I
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
TÍTULO DE TESIS
OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PELÍCULAS CON MICROENCAPSULADO Y ACEITE ESENCIAL DE HUACATAY PARA LA CONSERVACIÓN DE CARNE DE CUY
Presentado por los Bachilleres:
LEIVA RAMOS, MARIA SHIRLEY MORALES CANCHUMANYA, JESSICA FLOR
Para optar el Título Profesional de:
INGENIERO EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
HUANCAYO - PERÚ 2021
II ASESORA
M. Sc. Greta Hinostroza Quiñonez
III
DEDICATORIA
A Dios por darme vida y sabiduría para terminar la presente investigación, a mi abuelito Santiago en el cielo y mi abuelita Leonor por su fortaleza y compañía. A mi madre Judith por todo su apoyo, afecto y cariño que son los detonantes de mi felicidad y esfuerzo de mis ganas de salir adelante. A mi padre Ivan por nunca dejar de confiar en mí, a mis tíos Robert, James, Max, y Lupe por siempre apoyarme y estar presente en cada logro mío.
LEIVA RAMOS MARÍA SHIRLEY
A Dios por darme la vida, a mis queridos padres Yolanda y Roque por brindarme todo su apoyo incondicional y estar en cada paso de mi vida, a mis hermanos Maribel y Jhon por guiarme, aportarme sus conocimientos y por las experiencias vividas del día a día MORALES CANCHUMANYA JESSICA FLOR
IV AGRADECIMIENTOS
A Dios por darnos vida y sabiduría para terminar esta investigación, estar presente en cada camino que tomamos, por darnos su amor y bondad.
A nuestra asesora M. Sc. Greta Hinostroza Quiñones por brindarnos su apoyo, orientación, confianza y consejos durante la culminación de este proyecto.
A la Dra. Clara Espinoza Silva y el Dr. Miguel Ángel Quispe Solano por los espacios y equipos brindados en los laboratorios, y conocimientos para el desarrollo de este proyecto.
A la facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias de la Universidad Nacional del Centro del Perú y a las grandes enseñanzas brindadas por todos los ingenieros en nuestro desarrollo profesional.
Al fondo de investigación del CANON MINERO de la Universidad Nacional del Centro del Perú, por el financiamiento otorgado para la realización de este proyecto.
A nuestros amigos y compañeros que nos apoyaron con su conocimiento y apoyo moral en el proceso de este proyecto.
V
INDICE GENERAL I.
... INTRODUCCI
ON ... 2
II. ... MARCO TEÓRICO ... 4
2.1. Antecedentes ... 4
2.2. Películas ... 5
2.2.1. Funciones de las películas 5 2.2.2. Tipos de películas 6 2.2.3. Características de las películas 7 2.2.4. Componentes para la formación de películas 8 2.3. Huacatay (Tagetes minuta L.) ... 14
2.3.1. Familia 14 2.3.2. Usos 14 2.3.3. Composición 15 2.3.4. Propiedades 16 2.4. Carne de cuy (Cavia porcellus) ... 17
2.4.1. Composición química de la carne 17 2.4.2. Bienestar animal 19 2.4.3. Calidad de la carne. 19 2.4.4. Bioquímica de la carne 20 2.4.5. pH de la carne 20 2.4.6. Acidez de la carne 21 2.4.7. Criterios microbiológicos 21 2.5. Vida útil de los productos cárnicos ... 22
2.5.1. Etapas para le determinación de la vida útil 22 a. Descripción de las características del producto y su proceso 22 b. Identificación de las causas probables de perdida de seguridad 22 c. Determinación del tiempo de vida útil 22 d. Validación de la vida útil 22 2.5.2. Métodos para le determinación del tiempo de vida útil 22 III. ... MATERIALES Y METODOS ... 23
3.1. Lugar de ejecución ... 23
3.2. Tipo y nivel de investigación ... 23
3.3. Materia prima ... 23
3.3.1. Procedencia 23 3.3.2. Unidad experimental 23 3.3.3. Criterios de inclusión y exclusión 23 3.3.4. Ética de Investigación 23 3.4. Materiales, reactivos y equipos ... 24
3.4.1. Materiales 24
3.4.2. Reactivos y medios de cultivo 24
3.4.3. Equipos e instrumentos de laboratorio 24
VI
3.5. MÉTODOS ... 25
3.5.1. Formulación de películas 25
3.5.2. Incorporación de películas en la carne de cuy 27
3.5.3. Descripción de procesos 27
3.5.4. Métodos de Análisis 28
3.6. Análisis de datos ... 31
3.6.1. Diseño experimental 31
3.6.2. Diseño estadístico 32
IV. ... RESULTADOS Y DISCUSIONES... 34
4.1. Formulación de las películas con adición de micro encapsulado de extracto de huacatay y aceite esencial de huacatay ... 34 4.2. Características fisicoquímicas de las películas con formulación de extracto de
huacatay y aceite esencial de huacatay a diferentes concentraciones ... 35
4.2.1. Humedad, espesor y densidad 35
4.2.2. Solubilidad en agua y permeabilidad al vapor de agua 40 4.2.3. Cuantificación de fenoles totales y actividad de radicales libres de DPPH 44
4.2.4. Propiedades mecánicas 48
4.2.5. Propiedades de color 50
4.2.6. Selección de las mejores películas 51
4.2.7. Microscopia electrónica de barrido 52
4.3. Estimación de vida útil en la conservación de carne de cuy ... 54
4.3.1. Determinación de pH y acidez 55
4.3.2. Análisis microbiológico 60
V.
... CONCLUSION ES ... 65 VI.
... RECOMENDACION ES ... 66 VII. ... REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ... 67 VIII.
... ANEX OS... 74
VII
INDICE DE TABLAS
TABLA 1. Bioactividad del aceite esencial del huacatay ... 16
TABLA 2 composición química de la carcasa de cuy ... 17
TABLA 3. porcentaje de grasa en la carne de cuy ... 18
TABLA 4. ácidos grasos en la grasa muscular de cuyes ... 18
TABLA 5. factores en la calidad de la carne ... 19
TABLA 6. criterios microbianos en carnes y productos cárnicos ... 21
TABLA 7. elaboración de películas a diferentes concentraciones de microencapsulado de extracto de huacatay y aceite esencial de huacatay ... 34
TABLA 8. humedad, espesor y densidad de medias de la película control, con adición micro encapsulado de extracto de huacatay a diferentes concentraciones ... 35
TABLA 9. humedad, espesor y densidad de medias de la película control y con adición de aceite esencial a diferentes concentraciones ... 35
TABLA 10. análisis de varianza para humedad, espesor y densidad de las películas con adición de microencapsulado de extracto de huacatay ... 36
TABLA 11. solubilidad y permeabilidad al vapor de agua de las medias de la película control y con adición de aceite esencial y micro encapsulado de extracto de huacatay a diferentes concentraciones ... 40
VIII
TABLA 12. solubilidad y permeabilidad al vapor de agua de las medias de la película control y con adición de aceite esencial a diferentes concentraciones ... 40 TABLA 13. análisis de varianza para solubilidad en agua y permeabilidad al vapor de agua con adición de microencapsulado de extracto de huacatay ... 41 TABLA 14. cantidad de fenoles y actividad de radicales libres de dpph de la película
control y micro encapsulado de extracto de huacatay a diferentes concentraciones ... 44 TABLA 15. cantidad de fenoles y actividad de radicales libres de dpph de la película
control y con adición de aceite esencial y micro encapsulado de extracto de huacatay a diferentes concentraciones ... 44 TABLA 16. análisis de varianza para cuantificación de fenoles totales y actividad de
radicales libres de dpph en las películas con adición de microencapsulado de extracto de huacatay aceite esencial de huacatay ... 45 TABLA 17. propiedades mecánicas de la película control, con adición de micro
encapsulado de extracto de huacatay a diferentes concentraciones ... 48 TABLA 18. propiedades mecánicas de la película control, con adición de aceite esencial de huacatay a diferentes concentraciones ... 48 TABLA 19. análisis de varianza para propiedades mecánicas en las películas con adición de microencapsulado de extracto de huacatay aceite esencial de huacatay... 49 TABLA 20. propiedades de color de la película control y con adición de aceite esencial y micro encapsulado de extracto de huacatay a diferentes concentraciones ... 50 TABLA 21. análisis de varianza para propiedades mecánicas en las películas con adición de microencapsulado de extracto de huacatay aceite esencial de huacatay... 50 TABLA 22. análisis de varianza para la determinación de ph y acidez en las películas con adición de microencapsulado de extracto de huacatay aceite esencial de huacatay ... 55 TABLA 23. ph de patrón (carne al aire libre), ph del aceite esencial de huacatay y ph del micro encapsulado de extracto de huacatay en los cinco días de prueba ... 57 TABLA 24. acidez (g/100 ml de muestra) de patrón (carne al aire libre), ph del aceite esencial de huacatay y ph del micro encapsulado de extracto de huacatay en los cinco días de prueba ... 59 TABLA 25. cantidad de bacterias de aerobios mesofilos(ufc/g) encontradas en los cinco días de prueba ... 61 TABLA 26. cantidad de bacterias (ufc)/g encontradas en los cinco días de prueba ... 62
