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Istituto deUNIVERSIDAD VESACRUZANA cieüciäsmm
BIBLIOTECA
M a e s t r i aCi e n c i a seís^A U M E N T A R IA S '
UNIVERSIDAD VERACRU2ANA
INSTITUTO DE CIENCIAS BÁSICAS
Microencapsuiación intercelular de oleorresina de chile piquín (Capslcum
annuum L. var. Avlculare) en tejido de plña (Ananas comosus)
Tesis que para obtener el grado de Maestro en Ciencias Alimentarlas
Presenta:
I.Q. frit Roxana Meneses Ocampo
Director:
DEDICATORIAS
Dedico este trabajo
❖ A mis padres, Felipe y Guadalupe, pues me han otorgado las mejores bases para luchar con tenacidad por las cosas importantes, gracias por confiar en mí, y apoyarme en todo lo que ha estado en sus manos, los admiro y los amo.
❖ A mi esposo Octavio por creer en mí y darme aliento para este paso en mi carrera, pues sin su ayuda, apoyo, dedicación y sobre todo su amor no lo hubiera logrado. Gracias por tus desvelos y paciencia, te amo.
❖ A mis hermanas Itzel, Ixchel e lllanú por su compañía, cariño y amor, y en especial a ti lllanú por tus desvelos apoyándome en este paso en mi carrera.
❖ A mis compañeros de generación, por ser el grupo de amigos más bonito que he conocido. Los trece forman parte de este paso en mi vida, gracias por el trabajo en equipo.
♦> A todos mis maestros por sus enseñanzas y sabios consejos.
*> Al consejo veracruzano de la piña, por su interés en la elaboración de este proyecto.
AGRADECIMIENTOS
Agradezco al Instituto de Ciencias Básicas de la Universidad Veracruzana, por permitirme ser parte de esta generación de la Maestría en Ciencias Alimentarias.
Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, CONACYT, por el apoyo que brinda a la Maestría de Ciencias Alimentarias del Instituto de Ciencias Básicas de la Universidad Veracruzana.
Al Doctor Ebner Azuara Nieto, mi asesor de tesis, por darle forma a este trabajo de tesis, y por todos sus consejos que espero en un futuro seguir empleando.
1 3 3 4 4 5 6
8
8 910
12 14 16 17 17 19 19 20 21 22 23 24 26 27 27 27 INDICE INTRODUCCIÓN MARCO TEÓRICO 2.1 Microencápsulación2.1.1 Componentes de la microencápsulación 2.1.1.1 Compuestos bioactivos
2.1.1.1.1 Capsaicina 2.1.1.1.2 Carotenoides 2.1.1.1.3 Aceite de cañóla 2.1.1.2 Materiales de pared
2.1.1.2.1 Goma arábiga 2.2 Deshidratación osmótica 2.3 Liofilización
2.4 Rehidratación de alimentos deshidratados 2.5 Impregnación de CaO
2.6 Cambios sensoriales 2.6.1 Color
2.6.1.1 Cromaticidad 2.6.1.2 Ángulo matiz 2.6.1.3 Oscurecimiento 2.6.2 Textura
2.7 Estructura celular
2.7.1 Resonancia Magnética Nuclear (RMN) en sólidos 2.8 Adsorción de humedad
PLANTEAMIENTO Y DEFINICIÓN DEL PROBLEMA DE
INVESTIGACIÓN
OBJETIVOS E HIPÓTESIS
V. MATERIALES Y MÉTODOS 29
5.1 Materia prima 29
5.1.1 Piña 29
5.1.2 Chile piquín 29
5.1.3 Aceite 29
5.1.4 Solución osmótica 29
5.2 Equipo 29
5.3 Metodología 30
5.3.1 Obtención de la oleorresina 30
5.3.2 Elaboración de la emulsión 30
5.3.3 Proceso general 31
5.3.3.1 Selección de la piña 31
5.3.3.2 Lavado, pelado y rebanado 31
5.3.3.3 Pretratamiento de CaO 32
5.3.3.4 Deshidratación osmótica 32
5.3.3.5 Liofilización 33
5.4 Análisis 34
5.4.1 Determinación de humedad 34
5.4.2 Determinación de sólidos solubles 34
5.4.3 Determinación de color 34
5.4.4 Determinación de oleorresina 35
5.4.5 Prueba de textura 35
5.4.6 Prueba hedónica 36
5.4.7 Resonancia magnética nuclear de sólidos 37
5.4.8 Determinación de Beta-caroteno 37
5.4.9 Construcción de isotermas de adsorción de vapor 38
5.4.10 Micrografías 39
5.5 Métodos de cálculo 40
5.5.1 Curvas de deshidratación osmótica 40
5.5.4 Cálculo de la región de monocapa en la isoterma de 43 adsorción
VI. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 44
6.1 Determinación del tiempo de impregnación de CaO 44
6.2 Cinéticas de deshidratación osmótica 46
6.3 Cinética de sólidos solubles 53
6.4 Cinética de color 55
6.4.1 Oscurecimiento 56
6.4.2 Croma 57
6.4.3 Ángulo matiz 58
6.5 Determinación de oleorresina 59
6.6 Micrografías 60
6.7 Textura 64
6.7.1 Piña fresca 64
6.7.2 Cinética de textura de durante deshidratación osmótica 65 6.7.3 Cinética de textura durante rehidratación 69
6.8 Cambios durante el proceso general 71
6.9 Prueba hedónica 75
6.10 Resonancia Magnética Nuclear en Sólidos 76
6.11 Carotenoides 85
6.12 Isotermas de adsorción 87
Vil. CONCLUSIONES 93
VIII. BIBLIOGRAFÍA 95
APÉNDICE
APÉNDICE A: ENCUESTA DE PRUEBA HEDÓNICA 107
INDICE DE FIGURAS
Figura Nombre Página
1 Rebanadas de pina sumergidas en solución de CaO 32
2 Soluciones osmóticas, SSAG y ESAGO 33
3 Liofilizador Labconco 33
4 Cinética de rehidratación de pina liofilizada, pretratada con
CaO por 1, 2 y 3 h 44
5 Determinación del tiempo de pretratamiento 45
6 Cinética de pérdida de peso durante la deshidratación
osmótica 47
7 Cinética de pérdida de agua durante la deshidratación
osmótica 48
8 Cinética de ganancia de sólidos durante la deshidratación
osmótica 49
9 Cinética de humedad durante la deshidratación osmótica 52 10 Sólidos solubles de la piña durante deshidratación osmótica 54 11 Croma de la piña durante deshidratación osmótica 57 12 Ángulo matiz de la piña durante deshidratación osmótica 58 13 Micrografia de tejido de piña natural, espacio intercelular 61
14 Micrografia de tejido de piña 62
15 Micrografia de tejido de piña osmodeshidratada en solución 62 de sacarosa al 55%
16 Micrografia de tejido de piña osmodeshidratada en ESAGO 63
17 Gráfica fuerza deformación, piña fresca 64
18 Gráfica fuerza vs tiempo durante deshidratación osmótica 65 19 Gráfica de SG y WFL vs fuerza deformación durante 67
deshidratación osmótica 68 21 Cinética de rehidratación de piña osmodeshidratada en
SSAG y ESAGO 69
22 Gráfica de fuerza-deformación durante rehidratación 70 23 Fotos de piña liofilizada y rehidratada cada 10 minutos de
rehidratación 71
24 Fotos piña fresca vs deshidratada y rehidratada con
oleorresina 74
25 Fotos piña fresca vs deshidratada y rehidratada sin
oleorresina 74
26 Nivel de agrado en color y sabor de piña fresca con chile piquín y piña rehidratada con microcápsulas de oleorresina
de chile piquín 76
27 Tiempo de deshidratación osmótica vs SG y WFL, de cilindros para RMN en solución de sacarosa, SSAG y
ESAGO 77
28 Tiempo de deshidratación osmótica vs porciento de humedad, de cilindros de piña para RMN, en solución de
sacarosa, SSAG y ESAGO. 78
29 Tiempo de deshidratación osmótica vs tiempo de relajación
transversal T2 79
30 Porcentaje de sólidos ganados vs masa de agua ligada, intracelular y extracelular, durante la osmodeshidratación en
solución de sacarosa al 55% 81
31 Porcentaje de sólidos ganados vs masa de agua ligada, intracelular y extracelular, durante la osmodeshidratación en
la SSAG 82
85 33 Gráfica de calibración de (3-caroteno
34 Isotermas de adsorción a 25 °C 88
35 Coeficiente de pseudoactividad 90
INDICE d e c u a d r o s
Cuadro Nombre Página
1 Actividad de agua de sales desecantes a 25 °C 39
2 Área de las muestras sumergidas en CaO a 1, 2 y 3 h 45 3 Área/peso de las diferentes geometrías de pina
