2004).
En el trabajo de Quelal (2012), para obtener rodajas fritas de mashua aplicando la tecnología de fritura se determinó que el mejor tratamiento resulta a una temperatura de 170ºC por un tiempo de 40 segundos. Además, se determinó el tiempo de vida útil de las rodajas mediante pruebas aceleradas y una regresión lineal del valor del índice de peróxidos (Valor max=20 meqO2/kg), así, en empaque de polipropileno la vida útil es de 90
25
METODOLOGÍA
3.
Este estudio se realizó en la planta piloto de alimentos y los laboratorios de la Universidad Tecnológica Equinoccial Campus Occidental y en el Laboratorio de Investigación y Desarrollo de Nuevos Procesos y Productos del Instituto Nacional de Investigación Agrícola y Pecuaria (INIAP) - Estación Santa Catalina. Se utilizaron los materiales, procesos y métodos de análisis detallados a continuación.
MATERIA PRIMA
3.1
3.1.1 CHIPS DE MASHUA
Para obtener los chips se utilizó mashua (Tropaeolum tuberosum) del ecotipo ECU 1124, adquirida en la ciudad de Quito en el mercado San Roque, proveniente del cantón Saquisilí. El proceso de obtención del chip se basó en el estudio realizado por Serrano (2013). Además, en el proceso de deshidratación osmótica se utilizó sacarosa, ácido cítrico y bicarbonato de sodio de grado alimenticio. Finalmente, en el proceso de fritura se utilizó aceite de palma comestible especializado, Tri Refinado Danec.
3.1.2 EMPAQUE DE POLIAMIDA CON CAPA SELLANTE DE
POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD
26
3.1.3 POLIPROPILENO BIORIENTADO METALIZADO
Se adquirió empaque “bi-laminado” con capa de aluminio apto para el contacto con alimentos. Cuenta con una capacidad de 100 g por empaque, y sus dimensiones son 20 cm X 12 cm. Se utilizó empaque en presentación industrial (rollo), y el proceso de formado se realizó manualmente.
EQUIPOS
3.2
Para la realización de este estudio se utilizaron varios equipos, tanto para la elaboración como para el almacenamiento del producto.
Rebanado
El proceso de rebanado se realizó en la rebanadora eléctrica de marca AURORA FS04, 60HZ y 130 W, con corte longitudinal del producto y un grosor de 2.5 mm +/- 0.5mm.
Deshidratación osmótica
Para el proceso de deshidratación osmótica se utilizó un equipo que consiste en un recipiente de acero inoxidable con un sensor de control de temperatura. Para logar la agitación requerida se utilizó un agitador eléctrico introducido en el deshidratador.
Fritura al vacío
27
Sellado
Para sellar los empaques se dispuso de una selladora eléctrica manual de 9 potencias.
Cámara de maduración
Para el almacenamiento de snacks en condiciones aceleradas se utilizó una cámara de maduración de marca SEEDBURO, con un sensor para el control de temperatura y humedad. El equipo alcanza una temperatura máxima 70ºC y una humedad relativa máxima de 100%. La Figura 4 muestra el esquema del sistema.
Figura 4. Esquema de la cámara de maduración utilizada en el almacenamiento de snacks de mashua fritos al vacío.
1.Sensor y lector de temperatura 2.Bandejas 3.Regulador de humedad 4.Reservorio de agua 5. Motor 6. Sistema de calor 7. Ventilador
DISEÑO DEL EXPERIMENTO
3.3
3.3.1 OBTENCIÓN DE CHIPS DE MASHUA
28
Primero, se realizó una selección de los tubérculos en donde se descartó aquellos con daños mecánicos o daños inducidos por plagas o microorganismos.
Luego, los tubérculos seleccionados se sometieron a lavado con agua potable y la ayuda de un cepillo para retirar por completo impurezas visibles, principalmente en las hendiduras.