IX
TABLA 27. concentraciones de ácido gálico y absorbancias para la curva de calibración. 75
INDICE DE FIGURAS
Figura 1. Composición química del quitosano ... 9
Figura 2. Estructura química del ácido acético. ... 10
Figura 3. Estructura química del glicerol ... 11
Figura 4. Composición del aceite esencial del huacatay ... 15
Figura 5. Metodología de obtención de películas... 25
Figura 6. Metodología para la incorporación de películas en la carne de cuy ... 27
Figura 7. Esquema del diseño experimental ... 31
Figura 8. Contenido de medias de humedad en el film blanco y films de diferentes concentraciones de micro encapsulado de extracto de huacatay (mec1, mec2, mec3) y films con aceite esencial de huacatay (aec1, aec2, aec3). ... 37
Figura 9. Contenido de medias de espesor en el film blanco y films de diferentes concentraciones de micro encapsulado de extracto de huacatay (mec1, mec2, mec3) y films con aceite esencial de huacatay (aec1, aec2, aec3). ... 38
Figura 10. Contenido de medias de densidad en el film blanco y films de diferentes concentraciones de micro encapsulado de extracto de huacatay (mec1, mec2, mec3) y films con aceite esencial de huacatay (aec1, aec2, aec3). ... 39
X
Figura 11. Contenido de medias de solubilidad en el film blanco y films de diferentes
concentraciones de micro encapsulado de huacatay (mec1, mec2, mec3) y films con aceite
esencial de huacatay (aec1, aec2, aec3) ... 42
Figura 12. Permeabilidad al vapor de agua en el film blanco y films de diferentes concentraciones del micro encapsulado de extracto de huacatay (mec1, mec2, mec3) y films de diferentes concentraciones del aceite esencial de huacatay (aec1, aec2, aec3) ... 43
Figura 13. Contenido de medias de fenoles totales en el film blanco y films de diferentes concentraciones del micro encapsulado de huacatay (aec1, aec2, aec3) y con aceite esencial de huacatay (aec1, aec2, aec3) ... 46
Figura 14. Contenido de medias de actividad de radicales libres de dpph (%) y films de diferentes concentraciones del micro encapsulado de extracto de huacatay (mec1, mec2, mec3) y films de diferentes concentraciones del aceite esencial de huacatay (aec1, aec2, aec3) ... 46
Figura 15. Morfología de película elaborada con 0.5 g de microencapsulado de extracto de huacatay. ... 53
Figura 16. Morfología de película elaborada con 0.5 g de aceite esencial de huacatay ... 54
Figura 17. pH de los diferentes agentes utilizados en los 10 días de prueba ... 58
Figura 18. Acidez (g/100 ml de muestra) de los diferentes agentes en los 10 días de prueba ... 59
Figura 19. Cantidad de aerobios mesofilos (ufc/g) de los agentes por los 10 días de control ... 61
Figura 20. Cantidad de estafilococus aureus(ufc)/g de los agentes por los 10 días de control ... 63
Figura 21. Grafica de la curva de calibración ... 75
Figura 22. Texturometro prototipo ... 77
Figura 23. Proceso de homogeneizado en la elaboración de cada película ... 81
Figura 24. Secado de películas con aceite esencial de huacatay ... 81
Figura 25. a) película con 0,1 g me b) película con 0.5 g me c) película con 1 g me ... 82
Figura 26. a) película con 0,1 g ae b) película con 0.5 g ae c) película con 1 g ae ... 82
Figura 27. Micrómetro mitutoyo para la determinación del espesor en cada película. ... 83
XI
Figura 28. Colorímetro konica minolta modelo cr- 400 midiendo el color en cada película
con fondo blanco. ... 83
Figura 29. Cuantificación de fenoles y actividad de radicales libres ... 84
Figura 30. Determinación de solubilidad en las películas ... 84
Figura 31. Determinación de permeabilidad de vapor de agua ... 85
Figura 32. Determinación de las propiedades mecánicas. ... 85
Figura 33. Acondicionamiento de la carne de cuy ... 86
Figura 34. Siembra microbiológica de muestras ... 86
Figura 35. Control de vida útil de carne de cuy con películas (control, 0,5 me y 0.5 ae).... 87
Figura 36. Películas con carne de cuy en refrigeración a 4 °c.... 87
Figura 37. Determinación de pH ... 88
Figura 38. Determinación de acidez ... 88
Figura 39. Tesistas analizando propiedades mecánicas de las películas ... 89
1 RESUMEN
En la presente investigación se evaluó las formulaciones óptimas de películas con adición de agentes que reduce el deterioro en la conservación de la carne de cuy. Para las películas se utilizó el método de Casting con un diseño completamente aleatorio (DCA) de 2 x 4 con 3 repeticiones, en el tiempo de vida útil se halló con la prueba en tiempo real con el diseño completamente aleatorio (DCA) de 10 x 3 con 3 repeticiones. Para la formulación incorporamos 3 concentraciones de micro encapsulado de extracto de huacatay (0,16%,0,83% y 1,67%) y también 3 concentraciones de aceite esencial de huacatay (0,16%,0,83% y 1,67%) Se evaluó sus características fisicoquímicas de cada película, donde se obtuvo resultados de humedad que van desde 27% hasta 48%, espesores desde 0,045 mm a 0,093 mm, densidades entre 1,04 g/cm3 a 1,28 g/cm3, solubilidad en agua entre 12,33 y 22,65%, fenoles totales entre 0,14 y 16,65 mg de Ácido gálico/g de film, actividad de radicales libres de DPPH entre 10,86 y 62,92% y permeabilidad del vapor de agua entre 0,23 y 1,69 × 10−11𝑔𝑚−1𝑠−1𝑃𝑎−1 m., en propiedades mecánicas el alargamiento está entre 20,81 y 83,31% y fuerza tensíl 8450,82 y 26412,57 Pascales. Se seleccionó las películas con concentración de agentes intermedia (0,83%) por las variaciones en sus diferencias estadísticamente significativas (p<0,05) y fisicoquímicas. En la estimación de tiempo de vida útil se realizó con el método de estimación en tiempo real, se observó durante 10 días con controles fisicoquímicos y microbiológicos, las películas de 0,83% de micro encapsulado y 0,83% de aceite esencial de huacatay, comparado con un patrón (cuy sin ningún recubierto).
En pH y acidez no se encontró diferencias significativas durante los 10 días por lo que están dentro del rango establecido, al igual que los análisis microbiológicos los valores se encuentran dentro del rango permitido, obteniendo así una estimación del tiempo de vida útil de 10 días a la carne de cuy con la película de micro encapsulado de extracto de huacatay, en comparación de 8 días a la carne de cuy sin ningún cubierto.
Palabras clave: micro encapsulado, aceite esencial, huacatay, películas, cuy
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I. INTRODUCCION
En los últimos años la preocupación de la salud de los consumidores se incrementa entorno a la seguridad alimentaria, pretendiendo satisfacer sus necesidades; sin embargo, reduciendo el interés en relación al impacto ambiental. La vasta utilización de los envases y embalajes en la industria alimentaria acarrea la búsqueda de diversas alternativas que cumplan ambas funciones como la seguridad alimentaria del consumidor y la responsabilidad ambiental (Solano-Doblado et al., 2018). Se sabe que el mayor uso de envases son los plásticos, derivados del petróleo, siendo así fuentes no renovables, no biodegradables y los principales causantes de la contaminación ambiental. Un envase principalmente debe preservar y proteger al alimento extendiendo así su vida útil, de modo que se inició la exploración de métodos potenciales, manteniendo las mismas propiedades y sean amigables con el ambiente (Rojas-Graü et al., 2009) .