osmodeshidratada 46
4 Pérdida de agua y ganancia de sólidos en el equilibrio, en la
deshidratación osmótica 50
5 Valor de parámetros de color a*, b* y L* 56
6 Cantidad de sólidos extraídos en soxhlet 60
7 Cambios en la piña al final de los diferentes procesos 72
8 Nivel de agrado de piña fresca y rehidratada 75
9 Absorbancia a 450 nm y Concentración de (I-caroteno por
gramo de materia húmeda 86
ABREVIATURAS
cm Centímetro
mm Milímetro
°C Grados celcius
0 Brix Sólidos solubles totales
g Gramo
kg Kilogramo
pg Microgramo
mL Mililitro
nm Nanómetro
N Newton
ML Pérdida de peso
WFL Fracción de agua perdida SG Fracción de sólidos ganados
WFL* Fracción de agua perdida en el equilibrio SG« Fracción de sólidos ganados en el equilibrio
t Tiempo
Si Constante relacionada con la velocidad de pérdida de agua S2 Constante relacionada con la velocidad de ganancia de sólidos M0 Peso inicial del alimento al tiempo cero
Mt Peso del alimento al tiempo t X0 Humedad inicial en base humedad x f Humedad final en base humedad
ESAGO Emulsión de sacarosa-agua-goma-oleorresina SSAG Solución de sacarosa-agua-goma
min Minutos
s Segundo
mbar Milibar
L Luminosidad
C Croma
a Escala de rojo a verde
b Escala de amarillo a azul
°h Ángulo matiz
arctan Arco tangente
RMN Resonancia magnética nuclear T2 Tiempo de relajación transversal A0 Amplitud de la población
a w Actividad de agua
b.s. Base seca
b.h. Base humedad
Log Logaritmo
f Coeficiente de pseudoactividad
RESUMEN
La microencapsulación intercelular por medio de la osmodeshidratación con emulsiones, es una técnica versátil que sirve para obtener gran variedad de productos funcionales a partir de frutas y verduras. La osmodeshidratación, ofrece alimentos de humedad alta, es decir, no pueden ser almacenados por largo tiempo a temperatura ambiente, por lo que requieren de un proceso de secado más severo; la liofilización se caracteriza por ofrecer alimentos de alta calidad sensorial, nutricia y de gran porosidad, es así que los alimentos secos por este método se pueden rehidratar. En este trabajo se desarrolló una técnica que combina la microencapsulación por medio de osmodeshidratación con emulsiones y la liofilización, para obtener muestras de piña seca con microcápsulas de oleorresina de chile piquín en el espacio intercelular, que pueda ser almacenado a temperatura ambiente, y que el consumidor pueda rehidratarlo y disfrutarlo como un fruto similar al fresco. Muestras de piña fueron osmodeshidratadas a 40 °C en una emulsión la cual contenía en su fase acuosa sacarosa-agua y en su fase dispersa goma-oleorresina. Después del proceso osmótico las muestras fueron liofilizadas a -40 °C y a un vacío de 0.01 mbar por 48 horas. Finalmente se rehidrato la fruta seca a temperatura ambiente. Después de osmodeshidratar con la emulsión, la rebanada de piña ganó aproximadamente 6.1 g de oleorresina de chile piquín / kg de fruta húmeda, asi mismo las micrografías muestran las microcápsulas en el espacio intercelular de la piña. El producto final seco es más estable que muestras de piña solo liofilizadas. Al ser degustado por un grupo de 60 panelistas se encontró que no existe diferencia significativa entre el agrado de consumir el fruto fresco o el procesado, considerando que les gusta de moderado a mucho. Al final del proyecto se obtuvo un producto funcional, rico en capsaicina y carotenoides, que se puede almacenar a temperatura ambiente y al rehidratarse es tan agradable como el fresco.
SUMMARY
The intercellular microencapsulation through osmotic dehydration with emulsions is a versatile technique used to obtain a large variety of functional products from fruits and vegetables. Although the osmotic dehydration offers high moisture foods, these cannot be stored for long periods at room temperature, therefore they require a more severe method of drying, the lyophilization. This method has always delivered high quality food sensory, nutritional with high porosity. Dry foods obtained can be rehydrated. In this paper we develop a technique that combines microencapsulation by osmotic dehydration emulsions and freeze-drying, to obtain samples of dried pineapple with pepper oleoresin piquin microcapsules in the intercellular space, that can be stored at room temperature, and allow consumers to rehydrate and enjoy it like a fruit similar to fresh. Pineapple samples were osmodehydrated at 40 ° C in an emulsion that contained aqueous phase in sucrose-water and its gum-oleoresin dispersed phase. After osmotic process the samples were lyophilized at -40 0 C and vacuum at 0.01 mbar for 48 hours. Finally the dried fruit was rehydrated at room temperature. After osmodehydration with emulsion, the slice of pineapple earns about 6.1 g of pepper oleoresin piquin / kg of fruit moisture, likewise micrographs show the microcapsules in the intercellular space of the pineapple. The final dry product is more stable than only freeze-dried pineapple samples. When fruit was tasted by a group of 60 panelists no significant difference were found between the pleasures of eating the fresh fruit or processed, whereas they like it moderately to like much. A functional product was obtain, rich in capsaicin and carotenoids, which can be stored at room temperature and by rehydrating is as pleasant as the fresh.
I. INTRODUCCION
En los últimos años se han incrementado las cifras de enfermedades cardiovasculares, crónico degenerativas y cáncer, debido principalmente a la alimentación inadecuada.
Existen alimentos en cuya composición se encuentran compuestos bioactivos que presentan propiedades funcionales en el organismo, como es el caso del chile, él cual contiene en su oleorresina, carotenoides que previenen enfermedades cardiovasculares, oftálmicas y cáncer; debido principalmente a la presencia de capsaicina, que se caracteriza por ser un excelente antioxidante. La capsaicina evita la oxidación de los aceites, tiene propiedades antialérgenicas, antiinflamatorias y antimutagénicas, y se vincula con la prevención de varios tipos de cáncer, entre ellos el de próstata.
Muchos investigadores de las ciencias alimentarias y de la salud se han enfocado en el desarrollo de alimentos funcionales, los cuales de acuerdo al Centro de Información Internacional de Alimentos (IFIC, por sus siglas en ingles), son aquellos productos a los cuales intencionalmente se les adiciona un compuesto específico para incrementar sus propiedades saludables (Araya, 2004).
Es por ello que la deshidratación osmótica puede ofrecer un medio para incorporar microcápsulas dentro de matrices alimentarias tales como tejidos de frutas y vegetales (Salazar, 2009).
Las frutas son ricas en nutrientes, pero muy sensibles al calor. La pina (Ananas comosus) es un fruto originario de América y de consumo tradicional en México, que al ser procesada, pierde la mayoría de sus nutrientes y sustancias funcionales, por lo que su consumo de no ser en fresco proporciona pocas propiedades benéficas a la salud.