Posteriormente, se cortó los extremos de los tubérculos para continuar con el rebanado para obtener rodajas longitudinales de 2.5 ± 0.5 mm de espesor. Las rodajas se sometieron a cocción en agua a 90ºC por 10 minutos, en relación 1:5 en un recipiente abierto. Inmediatamente después, las rodajas fueron extraídas del recipiente de cocción y sometidas a un baño por aspersión con agua a 12ºC. Se escurrió el agua para eliminar el exceso. Después, se realizó una deshidratación osmótica de las rodajas, sumergiéndolas en una solución de azúcar invertido de 50ºBrix, a 60ºC por 20 minutos. Se utilizaron canastas plásticas para colocar las rodajas en el deshidratador, cada una con capacidad de 200 g. Se colocaron 2 canastas por inmersión en una relación rodajas: solución de 1:5. Al finalizar la deshidratación, las rodajas se lavaron con abundante agua para eliminar el exceso superficial de solución osmótica y se escurrieron para eliminar el agua agregada.
Las rodajas deshidratadas fueron sometidas al proceso de fritura al vacío a una temperatura de 110 ± 5 ºC y con una presión de vacío de 5.24 KPa por 14 minutos. En cada ciclo de fritura se procesaron 230 g sumergidos en 13L de aceite. En el mismo equipo, se realizó el proceso de centrifugado de las rodajas de mashua a 834 rpm por 10 minutos.
29
Figura 5. Diagrama de flujo de la obtención de snacks de mashua.
3.3.2 CONDICIONES DE EMPAQUE
30
a empaquetar el producto. Para empacar los chips se utilizaron dos tipos de empaques:
Poliamida con capa sellante de polietileno de baja densidad (Empaque transparente).
Polipropileno biorientado metalizado. (Empaque naranja).
El contenido de cada presentación fue de 40 g de producto terminado. El proceso de armado de los empaques de aluminio, llenado y sellado se realizó en forma manual.
3.3.3 CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO
Las condiciones de almacenamiento tienen relación directa con los factores externos que inciden en la vida útil de los alimentos como se explica en el literal del presente trabajo. Los parámetros utilizados se describen en la Tabla 3.
Tabla 3. Condiciones de almacenamiento de snack de mashua
PARÁMETRO EMPAQUE
POLIETILENO
EMPAQUE PP METALIZADO
Temperatura 30 ºC 20 ºC
Humedad Relativa 90% HR 60 %HR
3.3.4 MUESTREO DEL PRODUCTO
Se utilizó un diseño experimental básico, es decir que se realizó un lote de producción para almacenar bajo las diferentes condiciones y se extrajeron 4 empaques cada día de muestreo para completar la cantidad de muestra necesaria para realizar los análisis programados.
31
almacenadas en condiciones ambiente el muestreo se realizó cada 10 días como se muestra en la Tabla 4.
Tabla 4. Frecuencia de muestreo de chips de mashua
Condición de
almacenamiento Frecuencia
Evaluaciones totales
Total días evaluados
Acelerada (30 ºC y 90%HR) 4 días 6 24
Ambiente (20ºC y 60%HR) 10 días 6 60
3.3.5 EVALUACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DEL PRODUCTO
3.3.5.1 Análisis Proximal
Se realizó el análisis proximal de la materia prima, producto terminado y producto al final de la vida útil (24 días) de los chips de mashua almacenados en empaque de PP metalizado para evaluar su composición nutricional con los métodos descritos en la Tabla 5.
Tabla 5.Métodos utilizados en la caracterización de chips de mashua
METODO: Métodos adaptados en el Departamento de Nutrición y Calidad del INIAP
3.3.5.2 Índice de Peróxidos
El índice de peróxidos fue determinado mediante el método volumétrico descrito en (Kirk et al, 1996), y adaptado en el Departamento de Nutrición y
ANÁLISIS MÉTODO MÉTODO A.O.A.C.