El uso de los recubrimientos de películas entró en auge, a un inicio se utilizó películas petroquímicas que causan daño al medio ambiente, en la actualidad se investiga usos adecuados de películas biodegradables, hechas a base de biopolímeros y componentes bioactivos para alargar el tiempo de vida útil de los alimentos que sean cubiertos con este film (Rodríguez-Pedroso et al., 2009). En especial si se utiliza los desperdicios para crear una película, como es el caso del quitosano extraído del cascarón de los crustáceos o mariscos, estaríamos ayudando a utilizar productos amigables con el medio ambiente. El uso de películas con adición de agentes antimicrobianos se ha utilizado para evitar que los alimentos se degraden y amplié el tiempo de vida en anaquel. Los agentes antimicrobianos utilizados pueden ser extractos naturales, aceites esenciales o micro encapsulados (Rodríguez Barrionuevo & Calsin Cutimbo, 2017).
Los aceites esenciales, son fuentes de ingredientes bioactivos, ya que son conocidos en disminuir la actividad microbiana, sin embargo, en el estado en el que se encuentran existen diversos factores que hacen que sea difícil de manejar (Hernández-Ochoa et al., 2011). Hay pocos estudios que afirman si las películas con micro encapsulados de compuestos ayudan a extender la vida útil de los alimentos, en nuestro trabajo de investigación usaremos el microencapsulado de extracto de huacatay para el desarrollo de nuestras películas. El huacatay (Tagetes minuta) como planta es utilizado en los mercados como protección hacia la carne de cuy, para que dure más tiempo a la intemperie expuesta, el extracto en su mayoría es utilizado como condimento y el aceite de huacatay es de uso medicinal (Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la Protección de la Propiedad Intelectual, 2019).
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La carne es una fuente muy rica en proteínas, aminoácidos esenciales, vitaminas, minerales, y su contenido de agua, proporciona un ambiente adecuado para el desarrollo de microorganismos y en efecto se acelera la degradación fisicoquímica y microbiológica del producto, alterando así, sus propiedades como alimento y reduciendo el tiempo de consumo.
(Blanco Ríos & Casadiego Ardila, 2011)
Perú, es uno de los países donde se encuentra la mayor parte de población de cuyes y el consumo es mayor en la región de Junín con diversos platos típicos, ganó gran por su bajo contenido de colesterol y 20,3% en proteínas, superando al resto de los animales de abasto (Jurado-Gámez et al., 2016). Existen medidas de calidad que no son aplicadas para la distribución respectiva. Por tanto, se desea darle un valor adicional a la carne de cuy.
Además de un recubrimiento que cuide el medio ambiente y permita que el producto llegue a los consumidores sin ningún tipo algún agente microbiano. En este proyecto se busca agregarle algún agente activo a la película de quitosano, que sea adecuado en la conservación de la carne de cuy.
Se formularon los siguientes objetivos Objetivo General
Evaluar las formulaciones óptimas de película con adición de agentes que reduce el deterioro en la conservación de carne de cuy
Objetivos Específicos
• Formular las películas con adición de micro encapsulado de extracto y aceite esencial de huacatay.
• Determinar las características fisicoquímicas y mecánicas de las películas óptimas.
• Elegir la película eficiente de factores que no afecten el deterioro microbiológico en la conservación de carne de cuy
• Estimar el tiempo de vida útil con la película óptima para la conservación de la carne de cuy.
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II. MARCO TEÓRICO 2.1. Antecedentes
Según Aillet et al., (2004) aplicó películas biodegradables en trozos de carne y realizó un control de crecimiento de bacterias patógenas en estos trozos de carne recubiertos con películas que contienen extractos de 1% de orégano, 1% pimiento, 1:1 de orégano y pimiento, permitiendo prolongar la vida en almacenamiento a 4ºC.
Leon & Santiago, (2007) desarrollaron películas de propiedad antimicrobiana cuyas materias primas fueron quitosano y alcohol poli vinílico, además fueron embebidas en sangre de grado, en la que se demostró que las películas se aplicadas en heridas son aceptables frente a Salmonella aureus.
Del mismo modo (Peng & Li, 2014), investigaron y desarrollaron películas a base de quitosano con efectos combinados de aceite esencial de limón, tomillo y canela, evaluando sus propiedades físicas y estructurales, donde los resultados mostraron que el tamaño de partículas de los aceites esenciales del limón era significativamente inferior a los del tomillo y canela. También el uso combinado de dos tipos de aceite disminuyó el tamaño de partículas y la permeabilidad al vapor de agua, en comparación con el uso de un solo aceite esencial, este equilibró las propiedades antibacterianas del aceite esencial único. Este estudio reveló que una película de quitosano activo podría ser obtenida por el uso combinado de dos tipos de aceites esenciales en la matriz, proporcionando así una nueva opción de formulación para desarrollar una película antimicrobiana.
Flores, (2017) comprueba que el micro encapsulado de aceite esencial de orégano al 1 %, 1,5 % y 2% tiene efecto antimicrobiano en la incorporación del pan de molde donde se observó que 1% de micro encapsulado da mayos efecto antimicrobiano durante su observación de 19 días de tiempo de vida útil.
(Cheng et al., 2019) nos mencionan que la adición de micro encapsulado de Carvacrol extiende la vida útil de los hongos blancos contra Trichoderma sp., donde se prepararon y caracterizaron las películas micro encapsuladas y se investigaron las propiedades anti fúngicas, físicas y mecánicas de las películas en este estudio. Los resultados mostraron que la concentración óptima de carvacrol con alginato de sodio contra Trichoderma sp. in vitro fue de 15 g / L. sin embargo la concentración de 30 g/L es mejor en su caracterización de las películas además de ser anti fúngico.
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(Zarandona et al., 2019) realizaron películas con quitosano y adición de ácido gálico donde se observó que, además de ser antioxidante y antimicrobiano las películas eran activos para un uso alimentario, la concentración de 20% nos daba una capacidad antioxidante de 99% y liberación bioactiva del 33% en duración de 4 días.
(Akhter et al., 2019). Desarrollaron una novedosa película funcional de envasado que incluye polímeros de quitosano (0,75 p/p), pectina (1,5 p/p) y almidón (0,75 p/p) , donde incorporan aceite esencial de menta, aceite esencial de romero, nisina y ácido láctico (0,5 %), la inclusión de aceite esencial de romero de manera significativa mejoro las propiedades de barreras de agua, la resistencia a la tracción y la estabilidad térmica en comparación con el control, también mostró una mayor actividad inhibitoria contra cepas patógenas (Bacillus subtilis, Escherichia coli y Listeria monoctogenes), y las propiedades antioxidantes mejoraron con la adición de estos aceites esenciales.
2.2. Películas
Una película se define como una capa delgada de material degradable de orden biológico generalmente hechos de proteínas, polisacáridos y lípidos (puros o combinados), que conlleva aprovechar propiedades particulares de cada compuesto y su interacción. Una vez elaborada, puede ser empleada como envase para diversos alimentos (Fabra et al., 2009).
Las películas son matrices finas pre-formadas basadas en materiales comestibles como los polisacáridos (almidón, quitosano, pectina, mucilagos, alginato, carragenina), proteínas (proteínas del suero, triticale, merluza o pescado), lípidos (ceras de abejas, ácidos grasos, entre otros) y mezclas de estos. (Treviño-Garza et al., 2020a). Estas son denominadas bio-películas, por ende, son biodegradables, lo que significa que pueden ser totalmente degradados por microorganismos en un proceso de compostaje. (Salgado et al., 2015)
2.2.1. Funciones de las películas
Las películas tienen la función de proteger a los alimentos de daños microbiológicos, fisicoquímicos y mecánicos. También deben transportar compuestos activos como saborizantes, colorantes, nutraceúticos, antioxidantes y agentes antimicrobianos. (Treviño-Garza et al., 2020b).
También deben agrupar elementales requisitos como: adecuada calidad sensorial, alta eficiencia mecánica y de barrera, libres de tóxicos y de tecnología simple. Asimismo, sus principales ventajas son la reducción de la
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contaminación ambiental y protección de los alimentos. (Peelman et al., 2013;
Sengupta & Han, 2013) 2.2.2. Tipos de películas
2.2.2.1. Películas activas
En su mayoría de las películas activas el agregado de algunas plantas medicinales que contienen agentes antioxidantes, alarga el tiempo de vida del producto envasado en estas películas (Carrizo et al., 2016).