La liofilización es un método adecuado para obtener productos de mayor calidad nutricional, sabor, color y textura agradables y alta porosidad (Marques et al, 2006), logrando así obtener un producto que se pueda almacenar por largo tiempo, a temperatura ambiente, sin afectar su estabilidad y que se pueda hidratar para su consumo como un fruto fresco, pero con un valor agregado.
Aunado a lo anterior el Centro de Estudios de Finanzas Públicas del H. Congreso de la Unión, reporto que desde el año 2000 la producción de piña en México sufre una crisis, debido a que la superficie cosechada ha crecido aceleradamente, sin que se refleje en un incremento del ingreso de los productores pues no ha aumentado el consumo doméstico, y a su vez la piña mexicana ha perdido competitividad en los mercados mundiales, pues Costa Rica y Flonduras actualmente son los principales proveedores de piña fresca para Estados Unidos, mientras que en piña enlatada y jugo de piña los mayores productores son Tailandia, Indonesia y Filipinas (http://www.cefp.gob.mx, 2002).
II. MARCO TEORICO
2.1 Microencapsulación
La microencapsulación se define como la tecnología de empacar en miniatura sólidos, líquidos, o gases, en cápsulas selladas que pueden liberar su contenido a velocidades controladas bajo condiciones específicas; es decir es un proceso mediante el cual ciertas sustancias bioactivas son introducidas en una matriz o sistema pared con el objetivo de impedir su pérdida, para protegerlos de la reacción con otros compuestos presentes en el alimento o para impedir que sufran reacciones de oxidación debido a la luz o al oxígeno. Con ello el compuesto encapsulado se libera gradualmente del compuesto que lo ha empacado y se obtienen productos alimenticios con mejores características sensoriales y nutricionales (Yáñez et al., 2002).
En este proceso las partículas de un componente activo sensible se cubren con una capa delgada de otro material de revestimiento, para lo cual se deben definir claramente las propiedades del componente activo. Los materiales más comúnmente ocupados como revestimiento son: los hidrocoloides, gomas vegetales, almidones y féculas modificadas, dextrina y los lípidos (Vaidya etal., 2006).
Las técnicas de microencapsulación más usadas son: Secado por aspersión, enfriamiento por aspersión, refrigeración por aspersión, recubrimiento de lecho fluidizado, extrusión, extrusión centrífuga, liofilización, coacervación, separación de suspensión por centrifugación, cocristalización, atrapamiento por liposomas e inclusión compleja (Goud et al., 2005).
Cabe mencionar que la finalidad de la microencapsulación es principalmente aumentar la vida útil de los alimentos, y controlar la liberación de los ingredientes alimentarios (Goud et al., 2005).
2.1.1 Componentes de la microencapsulación
2.1.1.1 Compuestos bioactivos
La gama de los componentes de los alimentos que hoy en día son considerados bioactivos incluye a las vitaminas, minerales, lípidos funcionales, probióticos, aminoácidos, péptidos y proteínas, fitoesteroles, antioxidantes y fitoquímicos (Choudhary y Tandon, 2009).
Muchos bioactivos son inestables por lo cual se deben considerar varios aspectos para elegir los alimentos vehículo para la adición de los compuestos bioactivos:
a) Solubilidad del bioactivo en los alimentos, solubles en aceite, solubles en agua o componentes dispersos en agua/aceite. Los bioactivos pueden añadirse directamente si su estado de agregación es compatible con la matriz alimentaria, y mientras no se dañe con su adición directa la calidad de los alimentos y la biodisponibilidad de los bioactivos (Deckere y Vershuren, 2000)
b) Una vez que el bioactivo se extrae de su fuente natural es más susceptible a la degradación. Ejemplo, las vitaminas A y D son sensibles a oxígeno, luz y agentes oxidantes. Las largas cadenas de aceites poliinsaturados son susceptibles a oxidación si no se protegen de la luz, oxígeno y/o trazas de iones metálicos tales como hierro o cobre (Frankel et al., 2002).
d) Las plantas contienen numerosos compuestos bioactivos, que no son nutrientes esenciales al menos a corto plazo, pero que tienen efectos benéficos en la salud, conocidos como fitoquímicos, muchos de estos componentes incluidos los compuestos fenólicos son antioxidantes naturales; en virtud de su propiedad antioxidante pueden desempeñar un papel en la protección de la salud cardiovascular y la prevención de ciertos tipos de cáncer (Antonious, 2006).
2.1.1.1.1 Capsaicina
El chile es una buena fuente dietética de antioxidantes como flavonoides, compuestos fenólicos, carotenoides, ácido ascòrbico, vitamina A, y desde luego capsaicinoides (Lee et al., 1995; Matsufuji et al., 1998; Osuna-Garcia et al., 1998; Howard et al., 2000).
Por lo que es importante mencionar que, la oleorresina de chile contiene principalmente carotenoides, capsaicinodes y algunas vitaminas, nombrando entre ellas a la vitamina A por ser uno de los principales componentes del chile. Es por ello que es ampliamente ocupada en la producción de fármacos.
La capsaicina, el principio picante presente en los frutos del genero Capsicum, entre los cuales se encuentran los chiles, exhibe actividad antioxidante por lo que puede ser utilizada como agente protector contra la oxidación de ácidos grasos mono y poliinsaturados (Henderson y Henderson, 1992); y asi mismo también presenta propiedades potentes como antimutagenicos y anticancerígenos (Antonious, 2006).
modificado como materiales de pared, resultando la mejor relación 4:1:1 de goma:maltodextrina:almidón.
2.1.1.1.2 Carotenoides
Se ha demostrado que el consumo de los carotenoides está ligado substancialmente a la disminución de la incidencia de cáncer. Además, representan una fuente de provitamina A, no son tóxicos y presentan en la célula actividad antioxidante, participan en la desactivación de radicales libres producidos en el metabolismo celular, imparten los colores amarillos y rojos de las plantas y animales.
Como ya antes se mencionó además de los capsaicinoides, las oleorresinas de chile también son ricas en carotenoides y vitaminas, por lo que al introducir microcápsulas de oleorresina de chile piquín en el espacio intercelular de la piña se está incrementando la cantidad de carotenoides principalmente los correspondientes a la fracción roja y amarilla, sin embargo estos a diferencia de los ya presentes en la piña se encuentran protegidos por el material de pared de las microcápsulas.
Sin embargo los métodos para determinar fracciones roja en oleorresinas de chile y pimientos no son aplicables a la piña puesto que este fruto fresco es principalmente rico en Beta caroteno uno de los carotenoides responsables de la fracción amarilla.
Algunas de las propiedades físicas y químicas más importantes de los carotenoides son las siguientes: solubles en lípidos y solventes no polares, se extraen fácilmente con solventes no polares, son sensibles a la luz y oxígeno, su degradación se acelera por los radicales libres que se forman en la oxidación lipídica. Debido a su cadena poliénica presentan importante inestabilidad química, susceptibilidad a la oxidación e isomerización geométrica. Razón por lo cual es necesario la búsqueda de procesos que aumenten su vida útil (Moreno et al., 2003).
Los pigmentos carotenoides, ya sea de forma aislada o junto con otros pigmentos naturales (antocianos y clorofilas), son los principales responsables del color de los alimentos. Los carotenoides son, sin duda, la más amplia distribución de pigmentos en la naturaleza, que se encuentra en todo el reino vegetal y en las bacterias, hongos y animales (Hornero et al., 2001).
Es por ello que la calidad de los alimentos también se encuentra ampliamente relacionada con el color de los mismos, puesto que esto nos indica la presencia de ciertos nutrientes, por lo que la determinación de carotenoides es una determinación de calidad sensorial y nutricia a la vez.