Humedad MO-LSAIA-01.01 Método 925.09 (1996)
Ceniza MO-LSAIA-01.02 Método A.O.A.C (1984)
Extracto Etéreo MO-LSAIA-01.03 Método 920.39C (1984)
Proteína MO-LSAIA-01.04 Método 955.39 (1984)
Fibra MO-LSAIA-01.05 -
Extracto Libre de Nitrógeno MO-LSAIA-01.06 -
Vitamina C MO-LSAIA-10
32
Calidad del INIAP. Se lo ha expresado en miliequivalentes de oxígeno por Kg de muestra, siendo calculado a partir de la fórmula:
( ) [7] Donde:
I.P.= índice de peróxidos expresado en mEq O2/Kg
v= tiosulfato de sodio, en ml consumido en la valoración de la muestra vo= tiosulfato de sodio, en ml consumido en la valoración del blanco
N= normalidad de la solución de tiosulfato e sodio (valorada) P= peso en gramos de la muestra
3.3.5.3 Actividad de Agua
Se realizó directamente en un equipo marca TESTO 650 siguiendo las indicaciones del manual de operación del equipo, y obteniendo los resultados en porcentaje (%) de actividad de agua (Aw). El análisis se realizó
por duplicado.
3.3.5.4 Análisis Microbiológico
Se utilizó la técnica de siembra por vertido en placa según las especificaciones de cada medio de cultivo utilizado. Se realizó el recuento de mesófilos totales, mohos y E. coli según el método y medio de cultivo como se detalla la norma NTE INEN 1 529-5 de Bocaditos de Productos Vegetales. Requisitos. Esto se describe en la Tabla 6.
Tabla 6. Análisis microbiológicos de bocaditos
REQUISITO MÉTODO DE ENSAYO MEDIO DE CULTIVO
Recuento estándar en placa ufc/g NTE INEN 1 529-5 Plate Count Agar
Mohos ufc/g NTE INEN 1 529-10 Sabouraud Agar
E. coli ufc/g NTE INEN 1 529-7 Brillant Green Agar
33
3.3.5.5 Análisis Sensorial
Se realizó una prueba triangular cada 8 días a partir del cuarto día (4, 12 y 20 días de almacenamiento) utilizando los chips almacenados en condiciones aceleradas y como muestra control una muestra recién elaborada. Para la evaluación se utilizó el formato descrito en el Anexo I. La evaluación se realizó con un panel de 16 evaluadores semi-entrenados en el departamento de investigación y desarrollo de procesos y productos del INIAP - Estación Santa Catalina.
3.3.5.6 Colorimetría
El color de las muestras de chips se midió utilizando un colorímetro de marca KONIKA MINOLTA, modelo CR-400. Los datos son reportados en coordenadas L* a* b* según el sistema CIELAB, en el que L indica la luminosidad perpendicular al espacio, a* y b* indican cromaticidad y la variación de color así: +a color rojo, -a color verde, +b color amarillo y –b color azul. El centro es acromático, como se muestra en la Figura 6 (KONICA MINOLTA, 2007).
Las muestras se analizaron utilizando los chips almacenados bajo condiciones ambientales en empaque de polietileno y polipropileno metalizado cada 10 días durante 60 días.
34
DETERMINACIÓN DE LA VIDA ÚTIL
3.4
Para la determinación de vida útil se evaluaron los resultados obtenidos utilizando el programa R versión 2.15.3. Se utilizó la función arrnon que corresponde a la fórmula de Arrhenius no lineal (ecuación 5).
Primero, se obtuvieron las ecuaciones de regresión para cada condición de almacenamiento y tipo de empaque. Los parámetros considerados fueron el índice de peróxidos y la actividad de agua.
A partir de las ecuaciones resultantes de la regresión, se tomó el valor de la pendiente (k) y se realizó el gráfico de Ln (k) para el inverso de cada temperatura de almacenamiento en escala de temperatura absoluta (K). La pendiente de ésta gráfica corresponde a ER para la ecuación de Arrhenius. Los datos obtenidos se ingresan en el programa R y éste arroja una tabla de resultados que incluye los siguientes parámetros:
Sens0; corresponde al valor inicial del parámetro sensorial o químico evaluado.
Kref; corresponde al valor de referencia de la velocidad de la reacción considerando un temperatura media entre las experimentales.