Para prevenir la oxidación de los alimentos se han agregado al film compuestos antioxidantes, en su mayoría estos films son utilizados para productos cárnicos y extiende la vida útil de estos (Moudache et al., 2017a).
2.2.2.2. Películas comestibles
Una película comestible es aquella capa delgada de material comestible elaborada sobre un alimento como recubrimiento (lo que conlleva que debe ser preformada (Arredondo et al., 2017).
A nivel mundial el interés de realizar recubrimientos comestibles es por ser simples, son barreras que evitan parcialmente la perdida de humedad, gases y disminuye las reacciones oxidativas, pero los ingredientes son costosos y depende de la disponibilidad (Sharma &
Rao, 2015) .
2.2.2.3. Técnicas de elaboración
(Solano-Doblado et al., 2018) nos menciona diferentes técnicas de elaboración de film:
a) Por eliminación del disolvente. Por interacciones físicas y químicas se forma una estructura molecular, en la disolución se incorpora un disolvente, luego se elimina el disolvente y se forma una capa delgada donde se seca y se obtiene el film.
b) Por gelación térmica. Con una temperatura alta el compuesto forma un gel rígido, mayormente son proteínas debido a la desnaturalización térmica dan formación de redes estables de partículas
c) Por solidificación. A soluciones se le agrega un plastificante, luego se le homogeniza y son secadas en moldes.
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d) Por el método de “Casting”. La disolución de la película se lleva a evaporación a una temperatura y humedad controlada
creando el film, con ayuda de un solvente que normalmente es agua.
e) Por “electrospraying” (Pulverización electro hidrodinámica). Por fuerzas eléctricas da la formación de películas, es elaborado por un atomizador líquido. Son elaborados mayormente para microfilm o nanofilm.
2.2.3. Características de las películas 2.2.3.1. Propiedades de barrera
La permeabilidad contra gases, vapor, aceites y solutos; que impide la migración de humedad, oxígeno, dióxido de carbono, aromas, lípidos y pigmentos, es importante para mejorar la integridad mecánica o característica de manejo de alimento en cuestión (Arredondo et al., 2017).
La permeabilidad de las películas a determinados gases depende de la naturaleza polar o no polar de estos; también de la presencia de micro porosidades y del espesor (Arrieta et al., 2013)
2.2.3.2. Propiedades mecánicas
Dentro de estas propiedades, según la Norma ASTM D882-01, se determina la resistencia a la tracción siendo este la capacidad de un cuerpo al rechazar al esfuerzo, es decir; máxima carga de esfuerzos (N). La información dada por el ensayo de tracción es fundamental, pues posibilita medir la respuesta elástica y plástica del material. Y para obtener conclusiones acerca de la resistencia del material y sus propiedades dúctiles tenemos parámetros como módulo elástico o módulo de Young (E) y porcentaje de deformación en el punto de rotura (ƐB%), respectivamente (Arrieta et al., 2013)
2.2.3.3. Actividad antimicrobiana (Estabilidad microbiológica y oxidativa)
Para la formación de las películas hay componentes antimicrobianos que se adicionan, el cual, al estar en contacto con el alimento, este mejore su estabilidad microbiológica (Akhter et al., 2019). Como antimicrobianos naturales tenemos a los aceites esenciales de
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plantas que son explotados debido a su disponibilidad y potencial para sustituir conservantes sintéticos. (Otoni et al., 2014)
Una de las principales maneras para estimar la actividad antimicrobiana de las biopelículas es el procedimiento de difusión de disco descrito por el laboratorio internacional de referencia, el National Committee for Clinical Laboratory Standards. (Leimann et al., 2009). Este procedimiento radica en el contacto directo de la película y medio de cultivo inoculado con concentraciones iniciales del microorganismo solicitado, condiciones estériles y la medir el halo de inhibición en mm. (Akyuz et al., 2018)
2.2.3.4. Biodegradables
Existe una gran preocupación por la seguridad alimentaria y la contaminación ambiental generalizada causada por la utilización excesiva de materiales sintéticos basados en el petróleo que utiliza la industria de embalaje. (Akhter et al., 2019; Elsabee & Abdou, 2013). Una fundamental característica de las películas es que sean biodegradables, hechas básicamente de biopolímeros, donde la película activa de base biológica facilita la migración continua de los componentes activos en el alimento y permanece en alta concentración en un prolongado periodo de tiempo. (Akhter et al., 2019; Peng & Li, 2014)
2.2.4. Componentes para la formación de películas 2.2.4.1. Quitosano
El quitosano es un polisacárido de excelentes propiedades físicas y estructurales que es utilizado para la formación de materiales de recubrimiento el cual sustituye polímeros a base de petróleo, posee una adecuada capacidad de formación de biopeliculas, biocompatibilidad y biodegradación (Amalraj et al., 2020; Dashipour et al., 2015; Lian et al., 2020).
a) Composición y estructura
La quitina es un cuantioso biopolímero natural y se encuentra en el exoesqueleto de los crustáceos y en las paredes celulares de los hongos. Es fundamentalmente poli(β-(1-4)-2-acetamido- D-glucosa), con una estructura idéntica a la celulosa (Elsabee &
Abdou, 2013).
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La quitina es abundante en comparación con la celulosa es el segundo polisacárido (Rodríguez-Pedroso et al., 2009). El quitosano o quitosana es extraído de la quitina, es un polisacárido obtenido por des acetilación. Es renovable debido a que es extraído de los desechos marinos. (Thakhiew et al., 2010). Aplicado en la industria alimentaria como envases biodegradables, tiene propiedades similares a los polímeros sintéticos como el polietileno y el polipropileno, siendo estos contaminantes en la naturaleza. (Kerch & Korkhov, 2011) En su estructura contiene un 7% de nitrógeno y tiene aminos libres por lo que tiene comportamiento de poli catión, debido a esto tiene la propiedad de enlazarse con sustancias negativas, caracterizada de poseer puentes de hidrógenos por lo que tiene una buena estabilidad térmica (Rodríguez-Pedroso et al., 2009).
Tiene diferentes niveles de des acetilación, tamaño y distribución de carga, los pesos moleculares varían desde 50 a 2 000 kDa, no es una sustancia única, varían de acuerdo a los anhidro-N – acetil-D-glucosamina, tiende a ser soluble a solventes orgánicos como el ácido acético (Kerch & Korkhov, 2011)
Figura 1
Composición química del quitosano
Nota. Tomado de (A. Zhang et al., 2013) b) Actividad antimicrobiana
El quitosano ha demostrado ser antibacteriano en levaduras, mohos y algunas bacterias, va a depender del factor acuoso y la dilución que se la agrega, también influye en gran porcentaje los factores intrínsecos y extrínsecos que pueda afectar a la actividad antimicrobiana. Además, se ha demostrado que el bajo peso molecular es menor en comparación de un quitosano de
10
alto peso molecular (Aider, 2010; Hernández et al., 2011), (Hernández et al., 2011).
En las bacterias hay datos considerables de inhibir su crecimiento como es el caso de Xanthomonas axonopodis pv.
poinsettiicola aislada de Euphorbia pulcherrima, Clavibacter michganensis y Erwinia carotovora donde se relata que a mayor cantidad de quitosano es mayor su inhibición (Rodríguez- Pedroso et al., 2009).
Las actividades antimicóticas y antimicrobianas se originan en su naturaleza poli catiónico. La acción antimicrobiana del quitosano se considera que está edificada por las fuerzas electrostáticas entre el grupo amino protonado (NH2), el quitosano y los residuos negativos en la superficie de las células.
(Elsabee & Abdou, 2013) 2.2.4.2. Ácido acético.
El quitosano requiere de un ácido diluido para su solubilidad (González et al., 2015), por lo que el ácido acético ayuda al alimento contra diversos deterioros y bacterias patógenas, se utilizan en film que en su preparación contengan quitosana, alginato o colágeno.
Aplicando en alimentos como: productos horneados, mostaza, aderezos en ensaladas, productos lácteos, aceites, carnes, cereales, gelatina, mermeladas, han efectado a los microorganismos como: L.
monocytogenes, Bacillus, E. coli, Salmonella, Staphylococcus, Campilobacter jejuni (Cagri et al., 2004).