Moreno et al., (2003) demostraron que los carotenoides liofilizados, obtenidos mediante remoción con solventes orgánicos del pericarpio de frutos de lechosa Carica papaya L. tipo Cartagena, tardan 250 días en degradarse. La piña es uno de los frutos
ricos en beta-caroteno uno de los carotenoides más sensibles al calor y la luz por lo que el demostrar la pérdida de este compuesto durante el procesamiento resulta un indicador importante en el índice de calidad nutricia.
importante de la calidad del producto osmodeshidratado, e incluso el producto final rehidratado.
2.1.1.1.3 Aceite de cañóla
El consumo de los ácidos grasos omega 3 y omega 6 en un adecuado equilibrio y cantidad contribuye a estabilizar el metabolismo de las grasas en el organismo y deben obtenerse de los alimentos puesto que son esenciales en el crecimiento y reproducción de los seres humanos.
El aceite de cañóla contiene 7% de grasas saturadas, 61% de grasas monoinsaturadas y 32% de grasas poliinsaturadas. De las grasas poliinsaturadas el 11% es ácido a-linolénico (un ácido graso omega-3) y el 21% ácido linoleico (un ácido graso omega-6), por lo que es considerado el más saludable de los aceites (http://canolacouncil.org, 2007).
Debido a su contenido de ácidos grasos omega 3 el aceite de cañóla reduce el colesterol y las lipoproteínas de baja densidad en la sangre (Ros, 2003).
2.1.1.2 Materiales de pared
Los materiales de pared o material de membrana, son una amplia variedad de polímeros formadores de películas naturales o sintéticas (Jackson et al., 1991). Los cuales se clasifican de la siguiente manera.
Carbohidratos: almidones, maltodextrinas, almidones modificados entre otros.
Celulosa: metil-celulosa, carboximetilcelulosa, etil-celulosa, etc.
Lipìdos: ceras, parafina, aceites y grasas.
Proteínas: gluteína, caseína, gelatina, albúmina y péptidos.
Para determinar el tipo de material encapsulante o de pared a ocupar para la microencapsulación se debe tomar en cuenta las propiedades de estos como son viscosidad, solubilidad, estabilidad, temperatura, degradación enzimàtica, formación de película, propiedad emulsificante entre otras.
2.1.1.2.1 Goma arábiga
La goma arábiga es comúnmente usada como material de pared o encapsulante por ser un efectivo emulsificante debido a su baja viscosidad, alta solubilidad en agua a bajas temperaturas, buena actividad de superficie y capacidad para formar una película protectora alrededor de la partícula de emulsión, (Yáñez et al., 2002); además provee una buena retención de compuesto volátiles y confiere protección contra la oxidación (Righetto and Netto, 2005). Incluso el uso de la goma arábiga como material de pared para encapsular oleorresinas de chile ha sido probada con resultados satisfactorios (Jung y Sung, 2000).
Es un polisacárido de origen natural que se extrae de la resina de los árboles del género Acacia, de los cuales existen más de 700 especies siendo las dos principales
Acacia senegai y Acacia seyal.
hidrofílicos se extienden en solución acuosa, dando estabilidad contra la agregación a través de repulsiones estéricas y electrostáticas (Chanamai y McCIements, 2002).
2.2 Deshidratación osmótica
Hablar de una microencapsulación intercelular, se refiriere a introducir un componente bioactivo en el espacio intercelular de un alimento, es decir, el espacio que queda entre las células de cualquier organismo pluricelular.
La deshidratación osmótica es un proceso de deshidratación parcial de alimentos sólidos ricos en agua, lo cual es posible debido a la inmersión del alimento en una solución hipertónica a base de solutos comestibles; logrando con ello el flujo de agua del alimento hacia la solución, y el flujo de los solutos de la solución hacia el interior del alimento. Es por ello que esta deshidratación se caracteriza porque adicionalmente a la pérdida de agua se observa una ganancia de sólidos comestibles.
La deshidratación osmótica es reconocida como un método de transformación para obtener productos alimenticios de mejor calidad, a través de la eliminación de agua a bajas temperaturas (Shi y Le Maguer, 2002).
Es decir este proceso de deshidratación permite la disminución de la humedad y a su vez de la actividad de agua (aw) de los alimentos, y al mismo tiempo poder incorporar compuestos funcionales aprovechando la fuerza impulsora de los solutos que fluyen de la solución osmótica hacia el interior del alimento.
Se debe tener en cuenta que como se dijo anteriormente en el proceso de deshidratación osmótica se lleva a cabo una relación de ganancia de sólidos y pérdida de agua, y esta relación va a depender de las condiciones del proceso.
contacto. Y la ganancia de sólidos depende principalmente de la concentración inicial de los solutos en la solución y los pesos moleculares de estos. Es decir solutos de peso molecular elevado favorecen la pérdida de agua pero existe decremento en la ganancia de sólidos, y por el contrario a solutos de peso molecular bajo favorecen la ganancia de sólidos debido a que sus moléculas poseen una alta capacidad de penetración, pero se disminuye la pérdida de agua (Torreggiani, 1995; Lazarides, 2001).
Es por ello que se deben tomar en cuenta todas las variables del proceso osmótico, ya antes mencionadas, pues tan solo, se sabe, que se ganan pocos sólidos cuando la pérdida de agua es rápida y significativa, y esto ocurre a altas temperatura o altas concentraciones de la solución osmótica (Abbas et al., 2006).
Altas temperaturas aumentan la permeabilidad de las membranas debido a que se promueve la inflamación y plastificación de estas, favoreciendo asi la transferencia de masa (Lazarides et al., 1995). Además al aumentar la temperatura se reduce la viscosidad de la solución osmótica, reduciendo así la resistencia externa para transferir el agua del alimento a la solución y facilita el transporte de los solutos al alimento (Tonon et al., 2007).
De mantener constantes la temperatura, composición y proporción de la solución hipertónica, es importante mencionar que, la geometría y el tamaño del producto inicial afectan la relación superficie/volumen, puesto que conforme esta relación aumenta se favorece la pérdida de agua y la ganancia de sólidos (Lazarides, 2001).
Generalmente las soluciones osmóticas utilizadas, son soluciones con altas concentraciones de azúcar ó sal (para frutas y vegetales respectivamente), pero si se trata de adicionar otros compuestos comestibles en esta solución como es el caso de los compuestos activos, primeramente se debe observar que estos compuestos sean solubles en estas soluciones acuosas; por lo que si se trata de adicionar un compuesto liposoluble será necesario hacer uso de algún emulsificante para hacer posible la homogenización de esta solución y así poder aprovechar la fuerza impulsora de los solutos de la solución hipertónica.
La microencapsulación de oleorresinas ha sido probada en procesos de secado por aspersión y coacervación, para lo cual se han usado emulsiones aceite-agua o agua- aceite, resultando métodos efectivos de microencapsulación. Se sabe que la deshidratación osmótica se puede combinar con otros métodos, por lo que se puede probar la efectividad de osmodeshidratar con una emulsión, la cual en su fase continua sea sacarosa-agua y en su fase dispersa micropartículas de oleorresina envueltas en algún emulsificante.
Flores (2005), demostró que es posible impregnar frutas con aceites esenciales con ayuda de acarreadores, tomando en cuenta los mecanismos de difusión dentro del alimento durante la osmodeshidratación, por medio de un experimento con manzanas osmodeshidratadas en una solución hipertónica donde la difusión de azúcar hacia el interior de la fruta genera una fuerza impulsora que permite la impregnación de un aceite esencial de naranja emulsificado.
2.3 Liofilización
garantiza la estabilidad del producto tratado, por lo que el producto necesita un procesamiento complementario tal como la adición de conservadores, congelación o secado (Jayaraman, 1995).
Pan et al., (2003), evaluaron la pérdida nutricia de distintas hortalizas y frutas, al ser deshidratados bajo distintas condiciones, utilizando la pérdida de caroteno como índice de nutrición, encontrándose menores pérdidas de caroteno en aquellos productos los cuales fueron osmodeshidratados, antes del secado, a diferencia de los secados directamente.