ER; que es la energía de activación por la constante general de los gases. A partir de estos valores, se puede determinar el tiempo de vida útil de los
chips utilizando la fórmula:
( ( )) [8]
35
20 meq O2/kg (Egan, Kirk, & Sawyer, 2002). Para el parámetro de
temperatura de referencia (Tref) se consideró un valor de 22ºC, comprendido entre las temperaturas experimentales de 20ºC y 30ºC.
36
ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.
Aplicando la metodología descrita se obtuvieron los siguientes resultados.
OBTENCIÓN DEL
CHIP
DE MASHUA
4.1
Los chips de mashua se obtuvieron aplicando el método descrito en el numeral 3.3.1. Para este estudio se utilizó mashua con las características descritas en la Tabla 7. Los valores se encuentran dentro del rango descrito por Samaniego (2010) en el estudio de caracterización de mashua.
Tabla 7. Análisis proximal de mashua fresca
PARÁMETRO UNIDAD MASHUA FRESCA
Humedad % 88.43 ± 0.07
CenizaΩ % 4.50 ± 0.12
Extracto EtéreoΩ % 1.58 ± 0.06
ProteínaΩ % 10.03 ± 0.2
FibraΩ % 5.21 ± 0.17
Extracto Libre de NitrógenoΩ % 78.65 ± 0.53
Vitamina CΩ mg/100g 605 ± 10
37
Tabla 8. Comparación de resultados obtenidos por Serrano y el presente estudio en la obtención del chip de mashua frito al vacío
PARÁMETRO UNIDAD SNACK DE MASHUA SNACK DE MASHUA
(Serrano, 2013)
Humedad % 1.57 ± 0.07 a 1,90 ± 0.12 a
CenizaΩ % 0.56 ± 0.06 a 0.89 ± 0.00 b
Extracto EtéreoΩ % 11.15 ± 0.54 a 11.08 ± 0.38 a
ProteínaΩ % 1.92 ± 0.03 --
FibraΩ % 7.23 ± 0.05 --
Extracto Libre de
NitrógenoΩ % 79.13 ± 0.42 --
Vitamina CΩ mg/100g 43.17 ± 0.69 --
-- No determinado Ω valor determinado en base seca
Letras minúsculas diferentes indican diferencia estadísticamente significativa del parámetro nutricional.
EVALUACIÓN
DE
LOS
PARÁMETROS
FISICO-4.2
QUíMICOS
DEL
PRODUCTO
DURANTE
EL
ALMACENAMIENTO
4.2.1 ÍNDICE DE PERÓXIDOS
La degradación del aceite contenido en el chip se evaluó mediante la determinación del índice de peróxidos aplicando la metodología descrita en 3.3.5.2., y los resultados se presentan en condiciones aceleradas y ambientales de almacenamiento.
Condiciones Aceleradas
Durante el almacenamiento a 30ºC y 90% HR, se observó que el índice de peróxidos tiene aumenta como se indica en el Figura 6. El valor mínimo fue de 9.5 meq/g en el día cero y presenta un crecimiento acelerado hasta el día 24, alcanzando un valor de 22.5 meq O2/kg en el empaque de polietileno
38
Tabla 9. Datos de índice de peróxidos (IP) obtenidos durante el almacenamiento de chips de mashua en condiciones aceleradas
DIAS TEMPERATURA (K) EMPAQUE IP
(meq O2/ Kg ) ln IP
0 303 PP metalizado 9.5 2.25
4 303 PP metalizado 13.64 2.61
8 303 PP metalizado 17.01 2.83
12 303 PP metalizado 18.26 2.90
16 303 PP metalizado 19.23 2.96
20 303 PP metalizado 21.03 3.05
24 303 PP metalizado 22.5 3.11
0 303 Polietileno 9.5 2.25
4 303 Polietileno 9.71 2.27
8 303 Polietileno 11.69 2.46
12 303 Polietileno 14.01 2.64
16 303 Polietileno 17.64 2.87
20 303 Polietileno 22.11 3.10
24 303 Polietileno 24.3 3.19
Con los datos de la Tabla 9, se definió que el comportamiento del índice de peróxidos de chips de mashua durante el almacenamiento en empaques de PP metalizado y polietileno se ajusta a una regresión lineal, considerando una cinética de orden cero en base al valor de R2 más cercano a uno. En un estudio similar realizado por Ramos y Tarazona (2001),en el que evalúa la degradación del aceite en chips de papa la regresión de mayor ajuste fue lineal a partir de una regresión de orden cero. La ecuación [10] y [11] definen la cinética para empaque PP metalizado y polietileno respectivamente.
