Estudio de la vida útil

El tiempo de vida útil de los alimentos son los periodos en los cuales el producto conserva las características de calidad apropiada, siendo aptas para el consumo humano, para ello se debe garantizar las características de almacenamiento indicadas en la etiqueta.

La vida de anaquel de un producto tiene una relación directa con las características de cada alimento, así como de los métodos de conservación y almacenamiento (AINIA, 2014).

Un desafío en la industria de alimentos perecederos hoy en día es la calidad variable y desconocida de los alimentos causada por diferentes factores, entre ellos la temperatura.

Esto a veces conduce a una vida útil impresa poco fiable (consumir antes de las fechas) y al desperdicio de alimentos, es por ello que el monitoreo y el control de la temperatura a lo largo de las cadenas de suministro de alimentos fríos (FSC) son esenciales para mantener la calidad y la seguridad de los alimentos perecederos (Göransson et al., 2018). Esto es especialmente cierto para los productos alimenticios perecederos con una vida útil corta que necesitan cadenas de suministro de alimentos con temperatura controlada (ATC) (Aung &

Chang, 2014).

Durante el almacenamiento, los alimentos pueden sufrir reacciones de deterioro químico, bioquímico y físico que provocan cambios en el color, la apariencia, la textura y el sabor de los alimentos, lo que afecta significativamente la calidad general y la aceptabilidad de los alimentos por parte del consumidor. Por otro lado, también puede ocurrir una forma microbiológica de deterioro que provoque el deterioro de los alimentos y problemas de

seguridad. Aunque la evaluación sensorial se utiliza habitualmente en la industria para evaluar la calidad de los alimentos, puede resultar costosa y llevar mucho tiempo. Las técnicas instrumentales se utilizan más comúnmente para evaluar los atributos de calidad y evaluar la vida útil restante de un alimento (Kong y Singh, 2016).

La temperatura y la humedad son factores críticos que afectan las reacciones de deterioro de la calidad de los alimentos. El color y otros aspectos de la apariencia de los alimentos determinan la primera impresión de los consumidores que influyen en su decisión de compra. La textura influye significativamente en el sabor de la comida. Las propiedades reológicas también afectan las características de manipulación del producto. Todos estos factores pueden cambiar durante el almacenamiento y la distribución de alimentos (Kong y Singh, 2016).

La oxidación de lípidos es una reacción de deterioro importante que limita la vida útil de los alimentos. Los lípidos insaturados de los alimentos se pueden oxidar fácilmente, lo que produce alteraciones en el olor, el sabor, la textura, el color y el valor nutricional. Se han desarrollado varios métodos de análisis químicos para determinar el nivel de oxidación de lípidos midiendo los productos de oxidación de lípidos primarios y secundarios. Los compuestos volátiles se producen durante la oxidación de los lípidos provocando un sabor rancio. La cromatografía de gases (GC) se usa comúnmente para diferenciar y cuantificar compuestos volátiles. Las técnicas de análisis rápido como la espectroscopia de nariz electrónica (EN) y de infrarrojos (IR) se están volviendo populares y atraen más la atención de los procesadores de alimentos. Las ventajas de estos métodos son su capacidad para proporcionar un análisis rápido y una evaluación simultánea de varios parámetros, y su potencial para su uso en línea o en línea. Los avances en la informática y la quimiometría han fortalecido enormemente la capacidad del análisis cuantitativo para los estudios de calidad de los alimentos (Kong y Singh, 2016).

Los métodos instrumentales suelen tener mayor precisión y reproducibilidad que el análisis sensorial. Sin embargo, cuando se utilizan técnicas instrumentales para medir factores de calidad sensorial, pueden considerarse fiables solo si los parámetros medidos

pueden correlacionarse bien con los atributos sensoriales relevantes. Aunque hay muchos métodos instrumentales disponibles para medir parámetros de calidad, algunos de los métodos que miden el color y la textura se aplican de manera más rutinaria en la industria alimentaria debido a su simplicidad, rapidez y conveniencia. Otros métodos, como el GC, se utilizan con más frecuencia para la investigación, porque consumen mucho tiempo y requieren equipos de laboratorio costosos y personal capacitado. Las diferentes reacciones químicas ocurren simultáneamente durante el almacenamiento, pero solo las reacciones clave que influyen en los atributos importantes de la calidad del producto deben medirse durante las pruebas de vida útil. Estos incluyen la textura crujiente en las galletas, la ternura y la pérdida por goteo en la carne y la apariencia (color, textura) en frutas y verduras. El análisis microbiológico también es un indicador principal en los estudios de vida útil (Kong y Singh, 2016). A continuación, se presentan algunas de las principales técnicas para evaluar la vida útil y los atributos de calidad de los alimentos.