Por otro lado, como ya se mencionó antes la deshidratación osmótica proporciona la entrada de sólidos al espacio intercelular de cualquier organismo pluricelular, sin embargo en este proceso las partículas de oleorresina envueltas en un emulsificante permanecen en estado líquido debido a la cantidad de agua presente en el alimento.
Es por ello, que se requiere de un secado más severo, con el cual se pueda llegar a cantidades de agua mínimas donde la aw se vea fuertemente disminuida.
Las frutas son ricas en beta caroteno (pro-vitamina A) y acido ascòrbico (vitamina C), nutrientes que son muy sensibles al calor y que en los procesos de secado convencionales se pierden en grandes cantidades.
Por otro lado durante el secado, además de una mayor concentración de sólidos debido a la eliminación de agua, algunos componentes individuales también sufrirán cambios.
reducción de compuestos de nitrógeno (reacción de Maillard) imparte una coloración marrón y caramelo, además de sabor al producto. La diferencia en el sabor dulce en los frutos secos se debe en parte a la pérdida de algunos componentes volátiles durante el traslado de agua.
Es por ello que la liofilización, la cual se basa en la remoción de agua congelada de los alimentos por medio de la sublimación; resulta un proceso de secado efectivo para obtener productos de mayor calidad nutricional, de sabor, color y textura, además de productos de alta porosidad (Marques et al, 2006).
2.4 Rehidratación de alimentos
Muchas frutas son ampliamente utilizadas en la formulación de pasteles, productos de confitería, helados, postres congelados y yogurt, por lo que mantener su color, sabor y textura es esencial para la aceptación de los consumidores (Dall'Aglio et al., 1986; Maltini et al., 1993; Mastrocola et al., 1995; Torreggiani and Bertelo, 2001). Asimismo también existen ingredientes de frutas que tienen bien definidas sus propiedades funcionales y que pueden ser compatibles con algún sistema alimentario sin afectar su vida útil (Maltini et al., 1993; Mastrocola et al., 1995; 1996).
Sin embargo la compatibilidad de las frutas con otros componentes depende básicamente de los valores de actividad de agua respectivos. Por lo que para obtener alimentos de media o baja actividad de agua es necesario ocupar técnicas de secado individuales o combinadas (Mastrocola et al., 2005).
Numerosos productos secos son consumidos o se vuelven a utilizar en varias aplicaciones de la industria. Actualmente muchos alimentos deshidratados son utilizados como son sopas instantáneas o aquellos llamados listos para comer, por contar solo unos pocos. Así entonces, que la rehidratación es el proceso destinado a la restauración con agua de la materia prima. Sin embargo las condiciones de secado y los cambios fisicoquímicos que existen durante la rehidratación afectan significativamente el color, textura, densidad y porosidad de los alimentos rehidratados (Krokida y Philippopoulous, 2005).
La rehidratación es esencialmente un proceso de absorción, sin embargo, debido a la no homogeneidad de los tejidos de frutas y vegetales deshidratados y la complejidad de los principales físicos y bioquímicos involucrados, es difícil describirla como un simple proceso de difusión (Oliveira and lllicanu, 1999).
La rehidratación es influenciada por fuerzas que actúan dentro de los tejidos vegetales (factores intrínsecos) o por la interacción entre los factores de la matriz y medio de inmersión (extrísnsecas). Entre algunos de los factores intrínsecos se incluyen: tamaño y geometría, composición química del producto, formulación del producto, tratamientos de presecado, las condiciones y técnicas de secado, y por último los procedimientos de secado (Mastrocola et al., 2005).
Se puede decir entonces que la rehidratación puede ser considerada como una medida de la lesión en el material causado por el secado y el tratamiento anterior a la deshidratación (Okos et al., 1992; McMinn and Magee, 1997a); y se compone de tres procesos simultáneos: la imbibición de agua del alimento seco, la inflamación y la lixiviación de los sólidos solubles (McM Inn and Magee, 1997b; Lewicki, 1998).
los procesos de oxidación se reducen. Por lo tanto, cabe esperar que los productos liofllizados deben ser de una calidad mucho mejor que el obtenido por secado convectivo (Lewicki and Wiczkowska, 2006).
Marques et al., (2006), realizaron distintas pruebas fisicoquímicas en pulpas de frutos tropicales secados por liofilización y otros tipos de secado convencionales. Encontrando que aquellos liofilizados presentaban menor densidad aparente, valores elevados de densidad real y porosidad; y que además estas pulpas conservaban su color, sabor y aroma. Y aunado a ello preservaron su calidad nutricia.
2.5 Impregnación de CaO
La deshidratación osmótica antes de un tratamiento de secado más severo sirve como un pretratamiento, pues causa una concentración de los componentes citoplasmáticos dentro de las células, lo que disminuye el punto de congelación. Puesto que al reducir el calor latente de congelación, se da un congelamiento más rápido, ©s decir un aumento en la microcristalización, lo que a su vez disminuye las modificaciones estructurales y sensoriales características de cristales de hielo de masa mucho más bajas (Torreggiani, 1995).
Sin embargo existen muchos estudios concernientes a la textura de los alimentos, los cuales han demostrado que mediante los procesos de deshidratación osmótica existe un ablandamiento causado por un proceso enzimàtico que descompone las sustancias pépticas del medio laminar y pared celular; pero por otro lado se cree que el ablandamiento de la fruta es más dependiente de cambios físicos y químicos puesto que la transformación de protopectina a pectina soluble en agua podría estar involucrada en el ablandamiento además la difusión del azúcar a los espacios intercelulares, la pérdida de turgencia y el movimiento del ion de la pared celular.
formar un reticulado de la red polimèrica que aumenta la resistencia mecánica. El introducir calcio en los tejidos frescos y productos procesados incrementa la firmeza (Monsalve-González et al., 1993).
Es por ello que si se desea obtener un producto que al ser procesado no se ablande demasiado, tomando en cuenta que además se busca que al final del proceso de secado, almacenamiento y rehidratación el producto tome una estructura física similar al producto fresco, se considera adecuado impregnar CaO en la piña fresca, es decir previo al proceso de deshidratación osmótica.
2.6 Cambios sensoriales.
2.6.1 Color
La tendencia al incremento en el consumo de alimentos procesados con mínimas diferencias respecto de los naturales, hace necesario evaluar el parámetro de color por su alta incidencia en la apariencia.
El color es definido en el sentido físico como la distribución de energía de la luz reflejada o transmitida por un alimento en particular. Es uno de los atributos de calidad observados inmediatamente, siendo necesario mantenerlo en los alimentos procesados lo más cercano posible a los valores alcanzados por la materia prima (Jiménez y Gutiérrez, 2001).
El tratamiento térmico es uno de los métodos más importantes de conservación de los alimentos principalmente por inactivar enzimas, microorganismos de deterioro y reducción de actividad de agua por la deshidratación, sin embargo exponer a los alimentos a ciertas temperaturas puede tener un efecto adverso en la calidad de los alimentos como es el caso del color (Maskan, 2001). La deshidratación osmótica se caracteriza por ser un tratamiento que ocupa temperaturas un poco mayor a la ambiental, generalmente 30, 40 a 50 °C, es por ello que se ha demostrado que tiene efectos positivos sobre el color de los productos procesados por este método.
La comisión Internacional de L’Eclairage (CIE), desarrolló en 1931 el sistema más eficiente para la caracterización objetiva del color, utilizando fuentes estándar de iluminación para obtener valores triestímulos, basados en el espectro visible y que están relacionados con los tipos y cantidades de pigmentos presentes en los alimentos, utilizando sensores a los 3 colores primarios (rojo, verde y azúl) que tiene la misma sensibilidad que los receptores del ojo humano (Ahmed et al, 2002).