El ácido acético es un líquido incoloro con un olor característico derivado del vinagre, utilizado como aditivo para alimentos y piensos.
Su fórmula química es C2H4O2 con un peso molecular de 60 g/mol.
Figura 2
Estructura química del ácido acético.
11
Nota. extraído de (O'CONNOR, DAVIS, HAENISCH, MACNAB, &
MCCLELLAN, 1982) 2.2.4.3. Glicerol
Los plastificantes son aditivos empleados en la elaboración de biopelículas, perfeccionan y transforman su funcionalidad básica, así también mejoran sus propiedades mecánicas, modifican sus propiedades de barrera y térmicas, reducen las temperaturas de procesamiento; sirven como emulsionantes y perfeccionan la adherencia de los componentes; en general, reducen las fuerzas intermoleculares a lo largo de las cadenas del polímero (Byun et al., 2014).
Entre los plastificantes, el glicerol muy a menudo se ha utilizado como plastificante para películas de almidón debido a su compatibilidad con la amilosa (Vieira, da Silva, dos Santos, & Beppu, 2011) que promueve óptimas propiedades mecánicas al interferir con el empaquetamiento de la amilosa, por lo tanto, disminuye las fuerzas intermoleculares entre las moléculas de almidón. A su vez, las películas de almidón plastificado son más flexibles y factibles para diversas aplicaciones de embalaje. (Nordin et al., 2020)
El glicerol, es un alcohol que se produce de forma combinada, como en los triglicéridos, y en todos los aceites grasos animales y vegetales. También se produce comercialmente por síntesis del propileno. Posee tres grupos hidroxilos, su fórmula química es C3H8O3 (Mota et al., 2009)
Figura 3
Estructura química del glicerol
Nota. Adaptado de (Mota et al., 2009)
El glicerol, un subproducto primordial en la producción de biodiésel, es uno de los plastificantes naturales más transcendental. Además, el uso de la glicerina como aditivo para los polímeros de base
12
biológica aumenta su valor de subproducto de baja calidad a compuesto útil. (Xiu et al., 2011). El glicerol es plastificante, por ser hidrofílico absorbe mayor humedad al ser secado (Thakhiew et al., 2010).
2.2.4.4. Aceites esenciales
Los aceites esenciales son las fracciones líquidas volátiles, regularmente destilables por arrastre con vapor de agua, que engloban las sustancias responsables del aroma de las plantas (Martínez M., 2003).
Hay evidencias que agregarle algunos extractos y aceites esenciales antibacterianos mejora la inhibición de bacterias como Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus y Bacillus cereus (Hernández et al., 2011). Al agregarle aceite esencial en carne o productos vegetales hay inhibición de E. coli, Bacillus cereus, Salmonella aureus, Streptococcus mutans, Leuconostoc, Enterobacter aerogenes, Psudomona aeroginosa, Aspergillus niger (Cagri et al., 2004).
La integración significativamente de aceites esenciales y bacteriocinas inhibió el crecimiento de patógenos de origen alimentario en alimentos frescos (Akhter et al., 2019). Estos antimicrobianos naturales han sido explotados debido a su disponibilidad y potencial para reemplazar conservantes sintéticos, y así generar el consumo de productos naturales (Otoni et al., 2014).
La adición de algunos agregados como el limón en pequeñas concentraciones se ha informado que baja la cantidad de actividad bacteriana debido a la interacción de quitosano – zinc (Aider, 2010).
Las especias son ricos en compuestos fenólicos que en su mayoría estos compuestos fenólicos son antimicrobianas, debido a que en su composición poseen aceite esencial (Aillet et al., 2004). La incorporación de antioxidantes y/o agentes antimicrobianos mejora las propiedades físicas y biológicas en una película de quitosano, hay varias películas con la adición de aceites esenciales, extractos de plantas y compuestos fenólicos (Liu et al., 2017), influye también en sus propiedades mecánicas. En películas con quitosano hay gran compatibilidad con varios extractos como el té verde y aceites
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esenciales, que le da como una mejoría a la película (X. Zhang et al., 2019)
Los aceites esenciales de plantas aromáticas como el clavo, el ajo y el orégano muestran solidas propiedades antimicrobianas y antioxidantes (por ejemplo, Benkeblia, 2004; Bounatirou y otros, 2007; Misharina y Samusenko, 2008). Debido a lo cual, la integración de aceites esenciales en las películas consigue perfeccionar la función de las mismas.
2.2.4.5. Microencapsulado de alimentos
La microencapsulación es definida como una técnica por la cual gotas líquidas, partículas sólidas o gaseosas, son introducidas en una matriz o pared de naturaleza polimérica porosa conteniendo una sustancia activa (Parra, 2010). También es un proceso de agarrar algunos compuestos de alguna materia dándole tamaños microscópicos (Zuidam, 2010). La importancia es impedir la perdida de componentes como por ejemplo el aceite esencial donde mejora la protección de este y mejora en su manipulación (Branon, 1993; El Asbahania et al., 2015).
En los alimentos, las aplicaciones de esta técnica se han ido extendiendo debido a la protección de los materiales encapsulados de factores como calor y humedad, tolerando su estabilidad y viabilidad. Las microcápsulas, ayudan a que los materiales alimenticios empleados resistan las condiciones de procesamiento y empacado mejorando sabor, aroma, estabilidad, valor nutritivo y apariencia de sus productos (Yañez et al., 2002; Montes, De Paula y Ortega, 2007).
El procedimiento de microencapsulación ha autorizado enmendar algunos problemas restringiendo las aplicaciones de ingredientes y aditivos alimenticios, visto que puede inspeccionar la eliminación de saborizantes, así como reducir volatilidad, higroscopicidad y reactividad incrementando la estabilidad de productos bajo condiciones ambientales adversas (Favaro et al., 2010).
Un método clásico para la encapsulación es el secado por pulverizacion; es una técnica de microencapsulación relacionada con la atomización de un líquido en un polvo seco por medio de un
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inyector que incluye una corriente de gas caliente, esta técnica tiene 3 etapas, (Ozkan et al., 2018). Esto con la ayuda de un agente encapsulante, calificados de constituir una pared o un revestimiento para encapsular ingredientes alimentario o farmacéuticos(Parra, 2010).
En la actualidad pueden encapsularse cuantiosas sustancias, por lo cual es elemental encontrar soluciones idóneas para salvaguardar los compuestos bioactivos contra oxidación y reacciones atroces.
Entre ellos se encapsulan compuestos fenólicos; que se origina a partir de principales clases de metabolitos secundarios en plantas procedente de fenilalanina. Químicamente son descritos como sustancias que poseen un anillo aromático con uno o más grupos hidroxilo (Esquivel-Gonzales et al., 2015). Diversos alimentos contienen gran valor de compuestos fenólicos, estas moléculas son inestables por lo que en jugo fresco tienen una vida útil muy corta.
En este contexto la estabilización de polifenoles para su empleo en la industria puede llevarse a cabo usando tecnologías de microencapsulación. (Parra, 2010)
2.3. Huacatay (Tagetes minuta L.) 2.3.1. Familia
Pertenece al género Tagetes que pertenece a la familia Asteraceae, son originarias de América, alcanza hasta 50 cm de alto, con hojas lanceoladas, dentadas y de olor fuerte. (Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la Protección de la Propiedad Intelectual, 2019)
2.3.2. Usos
Su utilización mayormente es como condimento. Además, el aceite esencial tiende a utilizarse como perfumería (Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la Protección de la Propiedad Intelectual, 2019).
Un informe anual de Tagetes minuta L., la identificó como potencial de plantas medicinales y contiene mezclas químicas y aceites esenciales que tienen usos y aplicaciones multidimensionales tales como herbicida, germicida, nematicidas, insecticidas, fungicidas, etc. (Shahzadi et al., 2010)
15 2.3.3. Composición
2.3.3.1. Contenido de aceite esencial
Principalmente contiene aceites esenciales de monoterpenos como: β-pineno, limoneno, 2-fenilpropil butirato, 1-Deceno, Undecano, 1-Dodeceno, 2-Undecenal (Aldehído), en cantidad de aceite puede variar de acuerdo al lugar de crecimiento, desarrollo y recolección de la planta. Además del lugar procedente (Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la Protección de la Propiedad Intelectual, 2019)
Figura 4
Composición estructural del aceite esencial del huacatay
Nota. Extraído de (Ministerio de Agricultura y Riego, 2019)
16
Un análisis fitoquímico de las partes aéreas de esta planta mostró la presencia de terpenoides, saponinas, taninos, flavonoides y alcaloides. Los principales constituyentes del aceite de Tagetes minuta L, incluyendo limoneno y (Z) -ocimeno (monoterpenos), dihidrotogena (E)-y (Z)- tagetenone (también conocido como (E)- y (Z) – ocimenone) (Shahzadi et al., 2010).