[10]
39
Figura 7. Cinética del índice de peróxidos de chips de mashua durante el almacenamiento en condiciones aceleradas.
Los resultados indican que el empaque de polietileno presenta mejores condiciones de barrera a valores elevados de temperatura y humedad, controlando la actividad oxidativa de estos agentes en el aceite del chip. El empaque metalizado a pesar de que teóricamente según Quintana et al. (2007) tiene mejores características de barrera al resistir condiciones elevadas de temperatura y humedad, en este estudio los chips presentan enranciamiento acelerado como se muestra en la Figura 7.
Los valores de índice de peróxidos obtenidos en el presente estudio son comparables con los valores de oxidación obtenidos por Quelal (2012), en donde se establece la estabilidad de chips de mashua sometidos a fritura normal. Los índices de peróxidos en empaques de polipropileno alcanzaron un valor de 22 mEq O2/kg a los 22 días de almacenamiento. En el caso del
empaque metalizado existe una diferencia pues para Quelal las muestras no superan los 10mEq O2/kg. Esta diferencia se debe al espesor de los
40
Condiciones ambientales
En el almacenamiento bajo condiciones ambientales de 20ºC y 60%HR el incremento del IP fue menor que en condiciones aceleradas, alcanzando un valor máximo de 14 meq O2/kg en empaque de PP metalizado a los 60 días y 16 meq O2/kg en empaque de polietileno, como se muestra en la Tabla 10.
Tabla 10. Datos de IP obtenidos durante el almacenamiento de chips de mashua en condiciones ambientales
DIAS TEMPERATURA (K) EMPAQUE IP (meq O2/Kg ) Ln IP
0 293 PP metalizado 9.50 2.25
10 293 PP metalizado 11.95 2.48
20 293 PP metalizado 12.54 2.53
30 293 PP metalizado 13.64 2.61
40 293 PP metalizado 13.91 2.63
50 293 PP metalizado 13.72 2.62
60 293 PP metalizado 14.10 2.65
0 293 Polietileno 9.50 2.25
10 293 Polietileno 11.50 2.44
20 293 Polietileno 12.62 2.54
30 293 Polietileno 14.59 2.68
40 293 Polietileno 15.44 2.74
50 293 Polietileno 15.84 2.76
60 293 Polietileno 16.00 2.77
A partir de los datos de la Tabla 10 se determinó que el comportamiento del índice de peróxidos de chips de mashua durante el almacenamiento en empaques de polipropileno y polietileno se ajusta a una regresión lineal, considerando una cinética de orden cero en base al valor de R2 más cercano a uno como se muestra en la Figura 8. La ecuación [12] define la cinética para el IP en empaque de PP metalizado.
41
Mientras que la ecuación [13] define el comportamiento del índice de peróxidos para el empaque de polietileno.
[13]
Figura 8. Cinética del índice de peróxidos de chips de mashua durante el almacenamiento en condiciones ambientales.
Al comparar los resultados obtenidos en este estudio con el realizado por Quelal (2012) se observa que los valores de dicho estudio son relativamente bajos pues en 50 días de almacenamiento en condiciones ambientales (17ºC y 50%HR), el valor de IP alcanzó un valor de 11.64 meq O2/kg en empaque
de polipropileno mientras que en el presente estudio alcanzó un valor de 15.84 meq O2/kg, y en el empaque aluminizado el valor máximo para Quelal
fue de 7.94 meq O2/kg mientras el presente estudio alcanzó un valor de
13.72 meq O2/kg .