2.2.6.1. Oxitest.

El oxitest es uno de los métodos novedosos para determinar la vida útil de los alimentos basado en la determinación del grado de oxidación en la grasa de los productos alimenticios altos en grasas, como por ejemplo los productos horneados, frutos secos, pastas entre otros. La autooxidación o enranciamiento de los ácidos grasos es uno de los factores de mayor influencia en el deterioro de los alimentos y determina el tiempo de la vida. La solidez frente a los procesos oxidativos determina el periodo de tiempo en que los alimentos pueden soportar el efecto de los oxidantes, que son sustancias que deterioran las grasas produciendo los sabores rancios. En este sentido, tener conocimiento de cuan estables son las grasas permite tener una aproximación del periodo de tiempo en la que los alimentos conservan la frescura y calidad que permita su consumo (AINIA, 2014).

2.2.6.2. Estudios acelerados de vida útil.

Estos estudios permiten predecir las conductas de los alimentos pudiendo anticipar su progreso bajo circunstancias usuales de transporte, acopio y comercialización. En tanto que la evaluación de los alimentos de un periodo de conservación corto es posible establecer la

vida de anaquel a lo largo del tiempo real, es por ello que el colocar a manos de los clientes alimentos noveles con un largo tiempo de conservación presenta la dificultad de reunir datos sobre el comportamiento del alimento a través del tiempo completo de su vida en anaquel (AINIA, 2014).

Es en este caso, que estos estudios permiten disminuir los costos, porque se reduce el riesgo de devoluciones de alimentos por deterioro, además de la disminución de la confianza e imagen corporativa, entre otros factores. En el mismo sentido, permite conocer anticipadamente las fragilidades del producto, lo que permite realizar las correcciones que permitan que el alimento tenga un mayor tiempo de duración o vida útil (AINIA, 2014).

2.2.6.3. Método de supervivencia.

Este método se emplea para predecir mediante un análisis organoléptico el tiempo de duración de los alimentos, este método está basado en el juicio de los consumidores a fin de determinar la vida en anaquel de los productos. Estos estudios están basados esencialmente, en saber la percepción del comprador frente al producto, realizando la prueba de aceptabilidad sobre el consumo o no del producto, estas muestras de alimentos han permanecido en el almacén por un tiempo y otras son recién procesadas (AINIA, 2014).

Mediante estas pruebas los productores determinan la duración aproximada del producto conservando las características de calidad que puede percibir el consumidor en cuanto al producto, impidiendo causas de rechazo y dando cumplimiento con las características que el consumidor desea hallar en el mercado (AINIA, 2014).

2.3. Definición de términos básicos 2.3.1. Caseína (casein)

Bender (2006), indica que el 75% de los compuestos proteicos de la leche son clasificados como caseínas, constituidos por una agrupación de doce a quince pequeñas proteínas lipofílicas con cuatro tipos primordiales (-, β-, γ- y κ-caseína), que están presentes en la leche en forma coloidal (micelas) de 100 a 180 m de diámetro. Estas últimas se usan como suplemento proteico, pues la cantidad de caseína en leche tiene el 90% de proteína.

2.3.2. Leche en polvo

La leche en polvo (LP) es una solución adecuada para quienes carecen de acceso inmediato a métodos de refrigeración adecuados y productos lácteos. Se obtiene eliminando el agua de la leche. El objetivo principal de la fabricación de la leche en polvo es convertir la materia prima líquida perecedera en un producto que pueda almacenarse sin pérdida sustancial de calidad debido a una baja actividad del agua que dificulta el metabolismo microbiano, preferiblemente durante algunos años. Tiene diversas aplicaciones en repostería, panadería, fórmulas infantiles, alimentos nutricionales, etc. La LP se obtiene principalmente mediante métodos de secado por atomización y secado con rodillo (Kalyankar et al., 2016).