2.3.3.2. Contenido de polifenoles
Dentro de los polifenoles sobresalientes en el huacatay, tenemos el ácido clorogénico, ácido ferúlico y ácido cafeico, representado así un 1.68 mg/g; 16.60 mg/g; y 3.98 mg/g respectivamente (Zavaleta et al., 2005).
2.3.3.3. Capacidad antioxidante en el Huacatay.
Se evaluó la capacidad antioxidante en el huacatay (60 mg/mL) el cual produjo mayor porcentaje de inhibición de radicales libres con un 84.7 % a comparación de otros alimentos, equivalente a 33.9 M de ácido ascórbico (Zavaleta et al., 2005)
2.3.4. Propiedades
Artesanalmente de la infusión de sus hojas son usadas para aliviar problemas digestivos, gripe y bronquitis (Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la Protección de la Propiedad Intelectual, 2019).
Tabla 1
Bioactividad del aceite esencial del huacatay
Bioactividad Acción Referencias
Antimicrobiano Bacterias gram-positivas:
Géneros Paenibacillus, Bacillus, Staphylococcus.
Bacterias gram-negativas:
Géneros Escherichia, Pseudomonas
Lambrecht-Gonçalves et al., 2013; González & Marioli, 2010; Eguaras et al., 2005;
Fuselli et al., 2005;
Senatore et al., 2004
Antifúngico Ascosphaera apis, Trichophyton mentagrophytes, Microsportum gypsum, Candida albicans ATCC
Eguaras et al., 2005; Bii et al., 2000;
17
10231, Cryptococcus neoformans, Aspergillus niger, especies del Género Penicillium
Antiviral Carnation ring spot (CaRSV), Carnation vein mottle (CaVMV)
Singh et al., 2002
Nota. Adaptado de (Cussa, 2017) 2.4. Carne de cuy (Cavia porcellus)
2.4.1. Composición química de la carne
La carne de cuy tiene un alto contenido proteico y una cantidad mínima de grasa, por lo que es caracterizada por poseer varios componentes como aminoácidos esenciales y ácidos grasos que requiere el organismo (Ministerio de Agricultura y Riego, 2019).
Tabla 2
Composición química de la carcasa de cuy
Cuy Humedad proteína grasa Minerales
Carne
Macho parrillero 75.24 19.81 2.74 1.15
Hembras de saca 74.03 19.17 4.60 1.13
Promedio 74.64 19.49 3.67 1.14
Piel
Macho parrillero 61.21 33.48 5.69 0.44
Hembras de saca 59.22 30.84 10.45 0.39
Promedio 60.21 32.16 8.07 0.42
Nota. * representa los 3 meses de edad, ** 18 meses de edad. (Ministerio de Agricultura y Riego, 2019).
En (INIA (instituto nacional de investigación Agraria), 2008) nos menciona similares porcentajes de composición química, también nos presenta en específico la cantidad de grasa.
18 Tabla 3
Porcentaje de grasa en la carne de cuy
Grasa Grasa infiltrada Grasa de cobertura
Parrillero De saca De saca Grasa total (%) 2.1 – 3.0 6.0 – 6.6 86.2 – 86.6 Ácido graso saturado 44.5 – 39.4 42.9 – 29.7 32.1 – 32.2 Ácido graso mono
insaturado
23.1 – 20.8 29.9 – 29.7 26.1 – 23.1
Ácido graso poliinsaturado
32.4 – 39.8 27.2 – 30.8 41.8 – 44.7
Nota. En las categorías parrillero son de 3 meses y de saco son de 18 meses. Tomado de (INIA (instituto nacional de investigación Agraria), 2008).
La cantidad de ácidos grasos en la carne de cuy depende del tipo de alimentos que se le da al cuy, en el caso del colesterol hay investigaciones que consumen forraje solos, otros con un cierto porcentaje de concentrado (ensilado de pescado) la variación es mínima (Ministerio de Agricultura y Riego, 2019). Además, nos presenta los contenidos de ácido graso representado en el siguiente cuadro.
Tabla 4
Ácidos grasos en la grasa muscular de cuyes
Ácido graso I.T.P. (2003) INASSA (2007) Cuy joven Cuy adulto
Saturados 28.3 39.41 39.52
Laúrico - - -
Mirístico 1.1 1.52 1.73
Pentadecanoico - 0.34 -
Palmítico 19.4 25,14 29.15
Heptadecanoico - 0.58 -
Esteárico 7.7 8.47 7.07
Eneicosanoico - 3.36 1.49
Behenico 0.08
19
Monoinsaturado 20.2 20.84 29.73
Palmitoleico 0.6 1.37 0.61
Oleico 19.06 19.47 28.93
Eicosenoico - - 0.19
Poliinsaturado 49.5 39.75 30.76
Linoleico 41.80 33.75 25.45
Linolenico 6.3 4.89 3.77
Gamma linolenico - - 0.78
Eicosadeinoico - 0.54 0.25
Eicosatrienoico - - 0.11
Araquidónico 1.4 - -
DHA - 0.57 0.4
Nota. En las categorías parrillero son de 3 meses y de saco son de 18 meses Fuente. (INIA (instituto nacional de investigación Agraria), 2008) 2.4.2. Bienestar animal
Antes del sacrificio, los animales deben descansar por lo menos dos horas, los transportes deben ser adaptados de acuerdo a las condiciones
climáticas que presenta el lugar 2.4.3. Calidad de la carne.
Para detallar la calidad de la carne a nivel experimental con instrumentos o sensorial, se necesita que los músculos tengan el mismo tamaño, pero es difícil elegir uno solo de toda la masa muscular, por lo que varía de acuerdo a los factores involucrados cada parte (Cañeque y Sañudo, 2005).
Existen factores que influyen en la calidad de la carne como se muestran en la siguiente tabla.
Tabla 5
Factores en la calidad de la carne
CALIDAD DE LA CARNE
Factores productivos Factores tecnológicos o Factores biológicos
o Especie o Raza o Sexo
o Aptitud productiva
o Sacrificio o Transporte
o Recepción, reposo o Desangrado
o Condiciones higiénicas
20 o Edad al sacrificio o Tipo de musculo o Medio ambiente o Manejo
o Sistema de explotación o Alimentación
o Patología
o Factores post sacrificio o Enfriamiento
o Condiciones rigor mortis o Temperatura y tiempo de
maduración o Envasado
o Exposición para la venta o Cocinado
Nota. Extraído de Cañeque y Sañudo, (2005).
En su mayoría para conservar la carne de cuy es, envasado al vacío, algunas veces son cubiertas encima algunas hojas de perejil que son vistas en el mercado y otros utilizan una cierta concentración de cloruro de sodio (Rodríguez Barrionuevo & Calsin Cutimbo, 2017).
El sacrificio y faenado del cuy, influyen en la calidad organoléptica y microbiológica, ya que a partir de ahí inicia la alteración de los ácidos grasos saturados e insaturados y con ello se acelera la degradación de la carne.
2.4.4. Bioquímica de la carne
En la carne hay lípidos que se oxidan produciendo lípidos poliinsaturados durante el procesamiento y almacenamiento del alimento. La oxidación da inicio a la descomposición dando reacción a aldehídos de corta cadena, cetonas y otros compuestos oxigenados negativos en la calidad en general del alimento (Moudache et al., 2017)
Los lípidos (en su mayoría triglicéridos y fosfolípidos) son los que dan mal olor y sabor al alimento, en los animales las grasas dentro de las células son responsables de su almacenamiento y la oxidación de los fosfolípidos en las membranas de las células. También hay compuestos como clorofilas, porfirina, bilirrubina, riboflavina y feofitinas, que ayudan en la oxidación (Nerín, 2010).
2.4.5. pH de la carne
El pH de la carne cuy el método utilizado es insertar los electrodos de vidrio y la sonda de temperatura directo al musculo del animal (Jurado-Gámez et al., 2016).otro método es agregar en un Baker 2 gramos de musculo abdominal inferior y 18 mL de agua destilada (Mota-Rojas et al., 2012).