Sin embargo existen dos problemas obvios en la especificación de colores en términos de valores triestímulos y espacio cromático; primero que la especificación de los colores no es fácilmente interpretable en términos de dimensiones psicofísicas de percepción de color; es decir, brillo, tono y coloración, y el segundo que el sistema XYZ y los diagramas de cromaticidad asociados no son perceptualmente uniformes. El segundo problema dificulta el cálculo de las diferencias entre dos estímulos de color. La necesidad de un espacio de color uniforme condujo a la transformación de una serie de transformaciones no lineales del espacio CIE XYZ 1931 que concluyeron en la especificación concreta de una de estas transformaciones en lo que se conoce como espacio de color CIE 1976 (L*a*b*) (Stephen Westland, 2001).
espacio CIELCH donde L* define claridad, C especifica el croma, y la h° denota el ángulo de una medición polar conocida como matiz.
2.6.1.1 Cromaticidad
El croma describe lo llamativo o lo apagado de un color, en otras palabras que tan cerca esta del color gris o ya sea del matiz puro.
2.6.1.2 Ángulo matiz
2.6.1.3 Oscurecimiento
La luminosidad o intensidad lumínica es el grado de claridad, es decir los colores se clasifican como tenues u oscuros, en la escala CIELab está se mide con el parámetro L, la diferencia de dicho valor entre dos muestras nos puede dar un valor positivo o negativo, lo cual significa más claro o más oscuro respectivamente.
Blanco
t
2.6.2 Textura
El concepto de textura se ocupa para la descripción de la constitución, estructura o la sustancia de algo; es uno de los factores críticos en el procesamiento de alimentos, calidad del producto y preferencia del consumidor.
La aplicación de las pruebas de textura en tecnología de alimentos, se utiliza para describir los atributos de calidad de estos, que tiene que ver con la respuesta sensorial de tocar o sentir la constitución de los alimentos, tales como ser dura o blanda, frágil o crujiente, etc., la interpretación de los resultados puede tener diferentes significados (Abalone e ta i, 2001.)
Sin embargo, poco o casi nada se ha estudiado respecto a los cambios texturales. El ablandamiento durante los tratamientos para reducir la humedad y actividad de agua (aw), puede ser causado por reacciones enzimáticas, factores fisiológicos y químicos. La textura característica de los alimentos frescos es difícilmente conservada después de los tratamientos térmicos por la inactivación de las enzimas endógenas, por ejemplo en manzana la pectin-metil estereasa y la poligalacturunasa y, asi mismo también, se ve afectada la microestructura del tejido (Monsalve-González et al., 1993).
Por otro lado, es sabido que la cantidad de agua y los sólidos existentes en los alimentos presentan en algunas ocasiones, una relación directa y en otras una relación inversa con la textura de los alimentos procesados, producto de las diferentes variables del procesamiento.
Es por ello que el estudio de la textura durante el procesamiento de los alimentos resulta un estudio valioso al buscar disminuir los cambios de la misma.
fragilidad, consistencia, adherencia, untabilidad, extensabilidad, masticabilidad, gomosidad entre otros.
2.7 Estructura celular
Los alimentos inmersos en soluciones osmóticas con uno o más solutos, se caracteriza por el transporte en gran escala de ciertos compuestos a través de la membrana celular especialmente la de los solventes (como el agua), mientras que la de los demás, sobre todo el soluto, es limitada, debido a la permeabilidad diferencial de la membrana. Este fenómeno osmótico es controlado por el plasmalema, que es la membrana que rodea el protoplasto, sin embargo cuando el proceso osmótico destruye la estructura celular el tejido afectado pierde su selectividad modificando el proceso osmótico.
La celulosa de la pared celular de las plantas y frutos da firmeza a los tejidos, pero no es el principal obstáculo a la transferencia de sustancias dentro y fuera de la célula, ya que contiene numerosos intersticios relativamente grandes que la hacen permeable al agua y pequeñas partículas de soluto (Nobel, 1991). Carpita et al., (1979) han estimado que el promedio del diámetro de los poros en las paredes celulares de las plantas es de unos 3,5 nm (35 Á), mientras que la sacarosa tiene un diámetro promedio estimado en sólo 1 nm (Aparecida et al., 2002).
Debido a lo anterior deben existir cambios importantes en diferentes poblaciones de agua existentes en el alimento sometido a la deshidratación osmótica, puesto que como antes se menciono en este tipo de procesos existe un importante flujo de agua del interior del alimento hacia la solución osmótica incluso desde el interior celular, y por otro lado existe aunque en menor proporción flujo de sólidos de la solución osmótica hacia el interior del alimento incluso en el caso de la sacarosa que podría entrar al espacio intracelular, lo que indica que durante el proceso osmótico existe un importante cambio en los tipos de enlace del agua en el espacio Ínter e intracelular. Lo que significa un importante cambio a nivel celular.
2.7.1. Resonancia Magnética Nuclear (RMN) en sólidos.
La aplicación de la Resonancia Magnética Nuclear (RMN) en sólidos, se ha ocupado para la evaluación de la calidad interna de frutas y vegetables, es decir, a nivel intercelular e intracelular. En los últimos años, las técnicas de RMN en sólidos también se han utilizado para vigilar los cambios en los alimentos al momento de la cosecha, después de la cosecha durante el almacenamiento, y durante su transformación (Gambhir et al., 2005).
Al determinar los tiempos de relajación del agua dentro de los alimentos se observan las diferentes poblaciones de agua en el interior de estos. Durante la deshidratación osmótica debe existir cambio en las poblaciones de agua debido a la remoción de esta y a la ganancia de sólidos ocurridos durante el proceso, esto debido a que se deben generar nuevos enlaces de agua dentro del alimento.
2.8 Adsorción de humedad
La estabilidad de los alimentos es uno de los principales objetivos del procesamiento, sin embargo esta depende principalmente de su contenido de humedad, migración de humedad y toma de humedad durante su almacenamiento. Puesto que el estado físico del agua determina el deterioro de estos (Ross, 2001).
El contenido de humedad ejerce una fuerte influencia sobre la calidad y propiedades tecnológicas, las propiedades de sorción son esenciales para designar y optimizar muchos de los procesos de secado, empaque y almacenaje (Durakova et al.,
2008).
En general la estabilidad fisica, química y microbiològica de los alimentos depende en gran manera del contenido de agua y su interacción con otros ingredientes alimentarios. El concepto de actividad de agua se ha utilizado como una evaluación fiable del crecimiento microbiano, actividades enzimáticas y no enzimáticas, y la textura
en la boca de los alimentos (Rahman and Labuza, 1999; Sablani et al., 2007).
La tecnología de encapsulación en el procesamiento de alimentos comprende el uso cubiertas o capas que protegen distintos ingredientes de la reactividad con la luz, oxígeno y agua. Las isotermas de sorción son herramientas útiles para predecir las interacciones de los componentes de los alimentos y el agua. Proporcionan información para la evaluación de las operaciones de procesamiento de alimentos tales como secado, empaque y almacenamiento (Righetto and Netto, 2005).
una entalpia de vaporización considerablemente más alta que el agua pura, y no está disponible para las reacciones químicas o como un plastificante.
En torno a una aw = 0.25 la adsorción de agua es menos rápida y de 0.3<aw<0.7 la adsorción de agua es gradual y lineal, esta región incluye moléculas de agua que progresivamente forman capas adicionales y muestran una reducción gradual de estructuración con una transición en las propiedades físicas y químicas típicas del agua pura. La entalpia de vaporización es menor y la tasa de evaporación más alta; para 0.75<aw<1, el agua se comporta como en soluciones acuosas. Esto incluye el agua retenida en los huecos, grietas, capilares y el agua estrechamente menos asociada a proteínas (Braibanti et al., 1990).
III. PLANTEAMIENTO Y DEFINICIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
El cultivo de piña en México forma parte de la cultura y su producción se ha caracterizado por una marcada concentración territorial. En el periodo 1990-2000, cinco entidades concentraron el 99 por ciento de la superficie sembrada y cosechada, así como de la producción, estos por orden de importancia son: Veracruz, Oaxaca, Tabasco, Nayarit y Jalisco. Siendo Veracruz y Oaxaca, donde se ubica la principal zona productora de piña, conocida como la zona del Bajo Papaloapan o Cuenca del Papaloapan.