2.3.3. Lactobacillus

Género bacteriano que crece en medio ácido y origina por fermentación de los carbohidratos ácido láctico. Es responsable del cortado de la leche y de la producción del sabor del yogur y de otras leches fermentadas (Xu et al., 2020).

2.3.4. Queso (cheese)

Se prepara a partir del coágulo precipitado de la leche por la renina, quimosina purificada, o por el ácido láctico. Quark (quarg) (quark [quarg]), originario de Alemania;

queso blando sin madurar, conocido en Francia como queso fresco (Bender, 2006).

2.3.5. Queso fresco funcional

Queso fresco funcional es el queso elaborado con cuajada fresca que no ha sido prensada ni añejada, que además de su valor nutritivo, contiene componentes biológicamente activos que aportan efectos añadidos y beneficioso para la salud y reducen el riesgo de contraer ciertas enfermedades (Beltrán, 2016; Castello, 2021) .

2.4. Variables

2.4.1. Variables independientes.

2.4.1.1. Adición de componentes proteicos.

 Porcentaje de adición de caseína (C): 0,2; 0,3 y 0,4%.

 Porcentaje de adición de leche descremada en polvo (L): 0,6; 0,7 y 0,8%.

2.4.1.2. Adición de Lactobacillus casei ATCC 393.

 Concentración de unidades formadoras de colonia: 10⁹ y 10⁶ ufc/mL 2.4.2. Variables dependientes.

2.4.2.1. Rendimiento.

 Queso fresco normal.

 Queso funcional con adición de caseína y Lactobacillus casei ATCC 393.

 Queso funcional con adición de leche descremada en polvo y Lactobacillus casei ATCC 393.

2.4.2.2. Composición fisicoquímica.

 Proteína

 Carbohidrato

 Ceniza

 Grasas

 pH

 Acidez

2.4.2.3. Características Organolépticas.

 Sabor

 Color

 Olor

 Textura

2.4.2.4. Análisis microbiológico.

 Numeración de E. Coli (UFC/g)

 Numeración de coliformes totales (UFC/g)

 Numeración de aerobios mesófilos viables (UFC/g)

 Detección de Salmonella en 25 g 2.4.2.5. Vida útil.

 Queso fresco normal.

 Queso funcional con adición de caseína y Lactobacillus casei ATCC 393.

 Queso funcional con adición de leche descremada en polvo y Lactobacillus casei ATCC 393.

2.5. Operacionalización de variables

Se ha establecido la operacionalización de variables en la Tabla 6.

2.6. Hipótesis de investigación 2.6.1. Hipótesis general

La adición de componentes proteicos y Lactobacillus casei ATCC 393 influyen mejorando el rendimiento, firmeza, aceptabilidad y vida útil del queso fresco funcional.

2.6.2. Hipótesis específicas

 La adición de 0,3% de caseína como componente proteico y Lactobacillus casei ATCC 393 se catalogan como el nivel óptimo de adición de componentes al queso fresco funcional.

 La adición de 0,3% de caseína como componente proteico y 10⁹ ufc/mL Lactobacillus casei ATCC 393 mejoran el rendimiento del queso fresco funcional.

 Sensorialmente y microbiológicamente el tiempo de vida útil del queso funcional con 0,3%

de caseína y 10⁹ ufc/mL Lactobacillus casei ATCC 393.

 La composición fisicoquímica y química proximal del queso fresco funcional con 0,3% de caseína y 10⁹ ufc/mL Lactobacillus casei ATCC 393 es mejor que la del queso fresco normal.

Operacionalización de variables

Tipo de

variable Variable Definición conceptual Definición operacional Indicadores Dimensiones Unidad de

medida Instrumento

INDEPENDIENTES Adición de componentes proteicos

Adición de proteinas previa a la elaboración del queso fresco

Porcentaje de adición de caseinato de sodio y leche

descremada en polvo

Peso en gramos (C): 0,2; 0,3 y 0,4%

(L): 0,6; 0,7 y 0,8% g balanza

Adición de Lactobacillus casei ATCC 393.