21
El pH es fundamental en la calidad de la carne, en el caso de los cuyes el pH de hembras es mayor que los machos al resistirse, además la circulación de la sangre en el decaimiento de pH muscular (Mota-Rojas et al., 2012).
Hay resultados de (Jurado-Gámez et al., 2017) donde se realiza a dos diferentes métodos de beneficio (tradicional y electronarcosis) en hembras y machos y el pH varía de 5,93 a 5,41 en las 24 horas después del beneficio del animal.
De acuerdo a la Norma Técnica Peruana N° 201.058.2006, la carne de cuy en sus requisitos químicos sebe cumplir con un pH 5,5 y 6,4.
2.4.6. Acidez de la carne
La acidez mayormente se diluye un porcentaje de carne picada en agua destilada y luego es medido mediante la titulación de NaOH 0,1 N, con este método reportaron los datos de 0,2468 a 0,3068 % de acidez durante las 24 horas de beneficio, detallan que aumenta con respecto al tiempo (Jurado- Gámez et al., 2016).
2.4.7. Criterios microbiológicos
La R. M. N° 591- 2008 SA/ DM. Norma sanitaria que establece los criterios microbiológicos de calidad sanitaria e inocuidad para los alimentos y bebidas de consumo humano. En el Capítulo III, Art. 15. Menciona que los alimentos y bebidas deben cumplir íntegramente con la totalidad de los criterios microbiológicos correspondientes a su grupo o sub grupo- para ser considerados aptos para el consumo humano.
Tabla 6
Criterios microbianos en carnes y productos cárnicos
GRUPO 10. CARNES Y PRODUCTOS CARNICOS
SUB GRUPO 10.6 Carnes Crudas picadas y molidas.
Agente microbiano Categoría Clase n c Límite por g.
m M
Aerobios Mesófilos
(30°C) 2 3 5 2 106 107
Escherichia coli 5 3 5 2 50 5x102
Staphylococcus
aureus 7 3 5 2 102 103
Salmonella sp. 10 2 5 0 Ausencia/25 g ---
22 Escherichia coli
0157:H7 10 2 5 0 Ausencia/25 g --- Nota. R. M. N° 591-2008 SA/DM (Adaptado por Leiva- Morales, 2020) 2.5. Vida útil de los productos cárnicos
La vida útil es un tiempo definido durante su almacenamiento (Carrillo & Reyes, 2013) donde permanece inocuo y cumple con las características sensoriales, fisicoquímicas y microbiológicas (Alapont et al., 2020).
La carne es altamente perecedera durante su almacenamiento por lo que depende de factores intrínsecos como pH, actividad de agua y extrínsecos, como la temperatura de almacenamiento, envase, atmosfera modificada (González et al., 2014)
2.5.1. Etapas para le determinación de la vida útil
Hay múltiples causas del deterioro de los alimentos Alapont et al., (2020) nos menciona 4 principales etapas
a. Descripción de las características del producto y su proceso b. Identificación de las causas probables de perdida de seguridad c. Determinación del tiempo de vida útil
d. Validación de la vida útil
En (Carrillo & Reyes, 2013) nos menciona que hay factores que pueden afectar su deterioro, para ello se debe saber su formulación del producto, envasado y almacenamiento, también los principales microorganismos que crecen.
2.5.2. Métodos para le determinación del tiempo de vida útil
Carrillo & Reyes, (2013) nos menciona diferentes pruebas que determinan el tiempo de vida útil en los alimentos.
- Pruebas en tiempo real: el proceso es experimental, la duración del tiempo en mínima, se desarrolla en productos perecibles (productos cárnicos y vegetales)
- Pruebas aceleradas: el proceso es experimental en un largo tiempo (mínimo 6 meses), utilizado en productos no perecibles (yogurt, salsas), hay ciertas limitaciones técnicas
- Pruebas predictivas: el desarrollo del experimento es computacional utilizando los deterioros microbiológicos como referencia, productos no perecibles (galletas, snacks), se utiliza modelos informáticos.
23
III. MATERIALES Y METODOS 3.1. Lugar de ejecución
La investigación se realizó en la Estación Experimental El Mantaro de la Universidad Nacional del Centro del Perú, en el laboratorio de investigación de la facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias.
3.2. Tipo y nivel de investigación
La investigación pertenece a un estudio de tipo explicativo y experimental.
(Hernández, 2014) 3.3. Materia prima
3.3.1. Procedencia
Las muestras de huacatay (Tagetes minuta L.) son de la provincia de Huancayo.
La carne de cuy Proveniente de Agrovet de Market “San Agustín” machos de 3 meses con un peso aproximado de 900 g cada uno, pertenecientes a una misma camada.
3.3.2. Unidad experimental
Hojas de huacatay (Tagetes minuta L.) Carcasa de Cuy (Cavia porcellus) 3.3.3. Criterios de inclusión y exclusión
3.3.3.1. Criterios de inclusión
- Se eligió cuyes del tipo I, machos, de 3 a 4 meses de edad para su sacrificio.
- Peso aproximado de 900 a 1000 g.
3.3.3.2. Criterios de exclusión
- Se excluyeron los cuyes hembras reproductoras y madres.
- También se excluyeron cuyes con pesos y edades superiores o inferiores.
3.3.4. Ética de Investigación
Al desarrollar el proyecto de investigación se tuvo en cuenta la aplicación del código de ética para el investigador de la Universidad Nacional del Centro del Perú que se muestra en la Resolución N° 4600-CU-2018, contemplando el Art. 11 en toda su extensión referido al respeto durante el manejo racional de animales (cuy), reduciendo y minimizando el dolor
24
durante su sacrificio y respetando los criterios de inclusión y exclusión.
Siendo sacrificados de manera correcta por parte de los comerciantes.
3.4. Materiales, reactivos y equipos 3.4.1. Materiales
o Termómetros de 0 a 100°C
o Vasos precipitados (25, 50, 100 y 250 mL) o Pipetas (0,1, 5, 10 mL)
o Micro pipetas (50, 100 uL) o Placas Petri
o Bandejas de 15 x 9 cm o Probetas (50 y 100 mL)
o Soporte universal con accesorios o Bureta (25 mL)
o Piseta
o Frascos de vidrio de 250 mL o Desecador de vidrio
o Otros materiales necesarios para el análisis 3.4.2. Reactivos y medios de cultivo
o Quitosano de media densidad,400 MPa.s, marca Nutragreenlife Biotechnology
o Ácido acético glacial, marca Sigma Aldrich o Glicerina, marca Labchimica
o NaOH (Hidroxido de sodio), marca Labchimica o Fenoftaleína al 1%, marca Merck
o Folin Ciocalteu 2N, marca Sigma Aldrich o Carbonato de Sodio al 7,5 %, marca Merck
o DPPH (2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl) (C18H12N5O6), marca Sigma Aldrich
o Metanol (Q. P.), marca Merck
o Cloruro de Calcio anhidro, marca Labchimica o Nitrato de potasio, marca Labchimica
o Sistema 3M Petrifilm (Aerobios, Coliformes, Salmonella express.