IV. OBJETIVOS E HIPÓTESIS
4.1 General
Microencapsular oleorresina de chile piquín, mediante la deshidratación osmótica con emulsiones y la liofilización, en el espacio intercelular del tejido de la piña, para dar un valor agregado al fruto prolongando su vida útil.
4.2 Específicos
• Obtener rebanadas de piña seca con microcápsulas de oleorresina de chile piquín.
• Conservar las características generales de la piña al rehidratar las rebanadas secas.
• Evaluar la pérdida de agua y ganancia de sólidos en la deshidratación osmótica del fruto.
• Evaluar los cambios en el fruto debidos a la deshidratación osmótica, liofilización y rehidratación.
• Establecer la eficiencia de la microencapsuiación determinando la cantidad de oleorresina presente en el producto final.
• Establecer el tiempo adecuado de deshidratación osmótica y rehidratación.
• Evaluar las propiedades sensoriales de la piña fresca y producto final rehidratado.
Determinar la cantidad de carotenoides en la piña fresca y procesada como indicador de calidad nutricia.
• Evaluar las mejores condiciones de almacenamiento del producto final seco mediante las isotermas de adsorción.
4.3 Hipótesis
V. MATERIALES Y MÉTODOS
5.1 Materia prima
5.1.1 Piña
Se utilizó piña de la variedad cayena lisa del municipio de Isla, obtenida en la central de abastos de la ciudad de Xalapa, Veracruz.
5.1.2 Chile piquín
Se ocupó chile piquín (Capsicum annuum L. var. Aviculare), obtenido en la central de abastos de la ciudad de Xalapa, Veracruz.
5.1.3 Aceite
Se usó aceite de cañóla marca Capullo, para obtener el extracto oleoso u oleorresina de chile piquín.
5.1.4 Solución osmótica
Se preparó una solución osmótica la cual se denominará en adelante como SSAG, a base de 48% (p/p) sacarosa, 40%(p/p) de agua destilada y 12% (p/p) de goma arábiga grado alimenticio de la marca Reasol, esta última se seleccionó por su propiedad emulsificante.
5.2 Equipo
• Balanza analítica, marca OHAUS Analytical Plus Modelo AP210S. • Balanza granataria, marca OHAUS.
• Refrigerador de -40 °C, marca SANYO modelo MDF-U5411. • Liofilizador, marca Labconco.
• Termómetro graduado de mercurio.
• Estufa de vacío, marca Shel Lab modelo 1410.
• Refractómetro de Abbé con termómetro digital, marca ATAGO 1t Modelo NAR-1T. • Colorímetro Hunter Lab, escala CIELab L*, a*, b*.
• Analizador de textura, marca TA-XT2. • Espectrofotómetro con arreglo de diodos. • Estufa de 25 °C
• Higrómetro AquaLab.
• Microscopio electrónico de barrido.
• Resonancia Magnética Nuclear (RMN) de sólidos Minispec Bruker.
5.3 Metodología
5.3.1 Obtención de la oleorresina.
Para obtener la oleorresina de chile piquín (extracto oleoso de chile), primeramente se molió el chile piquín, este se peso y se agrego en el doble de peso de aceite de cañóla, se agito suavemente y se dejo reposar por 48 horas a 25°C. Posteriormente se filtro el aceite para obtener el extracto (la oleorresina de chile piquín).
5.3.2 Elaboración de la emulsión.
fue agitando, esto para favorecer la homogenización. Una vez homogenizada la solución se dejo reposar por 24 horas a 25 °C.
Una vez que pasaron las 24 h de reposo de la SSAG, se agrego la oleorresina en una proporción de 3 gramos de oleorresina por cada 100 gramos de solución; y se mezclo suavemente por medio de un agitador eléctrico durante 10 minutos para homogenizar, de esta forma se obtuvo una emulsión denominada ESAGO, la cual contenía en su fase acuosa sacarosa-agua y en su fase dispersa goma-oleorresina (con una relación 4:1 de goma:oleorresina).
5.3.3 Proceso general.
5.3.3.1 Selección de la pina
Se seleccionó la piña con un grado de madurez 3, de acuerdo a la escala de Pantastico (1969) es decir que debe tener no menos del
55%,
pero más del65%
de los “ojos” en color amarillo, además una vez en el laboratorio se obtuvieron los grados brix los cuales deben estar entre 10 y 12 grados.5.3.3.2 Lavado, pelado y rebanado
5.3.3.3 Pretratamiento de CaO
Se preparó una solución de hidróxido de calcio, para la cual se pesaron 0.15 gramos de CaO por cada 100 mi de agua destilada, y se enfrió hasta 10 °C para que se solubilizará el CaO en el agua.
Posteriormente se puso en un baño a 10 °C las piezas de piña cubriéndolas con la solución de hidróxido de calcio a manera de formar una película, esto durante 3 horas manteniendo contante la temperatura de 10 °C.
F ig u r a 1. R e b a n a d a s d e p iñ a s u m e r g id a s e n s o lu c ió n d e h id r ó x id o d e c a lc io , c o lo c a d a s e n b a ñ o m a r la a 1 0 °C .
5.3.3.4 Deshidratación osmótica
F ig u r a 2 . S o lu c io n e s o s m ó tic a s S S A G y E S A G O , d e iz q u ie r d a a d e r e c h a r e s p e c tiv a m e n t e , e n b a ñ o m a r la a 4 0 °C , d e n tr o d e c a d a s o lu c ió n s e e n c u e n tr a u n a r e b a n a d a d e p iñ a .
5.3.3.5 Liofilización
Una vez que pasaron las 2 horas de deshidratación osmótica, se liofilizarón las piezas, congelándolas primeramente a -40 °C y posteriormente se colocaron en el liofilizador para que se realice la sublimación, es decir la remoción del agua del estado sólido al gaseoso, a -40 °C y un vacio de 0.02 mbar. El proceso de liofilización se llevó a cabo durante 48 horas.
Es hasta este momento al final de la liofilización que se obtuvo el producto final seco.
5.4 Análisis
5.4.1 Determinación de humedad
La humedad de la piña fresca, osmodeshidratada, liofilizada, y rehidratada se determinó mediante la diferencia de peso antes y después de ser colocadas en una estufa de vacío a 20 mm Hg y 70 °C durante 24 horas, de acuerdo al método de la AOAC (1984).
5.4.2 Determinación de los sólidos solubles
Los sólidos solubles (° Brix) fueron determinados midiendo el indice de refracción, por medio de un refractómetro ABBE a 20 °C, de las muestras de piña fresca, piña osmodeshidratada (durante y al final del proceso de deshidratación osmótica), y piña rehidratada, de acuerdo al método de la AOAC (1984).
5.4.3 Determinación de color
Los parámetros de color L*. a* y b* se determinaron por medio de un colorímetro Hunter Lab, mediante la escala CIELab (day-light color), en donde; L mide la luminosidad que va de 100 para blanco perfecto a 0 para negro, a es el grado de coloración rojiza a verde (+100/-80), b* es el grado de coloración de amarillo a azulosa (+70/-80).
A partir de los parámetros mencionados, se determinaron el croma, ángulo matiz, y además el índice de oscurecimiento, mediante las siguientes ecuaciones:
Ángulo matiz = 2h = arctan (b/a) .... (3)
índice de oscurecimiento = AL = Lo - L
.... (4)donde Lo se refiere a la luminosidad de la fruta fresca y L la luminosidad la fruta procesada.