Es una cepa probiótica muy conocida con actividades de promoción de la salud que incluyen la reducción del colesterol, la actividad

anticancerígena y la reducción del riesgo de osteoporosis

Número de bacterias probióticas adicionadas al

queso fresco

UFC adicionadas al

queso fresco 10⁹ y 10⁶ UFC/mL UFC/mL Contador de colonias

DEPENDIENTES

Rendimiento

Ganancia o utilidad total que se obtiene de un proceso al ver que se obtiene en proporción,

más capital del que se invirtió.

Cantidad de queso obtenido después de realizar el proceso de elaboración del

queso

Peso de queso obtenido en proporción de la

materia prima

Cantidad de queso

obtenido g Balanza

Composición fisicoquímicas

La composición de los alimentos significa una sustancia que se compone de carbohidratos, proteínas, vitaminas, minerales, grasas y agua.

Determinar la composición fisicoquímica del queso de mayor aceptación sensorial

carbohidratos, proteínas, grasas y

agua, pH, acidez

Porcentaje de

componentes % Informe de

laboratorio

Características organolépticas

Son los aspectos de los alimentos, el agua u otras sustancias que crean una experiencia individual a través de los sentidos, incluidos el

gusto, la vista, el olfato y el tacto

Características organolépticas del queso fresco funcional

Escala hedónica de 10 puntos

Color Olor Sabor Textura

Puntajes del 1 al 10

Ficha de evaluación

sensorial

Análisis microbiológico

Es el uso de métodos biológicos, bioquímicos, moleculares o químicos para la detección,

identificación o enumeración de microorganismos

Recuento de microorganismos de acuerdo

a la NTP

Enumeración de microorganismos

Coliformes, Staphilococcus aureus, Escherichia coli, Listeria

monocytogenes, Salmonella sp

UFC/g Informe de laboratorio

Vida útil

La vida útil de los productos alimenticios se refiere al período durante el cual se pueden utilizar manteniendo la calidad de los alimentos.

Evaluación de la vida útil del queso por evaluación

sensorial

Características sensoriales para verificar la calidad medidas al día: 0, 3,

6, 9, 12

Color Olor Sabor Textura

Puntajes del 1 al 10

Ficha de evaluación

sensorial

Ho: No existe influencia de la adición de componentes proteicos y Lactobacillus casei ATCC 393 sobre el rendimiento, firmeza, aceptabilidad y vida útil del queso fresco funcional.

Ho: µ1 = µ2 = µ3

Ha: Si existe influencia de la adición de componentes proteicos y Lactobacillus casei ATCC 393 sobre el rendimiento, firmeza, aceptabilidad y vida útil del queso fresco funcional.

Ha: µ1 ≠ µ2 ≠ µ3

CAPÍTULO III

METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN 3.1. Tipo de investigación

La tesis fue del tipo de investigación aplicada, pues se ha realizado una “investigación pragmática o utilitaria que aprovecha los conocimientos logrados por la investigación básica o teórica para el conocimiento y solución de problemas inmediatos. La investigación tecnológica es una forma de investigación aplicada” (H. Sánchez et al., 2018. p. 79).

3.2. Nivel de investigación

La tesis tuvo un nivel de investigación explicativa, puesto que el trabajo tuvo un “nivel de investigación sustantiva en el cual el investigador formula preguntas acerca de las causas de los fenómenos en estudio, tratando de identificar relaciones de causalidad” (H. Sánchez et al., 2018. p. 80).

3.3. Método de Investigación

La tesis fue desarrollada bajo el método científico experimental debido a que se produjo “la manipulación de una variable experimental no comprobada, en condiciones rigurosamente controladas, con el fin de describir de qué modo o por qué causa se produce una situación o acontecimiento particular” (Tamayo y Tamayo, 2009. p. 47).

3.3.1. Lugar de ejecución.

La tesis se llevó a cabo en el taller de producción agroindustrial y el laboratorio de biología y química de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Humanas de la Universidad Nacional del Centro del Perú sede Junín, ubicada en la Av. Ramón Castilla N° 1520 distrito, provincia y departamento de Junín.