Escherichia coli/Coliformes, Staph Express) 3.4.3. Equipos e instrumentos de laboratorio
o Balanza analítica. Marca PIONER, modelo PA214
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o Espectrofotómetro. Marca THERMO SCIENTIFIC, modelo GENIOSUV- Vis-P
o Estufa. Marca MEMMERT, modelo UN55 o Campana desecadora
o Potenciómetro Marca BALTALAB, modelo 827
o Colorímetro. Marca KONICA MINOLTA, modelo CR-400 o Homogenizador ultrasónico Marca HIELSCHE ULTRASOUND
TECNOLOGY, modelo UP100H
o Micrometro 0-25 mm Marca MITUTOYO
o Microscopio electrónico de barrido HITACHI Modelo SU 8230
3.5. MÉTODOS
3.5.1. Formulación de películas Figura 5
Metodología de obtención de películas
26 Quitosano (1,16 %) +
Ácido acético (0,58 %) + Glicerina (3,33 % al 20 %)
FORMULACIÓN
ADICIÓN DE AGENTES
HOMOGENEIZADO
CENTRIFUGADO
REPOSO
SECADO
ALMACENAMIENTO Placa de 17 cm x 9 cm
Ɵ= 1 h 8 000 RPM Ɵ= 10 minutos
4 000 RPM Ɵ= 15 minutos
T = 40 °C Ɵ= 20 h
T = Ambiente C0 C1 C2 C3
27
3.5.2. Incorporación de películas en la carne de cuy Figura 6
Metodología para la incorporación de películas en la carne de cuy
3.5.3. Descripción de procesos
3.5.3.1. Obtención de películas
Las películas se prepararon por el método de Casting siguiendo la metodología planteada por (Ojagh et al., 2010), (Wang et al., 2013), (Akhter et al., 2019) con modificaciones.
a) Formulación: Para una solución en agua destilada se añadirá 1,16% p/v de quitosano, 0,58% v/v de ácido acético glacial y 3,33% v/v de glicerina al 20 %.
b) Adición de Agentes: Se añade las concentraciones de 0,16%, 0,83%, 1,67% de microencapsulado de extracto de huacatay y 0,16%, 0,83%, 1,67% de aceite esencial de huacatay respectivamente.
c) Homogenizado: Cubriendo del contacto con la luz a 8 000 RPM por un tiempo de 10 minutos.
d) Centrifugado: a 4 000 RPM por un tiempo de 15 minutos.
e) Reposo: En una bandeja de 17 cm x 9 cm por un tiempo de 1 hora.
RECEPCIÓN
INCORPORACIÓN DE PELICULAS
CONTROL DE TIEMPO DE VIDA
UTIL A T° 4°C
Ɵ= 0 día Ɵ= 2 días Ɵ= 4 días Ɵ= 6 días Ɵ= 8 días Ɵ= 10 días
Cuy beneficiado
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f) Secado: A una temperatura de 40 °C por 20 horas.
g) Almacenamiento: A temperatura ambiente aproximadamente 17°C.
3.5.3.2. Incorporación de películas en la carne de cuy
En control de la estimación de vida útil se utilizó las metodologías de (Merlo et al., 2019), (Mehdizadeh et al., 2020a) y (Fang et al., 2018) con algunas modificaciones
a) Recepción: Cuy beneficiado en óptimas condiciones.
b) Incorporación de películas: trozos de cuy se cubre con las películas de forma aséptica.
c) Control del tiempo de vida útil: Se inicia con la toma de muestras respectivas para analizarlas en el día 0, se controla cada 2 días por un intervalo de 10 días, a una temperatura de 4 °C.
3.5.4. Métodos de Análisis
3.5.4.1. Caracterización de películas
a) Contenido de humedad, espesor y densidad.
El contenido de humedad de las películas fue determinado por el método gravimétrico (NSW-143, Narang Scientific Obras Pvt.
Ltd., Nueva Delhi, India), donde las muestras de películas fueron cortadas en trozos de 2 cm x 2 cm y pesadas respectivamente.
Estas fueron sometidas al calor a una temperatura de 105 °C durante 24 horas, obteniendo un peso final. El espesor de cada película fue medida con un micrómetro MITUTOYO, midiendo aleatoriamente en diversas posiciones de la película, mientras el volumen se calculó mediante el grosor y el área de cada película, estos datos sirvieron para determinar la densidad.
b) Propiedades de color
Las propiedades de color de cada película se midieron con un colorímetro KONICA MINOLTA modelo CR- 400 donde cada película estará con un fondo blanco en la que leeremos L*, a*, b* [L* (luminosidad) a* (rojo-verde) y b* (amarillo-azul)]. Se realizarán tres mediciones en diversas posiciones de la película según la metodología descrita por (Moradi et al., 2012a) con ligeras modificaciones.
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c) Permeabilidad al vapor de agua
La permeabilidad del vapor de agua fue determinada gravimétricamente usando un método estandarizado GB1037- 88 (Similar al método ASTM E96-95) con ligeras modificaciones.
(Treviño-Garza et al., 2020a). Donde las muestras de películas fueron fijadas en placas de vidrio que contenían 2 g de cloruro de calcio, pesadas inmediatamente y colocadas en desecadores de vidrio con nitrato de potasio, manteniendo una humedad relativa de 90 % durante 24 horas, obteniendo un peso final. Ver Anexo I.
d) Solubilidad en agua.
La solubilidad en agua será definida como el porcentaje del film disuelto después de 24 horas de inmersión en agua destilada.
Donde primero se cortaron cada película de 2 cm x 2 cm, estas son secadas hasta obtener un peso constante, seguidamente sumergidas en agua destilada por un tiempo de 24 horas y finalmente secadas en un papel filtro y fue calculado siguiendo el método descrito por Khoshgozaran-Abras (2012). Ver Anexo II.
e) Cuantificación de fenoles totales
El contenido total de fenoles fue determinado usando el método colorimétrico de Folin-Ciocalteu (F-C) por (Singleton y Rossi 1965) con ligeras modificaciones de Wang (2013). Se realizó una curva de calibración estándar con ácido gálico. Donde la medición fue en un espectrofotómetro a una longitud de onda de 755 nm y finalmente el contenido de fenoles totales fue expresado como equivalente de ácido gálico (mg de ácido gálico / g de muestra). Todas las lecturas fueron realizadas en las mismas condiciones evitando el ingreso de luz. Ver anexo III.
f) Actividad de captación del radical libre de DPPH
Siguiendo el método Blois (1958) y Siripatrawan y Harte (2010) con ligeras modificaciones de Wang (2013). Se preparó la solución de DPPH en metanol la cual fue medida en un espectrofotómetro a una longitud de onda de 517 nm, lo cual fue
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expresado en porcentaje (%) de eliminación de radical DPPH.
Ver anexo IV.
g) Propiedades mecánicas
Las propiedades mecánicas serán analizadas por medio de ensayos de tensión (ASTM método estándar D882, ASTM, 2001). Se evaluaron parámetros mecánicos como: Elasticidad (%) y fuerza tensil (FT). Ver Anexo V.
h) Microscopia electrónica de barrido
Se tomaron las muestras óptimas de cada concentración, las cuales fueron preparadas; cortadas de 2 cm x 2cm y montadas en el microscopio electrónico de barrido Hitachi SU- 8230. Estas fueron medidas a un mismo voltaje de trabajo, distancia de trabajo, magnificación, escala y división, respectivamente.
Adaptado de (Akhter et al., 2019)
3.5.4.2. Determinación del tiempo de vida útil en la conservación de la carne de cuy
Las carcasas de cuy fueron lavadas, seccionadas y se eliminaron todos los huesos y grasas visibles, luego ya secadas se cortaron en trozos cuadrados de 10 cm de lado aproximadamente y se envolvió con las películas de cada concentración y uno sin película (control), se llevó a una temperatura de refrigeración 4°C, donde se realizó un estudio en tiempo real en los días, 0, 2, 4, 6, 8 y 10. Siguiendo el método de análisis adaptado de (Rodríguez Barrionuevo & Calsin Cutimbo, 2017) y (Merlo et al., 2019) con algunas modificaciones.
a) Determinación de pH y Acidez.
Se desarrolló según la metodología descrita por AOAC (1998).
Ver anexo VI.
b) Análisis Microbiológicos.
Según el método descrita por Yousef y Carlstrom (2006). Y de acuerdo a la guía de petrifilm se desarrolló la preparación de muestra para cada microorganismo. Los resultados se analizaron respecto a los criterios Microbiológicos de la RM 591-
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2008 MINSA/DIGESA, y los requisitos establecidos en la NTP 201.058 2006. Carne y productos cárnicos: Definiciones, clasificación y requisitos de las carcasas y carne de cuy (Cavia porcellus) Ver anexo VII.
3.6. Análisis de datos
3.6.1. Diseño experimental
En el presente trabajo de investigación se utilizó el diseño completamente al azar, (DCA).
Figura 7
Esquema del diseño experimental
LEYENDA:
Unidad experimental = película
ME= película con microencapsulado (Con adición de microencapsulado de extracto de huacatay)
AE= película con Aceite Esencial (Con adición de aceite esencial de huacatay)
C (0%, 0.16%, 0.83%, 1.67%) = Concentraciones
CP= Caracterización de películas (propiedades fisicoquímicas y propiedades mecánicas)
UNIDAD EXPERIMENTAL
ME C0
CP
C1 CP
C2 CP
C3 CP
AE C0
CP
C1 CP
C2 CP
C3 CP
VU VU