5.4.4 Determinación de oleorresina
La oleorresina presente se determinó mediante el método de soxhlet mismo método que ocupo Jiménez et al., (2006) para determinar la cantidad de aceite total, el cual se basa en la extracción sólido-liquido, para ello en este trabajo se colocaron en un cartucho de papel filtro 20 g de muestra procesada y asi mismo este se puso dentro del soxhlet para que durante 3 a 4 horas se lavara con hexano, el cual se encontraba en un matraz bola, donde al calentarse subía por evaporación y al condensarse por medio de un refrigerante pasaba a través de la muestra.
Al final el hexano que ha extraído la grasa presente en la muestra, se concentro hasta evaporar totalmente, y después por diferencia de peso se tiene el porciento de grasa presente en la muestra.
Debido a que el hexano pudiese extraer algún otro componente presente en la piña osmodeshidratada, se ocupó como blanco muestras de piña osmodeshidratada con la SSAG, pues la única diferencia con la ESAGO es la oleorresina, que se busca determinar.
5.4.5 Prueba de textura
cual es posible observar el ablandamiento del producto procesado. Es así que mediante una prueba de compresión con un analizador de textura, marca TA-XT2/' se determinó la fuerza máxima de deformación de la pina fresca, así como durante el proceso de deshidratación osmótica y durante la rehidratación del producto final seco.
Para lo cual se utilizó una sonda cilindrica de aluminio de 35 mm de diámetro la cual realizó una compresión del 50% a muestras cilindricas de 2 cm de diámetro por 1cm de alto; mediante una velocidad de preensayo de 0.05 mm/s, de ensayo de 0.03 mm/s y de post-ensayo de 0.03 mm/s.
5.4.6 Prueba hedónica
Se realizó una prueba hedónica con el fin de identificar el nivel de agrado del color y sabor de la piña rehidratada adicionada con microcápsulas de oieorresina de chile piquín, para lo cual se ocupo una escala hedónica estructurada de 9 puntos (Witting, 1982) la cual lleva el siguiente orden.
9 Me agrada extremadamente
8 Me agrada mucho
7 Me agrada moderadamente
6 Me agrada ligeramente 5 Ni me gusta ni me disgusta 4 Me disgusta ligeramente 3 Me disgusta moderadamente 2 Me disgusta mucho
1 Me disgusta extremadamente
5.4.7 Resonancia magnética nuclear en sólidos
Se colocaron diferentes muestras de piña en forma de cilindros de 10 mm de diámetro y 40 mm de alto a osmodeshidratar a 40 °C, en diferentes soluciones osmóticas, sacarosa-agua, SSAG y en ESAGO, a fin de ver el comportamiento en cada solución y a diferentes tiempos de osmosis; dichas muestras se colocaron en un tubo de cristal el cual se colocó en un espectrómetro de resonancia magnética nuclear Bruker Minispec y los tiempos de relajación transversal (T2) se calcularon mediante el método de Carr-Purcell-Meiboom-Gill, para lo cual el ajuste de los puntos de los datos (4000), la separación del punto y la ganancia (69) se mantuvieron constantes (Krishnan et al., 2004).
5.4.8 Determinación de p-caroteno
Para la determinación del p-caroteno se ocupo una modificación del método espectrofotométrico descrito por Hornero y Mingues (2001), paro lo cual se ocupó un estándar de p-caroteno, para realizar una curva de calibración mediante distintas diluciones del estándar en acetona, que fueron desde concentraciones de 10 hasta 0.2
pg/ml, a las cuales se les midió su absorbancia por medio de un espectrofotómetro con arreglo de diodos a 450 nm.
Posteriormente se procedió a preparar las muestras de piña fresca, piña osmodeshidratada, y rehidratada (es decir la muestra final que fue osmodeshidratada, liofilizada por 48 horas y rehidratada por 40 minutos en 10 partes de agua) mediante el siguiente proceso:
1. Se molió la muestra en un molino casero.
2. Se filtró repetidas veces con papel filtro del número 4.
5. Se vació en una celda de cristal filtrando nuevamente mediante una pirinola con tamaño de poro de 0.2p, para retirar el sobrenadante restante.
6. Se midió la Absorbancia de cada muestra, a una X= 450 nm.
Finalmente mediante la curva de calibración se determino la concentración de beta- caroteno presente en la muestra, y mediante la siguiente ecuación se obtuvo la cantidad de p-caroteno en pg/g de muestra.
[p-caroteno] *V acetona
"
1
.... (5
)m muestra
5.4.9 Construcción de isotermas de adsorción de vapor de agua
Se determinaron las isotermas de 3 diferentes tipos de muestras, piña natural solo pre-tratada con calcio y liofilizada, piña con microcápsulas de oleorresina es decir osmodeshidratada en la SSAG y posteriormente liofilizada, y piña con solo microesferas de goma arábiga esto es osmodeshidratada en la ESAGO y liofilizada.
Los datos de adsorción de vapor de agua se obtuvieron por el método gravimétrico conocido como Método Estático de Celdas (McMinn et al., 2007), que es un método discontinuo. Para esto se presentaron las soluciones de las sales desecantes (cuadro
1), que permitieron estabilizar las diferentes muestras de piña a diferentes aw's de 0.1 a
0.8, a la temperatura propuesta.
Cuadro 1. Actividad de agua de las sales desecantes a 25 °C.
- ■ v.' -0.000 0.115 0.234
’S0fj0fh í;í¡H«i i*ÍÍHAi p%3t§tíi0iíS0iá 0.329
w m m m m 0.443
m im m B m k m m m
0.536
m s im s m m 0.654
0.765
W m m m m 0.846
R o c k la n d y N is h i, 1 9 8 0 ; P a lip a n e y D ris c o ll, 1 9 9 2 ; B e r is ta in e t al., 2 0 0 2 .
5.4.10 Micrografías
Las micrografías se realizaron en el Instituto de Ecología, A.C. (INECOL) ubicado en la carretera antigua a Coatepec 351, El Haya, Xalapa. Para lo cual se ocupo un microscopio electrónico de barrido.
5.5 Métodos de cálculo
5.5.1 Curvas de deshidratación osmótica en las diferentes geometrías y en emulsión con oleorresina de chile piquín y sin oleorresina.
Las cinéticas de agua perdida y sólidos ganados durante la deshidratación osmótica, se ajustaron con las siguientes ecuaciones (Azuara et ai., 1992).
donde WFL = fracción de agua perdida por el alimento al tiempo í, 8G= fracción de sólidos ganados por el alimento al tiempo t, SGrt= fracción de sólidos ganados por el alimento en el equilibrio, WFLa= fracción de agua perdida por el alimento en el equilibrio, s1= constante relacionada con la velocidad de pérdida de agua, s2» constante relacionada con la velocidad de entrada de sólidos solubles del alimento.
El peso perdido (ML) durante la deshidratación osmótica es igual a la pérdida de agua (WFL) menos los sólidos ganados (SG).
De acuerdo al método continuo de Azuara et at.. (1998), ai graficar i/ML vs t, se obtiene una línea recta con pendiente p e intersección b, de donde se deducen las siguientes ecuaciones:
W F L =
... (6)
l+Si *t
Si (1 ib)
WFLco (10)
SG = ( i / P ) (11)
*2 (12)
El subíndice “m” significa que WFL y SG son determinados en el último punto de experimento, usando las siguientes ecuaciones (Beristain et a/., 1990):
WFL
M0
M0X 0 ~ M t X f
M0 .... (13)
SG _ M0 { X 0- l ) - M t { X f - l )
M0 “ M0
(14)
donde WFL= peso de agua perdida por el alimento al tiempo t, SG= peso de sólidos ganados por el alimento al tiempo t, M0 = peso inicial del alimento al tiempo 0, M( = peso del alimento al tiempo t, X0 = humedad inicial de la muestra (base húmeda), Xf = humedad final del alimento (base húmeda) al tiempo t.
Y por último una vez que se tiene el valor de WFL al tiempo t, se puede determinar Xf (humedad final) al tiempo t, mediante la siguiente ecuación:
A> = M0X 0 - ( W F L) M0