3.3.2. Materia prima e insumos.

3.3.2.1. Leche fresca de vaca.

Se adquirieron 50 litros de leche fresca de vaca de la Cooperativa de Producción “San Francisco de Chichausiri”, ubicada en el Santuario Histórico de Chacamarca, distrito, provincia y departamento de Junín.

3.3.2.2. Caseinato de sodio.

Se adquirieron 500 g de caseinato de sodio de la empresa adiplus, para ser empleado como componente proteico adicionado al queso.

3.3.2.3. Leche descremada en polvo.

Se adquirieron 1000 g de leche descremada en polvo de la empresa química Rivas, para ser empleado como componente proteico adicionado al queso.

3.3.2.4. Lactobacillus casei ATCC 393.

Se adquirió un tubo de pellet liofilizado de Lactobacillus casei ATCC 393 de la marca Kwik Stik de laboratorios Genfar del Perú.

3.3.2.5. Otros insumos empleados.

 Agar MRS (de Man, Rogosa y Sharpe) marca Pronadisa

 Cloruro de calcio.

 Cuajo marca Hansen.

 Sal yodada.

3.3.3. Equipos, instrumentos y materiales.

 pH metro.

 Balanza analítica.

 Balanza tipo reloj.

 Termómetro.

 Lactodensímetro.

 Refrigeradora.

 Cocina eléctrica.

 Olla de acero inoxidable.

 Colador manual de acero inoxidable.

 Tela organza.

 Cuchillo

 Molde para queso.

 Tina de polietileno.

 Bolsa de polietileno # 2.

 Matraces de 250 ml

 Pipetas de 1 y 10 ml.

 Probetas de 100 ml

 Placas Petri

 Bureta de 25 ml

 Vaso precipitado de 50 ml

 Luna de reloj

 Espátula de acero inoxidable

 Tubos de ensayo de 150 mm x 20 mm

3.3.4. Métodos.

Los métodos a usarse para el desarrollo del trabajo de investigación son:

3.3.4.1. Análisis a realizarse para la leche y el queso.

 Humedad: NTP 205.002:1979 (INACAL, 2017)

 Proteína: Método 991.20 (AOAC, 1990)

 Grasa: NTP 205.006:1980 (INACAL, 2017)

 Cenizas: NTP 205.004:1979 (INACAL, 2017)

 Fibra: NTP 205.003:1980 (INACAL, 2017)

 Densidad: Método 962.37 (AOAC, 2000)

 pH: Método 981.12 (AOAC, 2000)

 Acidez: Método 947.05 (AOAC, 2000) 3.3.4.2. Análisis microbiológico

 Enumeración de Escherichia coli (AOAC, 2000)

 Recuento de Coliformes totales (AOAC, 2000)

 Recuento de aerobios mesófilos viables (AOAC, 2000)

 Salmonella sp. (ICMSF, 2000)

3.3.4.3. Características organolépticas

La evaluación sensorial se empleó para determinar la aceptabilidad del queso y para determinar el periodo de vida útil, para lo cual se empleó una escala hedónica de 7 puntos de acuerdo con lo recomendado por Anzaldúa (1994). Se evaluaron trece muestras donde se tomaron en cuenta los atributos de sabor, olor, color y textura con un panel conformado por 20 panelistas de ambos sexos (Anzaldúa et al., 1994).

3.4. Diseño experimental

En la Figura 2, se presenta el esquema experimental que se utilizó en la investigación, se emplearon dos componentes proteicos (caseína y leche) con tres porcentajes de adición y dos concentraciones de Lactobacillus casei ATCC 393, los que se contrastarán con un queso control sin ninguna adición; por lo tanto, el diseño será un DCA con arreglo factorial de 2 × 3

× 2 con un total de 13 tratamientos con 3 repeticiones cada uno.

Figura 2

Diseño experimental propuesto

LECHE FRESCA

LECHE EN POLVO CASEINATO DE SODIO

L1 L2 L3 C1 C2 C3

B1 B2 B1 B2 B1 B2 B1 B2 B1 B2 B1 B2

a) Factores de estudio

 Ln = Porcentaje de leche descremada en polvo: 0,30%; 0,35% y 0,40%.