La diferencia de valores puede deberse a la calidad del aceite utilizado pues a pesar de que el proceso de fritura al vacío permite reducir la temperatura del aceite evitando su degradación por altas temperaturas, en este estudio el valor inicial de peróxidos fue 9.5 meq O2/kg, que representa un valor elevado
42
10 meq O2/kg (Masson, 1993). Sin embargo, se debe considerar que
sensorialmente el valor de IP al cual el sabor rancio es perceptible es entre 20 y 40 meq O2/kg según Egan et al. (2002).
4.2.2 ACTIVIDAD DE AGUA
El comportamiento del contenido de agua libre en el alimento se evaluó siguiendo la metodología descrita en el numeral 3.3.5.3, y se obtuvieron los siguientes resultados.
Condiciones Aceleradas
A partir de los datos de la Tabla 11 se determinó que la actividad de agua de
chips de mashua durante el almacenamiento en empaques de polipropileno y polietileno se ajusta a una regresión lineal, considerando una cinética de orden cero en base al valor de R2 más cercano a uno
Tabla 11. Datos de Aw obtenidos durante el almacenamiento de chips de mashua en condiciones aceleradas.
DIAS TEMPERATURA (K) EMPAQUE Aw Ln Aw
0 303 PP metalizado 0.21 -1.56
4 303 PP metalizado 0.23 -1.49
8 303 PP metalizado 0.26 -1.33
12 303 PP metalizado 0.28 -1.27
16 303 PP metalizado 0.27 -1.29
20 303 PP metalizado 0.30 -1.22
24 303 PP metalizado 0.31 -1.19
0 303 Polietileno 0.21 -1.56
4 303 Polietileno 0.26 -1.34
8 303 Polietileno 0.38 -0.96
12 303 Polietileno 0.60 -0.51
16 303 Polietileno 0.63 -0.47
20 303 Polietileno 0.65 -0.43
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La ecuación [14] define la cinética para la Aw en empaque de PP metalizado mientras que la ecuación [15] para el empaque de polietileno.
[14]
[15]
Las muestras en empaque metalizado presentaron menor afectación que las muestras en empaque de polietileno tal como se muestra en la Figura 9.
Este resultado se puede justificar debido a que el empaque metalizado no mantiene su permeabilidad en condiciones de humedad elevada como a las que fue sometido en la cámara de maduración, mientras que el empaque de polipropileno se conserva mejor bajo estas condiciones según la ficha técnica del fabricante Mendoza (2012). Además, se utilizó un empaque de polietileno de 23.5g/m2 mientras que el empaque de polipropileno metalizado se utilizó un material con gramaje de 20.5 g/m2.
Figura 9. Cinética de la actividad de agua (Aw) de chips de mashua durante
el almacenamiento en condiciones aceleradas.
La actividad de agua (Aw) influye directamente en la oxidación de los lípidos,
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barrera para el O2, mientras que entre 0.4 – 0.8 favorece la oxidación del
alimento al aumentar el área expuesta debido al aumento de volumen del producto por la hidratación. Por esta razón el valor de Aw considerado
permisible en este estudio fue de 0.5 (Badui, 2006; Quelal, 2012).
Al comparar los resultados obtenidos en el presente estudio frente al realizado por Quelal (2012) se observa una diferencia en el empaque de polietileno, pues el valor máximo de Aw para Quelal es de 0.45 a los 20 días
de almacenamiento y en el presente estudio para el mismo empaque y tiempo de almacenamiento se obtuvo un valor máximo de 0.686.
En el presente estudio los chips alcanzaron un valor de 0.603 a los 12 días de almacenamiento en empaque de polietileno superando el límite máximo Aw para productos tipo snack (Badui, 2006).
En el caso del empaque de polipropileno metalizado la diferencia es menor pues Quelal obtuvo un valor de 0.36 en 20 días de almacenamiento mientras que en el presente estudio se determinó un valor de 0.305 en el mismo tiempo.
Es necesario tomar en cuenta que en el estudio de Quelal (2012) los chips
fueron empacados en atmósfera modificada aplicando N2 inerte, sin
embargo los resultados obtenidos para empaque de polipropileno metalizado sin atmósfera modificada son muy similares. Este resultado puede determinar que no es necesario aplicar atmósfera modificada para alcanzar el mismo tiempo de vida útil.
Condiciones ambientales