 Cn = Porcentaje de caseinato de sodio: 0,10%; 0,15% y 0,20%.

 Bn = Concentración de Lactobacillus casei ATCC 393 10⁹ y10⁶ ufc/mL.

b) Factores constantes

 Unidad experimental: Queso funcional

 Temperatura de almacenamiento (6°C).

3.4.1. Tratamientos en estudio

En la Tabla 7 se puede apreciar los tratamientos en estudio.

Tabla 7

Tratamientos en estudio

Tratamiento Nomenclatura Componente proteico (CP)

Porcentaje de CP

Lactobacillus casei Tratamiento 0 LK 100

Tratamiento 1 LK 101 Leche en polvo 0,6% 10⁹ UFC/mL

Tratamiento 2 LK 102 Leche en polvo 0,6% 10⁶ UFC/mL

Tratamiento 3 LK 103 Leche en polvo 0,7% 10⁹ UFC/mL

Tratamiento 4 LK 104 Leche en polvo 0,7% 10⁶ UFC/mL

Tratamiento 5 LK 105 Leche en polvo 0,8% 10⁹ UFC/mL

Tratamiento 6 LK 106 Leche en polvo 0,8% 10⁶ UFC/mL

Tratamiento 7 LK 107 Caseinato de sodio 0,2% 10⁹ UFC/mL Tratamiento 8 LK 108 Caseinato de sodio 0,2% 10⁶ UFC/mL Tratamiento 9 LK 109 Caseinato de sodio 0,3% 10⁹ UFC/mL Tratamiento 10 LK 110 Caseinato de sodio 0,3% 10⁶ UFC/mL Tratamiento 11 LK 111 Caseinato de sodio 0,4% 10⁹ UFC/mL Tratamiento 12 LK 112 Caseinato de sodio 0,4% 10⁶ UFC/mL

3.5. Técnicas de recolección de información 3.5.1. Elaboración del queso funcional.

De acuerdo a los datos obtenidos de E. G. Alvarez (2011), Antezana (2015), Orihuela (2016) y Rea (2011) se realizó y contrastó el diagrama de flujo para el procesamiento del queso funcional (Figura 3), el mismo que se describe en los siguientes párrafos.

1. Recepción. Se recibió la leche transportada en bidones y se procedió a medir el volumen, a continuación, se pasó por filtro sanitario para separar materias extrañas de la leche.

Luego de ello se tomaron las muestras para realizar el control de calidad.

2. Estandarización. Se adicionaron los componentes proteicos (de acuerdo al tratamiento) agitando constantemente mientras se calentaba la leche para la pasteurización.

3. Pasteurización. Este proceso se llevó a cabo a una temperatura comprendida entre 63 y 65°C por un periodo de 30 min, con la finalidad de eliminar los microorganismos patógenos.

Figura 3

Diagrama de flujo para la elaboración del queso fresco funcional LECHE FRESCA

RECEPCIÓN Adición de componentes

proteicos ESTANDARIZACIÓN PASTEURIZACIÓN

Análisis: pH, Acidez, °Brix

ENFRIAMIENTO

T = 63 - 65°C / 30 min.

T = 37 - 39°C.

COAGULACIÓN T = 37 °C / 45 min.

Adición de cuajo

CORTE DE CUAJADA

REPOSO 5 min.

AGITADO 10 - 15 min.

PRIMER DESUERADO Suero 1/3 VT

LAVADO DE CUAJADA

DESUERADO Suero

SALADO Adición de Lactobacillus casei

Sal 1,5%

MOLDEADO

ENVASADO

ALMACENAMIENTO T = 6 °C.

Adición de CaCl2 0,02%

Nota. Adaptado de Alvarez (2011), Antezana (2015), Orihuela (2016) y Rea (2011)

4. Enfriamiento. Al momento de quitar la leche de juego se adiciona el CaCl2 (0,02% p/v) y se enfrió hasta alcanzar una temperatura entre los 37 a 39°C.

5. Coagulación. Alcanzada la temperatura de 37°C se adiciona el cuajo y se deja a la misma temperatura por un espacio de 45 min.

6. Corte de cuajada. Culminado el periodo de coagulación se realizó el corte procurando obtener cubos de aproximadamente 1 cm de lado.

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